JP3485261B2 - 半球状視野の電子結像及び処理のためのシステム及び方法 - Google Patents
半球状視野の電子結像及び処理のためのシステム及び方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にビジュアル結像系
（imaging system）に関し、特に、広角の半球状場面の
有用な電子処理を提供するビジュアル結像系及び技術に
関する。
（imaging system）に関し、特に、広角の半球状場面の
有用な電子処理を提供するビジュアル結像系及び技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】広い領域のビジュアル情報の収集、記憶
及び表示は、厳密に達成するには高価であり困難な処理
である。最近のマルチメディア・アプリケーションに対
する積極的な対応により、ビジュアル・データを管理す
る様々な方法及び装置が開発された。マルチメディア・
データのセットの特定のクラスに、半球状ビジュアル・
データがある。既知のマルチメディア方法及び装置は、
写真フィルム、コンピュータ・ディスケット、コンパク
ト・ディスク（ＣＤ）及び対話式ＣＤなどの記憶媒体を
使用し、静止イメージ及び動画（またはビデオ）などの
様々なマルチメディア・イメージング・データを音声内
容と結合しようとする。これらは娯楽及び教育などの様
々な分野の従来のマルチメディア・アプリケーションに
おいて使用される。半球状ビジュアル・データを使用す
る非マルチメディア・アプリケーションも、防犯、監
視、無人探査及び消防及び警察状況などの分野において
存在する。しかしながら後述のように、既知の方法及び
装置は、半球状場面の貴重な情報を迅速（例えば実時
間）且つコスト有効に捕獲及び処理することに関し、特
定の制限を有する。
及び表示は、厳密に達成するには高価であり困難な処理
である。最近のマルチメディア・アプリケーションに対
する積極的な対応により、ビジュアル・データを管理す
る様々な方法及び装置が開発された。マルチメディア・
データのセットの特定のクラスに、半球状ビジュアル・
データがある。既知のマルチメディア方法及び装置は、
写真フィルム、コンピュータ・ディスケット、コンパク
ト・ディスク（ＣＤ）及び対話式ＣＤなどの記憶媒体を
使用し、静止イメージ及び動画（またはビデオ）などの
様々なマルチメディア・イメージング・データを音声内
容と結合しようとする。これらは娯楽及び教育などの様
々な分野の従来のマルチメディア・アプリケーションに
おいて使用される。半球状ビジュアル・データを使用す
る非マルチメディア・アプリケーションも、防犯、監
視、無人探査及び消防及び警察状況などの分野において
存在する。しかしながら後述のように、既知の方法及び
装置は、半球状場面の貴重な情報を迅速（例えば実時
間）且つコスト有効に捕獲及び処理することに関し、特
定の制限を有する。
【０００３】既知のマルチメディア技術の１つはテーマ
・パーク（theme park）において使用され、ここでは場
面からのビジュアル情報が、ほぼ３６０度の視野をカバ
ーする画面上または集合画面上に表示される。しかしな
がら、こうした技術は複数のカメラから収集された大量
のフィルムを消費し、場面の撮影中にカメラを支持して
運搬する特殊設計されたキャリッジを必要とし、更に捕
獲及び表示の間にショットの同期を必要とする。この技
術はまた、ビジュアル・イメージが単一のカメラによっ
て獲得されず、更に初期捕捉後に例えばパン（pan）、
チルト（tilt）、ズーム（zoom）などの表示処理ができ
ない点でも制限される。従って、この技術は娯楽には対
応できるものの、多くの機能的アプリケーションの厳密
な技術的要求を満足することができない。
・パーク（theme park）において使用され、ここでは場
面からのビジュアル情報が、ほぼ３６０度の視野をカバ
ーする画面上または集合画面上に表示される。しかしな
がら、こうした技術は複数のカメラから収集された大量
のフィルムを消費し、場面の撮影中にカメラを支持して
運搬する特殊設計されたキャリッジを必要とし、更に捕
獲及び表示の間にショットの同期を必要とする。この技
術はまた、ビジュアル・イメージが単一のカメラによっ
て獲得されず、更に初期捕捉後に例えばパン（pan）、
チルト（tilt）、ズーム（zoom）などの表示処理ができ
ない点でも制限される。従って、この技術は娯楽には対
応できるものの、多くの機能的アプリケーションの厳密
な技術的要求を満足することができない。
【０００４】広い視野（ＦＯＶ：field of view）に関
するビジュアル情報を捕獲及び記憶する他の既知の技術
が、米国特許番号第４１２５８６２号、同第４４４２４
５３号、及び同第５１８５６６７号に述べられている。
上記米国特許番号第４１２５８６２号では、場面からの
信号情報をデジタル形式に変換し、デジタル化場面デー
タをシリアルに２次元形式に記憶し、データが記憶され
た方向と直交する方向の繰返し走査により、データを読
出すシステムが開示される。上記米国特許番号第４４４
２４５３号では、風景が撮影され、フィルム上に記憶さ
れるシステムを開示する。フィルムは次に現像され、電
気光学的センサにより"ほぼ実時間"レートで走査されて
表示される。しかしながら、これらの技術は即時ビジュ
アル・イメージ表示を提供せず、所望のアプリケーショ
ンにおいて要求される視野（半球面または１８０度の視
野）をカバーせず、本発明の技術により提供される形式
のビジュアル・データを生成せず、また例えばパン、チ
ルトなどの更に別の表示処理が容易でない。
するビジュアル情報を捕獲及び記憶する他の既知の技術
が、米国特許番号第４１２５８６２号、同第４４４２４
５３号、及び同第５１８５６６７号に述べられている。
上記米国特許番号第４１２５８６２号では、場面からの
信号情報をデジタル形式に変換し、デジタル化場面デー
タをシリアルに２次元形式に記憶し、データが記憶され
た方向と直交する方向の繰返し走査により、データを読
出すシステムが開示される。上記米国特許番号第４４４
２４５３号では、風景が撮影され、フィルム上に記憶さ
れるシステムを開示する。フィルムは次に現像され、電
気光学的センサにより"ほぼ実時間"レートで走査されて
表示される。しかしながら、これらの技術は即時ビジュ
アル・イメージ表示を提供せず、所望のアプリケーショ
ンにおいて要求される視野（半球面または１８０度の視
野）をカバーせず、本発明の技術により提供される形式
のビジュアル・データを生成せず、また例えばパン、チ
ルトなどの更に別の表示処理が容易でない。
【０００５】上記米国特許番号第５１８５６６７号で開
示される技術は、ほぼ半球状の視野を捕獲し、通常のイ
メージを形成する高速回路を用いてイメージを補正し、
実時間レートでイメージを電子的に処理及び表示できる
点で、上記指摘の幾つかの欠点を克服する。
示される技術は、ほぼ半球状の視野を捕獲し、通常のイ
メージを形成する高速回路を用いてイメージを補正し、
実時間レートでイメージを電子的に処理及び表示できる
点で、上記指摘の幾つかの欠点を克服する。
【０００６】しかしながら、多くの半球状ビジュアル・
アプリケーションにおいて、上記米国特許番号第５１８
５６６７号により述べられるタイプのシステムは、厳密
且つ有用な詳細に関する十分な情報を獲得することにお
いて、制限を有する。これは特に、カメラが捕捉半球の
境界を成す面に垂直なレンズの中心軸に向けられる場合
に当てはまる（すなわちレンズが直上を指す）。こうし
たアプリケーションでは、画面内の厳密な詳細の大部分
が、水平面（horizon）に沿う視野領域内に含まれ、レ
ンズ軸に近い中央視野領域には、ほとんど或いは全く有
用な詳細が含まれない（水平面は結像面またはカメラ面
に平行で、結像系の光学軸に垂直な面として定義され
る）。例えば監視では、結像系が上方に向けられ、場面
の厳密な詳細の大部分は人間、建物、木などを含み、こ
れらのほとんどが水平面に沿って数度以内に配置される
（すなわちこれは周辺内容である）。またこの例では、
空は映像（view）の広い中央領域を形成するが、高い相
対解像度を要求する有用な情報をほとんどまたは全く含
まない。
アプリケーションにおいて、上記米国特許番号第５１８
５６６７号により述べられるタイプのシステムは、厳密
且つ有用な詳細に関する十分な情報を獲得することにお
いて、制限を有する。これは特に、カメラが捕捉半球の
境界を成す面に垂直なレンズの中心軸に向けられる場合
に当てはまる（すなわちレンズが直上を指す）。こうし
たアプリケーションでは、画面内の厳密な詳細の大部分
が、水平面（horizon）に沿う視野領域内に含まれ、レ
ンズ軸に近い中央視野領域には、ほとんど或いは全く有
用な詳細が含まれない（水平面は結像面またはカメラ面
に平行で、結像系の光学軸に垂直な面として定義され
る）。例えば監視では、結像系が上方に向けられ、場面
の厳密な詳細の大部分は人間、建物、木などを含み、こ
れらのほとんどが水平面に沿って数度以内に配置される
（すなわちこれは周辺内容である）。またこの例では、
空は映像（view）の広い中央領域を形成するが、高い相
対解像度を要求する有用な情報をほとんどまたは全く含
まない。
【０００７】画面内の厳密な対象の十分な詳細を獲得す
るためには、重要度の高い領域を高い解像度で提供する
ために、水平面に沿う関連ビジュアル情報と、画面内の
残りのビジュアル情報とを区別できなければならない。
上記米国特許番号第５１８５６６７号で述べられるシス
テムは、水平面に沿って含まれるこの関連ビジュアル情
報と、この場面内の残りのビジュアル情報とを区別しな
い。従って、このシステムは、企画されたアプリケーシ
ョンにとって厳密な詳細を提供する十分な品質表現を提
供しない。
るためには、重要度の高い領域を高い解像度で提供する
ために、水平面に沿う関連ビジュアル情報と、画面内の
残りのビジュアル情報とを区別できなければならない。
上記米国特許番号第５１８５６６７号で述べられるシス
テムは、水平面に沿って含まれるこの関連ビジュアル情
報と、この場面内の残りのビジュアル情報とを区別しな
い。従って、このシステムは、企画されたアプリケーシ
ョンにとって厳密な詳細を提供する十分な品質表現を提
供しない。
【０００８】或いは上述の技術は、場面内の全ビジュア
ル情報の１部が不要であったり、有用でない場合にも、
この全情報を獲得、記憶及び表示することに専念する。
ほぼ半球状のビジュアル情報を獲得するために、こうし
た技術は、視野内のイメージ情報を結像面にマップする
ための特定のレンズ・タイプを要求する（写真フィルム
または電子検出器もしくはイメージャが配置される）。
上記米国特許番号第５１８５６６７号及び上記米国特許
番号第４４４２４５３号の既知の例は、それぞれ魚眼レ
ンズ及び一般の広角レンズを使用する。これらのレンズ
は、中央領域及び周辺領域を区別することなく、広い視
野の情報をマップするので、周辺からの情報が、中央捕
捉領域からの情報よりも不完全に結像面内に表現され
る。
ル情報の１部が不要であったり、有用でない場合にも、
この全情報を獲得、記憶及び表示することに専念する。
ほぼ半球状のビジュアル情報を獲得するために、こうし
た技術は、視野内のイメージ情報を結像面にマップする
ための特定のレンズ・タイプを要求する（写真フィルム
または電子検出器もしくはイメージャが配置される）。
上記米国特許番号第５１８５６６７号及び上記米国特許
番号第４４４２４５３号の既知の例は、それぞれ魚眼レ
ンズ及び一般の広角レンズを使用する。これらのレンズ
は、中央領域及び周辺領域を区別することなく、広い視
野の情報をマップするので、周辺からの情報が、中央捕
捉領域からの情報よりも不完全に結像面内に表現され
る。
【０００９】米国特許番号第４１７０４００号は、イメ
ージング端において異なる幾何形状を有する光ファイバ
束を使用する広角光学系について述べている。これはイ
メージ・データを収集し再配置するためにはそれ自身有
用であるが、光の屈曲は光ファイバの当然の特徴であ
り、この特許に限られるものではない。更に上記特許番
号第４１７０４００号は、光学情報を収集するために球
面ミラーの１部を使用し、最終的なイメージ結果におい
て、周辺が非常に劣化されたサブセットを提供する。こ
の構成は本発明で述べられる多要素レンズの組合わせと
は多大に異なる。
ージング端において異なる幾何形状を有する光ファイバ
束を使用する広角光学系について述べている。これはイ
メージ・データを収集し再配置するためにはそれ自身有
用であるが、光の屈曲は光ファイバの当然の特徴であ
り、この特許に限られるものではない。更に上記特許番
号第４１７０４００号は、光学情報を収集するために球
面ミラーの１部を使用し、最終的なイメージ結果におい
て、周辺が非常に劣化されたサブセットを提供する。こ
の構成は本発明で述べられる多要素レンズの組合わせと
は多大に異なる。
【００１０】任意の視野のイメージ表現における障害
は、元来、レンズなどの球状ガラス（またはプラスチッ
ク）媒体によりイメージを生成する性質に起因する。こ
れらの不完全性の度合いは、光学結像系に垂直な軸から
視野内のポイントまでの距離に比例して増大する。光学
軸と視野内のポイントとの間の角度が増加すると、対応
するイメージの収差がこの角度の３乗に比例して増加す
る。従って、収差は半球状イメージの中央領域に対し
て、周辺領域においてより増長される。
は、元来、レンズなどの球状ガラス（またはプラスチッ
ク）媒体によりイメージを生成する性質に起因する。こ
れらの不完全性の度合いは、光学結像系に垂直な軸から
視野内のポイントまでの距離に比例して増大する。光学
軸と視野内のポイントとの間の角度が増加すると、対応
するイメージの収差がこの角度の３乗に比例して増加す
る。従って、収差は半球状イメージの中央領域に対し
て、周辺領域においてより増長される。
【００１１】上記レンズ・タイプは広い視野を達成する
が、潜像品質（解像度）マッピングにおいて、周辺領域
からの貴重な内容が欠如する。なぜなら、イメージング
素子及びシステムが、これらの領域と重要度の低い詳細
を含む中央領域とを区別しないからである。しばしば、
これら２つの領域間の結像能力の差が、レンズの中央部
分だけを使用して場面を捕獲することにより補正される
（"レンズ低下を停止する"）。これは両方の領域のイメ
ージ品質の差を低減するために有効に機能する。すなわ
ち、誤差は中央領域が解像されるときの最小面積の僅か
な割合に過ぎない。同時に、この補正技術はレンズに入
射する光量を制限することにより、レンズの性能を低下
させ、従ってイメージの全体的な彩度（intensity）を
低下させる。
が、潜像品質（解像度）マッピングにおいて、周辺領域
からの貴重な内容が欠如する。なぜなら、イメージング
素子及びシステムが、これらの領域と重要度の低い詳細
を含む中央領域とを区別しないからである。しばしば、
これら２つの領域間の結像能力の差が、レンズの中央部
分だけを使用して場面を捕獲することにより補正される
（"レンズ低下を停止する"）。これは両方の領域のイメ
ージ品質の差を低減するために有効に機能する。すなわ
ち、誤差は中央領域が解像されるときの最小面積の僅か
な割合に過ぎない。同時に、この補正技術はレンズに入
射する光量を制限することにより、レンズの性能を低下
させ、従ってイメージの全体的な彩度（intensity）を
低下させる。
【００１２】より一般的には、従来のレンズにより撮影
される周辺内容は、中央領域と比較して大きく劣化する
ので、レンズは周辺の最小領域だけがフィルムまたは電
子イメージャにより記録されることを可能にする。広い
視野に固有のこれらの"軸づれ（off-axis）"収差の結
果、場面内の水平面の関連情報が十分に利用できなくな
ったり、ひどい場合には失われたりする。
される周辺内容は、中央領域と比較して大きく劣化する
ので、レンズは周辺の最小領域だけがフィルムまたは電
子イメージャにより記録されることを可能にする。広い
視野に固有のこれらの"軸づれ（off-axis）"収差の結
果、場面内の水平面の関連情報が十分に利用できなくな
ったり、ひどい場合には失われたりする。
【００１３】上記米国特許番号第５１８５６６７号の別
の制限は、既に修正された映像だけを記録する構成にあ
る。この方法論の性質は、記録処理以前に興味対象の特
定の映像が選択され、変換されなければならないことで
ある。その結果、記憶処理後は映像の追加選択が不可能
となり、ユーザの側から見てシステムの柔軟性が低下す
る。
の制限は、既に修正された映像だけを記録する構成にあ
る。この方法論の性質は、記録処理以前に興味対象の特
定の映像が選択され、変換されなければならないことで
ある。その結果、記憶処理後は映像の追加選択が不可能
となり、ユーザの側から見てシステムの柔軟性が低下す
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、特に周辺内容
を含む半球状視野内の貴重なビジュアル情報を効率的に
捕獲、記憶及び表示し、更に歪曲作用を最小化しなが
ら、イメージ捕捉後の電子処理及び選択的表示を可能に
する単一カメラ結像系が業界において強く望まれる。
を含む半球状視野内の貴重なビジュアル情報を効率的に
捕獲、記憶及び表示し、更に歪曲作用を最小化しなが
ら、イメージ捕捉後の電子処理及び選択的表示を可能に
する単一カメラ結像系が業界において強く望まれる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、単一のカメラ
を使用し、半球状視野の周辺内容を強調する新しく且つ
有用なビジュアル結像系を提供する。従来の化学処理フ
ィルムまたは電子データ記憶技術を用いて、捕獲ビジュ
アル情報が単一のイメージとして記憶される。本発明
は、半球状場面のユーザ選択部分が電子的に処理され、
記憶ビジュアル・データベースから実時間且つコスト有
効に表示されることを可能にする。
を使用し、半球状視野の周辺内容を強調する新しく且つ
有用なビジュアル結像系を提供する。従来の化学処理フ
ィルムまたは電子データ記憶技術を用いて、捕獲ビジュ
アル情報が単一のイメージとして記憶される。本発明
は、半球状場面のユーザ選択部分が電子的に処理され、
記憶ビジュアル・データベースから実時間且つコスト有
効に表示されることを可能にする。
【００１６】本発明のビジュアル結像系は、周辺内容の
結像能力が強調されたレンズを有する静止イメージ・カ
メラもしくは動画カメラ、または電子装置などを含む。
レンズはイメージ装置の最小解像画素に対する、場面の
周辺に含まれる最小の詳細サイズの比率を増加するよう
に、視野を結像面に投影することにより、場面の周辺に
含まれる貴重な情報が強調された映像を提供する。これ
を達成するために、周辺内容は所与のイメージ検出器領
域の大きな割合にマップされなければならず、同時に、
場面の中央領域のマッピング・イメージは、結像面内の
広い環形を現在カバーする周辺内容に干渉しないよう
に、レンズにより最小化されなければならない。結像面
内の情報は次にイメージャ装置（写真フィルムもしくは
電子イメージャまたはビデオ検出器アレイ）により検出
される。完全な半球状場面の検出情報が、次に単一のイ
メージとして、従来の方法によりメモリに記憶される。
結像能力が強調されたレンズを有する静止イメージ・カ
メラもしくは動画カメラ、または電子装置などを含む。
レンズはイメージ装置の最小解像画素に対する、場面の
周辺に含まれる最小の詳細サイズの比率を増加するよう
に、視野を結像面に投影することにより、場面の周辺に
含まれる貴重な情報が強調された映像を提供する。これ
を達成するために、周辺内容は所与のイメージ検出器領
域の大きな割合にマップされなければならず、同時に、
場面の中央領域のマッピング・イメージは、結像面内の
広い環形を現在カバーする周辺内容に干渉しないよう
に、レンズにより最小化されなければならない。結像面
内の情報は次にイメージャ装置（写真フィルムもしくは
電子イメージャまたはビデオ検出器アレイ）により検出
される。完全な半球状場面の検出情報が、次に単一のイ
メージとして、従来の方法によりメモリに記憶される。
【００１７】場面の１部が表示されるとき、場面の関連
部分に関するイメージ情報が即時メモリから取り出され
る。あたかも画面の特定の部分が従来のカメラにより投
影されるかのように、変換プロセッサ・サブシステムが
表示画面を、従来のモニタまたはＴＶなどの表示装置上
における観察用補正（perspective-correct）イメージ
として電子的に処理する。変換プロセッサ・サブシステ
ムは、場面の選択部分を標準の映像形式に導く適切な補
正基準を適用することにより、レンズに起因する場面の
中央領域と周辺領域との間の歪曲または倍率の差を補正
する。変換プロセッサ・サブシステムは更に、強調され
た周辺イメージの収差を完全に補正する。こうした収差
は、イメージ装置が広い部分をカバーするときのイメー
ジの改善された解像度に起因する（周辺イメージ内の最
小の詳細を検出及び測定するために使用される画素数が
増加する）。画素数が増加すれば測定データも増加し、
より正確なデータ収集が可能になる。
部分に関するイメージ情報が即時メモリから取り出され
る。あたかも画面の特定の部分が従来のカメラにより投
影されるかのように、変換プロセッサ・サブシステムが
表示画面を、従来のモニタまたはＴＶなどの表示装置上
における観察用補正（perspective-correct）イメージ
として電子的に処理する。変換プロセッサ・サブシステ
ムは、場面の選択部分を標準の映像形式に導く適切な補
正基準を適用することにより、レンズに起因する場面の
中央領域と周辺領域との間の歪曲または倍率の差を補正
する。変換プロセッサ・サブシステムは更に、強調され
た周辺イメージの収差を完全に補正する。こうした収差
は、イメージ装置が広い部分をカバーするときのイメー
ジの改善された解像度に起因する（周辺イメージ内の最
小の詳細を検出及び測定するために使用される画素数が
増加する）。画素数が増加すれば測定データも増加し、
より正確なデータ収集が可能になる。
【００１８】記憶イメージもまた変換プロセッサ・サブ
システムにより処理され、イメージのオペレータ選択部
分がパン、ズーム、アップ／ダウン、チルト、回転など
の特定の移動を通じて表示される。
システムにより処理され、イメージのオペレータ選択部
分がパン、ズーム、アップ／ダウン、チルト、回転など
の特定の移動を通じて表示される。
【００１９】場面の周辺内容を強調することにより、ビ
ジュアル結像系は、単一のカメラの使用により、水平面
に沿って存在する全景視野内の関連ビジュアル情報を捕
獲することができ、従来通りに場面または場面の１部を
実時間で記憶し、容易に表示することができる。単一の
光学系及びカメラを使用することは、コスト有効なだけ
でなく、全ての半球状ビジュアル・データを自動的に時
間同期させる。
ジュアル結像系は、単一のカメラの使用により、水平面
に沿って存在する全景視野内の関連ビジュアル情報を捕
獲することができ、従来通りに場面または場面の１部を
実時間で記憶し、容易に表示することができる。単一の
光学系及びカメラを使用することは、コスト有効なだけ
でなく、全ての半球状ビジュアル・データを自動的に時
間同期させる。
【００２０】本発明の１つの利点は、固有のビジュアル
結像系レンズが、半球状視野の周辺部分を強調すること
により、半球状場面から情報を捕獲し、それにより既存
のイメージング素子により、場面内の関連ビジュアル情
報に対する高解像力を提供できることである。例えば、
通常の魚眼レンズが、水平面から上方の最低１５度を目
標面に位置するイメージャの１０％に結像する場合と、
周辺強調（peripheral-enhancing）レンズが同じ１５度
をイメージャの５０％に結像する場合とでは、同一のイ
メージング素子により５倍の解像度が得られる。応用例
及びレンズ方程式の正確な公式に依存して、このレンズ
とイメージャの組合わせにより、解像力における少なく
とも５倍の増加が得られる。
結像系レンズが、半球状視野の周辺部分を強調すること
により、半球状場面から情報を捕獲し、それにより既存
のイメージング素子により、場面内の関連ビジュアル情
報に対する高解像力を提供できることである。例えば、
通常の魚眼レンズが、水平面から上方の最低１５度を目
標面に位置するイメージャの１０％に結像する場合と、
周辺強調（peripheral-enhancing）レンズが同じ１５度
をイメージャの５０％に結像する場合とでは、同一のイ
メージング素子により５倍の解像度が得られる。応用例
及びレンズ方程式の正確な公式に依存して、このレンズ
とイメージャの組合わせにより、解像力における少なく
とも５倍の増加が得られる。
【００２１】本発明の別の利点は、強調された周辺内容
を有する捕獲場面情報が、従来の記憶技術を用いて単一
のイメージとして記憶されることである。但し、これは
標準の形式によってのみ記憶される必要はない。
を有する捕獲場面情報が、従来の記憶技術を用いて単一
のイメージとして記憶されることである。但し、これは
標準の形式によってのみ記憶される必要はない。
【００２２】更に本発明の別の利点は、イメージが記憶
装置から読出され、捕捉後の任意の時に電子的に処理さ
れて、所望の特定の映像の捕捉後の選択を可能にし、表
示オプションの柔軟性を提供することである。
装置から読出され、捕捉後の任意の時に電子的に処理さ
れて、所望の特定の映像の捕捉後の選択を可能にし、表
示オプションの柔軟性を提供することである。
【００２３】本システムの別の利点は、静止イメージの
低減セットから、補間及び画面間歪み（inter-scene wa
rping）により、動画ビデオを生成することである。
低減セットから、補間及び画面間歪み（inter-scene wa
rping）により、動画ビデオを生成することである。
【００２４】
【実施例】本発明は、イメージ検出器が水平面に平行な
多くの技術的半球状視野アプリケーションにおいて、場
面内の関連ビジュアル情報（例えば木、山、人間など）
の多くが、水平面に対する小さな角度内に見い出される
と言う認識にもとづくものである。関連情報を含む水平
面からの弧の長さは、特定のアプリケーションに依存し
て変化するが、本発明者は、多くの状況において、ほと
んど全ての関連ビジュアル情報が水平面に対して、約１
０度乃至４５度の範囲内に含まれると判断した。
多くの技術的半球状視野アプリケーションにおいて、場
面内の関連ビジュアル情報（例えば木、山、人間など）
の多くが、水平面に対する小さな角度内に見い出される
と言う認識にもとづくものである。関連情報を含む水平
面からの弧の長さは、特定のアプリケーションに依存し
て変化するが、本発明者は、多くの状況において、ほと
んど全ての関連ビジュアル情報が水平面に対して、約１
０度乃至４５度の範囲内に含まれると判断した。
【００２５】半球状場面のこの部分に配置される関連ビ
ジュアル情報の分析及び表示のために、データ収集及び
解像力を最大化するために、有効なイメージ検出領域を
この周辺視野部分に当てる割合を最大化することが望ま
れる。これを許容するために、場面の"中央"部分（水平
面に対して４５度乃至９０度）が、周辺からの光を妨げ
ないように、イメージャ面の残りの領域だけをカバーす
ることが必要となる。
ジュアル情報の分析及び表示のために、データ収集及び
解像力を最大化するために、有効なイメージ検出領域を
この周辺視野部分に当てる割合を最大化することが望ま
れる。これを許容するために、場面の"中央"部分（水平
面に対して４５度乃至９０度）が、周辺からの光を妨げ
ないように、イメージャ面の残りの領域だけをカバーす
ることが必要となる。
【００２６】多くの場合、"中央"領域は、固体透明シー
リング（solid white ceiling）もしくは青空または多
少雲った空などの詳細性に欠ける情報を含むので、"中
央"領域を表現するイメージャ装置部分をほとんどなく
すことにより、有効なイメージ検出領域を周辺視野部分
に完全に当てるように最大化することが可能になる。勿
論、特定の例では、この詳細性に欠ける情報を分析する
ものの、こうしたビジュアル情報の多大な劣化を生じな
い程度に、この場面部分を最小化することが望ましい。
より詳細に後述されるように、本発明は多くの重要なア
プリケーションにおいて、場面内の厳密なビジュアル情
報を捕獲、記憶及び選択的に表示する２つの態様（例１
及び例２）を提供する。
リング（solid white ceiling）もしくは青空または多
少雲った空などの詳細性に欠ける情報を含むので、"中
央"領域を表現するイメージャ装置部分をほとんどなく
すことにより、有効なイメージ検出領域を周辺視野部分
に完全に当てるように最大化することが可能になる。勿
論、特定の例では、この詳細性に欠ける情報を分析する
ものの、こうしたビジュアル情報の多大な劣化を生じな
い程度に、この場面部分を最小化することが望ましい。
より詳細に後述されるように、本発明は多くの重要なア
プリケーションにおいて、場面内の厳密なビジュアル情
報を捕獲、記憶及び選択的に表示する２つの態様（例１
及び例２）を提供する。
【００２７】システム構成及びコンポーネント：図１を
参照すると、本発明のビジュアル結像系は、半球状場面
の周辺内容を捕獲及び強調するように設計されたレンズ
１４を有する静止イメージまたは動画カメラ１０を含
む。捕獲場面は媒体各種、例えば写真フィルム１６、電
子記憶１８、または他の従来の記憶手段に記憶される。
しかしながら、電子処理の容易性により、電子記憶１８
が好適である。更に写真フィルム１６は、電子処理の実
行以前に、イメージを電子形式に変更するイメージ・ス
キャナ２０または他の捕／獲変換方法を要求する。
参照すると、本発明のビジュアル結像系は、半球状場面
の周辺内容を捕獲及び強調するように設計されたレンズ
１４を有する静止イメージまたは動画カメラ１０を含
む。捕獲場面は媒体各種、例えば写真フィルム１６、電
子記憶１８、または他の従来の記憶手段に記憶される。
しかしながら、電子処理の容易性により、電子記憶１８
が好適である。更に写真フィルム１６は、電子処理の実
行以前に、イメージを電子形式に変更するイメージ・ス
キャナ２０または他の捕／獲変換方法を要求する。
【００２８】記憶された電子イメージ・データは、次に
変換プロセッサ２２により選択的にアクセスされ、例え
ばパン、アップ／ダウン、ズームなどのユーザ定義基準
に従い、電子的に処理される。変換プロセッサ２２は、
従来の表示装置２８上への通常のビューア形式表示また
はヘッド・マウンテッド・ディスプレイ３０上への表示
に対応してイメージを修正する。その際、ユーザ制御を
処理及び定義するために、例えば着用アイ・フォーカス
（wearer eye focus）機能または頭位置検出機能などを
有する統合方位センシング装置が使用される。
変換プロセッサ２２により選択的にアクセスされ、例え
ばパン、アップ／ダウン、ズームなどのユーザ定義基準
に従い、電子的に処理される。変換プロセッサ２２は、
従来の表示装置２８上への通常のビューア形式表示また
はヘッド・マウンテッド・ディスプレイ３０上への表示
に対応してイメージを修正する。その際、ユーザ制御を
処理及び定義するために、例えば着用アイ・フォーカス
（wearer eye focus）機能または頭位置検出機能などを
有する統合方位センシング装置が使用される。
【００２９】Ｉ．イメージ捕捉
ａ．カメラ
ビジュアル結像系のカメラ１０は、レンズから結像イメ
ージを受取り、そのイメージを電子信号または写真フィ
ルムなどのハード・コピー記憶に変換することができる
光学装置である。広角撮影用の様々なタイプのカメラが
当業者には知られており、例えば３５ｍｍカメラ、８ｍ
ｍカメラ、ＮＴＳＣ、ＲＳ１７０及びＨＤＴＶタイプの
カメラなどが存在する。本発明はほとんどの市販の２次
元カメラ及びレンズ幾何の倍率が使用可能なように設計
される。更に３次元カメラにも適用可能な技術的能力を
有する。カメラは従来式に実装され、支持される。
ージを受取り、そのイメージを電子信号または写真フィ
ルムなどのハード・コピー記憶に変換することができる
光学装置である。広角撮影用の様々なタイプのカメラが
当業者には知られており、例えば３５ｍｍカメラ、８ｍ
ｍカメラ、ＮＴＳＣ、ＲＳ１７０及びＨＤＴＶタイプの
カメラなどが存在する。本発明はほとんどの市販の２次
元カメラ及びレンズ幾何の倍率が使用可能なように設計
される。更に３次元カメラにも適用可能な技術的能力を
有する。カメラは従来式に実装され、支持される。
【００３０】ｂ．周辺内容強調レンズ
周辺内容強調レンズの基本原理は、周辺の選択倍率とそ
の内容の目標面への結像である。これはイメージング素
子及びフィルムの解像度に関する現状の制限を認識する
ものである。目標面上に結像される周辺内容が増加する
と、イメージング素子または材料の任意の密度により解
像されるデータ・ポイントが増加する。従って、この新
たなクラスの選択倍率レンズでは、レンズが１度乃至１
０度の周辺強調で設計されようと、１度乃至４５度の周
辺強調で設計されようと、周辺内容のために確保される
結像面の面積が中央領域に比較して大きく、概略このク
ラスの全てのレンズにおいて類似である。しかしなが
ら、１度乃至１０度の強調レンズは１度乃至４５度の強
調レンズよりも、同一対象に対して優れた解像力を有す
る。
の内容の目標面への結像である。これはイメージング素
子及びフィルムの解像度に関する現状の制限を認識する
ものである。目標面上に結像される周辺内容が増加する
と、イメージング素子または材料の任意の密度により解
像されるデータ・ポイントが増加する。従って、この新
たなクラスの選択倍率レンズでは、レンズが１度乃至１
０度の周辺強調で設計されようと、１度乃至４５度の周
辺強調で設計されようと、周辺内容のために確保される
結像面の面積が中央領域に比較して大きく、概略このク
ラスの全てのレンズにおいて類似である。しかしなが
ら、１度乃至１０度の強調レンズは１度乃至４５度の強
調レンズよりも、同一対象に対して優れた解像力を有す
る。
【００３１】カメラ１０のレンズ１４は、所与の視野の
周辺部分のデジタル処理向上のためのデータ収集を提供
する。レンズはイメージャ装置のより広い有効領域を捕
獲場面の中央領域ではなく、周辺領域に充当することに
より、これを達成する。
周辺部分のデジタル処理向上のためのデータ収集を提供
する。レンズはイメージャ装置のより広い有効領域を捕
獲場面の中央領域ではなく、周辺領域に充当することに
より、これを達成する。
【００３２】本発明の目的を達成するために好適な周辺
強調光学系は、クリティカルな収差の有害な値に冒され
ない視野のイメージを提供する。２つの例または態様が
好適である。図５乃至図７に示される例１は、好適には
広角多要素光学レンズ及び光ファイバ・イメージ装置を
含む複数媒体系である。図８乃至図９に示される例２
は、複数屈折光学素子から成る結合系であり、それらの
１つは半球形状を有する屈折率勾配材料（gradient ind
ex material）である。本発明者は、２元光学系（binar
y optics）に頼る他の構成も、類似の結果を達成するた
めに使用可能であることを明示する。
強調光学系は、クリティカルな収差の有害な値に冒され
ない視野のイメージを提供する。２つの例または態様が
好適である。図５乃至図７に示される例１は、好適には
広角多要素光学レンズ及び光ファイバ・イメージ装置を
含む複数媒体系である。図８乃至図９に示される例２
は、複数屈折光学素子から成る結合系であり、それらの
１つは半球形状を有する屈折率勾配材料（gradient ind
ex material）である。本発明者は、２元光学系（binar
y optics）に頼る他の構成も、類似の結果を達成するた
めに使用可能であることを明示する。
【００３３】例１の系は、中央領域に含まれる最小情報
の捕獲が重要でないアプリケーションに最適である。多
要素広視野レンズにより提供される広視野イメージの周
辺リングを捕獲するために、当業者には既知の方法によ
り慎重に整列され組立てられた硬質のまたは柔軟な整合
ファイバ束アレイ４０が使用される。多要素広視野レン
ズ４２は従って、標準の広視野レンズと同一の視野をカ
バーするが、視野全体のより大きなイメージを提供する
ように要求される。これは当業者により、所望のイメー
ジ・サイズに達するまで、標準レンズの焦点距離を伸長
することにより達成される。（MiyamotaによるJournal
of the Optical Society of America、１９６４年、Len
s Designs；Smith、W．J．によるModern Lens Design、
Ch．5．4"Scaling a Design"、McGraw-Hill、Inc．１９
９２年を参照。更に別の広視野レンズについては、M．H
orimotoによる米国特許番号第４２５６３７３号を参
照。）
の捕獲が重要でないアプリケーションに最適である。多
要素広視野レンズにより提供される広視野イメージの周
辺リングを捕獲するために、当業者には既知の方法によ
り慎重に整列され組立てられた硬質のまたは柔軟な整合
ファイバ束アレイ４０が使用される。多要素広視野レン
ズ４２は従って、標準の広視野レンズと同一の視野をカ
バーするが、視野全体のより大きなイメージを提供する
ように要求される。これは当業者により、所望のイメー
ジ・サイズに達するまで、標準レンズの焦点距離を伸長
することにより達成される。（MiyamotaによるJournal
of the Optical Society of America、１９６４年、Len
s Designs；Smith、W．J．によるModern Lens Design、
Ch．5．4"Scaling a Design"、McGraw-Hill、Inc．１９
９２年を参照。更に別の広視野レンズについては、M．H
orimotoによる米国特許番号第４２５６３７３号を参
照。）
【００３４】機械的に特定的に構成されたファイバが、
周辺イメージ領域からの幾何的に環状の情報を矩形また
は円形の特定のイメージング素子に導く。所望の周辺範
囲（最大１０度乃至４５度）に対応して、特定の構成が
考案され、要求されるイメージ検出器面形状に適合化さ
れる。（Sect．13、Fiber Optics、Handbook of Optic
s、McGraw-Hill Inc．、１９７８年を参照。）図５を参
照すると、所望の角度θに対して、標準広視野レンズ設
計では、カメラのイメージング素子の最小ピックアップ
領域（２ｒ'）が叶うｒy'を提供するように焦点距離"
ｆ"を決定する。図の"カメラ／イメージャ界面"部分で
は、ファイバ束半径ｒ'の式はイメージャに関連して次
のようになる。
周辺イメージ領域からの幾何的に環状の情報を矩形また
は円形の特定のイメージング素子に導く。所望の周辺範
囲（最大１０度乃至４５度）に対応して、特定の構成が
考案され、要求されるイメージ検出器面形状に適合化さ
れる。（Sect．13、Fiber Optics、Handbook of Optic
s、McGraw-Hill Inc．、１９７８年を参照。）図５を参
照すると、所望の角度θに対して、標準広視野レンズ設
計では、カメラのイメージング素子の最小ピックアップ
領域（２ｒ'）が叶うｒy'を提供するように焦点距離"
ｆ"を決定する。図の"カメラ／イメージャ界面"部分で
は、ファイバ束半径ｒ'の式はイメージャに関連して次
のようになる。
【数１】イメージャ領域＝πｒy' 2−πｒx' 2＝π（ｒy'
2−ｒx' 2） イメージャ長＝２ｒ'、ここでｒ'＝√（ｒy' 2−ｒx' 2）
2−ｒx' 2） イメージャ長＝２ｒ'、ここでｒ'＝√（ｒy' 2−ｒx' 2）
【００３５】例１の形態の構成は、視野の周辺部分（水
平軸に対して０度乃至４５度）が、好適にはイメージャ
装置の有効面積全体の約９０％乃至１００％を包含する
イメージを達成する。それに対して、市販の広角魚眼レ
ンズまたは他の従来のレンズでは、通常、３５％以下で
ある。例２の形態の構成は、周辺部分が好適にはイメー
ジング素子面の有効面積の５０％乃至７０％を包含す
る。
平軸に対して０度乃至４５度）が、好適にはイメージャ
装置の有効面積全体の約９０％乃至１００％を包含する
イメージを達成する。それに対して、市販の広角魚眼レ
ンズまたは他の従来のレンズでは、通常、３５％以下で
ある。例２の形態の構成は、周辺部分が好適にはイメー
ジング素子面の有効面積の５０％乃至７０％を包含す
る。
【００３６】例２の系は、視野内に含まれる異なる角度
の全ての情報が関係するアプリケーションに最適であ
る。例２の結合系は、半球状レンズ５２またはレンズの
組合わせが対象をイメージに拡大するブラベ系（Bravai
s System）の原理を基本とし、対象及びイメージが同一
面内に存在する。この場合、半球状レンズ５２は屈折率
勾配材料から成り、結像面に入射するポイントが通過す
る屈折率及び半球曲線部分またはレンズ部分に依存し
て、異なる拡大率を生じる。この概念は、広視野を捕獲
し、更に半球状レンズの挿入により生じる色収差を補正
するように設計される多要素屈折レンズ５４との組合わ
せにおいて使用される。この色補正は当業者により、コ
ンピュータ最適化ルーチンを用いて設計される（M．Hor
imotoによる上記米国特許番号第４２５６３７３号を参
照）。半球状屈折率勾配ユニットと広視野多要素レンズ
との使用により周辺に当てられるカメラ部分が増加し、
それによりイメージング素子のセンシング素子により検
出される情報の相対解像度が増加する。屈折率勾配半球
により、インデックス値は中央から次のように減少す
る。
の全ての情報が関係するアプリケーションに最適であ
る。例２の結合系は、半球状レンズ５２またはレンズの
組合わせが対象をイメージに拡大するブラベ系（Bravai
s System）の原理を基本とし、対象及びイメージが同一
面内に存在する。この場合、半球状レンズ５２は屈折率
勾配材料から成り、結像面に入射するポイントが通過す
る屈折率及び半球曲線部分またはレンズ部分に依存し
て、異なる拡大率を生じる。この概念は、広視野を捕獲
し、更に半球状レンズの挿入により生じる色収差を補正
するように設計される多要素屈折レンズ５４との組合わ
せにおいて使用される。この色補正は当業者により、コ
ンピュータ最適化ルーチンを用いて設計される（M．Hor
imotoによる上記米国特許番号第４２５６３７３号を参
照）。半球状屈折率勾配ユニットと広視野多要素レンズ
との使用により周辺に当てられるカメラ部分が増加し、
それによりイメージング素子のセンシング素子により検
出される情報の相対解像度が増加する。屈折率勾配半球
により、インデックス値は中央から次のように減少す
る。
【数２】ｎ1＜ｎ2＜ｎ3＜ｎ4
【００３７】光学系の動作が図２、図３及び図８、図９
に示される。図２では、弧Ｘはレンズ系の"中央"の視野
を表し、弧Ｙは"周辺"視野の実際に有効な部分を表す。
図３のＸ'及びＹ'は、イメージャの目標面上に形成され
るイメージの焦点位置を表す。弧Ｚ及び領域Ｚ'は、レ
ンズの通常の結像範囲外の領域を表す。（実際の使用で
はこうした境界線は存在せず、これらは単に説明の都合
上示したものである。）
に示される。図２では、弧Ｘはレンズ系の"中央"の視野
を表し、弧Ｙは"周辺"視野の実際に有効な部分を表す。
図３のＸ'及びＹ'は、イメージャの目標面上に形成され
るイメージの焦点位置を表す。弧Ｚ及び領域Ｚ'は、レ
ンズの通常の結像範囲外の領域を表す。（実際の使用で
はこうした境界線は存在せず、これらは単に説明の都合
上示したものである。）
【００３８】図２は典型的な広角タイプのレンズ３２を
表し、図８は本発明の原理に従い構成されたレンズを表
す。図２と図８とを比較すると明らかなように、典型的
な広角タイプ・レンズでは、像平面のかなり大きな割合
がレンズの中央視野に充当するが、本発明により構成さ
れたレンズでは、目標面のかなり大きな割合が周辺視野
に充当し、結果的に中央視野に充当する面積が減少す
る。
表し、図８は本発明の原理に従い構成されたレンズを表
す。図２と図８とを比較すると明らかなように、典型的
な広角タイプ・レンズでは、像平面のかなり大きな割合
がレンズの中央視野に充当するが、本発明により構成さ
れたレンズでは、目標面のかなり大きな割合が周辺視野
に充当し、結果的に中央視野に充当する面積が減少す
る。
【００３９】場面の周辺部分に対応して使用される像平
面の１部は、（場面の中央部分との関係において、）所
与のアプリケーションにおいて関心項目を捕獲するため
に選択される指定のレンズの特定の規定に依存して変化
する。例えば、結像系が郊外の場面の全景を捕獲するた
めに使用される場合、関連ビジュアル情報は水平面から
１０度以内に含まれる。そこで本発明のレンズは、水平
面に対して１０度以内の視野だけを強調するように設計
される。一方、結像系が建物の内部の部屋の場面を捕獲
するために使用される場合には、関連ビジュアル情報は
壁上の対象を含みうることになり、これらは水平面から
約４５度以内に含まれる。周辺強調レンズはこのよう
に、水平面から最高４５度までの視野を強調するように
も設計される。勿論、視野の強調部分は特定のアプリケ
ーションのニーズに依存し、強調部分は好適にはこれら
２つの極値の間に収まることになる。いずれの場合に
も、本発明の原理は、後述のイメージ変換プロセッサに
よる適切な補正により、これらの状況に対して成功裡に
適用することができる。
面の１部は、（場面の中央部分との関係において、）所
与のアプリケーションにおいて関心項目を捕獲するため
に選択される指定のレンズの特定の規定に依存して変化
する。例えば、結像系が郊外の場面の全景を捕獲するた
めに使用される場合、関連ビジュアル情報は水平面から
１０度以内に含まれる。そこで本発明のレンズは、水平
面に対して１０度以内の視野だけを強調するように設計
される。一方、結像系が建物の内部の部屋の場面を捕獲
するために使用される場合には、関連ビジュアル情報は
壁上の対象を含みうることになり、これらは水平面から
約４５度以内に含まれる。周辺強調レンズはこのよう
に、水平面から最高４５度までの視野を強調するように
も設計される。勿論、視野の強調部分は特定のアプリケ
ーションのニーズに依存し、強調部分は好適にはこれら
２つの極値の間に収まることになる。いずれの場合に
も、本発明の原理は、後述のイメージ変換プロセッサに
よる適切な補正により、これらの状況に対して成功裡に
適用することができる。
【００４０】図５に示されるように、例１の形態の光学
系の好適な形態は、標準の広視野レンズ４２及び整合さ
れたファイバ・アレイ４０を含む。広視野レンズの焦点
距離は、所望の周辺視野に一致するように調整される。
整合されたファイバ・アレイは、標準の広視野レンズか
ら投影されたイメージを収集する環状入力面４４を含
む。ファイバ束アレイは次に内部全反射により、周辺映
像からの情報をその出力端に再指向する。環状領域をカ
バーする３μｍ精度のファイバが、対応するイメージン
グ素子の形状に依存して、それらの出力において矩形ま
たは円形に整合される。出力のサイズもまた、使用され
るカメラのイメージング素子に適合される。
系の好適な形態は、標準の広視野レンズ４２及び整合さ
れたファイバ・アレイ４０を含む。広視野レンズの焦点
距離は、所望の周辺視野に一致するように調整される。
整合されたファイバ・アレイは、標準の広視野レンズか
ら投影されたイメージを収集する環状入力面４４を含
む。ファイバ束アレイは次に内部全反射により、周辺映
像からの情報をその出力端に再指向する。環状領域をカ
バーする３μｍ精度のファイバが、対応するイメージン
グ素子の形状に依存して、それらの出力において矩形ま
たは円形に整合される。出力のサイズもまた、使用され
るカメラのイメージング素子に適合される。
【００４１】勿論、これらのシステム構成及びパラメー
タは単なる１例に過ぎず、当業者には理解されるよう
に、周辺結像能力を強調するために、本発明の他の構成
及びパラメータも使用することができる。
タは単なる１例に過ぎず、当業者には理解されるよう
に、周辺結像能力を強調するために、本発明の他の構成
及びパラメータも使用することができる。
【００４２】ｃ．イメージャ装置
汎用に使用される電子カメラ１０は、目標面におけるレ
ンズからの光学イメージを記録するイメージャ装置を含
む。写真プロセスにおいては、結像媒体はフィルムであ
るが、電子プロセスでは、結像媒体はＣＣＤ（電荷結合
素子）またはＣＩＤ（電荷注入素子）などの電子素子で
ある。上述のように、電子的処理の容易性により、通常
は写真プロセスよりも電子プロセスの方が好適である。
しかしながら、特定の状況では写真プロセスが好適の場
合もある。受光面に渡り一様な解像を提供する、当業者
には既知の様々な型及びモデルの電子結像素子が存在す
る。
ンズからの光学イメージを記録するイメージャ装置を含
む。写真プロセスにおいては、結像媒体はフィルムであ
るが、電子プロセスでは、結像媒体はＣＣＤ（電荷結合
素子）またはＣＩＤ（電荷注入素子）などの電子素子で
ある。上述のように、電子的処理の容易性により、通常
は写真プロセスよりも電子プロセスの方が好適である。
しかしながら、特定の状況では写真プロセスが好適の場
合もある。受光面に渡り一様な解像を提供する、当業者
には既知の様々な型及びモデルの電子結像素子が存在す
る。
【００４３】イメージャ装置が本発明の原理に従い構成
されるレンズと共に使用されると、イメージャ装置は、
半球状場面の中央領域からよりも、水平面に沿ってより
多くの情報を収集する。フィルム・エマルジョンまたは
ＣＣＤ画素密度の制限された所与の解像度により、レン
ズは有用な情報を目標面に結像する。従って、変換後の
イメージにおいて、場面の周辺部分が中央領域よりも高
い相対解像度を有することになる。これにより水平面に
沿う任意の対象の詳細が強調される。更にレンズの周辺
領域において発生する歪（例えば球面収差）が、より大
きな面積に結像され、容易に且つ完全に補正される。イ
メージャ装置上にマップされるイメージは、図１０に示
されるように一連の同心円により描かれる。例えばイメ
ージャ装置上の各円ａ、ｂ、ｃ、ｄなどは、例えば２、
５、９、１４などの任意の単位の半径によりそれぞれ描
かれる。円の半径は半球の異なる領域の倍率に依存し、
外側の円のセクションは、周辺領域の倍率が増すとより
大きな領域を有する。例えば、任意に選択された図示の
例では、各同心円は水平面から１８度の視野を表し、最
も外側の円の外周は水平面のレベルに相当する。本発明
者は、２つの外側の円（すなわち水平面から３６度）に
対する弧が、多くのアプリケーションにおける多くの半
球状場面の関連情報を含みうるものと決定した（但し、
この値は特定のアプリケーションに依存して変更するこ
とができる）。
されるレンズと共に使用されると、イメージャ装置は、
半球状場面の中央領域からよりも、水平面に沿ってより
多くの情報を収集する。フィルム・エマルジョンまたは
ＣＣＤ画素密度の制限された所与の解像度により、レン
ズは有用な情報を目標面に結像する。従って、変換後の
イメージにおいて、場面の周辺部分が中央領域よりも高
い相対解像度を有することになる。これにより水平面に
沿う任意の対象の詳細が強調される。更にレンズの周辺
領域において発生する歪（例えば球面収差）が、より大
きな面積に結像され、容易に且つ完全に補正される。イ
メージャ装置上にマップされるイメージは、図１０に示
されるように一連の同心円により描かれる。例えばイメ
ージャ装置上の各円ａ、ｂ、ｃ、ｄなどは、例えば２、
５、９、１４などの任意の単位の半径によりそれぞれ描
かれる。円の半径は半球の異なる領域の倍率に依存し、
外側の円のセクションは、周辺領域の倍率が増すとより
大きな領域を有する。例えば、任意に選択された図示の
例では、各同心円は水平面から１８度の視野を表し、最
も外側の円の外周は水平面のレベルに相当する。本発明
者は、２つの外側の円（すなわち水平面から３６度）に
対する弧が、多くのアプリケーションにおける多くの半
球状場面の関連情報を含みうるものと決定した（但し、
この値は特定のアプリケーションに依存して変更するこ
とができる）。
【００４４】イメージ・サークル全体の総面積の計算か
ら、１２５７（＝２０2・π）平方単位が求まる。３つ
の内部の円の面積は２５４（＝９2・π）平方単位であ
る。従って、２つの外側の円はイメージング素子の有効
面積の約８０％を含む。すなわち、水平面に対応するイ
メージ・ブロックは、イメージャ装置上において、イメ
ージの中央領域のイメージ・ブロックよりもより広い領
域を占めることになる。このように、イメージャ装置の
イメージ・ブロックは、関心となる領域に相当する水平
線に沿う対象により支配される。これは場面の周辺領域
の解像度の向上に相関する。
ら、１２５７（＝２０2・π）平方単位が求まる。３つ
の内部の円の面積は２５４（＝９2・π）平方単位であ
る。従って、２つの外側の円はイメージング素子の有効
面積の約８０％を含む。すなわち、水平面に対応するイ
メージ・ブロックは、イメージャ装置上において、イメ
ージの中央領域のイメージ・ブロックよりもより広い領
域を占めることになる。このように、イメージャ装置の
イメージ・ブロックは、関心となる領域に相当する水平
線に沿う対象により支配される。これは場面の周辺領域
の解像度の向上に相関する。
【００４５】特定の理由により、例１の円形出力光学系
が正方形または長方形のイメージング素子により構成さ
れる場合、イメージング素子のコーナ領域は写真目的に
は有用でない。しかしながら、これらの領域は、イメー
ジャが電子メモリを用いて半径方向に１：１でマップさ
れる場合には、デジタル化音声内容または場面からの他
の２次的文書などの他の情報を記憶するために使用する
ことができる。
が正方形または長方形のイメージング素子により構成さ
れる場合、イメージング素子のコーナ領域は写真目的に
は有用でない。しかしながら、これらの領域は、イメー
ジャが電子メモリを用いて半径方向に１：１でマップさ
れる場合には、デジタル化音声内容または場面からの他
の２次的文書などの他の情報を記憶するために使用する
ことができる。
【００４６】ＩＩ．イメージ記憶
イメージャ装置に受光されたイメージは、システム・コ
ンポーネントに渡されて記憶される。写真プロセスで
は、記憶装置はフィルムに相当するが、電子プロセスで
は、記憶装置はランダム・アクセス・メモリ、従来のデ
ィスケットもしくはハード・ファイル、またはビデオ記
録テープの形態の電子記憶装置に相当する。場面の表示
全体が、記憶装置上の単一のイメージとして記憶され
る。
ンポーネントに渡されて記憶される。写真プロセスで
は、記憶装置はフィルムに相当するが、電子プロセスで
は、記憶装置はランダム・アクセス・メモリ、従来のデ
ィスケットもしくはハード・ファイル、またはビデオ記
録テープの形態の電子記憶装置に相当する。場面の表示
全体が、記憶装置上の単一のイメージとして記憶され
る。
【００４７】イメージは歪んだ形（warped）で記憶され
る。歪んだイメージは、レンズの広角の性質（すなわ
ち"キーストーン"（keystoning）効果、換言すると"根
本原理""）だけに起因する訳ではなく、レンズの強調さ
れた周辺視野（すなわち周辺に沿う倍率）にも起因す
る。基本となる概念は、場面の細分化部分が人間の視覚
系にとって適切な縦横比で（すなわち観察用に補正され
た映像として）再生されることである。
る。歪んだイメージは、レンズの広角の性質（すなわ
ち"キーストーン"（keystoning）効果、換言すると"根
本原理""）だけに起因する訳ではなく、レンズの強調さ
れた周辺視野（すなわち周辺に沿う倍率）にも起因す
る。基本となる概念は、場面の細分化部分が人間の視覚
系にとって適切な縦横比で（すなわち観察用に補正され
た映像として）再生されることである。
【００４８】図１１を参照すると、記憶イメージがパー
ソナル・コンピュータまたは制御装置などのホスト・シ
ステムに電子形式で記憶される場合、ソース・イメージ
・バッファ６２にロードされる。或いはイメージが記憶
されることなく、処理のために直接導かれてもよい。１
オプションとして、ビデオ・カメラからのアナログ信号
がＮＴＳＣ−デジタル変換器６０に接続される。この変
換器はアナログ情報からのイメージをデジタル・ビット
・マップ（すなわち"画素"（pixel））に変換する。ソ
ース・イメージが次にソース・イメージ・フレーム・バ
ッファ６２にロードされる。しかしながら、上述のよう
に、バッファ６２への電子入力を提供するために、任意
のタイプのカメラが使用されうる。バッファは好適には
実時間映像が可能なように、十分に高速に動作する。
ソナル・コンピュータまたは制御装置などのホスト・シ
ステムに電子形式で記憶される場合、ソース・イメージ
・バッファ６２にロードされる。或いはイメージが記憶
されることなく、処理のために直接導かれてもよい。１
オプションとして、ビデオ・カメラからのアナログ信号
がＮＴＳＣ−デジタル変換器６０に接続される。この変
換器はアナログ情報からのイメージをデジタル・ビット
・マップ（すなわち"画素"（pixel））に変換する。ソ
ース・イメージが次にソース・イメージ・フレーム・バ
ッファ６２にロードされる。しかしながら、上述のよう
に、バッファ６２への電子入力を提供するために、任意
のタイプのカメラが使用されうる。バッファは好適には
実時間映像が可能なように、十分に高速に動作する。
【００４９】ＩＩＩ．イメージ検索／表示
記憶イメージは表示のために選択的にアクセスされ、変
換される。記憶装置が写真フィルムの場合、記憶イメー
ジはイメージ・スキャナにより、続く処理のために電子
形式に変換される。観察用に補正された映像として、場
面の適切な表示を２次元で再生するために、変換プロセ
ッサ・エンジン２２が使用される。変換プロセッサは小
規模、中規模、大規模または超大規模集積回路（ＶＬＳ
Ｉ）の集合から成り、こうした例に、Raytheon Semicon
ductors社（以前のTRW LSI Product、Inc．、LaJolla、
CA）から市販されるＴＭＣ２３０１及びＴＭＣ２３０２
などのイメージ再サンプリング・シーケンサがある。
換される。記憶装置が写真フィルムの場合、記憶イメー
ジはイメージ・スキャナにより、続く処理のために電子
形式に変換される。観察用に補正された映像として、場
面の適切な表示を２次元で再生するために、変換プロセ
ッサ・エンジン２２が使用される。変換プロセッサは小
規模、中規模、大規模または超大規模集積回路（ＶＬＳ
Ｉ）の集合から成り、こうした例に、Raytheon Semicon
ductors社（以前のTRW LSI Product、Inc．、LaJolla、
CA）から市販されるＴＭＣ２３０１及びＴＭＣ２３０２
などのイメージ再サンプリング・シーケンサがある。
【００５０】図１１では、再サンプリング・シーケンサ
が乗算／累算ユニット６４を通じて、ソース・イメージ
・バッファ６２内の画素のアドレス・シーケンスを制御
し、そこから画素を取り出し、ワープド（warped）・イ
メージ・バッファ６６に記憶する。シーケンサは２次元
イメージを、各セクタ（ｅ１、ｄ１など）内で定義され
るデカルト座標（ｘ、ｙ）のセットから、新たに変換さ
れた座標（ｕ、ｖ）のセットにフィルタリングまたは再
マッピングする。上記米国特許番号第５１８５６６７号
で述べられる魚眼タイプの変換は、一定でない２次導関
数にもとづく。本発明の周辺強調構成に関連する変換に
おいて、異なるセットの２次導関数が使用される。シー
ケンサはまた３次元イメージに関しても、それらをデカ
ルト座標（ｘ、ｙ、ｚ）から、新たな変換セット（ｕ、
ｖ、ｗ）に再サンプルすることにより処理する。通常、
これらのシーケンサは、最隣接（nearest-neighbor）、
双線形補間または畳み込み再サンプリングをサポート
し、実時間動作を可能にする速度で動作する。
が乗算／累算ユニット６４を通じて、ソース・イメージ
・バッファ６２内の画素のアドレス・シーケンスを制御
し、そこから画素を取り出し、ワープド（warped）・イ
メージ・バッファ６６に記憶する。シーケンサは２次元
イメージを、各セクタ（ｅ１、ｄ１など）内で定義され
るデカルト座標（ｘ、ｙ）のセットから、新たに変換さ
れた座標（ｕ、ｖ）のセットにフィルタリングまたは再
マッピングする。上記米国特許番号第５１８５６６７号
で述べられる魚眼タイプの変換は、一定でない２次導関
数にもとづく。本発明の周辺強調構成に関連する変換に
おいて、異なるセットの２次導関数が使用される。シー
ケンサはまた３次元イメージに関しても、それらをデカ
ルト座標（ｘ、ｙ、ｚ）から、新たな変換セット（ｕ、
ｖ、ｗ）に再サンプルすることにより処理する。通常、
これらのシーケンサは、最隣接（nearest-neighbor）、
双線形補間または畳み込み再サンプリングをサポート
し、実時間動作を可能にする速度で動作する。
【００５１】ビット・マップ内の複数画素の再マッピン
グ画素ロケーション（すなわち補間"カーネル"）は、外
部補間係数ルックアップ・テーブル６８及び乗算／累算
ユニット６４を要求する。テーブル・"ウォーク（wal
k）"が通常、各ソース画素に対して実行され、オリジナ
ル・レンズ・イメージ・データと適切な補間係数との積
を合計することにより、より滑らかなイメージを提供す
る。ワープ・エンジン（warp engine）は、半球状レン
ズ・イメージ・データをソース・イメージ・バッファ６
２に捕獲することにより、逆キーストーン効果の場合同
様に、観察用補正を実行するようにプログラムされる。
画素ロケーションの再マッピングは、使用される特定の
周辺強調レンズの特異の倍率に適合化される。
グ画素ロケーション（すなわち補間"カーネル"）は、外
部補間係数ルックアップ・テーブル６８及び乗算／累算
ユニット６４を要求する。テーブル・"ウォーク（wal
k）"が通常、各ソース画素に対して実行され、オリジナ
ル・レンズ・イメージ・データと適切な補間係数との積
を合計することにより、より滑らかなイメージを提供す
る。ワープ・エンジン（warp engine）は、半球状レン
ズ・イメージ・データをソース・イメージ・バッファ６
２に捕獲することにより、逆キーストーン効果の場合同
様に、観察用補正を実行するようにプログラムされる。
画素ロケーションの再マッピングは、使用される特定の
周辺強調レンズの特異の倍率に適合化される。
【００５２】補間アルゴリズムの動的変更を可能にする
ために、補間係数ルックアップ・テーブル６８及び変換
パラメータへの直接アクセスが好適である。そこで、静
止イメージ及び動画の実時間変換を可能にするために、
可変変換パラメータを更新するための局所補間係数バッ
ファ７０が含まれる。
ために、補間係数ルックアップ・テーブル６８及び変換
パラメータへの直接アクセスが好適である。そこで、静
止イメージ及び動画の実時間変換を可能にするために、
可変変換パラメータを更新するための局所補間係数バッ
ファ７０が含まれる。
【００５３】変換プロセッサ２２の行及び列ワープ・エ
ンジン７２ａ、７２ｂは、アドレスをソース・イメージ
・バッファ６２に提供する。アドレスは、選択された補
間アルゴリズムにより決定される。乗算／累算ユニット
６４は、ワープ・エンジン制御の下で、ソース・イメー
ジ・バッファ６２により提供される画素を受取り、組合
わせ論理を一緒に用いて、画素をアルゴリズムに依存す
る重み係数と乗算する。収差（例えば球面収差）の補正
もこの時点で実行される。最後に、構成された補間画素
がワープド・イメージ・バッファ６６に送られる。ワー
プド・イメージ・バッファ内のアドレス・ロケーション
が、再度ワープ・エンジンにより決定される。ルックア
ップ・テーブル６８からのアルゴリズム・パラメータ
が、補間係数バッファ７０と同様、行及び列ワープ・エ
ンジン７２ａ、７２ｂのレジスタに入力される。
ンジン７２ａ、７２ｂは、アドレスをソース・イメージ
・バッファ６２に提供する。アドレスは、選択された補
間アルゴリズムにより決定される。乗算／累算ユニット
６４は、ワープ・エンジン制御の下で、ソース・イメー
ジ・バッファ６２により提供される画素を受取り、組合
わせ論理を一緒に用いて、画素をアルゴリズムに依存す
る重み係数と乗算する。収差（例えば球面収差）の補正
もこの時点で実行される。最後に、構成された補間画素
がワープド・イメージ・バッファ６６に送られる。ワー
プド・イメージ・バッファ内のアドレス・ロケーション
が、再度ワープ・エンジンにより決定される。ルックア
ップ・テーブル６８からのアルゴリズム・パラメータ
が、補間係数バッファ７０と同様、行及び列ワープ・エ
ンジン７２ａ、７２ｂのレジスタに入力される。
【００５４】メモリ制御装置／クロック回路７４は、ソ
ース・イメージ・バッファ６２及びワープド・イメージ
・バッファ６６に対するリフレッシュ制御を提供する。
更に、全てのクロック源がこの回路を通じて同期され
る。バス・インタフェース及び制御回路７６は、ホスト
・システム・バス（例えばＭＣＡ、ＩＳＡなど）及び再
マッピング回路とのインタフェースを提供する。このイ
ンタフェース論理は、制御情報を再マッピング回路にロ
ードしたり、ワープド・イメージをシステム表示バッフ
ァ（図示されないホスト・システムの１部）に転送する
ためのパスを提供したり、或いはワープ以前にシステム
・バスを介して、イメージをディスクに記憶する役割を
する。オプションのランダム・アクセス・メモリ・デジ
タル−アナログ変換器（ＲＡＭＤＡＣ）７８は、要求に
応じて局所表示接続をサポートする。
ース・イメージ・バッファ６２及びワープド・イメージ
・バッファ６６に対するリフレッシュ制御を提供する。
更に、全てのクロック源がこの回路を通じて同期され
る。バス・インタフェース及び制御回路７６は、ホスト
・システム・バス（例えばＭＣＡ、ＩＳＡなど）及び再
マッピング回路とのインタフェースを提供する。このイ
ンタフェース論理は、制御情報を再マッピング回路にロ
ードしたり、ワープド・イメージをシステム表示バッフ
ァ（図示されないホスト・システムの１部）に転送する
ためのパスを提供したり、或いはワープ以前にシステム
・バスを介して、イメージをディスクに記憶する役割を
する。オプションのランダム・アクセス・メモリ・デジ
タル−アナログ変換器（ＲＡＭＤＡＣ）７８は、要求に
応じて局所表示接続をサポートする。
【００５５】変換プロセッサの１つの特徴は、変換プロ
セッサ・エンジン内の有効ソース・アドレス・フラグで
ある。これはユーザがエッジ干渉の危険に遭遇すること
なく、（ｘ、ｙ）平面内で隣接サブイメージを構成する
ことを可能にする。従って、図１０の円形イメージの外
側の未使用領域のエッジ検出が、システムにこれらの値
を無視するように警告する。
セッサ・エンジン内の有効ソース・アドレス・フラグで
ある。これはユーザがエッジ干渉の危険に遭遇すること
なく、（ｘ、ｙ）平面内で隣接サブイメージを構成する
ことを可能にする。従って、図１０の円形イメージの外
側の未使用領域のエッジ検出が、システムにこれらの値
を無視するように警告する。
【００５６】イメージ捕獲機能は、静止ビデオもしくは
動画ビデオ装置により、または事前記録デジタル・デー
タとして実行される。全てのタイプのイメージ・データ
が所望の処理のために、ソース・イメージ・バッファ６
２に入力される。静止イメージ捕獲の好適なモードは、
局所ホスト・バス・インタフェース７６を介して入力さ
れる以前に捕獲されたイメージに由来するが、例えばＮ
ＴＳＣデジタイザ６０は、外部ビデオ・カメラからの実
時間データを提供することができる。イメージをソース
・イメージ・バッファへの入力に適したデジタル形式に
変換する任意の類似の装置が、デジタイザ６０の代わり
に代用されうる。同様に、電子静止カメラ、ライン・ス
キャナまたはテーブル・スキャナなどの電子静止イメー
ジャが、処理のための静止イメージ・データを提供する
こともできる。以前に記録されたイメージ・データの動
的処理を実施するために、本発明の光学系を通じて生成
される事前記録歪曲イメージが、追加の変換装置を介し
て入力されてもよい。
動画ビデオ装置により、または事前記録デジタル・デー
タとして実行される。全てのタイプのイメージ・データ
が所望の処理のために、ソース・イメージ・バッファ６
２に入力される。静止イメージ捕獲の好適なモードは、
局所ホスト・バス・インタフェース７６を介して入力さ
れる以前に捕獲されたイメージに由来するが、例えばＮ
ＴＳＣデジタイザ６０は、外部ビデオ・カメラからの実
時間データを提供することができる。イメージをソース
・イメージ・バッファへの入力に適したデジタル形式に
変換する任意の類似の装置が、デジタイザ６０の代わり
に代用されうる。同様に、電子静止カメラ、ライン・ス
キャナまたはテーブル・スキャナなどの電子静止イメー
ジャが、処理のための静止イメージ・データを提供する
こともできる。以前に記録されたイメージ・データの動
的処理を実施するために、本発明の光学系を通じて生成
される事前記録歪曲イメージが、追加の変換装置を介し
て入力されてもよい。
【００５７】捕獲デジタル化イメージに対して実行され
る変更半球状座標から、表示用の平面座標へのイメージ
変換は、複数の可能なイメージ変換の１つであり、任意
の変換が滑らかな併合効果のために実時間で呼出されう
る。これらの変換にはパン、アップ／ダウン、ズーム、
チルト、回転、スケーリング、クロッピング（croppin
g）及びイメージ切断（image shear）などが含まれ、こ
れらは人間またはコンピュータ入力により制御される。
イメージ・フィルタリングはエッジ検出と同様に、処理
の途中で関連プロセスにおいて実行される。これらのサ
ービスは、ソース・イメージ・バッファにロードされる
任意のシステム・イメージに対して適用され、半球状レ
ンズ及び表示システムの単純なアプリケーションに勝る
追加の機能をホストに提供する。
る変更半球状座標から、表示用の平面座標へのイメージ
変換は、複数の可能なイメージ変換の１つであり、任意
の変換が滑らかな併合効果のために実時間で呼出されう
る。これらの変換にはパン、アップ／ダウン、ズーム、
チルト、回転、スケーリング、クロッピング（croppin
g）及びイメージ切断（image shear）などが含まれ、こ
れらは人間またはコンピュータ入力により制御される。
イメージ・フィルタリングはエッジ検出と同様に、処理
の途中で関連プロセスにおいて実行される。これらのサ
ービスは、ソース・イメージ・バッファにロードされる
任意のシステム・イメージに対して適用され、半球状レ
ンズ及び表示システムの単純なアプリケーションに勝る
追加の機能をホストに提供する。
【００５８】イメージ変換論理の利点は、特定のアプリ
ケーションについて述べると明らかになろう。防犯カメ
ラ・アプリケーションでは、防犯モニタがフル・モーシ
ョン・レート・イメージ（full-motion rate image）を
実時間で表示するように、全景が映し出される。静止イ
メージのソース・イメージ座標もまた順序化され、フレ
ームがメモリから引き出されるときに、単に新たなソー
ス・イメージをワープ・エンジンに再ロードすることに
より、動画感覚またはフル・モーションの描写を可能に
する。レンズにより捕獲されたイメージ内で、水平面を
フル・モーションでパンするために、他の記憶イメージ
からの詳細を使用することも可能である。
ケーションについて述べると明らかになろう。防犯カメ
ラ・アプリケーションでは、防犯モニタがフル・モーシ
ョン・レート・イメージ（full-motion rate image）を
実時間で表示するように、全景が映し出される。静止イ
メージのソース・イメージ座標もまた順序化され、フレ
ームがメモリから引き出されるときに、単に新たなソー
ス・イメージをワープ・エンジンに再ロードすることに
より、動画感覚またはフル・モーションの描写を可能に
する。レンズにより捕獲されたイメージ内で、水平面を
フル・モーションでパンするために、他の記憶イメージ
からの詳細を使用することも可能である。
【００５９】本発明の別の特徴は、通常、要求されるフ
ル・モーション・フレームの数に比較して、少ない静止
フレームのセットにより、動画ビデオ表現を生成する能
力である。例えば、建物の正面のセットが、従来の映画
撮影カメラにより、移動するトラックの後部から撮影さ
れる場合、各フレームは従来のレンズに入射するイメー
ジの時間ベースの内容を含み、特定の制限された視野だ
けがある瞬間において使用可能となる。それに対して本
発明のシステムでは、その格別に広いアングルにより、
広い視野の捕獲データが、既に次のフレーム及び以前の
フレームからのピクチャ内容を含んでいるので、モーシ
ョンが多大に低減されたフレームのサブセットから再構
成されうる。ホスト・コンピュータ・プログラム内のピ
クチャ内容を分析することにより、フル・モーション・
データを完成させるのに十分な中間フレーム相当が構成
され、ソース・イメージ・バッファに順次供給されて処
理される。或いは、実時間レートで動作する別の回路が
中間値を補間し、モーション・シーケンスに同期するよ
うに十分高速に、既存の静止イメージに対する変換パラ
メータの変更を提供してもよい。こうした技術の選択
は、特定のアプリケーション要求及び他の開発または市
場状況に依存する。
ル・モーション・フレームの数に比較して、少ない静止
フレームのセットにより、動画ビデオ表現を生成する能
力である。例えば、建物の正面のセットが、従来の映画
撮影カメラにより、移動するトラックの後部から撮影さ
れる場合、各フレームは従来のレンズに入射するイメー
ジの時間ベースの内容を含み、特定の制限された視野だ
けがある瞬間において使用可能となる。それに対して本
発明のシステムでは、その格別に広いアングルにより、
広い視野の捕獲データが、既に次のフレーム及び以前の
フレームからのピクチャ内容を含んでいるので、モーシ
ョンが多大に低減されたフレームのサブセットから再構
成されうる。ホスト・コンピュータ・プログラム内のピ
クチャ内容を分析することにより、フル・モーション・
データを完成させるのに十分な中間フレーム相当が構成
され、ソース・イメージ・バッファに順次供給されて処
理される。或いは、実時間レートで動作する別の回路が
中間値を補間し、モーション・シーケンスに同期するよ
うに十分高速に、既存の静止イメージに対する変換パラ
メータの変更を提供してもよい。こうした技術の選択
は、特定のアプリケーション要求及び他の開発または市
場状況に依存する。
【００６０】最後に、変換プロセッサ・サブシステム
は、個々に記憶されたまたは現在変換中のイメージか
ら、複数の異なる出力を同時に生成することができる。
図１２に示される単純化された単一のイメージ処理サブ
システム８０に統合された主変換プロセッサ回路では、
複数の出力が、各場面に対する所望の効果を有する単一
の静止イメージ源または動画源から生成され、複数の場
面を異なる表示装置上または単一の表示装置の複数のウ
ィンドウ上に表示することができる。これは図１３に示
されるように、複数のイメージ処理サブシステム８０を
全体システム内に組込むことにより達成される。
は、個々に記憶されたまたは現在変換中のイメージか
ら、複数の異なる出力を同時に生成することができる。
図１２に示される単純化された単一のイメージ処理サブ
システム８０に統合された主変換プロセッサ回路では、
複数の出力が、各場面に対する所望の効果を有する単一
の静止イメージ源または動画源から生成され、複数の場
面を異なる表示装置上または単一の表示装置の複数のウ
ィンドウ上に表示することができる。これは図１３に示
されるように、複数のイメージ処理サブシステム８０を
全体システム内に組込むことにより達成される。
【００６１】全ての場合において、場面の周辺イメージ
のより優れた解像力を有することにより、水平面に沿う
任意の対象の詳細が強調される。更に、レンズの周辺回
りで生じる収差（すなわち球面収差）が、イメージャ装
置上のより広い領域に及んで広がることから、こうした
収差がより完全に補正される。
のより優れた解像力を有することにより、水平面に沿う
任意の対象の詳細が強調される。更に、レンズの周辺回
りで生じる収差（すなわち球面収差）が、イメージャ装
置上のより広い領域に及んで広がることから、こうした
収差がより完全に補正される。
【００６２】以上、本発明の原理、態様及びオペレーシ
ョン・モードについて述べてきた。しかしながら、本発
明は上述の特定の実施例に限るものではなく、当業者に
は理解されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく、その形態及び詳細における様々な変更が可
能である。
ョン・モードについて述べてきた。しかしながら、本発
明は上述の特定の実施例に限るものではなく、当業者に
は理解されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく、その形態及び詳細における様々な変更が可
能である。
【００６３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００６４】（１）半球状視野の電子結像及び処理のた
めのシステムであって、半球状視野の光学イメージを受
光し、出力信号を生成するか、光学イメージに対応する
写真フィルム・ベースの材料に作用するカメラと、上記
カメラに関連して、上記カメラへの光学路に対応する上
記半球状視野全体に渡る光学イメージを生成する光学イ
メージング素子であって、上記光学系が上記半球状視野
の周辺領域のイメージを捕獲及び強調するように適応化
された構成を有する、上記光学イメージング素子と、上
記カメラ及び上記光学結像系に関連してレンズから光学
イメージを受光し、該受光光学イメージのデジタル化出
力信号を提供する、イメージ処理（イメージャ）装置
と、上記イメージャ装置から上記デジタル化出力信号を
受信し、該デジタル化出力信号を記憶する入力イメージ
・メモリと、ユーザ定義基準に従い、上記入力イメージ
・メモリから上記デジタル化出力信号を選択的にアクセ
スして処理するイメージ変換処理回路（プロセッサ）
と、上記イメージ変換プロセッサから上記処理信号を受
信する出力イメージ・メモリと、上記出力イメージ・メ
モリに接続され、該出力イメージ・メモリ内の上記信号
を記録する出力表示または記録装置と、を含む、システ
ム。 （２）上記光学系が上記半球状視野の捕獲イメージの水
平面から約１０度乃至４５度の範囲内の視野部分を拡大
する、上記（１）記載のシステム。 （３）上記光学系が上記半球状場面の周辺部分を上記イ
メージング素子の少なくとも５０％の結像領域に結像す
る構成を有する、上記（２）記載のシステム。 （４）上記光学系がイメージを光伝送ファイバ・アレイ
に導くように配置される広視野多要素レンズを含む、上
記（３）記載のシステム。 （５）上記ファイバ・アレイが環状の入力端及び矩形の
出力端を有するように幾何学的に構成される、上記
（４）記載のシステム。 （６）上記ファイバ・アレイが環状の入力端及び円形の
出力端を有するように幾何学的に構成される、上記
（４）記載のシステム。 （７）上記ファイバ・アレイの上記ファイバが３μｍの
オーダの結像精度を有する、上記（４）記載のシステ
ム。 （８）上記広視野レンズの焦点距離が上記周辺視野の所
望の倍率に合致するように基準化される、上記（４）記
載のシステム。 （９）上記光学結像系が色収差を有する多要素広視野レ
ンズと屈折率勾配半球状レンズとの組合わせを含む、上
記（１）記載のシステム。 （１０）上記イメージ処理装置が電子イメージャであ
る、上記（１）記載のシステム。 （１１）上記イメージ処理装置が電荷結合素子である、
上記（１０）記載のシステム。 （１２）上記イメージ処理装置が写真フィルムである、
上記（３）記載のシステム。 （１３）上記写真フィルム上の上記光学イメージを、上
記入力イメージ・メモリへの入力となるデジタル出力信
号に変換する捕獲及び変換装置を含む、上記（１２）記
載のシステム。 （１４）上記捕獲及び変換装置がＮＴＳＣ−デジタル変
換器である、上記（１３）記載のシステム。 （１５）上記捕獲及び変換装置からのデータが、ソース
・イメージ・フレーム・バッファに入力される、上記
（１３）記載のシステム。 （１６）上記イメージ変換処理回路がイメージ再サンプ
リング・シーケンサを含む、上記（１５）記載のシステ
ム。 （１７）上記イメージ再サンプリング・シーケンサが、
上記ソース・イメージ・フレーム・バッファ内の画素の
アドレス・シーケンスを制御する、上記（１６）記載の
システム。 （１８）上記イメージ変換処理回路が行及び列ワープ・
エンジンを含む、上記（１７）記載のシステム。 （１９）上記イメージ変換処理回路が、上記ワープ・エ
ンジンに接続され、上記ソース・イメージ・フレーム・
バッファの出力が入力されるワープド・イメージ・バッ
ファを含む、上記（１８）記載のシステム。 （２０）上記イメージ変換処理回路が、上記半球状視野
イメージを観察用に補正する変換パラメータを含むルッ
クアップ・テーブルを含む、上記（１９）記載のシステ
ム。 （２１）上記イメージ変換処理回路が、上記ルックアッ
プ・テーブルに接続されて上記変換パラメータを更新
し、乗算／累算ユニットに接続される補間係数バッファ
をを含む、上記（１９）記載のシステム。 （２２）結像される周囲に対するビューアの方位が電子
的に伝達され、ユーザ制御として解釈されるように、上
記出力表示装置が観察者の頭に着用または取り付けられ
る、上記（１）記載のシステム。 （２３）半球状視野を結像し処理するシステムであっ
て、 ｉ）半球状視野の光学イメージを生成する光学系であっ
て、上記半球状視野の中心軸に共軸のレンズ中心軸と、
上記半球状視野の周辺内容を特異倍率により強調する構
成とを有し、上記光学イメージが結像面上に投影される
ときに、定義された有効な結像領域を有する、上記光学
系と、 ｉｉ）上記光学系に光学的に結合されて、上記半球状視
野の光学イメージを受光し、上記光学イメージに対応す
る出力を生成するカメラと、 ｉｉｉ）上記カメラに結合されて、該カメラからの出力
を受信及び記憶する入力イメージ・メモリと、 ｉｖ）上記入力イメージ・メモリに結合され、該入力イ
メージ・メモリを選択的にアクセスし、上記カメラから
の出力を処理するプロセッサであって、ユーザ定義基準
に従い、上記カメラからの上記出力を上記光学系の上記
周辺イメージ内容とは異なる強調された該内容を有する
プロセッサ出力に変換する、上記プロセッサと、 ｖ）上記プロセッサに結合され、上記プロセッサ出力を
受信及び記憶する出力イメージ・メモリと、 ｖｉ）上記出力イメージ・メモリに接続され、上記記憶
プロセッサ出力を上記ユーザ定義基準に従い、上記光学
イメージから変換されたビジュアル・イメージに描写す
る出力装置と、を含む、システム。 （２４）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を光
学イメージ有効結像領域の少なくとも約５０％を占める
上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構成を
有する、上記（２３）記載のシステム。 （２５）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を上
記光学イメージ有効結像領域の約５０％乃至９０％を占
める上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構
成を有する、上記（２４）記載のシステム。 （２６）上記光学系が、上記半球状視野のベース面と上
記レンズ中心軸に対して定義される直円錐との間に横た
わる上記半球状視野の内容の少なくとも１部を、特異の
倍率により強調する構成を有し、上記円錐が上記レンズ
中心軸と上記円錐を生成するラインとの間で４５度の夾
角を成し、上記ラインが上記レンズ中心軸と上記ベース
面との交点を通過する、上記（２４）記載のシステム。 （２７）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を、
上記光学イメージ有効結像領域の約９０％以下を占める
上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構成を
有する、上記（２３）記載のシステム。 （２８）上記光学系が、広視野多要素レンズと、環状入
力端及び矩形出力端を有するように幾何学的に構成され
る整合されたファイバ・アレイと、を含む、上記（２
３）記載のシステム。 （２９）上記光学系が、広視野多要素レンズと、環状入
力端及び環状出力端を有するように幾何的に構成される
整合されたファイバ・アレイと、を含む、上記（２３）
記載のシステム。 （３０）上記光学系が、色収差を有する広視野レンズ
と、屈折率勾配半球状レンズと、を含む、上記（２３）
記載のシステム。 （３１）上記カメラと上記入力イメージ・メモリとの間
に配置され、上記カメラから上記出力を受信し、デジタ
ル化出力を生成するイメージャ装置を含み、上記入力イ
メージ・メモリ、上記プロセッサ及び上記出力イメージ
・メモリが、上記デジタル化出力を受信、記憶及び処理
する、上記（２３）記載のシステム。 （３２）上記カメラが光感応電子イメージ捕獲素子を含
み、上記イメージャ装置が電子デジタイザ回路を含む、
上記（３１）記載のシステム。 （３３）上記カメラから上記出力を写真により捕獲する
写真フィルムを含み、上記イメージャ装置が上記カメラ
から写真により捕獲された出力を上記デジタル化出力に
変換する捕獲及び変換装置を含む、上記（３１）記載の
システム。 （３４）上記プロセッサが、上記カメラからの上記出力
をユーザ定義基準に従い、上記光学系の上記周辺内容と
は異なる強調された該内容を有するプロセッサ出力に変
換するイメージ処理及びワープ回路を含む、上記（２
３）記載のシステム。 （３５）上記イメージ処理及びワープ回路が算術論理演
算ユニット（ＡＬＵ）を含み、上記プロセッサが上記Ａ
ＬＵに結合され、該ＡＬＵによりサービスされる機能を
決定する制御プログラムを受信及び記憶する記憶メモリ
装置を含み、上記記憶メモリ装置に記憶され、上記ＡＬ
Ｕによってアクセスされる上記制御プログラムが、上記
カメラからの上記出力をユーザ定義基準に従い、上記光
学系の上記周辺及び中央内容とは異なる強調された該内
容を有するプロセッサ出力に変換するように、上記ＡＬ
Ｕのオペレーションを制御する、上記（３４）記載のシ
ステム。 （３６）上記プロセッサが上記半球状視野の選択部分を
表現するプロセッサ出力を生成する、上記（３４）記載
のシステム。 （３７）上記出力装置が、ビジュアル・イメージを観察
者の目の間近で表示するビジュアル表示装置を含む、上
記（２３）記載のシステム。 （３８）上記プロセッサが上記半球状視野の選択部分を
表現するプロセッサ出力を生成し、上記システムが、観
察者の頭または目の方位を検出するセンサと、上記プロ
セッサ出力の生成を、上記観察者の頭または目の検出方
位の関数として変更するための、上記センサと上記プロ
セッサ間のリンクと、を含む、上記（３７）記載のシス
テム。 （３９）半球状視野を電子的に捕獲、記憶及び処理する
方法であって、上記視野の周辺部分を強調する構成を有
する光学系を提供するステップと、上記周辺強調光学系
により半球状視野を捕獲し、上記視野を上記周辺視野を
強調してイメージャ装置上に結像するステップと、上記
捕獲イメージを単一のイメージとして記憶するステップ
と、ユーザ定義基準に従い、上記記憶イメージの１部を
選択的にアクセスするステップと、上記記憶イメージが
観察用に補正されたイメージとして表示されるように、
上記記憶イメージを変換するステップと、ユーザ定義形
式の上記観察用補正イメージを表示するステップと、を
含む、方法。 （４０）上記変換ステップが上記周辺強調イメージを上
記観察用補正イメージに処理するステップを含む、上記
（３９）記載の方法。 （４１）上記周辺強調光学系が、上記半球状視野内の水
平面から１０度乃至４５度の間の弧内のビジュアル内容
を選択的に拡大する、上記（３９）記載の方法。 （４２）上記記憶ステップが、上記捕獲イメージを写真
フィルム上に結像するステップを含み、上記アクセス・
ステップが、上記写真フィルムからの上記イメージをデ
ジタル出力形式に変換するステップを含む、上記（３
９）記載の方法。 （４３）上記記憶ステップが上記捕獲イメージを電子記
憶装置に記憶するステップを含む、上記（３９）記載の
方法。 （４４）写真フィルム上のイメージとして記憶される強
調された周辺視野を有する半球状場面を電子的に処理す
る方法であって、上記写真フィルム上の上記イメージを
電子出力信号に変換するステップと、ユーザ定義基準に
従い、上記出力信号の１部を選択的にアクセスするステ
ップと、上記記憶イメージが観察用に補正されたイメー
ジとして表示されるように、上記周辺強調視野を処理す
ることにより、上記出力信号の上記アクセス部分を変換
するステップと、上記ユーザ定義形式の上記観察用補正
イメージを表示するステップと、を含む、方法。 （４５）少ない数の周辺強調半球状イメージのセットか
ら、物理的距離を隔てたイメージ・シーケンスを生成す
る方法であって、中間イメージが隣接する上記半球状イ
メージの組合わせから補間されるものにおいて、動画ビ
デオまたはフィルム・ベースの映画撮影カメラのシミュ
レーションを満足するために必要な中間イメージ数を定
義するステップと、必要とされる上記中間イメージを隣
接半球状イメージの組合わせから補間するステップと、
上記補間イメージを識別または電子的にタグ付けし、次
に後のイメージ処理サブシステムへの導入に備え、上記
補間イメージを記憶または記録するステップと、オリジ
ナル・イメージと上記補間イメージのデータ・セット
を、実時間動画ビデオをシミュレートするために十分な
レートで、上記イメージ処理サブシステムに適切な順序
でロードするステップと、ユーザ定義形式の観察用補正
イメージを表示するステップと、を含む、方法。 （４６）半球状場面の電子処理システムであって、半球
状視野を結像するカメラ結像系と、上記カメラ結像系と
関連して、上記カメラ結像系への光学路に対応する視野
全体に渡り光学イメージを生成する光学系と、上記カメ
ラに関連してレンズから光学イメージを受光し、デジタ
ル化出力信号を提供するイメージャ装置と、上記イメー
ジャ装置から上記デジタル化出力信号を受信し、該デジ
タル化出力信号を記憶する入力イメージ・メモリと、ユ
ーザ定義基準に従い、上記入力イメージ・メモリから上
記デジタル化出力信号を選択的にアクセスして処理する
イメージ変換プロセッサ回路と、上記イメージ変換プロ
セッサ手段から上記処理信号を受信する出力イメージ・
メモリと、上記出力イメージ・メモリに接続され、ユー
ザ定義基準に従い、該出力イメージ・メモリ内の上記信
号を表示または記録する出力表示装置または電子記録装
置と、を含み、上記イメージャ装置が上記半球状視野の
周辺部分の拡大光学イメージを受光するように、上記光
学系が上記半球状場面の上記視野の周辺内容を中央内容
に比較して強調する構成を有する、上記システム。
めのシステムであって、半球状視野の光学イメージを受
光し、出力信号を生成するか、光学イメージに対応する
写真フィルム・ベースの材料に作用するカメラと、上記
カメラに関連して、上記カメラへの光学路に対応する上
記半球状視野全体に渡る光学イメージを生成する光学イ
メージング素子であって、上記光学系が上記半球状視野
の周辺領域のイメージを捕獲及び強調するように適応化
された構成を有する、上記光学イメージング素子と、上
記カメラ及び上記光学結像系に関連してレンズから光学
イメージを受光し、該受光光学イメージのデジタル化出
力信号を提供する、イメージ処理（イメージャ）装置
と、上記イメージャ装置から上記デジタル化出力信号を
受信し、該デジタル化出力信号を記憶する入力イメージ
・メモリと、ユーザ定義基準に従い、上記入力イメージ
・メモリから上記デジタル化出力信号を選択的にアクセ
スして処理するイメージ変換処理回路（プロセッサ）
と、上記イメージ変換プロセッサから上記処理信号を受
信する出力イメージ・メモリと、上記出力イメージ・メ
モリに接続され、該出力イメージ・メモリ内の上記信号
を記録する出力表示または記録装置と、を含む、システ
ム。 （２）上記光学系が上記半球状視野の捕獲イメージの水
平面から約１０度乃至４５度の範囲内の視野部分を拡大
する、上記（１）記載のシステム。 （３）上記光学系が上記半球状場面の周辺部分を上記イ
メージング素子の少なくとも５０％の結像領域に結像す
る構成を有する、上記（２）記載のシステム。 （４）上記光学系がイメージを光伝送ファイバ・アレイ
に導くように配置される広視野多要素レンズを含む、上
記（３）記載のシステム。 （５）上記ファイバ・アレイが環状の入力端及び矩形の
出力端を有するように幾何学的に構成される、上記
（４）記載のシステム。 （６）上記ファイバ・アレイが環状の入力端及び円形の
出力端を有するように幾何学的に構成される、上記
（４）記載のシステム。 （７）上記ファイバ・アレイの上記ファイバが３μｍの
オーダの結像精度を有する、上記（４）記載のシステ
ム。 （８）上記広視野レンズの焦点距離が上記周辺視野の所
望の倍率に合致するように基準化される、上記（４）記
載のシステム。 （９）上記光学結像系が色収差を有する多要素広視野レ
ンズと屈折率勾配半球状レンズとの組合わせを含む、上
記（１）記載のシステム。 （１０）上記イメージ処理装置が電子イメージャであ
る、上記（１）記載のシステム。 （１１）上記イメージ処理装置が電荷結合素子である、
上記（１０）記載のシステム。 （１２）上記イメージ処理装置が写真フィルムである、
上記（３）記載のシステム。 （１３）上記写真フィルム上の上記光学イメージを、上
記入力イメージ・メモリへの入力となるデジタル出力信
号に変換する捕獲及び変換装置を含む、上記（１２）記
載のシステム。 （１４）上記捕獲及び変換装置がＮＴＳＣ−デジタル変
換器である、上記（１３）記載のシステム。 （１５）上記捕獲及び変換装置からのデータが、ソース
・イメージ・フレーム・バッファに入力される、上記
（１３）記載のシステム。 （１６）上記イメージ変換処理回路がイメージ再サンプ
リング・シーケンサを含む、上記（１５）記載のシステ
ム。 （１７）上記イメージ再サンプリング・シーケンサが、
上記ソース・イメージ・フレーム・バッファ内の画素の
アドレス・シーケンスを制御する、上記（１６）記載の
システム。 （１８）上記イメージ変換処理回路が行及び列ワープ・
エンジンを含む、上記（１７）記載のシステム。 （１９）上記イメージ変換処理回路が、上記ワープ・エ
ンジンに接続され、上記ソース・イメージ・フレーム・
バッファの出力が入力されるワープド・イメージ・バッ
ファを含む、上記（１８）記載のシステム。 （２０）上記イメージ変換処理回路が、上記半球状視野
イメージを観察用に補正する変換パラメータを含むルッ
クアップ・テーブルを含む、上記（１９）記載のシステ
ム。 （２１）上記イメージ変換処理回路が、上記ルックアッ
プ・テーブルに接続されて上記変換パラメータを更新
し、乗算／累算ユニットに接続される補間係数バッファ
をを含む、上記（１９）記載のシステム。 （２２）結像される周囲に対するビューアの方位が電子
的に伝達され、ユーザ制御として解釈されるように、上
記出力表示装置が観察者の頭に着用または取り付けられ
る、上記（１）記載のシステム。 （２３）半球状視野を結像し処理するシステムであっ
て、 ｉ）半球状視野の光学イメージを生成する光学系であっ
て、上記半球状視野の中心軸に共軸のレンズ中心軸と、
上記半球状視野の周辺内容を特異倍率により強調する構
成とを有し、上記光学イメージが結像面上に投影される
ときに、定義された有効な結像領域を有する、上記光学
系と、 ｉｉ）上記光学系に光学的に結合されて、上記半球状視
野の光学イメージを受光し、上記光学イメージに対応す
る出力を生成するカメラと、 ｉｉｉ）上記カメラに結合されて、該カメラからの出力
を受信及び記憶する入力イメージ・メモリと、 ｉｖ）上記入力イメージ・メモリに結合され、該入力イ
メージ・メモリを選択的にアクセスし、上記カメラから
の出力を処理するプロセッサであって、ユーザ定義基準
に従い、上記カメラからの上記出力を上記光学系の上記
周辺イメージ内容とは異なる強調された該内容を有する
プロセッサ出力に変換する、上記プロセッサと、 ｖ）上記プロセッサに結合され、上記プロセッサ出力を
受信及び記憶する出力イメージ・メモリと、 ｖｉ）上記出力イメージ・メモリに接続され、上記記憶
プロセッサ出力を上記ユーザ定義基準に従い、上記光学
イメージから変換されたビジュアル・イメージに描写す
る出力装置と、を含む、システム。 （２４）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を光
学イメージ有効結像領域の少なくとも約５０％を占める
上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構成を
有する、上記（２３）記載のシステム。 （２５）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を上
記光学イメージ有効結像領域の約５０％乃至９０％を占
める上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構
成を有する、上記（２４）記載のシステム。 （２６）上記光学系が、上記半球状視野のベース面と上
記レンズ中心軸に対して定義される直円錐との間に横た
わる上記半球状視野の内容の少なくとも１部を、特異の
倍率により強調する構成を有し、上記円錐が上記レンズ
中心軸と上記円錐を生成するラインとの間で４５度の夾
角を成し、上記ラインが上記レンズ中心軸と上記ベース
面との交点を通過する、上記（２４）記載のシステム。 （２７）上記光学系が、上記半球状場面の周辺部分を、
上記光学イメージ有効結像領域の約９０％以下を占める
上記光学イメージ有効結像領域の１部に結像する構成を
有する、上記（２３）記載のシステム。 （２８）上記光学系が、広視野多要素レンズと、環状入
力端及び矩形出力端を有するように幾何学的に構成され
る整合されたファイバ・アレイと、を含む、上記（２
３）記載のシステム。 （２９）上記光学系が、広視野多要素レンズと、環状入
力端及び環状出力端を有するように幾何的に構成される
整合されたファイバ・アレイと、を含む、上記（２３）
記載のシステム。 （３０）上記光学系が、色収差を有する広視野レンズ
と、屈折率勾配半球状レンズと、を含む、上記（２３）
記載のシステム。 （３１）上記カメラと上記入力イメージ・メモリとの間
に配置され、上記カメラから上記出力を受信し、デジタ
ル化出力を生成するイメージャ装置を含み、上記入力イ
メージ・メモリ、上記プロセッサ及び上記出力イメージ
・メモリが、上記デジタル化出力を受信、記憶及び処理
する、上記（２３）記載のシステム。 （３２）上記カメラが光感応電子イメージ捕獲素子を含
み、上記イメージャ装置が電子デジタイザ回路を含む、
上記（３１）記載のシステム。 （３３）上記カメラから上記出力を写真により捕獲する
写真フィルムを含み、上記イメージャ装置が上記カメラ
から写真により捕獲された出力を上記デジタル化出力に
変換する捕獲及び変換装置を含む、上記（３１）記載の
システム。 （３４）上記プロセッサが、上記カメラからの上記出力
をユーザ定義基準に従い、上記光学系の上記周辺内容と
は異なる強調された該内容を有するプロセッサ出力に変
換するイメージ処理及びワープ回路を含む、上記（２
３）記載のシステム。 （３５）上記イメージ処理及びワープ回路が算術論理演
算ユニット（ＡＬＵ）を含み、上記プロセッサが上記Ａ
ＬＵに結合され、該ＡＬＵによりサービスされる機能を
決定する制御プログラムを受信及び記憶する記憶メモリ
装置を含み、上記記憶メモリ装置に記憶され、上記ＡＬ
Ｕによってアクセスされる上記制御プログラムが、上記
カメラからの上記出力をユーザ定義基準に従い、上記光
学系の上記周辺及び中央内容とは異なる強調された該内
容を有するプロセッサ出力に変換するように、上記ＡＬ
Ｕのオペレーションを制御する、上記（３４）記載のシ
ステム。 （３６）上記プロセッサが上記半球状視野の選択部分を
表現するプロセッサ出力を生成する、上記（３４）記載
のシステム。 （３７）上記出力装置が、ビジュアル・イメージを観察
者の目の間近で表示するビジュアル表示装置を含む、上
記（２３）記載のシステム。 （３８）上記プロセッサが上記半球状視野の選択部分を
表現するプロセッサ出力を生成し、上記システムが、観
察者の頭または目の方位を検出するセンサと、上記プロ
セッサ出力の生成を、上記観察者の頭または目の検出方
位の関数として変更するための、上記センサと上記プロ
セッサ間のリンクと、を含む、上記（３７）記載のシス
テム。 （３９）半球状視野を電子的に捕獲、記憶及び処理する
方法であって、上記視野の周辺部分を強調する構成を有
する光学系を提供するステップと、上記周辺強調光学系
により半球状視野を捕獲し、上記視野を上記周辺視野を
強調してイメージャ装置上に結像するステップと、上記
捕獲イメージを単一のイメージとして記憶するステップ
と、ユーザ定義基準に従い、上記記憶イメージの１部を
選択的にアクセスするステップと、上記記憶イメージが
観察用に補正されたイメージとして表示されるように、
上記記憶イメージを変換するステップと、ユーザ定義形
式の上記観察用補正イメージを表示するステップと、を
含む、方法。 （４０）上記変換ステップが上記周辺強調イメージを上
記観察用補正イメージに処理するステップを含む、上記
（３９）記載の方法。 （４１）上記周辺強調光学系が、上記半球状視野内の水
平面から１０度乃至４５度の間の弧内のビジュアル内容
を選択的に拡大する、上記（３９）記載の方法。 （４２）上記記憶ステップが、上記捕獲イメージを写真
フィルム上に結像するステップを含み、上記アクセス・
ステップが、上記写真フィルムからの上記イメージをデ
ジタル出力形式に変換するステップを含む、上記（３
９）記載の方法。 （４３）上記記憶ステップが上記捕獲イメージを電子記
憶装置に記憶するステップを含む、上記（３９）記載の
方法。 （４４）写真フィルム上のイメージとして記憶される強
調された周辺視野を有する半球状場面を電子的に処理す
る方法であって、上記写真フィルム上の上記イメージを
電子出力信号に変換するステップと、ユーザ定義基準に
従い、上記出力信号の１部を選択的にアクセスするステ
ップと、上記記憶イメージが観察用に補正されたイメー
ジとして表示されるように、上記周辺強調視野を処理す
ることにより、上記出力信号の上記アクセス部分を変換
するステップと、上記ユーザ定義形式の上記観察用補正
イメージを表示するステップと、を含む、方法。 （４５）少ない数の周辺強調半球状イメージのセットか
ら、物理的距離を隔てたイメージ・シーケンスを生成す
る方法であって、中間イメージが隣接する上記半球状イ
メージの組合わせから補間されるものにおいて、動画ビ
デオまたはフィルム・ベースの映画撮影カメラのシミュ
レーションを満足するために必要な中間イメージ数を定
義するステップと、必要とされる上記中間イメージを隣
接半球状イメージの組合わせから補間するステップと、
上記補間イメージを識別または電子的にタグ付けし、次
に後のイメージ処理サブシステムへの導入に備え、上記
補間イメージを記憶または記録するステップと、オリジ
ナル・イメージと上記補間イメージのデータ・セット
を、実時間動画ビデオをシミュレートするために十分な
レートで、上記イメージ処理サブシステムに適切な順序
でロードするステップと、ユーザ定義形式の観察用補正
イメージを表示するステップと、を含む、方法。 （４６）半球状場面の電子処理システムであって、半球
状視野を結像するカメラ結像系と、上記カメラ結像系と
関連して、上記カメラ結像系への光学路に対応する視野
全体に渡り光学イメージを生成する光学系と、上記カメ
ラに関連してレンズから光学イメージを受光し、デジタ
ル化出力信号を提供するイメージャ装置と、上記イメー
ジャ装置から上記デジタル化出力信号を受信し、該デジ
タル化出力信号を記憶する入力イメージ・メモリと、ユ
ーザ定義基準に従い、上記入力イメージ・メモリから上
記デジタル化出力信号を選択的にアクセスして処理する
イメージ変換プロセッサ回路と、上記イメージ変換プロ
セッサ手段から上記処理信号を受信する出力イメージ・
メモリと、上記出力イメージ・メモリに接続され、ユー
ザ定義基準に従い、該出力イメージ・メモリ内の上記信
号を表示または記録する出力表示装置または電子記録装
置と、を含み、上記イメージャ装置が上記半球状視野の
周辺部分の拡大光学イメージを受光するように、上記光
学系が上記半球状場面の上記視野の周辺内容を中央内容
に比較して強調する構成を有する、上記システム。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に水平面に沿って存在する強調された半球状視野のビ
ジュアル情報を効率的に捕獲、記憶及び表示し、更に捕
捉及び記憶の後にも、そうした情報の電子処理及び選択
的表示を、歪曲を最小化して可能にするビジュアル結像
系を提供することができる。
特に水平面に沿って存在する強調された半球状視野のビ
ジュアル情報を効率的に捕獲、記憶及び表示し、更に捕
捉及び記憶の後にも、そうした情報の電子処理及び選択
的表示を、歪曲を最小化して可能にするビジュアル結像
系を提供することができる。
【図１】本発明のビジュアル結像系の様々なコンポーネ
ント及び構成を示す図である。
ント及び構成を示す図である。
【図２】従来の広角レンズ系の断面図である。
【図３】視野入出力光線、及び従来のレンズがイメージ
ャ装置による検出結像面内に通常提供する結果の関連視
野範囲を示す図である。
ャ装置による検出結像面内に通常提供する結果の関連視
野範囲を示す図である。
【図４】視野に対するアンギュラ・キーを示す従来のレ
ンズ系の断面図である。
ンズ系の断面図である。
【図５】本発明の周辺イメージ強調レンズ系の１実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図６】図５のレンズ系のファイバ・アレイ束部分の環
状視野入力を示す図である。
状視野入力を示す図である。
【図７】図５のレンズ系のファイバ・アレイ束のイメー
ジャ界面出力を示す図である。
ジャ界面出力を示す図である。
【図８】本発明の周辺イメージ強調レンズ系の別の実施
例の断面図である。
例の断面図である。
【図９】図８のレンズ系の視野入出力光線、及び結果の
視野範囲
視野範囲
【図１０】本発明のレンズ系のイメージング素子上にお
けるマッピング位置を示す図である。
けるマッピング位置を示す図である。
【図１１】変換プロセッサ・サブシステムを含む本発明
のイメージ処理回路のブロック図である。
のイメージ処理回路のブロック図である。
【図１２】図１１のイメージ処理回路の１部の更に集積
化を含むブロック図である。
化を含むブロック図である。
【図１３】図１２の集積化回路素子を組込む本発明のイ
メージ処理回路の別の実施例を示す図である。
メージ処理回路の別の実施例を示す図である。
１０ 動画カメラ
１４、３２ レンズ
１６ 写真フィルム
１８ 電子記録
２０ イメージ・スキャナ
２２ 変換プロセッサ
２８ 表示装置
３０ ヘッド・マウンテッド・ディスプレイ
４０ 整合ファイバ束アレイ
４２ 多要素広視野レンズ
５２ 半球状レンズ
５４ 多要素屈折レンズ
６０ ＮＴＳＣデジタル変換記
６２ ソース・イメージ・フレーム・バッファ
６４ 乗算／累算ユニット
６６ ワープド・イメージ・バッファ
６８ 外部補間係数ルックアップ・デーブル
７０ 局所補間係数バッファ
７２ａ 行ワープ・エンジン
７２ｂ 列ワープ・エンジン
７４ メモリ制御装置／クロック回路
７６ 局所ホスト・バス・インタフェース
８０ イメージ処理サブシステム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ケビン・ケトラー
アメリカ合衆国15217、ペンシルバニア
州ピッツバーグ、モントクレア・ストリ
ート 611
(72)発明者 ガスタボ・アーマンド・シュアレッツ
アメリカ合衆国33428、フロリダ州ボ
カ・ラトン、ウッドチャック・レーン
21482
(72)発明者 ケネス・アレン・アップリンガー
アメリカ合衆国78750、テキサス州オー
スティン、ロックレベン・コーブ
10202
(72)発明者 キャンデイス・ジョイ・フラッテリィ・
フリーデンバーグ
アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州
ポキプシ、ウォーラル・アベニュー 63
(56)参考文献 特開 昭61−32028（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−137315（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−27206（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−257405（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/04
G02B 13/00
G02B 9/00
Claims (15)
- 【請求項１】半球状視野の光学イメージを生成するため
の光学素子であって、複数のレンズからなるレンズ系と
該レンズ系を通った光を受け取って結像媒体の有効結像
領域に結像する光ファイバ束とを含む、光学素子におい
て、 該レンズ系は、その中心軸が半球状視野の中心軸と共軸
であり且つ半球状視野の周辺部分を中央部分よりも拡大
するように構成され、 該光ファイバ束は、その入力端において、前記周辺部分
からの光のみを受け取り、且つ、その出力端において該
周辺部分の像が有効結像領域の少なくとも５０％を占め
るように構成され、 これにより、該周辺部分の解像度が高い光学イメージを
生成する、 ことを特徴とする光学素子。 - 【請求項２】周辺部分の像が有効結像領域の５０〜７０
％を占めるように、該光ファイバ束が構成されている、
請求項１記載の素子。 - 【請求項３】周辺部分の像が有効結像領域の９０〜１０
０％を占めるように、該光ファイバ束が構成されてい
る、請求項１記載の素子。 - 【請求項４】周辺部分が、半球状視野の水平面から４５
度以内の範囲に含まれる部分であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項５】周辺部分が、半球状視野の水平面から１０
度以内の範囲に含まれる部分であることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項６】光ファイバ束が、環状入力端及び環状出力
端を有するように幾何的に構成されていることを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項７】光ファイバ束が、環状入力端及び矩形出力
を有するように幾何的に構成されてい ることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項８】レンズ系が、多要素広視野レンズを含む、
請求項１〜７のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項９】レンズ系が、色収差を有する広視野レンズ
と、該広視野レンズの後に置かれる屈折率勾配半球状レ
ンズを含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の素子。 - 【請求項１０】屈折率勾配半球状レンズが、レンズの内
側から外側へ向かってより小さい屈折率を有することを
特徴とする請求項９記載の素子。 - 【請求項１１】結像媒体がフィルム、ＣＣＤ（電荷結合
素子）又はＣＩＤ（電荷注入素子）である、請求項１記
載の素子。 - 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項記載の光
学素子を用いて得られるところの、半球状視野の周辺部
分が中央部分よりも拡大されている光学イメージを人間
の視覚系にとって適切な縦横比に補正するためのイメー
ジ変換装置であって、 光学イメージをロードするためのソース・イメージ・バ
ッファと、 該ソース・イメージ・バッファにロードされた画素のデ
カルト座標のセットを、行及び列ワープ・エンジンを含
む変換プロセッサ・エンジンを用いて新たな座標のセッ
トに変換するための、再サンプルシーケンサーと、 画素を該新たな座標に再マッピングするための、ワープ
ド・イメージ・バッファと、 を含む装置。 - 【請求項１３】補間係数ルックアップ・テーブルと、ソ
ース・イメージ・バッファにより提供される画素を受け
取り、該画素に該ルックアップ・テーブルからの補間係
数を乗算する乗算ユニットと、をさらに含む請求項１２
記載の装置。 - 【請求項１４】補間係数バッファをさらに含む請求項１
３記載の装置。 - 【請求項１５】アナログ信号の光学イメージをデジタル
に変換するためのアナログ−デジタル変換器をさらに含
む、請求項１２〜１４のいずれか１項記載の装置。
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