JP2007101662A - パノラマカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムを用いずに歪みの無いパノラマ写真を何度でも容易に撮影することができるパノラマカメラを提供する。
【解決手段】円柱側面の一部形状となるように湾曲した像面に広角範囲の被写体画像を露光するパノラマカメラにおいて、湾曲可能に形成された撮像素子１０７を前記像面に沿って湾曲して配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、歪みの少ない広角写真を撮影可能なパノラマカメラに関する。

広角写真を撮影する従来のパノラマカメラは、下記特許文献１記載の様に、広角レンズを搭載し、しかも、通常の写真より広い（横に長い）範囲の写真を撮影するため、通常より長いフィルムがパトローネから像面に引き出される構造になっている。

しかも、広角レンズで被写体を撮像すると、図７に示す様に、光軸から離れた箇所の被写体９８の像面での撮像画像９９が歪んでしまうため、特許文献１では、像面の形状を湾曲させ、撮像画像９９が歪まない様にしている。

特開平５−２８１４６８号公報

しかしながら、従来のパノラマカメラはフィルムを用いて撮影するため、撮影する毎に柔らかなフィルムをパトローネから引き出し、長く湾曲する像面に沿ってフィルムが綺麗にセットされるようにする必要がある。このため、フィルム（パトローネ）のカメラへの装着が少し乱暴になると、フィルムの引き出しが旨くゆかなくなり、パノラマ写真の撮影に失敗することがある。

本発明の目的は、フィルムを用いずに歪みの無いパノラマ写真を何度でも容易に撮影することができるパノラマカメラを提供することにある。

本発明のパノラマカメラは、円柱側面の一部形状となるように湾曲した像面に広角範囲の被写体画像を露光するパノラマカメラにおいて、湾曲可能に形成された撮像素子を前記像面に沿って湾曲して配置したことを特徴とする。

本発明のパノラマカメラは、回転することで前記像面に被写体画像を露光する回転型レンズを備えることを特徴とする。

本発明のパノラマカメラは、像面が湾曲する広角レンズを備えたパノラマカメラにおいて、前記像面の湾曲形状に整合する湾曲型の撮像素子を前記像面に備えることを特徴とする。

本発明のパノラマカメラは、前記撮像素子の受光領域の撮影始端から撮影終了端までを複数の領域に分割し撮像中に露光が終了した前記領域から撮像画像信号を読み出す制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、像面の湾曲に合わせた形状の湾曲型撮像素子を用いたので、レンズ系の収差の影響の少ない（像の歪みの少ない）広角範囲の被写体画像を何度でも容易に撮像することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るパノラマカメラの外観図である。本実施形態のパノラマカメラ１００は、スイングカメラと呼ばれる構成をとり、レンズユニット１０１が、パノラマ写真の撮影開始によって矢印Ａ方向にスイング（回動）する構成となっている。

図２は、図１に示すカメラの説明図である。パノラマカメラ１００に設けられたレンズユニット１０１は、矢印Ａ方向に回転可能に取り付けられており、レンズユニット１０１の内部にレンズユニット１０１と一体回転する撮像レンズ１０２が収納されている。

レンズユニット１０１の周壁のうち、撮像レンズ１０２の前面位置には、入射光を取り込む開口１０３が設けられており、この周壁の開口１０３に対向する位置には、回転軸方向に細長い開口（スリット）１０４が設けられている。このスリット１０４の幅は調整可能となっており、スリット幅を変えることでシャッタ速度を変えることができる。

斯かる構成のパノラマカメラ１００のレリーズボタン１０５（図１）が押下されると、レンズユニット１０１が矢印Ａ方向に回転を始め、撮像レンズ１０２の結像位置Ｂは、円形（円柱の側面形状）に湾曲する像面１０６の始端位置Ｘから終端位置Ｙまで移動することになる。

本実施形態では、この湾曲する像面１０６に沿って、詳細は後述する湾曲型撮像素子１０７を配設する。

図３は、図１，図２に示すパノラマカメラの機能ブロック構成図である。本実施形態のパノラマカメラは、レンズユニット１０１と、このレンズユニット１０１の湾曲する像面に沿って配置された湾曲型撮像素子１０７と、湾曲型撮像素子１０７から出力された画像データをアナログ信号処理する相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１０８と、ＣＤＳ１０８から出力されるアナログの画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１０９と、レンズユニット１０１を駆動制御する３つのモータドライバ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃと、湾曲型撮像素子１０７を駆動するタイミングジェネレータ１１１と、このパノラマカメラの全体を統括制御するＣＰＵ１１２とを備える。

レンズユニット１０１は、レンズユニット１０１全体を撮影時にスイング駆動するモータ１０１ａと、レンズ絞りを駆動するモータ１０１ｂと、撮像レンズ１０２を構成するフォーカスレンズの位置を調整駆動するモータ１０１ｃとを備え、モータ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを、夫々、モータドライバ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが駆動する。

本実施形態のパノラマカメラは、更に、Ａ／Ｄ変換回路１０９の出力画像データを取り込む画像入力コントローラ１１３と、画像データを処理する画像処理回路１１４と、画像データをＪＰＥＧ形式等に圧縮する圧縮処理回路１１５と、画像データをビデオ信号にして外部モニタ装置１１６に表示させるビデオエンコーダ１１７と、ＡＦ（自動焦点）検出回路１１８と、ＡＥ（自動露出）及びＡＷＢ（自動ホワイトバランス）検出回路１１９と、メモリ（ＳＤＲＡＭ）１２０と、フレームメモリ（ＶＲＡＭ）１２１と、外部の記録メディア１２２に画像データを格納するメディアコントローラ１２３とを備え、これらとＣＰＵ１１２とは、バス１２４を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１１２には、レリーズボタン１０５（図１）に応動する２段レリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接続されており、ユーザがレリーズボタン１０５を半押ししてＳＷ１が投入されると、ＡＦ検出回路１１８，ＡＥ＆ＡＷＢ検出回路１１９の検出結果に応じてＣＰＵ１１２はモータドライバ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃなどを駆動調整し、レリーズボタン１０５が全押しされてＳＷ２が投入されると、タイミングジェネレータ１１１を介して湾曲型撮像素子１０７が駆動され、撮像画像データが湾曲型撮像素子１０７から出力される。

この撮像画像データは、ＣＤＳ１０８，Ａ／Ｄ変換回路１０９を通して画像入力コントローラ１１３からＶＲＡＭ１２１に取り込まれ、画像信号処理回路１１４がこの画像データに対して各種画像処理を行い、撮像画像データをモニタ１１６に表示したり、ＪＰＥＧ形式などに圧縮された画像データを記録メディア１２２に格納する。

図４は、湾曲型撮像素子１０７の一部表面模式図である。湾曲型撮像素子１０７の表面には、多数の画素１３０が、図示する例では正方格子状に配列形成されており、各画素１３０の底部には、各画素１３０で検出したＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の信号電荷に応じた画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを読み出す信号読出回路１３１が形成されている。

本実施形態では、信号読出回路１３１は、ＣＭＯＳ型イメージセンサで用いられる３トランジスタ構成の信号読出回路を例として図示しているが、４トランジスタ構成の信号読出回路としても良い。この信号読出回路１３１は、１画素当たり３つ設けられ、各信号読出回路がＲ，Ｇ，Ｂの夫々の検出信号を、垂直シフトレジスタ１３２，水平シフトレジスタ１３３で指定されたときＣＤＳ１０８に読み出す様になっている。

図５は、図４のＶ―Ｖ線位置における一画素当たりの断面模式図である。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の様な可撓性フィルム１の表面部に、例えば特開平５−１５８０７０号公報に記載されている様な液晶基板のＴＦＴマトリクス等を製造する技術を用いて、図４で説明した信号読出回路１３１が形成される。

可撓性フィルム１の表面部にはＰ型半導体層２が形成され、更にその表面領域３に、第１色（本実施形態では、赤（Ｒ）色）の電荷蓄積領域となるダイオード部４１と、第２色（本実施形態では、緑（Ｇ）色）の電荷蓄積領域となるダイオード部４２と、第３色（本実施形態では、青（Ｂ）色）の電荷蓄積領域となるダイオード部４３とが形成され、各ダイオード部４１，４２，４３の間に、信号読出回路１３１が形成される。対となるダイオード部４１，４２，４３及び信号読出回路１３１の間には、チャネルストップ６が形成される。

半導体層２，３が形成された可撓性フィルム１の更に表面には、絶縁層７が積層され、この絶縁層７の内部に、各ダイオード部４１，４２，４３に接続されると共に信号読出回路１３１を遮光する電極９１，９２，９３が埋設される。

絶縁層７の上には、画素毎に区画された第１色用の画素電極膜１１が積層される。この画素電極膜１１は、透明材料で形成されても、また、不透明材料で形成されてもよい。

各画素電極膜１１の上には、第１色の入射光を光電変換する第１層光電変換層１２が全画素共通に一枚構成で積層され、この第１層光電変換層１２の上に、透明の共通電極膜（画素電極膜１１の対向電極膜）１３が積層される。

共通電極膜１３の上には、透明の絶縁膜１４が積層され、更にその上に、画素毎に区画された第２色用の透明の画素電極膜１５が積層される。そして、各画素電極膜１５の上に、第２色の入射光を光電変換する第２層光電変換層１６が全画素共通に一枚構成で積層され、第２層光電変換層１６の上に、透明の共通電極膜（画素電極膜１５の対向電極）１７が積層される。

共通電極膜１７の上には、透明の絶縁膜１８が積層され、更にその上に、画素毎に区画された第３色用の透明の画素電極膜１９が積層される。そして、各画素電極膜１９の上に、第３色の入射光を光電変換する第３層光電変換層２０が全画素共通に一枚構成で積層され、第３層光電変換層２０の上に、透明の共通電極膜（画素電極膜１９の対向電極）２１が積層される。更にその上に保護膜が形成される場合もあるが、これは図示を省略する。

第１色用の画素電極膜１１は、第１色電荷蓄積用ダイオード部４１の電極９１と縦配線（柱状電極）２２により電気的に接続され、第２色用の画素電極膜１５は、第２色電荷蓄積用ダイオード部４２の電極９２と縦配線（柱状電極）２３により電気的に接続され、第３色用の画素電極膜１９は、第３色電荷蓄積用ダイオード部４３の電極９３と縦配線（柱状電極）２４により電気的に接続される。各縦配線２２，２３，２４は、対応する電極９１，９２，９３及び画素電極膜１１，１５，１９以外とは絶縁される。

本実施形態の光電変換膜積層型の湾曲型撮像素子１０７では、可撓性フィルム１の上に有機材料等を用いた光電変換層１２，１６，２０等を積層する構成のため、全体としても可撓性を有し、平板状に形成した後、湾曲する像面に合わせて湾曲させることができる。

斯かる湾曲型撮像素子１０７に被写体からの光が入射すると、入射光の内の青色の波長領域以下の光は第３層光電変換層２０に吸収され、吸収された光量に応じた電荷が発生し、この電荷が画素電極膜１９から縦配線２４及び電極９３を通ってダイオード部４３に流れ込む。

同様に、入射光の内の緑色の波長領域以下の光は、第２層光電変換層１６によって吸収され、吸収された光量に応じた電荷が発生し、この電荷が画素電極膜１５から縦配線２３及び電極９２を通ってダイオード部４２に流れ込む。

同様に、入射光の内の赤色の波長領域以下の光は、第１層光電変換層１２によって吸収され、吸収された光量に応じた電荷が発生し、この電荷が画素電極膜１１から縦配線２２及び電極９１を通ってダイオード部４１に流れ込む。

各ダイオード部４１，４２，４３からの信号取出は、ＣＭＯＳ型イメージセンサにおける受光部からの信号取出に準じた手法で行うことができる。例えば、一定量のバイアス電荷をダイオード部４１，４２，４３に注入し（リフレッシュモード）ておき、光入射による電荷を蓄積（光電変換モード）後、垂直シフトレジスタ１３２，水平シフトレジスタ１３３（図４）からのセレクト信号を受信したとき、画像信号を出力する。

図６は、湾曲型撮像素子１０７から画像信号を読み出す手順を説明する図である。湾曲型撮像素子１０７を用いて広角範囲の被写体画像を撮像した場合、被写体画像全体を撮像し終わった後に画像信号を撮像素子１０７から一度で読み出す構成でも良いが、湾曲型撮像素子１０７は横手に長くなるため、実際に露光されている時間よりも遙かに長時間蓄積が行われている状態となる。このため、通常のデジタルカメラよりもノイズの面で不利となる。

そこで、本実施形態では、図６に示す様に、湾曲型撮像素子１０７の撮影開始始端Ｘから撮影終了端Ｙまでの撮影範囲を４分割して領域Ｉ,II,III,IVに分割する。そして、レンズユニット１０１が撮影開始からスイングを始める直前に領域Iの蓄積を開始する。領域Ｉの露光が終了する直前に領域IIの蓄積を開始し、領域Ｉの露光が完了した後で且つ領域IIの露光中に、領域Ｉの画像信号を読み出す。

次に、レンズユニット１０１が領域IIの露光を終了する直前に領域IIIの蓄積を開始し、領域IIの露光が完了した後で且つ領域IIIを露光中に、領域IIの画像信号を読み出し、以後同様にして領域IVまでの画像信号を順に蓄積し、読み出す。このとき、図６に図示する様に、隣接する領域間の蓄積時間が端部において重複するようにするのが良い。

この様に、露光が終了した領域から順に画像信号を読み出すことで、長手の撮像素子１０７であってもノイズの増加を防ぎ、撮影終了後に直ちに画像信号を処理して撮影映像を図３のモニタ装置１１６で確認できるようになる。

尚、上述した実施形態では、スイングレンズを用いて広角範囲の被写体画像を撮像したが、広角レンズを用いて広角範囲の被写体画像を撮像する構成とすることも可能である。この場合、使用する広角レンズの像面の湾曲形状と同形状に湾曲させた湾曲型撮像素子を用いる。

また、信号読出回路は、トランジスタではなく、ＣＣＤ型イメージセンサで用いる電荷転送路を用いて構成することも可能である。

本発明に係る湾曲型撮像素子を搭載したデジタルカメラは、レンズ収差の影響が少なく（像の歪みが少ない）しかも光損失のない画像を撮像することができるので、パノラマカメラ等に適用すると有用である。

本発明の一実施形態に係るパノラマカメラの外観図である。 図１に示すパノラマカメラのスイングレンズと湾曲像面との関係を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るパノラマカメラのブロック構成図である。 図１に示す湾曲型撮像素子の一部表面模式図である。 図４のＶ―Ｖ線位置の断面模式図である。 図１に示す湾曲型撮像素子から画像信号を読み出す手順の一例を示す説明図である。 広角レンズを用いて撮像したときの像の歪みを説明する図である。

符号の説明

１ 可撓性フィルム
１２，１６，２０ 光電変換層
２２，２３，２４ 縦配線
４１，４２，４３ 電荷蓄積部（ダイオード）
１００ 光学レンズ系
１０７ 湾曲型撮像素子
１３０ 画素
Ｘ 撮影始端
Ｙ 撮影終了端

Claims (4)

1. 円柱側面の一部形状となるように湾曲した像面に広角範囲の被写体画像を露光するパノラマカメラにおいて、湾曲可能に形成された撮像素子を前記像面に沿って湾曲して配置したことを特徴とするパノラマカメラ。
2. 回転することで前記像面に被写体画像を露光する回転型レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載のパノラマカメラ。
3. 像面が湾曲する広角レンズを備えたパノラマカメラにおいて、前記像面の湾曲形状に整合する湾曲型の撮像素子を前記像面に備えることを特徴とするパノラマカメラ。
4. 前記撮像素子の受光領域の撮影始端から撮影終了端までを複数の領域に分割し撮像中に露光が終了した前記領域から撮像画像信号を読み出す制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパノラマカメラ。

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