JP2001526471A

JP2001526471A - 全方向撮像装置

Info

Publication number: JP2001526471A
Application number: JP2000524698A
Authority: JP
Inventors: ケイナヤルシュレー; イェーマックファーレーンマルコム
Original assignee: ザトラスティズオブコロンビアユニバーシティインザシティオブニューヨーク
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2001-12-18
Also published as: CA2312970A1; AU1903399A; WO1999030197A1; EP1042697A1; CN1290355A; KR20010024698A; US6118474A; RU2201607C2; KR100599423B1; BR9813370A

Abstract

(57)【要約】本発明は、単一のビューポイントからシーン（１３０）の像を検出する全方向撮像装置である。この全方向撮像装置は、前記シーンから放出される電磁放射の主光線を正射的に反射するように配置された切頭型のほぼ放物面状の反射器（１３５）を有し、この放物面状の反射器は全方向撮像装置の前記単一のビューポイントと一致する焦点を有する。この全方向撮像装置は更に、前記放物面状の反射器によって正射的に反射されない電磁放射の主光線を殆ど濾波して除去するために、前記放物面状の反射器に光学的に結合されたテレセントリック手段（１１２、１１３）をも有する。この全方向撮像装置は更に、前記放物面状の反射器から正射的に反射された電磁放射の主光線を受けるように配置された１つ以上のイメージセンサ（１１１）をも有し、これにより前記シーンの像を検出するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景発明の分野本発明は単一視点を有する全方向撮像に関し、とくに切頭形のほぼ放物線面状
反射器を有する撮像に関する。

【０００１】従来技術の説明測量、遠隔電話会議、遠隔センシング、写真、モデルアクイジョン、バーチャ
ルリアリティ、コンピュータグラフィック、マシンビジョン、ロボット技術等多
くの用途において、撮像系は大なる視野を有していて、その周囲の状況に関して
できるだけ多くの情報を得られるようにすることが望ましい。

【０００２】従来の映像システムは、映像の視界的プロジェクトを得るレンズを持ったカメ
ラを有している。しかし広角レンズを持ったカメラでもその視野自体は狭く制限
されている（すなわち、全半球以下しかカバーできない）。撮像系全体を投影中
心の周に傾斜させ、又パンニングを行うことにより制限された視野を拡大できる
。このような方式の１つはS.E.Chen（エス・イー・チェン）“Quicktime VR-An
Image-Based Approach to Virtual Environment Navigation”（仮装環境ナビゲ
ーションの急速ＶＲ映像技術の試案）Proc.of SIGGRAPH ９５（８）２９−３８１９９５年８月に記載されている。さらにL. McMilan 及びG. Bishop“Plenop
tic Modeling : An Image-Based Rendering System”Computer Graphics, Proc
of SIGGRAPH,１９９５年８月，pp.３９−４６にも従来のパン傾斜方式が記載されている。しかし、この型式の従来装置は２つの欠点を有している。その１つは
、装置には必然的に可動部分を設けるを要することであり、第２には、装置の周
囲を眺めるため完全に回転をさせるため可成りの時間を要するということである
。この所要時間の欠点は、この種装置をリアル・タイムでの用途に適さなくして
いる。

【０００３】撮像装置の視野を大とする他の試みは、いわゆる「魚眼」レンズを用いるもの
であり、これについてはE. L. Hal 他（イー・エル・ハル他）、「Omnidirectio
nal Viewing Using a Fish Eye Lens（魚眼レンズ使用による全方位監視）」ＳＰＩＥ Vol. 728,Optics Illumination and Image Sensing for machine Vis
ion（１９８６）に開示されている。魚眼レンズは極めて短い焦点長を有しているため、その視界は半球の大きさとなる。しかし撮像装置にこのような魚眼レン
ズを用いることは、その寸法が可成り大となり、従来の一般のレンズより複雑と
なるという欠点を有している。さらに関連のシーンのすべての点に固定視点をも
った魚眼レンズを得ることは困難である。Zimmermanの米国特許5,187,667及びKu
banの米国特許5,359,363も従来のパン及び傾斜機構に代えて魚眼レンズを用いる
ことを提案しているが、上と同じ欠点を有していた。

【０００４】他の従来既知の装置は、視野を増加させるための反射表面を使用するものであ
った。この種装置の一例は、V. S. Nalwa（ブイエスナルバ）が“A True Om
niDirectional Biewer”として、AT&Bell Laboratories Technical Memorandum,
BL0115500-960115-01,１９９６年１月に発表している。Nalwaは、多平面反射器
を、多数の電荷結合装置（ＣＣＤ）と組み合わせたカメラを用い、半球面シーン
の５０°幅の映像を３６０°のパノラマ像を得ることを発表している。とくに N
alwaは、４個の平面鏡をピラミッド形状に配置し、各１つのカメラを４個の平面
反射面の上にそれぞれ配置し、各カメラによって５０°の半球面シーンの９０°
より僅かに大きな角度を眺めるようにした。この方式は、３６０°の映像を得る
ためには多数のセンサを必要とすると云う欠点がある。さらにこの方式は、これ
以外にも、個別の映像を組合せて、３６０°の視野とするときに生ずる継目（シ
ーム）の歪みを生ずると云う欠点もある。

【０００５】 Yagi（八木）他の“Evaluating Effectivity of Map Generation by Tracking
Vertical Edges in Omnidirectional Image Sequence,”IEE International Co
nference on Robotics and Automation, １９９５年６月、p．２３３４及びYagi
他“Map-Based Navigation for a Mobile Robot with Omnidirectional Image S
ensor COPIS”,IEEE Transations on Robotics and Automation, Vol. II, No.
5, １９９５年１０月の両方に、コーン（円錐）形状のイメージ・センサ（ＣＯＰＩＳ）で、周囲の光景映像を集める円錐形反射面を用い、可動ロボットの運行
案内のため情報処理を行うことを開示している。このＣＯＰＩＳは３６０°の視
野を得ることができるが、視野が円錐形鏡（コニカルミラー）の頂角と、カメラ
レンズの視角によって制限されるので真の全方向イメージセンサではない。さら
にＣＯＰＩＳは単一視点を有さず、視点の軌跡は円上に存する。この多重視点の
軌跡は得られた像に歪みを生じ、これが消去できず純粋な透視像が得られない。

【０００６】 Yamazawa他の“Obstacle Detection with Omnidirectional Image Sensor Hyp
erOmni Vision”, IEEE International Coference on Robotics and Automation
, １９９５年１０月、p.１０６２には、ＣＯＰＩＳ方式の改良として、円錐形表面に代えて回転双曲面反射表面の使用を開示している。これに開示されている
ように双曲面より反射される光線は光線の原点の位置に関係なく、単一点に収斂
するので、透視像が得られる。

【０００７】双曲面ミラーの使用により、完全透視像の撮像が可能という利点が得られるが
、反射像を形成する光線は反射鏡の焦点に収斂するため、反射面とセンサとの配
置位置に極めて限界的に厳重な要求が課せられ、僅かな乱れでも画像品質に重大
な欠陥が生ずる。さらに、透視投影モデルの使用は、本質的にセンサとミラー間
の距離が増加するにつれて、ミラーの断面を増加させる必要がある。従ってミラ
ーの寸法を妥当な値に止めるためには、ミラーをセンサにより近く配設するを要
する。このことはイメージセンサの光学系の設計をより複雑とする。またこれに
加えて、検出した像の使用可能な座標へのマッピングが、収斂映像のため複雑な
校正作業を必要とする。さらに他の欠点としては、単一の視点を維持し乍らミラ
ーと光学系との相対位置を変更し得ないという欠点も存する。このため、双曲面
ミラー系はミラーと光学系との相対移動を利用して単一視点を維持しながら系全
体の視界を調整することはできない。

【０００８】ママザワ(Yamazawa)他の米国特許3,505,465以前にも、Donald Reesが、双曲反
射面の使用を開示した。このReesもヤマザワ他と同じ欠点があった。

【０００９】以上に述べた従来技術は、次の2つのうち何れか1つの欠陥がある。これらのも
のは、単一視点よりのシーンを撮像しての無歪の像を生ずる全方向撮像装置たり
得ないか、あるいは極めて複雑な校正を要する装置となる。

【００１０】

【発明の概要】

上述の従来装置の欠点は、本発明によりほぼ解決することができる。本発明の
１特徴は、単一の視点よりあるシーンの像を撮像する全方向撮像装置であって、
切頭形のほぼ放物面状の反射器を有し、これをシーンよりの電磁放射の主光線を
正射的に反射するように配置するものである。放物面状反射器は、全方向撮像装
置の単一視点に一致する焦点を有する。この全方向撮像装置は、さらに前記放物
面状反射器に光学的に結合されたテレセントリック手段を具え、この手段により
放物面状反射器によって正射的に反射されない電磁放射線の主光線をほぼ濾波除
去する。本全方向撮像装置は、放物面状反射器より正射的に反射された電磁放射
の主光線を受取るように配置した１個以上のセンサを有し、これによりシーンの
像を撮像する。

【００１１】本発明による放物面状反射器は凸面形としても良く、凹面形としても良い。前
記テレセントリック手段は、テレセントリックレンズ、テレセントリック開孔
又はコリメータレンズとすることができる。

【００１２】好適には放物面状反射器は放物面ミラー（鏡）を有し、その表面は円筒座標で
表わされた次式にほぼ従うものとする。ｚ＝（ｈ²-ｒ²）／2h ここにおいて、ｚは表面の回転軸、ｒはラジアル座標（半径方向の座標）、ｈは定数、である。本式は回転対称表面を表わすので、表面の形状は角座標φの関数とはな
らない。

【００１３】本発明の好適実施例では、前記一以上のイメージセンサは一以上のビデオカメ
ラを具える。これらのビデオカメラは一以上の電荷結合装置又は一以上の電荷注
入装置を使用するものとすることができる。或いは又、前記一以上のイメージセ
ンサは写真フィルムを具えるものとすることができる。他の好適実施例では、少
なくとも一つのイメージセンサを放物面状反射器から反射された像の不均一解像
度を補償する不均一解像度を有するものとする。

【００１４】前記放物面状反射器は、この放物面状反射器の焦点を含む平面であって、この
放物面状反射器の焦点と頂点を通る軸線に垂直な平面で切断された鏡を備えるも
のとするのが好ましい。

【００１５】典型的な実施例では、前記放物面状反射器を固定のベースに装着し、前記一以
上のイメージセンサを可動のベースに装着して、前記一以上のイメージセンサの
移動により変化する視野が発生するようにする。或いは又、前記放物面状反射器
を可動のベースに装着し、前記一以上のイメージセンサを固定のベースに装着し
て、放物面状反射器の移動により変化する視野が発生するようにすることもでき
る。これらの実施例の各々においては、一以上のイメージセンサと放物面状反射
器を光学的に結合するズームレンズを設けるのも好ましい。

【００１６】他の典型的な実施例では、前記一以上のイメージセンサはシーンのイメージを
表わすイメージ信号を発生する。イメージ信号処理装置を一以上のイメージセン
サに結合し、これによりイメージセンサからのイメージ信号をイメージ信号デー
タに変換する。イメージ信号処理装置は次にイメージ信号データを直角座標系内
にマップして透視像を発生させるか、或いは変中座標系にマップしてパノラマ像
を発生させる。イメージ信号処理装置には補間イメージデータを発生する補間手
段を含め、補間イメージデータとイメージ信号データを合成してディジタルイメ
ージを構成することができる。イメージ処理装置には更にディジタルイメージの
予め選択した部分にズームインする手段を含め、所定の焦点距離から予め選択し
た部分の拡大像を発生させるようにするのが有利である。

【００１７】好適装置では、全方向撮像装置は前記一以上のイメージセンサと前記放物面状
反射器を光学的に結合する少なくとも一つのレンズを具える。この結合レンズは
ズームレンズ、マイクロスコープ対物レンズ、又は像面平坦化レンズとすること
ができる。像面平坦化レンズは放物面状反射器の像面彎曲にほぼ反対の像面彎曲
を有するものとするのが好ましい。像面彎曲レンズは平凹レンズ又はアプラナテ
ィック、メニスカスレンズとするのが好ましい。

【００１８】他の好適装置では、全方向撮像装置を、２つの相補半球面シーンから発する電
磁放射の主光線を正射的に反射するように配置された２つの切頭形のほぼ放物面
状反射器を用いてほぼ球面シーンを決像するのに使用する。前記２つの放物面状
反射器は共通放物面軸を共有するように位置させる。更に、２つの放物面状反射
器が凸面である場合には、これらの反射器はそれらの切断面に沿って背中合わせ
に位置させて、これらの反射器が共通焦点を共有するようにする。２つの放物面
状反射器が凹面である場合には、これらの反射器をそれらの頂点が一致するよう
に位置させる。

【００１９】本発明の他の典型的な実施例では、放物面状反射器からの電磁放射の正射的に
反射された主光線を複数の光束に分割する複数のビームスプリッタを具える。こ
の実施例では、それぞれ複数の光束の少なくとも一つを受信し、シーンの像の一
部分を検知するように配置された複数のイメージセンサが必要とされる。

【００２０】更に他の典型的な実施例では、放物面状反射器からの電磁放射の正射的に反射
された主光線を複数の単色主光線に分割する複数のダイクロイックビームスプリ
ッタを具える。上記の実施例と同様に、それぞれ複数の単色主光線の少なくとも
一つを受信し、シーンの少なくとも一つの単色像を検知するように配置された複
数のイメージセンサが必要とされる。

【００２１】本発明の開拓精神によれば、シーンの像を単一視点から検知する方法も得られ
る。典型的な実施例では、この方法は、（ａ）シーンから発する電磁放射の主光線を切頭形のほぼ放物面状反射器でオ
ツソグラフィック反射させて、全方向撮像方法の単一視点を放物面状反射器の焦
点と一致させるステップと、（ｂ）前記放物面状反射器により正射的に反射されない電磁放射の主光線の相
当部分をテレセントリック式に除去するステップと、（ｃ）前記放物面状反射器からの電磁放射の正射的に反射された主光線を一以
上のイメージセンサにより検知することによりシーンの像を検知するステップと
を具えることを特徴とする。

【００２２】他の典型的な実施例では、シーンの像を単一の視点から全方向検知する方法は
、（ａ）切頭形のほぼ放物面状の反射器を固定のベースに装着するステップと、（ｂ）一以上のイメージセンサを可動のベースに装着するステップと、（ｃ）シーンから発する電磁放射の主光線を切頭形のほぼ放物面状反射器でオ
ツソグラフィック反射させて、全方向撮像方法の単一視点を放物面状反射器の焦
点と一致させるステップと、（ｄ）前記放物面状反射器により正射的に反射されない電磁放射の主光線の相
当部分をテレセントリック式に除去するステップと、（ｅ）前記可動のベースを第１の位置に移動させるステップと、（ｆ）前記放物面状反射器からの電磁放射の正射的に反射された主光線を一以
上のイメージセンサにより検知することにより第１の視野を有するシーンの像を
検知するステップと、（ｇ）前記可動のベースを第２の位置に移動させるステップと、（ｈ）前記放物面状反射器からの電磁放射の正射的に反射された主光線を一以
上のイメージセンサにより検知することにより第２の視野をを有するシーンの像
を検知するステップと、を具えることを特徴とする。

【００２３】発明を実施するための最良の形態本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

【００２４】図１Ａは本発明の実施例による全方向性撮像装置100を示す。ベースプレート1
40に取付けた凸面パラボラ（放物線）状の反射器135をほぼ半球状のシーン130の
像を正射的に反射すべく位置させる。テレセントリックレンズ又は拡大レンズ11
2及びテレセントリックアパーチュア113を有している市販のソニー３CCDカラービデオカメラデバイス111の如きイメージセンサ110を像の正射的反射を受取るべ
く位置させる。テレセントリックレンズ又はアパーチュアは、そのレンズ又はア
パーチュアの平面に対して垂直でない光線の全て、即ち、半球状のシーンの正射
的反射の部分を形成しない背景光をろ波する働きをする。

【００２５】ここでは可視光について述べるが、本発明は紫外光又は赤外光の如き他の電磁
放射にも同等に適用することができる。

【００２６】図1Ｂに示した本発明による撮像装置100の他の実施例では、パラボラ状の反射
器を或る有効長の管の如き透明の支持体136によってイメージセンサに結合させることができる。

【００２７】図1Ａを再度参照するに、ビデオカメラ110はケーブル150を経て送られてくる正射的反射像を表わすアナログビデオ信号を発生する。このビデオ信号はディジ
タイザ120によってディジタル信号に変換され、このディジタイザは市販のNTSC ビデオ信号アナログ-ディジタル変換器とする。

【００２８】次いで、ディジタル信号はケーブル155を経てDEC社のアルファ3000/600ワーク
ステーションの如き汎用のコンピュータ125へと送られる。後にさらに詳述するように、コンピュータ125は、ユーザが半球状シーンの所望する任意の部分を見たり、そのシーンの選択した部分を所望するようにズームしたり、又はパンした
りすることができるようにプログラムする。

【００２９】イメージセンサ110は単に、通常の写真フィルムを用いる静止画又は動画写真カメラとすることができる。イメージセンサ110は、アナログ-ディジタル変換器
120を必要とすることなく、コンピュータ125へ直接供給し得るディジタルビデオ
信号を供給するカムコーダ又はビデオカメラとすることもできる。

【００３０】図2はパラボラ状の反射器135を等大に示した図であり、この反射器はベースプ
レート140から延在するように形成する。反射器135は、アルミニウム又は銀のよ
うな反射性の高い金属薄膜層145を被着したパラボラ状のプラスチック本体で構成することができる。反射器135は、パラボラ状の研磨した金属本体で構成することもできる。この後者の例では、ステンレス鋼のような金属を用いることがで
きる。

【００３１】図3はパラボラ状の反射器135の好適な形状並びにイメージセンサ110へのほぼ半球状シーン130の像の正射的反射の様子をさらに詳細に示した図である。図3の
反射器135はほぼ次式に従うような円筒座標ｒ、φ及びｚ内にて規定され、ｚ＝（ｈ^２−ｒ^２）／２ｈここにzは回転軸であり、ｒは半径方向の座標であり、ｈは定数である。ｚ軸は撮像装置の光軸と一致し、式（１）によって規定される放物面の焦点315は座標系の起点と一致する。図3の反射器315は、ｚ軸310に対してほぼ垂直で、しかもその反射器の放物面の焦点315を含む平面ｐで切頭したものである。

【００３２】さもなければ焦点315を通過することになる入射光線305はいずれも反射性の放
物面によってイメージセンサ110の方へと正射的に反射される。従って、焦点315
は、ほぼ半球状のシーンそこから見れる単一の視点と一致する。イメージセンサ
110は撮像系の光軸310に沿って位置付け、このイメージセンサの感光面は光軸に
対して垂直とする。単一視点からのほぼ半球状のシーンを見れるようにする正射
的反射を用いることは本発明の有利な特徴である。

【００３３】単一視点からのながめを可能とする正射的反射は図4を参照して立証することができる。図4で、z及びｒは角度座標φの或る値に対する垂直方向の円筒座標であ
る。

【外１】軸に対する入射光線405の角度はθである。入射光線405は反射面415により出射光線410のように正射的に反射される。

【００３４】単一視点420を有するように、入射光線はいずれも次式、 tan(θ)＝ｚ/ｒ（２）を満足しなければならず、しかも正射的反射のために全ての光線を次ぎのような
角度、 α＝π/２（３）にて反射させなければならず、ここに、αは出射光線410と光軸との間の角度である。満足すべきこれら2つの制約及び入射角を反射角に等しくするために、反射光線410とその反射個所における表面の法線方向

【外２】との間の角度βは、

【数１】に等しくしなければならず、上式は次ぎのように表わすこともできる。

【数２】最後に、反射個所における

【外３】平面内の反射面415の傾斜は次ぎのようにする。

【数３】式(6)と(4)を(5)に代入すると次ぎのようになる。

【数４】式(7)の二次式はｄｚ/ｄｒに対する2つの解を得るべく解くことができるが、反射面による自己閉塞をなくすために、右象限内の曲線の勾配は負（即ち、表面を
凸状）とする。この結果、次式が成立する。

【数５】 a＝z/rの場合には、上式は次ぎのように通分する。

【数６】ここに、ｈは積分定数である。Z=raを式（９）に代入すると式（1）となる。

【００３５】従って、

【外４】軸の周りを回転する際に、単一視点からのほぼ半球状のシーンを正射的に反射す
る表面を生成する曲線が存在する。この曲線は式（１）によって規定される放物
線であり、これは放物線の焦点420と一致する単一の視点を有する。

【００３６】単一の視点からほぼ半球状シーンのながめを提供する以外に、本発明による全
方向性の撮像装置は、シーンの任意の部分を見たり、或る選択した部分にズーム
インしたり、且つシーンをパンしたりすることを、いずれも単一の視点に対して
、しかも像の再構成又は複雑なフレーム変換を必要とすることなく行なうことが
できる。

【００３７】図５はほぼ半球状シーンの一部分を単一視点からイメージセンサにより見る手
段を示す。また、図５は切頭凸状のほぼパラボラ状反射器135をデカルト座標系に写像する手段を示す。撮像装置の光軸502はｚ軸と一致し、ほぼパラボラ状反射器135の焦点501は原点に位置する。シーン300の１点から見た入射光505、510は
それぞれｘおよびｙ座標によって規定され得る点515および520で反射面と交差す
る。これら点515および520はシーンの視点、即ち、パラボラ状反射器の焦点501 で始まる虚放射状のライン516および521に沿って位置する。これらの放射光はｚ
軸に垂直な平坦光感知面を有するイメージセンサ110に向かって正射影的に反射するため、投影された光は同一のｘおよびｙ座標で光感知面と交差する。ｚ座標
のみは変化する。従って、正射影的に投影された光の反射器135と交差する点のｘ−ｙ座標と、正射影的に投影された光がイメージセンサ110の平坦光感知面と交差する点のｘ−ｙ座標とは１対１の関係にある。

【００３８】好適な装置では、イメージセンサ110は光感知セルのアレイを有する平坦な電荷結合装置(“CCD”)イメージセンサを具える。各セルはアレイ注の特定の位置における光の強度を感知する。従って、１対１の関係で、グリッドのｘ−ｙ座標
の特定の範囲をカバーするCCDセルによって発生するイメージ信号はｘ−ｙ座標の同一範囲内の点における反射面135から正射影的に反射された光を表わす。これがため、イメージのデカルト座標系への写像は当業者にとって簡単な仕事とな
る。

【００３９】上述した１対１の関係で、図６はほぼ半球状シーンの任意の選択部分のズーミ
ング技術を示す。反射器135は、図５の場合と同様に、直交ｘ，ｙおよびｚ軸に関して位置決めされる。点550を中心とするシーンの選択部分に焦点距離ｆで特定の寸法でズームインを行うためには、シーンの選択部分を投影する反射面の領
域と同一のｘ−ｙ座標範囲に位置するCCDセルの撮像信号のみを倍率および視野に対して選定する。

【００４０】特に、シーンの選択部分の点570の適宜の光強度を決めるために、点580に位置
するCCDセルによって発生した光強度信号を選択する。図６に示すように点570お
よび焦点551間のラインセグメントは点552で反射器135と交差する。点570の光強
度は点552のｘ−ｙ座標にもっとも近いグリッド上のｘ−ｙ座標に位置する点580
のCCDセルによ発生したイメージ信号により表わされる光強度に等しくなるように設定する。シーンの選択部分を投影する反射面の領域と同一のｘ−ｙ座標の範
囲内での各CCDセルに対して同様のことを繰返す。上述した正射影的な反射および１対１の関係のために、像再構成および複素フレーム変換は必要とはならなく
なる。

【００４１】単一視点からの任意の半球状シーンの任意の点を見得るとともにこの部分の拡
大像のズームインを行い得る上記ステップを実行するためには汎用コンピュータ
125を用い、これにより当業者でも容易にプログラムすることができる。さらに、反射器に沿って順次の点を示すことによって半球状シーンを、あたかも単一視
点からシーンを見ているように、パン撮りすることができる。

【００４２】上述した例では、シーンのより小さな部分でズームインを行う際に、コンピュ
ータに情報を供給するCCDセルの数を減少し、従って、見たイメージの粒度を増大することは明らかである。好適な例では、CCDセルに正確に関連しないシーンの点に関する情報は補間により一層密に概算する。コンピュータ125で実行し得る好適な補間プログラムはこの明細書のアペンディックス（APENDIX）Iに含まれ
ている。APENDIX Iとして添付されたプログラムによって、感知全方位イメージをコンピュータ125で表示するに好適な一次斜視イメージに写像する。このプログラムは、ユーザに対し、変換すべき全方位イメージの名前、中心位置および半
径を要求する。また、プログラムはユーザに対し発生した各イメージに対する名
前、並びに斜視像の焦点距離および大きさをも要求する。

【００４３】これがため、CCDセルに正確に対応しないイメージの表示部分に最も近いCCDセ
ルによって発生したイメージ信号を簡単に選択する代わりに、かかるシーンの部
分のイメージを、シーンの隣接部分に相当するCCDセルによって発生したイメージ信号の好適な平均値に基づく添付プログラムによって推定する。多項式または
一時的整合に基づく補間プログラムのような当業者にとって既知の一層高度な補
間プログラムを本発明の要旨を逸脱することなく、用いることができる。

【００４４】上述したように、各イメージを発生するデカルト座標による写像に加えて、円
筒形座標マッピングをも行ってシーンのパノラマ的イメージを観察することがで
きる。この円筒形座標マッピングを図９につき説明する。図９において、シーン
の点945から主光線950がパラボラ状反射器935に当たり、イメージセンサ910に向
かって正射影的に反射する。正射影的に反射された光線960は感知素子965でイメ
ージセンサに当たる。感知素子965によって円筒形座標に表わされた点を写像するには、切頭形円筒970をパラボラ状反射器935およびイメージセンサ910を囲むように撮像する。次いで感知素子965により表わされた点を光線960および950を経てトレースするとともに光線950および切頭形円筒970の交点955を決める。次いで点955を感知素子965の光強度を割当てる。イメージセンサ910の各感知素子に対して同様の計算を行う。切頭形円筒970に位置する（適当に割当てられた光強度を有する）点の結果の集合によって観察シーンのパノラマ的イメージを発生
する。この写像（マッピング）は当業者にとって容易に行うことができるととも
に円筒を長さ状にカットして平坦にする。さらに、当業者が容易であるように、
デカルト座標写像に関して上述したように、イメージデータの補間も円筒形座標
写像に用いることができる。

【００４５】本発明の好適な例では、１／３インチCCDを、焦点で切頭され1.6インチ直系を
有し、0.4インチ焦点長さのパラボラ状ミラーとともに用いる。ニュージャーシー、バリントンのエドモンドサイエンティフィック社製のモデルNo.P32921のようなコリメータレンズを、8.5インチ焦点長の撮像レンズとともに用いてミラーをCCDに光学的に結合する。

【００４６】本発明のさらに他の例では、全方向撮像装置は図７に示すように追加のほぼパ
ラボラ状反射器735を具える。この追加の反射器は半球状シーン130に対し相補を
なす追加の半球状シーン730の像を正射影的に投影するように位置決めする。追加のイメージセンサ710は追加の反射器735によって正射影的に投影されたイメー
ジを受けるように位置決めする。

【００４７】追加の反射器735の正射影的反射を表わすイメージ信号は上述した所と同様に、変換器720によってディジタル信号に変換するとともにライン725を経て同一の
汎用コンピュータ125に送る。

【００４８】図８に示すように、反射器135および735は撮像装置の光軸でもある回転の共通
軸810および共通焦点805を背合せに位置決めするとともに回転軸810にほぼ垂直に且つ焦点805を含む平面ｐで各が切頭される。

【００４９】図１０を参照するに、本発明による例示的な実施例による単一視点からほぼ半
球状又は球面状の被写体の像を検知する方法を示すフローチャート１０００を図
示する。フローチャート１０００は単一視点から半球状の被写体を検知する必要
な工程を示す。この方法は、ほぼ半球状の被写体１０１０で垂直反射すること及
び垂直反射した画像１０２０を検知することを必要とする。

【００５０】本方法は、さらに画像信号を画像信号データに変換する工程１０３０、画像デ
ータを適切な座標系にマッピングする工程１０４０、画像データを補間して画像
データの欠落に対して適切な値を取り出す工程１０６０、及びマップされた画像
データ及び補間された画像データからディジタル画像を形成する工程１０７０を
含む。有益なものとして、視認方向、焦点距離、及び画像サイズを特定する工程
１０４５及び画像データの選択した部分にズームする工程１０５０を補間工程の
前に実行することができる。

【００５１】ここで説明した実施例は、「垂直」放物面形状反射体を全て用いている。本明
細書及び添付した請求の範囲において用いられているように、用語「垂直」は、
放物面の反射体と関連して、放物面形状の反射体の焦点を通り放物面形状の反射
体の放物軸とほぼ直交する面で切られた放物面形状の反射体を称する。本明細書
及び添付した請求の範囲で用いられているように、放物面形状の反射体の放物軸
は放物面形状の反射体の頂点及び焦点通る軸である。上述したように、通常の放
物面形状の反射体を用いることにより半球全体（πステラジアン）を撮像でき、
或いはこの反射体をバック対バックで２個結合したものを配置することにより球
面全体（ 2πステラジアン）を撮像することができる。図１１〜図１５は放物面
形状の反射体が種々の非垂直反射体の形態を取ることができる全方向撮像装置の
別の例示的実施例を示す。

【００５２】図１１は１個のカメラ１１１１及び１個の放物面形状反射体１１３５を用いて
半球面よりも大きな視野（「ＦＯＶ」）を撮像できる全方向撮像装置を示す。図
１１の実施例において、放物面形状反射体は１１３５は、放物面の軸（Ｚ）と垂
直であるが放物面の焦点１１３０よりも下側を通る面で適当な反射体を切ること
により得られる拡張された放物面とする。この放物面はその焦点よりも下側まで
延在するで、有益なことに、この放物面形状の反射体はその焦点の下側の半球面
からの光線を垂直に反射することができる。図１１に示す実施例において、例え
ば放物面形状の反射体に対応するＦＯＶは２４０°すなわち球面全体の７５％に
なる。好ましくは、図１１に示すように、カメラ１１１１及び放物面形状反射体
１１３５は光学系１１１２による結合する。

【００５３】図１２は放物面形状の反射体の放物軸に対して傾いているＦＯＶを撮像するた
めに用いることができる全方向撮像装置を示す。図１２の実施例は、カメラ１２
１１と、光学系１２１２と、放物面形状の反射体１２３５とを含む。放物面形状
の反射体１２３５は、この放物面形状反射体１２３５の焦点を通りその放物軸（
Ｚ）に対して傾斜する面で切られている。従って、この反射体のＦＯＶは、図１
２の破線で示すように、傾いた半球面となる。図１２の実施例は放物面の焦点を
通る切断面を示すが、放物面はこの実施例に限定されるものではない。この切断
面は放物面の焦点１２３０の上方を通ることもでき（この場合、ＦＯＶは半球面
よりも小さくなる）、或いはこの切断面は焦点１２３０の下側を通ることもでき
る（これにより、ＦＯＶは半球面よりも大きくなる）。

【００５４】図１３は半球面よりも小さいＦＯＶを撮像するために用いることができる全方
向撮像装置を示す。図１３の実施例は、光学系１３１２により放物面形状の反射
体１３３５に結合されたカメラ１３１１を含む。本例では、放物面形状の反射体
１３３５は、カメラ１３１１の撮像領域よりも「大きく」なるように形成する。
この説明において、反射体と同一形状を有する（すなわち、式（１）で規定した
放物定数と同一の放物定数ｈを有する）垂直反射体のベースがカメラの撮像領域
よりも最小寸法よりも大きい場合、放物面形状の反射体はカメラの撮像領域より
も「大きく」なる。図示の垂直放物面の場合、この放物面がカメラの撮像領域よ
りも大きいとき全半球面よりも小さなＦＯＶだけがカメラの撮像領域に含まれる
ことができる。この理由は、放物面の外側エッジで垂直反射した光線が撮像領域
に入射しないからである。しかしながら、有益なことに、この放物面形状のミラ
ーを用いて得られる画像は、小さな放物面を用いることにより得られる対応する
画像よりも一層高い分解能を有する。図１３に示すように、放物面形状の反射体
１３３５の放物軸（Ｚ’）を光軸（Ｚ）に対して変移させて水平方向に向く視野
を得ることができる。さらに、この放物面形状の反射体１３３５は垂直放物面と
する必要はなく、撮像されるべきＦＯＶに基づいて切断することができる。

【００５５】説明した実施例の全ては、凸状の放物面形状反射体を有する。図１４において
、カメラ１４１１、光学系１４１２、及び凹面状の放物面形状反射体１４３５を
有する本発明による全方向撮像装置の実施例を示す。凹面状の放物面形状反射体
は、反射体を遮蔽することが望まれる用途（例えば、天候から保護が望まれるア
ウトドアの用途）において用いることができる。凹状の放物面形状の反射体の場
合、被写体の放物面画像が撮像され、この撮像される画像は前述した単一視点の
歪みを満足するように連続する。従って、凸状の放物面画像と同様に、凹状の放
物面画像から鮮明な透視画像を発生させることができる。しかしながら、凹状の
放物面の場合、単一の反射体を用いても高々半球面の視野しか得ることができな
い。この半球面のＦＯＶは、放物面の焦点１４３５を通る面（この面は、放物面
の軸（Ｚ）に対して垂直又は傾斜する）で放物面を切り取ることにより得られる
。焦点の上方で切られた凹状の放物面を用いることもできるが、このような放物
面は望ましいものではない。この理由は、画像自身に歪みが生ずるためである。

【００５６】図２５に示すように、複数の放物面形状の反射体を用いることにより、半球面
よりも大きいＦＯＶを得ることができる。図２５において、２個の放物面反射体
２５３５ａ及び２５３５ｂを用い、これらの放物面反射体が共通の光軸を占めこ
れらの頂点２５４５が一致するように配置する。イメージセンサ２５１１ａ及び
２５１１ｂと共に２個の放物面反射体２５３５ａ及び２５３５ｂは２個の半球面
２５３０ａ及び２５３０ｂをそれぞれ撮像することができる。この光学系は、遮
蔽又は保護のために反射体を引っ込ませる必要のある場合に有益に用いことがで
きる。図７の装置の凸面ミラーを用いる代りに、この装置において凹面ミラーを
用いる欠点は、２個の反射体の切断面間の領域を含む小さなブラインドスポット
が回避できないことである。

【００５７】図１５はズーム性能を有する本発明による全方向撮像装置の実施例を示す。図
１５の全方向撮像装置は、放物面形状の反射体１５３５、カメラ１５１１、ズー
ムレンズ１５１２、及びリレー光学素子１５１３を含む。（本明細書及び添付し
た請求の範囲で用いられているように、リレー光学系及びコリメータ光学系は同
義語である。）ズームレンズ１５１２が最小倍率に設定されている場合、この全
方向撮像装置は半球面全体の画像（図１１又は図１３の実施例が用いられる場合
、半球面よりも大きな又はそれ以下の画像）を撮像する。ズーム機能が作用する
と、ズームレンズ１５１２は、小さなＦＯＶを一層高い倍率で（従って、一層高
い分解能で）撮像する。ズームイン中、ズームレンズ１５１２の有効投影中心を
ほぼ固定状態に維持して撮像光学系をテレセントリックに維持する必要がある。
好ましくは、リレー光学系１５１３を用いて、ズームレンズ１５１２をその全設
定範囲にわたってテレセントリックに維持する。

【００５８】図１５の実施例において、ズームレンズ１５１２は、放物面形状の反射体１５
３５に対して固定し又は移動可能のいずれともすることができる。ズームレンズ
１５１２が固定される場合、放物軸（Ｚ）付近の領域だけを低い倍率で観察する
ことができる。従って、好ましくは、ズームレンズ１５１２を移動手段を用いて
装着し、放物面形状の反射体１５３５の外側端縁に沿う撮像領域全体にわたって
ズームレンズを位置決めできるようにする。勿論、この移動手段は、ズームレン
ズ１５１２の光軸が全ての場合についても放物面形状の反射体１５３５の放物軸
に並行に維持されるにする必要がある。

【００５９】図１６は、シーンのビューの動的に変化する領域を発生するのに使用してもよ
い全方向撮像システムを示す。放物面形状反射体１６３５を可動基部１６４０に
おいて取り付け、この可動基部１６４０は、ｘ、ｙおよびｚ軸に沿った放物面形
状反射体１６３５の平行移動を可能にする。可動基部１６４０を、手動またはコ
ンピュータのいずれかによって制御してもよい。可動基部１６４０を使用して、
シーンのビューの動的に変化する領域を、例えば、光軸（ｚ）のまわりの可動基
部１６４０の円運動によって発生することができる。好適には、これらの画像を
、上述したように画像処理し、遠近法ビューまたはパノラマ式ビューを得る。

【００６０】図１６は、ズームレンズ１６１２の可動ベース１６４０との組み合わせによる
使用をさらに示す。ズームレンズ１６１２は、可動ベース１６４０によって前記
撮像システムのビューに導かれた放物面形状反射体１６３５の部分にズームする
能力を付加する。好適には、リレーレンズ１６１３を使用し、前記ズームレンズ
と放物面形状反射体１６３５とを結合する。加えて、ズームレンズ１６１２は、
好適には、手動または自動フォーカス制御を含み、画像のシャープネスが放物面
形状反射体１６３５のすべての部分で保たれることを保証する。代わりに、ｚ軸
に沿った前記反射体の移動を使用し、画像のフォーカスを調節してもよい。

【００６１】図１６の実施形態におけるように前記放物面形状反射体を動かす代わりに、前
記撮像システムのカメラまたは光学部の１つ以上の部分を代わりに動かし、図１
６の実施形態と同じ効果を達成してもよい。図１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃは、
このような全方向撮像システムの種々の例としての実施形態を示す。図１７Ａに
おいて、（ＣＣＤのような）画像センサ１７１０に可動手段を設け、図１７Ｂに
おいて、カメラ１７１１に可動手段を設け、図１７Ｃにおいて、カメラ１７１１
および光学部１７１２の双方に、共に同時に動かす可動手段を設ける。これらの
図に示すように、これらの構成要素の各々を、ｘ、ｙおよびｚ軸のいずれかに沿
って動かし、撮像されているビューの領域を変化させてもよい。図１６の実施形
態におけるように、ズームレンズを使用し、興味のある領域を拡大してもよい。
有利には、前記放物面形状反射体を動かす代わりに前記カメラまたは光学部を動
かすことによって、前記全方向撮像システムの視点が、前記放物面形状反射体の
焦点において空間において固定されたままにする。

【００６２】図１６、１７Ａ、１７Ｂまたは１７Ｃの実施形態を、監視システムにおける大
きな利点に使用することができる。これらの実施形態の全方向撮像能力は、オペ
レータが興味のある全体の領域を一度に監視することを可能にする。前記オペレータが監視されている範囲の特定の領域を監視する場合、前記オペレ
ータは、このとき、（前記カメラ、光学部または放物面形状反射体の動きに関す
る）適切な平行移動座標と、適切なズーム設定とを選択し、興味のある領域をよ
り詳細に見てもよい。

【００６３】図１８は、多数の画像センサを使用し、向上した画像解像度を達成する全方向
撮像システムを示す。図１８の実施形態は、放物面形状反射体１８３５と、ビデ
オエレクトロニクス部１８０９と、４個のＣＣＤ素子１８１０ａ−１８１０ｄと
、撮像光学部１８１２とを含む。この実施形態において、４個のＣＣＤ素子１８
１０ａ−１８１０ｄを重ならない配置において並べて置く。図１８の実施形態は
、大量生産のＣＣＤ素子は代表的にこれらのサイズにかかわらず標準的な解像度
において製造されるという利点を得る。したがって、４個の大量生産１／４イン
チＣＣＤ素子を１個の大量生産１／２インチＣＣＤ素子の代わりに使用すること
によって、画像の解像度を有利に4倍にすることができる。図１８が重ならない配置に置いたＣＣＤ素子の使用を示すとしても、ここに記載した本発明は、この
ような配置に限定されない。したがって、多数のＣＣＤ素子が部分的に重なる配
置を同様に使用することができる。さらに、多数の画像センサを１個の集積回路
中に組立て、各画像センサをそれ自身のビデオ回路網に接続してもよい。

【００６４】図１９は、多数の画像センサを使用し、画像解像度を向上する他の実施形態を
示す。この場合において、前記多数の画像センサを多数のカメラ１９１１によっ
て与える。ビーム分割器（図示せず）を使用し、放物面画像の別個の部分を異な
ったカメラに向ける。有利には、したがって、前記放物面画像の各部分は、画像
全体を１台のカメラのみによって撮像する場合よりも高い解像度で撮像される。

【００６５】本発明の他の例としての実施形態において、ダイクロイックビーム分割器（図
示せず）を使用し、画像を複数の単色画像に分割してもよく、これらの単色画像
を複数の単色画像検出器によって感知してもよい。これらの単色画像を、好適に
は、後に、フルカラー画像に、当該技術分野において既知の画像処理手段によっ
て結合してもよい。

【００６６】図２０は、例えばＣＣＤ素子のような平面画像センサ２０１０を示す。代表的
な平面画像センサを放物面形状ミラーと共に使用することによって、獲得された
放物面画像の有効な解像度は、画像の中心におけるよりもその外縁に向かうにつ
れて上昇する。例えば、平面画像センサを使用し、通常の放物面形状反射体によ
って反射された画像を獲得した場合、この獲得された画像の解像度は、この画像
の中心からその縁まで、４の因数によって上昇する。この影響を補償するために
、画像センサは、そのサイズおよび配置を画像全体に渡って均一の解像度が生じ
るように変化させた検出素子を有する。この同じやり方を使用し、ＦＯＶの選択
された部分の解像度を上昇させることもできる。特定の解像度変化を取り入れる
のが困難な場合、ログポーラセンサによって与えられるような標準的な解像度変
化を使用することもできる。

【００６７】前記光学部および反射体の配置を柔軟にするために、１個以上の平面ミラーを
、本発明による全方向撮像装置に含めてもよい。図２１は、全方向撮像システム
が、放物面形状反射体２１３５と、平面ミラー２１１６と、リレーレンズ２１１
３と、撮像レンズ２１１２と、カメラ２１１１とを含む好適実施形態を示す。示
した実施形態において、放物面形状反射体２１３５を表面２１４０の上に配置し
、平面ミラー２１１６と、リレーレンズ２１１３と、撮像レンズ２１１２と、カ
メラ２１１１とを、表面２１４０の下に隠す。平面ミラー２１１６を表面２１４
０の開口部２１４５の下に配置し、平面ミラー２１１６は、放物面形状反射体か
らの画像を９０度折り曲げ、それによって、前記画像を前記リレーレンズと、撮
像レンズと、カメラとに再び向ける。前記平面ミラーを、前記放物面形状反射体
とリレーレンズとの間に示したとしても、当業者には明らかなように、前記平面
ミラーを、前記リレーレンズと撮像レンズとの間、または、前記撮像レンズとカ
メラとの間に配置してもよい。

【００６８】図２２は、放物面形状ミラー２２３５と画像センサ２２１０との間の光学部が
、低出力倒立顕微鏡対物レンズ２２１２を具える、全方向撮像システムの実施形
態を示す。この実施形態において、反射体２２３５を、前記顕微鏡のアイピース
によって通常占められる位置に置き、画像センサ２２１０を、スライドによって
通常占められる位置に置く。倒立顕微鏡対物レンズの使用は、大量生産顕微鏡対
物レンズは収差に関して良好に補償されることから、撮像に有利である。

【００６９】図２３は、コリメータレンズ２３１３を放物面形状反射体２３３５と撮像光学
部２３１２との間に配置した全方向撮像システムの実施形態を示す。多くの場合
において、商業的に利用可能な撮像レンズを使用し、特別なレンズを設計するコ
ストおよび時間を節約することが望ましい。しかしながら、大部分の大量生産撮
像レンズは、当該レンズからとても遠くにあるシーンを撮像することに向いてい
る。その上、これらのレンズは、通常、レンズから有限の距離の対象に関して設
計される。したがって、前記レンズに近い対象を撮像するのに使用すると、前記
画像は、前記レンズの有効な解像度を低下させる種々の形式の収差を受ける。こ
の結果は、「ぼけた」または不鮮明な画像となる。この実施形態において、この
問題を、コリメーティングレンズ２３１３の使用によって解決し、このコリメー
ティングレンズ２３１３は、撮像光学部２３１２に対して有限における視覚的対
象を発生する。有利には、したがって、コリメーティングレンズ２３１３の使用
は、商業的に利用可能な撮像レンズの使用を可能にする。

【００７０】図２４Ａおよび２４Ｂの実施形態は、画像センサ２４１０と撮像レンズ２４１
３との間の視野平坦化レンズの使用を説明する。数ミリメートルの代表的に短い
焦点距離を有する本発明の放物面形状反射体は、きわめて強い視野湾曲に悩まさ
れるため、視野平坦化手段は望ましい。この撮像欠点を取り除く１つの方法は、
前記視野湾曲に一致する曲面状表面を有する画像センサを使用することである。
しかしながらより好適には、前記反射体の湾曲と反対の符号の湾曲を有する視野
平坦化レンズと呼ばれる特別なレンズを導入してもよい。したがって、これら２
つの視野湾曲は打ち消し合い、結果として得られる画像表面は平坦で、画像全体
が平面画像センサにおいてシャープなフォーカスであることを可能にする。

【００７１】 2種類の好適な視野平坦化レンズを図２４Ａ及び２４Ｂに示す。図２４Ａには平凹レンズ２４１２ａを示してある。この平凹レンズ２４１２ａはイメージセン
サ２４１０にできるだけ接近して配置されている。好ましくは、この平凹レンズ
２４１２ａをイメージセンサ窓２４１７と接触させて配置する。この配置によれ
ば、平凹レンズ２４１２ａが、ほんの僅かの量の不所望な収差しか導入せずに反
射器の像面湾曲を補償する。

【００７２】他の種類の好適な視野平坦化レンズとして、メニスカスレンズ２４１２ｂを図
２４ｂに示してある。このメニスカスレンズ２４１２ｂの両面は、到来する光に
対し不遊条件が満足されている。レンズ面が不遊条件を満足する場合には、この
レンズ面は球面収差、コマ収差又は非点収差を光ビームに導入せず、像面湾曲を
導入するだけである。メニスカスレンズ２４１２ｂは、レンズの厚さによって決
定される著しい視野平坦化効果を有し、レンズが厚くなればなるほど、視野平坦
化効果は大きくなる。図２４Ｂに示すメニスカスレンズ２４１２ｂは、図２４Ａ
の平凹レンズ２４１２ａと相違して、イメージセンサ２４１０と接触させて用い
ない。

【００７３】以下に、視野平坦化レンズの理論を説明する。光学系の最良焦点面は平面とす
るのが理想的である。焦点面が平面である場合、ＣＣＤ又は他の種類のフラット
イメージセンサがその全面積に亙って最良焦点面に適合し、これにより像に対す
る解像度を最大にする。しかし、不都合なことに、光学系はその最良像を湾曲面
上に形成する傾向にある。従って、湾曲焦点面と平坦なＣＣＤ面とは、その全面
積に亙って適合しえず、像のある部分又は全てが最良焦点にない。

【００７４】光学系の像面湾曲はペッツヴァル湾曲と称されている。光学系におけるあらゆ
る光学素子は光学系に対するペッツヴァル湾曲に寄与する。光学素子の面が屈折
性である場合には、ペッツヴァル湾曲に対するこの光学素子の寄与は、Ｐ＝（１−ｎ）／ｎＲで表される。ここに、ｎは光学素子の屈折率であり、Ｒは光学素子の面の曲率半
径である。面のペッツヴァル湾曲への寄与は、曲率半径の正負符合に依存するこ
と明らかである。面が屈折面ではなく、反射面である場合には、そのペッツヴァ
ル湾曲に対する寄与は、Ｐ＝−２／Ｒで表される。像の像面湾曲は反射面及び屈折面全ての寄与を合計し、この合計に
簡単な定数を乗じることにより、像の像面湾曲を計算する。この値が零でない場
合には、像の視野が湾曲し、上述した問題に遭遇する（すなわち、像の面とイメ
ージセンサの面とが完全に適合しない）。

【００７５】不都合なことに、光学面の湾曲は排除できない。その理由は、これら湾曲は、
球面収差、コマ収差及び非点収差のような他の目的に必要となる為である。これ
らの収差の制御は光学素子の曲率（湾曲度）に依存する為、これら素子の曲率が
変化する場合には、これらの収差に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、光学
系のペッツヴァル湾曲を、光学系の他の収差を変えることなく変えうる方法は２
つある。これらの２つの方法は、上述した２種類の視野平坦化レンズの根拠とな
る。

【００７６】ペッツヴァル湾曲を変える第１の方法は、像（光学系の中間像又は最終像）の
面に位置する光学面の光学特性に依存する。光学面が像の面に位置する場合、こ
の面は像の球面収差、コマ収差又は非点収差を変化させない。従って、ペッツヴ
ァル湾曲のみが変化する。従って、適切な曲率半径を有する面を光学系の最終焦
点に挿入することにより、光学系のペッツヴァル湾曲を補正することができる。
これが、上述した平凹視野平坦化レンズに対する根拠である。

【００７７】ペッツヴァル湾曲を変化させる第２の方法は、不遊面の光学特性に依存する。
以下のように規定した不遊面があるものとする。ここに、ｓは不遊面に対する物
体距離であり、ｓ′は像距離である。又、ｎ及びｎ′は面の前後の屈折率である
（空気の場合ｎ＝１であり、ガラスの場合ｎ＞１である）。ｓ及びｓ′がｓ′＝Ｒ（ｎ′＋ｎ）／ｎ′＝ｎｓ／ｎ′ の関係を満足する場合、面は球面収差又はコマ収差を導入せず、極めて少量の非
点収差のみを導入するにすぎない。ここで、厚肉のレンズを導入し、その両面が
この条件を満足するものとすると、これらの面の半径の差はレンズの厚さに依存
する。この場合も、この事実を用いて、不遊レンズの厚さを調整することにより
光学系のペッツヴァル湾曲を制御することができる。

【００７８】図２４Ａの平凹レンズ２４１２ａの好適例では、この平凹レンズをＢＫ７を以
て構成し、その屈折率（ｎ）を１．５１７とする。その湾曲（凹）面ｒ₁の半径
は６．２mmとする。この湾曲面ｒ₁とは反対側の面は平坦とし、イメージセンサ
窓２４１７と接触して配置されている。レンズの光軸上の厚さは１．５mmとし、
光学的な直径は３mmとする。図２４Ｂの不遊レンズ２４１２ｂの好適例では、この不遊レンズをアクリルプ
ラスチックを以て構成し、その屈折率（ｎ）を１．４９４とする。湾曲（凹）面
ｒ₂の半径は２．１６mmとする。レンズの光軸上の厚さは６．７mmとする。湾曲
面ｒ₂の光学的直径は７mmとし、湾曲面ｒ₃の光学的直径は２．７mmとする。

【００７９】本発明をある好適実施例につき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れず、幾多の変更を加えうること勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａは本発明の全方向撮像装置の典型的な実施例の側面図であり、ｂは放物面状反射器が透明支持体によりイメージセンサに結合された他の実施例
の側面図である。

【図２】ベース板上に装着された放物面状反射器の等角投影図である。

【図３】円柱座標系にマップされた放物面状反射器の部分等角投影図である。

【図４】彎曲反射面からの正射的反射の幾何学表現である。

【図５】ほぼ放物面状の反射器からイメージセンサへの正射的反射を示す図で
ある。

【図６】半球面シーンの任意の選択部分を放物面状反射器を用いて単一視点か
らどのようにして見ることができるかを示す。

【図７】背中合わせに配置された２つのほぼ放物面状の反射器と２つのイメー
ジセンサを具える全方向撮像装置の側面図である。

【図８】背中合わせに配置された、共通放物面軸及び共通焦点を有する２つの
ほぼ放物面状の反射器の断面図である。

【図９】パノラマビューを発生し得るイメージデータの円柱座標へのマッピン
グを示す。

【図１０】ほぼ半球面シーンの像を単一視点から検知し処理する方法の典型的
な実施例のフローチャートである。

【図１１】拡張放物面状反射器を含む本発明の全方向撮像装置の実施例の側面
図である。

【図１２】放物面軸に対し傾斜した平面で切断された放物面状反射器を含む本
発明の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図１３】イメージセンサの撮像面積より大きい放物面状反射器を含む本発明
の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図１４】凹放物面状反射器を含む本発明の全方向撮像装置の実施例の側面図
である。

【図１５】放物面状反射器とイメージセンサとを光学的に結合するズームレン
ズを含む本発明の全方向撮像装置の実施例を示す側面図である。

【図１６】可動のベースに装着された放物面状反射器を含む本発明の全方向撮
像装置の実施例の部分等角投影図である。

【図１７】Ａは可動のベースに装着されたイメージセンサを含む本発明の全方
向撮像装置の実施例の側面図であり、Ｂは可動のカメラを含む本発明の全方向撮
像装置の実施例の側面図であり、Ｃは可動のカメラ及び光学系を含む本発明の全
方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図１８】並行配置された４つの電荷結合装置を具えるイメージセンサを含む
本発明の全方向撮像装置の実施例の部分等角投影図である。

【図１９】多数のイメージセンサとビームスプリッタを含む本発明の全方向撮
像装置の実施例の側面図である。

【図２０】不均一の大きさの検知素子が不均一に分布されている本発明の実施
例のイメージセンサの上面図である。

【図２１】放物面状反射器とイメージセンサを光学的に結合する平面鏡を含む
本発明の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図２２】放物面状反射器とイメージセンサを光学的に結合する顕微鏡対物レ
ンズを含む本発明の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図２３】放物面状反射器とイメージセンサを光学的に結合するコリメータレ
ンズを含む本発明の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図２４】Ａは像面平坦化平凹レンズを含む本発明の全方向撮像装置の実施例
の側面図であり、Ｂはアプラナチック面を有する像面平坦化メニスカスレンズを
含む本発明の全方向撮像装置の実施例の側面図である。

【図２５】２つの凹放物面鏡を用いてほぼ球面ビューを撮像する本発明の全方
向撮像装置の実施例の側面図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月１５日（２０００．６．１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】図3はパラボラ状の反射器135の好適な形状並びにイメージセンサ110へのほぼ半球状シーン130の像の正射的反射の様子をさらに詳細に示した図である。図3の
反射器135はほぼ次式に従うような円筒座標ｒ、φ及びｚ内にて規定され、ｚ＝（ｈ^２−ｒ^２）／２ｈ（１）ここにzは回転軸であり、ｒは半径方向の座標であり、ｈは定数である。ｚ軸は撮像装置の光軸と一致し、式（１）によって規定される放物面の焦点315は座標系の起点と一致する。図3の反射器315は、ｚ軸310に対してほぼ垂直で、しかもその反射器の放物面の焦点315を含む平面ｐで切頭したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 37/00 Ｇ０３Ｂ 37/00 ＡＨ０４Ｎ 5/262 Ｈ０４Ｎ 5/262 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者シュレーケイナヤルアメリカ合衆国ニューヨーク州 10027 ニューヨークリヴァーサイドドライヴ 560 アパートメント 15ディー (72)発明者マルコムイェーマックファーレーンアメリカ合衆国コネチカット州 06804 ブルックフィールドファウンリッジドライヴ２Ｆターム(参考） 2H042 DD04 DD06 DE00 2H059 BA02 2H087 KA01 TA01 TA03 5C022 AA01 AA13 AA15 AB36 AC42 AC51 AC54 5C023 AA02 AA10 AA37 BA02 CA02 DA06 DA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一視点からシーンの像を検出する全方向撮像装置であって、（ａ）前記シーンの電磁放射の主光線を垂直方向に反射するように配置され、そ
れ自体を有する前記全方向撮像装置の前記視点に一致する焦点を有する、切頭形
のほぼ放物面形状の反射器と、（ｂ）前記放物面形状の反射器に光学的に結合し、前記放物面形状によって垂直
方向に反射されない電磁放射の主光線をほとんど除去するテレセントリック手段
と、（ｃ）前記放物面から垂直方向に反射した電磁放射の主光線を受光するように配
置され、前記シーンの像を検知する１個以上のイメージセンサとを具えることを
特徴とする全方向撮像装置。
【請求項２】前記放物面形状の反射器を凸形にしたことを特徴とする請求項１
記載の全方向撮像装置。
【請求項３】前記放物面形状の反射器を凹形にしたことを特徴とする請求項１
記載の全方向撮像装置。
【請求項４】前記放物面形状の反射器が、円柱座標で表現された式ｚ＝（ｈ^２−ｒ^２）／２ｈにほぼ従う表面を有するほぼ放物面形状のミラーを具え、この場合、ｚを前記表
面の回転軸とし、ｒを半径座標とし、ｈを定数としたことを特徴とする請求項１
記載の全方向撮像装置。
【請求項５】前記１個以上のイメージセンサが１個以上の電荷結合デバイスを
具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項６】前記１個以上のイメージセンサが１個以上の電荷注入デバイスを
具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項７】前記１個以上のイメージセンサが１個以上の写真フィルムを具え
ることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項８】前記１個以上のイメージセンサが１個以上のビデオカメラを具え
ることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項９】前記１個以上のイメージセンサが、前記像の像面湾曲に整合する
曲面を有することを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１０】前記１個以上のイメージセンサのうちの少なくとも１個が、一
様でない解像度を有することを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１１】前記１個以上のイメージセンサを、前記放物面形状の反射器の
頂点及び前記放物面形状の反射器の焦点を通過する軸線に沿って配置したことを
特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１２】前記放物面形状の反射器と前記１個以上のイメージセンサとの
間に配置され、前記放物面形状の反射器を前記１個以上のイメージセンサに光学
的に結合する１個以上の平面鏡を更に具えることを特徴とする請求項１記載の全
方向撮像装置。
【請求項１３】前記放物面形状の反射器が、前記放物面形状の反射器の焦点を
含む面で切頭したミラーを具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装
置。
【請求項１４】前記放物面形状の反射器が、前記放物面形状の反射器の頂点及
び前記放物面形状の反射器の焦点を通過する軸線にほぼ垂直な面で切頭したミラ
ーを具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１５】前記放物面形状の反射器が、通常の放物面形状のミラーを具え
ることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１６】前記放物面形状の反射器を前記１個以上のイメージセンサに結
合して相対位置を維持する透明支持部を更に具えることを特徴とする請求項１記
載の全方向撮像装置。
【請求項１７】固定部及び移動部を更に具え、前記放物面形状の反射器を前記
固定部に装着するとともに、前記１個以上のイメージセンサを前記移動部に装着
し、前記１個以上のイメージセンサの移動によって視界を変化させるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項１８】前記１個以上のイメージセンサと前記放物面形状の反射器との
間に配置され、かつ、これらを光学的に結合するズームレンズを更に具えること
を特徴とする請求項１７記載の全方向撮像装置。
【請求項１９】固定部及び移動部を更に具え、前記放物面形状の反射器を前記
移動部に装着するとともに、前記１個以上のイメージセンサを前記固定部に装着
し、前記１個以上のイメージセンサの移動によって視界を変化させるようにした
ことを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項２０】前記１個以上のイメージセンサと前記放物面形状の反射器との
間に配置され、かつ、これらを光学的に結合するズームレンズを更に具えること
を特徴とする請求項１９記載の全方向撮像装置。
【請求項２１】前記１個以上のイメージセンサによって、前記シーンの像を表
すイメージ信号を発生させ、前記１個以上のイメージセンサに結合するとともに
前記イメージ信号を受信し及びそれをイメージ信号データに変換するイメージ信
号処理装置を更に具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項２２】前記イメージ信号処理装置が、前記イメージ信号データをデカ
ルト座標系に写像して、投射像を発生させるようにしたことを特徴とする請求項
２１記載の全方向撮像装置。
【請求項２３】前記イメージ信号処理装置が、前記イメージ信号データを円柱
座標系に写像して、パノラマ像を発生させるようにしたことを特徴とする請求項
２１記載の全方向撮像装置。
【請求項２４】前記イメージ信号処理装置が、補完イメージデータを発生させ
る補完手段を更に有し、その補完イメージデータ及び前記イメージ信号データを
結合してデジタルイメージを形成するようにしたことを特徴とする請求項２１記
載の全方向撮像装置。
【請求項２５】前記イメージ信号処理装置が、前記デジタルイメージの予め選
択した部分をズームインして、予め決定した焦点距離から前記予め選択した部分
の拡大像を発生させる手段を更に具えることを特徴とする請求項２４記載の全方
向撮像装置。
【請求項２６】前記テレセントリック手段がテレセントリックレンズを具える
ことを特徴とする請求項１記載の全方向撮像装置。
【請求項２７】前記テレセントリック手段がテレセントリック開口を具えるこ
とを特徴とする請求項２記載の全方向撮像装置。
【請求項２８】前記１個以上のイメージせんさ及び前記放物面形状の半亜子器
を光学的に結合する少なくとも１個のレンズを更に具えることを特徴とする請求
項１記載の全方向撮像装置。
【請求項２９】前記少なくとも１個のレンズが、前記１個以上のイメージセン
サと前記１個以上のレンズとの間に焦平面を有し、前記テレセントリック手段を
、その焦平面に沿って配置したテレセントリック開口としたことを特徴とする請
求項２８記載の全方向撮像装置。
【請求項３０】前記テレセントリック手段が、前記放物面形状の反射器と前記
少なくとも１個のレンズとを光学的に結合するコリメータレンズを具えることを
特徴とする請求項２８記載の全方向撮像装置。
【請求項３１】前記１個以上のイメージセンサと前記放物面形状の反射器を光
学的に結合するズームレンズを更に具えることを特徴とする請求項１記載の全方
向撮像装置。
【請求項３２】前記１個以上のイメージセンサと前記放物面形状の反射器を光
学的に結合する対物レンズを更に具えることを特徴とする請求項１記載の全方向
撮像装置。
【請求項３３】前記１個以上のイメージセンサと前記放物面形状の反射器を光
学的に結合し、前記放物面形状の反射器の像面湾曲にほぼ対向する像面湾曲を有
するフラットニングレンズを更に具えることを特徴とする請求項１記載の全方向
撮像装置。
【請求項３４】前記フラットニングレンズが、前記１個以上のイメージセンサ
に近接して配置された平凹レンズを具えることを特徴とする請求項３３記載の全
方向撮像装置。
【請求項３５】前記フラットニングレンズが、無収差側を有する凹凸レンズを
具えることを特徴とする請求項３３記載の全方向撮像装置。
【請求項３６】前記シーンをほぼ半球形シーンとし、追加の半球形シーンからの電磁放射の主光線を垂直方向に反射するように配置
され、前記追加の半球形シーンの単一視点に一致する焦点を有する、追加の切頭
形のほぼ放物面形状の反射器と、その追加の放物面形状の反射器に光学的に結合し、前記追加の放物面形状の反
射器から垂直方向に反射しない電磁放射の主光線をほとんど除去する追加のテレ
セントリック手段と、前記追加の放物面形状の反射器からの電磁放射の垂直方向に反射した主光線を
受光するように配置して、前記追加のほぼ半球形シーンを検知する追加の１個以
上のイメージセンサとを更に具えることを特徴とする請求項１記載の全方向撮像
装置。
【請求項３７】前記追加の半球形シーン及び半球シーンが相互に補足して、そ
の結合が十分な半球形シーンとなるようにし、前記放物線面形状の反射器及び追
加の放物面形状の反射器を、通常の凸形放物面とし、その切頭形の面に沿って背
面同士が対向するように配置し、共通の放物面軸及び共通の焦点を有することを
特徴とする請求項３６記載の全方向撮像装置。
【請求項３８】前記追加の半球形シーン及び半球シーンが相互に補足して、そ
の結合が十分な半球形シーンとなるようにし、前記放物線面形状の反射器及び追
加の放物面形状の反射器を、通常の凹形放物面とし、これら頂点が一致するとと
もに共通の放物面軸を共有するように配置したことを特徴とする請求項３６記載
の全方向撮像装置。
【請求項３９】単一視点からシーンの像を検知する全方向撮像方法であって、（ａ）切頭形のほぼ放物面形状の反射器上のシーンからの電磁放射の主光線を垂
直方向に反射して、前記単一視点を前記放物面形状の反射器の焦点に一致させる
ステップと、（ｂ）前記放物面形状の反射器から垂直方向に反射しない電磁放射の任意の主光
線の大部分をテレセントリックに除去するステップと、（ｃ）前記放物面形状の反射器からの電磁放射の垂直方向に反射した主光線を、
１個以上のイメージセンサによって検知して、前記シーンの像を検知するステッ
プとを具える全方向撮像方法。
【請求項４０】前記ステップ（ｃ）が、前記放物面形状の反射器の頂点及び前
記放物面形状の反射器の焦点を通過する軸線に沿った位置から前記シーンの像を
検知するステップを具えることを特徴とする請求項３９記載の全方向撮像方法。
【請求項４１】前記放物面形状の反射器及び１個以上のイメージセンサを、こ
れらの間に配置した１個以上の平面鏡によって光学的に結合するステップを更に
具えることを特徴とする請求項３９記載の全方向撮像方法。
【請求項４２】前記シーンのイメージを表すイメージ信号を発生させるととも
に、そのイメージ信号をイメージ信号データに変換するステップを更に具えるこ
とを特徴とする請求項３９記載の全方向撮像方法。
【請求項４３】前記信号データをデカルト座標形に写像して、投影像を発生さ
せるステップを更に具えることを特徴とする請求項４２記載の全方向撮像方法。
【請求項４４】前記イメージデータを円柱座標に写像して、パノラマイメージ
を発生させるステップを更に具えることを特徴とする請求項４２記載の全方向撮
像方法。
【請求項４５】前記イメージ信号データを補完して、消失したイメージデータ
に対する近似値を規定するステップと、写像したイメージデータ及び補完したイ
メージデータからデジタルイメージを形成するステップとを更に具えることを特
徴とする請求項４２記載の全方向撮像方法。
【請求項４６】前記デジタルイメージの予め選択した部分をズームインして、
予め決定した焦点距離から前記予め選択して部分の拡大像を取得するステップと
、前記イメージデータを補完して、消失したイメージデータに対する近似値を規
定するステップと、写像したイメージデータ及び補完したイメージデータからデ
ジタルイメージを形成するステップとを更に具えることを特徴とする請求項４５
記載の全方向撮像方法。
【請求項４７】前記シーンをほぼ半球形とし、追加の切頭形のほぼ放物面形状の反射器上の追加のほぼ半球形のシーンからの
電磁放射の主光線を垂直方向に反射して、その追加の半球形のシーンの単一視点
を、前記追加の半球形の反射器の焦点に一致させるステップと、前記追加の放物面形状の反射器から垂直方向に反射しない電磁放射の主光線の
ほとんどをテレセントリックに除去するステップと、前記追加の放物面形状の反射器からの電磁放射の垂直方向に反射した主光線を
、追加の１個以上のイメージセンサを用いて検知して、追加の半球形シーンを検
知するステップとを更に具えることを特徴とする請求項３９記載の全方向撮像方
法。
【請求項４８】シーンの像を単一視点から全方向検知する方法であって、（ａ）切頭形のほぼ放物面形状の反射器を固定部に装着するステップと、（ｂ）１個以上のイメージセンサを可動部に装着するステップと、（ｃ）前記放物面形状の反射器上の前記シーンからの電磁放射の主光線を垂直方
向に反射して、前記単一視点を、前記放物面形状の反射器の焦点に一致させるス
テップと、（ｄ）前記放物面形状の反射器から垂直方向に反射しない電磁放射の任意の主光
線の大部分をテレセントリックに除去するステップと、（ｅ）前記可動部を第１位置に移動させるステップと、（ｆ）前記１個以上のイメージセンサを用いて、前記放物面形状の反射器からの
電磁放射の垂直方向に反射した主光線を検知することによって、第１の視界を有
する前記シーンの第１像を検知するステップと、（ｇ）前記可動部を、前記第１位置から第２位置に移動させるステップと、（ｈ）前記１個以上のイメージセンサを用いて、前記放物面形状の反射器からの
電磁放射の垂直方向に反射した主光線を検知することによって、第２の視界を有
する前記シーンの第２像を検知するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項４９】前記ほぼ放物面形状の反射器及び１個以上のイメージセンサを
、ズームレンズを用いて光学的に結合するステップを更に具えることを特徴とす
る請求項４８記載の方法。
【請求項５０】前記シーン内の関心のある領域に、前記ズームレンズを第１の
拡大率で配置するステップと、前記ズームレンズを、前記第１の拡大率より高い第２の拡大率に設定すること
によって、前記関心のある領域を拡大するステップとを更に具えることを特徴と
する請求項４９記載の方法。
【請求項５１】シーンの像を単一視点から全方向検知する方法であって、（ａ）切頭形のほぼ放物面形状の反射器を可動部に装着するステップと、（ｂ）１個以上のイメージセンサを固定部に装着するステップと、（ｃ）前記放物面形状の反射器上の前記シーンからの電磁放射の主光線を垂直方
向に反射して、前記単一視点を、前記放物面形状の反射器の焦点に一致させるス
テップと、（ｄ）前記放物面形状の反射器から垂直方向に反射しない電磁放射の任意の主光
線の大部分をテレセントリックに除去するステップと、（ｅ）前記可動部を第１位置に移動させるステップと、（ｆ）前記１個以上のイメージセンサを用いて、前記放物面形状の反射器からの
電磁放射の垂直方向に反射した主光線を検知することによって、第１の視界を有
する前記シーンの第１像を検知するステップと、（ｇ）前記可動部を、前記第１位置から第２位置に移動させるステップと、（ｈ）前記１個以上のイメージセンサを用いて、前記放物面形状の反射器からの
電磁放射の垂直方向に反射した主光線を検知することによって、第２の視界を有
する前記シーンの第２像を検知するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項５２】前記ほぼ放物面形状の反射器及び１個以上のイメージセンサを
、ズームレンズを用いて光学的に結合するステップを更に具えることを特徴とす
る請求項５１記載の方法。
【請求項５３】前記シーン内の関心のある領域に、前記ズームレンズを第１の
拡大率で配置するステップと、前記ズームレンズを、前記第１の拡大率より高い第２の拡大率に設定すること
によって、前記関心のある領域を拡大するステップとを更に具えることを特徴と
する請求項５１記載の方法。
【請求項５４】単一視点からシーンのイメージを検知する全方向撮像装置であ
って、（ａ）そのシーンからの電磁放射の主光線を垂直方向に放射するように配置され
、それ自体を含む前記全方向撮像装置の単一視点に一致する焦点を有する、切頭
形のほぼ放物面形状の反射器と、（ｂ）前記放物面形状の反射器に光学的に結合し、前記放物面形状の反射器によ
って垂直方向に反射されない電磁放射の主光線をほとんど除去するテレセントリ
ック手段と、（ｃ）前記電磁放射の垂直方向に反射した主光線を、各々が前記放物面形状の反
射器からの電磁放射の垂直方向に反射した主光線の一部を具える複数の光線に分
離する複数のビームスプリッタと、（ｄ）前記複数の光線のうちの少なくとも一つを受信して、前記シーンの像の一
部を検知するように各々を配置した複数のイメージセンサとを具えることを特徴
とする全方向撮像装置。
【請求項５５】単一視点からシーンのイメージを検知する全方向撮像装置であ
って、（ａ）そのシーンからの電磁放射の主光線を垂直方向に放射するように配置され
、それ自体を含む前記全方向撮像装置の単一視点に一致する焦点を有する、切頭
形のほぼ放物面形状の反射器と、（ｂ）前記放物面形状の反射器に光学的に結合し、前記放物面形状の反射器によ
って垂直方向に反射されない電磁放射の主光線をほとんど除去するテレセントリ
ック手段と、（ｃ）前記電磁放射の垂直方向に反射した主光線を、各々が前記放物面形状の反
射器からの電磁放射の垂直方向に反射した主光線の一部を具える複数の単色の主
光線に分離する複数のダイクロイックビームスプリッタと、（ｄ）前記複数の光線のうちの少なくとも一つを受信して、前記シーンの像の一
部を検知するように各々を配置した複数のイメージセンサとを具えることを特徴
とする全方向撮像装置。