JP4933086B2 - 多焦点カメラの撮像ユニット取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数の撮像ユニットによって所定の撮影空間内を撮影する多焦点カメラに関し、更に詳しくは、撮像ユニット動かすことによって視差、視野、画角を調整できるようにした多焦点カメラに関する。

現在、防犯等のための店舗内の監視、作物もしくは災害の観察、事故等の検証、またはスポーツイベントの撮影またはテレビ放送のための撮影などにおいて、広い視野を持つ広角レンズを搭載したカメラが用いられている。特に、従来から極めて広い視野を有するカメラとしては、超広角の魚眼レンズを用いたカメラが知られている。広角レンズまたは魚眼レンズは、広い範囲の領域内の撮影対象や被写体を撮影することができるので、広い範囲の撮影対象の全情報を記録することが可能である。

また、様々なスポーツイベントの撮影またはテレビ放送のための撮影などにおいては、個々の選手の決定的な瞬間のシーンを高い鮮明度で得るために、望遠レンズまたはズームレンズを用いるカメラでの撮影が行われている。望遠レンズおよび長い焦点距離を持つズームレンズの視野は狭いために、個々の選手などの撮影対象を追尾しながら、決定的な瞬間のシーン撮影が行われている。

しかし、広角レンズを用いるカメラで撮影された画像において、得られる個々の撮影対象の情報量は、それほど多くはなく、詳細な情報を得ることができず、画像情報としての鮮明度が低下するという問題がある。また、望遠レンズまたはズームレンズを用いるカメラで、個々の選手などの撮影対象を追尾しながら、決定的な瞬間を撮影する場合には、追尾対象となっている選手または被写体などの撮影対象は、鮮明な画像の情報が得られるが、望遠レンズまたはズームレンズの視野外で生じた場面の画像情報を得ることができないという問題がある。

そこで、視野が魚眼レンズまたは広角レンズ等ほど広くなく、また、視野が望遠レンズまたはズームレンズほど狭くないレンズを用いるカメラを用いて広い範囲の撮影対象を撮影するために、複数台のカメラを連続的に、または分散して配置することにより広い視野を撮影することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−１３９８７８号公報

複数台のカメラを設置して、防犯または観察もしくは観測のために監視する場合には、死角を減らすため、多くのカメラが必要であるという問題点がある。また、スポーツイベントの撮影または中継のために複数台のカメラを設置する場合には、各カメラにオペレータが必要である。また、選手の動きなどに、オペレータが追従できない場合には、シーンの情報が得られないという問題点がある。

上記問題を解決するために、本出願人は、焦点距離の異なる撮像ユニットを多数備えた多焦点カメラを含む撮影システムを発明している。しかし、複数の撮像ユニットを多焦点カメラの筐体に取り付ける際に、その取付位置がずれると視差や視野、画角等もズレてしまう。

本発明は、上記問題点を解消するために、複数の撮像ユニットの取付位置を調整できるようにした多焦点カメラの撮像ユニット取付構造を提供する。

上記課題を解決するために本発明の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造は、撮像ユニットを少なくとも１つの保持部材を介して筐体に取り付け、該筐体と保持部材、または該保持部材と撮像ユニットとの間で取付位置を移動することにより、撮像ユニットの水平位置、垂直位置、俯角、仰角の少なくとも１つを調整できるようにしたものである。

また、撮像ユニットの位置調整が行えるように、保持部材に保持するようにしたものである。より具体的には、撮像ユニットと保持部材とのいずれか一方に撮像ユニットの調整方向に沿う溝を形成し、他方にこの溝にスライド自在に挿入される突起を形成し、溝に沿って撮像ユニットを保持部材上で移動させることにより水平位置を調整するようにしている。また、撮像ユニットと保持部材とのいずれか一方に溝に沿う長穴を形成し、他方に長穴に挿通されたネジが螺合されるネジ穴を形成することにより、調整範囲内の任意の位置で撮像ユニットを固定できるようにしている。

さらに、撮像ユニットの俯角または仰角の調整が行えるように保持部材に保持するようにしたものである。より具体的には、撮像ユニットの一端に設けられる軸着部と、保持部材に設けられて軸着部を軸支し、撮像ユニットを俯角、仰角方向で回動自在にする軸支部と、撮像ユニットの他端に設けられ、保持部材に対面する方向に貫通されたネジ穴と、このネジ穴の一方から挿入されて他方から突出され、先端が保持部材に当接することにより、撮像ユニットを俯角、仰角方向で回動させる調整ネジとから構成したものである。

また、垂直位置、俯角、仰角の少なくとも１つが調整できるように保持部材を筐体に取り付けるようにしてもよい。より具体的には、保持部材と筐体とのいずれか一方に長穴を形成し、他方に長穴に挿通されたネジが螺合されるネジ穴を形成し、長穴に沿って保持部材を移動させることにより垂直位置、俯角、仰角の少なくとも１つが調整されるようにしている。

更に、撮像ユニットは、撮影光学系が組み込まれる鏡筒と、撮像素子を保持して鏡筒の後端に取り付けられる素子保持部材とから構成し、この素子保持部材が撮影光軸の周りで回転できるように鏡筒に取り付けるようにしたものである。

本発明によれば、各撮像ユニットの水平位置、垂直位置、仰角、俯角などを任意に調整することができるので、所定の撮影空間内を適切に撮影することができる。また、筐体と保持部材、あるいは保持部材と撮像ユニットとの間で取付位置を移動することにより各調整を行えるので、構成が簡単で故障が少なく、信頼性の高い取付構造を得ることができ、ローコストに採用することができる。更に、取付位置の移動は、移動方向及び移動量を規定しているので、移動自由度が大きすぎることによる調整の難しさも生じない。

また、各撮像ユニットにおいて、撮影光軸に対する撮像素子の回転角度を調整できるようにしたので、各撮像ユニットごとに撮影画像の傾きを調整することができる。

図１は、本発明を実施した撮影システムによる撮影領域を示す模式図である。撮影システム１０は、所定の撮影時空間、すなわち所定の撮影空間Ｓの全てを任意の撮影時間内において連続して撮影する多焦点カメラ１１と、この多焦点カメラ１１を制御し、撮影された画像を記憶するカメラ制御・記憶装置１２と、多焦点カメラ１１で撮影中の画像や、撮影済みの画像を表示するモニタ１３とから構成されている。

撮影空間Ｓは、例えば、奥行きＬ１＝４３．９ｍ、幅Ｗ１＝４ｍ、高さＨ１＝１．５ｍの奥行き方向に細長い空間を有している。多焦点カメラ１１は、例えば、撮影空間Ｓの幅Ｗ１を有する面からＬ２＝６ｍ離れた位置から、撮影空間Ｓの奥行きＬ１方向を撮影する。

多焦点カメラ１１の外観斜視図である図２、及び正面図である図３に示すように、多焦点カメラ１１は、略箱形状の筐体１６内に実際に撮影空間Ｓの撮影を行う第１〜第４の画層ユニット１７〜２０を備えている。第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、それぞれ水平方向に並んで設置された第１〜第８撮像ユニット２４〜３１を備えている。第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、それぞれ高さ方向にずらして配置されており、筐体１６の前面に形成された透明部２１から撮影空間Ｓを撮影する。

また、第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、撮影空間Ｓの奥行きＬ１方向に配された第１〜第４焦点面Ｆ１〜Ｆ４にピント位置が設定されている。第１焦点面Ｆ１と第４焦点面Ｆ４との距離Ｌ３は、例えば３２．２ｍとされており、第２及び第３焦点面Ｆ２，Ｆ３は、この距離Ｌ３の間に配されている。

各撮像ユニット２４〜３１は、第１〜第４焦点面Ｆ１〜Ｆ４が幅Ｗ１方向で分割された第１〜第８焦点エリアＦａ１〜Ｆａ８にピント位置が設定されている。第１〜第８焦点エリアＦａ１〜Ｆａ８は、略同面積とされており、各エリアに存在する同じサイズの被写体Ｋを同じサイズで撮影することができる。また、奥行き方向における各焦点エリアの間の空間は、各撮像ユニット２４〜３１が有する被写界深度によってカバーされているため、撮影空間Ｓの全域を撮影することができる。

図４は、筐体１６の外装カバー３５を取り外した状態を示す外観斜視図である。筐体１６を構成するフレーム３６は、底板３７と、この底板３７の両端に立設された前面板３８、背面板３９とを有する。前面板３８には、矩形の開口４０が形成され、この開口４０に透明な材質で形成された板４１が取り付けられることにより前述の透明部２１となる。背面板３９には、各撮像ユニット２４〜３１の撮像素子と、カメラ制御・記憶装置１２との接続に用いられる接続コネクタ４２が取り付けられている。図面の煩雑化を避けるために図示を省略しているが、各撮像ユニット２４〜３１と接続コネクタ４２との間には、多数本の配線が引き回される。

底板３７には、取付支柱４５，４６と、この取付支柱４５，４６よりも短い取付支柱４７とが左右対称で計６本立設されている。第５撮像ユニット２８〜第８撮像ユニット３１は、保持板（保持部材）４８，４９の上に取り付けられている。各保持板４８，４９は、両側面にネジ穴５０を２個ずつ有し（図７参照）、これらのネジ穴５０に各取付支柱４５〜４７の穴に挿通されたネジ５１が螺合されることにより、第５〜第８撮像ユニット２８〜３１は所定の高さ位置に保持される。

図５は、第５及び第６撮像ユニット２８，２９と、これらが保持される保持板４８とを示す斜視図である。保持板４８の上面には、第５及び第６撮像ユニット２８，２９の取り付けに使用される複数個のネジ穴５５が設けられている。また、第５撮像ユニット２８の位置調整に用いられる円弧形状の突条５７と、第６撮像ユニット２９の俯角調整に用いられる切欠５６とが設けられている。

第５撮像ユニット２８の下面には、突条５７が挿入される円弧形状の溝６０が形成されている。第５及び第６撮像ユニット２８，２９の平面図である図６に示すように、第５撮像ユニットの端部には、溝６０と同心円の円弧を有する長穴６１〜６３が形成されている。これらの長穴６１〜６３は、保持板４８のネジ穴５５に対面する位置に設けられており、長穴５５に挿通されたネジ６５がネジ穴５５に螺合されることにより、第５撮像ユニット２８が保持板４８上に固着される。第５撮像ユニット４８は、突条５７及び溝６０と長穴６１〜６３との円弧に沿って、実線で描く位置と２点鎖線で描く位置との間で回転させることができ、保持板４８上で位置を調整することができる。

第６撮像ユニット２９の台座部２９ａの前端部には、穴２９ｂが設けられて略筒状にされた軸着部２９ｃが設けられている。この軸着部２９ｃは、保持板４８の切欠５６内に挿入され、切欠５６内に形成された穴４８ａに挿入される支持軸５３によって俯角方向で回動自在となるように支持される。図６及び図７に示すように、第座部２９ａの後端には、一つの貫通穴２９ｄと、この貫通穴２９ｄの両側方に配置される２つの貫通ネジ穴２９ｅとが設けられている。

貫通穴２９ｄには、固定ネジ６７が挿入され、貫通穴２９ｄに対面するネジ穴５５に螺合される。２つの貫通ネジ穴２９ｅには、例えばイモネジ６８が螺合され、その先端が保持板４７の上面に当接する。これにより、固定ネジ６７の噛合量と、イモネジ６８の先端の突出量とを調整することにより、図８中に２点鎖線で示すように、第６撮像ユニット２９の俯角を調整することができる。

なお、詳しくは図示しないが、第１及び第撮像ユニット２４，２５と、第７及び第８撮像ユニット３０，３１も第５及び第６撮像ユニット２８，２９と同様の構造で保持板４９、７０に保持されており、水平位置及び俯角の調整が行えるようになっている。また、第６撮像ユニット２９の俯角を調整できるようにしたが、軸着部２９ｃとイモネジ６８の位置を前後で逆にすれば、仰角の調整を行えるようにすることもできる。

図９は、第５撮像ユニット２８の断面図である。第５撮像ユニット２８は、撮影レンズ７３が組み込まれて保持板４８に保持される鏡筒７４と、この鏡筒７４の後端に回転自在に挿入され、撮像素子７５を保持する素子保持部材７６と、この素子保持部材７６が鏡筒７４から抜け落ちないように押さえる押さえ板７７とから構成されている。

素子保持部材７６は、鏡筒７４とほぼ同径の円板形状をしており、前面には鏡筒７４の後端に回転自在に挿入される円筒形状の挿入部８０が設けられている。この挿入部８０内には、撮影レンズ７３で集光された光を撮影する撮像素子７５が取り付けられる。この素子保持部材７６を撮影光軸Ｓの周りで回転させることにより、撮影画像の傾きを直接調整することができる。なお、素子保持部材７６の背面には、円筒部８２が設けられており、この円筒部８２内には撮像素子７５と前述の接続コネクタ４２との間を接続する配線が収納される。

図１０に示すように、押さえ板７７は、例えば金属の薄板で形成されており、鏡筒７４の後端に３本のネジ８５によって固着されている。押さえ板７７の中央部分には、円筒部８２が挿入される開口８６が形成され、この開口８６の周囲には、円周方向に等角度で配置された３個の円弧状の長穴８７〜８９にネジ９０〜９２を取り付け、これらのネジを緩めているときに素子保持部材７６の回転量が規制されるため、素子保持部材７６が必要以上に回転されて撮像素子７５の配線が断線するのを防止することができる。なお３個の長穴とネジとを用いたが、もちろん、１つの長穴と１本のネジのみを使用しても同じ機能が果たせる。

なお、素子保持部材７６は、ネジ９０〜９２が締め込まれているときには回転することができず、振動や衝撃などで撮像素子７５が回転することはない。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットと保持板との間で俯角の調整を行えるようにしたが、保持板と筐体との間で垂直位置、俯角及び仰角の調整を行えるようにすることもできる。以下、保持板と筐体との間で垂直位置、俯角及び仰角の調整を行う例を説明するが、前述の実施形態と同じ部品については、詳しい説明は省略する。

図１１に示す保持板１００は、撮像ユニット１０１を載置した状態で取付支柱１０２、１０３に取り付けられている。保持支柱１０２、１０３には、上下方向に伸ばされた長穴１０２ａ，１０３ａが設けられている。この長穴１０２ａ，１０３ａに挿通されて保持板１００の側面に螺合されるネジを、長穴１０２ａ，１０３ａ内で動かすことにより、図中２点鎖線で示すように、撮像ユニット１０１の垂直位置を調整することができる。また、図１２に示すように、保持板１００の前後側で長穴１０２ａ，１０３ａ内の位置を変化させることにより、撮像ユニット１０１の仰角及び俯角を調整することができる。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットと保持板との間で水平位置及び俯角を調整できる例と、保持板と筐体との間で垂直位置、仰角、俯角を調整できる例を説明したが、これに限らず任意の部材間で任意の調整を行えるようにすることも本発明に含まれる。更に、８個の撮像ユニットを備えた多焦点カメラを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の多焦点カメラを用いた撮影システムと、この撮影システムにより撮影される撮影空間を示す模式図である。 多焦点カメラの外観斜視図である。 多焦点カメラの正面図である。 多焦点カメラの構成を示す斜視図である。 第５及び第６撮像ユニットと保持板の構成を示す斜視図である。 第５撮像ユニットの水平位置の調整状態を示す平面図である。 第６撮像ユニットの俯角の調整状態を示す斜視図である。 第６撮像ユニットの俯角の調整状態を示す側面図である。 第５撮像ユニットの断面図である。 第５撮像ユニットの背面図である。 本発明の別の実施形態を用いた撮像ユニットの垂直位置の調整状態を示す側面図である。 本発明の別の実施形態を用いた撮像ユニットの仰角、俯角の調整状態を示す側面図である。

符号の説明

１１ 多焦点カメラ
１６ 筐体
１７〜２０ 第１〜第４画層ユニット
２４〜３１ 第１〜第８撮像ユニット
２９ｃ 軸着部
４５〜４７ 取付支柱
４８，４９，７０ 保持板
５３ 支持軸
５６ 切欠
５７ 突条
６０ 溝
６８ イモネジ

Claims (6)

1. 所定の撮影空間を複数の撮像ユニットで撮影する多焦点カメラにおいて
   前記複数の撮像ユニットの少なくとも１つを水平位置の調整が行なえるように共通の保持部材に取り付けし、前記複数の撮像ユニットの少なくとも１つを俯角または仰角の位置調整が行なえるように前記保持部材に取り付けるとともに、
   前記保持部材は、垂直位置、俯角及び仰角の少なくとも１つが調整できるように筐体に取り付けられていることを特徴とする多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。
2. 前記撮像ユニットの水平位置は、前記撮像ユニットと前記保持部材とのいずれか一方に調整方向に沿って設けられた溝に、前記撮像ユニットと前記保持部材との他方に設けられた突起を挿入し、前記突起が前記溝内で移動されるように前記撮像ユニットを移動させることにより調整されることを特徴とする請求項１記載の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。
3. 前記撮像ユニットと前記保持部材とのいずれか一方に、前記溝に沿う長穴を形成し、他方に長穴に挿通されたネジが螺合されるネジ穴を形成したことを特徴とする請求項２記載の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。
4. 前記撮像ユニットの俯角または仰角は、前記撮像ユニットの一端に設けられる軸着部と、前記保持部材に設けられて前記軸着部を軸支し、前記他方の撮像ユニットを俯角、仰角方向で回動自在にする軸支部と、前記撮像ユニットの他端に設けられ、前記保持部材に対面する方向に貫通されたネジ穴と、このネジ穴の一方から挿入されて他方から突出され、先端が前記保持部材に当接することにより前記他方の撮像ユニットを俯角、仰角方向で回動させる調整ネジとによって調整されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。
5. 前記保持部材と前記筐体とのいずれか一方に長穴を設け、他方に前記長穴に挿通されたネジが螺合されるネジ穴を設けるとともに、前記長穴に沿って前記保持部材を移動させることにより垂直位置、俯角、仰角の少なくとも１つが調整されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。
6. 前記撮像ユニットは、撮影光学系が組み込まれる鏡筒と、撮像素子を保持して前記鏡筒の後端に取り付けられる素子保持部材とを有し、この素子保持部材は撮影光軸の周りで回転できるように前記鏡筒に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の多焦点カメラの撮像ユニット取付構造。

Images