JP2001257914A

JP2001257914A - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2001257914A
Application number: JP2000069575A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sogabe; 靖曽我部; Hidekazu Nagaoka; 英一長岡; Shigeki Murata; 茂樹村田; Takanobu Yabuki; 隆宜矢吹
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP4326104B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる画角の全方位画像や平面反射画像を切
り替えて入力可能な、簡便な構成による画像入力装置を
提供する。【解決手段】画像撮像素子２の光軸上に異なる曲率を
有する反射面５ａ，５ｂを有している。それらは回転中
心軸が光軸４と一致しており、凸面が上下逆向きになる
よう構成される。一方の反射面５ａで撮像後、反転手段
７を回転させて逆転して反射面５ｂで撮像する。これら
画角の異なる全方位画像を合成することにより、画角が
広く、また画像解像度が向上した全方位画像を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射面によって反
射した画像を撮像する画像入力装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般の単眼のカメラにおいては、一方向
の画角の画像を撮像するように構成されている。これに
対して、特許第２９３９０８７号や特開平１１−１７４
６０３号公報などのように、反射面によって反射した画
像を撮像するようにしてカメラの周囲の広い画角を一度
に撮影する画像入力装置が知られている。

【０００３】広い画角を一度に撮影するこの画像入力装
置は、曲面の形状の一つの反射面をカメラの光軸上に配
置し、その反射面による反射像を撮像することにより、
１つのカメラでカメラの光軸まわりの３６０度の画像を
撮像するように構成されており、いわゆる、全方位画像
撮像装置と呼ばれている。

【０００４】この全方位画像撮像装置は、一つのカメラ
に一つの反射曲面という極めて単純な構成により簡便に
装置の構成が可能であるにも関わらず、死角のない画像
を得ることができるため、空間認識装置として、ロボッ
トの誘導などに適用されている。

【０００５】前記反射面の形状は、カメラの光軸回りの
軸回転対称の形状を有する場合が多く、例えば円錐、
球、双曲面などの形状を有する。これらの反射面を用い
た場合には、カメラに円形の画像が撮像され、円形の半
径方向がカメラの光軸方向、円周方向がカメラの光軸回
りの方向を示す全方位画像となる。

【０００６】したがって、得られた円形の画像データを
幾何変換すれば、カメラの光軸回りの全周の画像いわゆ
るパノラマ画像を再構築できる。特に、双曲面の場合に
は、双曲面の内部焦点の位置の一点から全方向を観測し
た時の画像が再生できるため、視点の移動のない違和感
のないパノラマ画像が得られることが知られている。ま
た、反射面の形状により、カメラの光軸方向に撮像でき
る範囲すなわち画角が異なることも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
全方位画像撮像装置のような反射面を有する画像入力装
置では、以下のような課題を有する。

【０００８】従来の装置では、一つの曲率を有した反射
面に対して構成されているため、例えば、一つの曲率を
有する双曲面の反射面を用いた構成の場合には、その双
曲面の形状により画角が固定となるため、通常の可変倍
率のカメラ、いわゆるズーム付きカメラのように画角の
変更ができない。

【０００９】また、全方位の画像を１つのカメラで撮像
すると、３６０度全周の画像を１つの結像素子に結像す
るため、原理的に通常の視野のカメラに比べて空間解像
度の低い画像となってしまう。そのため、同一のカメラ
で通常の視野の画像を撮像することが望まれるが、従来
装置ではその要望を満たすことができない。

【００１０】本発明は、反射面を有する画像入力装置に
おいて、全方位画像や通常の平面反射による画像などの
異なる画角の画像を簡便に撮像できる画像入力装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
画像入力装置は、画像撮像素子と、結像光学系と、互い
に異なる形状を有する複数の反射面と、前記複数の反射
面から任意の反射面を選択する選択手段とを設け、前記
選択手段により選択した任意の反射面と前記結像光学系
とが共働して前記結像光学系の光軸回りの画像を前記画
像撮像素子に結像することを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項２記載の画像入力装置は、
請求項１において、前記選択手段により選択された反射
面を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に応じて
前記画像撮像素子から出力された画像を幾何変換処理す
る変換処理手段とを設けたことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３記載の画像入力装置は、
請求項１において、前記選択手段により前記複数の反射
面から選択する第一の反射面を、前記結像光学系の光軸
上かつ前記画像撮像素子の結像面に相対する位置に配置
し、前記第一の反射面とは異なる形状の第二の反射面
を、前記結像光学系の光軸上かつ前記第一の反射面の背
面位置に配置して保持する保持手段と、前記第一の反射
面の位置と前記第二の反射面の位置を逆転させる反転手
段とを設けたことを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項４記載の画像入力装置は、
請求項３において、前記反転手段は、前記保持手段を前
記結像光学系の光軸に垂直な軸回りに回転する回転機構
であることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項５記載の画像入力装置は、
請求項１において、前記複数の反射面の第一の反射面
は、前記結像光学系の光軸回りの全方向の画像を、前記
画像撮像素子上に、ほぼ同心円状に結像する軸回転対称
面であることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項６記載の画像入力装置は、
請求項５において、前記複数の反射面の第二の反射面
は、前記第一の反射面と異なる曲率を有し、前記結像光
学系の光軸方向において前記第一の反射面と異なる画角
の全方向の画像を前記画像撮像素子上に、ほぼ同心円状
に結像する軸回転対称面であることを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項７記載の画像入力装置は、
請求項６において、前記第一の反射面が第一の双曲面で
あり、前記第二の反射面が前記第一の双曲面と異なる曲
率の第二の双曲面であり、前記選択手段により、前記第
一の反射面を選択した時の前記第一の双曲面の内部焦点
の位置と、前記第二の反射面を選択した時の前記第二の
双曲面の内部焦点の位置とが略一致することを特徴とす
る。

【００１８】本発明の請求項８記載の画像入力装置は、
請求項７において、前記第一の反射面を選択した時の前
記第一の双曲面により結像した第一の画像と前記第二の
反射面を選択した時の前記第二の双曲面により結像した
第二の画像とを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記
憶された前記第一の画像および第二の画像を、幾何変換
し、１視点からの画像に変換する幾何変換手段と、前記
変換処理手段により変換された第一の画像および第二の
画像を合成処理する合成処理手段とを設けたことを特徴
とする。

【００１９】本発明の請求項９記載の画像入力装置は、
請求項５において、前記複数の反射面の第二の反射面
は、前記結像光学系の光軸回りの単一方向からの画像
を、前記画像撮像素子上に結像する反射面であることを
特徴とする。

【００２０】本発明の請求項１０記載の画像入力装置
は、請求項９において、前記複数の反射面の第二の反射
面を駆動し、前記結像光学系の光軸回りの任意の方向か
らの画像を前記画像撮像素子上に結像させる方向選択手
段を設けたことを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項１１記載の画像入力装置
は、請求項１０において、前記複数の反射面の第一の反
射面を用いて前記画像撮像素子に結像した前記結像光学
系の光軸回りの全方向の画像を表示する表示手段と、前
記表示手段に表示された表示画像の任意の領域を指示す
る指示手段と、前記方向選択手段が前記指示手段により
指示された前記表示画像の領域に一致する方向からの画
像を前記第二の反射面により前記画像撮像素子上に結像
するように制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
る。

【００２２】本発明の請求項１２記載の画像入力装置
は、請求項１１において、前記第一の反射面を用いて前
記画像撮像素子上に結像した第一の画像を記憶する記憶
手段と、前記記憶手段に記憶した第一の画像を幾何変換
した変換画像を生成し、前記制御手段により制御された
前記第二の反射面により前記画像撮像素子上に結像した
第二の画像を前記変換画像に重ねる画像処理手段とを設
けたことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図１６に基づいて説明する。（実施の形態１）図１〜図８は（実施の形態１）を示
す。

【００２４】図１，図２は（実施の形態１）の画像入力
装置を示し、カメラ部とこのカメラ部の出力データを処
理する処理装置とで構成されている。１はカメラ部であ
る。カメラ部１については、その断面形状を示してい
る。カメラ部１は以下の部品により構成される。

【００２５】２はＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの画像撮像
素子である。３は結像レンズで、結像レンズ３の光軸４
の方向の像を結像し画像撮像素子２に画像を結像する。
５ａは第一の反射鏡で、光軸４を中心とした回転対称の
形状であり、双曲面形状である。５ｂは第二の反射鏡
で、光軸４を中心とした回転対称の形状であり、第一の
反射鏡とは異なる双曲面形状である。６は保持部材で、
第一の反射鏡５ａと第二の反射鏡５ｂを保持している。
７は反転手段としての回転装置で、保持部材６に連結し
て保持部材６を回転させ、第一の反射鏡５ａと第二の反
射鏡５ｂの位置を逆転（図１では上下逆）する。この回
転装置７は、自己の回転位置を認識する機能を有してい
る。

【００２６】９はカメラ台座で、画像撮像素子２と結像
レンズ３と透明保持部材１０とを固定保持している。透
明保持材１０は、ガラスなどの透明体の楕円柱または円
柱の構造を有しており、第一の反射鏡５ａと第二の反射
鏡５ｂ、保持部材６、回転装置７、保護部材８を、カメ
ラ台座９上に、結像レンズ３から一定距離をもって位置
決めするとともに、ガラス等の透明な材料で構成するこ
とにより、光軸４まわりの空間の画像を遮ることなく、
反射鏡５ａまたは反射鏡５ｂで反射させることができ
る。

【００２７】上記のカメラ部１の信号を処理する部分は
次のように構成されている。１１は画像記憶装置で、画
像撮像素子２に結像した画像を取り込み記憶する。１２
は幾何変換装置で、画像記憶装置１１に記憶された画像
を幾何変換して、一点の視点から観測した時のようなパ
ノラマ画像を生成する。１３は合成処理装置で、第一の
反射鏡５ａと第二の反射鏡５ｂにより撮像して画像記憶
装置１１に記憶され、さらに幾何変換装置１２により変
換されたそれぞれの画像を合成した画像を生成する。１
４は表示装置で、合成処理装置１３からの画像出力を表
示する。１５は制御装置で、内部に保有するプログラム
に記述された内容に応じて画像撮像素子２、回転装置
７、画像記憶装置１１、幾何変換装置１２、合成処理装
置１３の動作を制御する。

【００２８】ここで、図３を用いて第一の反射鏡５ａと
第二の反射鏡５ｂの位置関係について示す。図３は図
１，図２の画像入力装置のカメラ部１を示し、１６ａは
第一の反射鏡５ａの双曲面の内部焦点、１６ｂは第二の
反射鏡５ｂの双曲面の内部焦点を示している。１７は結
像レンズ３の主点を示している。１８は保持部材６の回
転装置７による回転中心軸を示している。矢印Ｄが回転
中心軸１８の周りの回転方向を示している。第一の反射
鏡５ａの双曲面と第二の反射鏡５ｂの双曲面の回転中心
軸は、光軸４と一致しており、それらの双曲面の凸面は
上下逆方向を向いている。

【００２９】ここで、内部焦点１６ａと回転中心軸１
８の距離をＲａ、内部焦点１６ｂと回転中心軸１８の距
離をＲｂとすると、Ｒａ＝Ｒｂの式が成立するように構成する。ここで、双曲面形状の
反射面によって反射結像した画像は、その内部焦点の位
置から観測した画像に変換できることが知られている。

【００３０】したがって、回転装置７により保持部材６
が矢印Ｄの方向に回転し、第一の反射鏡５ａと第二の反
射鏡５ｂの位置が入れ換わっても、それぞれの内部焦点
と結像レンズ３の主点１７からの距離Ｌは不変となる。

【００３１】そのため、第一の反射鏡５ａと第二の反射
鏡５ｂから反射した全方向の画像を変換すると、空間上
の同一視点からのパノラマ像が再生できる。つぎに、図
４（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて、第一の反射鏡５ａと第
二の反射鏡５ｂによる画角の違いについて説明する。

【００３２】図４（ａ）は第二の反射鏡５ｂで画像を撮
像する時の画角を示し、図４（ｂ）は第一の反射鏡５ａ
で画像を撮像する時の画角を示している。図４（ｃ）は
第一の反射鏡５ａと第二の反射鏡５ｂの画角を比較した
図である。

【００３３】図４（ａ）において、第二の反射鏡５ｂは
光軸４の周りには３６０度で、光軸４方向には角度αの
画角の画像を撮像する。一方、図４（ｂ）において、第
一の反射鏡５ａは第二の反射鏡５ｂよりも曲率半径の小
さい形状をしているため、光軸４の周りには３６０度
で、かつ第二の反射鏡５ｂの場合に比べて、より光軸４
方向に向かって結像レンズ３より遠い側を撮像すること
がわかる。

【００３４】図４（ｃ）が画角の違いを明確にするため
に示した模式図である。点１９にそれぞれの内部焦点の
位置を一致させて示している。図４（ｃ）に明かなよう
に、それぞれの反射鏡での撮像できる画角は一部重なり
ながら、異なる画角を撮像していることがわかる。

【００３５】制御装置１５は図５のステップ２０ａ〜２
０ｉのように構成されている。以下、制御装置１５の構
成を、図５のフローチャートに従って説明する。（ステップ２０ａ）回転位置の認識：制御装置１５は回
転装置７の位置を認識し、２つの反射鏡のうちどちらが
画像撮像素子２の方向を向いているかを認識する。図
１，図２の場合には第二の反射鏡５ｂが認識される。以
下、初期の反射鏡の位置を図１，図２として説明する。（ステップ２０ｂ）画像Ａの撮像：制御装置１５は画像
撮像素子２を駆動して画像を撮像する。この画像を画像
Ａとする。画像Ａは、第二の反射鏡５ｂによって反射し
た画像である。図６（ａ）に画像Ａの模式図を示した。
図６（ａ）のように、ドーナッツ型の画像が撮像され、
画像Ａの円周方向θが図４（ａ）の光軸４回りの方向を
示し、αは、図４（ａ）と同じく、光軸４方向の画角方
向となる。（ステップ２０ｃ）画像Ａの記憶：ステップ２０ｂで撮
像された画像は、画像記憶装置１１に送られ記憶され
る。このとき、第二の反射鏡５ｂを用いて撮像された画
像Ａであることがわかるように区別して記憶しておく。（ステップ２０ｄ）回転装置７の駆動：制御装置１５は
回転装置７を駆動し、第一の反射鏡５ａと第二の反射鏡
５ｂの位置を逆転する。（ステップ２０ｅ）画像Ｂの撮像：制御装置１５は、画
像撮像素子２を駆動して画像を撮像する。この画像を画
像Ｂとする。画像Ｂは、第一の反射鏡５ａによって反射
した画像である。図６（ｂ）に画像Ｂの模式図を示し
た。図６（ｂ）のように、ドーナッツ型の画像が撮像さ
れ、画像Ｂの円周方向θが図４（ｂ）の光軸４回りの方
向を示し、βは、図４（ｂ）と同じく、光軸４方向の画
角方向となる。（ステップ２０ｆ）画像Ｂの記憶：（ステップ２０ｅ）
で撮像された画像は、画像記憶装置１１に送られ記憶さ
れる。このとき、第一の反射鏡５ａを用いて撮像された
画像Ｂであることがわかるように区別して記憶してお
く。（ステップ２０ｇ）画像Ａ、画像Ｂの変換：幾何変換装
置１２により、画像記憶装置１１に記憶された画像Ａと
画像Ｂをそれぞれパノラマ画像に変換する。図６（ａ）
（ｂ）において、θ方向を長軸方向に、α方向およびβ
方向を短軸方向となる矩形画像に幾何変換することによ
りパノラマ画像が生成できる。図７の破線２１が画像Ａ
をパノラマ画像に変換したパノラマ画像Ａ、図７の実線
２２が画像Ｂをパノラマ画像に変換したパノラマ画像Ｂ
である。

【００３６】幾何変換装置１２は、撮像した第一の反射
鏡５ａと第二の反射鏡５ｂで異なる変換パラメータを内
蔵しており、画像記憶装置１１から呼び出した画像の種
類に応じて処理パラメータを入れ替えて処理を実行す
る。（ステップ２０ｈ）画像Ａ、画像Ｂの合成：図７は破線
２１で示したパノラマ画像Ａと実線２２で示したパノラ
マ画像Ｂを合成した位置を示している。図４に示したよ
うに、破線２１で示したパノラマ画像Ａは、画角αの位
置を撮像し、実線２２で示したパノラマ画像Ｂは、画角
βの位置を撮像している。パノラマ画像Ａとパノラマ画
像Ｂはいずれも、空間上同一の視点から観測した画像で
ある。

【００３７】したがって、図７のように合成して一枚の
画像（２１−２２）を生成することにより、より画角の
広いパノラマ画像を生成する。パノラマ画像Ａとパノラ
マ画像Ｂの互いに重なりあった領域では画像を補間し合
って画像の解像度が向上している。（ステップ２０ｉ）表示：ステップ２０ｈにより生成さ
れた画像を、図１（ｂ）に示した表示装置１４に表示し
て処理を終わる。

【００３８】図１，図２のように、単一の画像撮像素子
に対して、複数の画角の反射鏡５ａ，５ｂを有する構造
であるため、異なる画角の画像を簡便に撮像することが
できる。特に、反射面が一度に光軸回りの全方位の画像
を撮像する場合においては、異なる画角の全方位画像を
単一の画像撮像素子により撮像できる。

【００３９】さらに、複数の反射鏡のうち撮像に用いな
い反射鏡が、画像を撮像する時の光軸方向の死角の位置
に格納されているため、撮像方向を遮ることなく良好な
画角で画像を撮像することが可能である。特に、全方位
の画像を一度に得るような場合においては、死角が少な
いため特に有効である。

【００４０】さらに、図１，図２に示したような異なる
曲率を有する二つの双曲面の反射鏡で撮像した画像を合
成することにより、３６０度のパノラマ画像の画角を広
げることが可能となると同時に画像の解像度も向上する
ことができる。

【００４１】なお、本実施の形態では、二つの双曲面の
反射鏡を切り替える場合について示したが、必ずしも双
曲面である必要はない。たとえば、図８（ａ）や図８
（ｂ）のように、両者ともに円錐面や一方が球面でもか
まわない。これらの場合も同様に３６０度のパノラマ画
像が生成できるため、二つの異なる画角のパノラマ画像
を得ることができ、これらを合成することにより画角を
広げることが可能であることは言うまでもない。

【００４２】なお、図２に示すように透明保持部材１０
を楕円形状にしたのは、下記の理由による。図１におい
て第一の反射鏡５ａと第二の反射鏡５ｂを回転して位置
を入れ替える場合に、小さな直径の円筒形であると第
一，第二の反射鏡５ａ，５ｂが衝突して回転できない。
そのため、第一，第二の反射鏡５ａ，５ｂの回転軌道に
接触しない範囲でできるだけ小さい形状になるように、
第一，第二の反射鏡５ａ，５ｂの先端が衝突しないよう
に楕円形状に構成している。

【００４３】さらに、透明保持部材１０は全周を覆って
いるので、光が通過する際の光の劣化（減衰，屈折）が
周方向に均一になって、局所的に画像が劣化しない。（実施の形態２）図９〜図１４は（実施の形態２）を示
す。

【００４４】図９，図１０は（実施の形態２）の画像入
力装置を示し、図１，図２と同様の作用を成すもの同一
の符号を付けて説明を省略する。図９，図１０の１００
は（実施の形態２）のカメラ部である。カメラ部１００
のうち、１０１は平面ミラーである。１０２は平面ミラ
ー保持部材である。１０３は双曲面ミラーである。１０
４は方向選択手段としての平面ミラー回転装置で、平面
ミラー１０１と平面ミラー保持部材１０２を光軸４まわ
りに回転させる。１０５は保持部材で、平面ミラー１０
１、平面ミラー保持部材１０２と双曲面ミラー１０３と
平面ミラー回転装置１０４を保持している。１０６は回
転装置で、保持部材１０５を光軸４方向に回転させるこ
とにより、平面ミラー１０１と双曲面ミラー１０３の位
置を逆転（図９，図１０では上下）させることができ
る。

【００４５】上記のカメラ部１００の信号を処理する部
分は次のように構成されている。１０７は画像処理装置
で、画像記憶装置１１に記憶された画像に対して加工処
理を施して表示装置１４に表示する。１０８は入力装置
で、表示装置１４に表示された画像に対して位置の指定
などの指示を行う装置である。１０９は制御装置で、平
面ミラー回転装置１０４と回転装置１０５と画像撮像素
子２と画像記憶装置１１と画像処理装置１０７を内部に
保有するプログラムに記述された内容に応じて制御を行
う。

【００４６】制御装置１０９は図１１のステップ１１０
ａ〜１１０ｉのように構成されている。図１２は図９，
図１０におけるカメラ部１００の動作を示した説明図で
ある。

【００４７】図１３は図９，図１０におけるカメラ部１
００により撮像された全方位画像の説明図である。図１
４は図９，図１０における画像処理装置１０７により処
理され表示装置１４に表示された合成画像の説明図であ
る。

【００４８】以下、制御装置１０９の構成を、図１１の
フローチャートに従って説明する。（ステップ１１０ａ）全方位画像の撮像：双曲面ミラー
１０３の位置が、図７に示したように結像レンズ３に相
対する位置にあることを確認後、画像撮像素子２を動作
させて画像を撮像する。図１２（ａ）がステップ１１０
ａ動作時のカメラ部１００を示す。

【００４９】図１３が撮像された全方位画像である。θ
が光軸４周りを示し、αが光軸４方向を示しており、光
軸４周りの全方向の画像が撮像される。このような画像
を、全方位画像と呼ぶことにする。（ステップ１１０ｂ）全方位画像の記憶：画像記憶装置
１１に全方位画像を記憶する。（ステップ１１０ｃ）全方位画像の表示：画像記憶装置
１１に記憶された全方位画像を表示装置１４に表示す
る。なお、画像処理装置１０７は、画像記憶装置１１か
ら表示装置１４に画像をスルーする。（ステップ１１０ｄ）視線方向の指示：図１３に示した
全方位画像のうち、任意の点を入力装置１０８により入
力する。入力する点の選択は、全方位画像のうち、より
詳細な画像を得たい場所を指示する。図１３における点
１１１が入力した点であるとする。（ステップ１１０ｅ）反射鏡の上下反転：制御装置１０
９が回転装置１０５に働きかけて、保持部材１０５を光
軸４方向に回転させることにより、平面ミラー１０１と
双曲面ミラー１０３の位置を逆転させる。図１２（ｂ）
が（ステップ１１０ｅ）において平面ミラー１０１が回
転した状態を示す。（ステップ１１０ｆ）平面ミラーの方向制御：平面ミラ
ー１０１は光軸４周りの一方向のみの画像を反射する。
したがって、（ステップ１１０ｄ）で指定した点１１１
の位置に対応する光軸４まわりの方向を向くように、平
面ミラー回転装置１０４を回動させる。図１２（ｃ）
が、平面ミラ−が平面ミラー回転装置１０４により回動
している状態を示す。（ステップ１１０ｆ）平面反射画像の撮像：画像撮像素
子２を動作させて平面ミラー１０１で反射した画像（平
面反射画像と呼ぶ）を撮像する。（ステップ１１０ｇ）平面反射画像の記憶：画像記憶装
置１１に平面反射画像を記憶する。（ステップ１１０ｈ）全方位画像と平面反射画像の合
成：画像記憶装置１１に記憶された全方位画像を画像処
理装置１０７が呼び出し、パノラマ画像に変換する。図
１４の１１２が、図１３の全方位画像を幾何変換して展
開して得られたパノラマ画像である。ここで、点１１３
が図１３における点１１１に対応する位置を示してい
る。次に、画像記憶装置１１から平面反射画像を呼び出
して、パノラマ画像に合成する。１１４が平面反射画像
が張り付けられた場所を示している。

【００５０】このように、双曲面ミラー１０３により得
られた全方位画像の一部を指示すると、平面ミラー１０
１が所定の方向に回動し、指示した位置に対応する詳細
な画像を撮像することができる。

【００５１】なお、（実施の形態２）では全方位画像に
平面反射画像を合成したが、必ずしも重ねる必要はな
く、平面反射画像を直接に表示装置１４に示しても、全
方位の画像の一部を視線方向を詳細に観測する目的を達
成できる。

【００５２】さらに、（実施の形態２）では双曲面ミラ
ーを用いたが、一度に全方位の画像を得ることができれ
ば、その限りでなく、円錐、球などの形状でもよい。（実施の形態３）図１５と図１６は（実施の形態３）を
示す。

【００５３】（実施の形態１）（実施の形態２）では、
動作を制御装置の制御により自動で動作させていたが、
必ずしも自動制御する必要はない。たとえば、図１５に
示したような構造にすれば、極めて簡便にミラーの回動
が可能である。図１６（ａ）〜（ｆ）は使用状態の説明
図である。

【００５４】図１５（ａ）（ｂ）において、２００がカ
メラ部である。カメラ部２００において、図１，図２と
同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明を省
略する。

【００５５】２０１が保持部材で、上下に平面ミラー１
０１と双曲面ミラー１０３とを保持している。ここで保
持部材２０１は、図１６（ｂ）のように透明保持材１０
Ｃならびに保護部材８とは分離できるような構造となっ
ている。そこで、図１６（ｃ）のように保持部材２０１
を手動操作で回転させて再び図１６（ｄ）に示すように
透明保持材１０に接合させる。次に、図１６（ｅ）のよ
うに平面ミラー１０１で撮像したい方向になるように保
持部材２０１を手動操作で回転させる。最後に、図１６
（ｆ）のように保護部材８を保持部材２０１に接合して
動作を完了する。

【００５６】このような構造であれば、回動のための装
置が必要なく、極めて簡単な構造で異なる形状のミラー
を置き換えることが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、単一の画
像撮像素子に対して、複数の画角の反射鏡を有する構造
であるため、異なる画角の画像を簡便に撮像することが
できる。

【００５８】特に、反射面が一度に光軸回りの全方位の
画像を撮像する場合においては、異なる画角の全方位画
像を単一の画像撮像素子により撮像できる。さらに、撮
像に用いない反射鏡が光軸方向の全方位の画像を撮像す
る時の死角の位置に格納しているため、良好な画角で全
方位の画像を撮像することが可能である。

【００５９】さらに、異なる曲率を有する曲面の反射鏡
で撮像した画像を合成することにより、３６０度のパノ
ラマ画像の画角を広げることが可能となると同時に画像
の解像度も向上することができる。

【００６０】また、特に一方が全方位の画像を得ること
ができる反射鏡を有し、もう一方が平面ミラーを有する
場合には、全方位の画像の一部を指示することにより、
平面ミラーが所定の方向に回動し、指示した位置に対応
する詳細な画像を撮像することができる。

【００６１】さらに、全方位の画像に平面ミラーによる
詳細な画像を重ねて表示することも可能である。さら
に、以上のような効果をアクチュエータなどの動力を用
いずに、手動で簡便に行える構成を採用した場合には、
単純で安価な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（実施の形態１）の画像入力装置の構成図

【図２】同実施の形態の画像入力装置の平面図

【図３】同実施の形態のカメラ部の位置関係の説明図

【図４】同実施の形態の異なる反射鏡の画角の違いの説
明図

【図５】同実施の形態の動作を示すフローチャート図

【図６】同実施の形態において形状の異なる反射鏡で撮
像された画像の説明図

【図７】同実施の形態において形状の異なる反射鏡で撮
像された画像の合成結果を示した説明図

【図８】同実施の形態の画像入力装置の説明図

【図９】（実施の形態２）の画像入力装置の構成図

【図１０】同実施の形態の画像入力装置の構成図

【図１１】同実施の形態の動作を示すフローチャート図

【図１２】同実施の形態のカメラ部の動作の説明図

【図１３】同実施の形態の撮像画像の説明図

【図１４】同実施の形態の合成画像を示す説明図

【図１５】（実施の形態３）の画像入力装置の説明図

【図１６】同実施の形態の使用状態の説明図

【符号の説明】

１カメラ部２画像撮像素子３結像レンズ４結像レンズの光軸５ａ第一の反射鏡５ｂ第二の反射鏡６保持部材７回転装置８保護部材９カメラ台座１０透明保持材１１画像記憶装置１２幾何変換装置１３合成処理装置１４表示装置１５制御装置１６ａ，１６ｂ双曲面の内部焦点１７結像レンズ３の主点１８回転中心軸１００カメラ部１０１平面ミラー１０２平面ミラー保持部材１０３双曲面ミラー１０４平面ミラー回転装置１０５保持部材１０６回転装置１０７画像処理装置１０８入力装置１０９制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田茂樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者矢吹隆宜大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5B047 AA13 AA30 BA10 BB04 BC09 BC14 CA17 DC20 5C022 AA01 AA13 AB62 AB68 AC27 AC42 AC51 AC69 AC74 5C054 AA01 CA04 CC03 CH02 EA01 FA00 FC11 FD02 FE12 GB02 GD03 HA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像撮像素子と、結像光学系と、互いに異なる形状を有する複数の反射面と、前記複数の反射面から任意の反射面を選択する選択手段
とを設け、前記選択手段により選択した任意の反射面と前記結像光
学系とが共働して前記結像光学系の光軸回りの画像を前
記画像撮像素子に結像する画像入力装置。
【請求項２】前記選択手段により選択された反射面を検
出する検出手段と、前記検出手段の出力に応じて前記画像撮像素子から出力
された画像を幾何変換処理する変換処理手段とを設けた
請求項１記載の画像入力装置。
【請求項３】前記選択手段により前記複数の反射面から
選択する第一の反射面を、前記結像光学系の光軸上かつ
前記画像撮像素子の結像面に相対する位置に配置し、前
記第一の反射面とは異なる形状の第二の反射面を、前記
結像光学系の光軸上かつ前記第一の反射面の背面位置に
配置して保持する保持手段と、前記第一の反射面の位置と前記第二の反射面の位置を逆
転させる反転手段を有する請求項１記載の画像入力装
置。
【請求項４】前記反転手段は、前記保持手段を前記結像
光学系の光軸に垂直な軸回りに回転する回転機構である
請求項３記載の画像入力装置。
【請求項５】前記複数の反射面の第一の反射面は、前記
結像光学系の光軸回りの全方向の画像を、前記画像撮像
素子上に、ほぼ同心円状に結像する軸回転対称面である
請求項１記載の画像入力装置。
【請求項６】前記複数の反射面の第二の反射面は、前記
第一の反射面と異なる曲率を有し、前記結像光学系の光
軸方向において前記第一の反射面と異なる画角の全方向
の画像を前記画像撮像素子上に、ほぼ同心円状に結像す
る軸回転対称面である請求項５記載の画像入力装置。
【請求項７】前記第一の反射面が第一の双曲面であり、
前記第二の反射面が前記第一の双曲面と異なる曲率の第
二の双曲面であり、前記選択手段により、前記第一の反
射面を選択した時の前記第一の双曲面の内部焦点の位置
と、前記第二の反射面を選択した時の前記第二の双曲面
の内部焦点の位置とが略一致する請求項６記載の画像入
力装置。
【請求項８】前記第一の反射面を選択した時の前記第一
の双曲面により結像した第一の画像と前記第二の反射面
を選択した時の前記第二の双曲面により結像した第二の
画像とを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記第一の画像および第二の
画像を、幾何変換し、１視点からの画像に変換する幾何
変換手段と、前記変換処理手段により変換された第一の画像および第
二の画像を合成処理する合成処理手段とを設けた請求項
７記載の画像入力装置。
【請求項９】前記複数の反射面の第二の反射面は、前記
結像光学系の光軸回りの単一方向からの画像を、前記画
像撮像素子上に結像する反射面である請求項５記載の画
像入力装置。
【請求項１０】前記複数の反射面の第二の反射面を駆動
し、前記結像光学系の光軸回りの任意の方向からの画像
を前記画像撮像素子上に結像させる方向選択手段を設け
た請求項９記載の画像入力装置。
【請求項１１】前記複数の反射面の第一の反射面を用い
て前記画像撮像素子に結像した前記結像光学系の光軸回
りの全方向の画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された表示画像の任意の領域を指示
する指示手段と、前記方向選択手段が前記指示手段により指示された前記
表示画像の領域に一致する方向からの画像を前記第二の
反射面により前記画像撮像素子上に結像するように制御
する制御手段とを設けた請求項１０記載の画像入力装
置。
【請求項１２】前記第一の反射面を用いて前記画像撮像
素子上に結像した第一の画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した第一の画像を幾何変換した変換
画像を生成し、前記制御手段により制御された前記第二
の反射面により前記画像撮像素子上に結像した第二の画
像を前記変換画像に重ねる画像処理手段とを設けた請求
項１１記載の画像入力装置。