JPH09224180A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH09224180A
JPH09224180A JP8027928A JP2792896A JPH09224180A JP H09224180 A JPH09224180 A JP H09224180A JP 8027928 A JP8027928 A JP 8027928A JP 2792896 A JP2792896 A JP 2792896A JP H09224180 A JPH09224180 A JP H09224180A
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JP
Japan
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image pickup
image
imaging
subject
images
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JP8027928A
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English (en)
Inventor
Keizo Ishiguro
敬三 石黒
Ryuichiro Kuga
龍一郎 久我
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の撮像系を組み合わせ、被写体を分割し
て撮像することにより、高解像度と小型化を同時に実現
する。 【解決手段】 被写体を撮像レンズ2a〜2d,CCD3a〜
3dで分割して撮像し、前処理回路4a〜4dを介して歪み補
正回路5a〜5dにより画像の歪みを補正し、合成回路7に
おいて、分割して撮像された画像を合成して高精細画像
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
に適用される撮像装置に係り、特に、低コストである低
画素数の撮像素子を用いた撮像系を組み合わせることに
より、小型,安価,高画質、あるいは高機能化が図れる
撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、民生用ビデオカメラや電子スチル
カメラの分野においては、カメラの小型軽量化,低コス
ト化が進み、NTSCの規格に対応するのであれば十分
な画質も得られている。また、キーデバイスである撮像
素子は25万画素〜40万画素程度のCCDが非常に安価に
なっている。また、一方ではパーソナルコンピュータの
普及により、従来のNTSCの規格よりも解像度の高い
ディスプレイにおいて映像を扱うようになってきた。ま
た映像をコンピュータ上でハンドリングする機会が増
え、ズームやシフトなどの機能を用いる場合など、ディ
スプレイの解像度以上に高精細な画像が必要になってき
た。さらに一般的な画像には文字情報も多く含まれてお
り、文字が読めるように撮像する意味でも入力系の高精
細化が望まれている。
【0003】現在、高精細なカメラとしてはHDTV用
のTVカメラが代表的であり、撮像素子も200万画素の
CCDが用いられている。しかし、200万画素のCCD
は非常に高価であり、パーソナルコンピュータ用の入力
装置として用いることが難しい。また文字情報を扱った
り、ハードコピーを想定した使い方をする場合は200万
画素でも十分とは言えない。
【0004】上述した問題を解決する方法として、画素
数の少ない素子を組み合わせて高精細を得る方法が種々
提案されている。例えば、特開平7-123315号公報に示さ
れた技術に代表されるように、結像レンズの後方に光学
手段を設けて被写体像を複数に分割して撮像し、画像を
合成して高解像度を得る方法がある。また特公昭50-130
52号公報などで提案されている、いわゆる、画素ずらし
法は、結像レンズの像面側にプリズムなどを配して光路
を分割し、同じ被写体像を異なる像面に結像させ、被写
体像に対して空間的に互いに半画素ずらしたCCDで撮
像することにより高解像を得る撮像方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術において、被写体像を複数に分割して撮像することに
より高解像を得る方法では、一度、被写体を結像させる
ための光学系が必要であり、その光学系は被写体に対し
て1つであり、その大きさが被写体の像のサイズに依存
するため小型化が非常に難しい。また、同じく画素ずら
し法においても被写体に対して1つの結像レンズが必要
となり、小型化が難しく、さらに同じ像を複数の素子で
撮像するため画素数ほどには高解像度が得にくくなる。
【0006】そこで、本発明は、複数の撮像系を組み合
わせて、被写体を分割して撮像することにより、高解像
度と小型化とを同時に実現することができる撮像装置を
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】前記目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、被写体を撮影する複数の撮像
レンズと、これらの撮像レンズの各々が結像する像を光
電変換する複数の撮像デバイスと、各撮像デバイスから
の電気信号に処理を施して合成することによって1つの
映像信号を生成する映像信号生成部とを備え、前記各撮
像デバイスから出力される各々の被写体像が、互いに像
の一部が重なるように前記撮像レンズを配置したもので
あり、この構成を採用して、低コストである低画素数の
撮像素子を用いた撮像系を組み合わせることで、小型,
安価,高画質あるいは高機能化を図るに最適な撮像装置
が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、被写体を撮影する2つ以上の撮像レンズと、この撮
像レンズの各々が結像する像を光電変換する2つ以上の
撮像デバイスと、この2つ以上の撮像デバイスからの電
気信号に処理を施して合成することによって1つの映像
信号を生成する映像信号生成部とを備え、前記2つ以上
の撮像デバイスから出力される各々の被写体像が、互い
に像の一部が重なるように前記撮像レンズを配置したも
のであって、この構成によって、低コストである低画素
数の撮像素子を用いた撮像系の組み合わせが可能にな
り、しかも高画質あるいは高機能の撮像が行われる。
【0009】請求項2に記載の発明は、被写体からの光
情報を4つの方向に分割する4面のミラーと、この4面
のミラーの各面に近接して配置され、かつ分割された被
写体空間を撮影する撮像レンズおよびこの撮像レンズの
像を光電変換する撮像デバイスからなる4つの撮像系
と、この4つの撮像系からの電気信号に処理を施して合
成することによって1つの映像信号を生成する映像信号
生成部とを備え、前記4つの撮像系から出力される各々
の被写体像が、互いに像の一部が重なるように前記4面
のミラーを配置したものであって、この構成によって、
低コストである低画素数の撮像素子を用いた撮像系の組
み合わせが可能になり、しかも高画質あるいは高機能の
撮像が行われる。
【0010】請求項3に記載の発明は、各々の被写体像
において互いに像が重なる部分は、前記各々の被写体像
の面積をS、重なり合った像の一部の面積をDとすると
き、0.5×S>Dなる関係式を満たすように前記撮像レ
ンズを配置したものであって、前記範囲にすることによ
って、信号処理に適正な像の重なりにすることができ
る。
【0011】請求項4に記載の発明は、前記映像信号生
成部を、前記撮像レンズによって生じる像の歪みを電気
的に補正する歪み補正部と、補正された像を合成する合
成部とにより構成したものであって、良好な画像信号が
生成されることになる。
【0012】請求項5に記載の発明は、前記歪み補正部
が、前記撮像レンズによって生じる倍率色収差と歪曲収
差とを同時に補正するものであって、良好な画像信号が
生成されることになる。
【0013】請求項6に記載の発明は、前記歪み補正部
が、前記各撮像デバイス上に形成される被写体像を複数
の領域に分割し、この各々の領域に対して線形なアドレ
ス変換の演算を行うことにより幾何学的な歪みを補正す
るものであって、良好な画像信号が生成されることにな
る。
【0014】請求項7に記載の発明は、前記各撮像レン
ズの光軸と前記各撮像デバイスの中心をずらして配置さ
せたものであって、近距離撮影時の画像歪の発生を防ぐ
ことができる。
【0015】以下、本発明の好適な実施形態を図面に基
づいて説明する。
【0016】図1は本発明の第1実施形態を説明するた
めの構成を示すブロック図であり、1は撮像系であっ
て、固定焦点でフォーカス調整機能のない4個の撮像レ
ンズ2a〜2dと、対角長が1/4インチサイズで30〜40万画
素相当の撮像素子としての4個のCCD3a〜3dと、前処
理回路4a〜4dとにより構成される。被写体像は、撮像レ
ンズ2a〜2dによりそれぞれCCD3a〜3d上に結像して光
電変換され、前処理回路4a〜4dにおいて映像信号として
信号処理される。前処理回路4a〜4dからの出力は、それ
ぞれ歪み補正回路5a〜5dに入力され、メモリ6a〜6dを介
して撮像レンズ2a〜2dにより生じる倍率色収差や歪曲収
差などの幾何学歪みが補正される。
【0017】前記メモリ6a〜6dには、それぞれ2次元の
画像情報として、1画素8ビットのデータがR,G,B
の各色に対して水平方向に640画素および垂直方向に480
画素の情報として蓄えられており、歪み補正回路5a〜5d
では、まず画素の位置であるアドレス(水平方向h,垂
直方向v)が、下記の(数1)の式に基づいて、歪みを補
正するように新たなアドレス値(水平方向x,垂直方向
y)に変換される。ただし、同式において、Ax,B
x,Cx,Ay,By,Cy,Aw,Bw,Cwは幾何
学歪みの量に応じた変換の係数である。
【0018】
【数1】
【0019】前記両式により演算処理された補正後の画
像は、補正前の画像が変形したものであり、画像フォー
マットとして設定された640×480の上にはデータが存在
しない場合があるため、画像フォーマット上の画素の信
号量S(h’,v’)を計算する必要がある(ただし、
h’,v’は画像フォーマットに対応した歪み補正後の
アドレス値)。前記S(h’,v’)は、画像位置(h’,
v’)の近傍において、画像の信号量を持つ位置(xn,
yn)の信号量Sから求める。これを求める具体的方法
としては、近傍のm画素の信号量の平均、すなわち下記
の(数2)の式から求められる。
【0020】
【数2】
【0021】また、前記S(h’,v’)は、近傍の(x
n,yn)の各点(4点であればn=1〜4)と点(h’,
v’)の距離から内挿により求めることができる。
【0022】幾何学的に補正された信号は合成回路7で
映像として合成される。ここで、撮像系1の撮像レンズ
2a〜2dは、図2に示すように、それぞれ被写体の異なる
撮像領域8a〜8dを撮像しており、かつそれぞれの撮像領
域の周囲部分で互いに像の一部が重なり合っている。重
なり合う領域は、各撮像領域において水平方向および垂
直方向とも長さで少なくとも1%程度は重複している必
要がある。これは幾何学歪みの補正に伴う画像の変形に
よって撮像領域8a〜8dに画像としての欠落が生じないよ
うにするためである。また重なり合う領域の最大は、各
々の被写体像の面積をS、重なり合った像の一部の面積
をDとするとき、0.5×S>Dであるとよい。前記の重
なり状態になるように前記各撮像レンズ2a〜2dを配置す
る。
【0023】図2に示したような4つの画像の合成は、
合成回路7において、設定時に予め設定されているメモ
リに蓄えられた位置に基づいて合成してもよいし、重複
した部分について相関性が最も高くなる位置を探して合
成してもよい。
【0024】また、このように異なる領域を撮像するた
め、第1実施形態では撮像レンズ2a〜2dは、図3に示す
ように、4個の撮像レンズ2a〜2dの光軸Lが互いに一定
の角度uを有するように並設されている。さらに撮像レ
ンズ2a〜2dにズーム機能もしくはフォーカス機能を持た
せる場合は前記角度uを変える必要があるため、特別な
機構を備える必要となる。
【0025】前記構成により合成回路7において最終的
に得られる画像は、150万画素の撮像素子で撮像して得
られる画像と同等の高精細な画像となる。
【0026】図4は本発明の第2実施形態における撮像
系の要部の構成を説明するための斜視図であり、図4の
撮像系9は系の厚みをできるだけ薄くする構成となって
いる。4角錐状の4面ミラー10は被写体からの光を分割
するものであり、4面ミラー10の各面10a〜10dに対向さ
せて設置した撮像レンズ11a〜11dにより図2で示した領
域が撮像できるように4面ミラー10の各面10a〜10dの角
度が調整される。撮像レンズ11a〜11d以降の動作は、図
1に基づいて説明した前記第1実施形態における動作と
同様であって、合成された高精細な映像を得ることがで
きる。
【0027】図5は本発明の第3実施形態における撮像
系の要部の構成を説明するための正面図であり、前記図
3に示した撮像レンズ2a〜2dの構成では、撮像レンズ2a
〜2dの光軸が互いにある角度を持ってしまうので、近距
離を撮影した場合、例えば、図6に示すように、破線に
て示した撮影されるべき矩形の被写体が、実線にて示す
図形のように歪む現象が起きる。この問題を解決するた
め、図5に示すように、撮像レンズ12a〜12dの光軸Lと
撮像素子(CCD)13a〜13dの中心Oをずらすことによっ
て、各撮像レンズ12a〜12dの光軸を平行にすることがで
き、画像歪みが生じない構成にすることができる。
【0028】また撮像系としては、上述したもの以外に
も、例えば図7に示す第4実施形態撮像系の要部の構成
を説明するための斜視図のように、横m×縦n個(m、
nは正数)の撮像レンズ14を組み合わせたものを用いる
ことによって、従来の撮像素子では実現しなかった高精
細画像を得ることも可能となる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビデオカメラなどの撮像装置に関して、特に低コストで
ある低画素数の撮像素子を用いた撮像系を組み合わせる
ことで、小型,安価,高画質の撮像装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における構成を説明する
ためのブロック図である。
【図2】第1実施形態における画像の分割方法の説明図
である。
【図3】第1実施形態における撮像系の要部の斜視図で
ある。
【図4】本発明の第2実施形態における撮像系の要部の
斜視図である。
【図5】本発明の第3実施形態における撮像系の要部の
正面図である。
【図6】第1実施形態における画像歪み現象の説明図で
ある。
【図7】本発明の第4実施形態における撮像系の要部の
斜視図である。
【符号の説明】
1…撮像系、 2a〜2d,11a〜11d,12a〜12d,14…撮像
レンズ、 3a〜3d,13a〜13d…CCD、 4a〜4d…前処
理回路、 5a〜5d…歪み補正回路、 6a〜6d…メモリ、
7…合成回路、 8a〜8d…撮像領域、 10…ミラー。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体を撮影する2つ以上の撮像レンズ
    と、この撮像レンズの各々が結像する像を光電変換する
    2つ以上の撮像デバイスと、この2つ以上の撮像デバイ
    スからの電気信号に処理を施して合成することによって
    1つの映像信号を生成する映像信号生成部とを備え、前
    記2つ以上の撮像デバイスから出力される各々の被写体
    像が、互いに像の一部が重なるように前記撮像レンズを
    配置したことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 被写体からの光情報を4つの方向に分割
    する4面のミラーと、この4面のミラーの各面に近接し
    て配置され、かつ分割された被写体空間を撮影する撮像
    レンズおよびこの撮像レンズの像を光電変換する撮像デ
    バイスからなる4つの撮像系と、この4つの撮像系から
    の電気信号に処理を施して合成することによって1つの
    映像信号を生成する映像信号生成部とを備え、前記4つ
    の撮像系から出力される各々の被写体像が、互いに像の
    一部が重なるように前記4面のミラーを配置したことを
    特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項3】 各々の被写体像において互いに像が重な
    る部分は、前記各々の被写体像の面積をS、重なり合っ
    た像の一部の面積をDとするとき、0.5×S>Dなる関
    係式を満たすように前記撮像レンズを配置したことを特
    徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記映像信号生成部を、前記撮像レンズ
    によって生じる像の歪みを電気的に補正する歪み補正部
    と、補正された像を合成する合成部とにより構成したこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記歪み補正部は、前記撮像レンズによ
    って生じる倍率色収差と歪曲収差とを同時に補正するこ
    とを特徴とする請求項4記載の撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記歪み補正部は、前記各撮像デバイス
    上に形成される被写体像を複数の領域に分割し、この各
    々の領域に対して線形なアドレス変換の演算を行うこと
    により幾何学的な歪みを補正することを特徴とする請求
    項4記載の撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記各撮像レンズの光軸と前記各撮像デ
    バイスの中心をずらして配置させたことを特徴とする請
    求項1または2記載の撮像装置。
JP8027928A 1996-02-15 1996-02-15 撮像装置 Pending JPH09224180A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040106