特許ウォッチ

公開番号2024078766
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2022191305
出願日2022-11-30
発明の名称360度撮影装置
出願人日本放送協会
代理人個人,個人
主分類G03B 15/00 20210101AFI20240604BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】複数の撮像素子で視差のない複数の映像を撮影し、各撮像素子で撮影した映像を合成して、360度の映像を生成する撮影装置を提供すること。
【解決手段】集光レンズ群1と補正レンズ群1と撮像素子1とで、1組の光学系が形成される。5組の光学系のノーダル点は、いずれも中心と一致している。360度の映像を5つ部分に分けて撮影する。第1の(360/5=)72度以上の部分の映像は、集光レンズ群1で集光され、中心を通過して、補正レンズ群1によりコリメート光に変換され、撮像素子に像を形成する。撮像素子1～5で撮影された映像を画像処理により合成して360度の映像を生成する。5組の光学系のノーダル点は、いずれも中心と一致しているので、5つの撮像素子で撮影した映像間には視差がない。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
正五角柱の頂点部分を一部平坦とし辺にするよう変形した、又は辺の長さの等しい十角柱形をした光学透過する光学素子を中心に配置し、水平視野角が７２度以上の映像を取得する集光レンズ群と撮像素子とが一対となって１組の光学レンズ群を形成し、五組の前記光学レンズ群がそれぞれ前記光学素子の同一円周上に放射方向に７２度間隔で配置された撮像装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
２Ｎ角柱形（Ｎは、５以上の奇数。）をした光学透過する光学素子を中心に配置し、水平視野角が（３６０／Ｎ）度以上の映像を取得する集光レンズ群と撮像素子とが一対となって１組の光学レンズ群を形成し、Ｎ組の光学レンズ群がそれぞれ前記光学素子の同一円周上に放射方向に（３６０／Ｎ）度間隔で配置された撮像装置。
【請求項３】
１つの前記撮像素子が水平視野角（３６０／Ｎ）度以上で映像取得し、Ｎ個の前記撮像素子が取得した映像を合成して３６０度映像を生成する、請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記光学素子を輪切りにした断面は、長辺と短辺とが交互に接続された多角形であり、前記光学素子の前記長辺側には、前記集光レンズ群として、水平視野角（３６０／Ｎ）度以上を持つ広角レンズ、又は水平視野角及び垂直視野角１８０度以上をもつ魚眼型超広角群のレンズ（以下、群レンズという。）を備え、前記光学素子を通して対向する前記短辺側に前記撮像素子を設置する、請求項２又は３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記群レンズから前記光学素子を通して前記撮像素子を設置する際に、前記群レンズは、前記光学素子の中心に撮影された映像の光学ノーダル点がくるように光学距離が設計された群レンズであり、且つ、Ｎ組の前記群レンズ及び前記撮像素子の光学ノーダル点が前記光学素子の中心で一致する、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学素子は、その中が、屈折率ｎ≧１．０の光学透過する材料にて均一に満たされて構成される、請求項１－３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記光学素子は、屈折率ｎ≧１．０の材料による一定の厚さの光学板を組み合わせて十角形又は２Ｎ角形が構成され、前記十角形又は前記２Ｎ角形の中は、ｎ＝１．０の空気又はｎ＝１．０近傍の気体媒質で満たされる、請求項１－３に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記光学素子をｎ＝１．０の空気とし、前記光学素子の周辺を構成する前記集光レンズ群及び前記撮像素子が、前記光学素子を中心に配置されて構成される、請求項１－３に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光学素子において、５又はＮ個のノーダル点が一致し、５又はＮ個の撮影された映像を視差がなく撮影された水平方向に結合処理する手段を有し、３６０度映像を実時間で生成する、請求項１－３に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記集光レンズ群と前記撮像素子の形状と光学設計により、５又はＮ個のノーダル点がそれぞれの前記集光レンズ群と前記撮像素子の組み合わせについて一致するように、前記撮像素子の受光部の前には、前記撮像素子の前で平行に入射し被写体画角が大きくとれるようコリメート型レンズ手段で構成される光学補正手段が備わった、請求項１－３に記載の撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、１５Ｋや３０Ｋ、４５Ｋなどの高解像度の複数撮像素子で取得した映像を視差なしで高品位に映像結合する、３６０度全天周撮影装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、３６０度撮影装置は、いくつか提案されている。
［従来技術１］
非特許文献１－３の３６０度撮影装置は、複数撮像素子を同一円周上に放射状に並べて配置し、取得された複数の映像を結合する３６０度撮影装置である。これらは、非特許文献４－５に見られる視野角１８０度以上の性能もつ広視野角の魚眼レンズを装着する撮像素子を１８０度対向で背中合わせに配置し撮影した映像を結合して全天周映像を生成する３６０度撮影装置に比べ、３つ以上の複数撮像素子を使うことにより高解像度化することができる点に特徴がある。
【０００３】
従来技術１は、３６０度映像の生成に各撮像素子で得られた映像を水平方向に結合し３６０度映像を生成する装置である。この同一円周上に配置した各カメラ間には、視差が存在する。このため、カメラから被写体までの結合距離を予め想定し、３６０度映像を生成するためにこれら各撮像素子の映像を結合した際に、カメラ（撮影装置）から被写体までの距離が、所望の設定どおりの距離に設定されていればスティッチ面が正常に結合され撮影できる（図１３）。しかし、被写体のカメラからの距離が、想定した結合距離より被写体が遠い場合には二重像が発生してしまう問題が生じる（図１４）。また、逆に想定した結合距離より被写体が近い場合、すなわち１カメラの撮影範囲と隣のカメラの撮影範囲に入らないほどカメラ群位置に近い被写体については、隠蔽（オクルージョン）が発生してしまい被写体が撮影されなくなる課題が発生する（図１５）。
【０００４】
［従来技術２］
特許文献１－２には、複数撮影素子を用いて３６０度撮影する際に撮影装置を小型化する構成の技術が公開されている。
これらの装置では、六角柱型の光学透過する部材（以下、光学部材Ａという。）を中心に置き、水平視野角１２０度以上の広角レンズから入射した映像（光）が光学部材Ａを通し対向する場所に撮像素子を置く。これら広角レンズと撮像素子のセットを、１２０度間隔で水平に３セットがそれぞれ受光するように配置し、これら３セットで水平方向を撮影した映像と、同時に垂直方向から入射し光学部材Ａを通して対向する撮像素子で天頂部を撮影した映像とを互いに結合し、３６０度映像を生成する構成の撮像装置である。
【０００５】
従来技術２は、レンズから、光学素子Ａを通して、対向する位置に撮像素子を置くことで３６０度カメラを小型化できるものである。現在多く市場に出回っているアスペクト比横：縦が１６：９の高精細テレビジョン撮影用撮像素子や、近い横辺が縦辺より長い撮像素子を用いた場合は、結合後、多く使われる正距円筒投影（エクイレクタングラー、equirectangular projection、ＥＲＰ）形式のアスペクト比横：縦が２：１となる映像を生成する場合、撮像素子で取得し利用できる範囲が限定される課題があり、解像度を高くすることができない課題も存在する。また、従来技術１と同様に特許文献１－２にはノーダル点の一致や視差をなくす技術については記載がない。
【０００６】
［従来技術３］
特許文献３には、１つのカメラをスタンドに固定し、光学主点であるノーダル点を一致させながら回転させ、視差ずれのない水平パノラマ映像を作成することのできるカメラ雲台が公開されている。
【０００７】
従来技術３に代表されるように、１台のカメラを放射状に回転させ、視差のない高品質な水平パノラマ映像を製作するためのカメラ雲台の技術が存在する。しかし、１台のカメラを時分割で回転させながら撮影する必要があり、視差なしで且つ、同時刻タイミングで高品質な３６０度パノラマ映像を一斉に取得し結合する撮像装置の技術は、特許文献３をはじめ周辺技術には見当たらない。
【０００８】
［従来技術４］
特許文献４には、複数の撮像システムの非視差ポイント（ＮＰポイント）を一致させることにより、視差のない３６０度画像を作成するパノラマ撮像システムが開示されている。
しかし、特許文献４では、画像を形成する撮像素子の存在が考慮されておらず、実現可能性が疑わしい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０２０－１３４９３８号公報
特開２０２０－１３７１１４号公報
特開２００９－２２９５７８号公報
特表２０１７－５１９２５０号公報
【非特許文献】
【００１０】
Insta360 Pro 2、［令和4年9月13日検索］、インターネット＜https://www.insta360.com/jp/product/insta360-pro2/＞
Insta360 Titan、［令和4年9月13日検索］、インターネット＜https://www.insta360.com/jp/product/insta360-titan/＞
KANDAO Obsidian Pro、［令和4年9月13日検索］、インターネット＜https://www.kandaovr.com/ja/obsidian-s-r/＞
KANDAO QOOCAM 8K、［令和4年9月13日検索］、インターネット＜https://www.kandaovr.com/ja/qoocam-8k/index.html＞
RICOH THETA Z1、［令和4年9月13日検索］、インターネット＜https://theta360.com/ja/about/theta/z1.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許