JP5514072B2 - 風景の画像を異なる解像度で取り込むことを可能にするイメージング装置 - Google Patents

風景の画像を異なる解像度で取り込むことを可能にするイメージング装置 Download PDF

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Description

本発明は、風景から受け取る光を取り込める種類のイメージング装置、および、風景の画像を、特に、異なる解像度で取り込む方法に関する。
近年、周囲３６０oのパノラマ風景を見るために、パノラマ式イメージング装置が普及してきた。昔のパノラマ式イメージング装置は、一般的に、回転式展望鏡のような構造から成り、それは、回転させるために比較的複雑な機構を有している。さらに最近では、固定パノラマ式イメージング装置が開発された。固定パノラマ式イメージング装置は、一般的に、各々が垂直の回転軸をもつ１以上のレンズを有する。そのレンズは、周囲３６０oのパノラマ風景から受け取る光を屈折、または、反射するために使用される。そのレンズは光の方向を変化させ、その後、その光は、重ねて垂直に位置された一連のレンズを通る。さらにそのレンズは、例えば、光を合焦する、または、光の強度を変えることによって、その光を操作する。
上記種類のイメージング装置では、かなり広い景色の画像が、デジタルイメージング検知アレイ上に取り込める。デジタルイメージング検知アレイは、一般的に、その画像のデータを送ったりそのデータを処理するために、画像が見るためにふさわしい必要な解像度でデジタル化されるように、画像が必要以上に高い解像度でデジタル化されないように、相互に相対的に位置される複数の画素を有する。
ソフトウェアは、画像の特定の部分を分離して、その後、よりよく見るために、その部分を拡大することに使用できる。そのような領域が拡大される場合には、画像がデジタル化される解像度が原因で、大抵、その目に見える画像の部分の詳細さの程度は制限される。それ故、ある場合には、一部の画像からの光が、より高い解像度で取り込まれることが要求されてもよい。
請求項１は、支持構造と、その支持構造に取付けられ、風景からの光を受け取ってその光を投射できる一連のレンズと、モジュールとを含むイメージング装置であって、ここに、一連のレンズを出た光が、第１の角度から第２の角度までの第１の包含角全体からの光を含み、その第１の角度は、その一連のレンズから風景の第１の位置までであり、その第２の角度は、その一連のレンズから風景の第２の位置までであり、そのモジュールは、支持フレームと、その支持フレームに取付けられたレンズセットを含み、その支持フレームは、そのレンズセットが一連のレンズを出た光の少なくとも一部を受け取る位置で、支持構造に着脱可能に取付けられ、その後、その光は、そのレンズセットを透過し、レンズセットを出ていき、そのレンズセットは、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置される第２の包含角のみからの光を含むように構成されるイメージング装置である。
請求項２は、風景が周囲３６０oのパノラマ風景である請求項１に記載のイメージング装置である。
請求項３は、第１の角度が水平線下に位置され、その第２の角度が水平線上に位置される請求項２に記載のイメージング装置である。
請求項４は、第１の包含角が、少なくとも９０oである請求項３に記載のイメージング装置である。
請求項５は、第２の包含角が、第１の包含角より、少なくとも２０o小さい請求項４に記載のイメージング装置である。
請求項６は、第２の包含角が、第１の包含角よりも、少なくとも２０o小さい請求項１に記載のイメージング装置である。
請求項７は、レンズセットが、光を、実質的に平坦な平面に合焦させる請求項１に記載のイメージング装置である。
請求項８は、支持構造とその支持構造に取付けられた一連のレンズとを含むイメージング装置において、モジュールの支持フレームをその支持構造に着脱可能で取付けるステップを含む方法であって、そのモジュールが、その支持フレームに取付けられた一連のレンズを含み、ここに、その一連のレンズが、風景からの光を受け取ってその光を投射でき、その一連のレンズを出た光は、第１の角度から第２の角度まである第１の包含角全体からの光を含み、その第１の角度は、その一連のレンズから風景の第１の位置までであり、その第２の角度は、その一連のレンズから風景の第２の位置までであり、レンズセットが、その一連のレンズを出た光の少なくとも一部を受け取る位置に位置され、その後、その光は、そのレンズセットを透過して出ていき、そのレンズセットは、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置される第２の包含角のみからの光を含むように構成される方法である。
請求項９は、風景が周囲３６０oのパノラマ風景であり、その第１の角度が水平線下に位置され、その第２の角度が水平線上に位置される請求項８に記載の方法である。
請求項１０は、支持構造に取付けられた一連のレンズに光を投射すること、および、その光の少なくとも一部を、一連のレンズを出た後にレンズセットに透過させることを含む、風景の画像を作成する方法であって、ここに、その一連のレンズを出た光が、第１の角度から第２の角度まである第１の包含角全体からの光を含み、その第１の角度は、その一連のレンズから風景の第１の位置までであり、その第２の角度は、その一連のレンズから風景の第２の位置までであり、レンズセットが、支持構造に着脱可能で取付けられる支持フレームに取付けられ、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置された第２の包含角のみからの光を含む方法である。
本発明は、さらに、添付の図面に関した実施例によって説明される。
添付の図面の図１は、本発明の実施の形態による、パノラマ風景を取り込む装置１０を説明する。その装置１０は、垂直な支持構造１２と、その支持構造１２の上端１６に固定されたパノラマ式イメージング装置１４とを含む。
その支持構造１２は、パノラマ風景の観察地点を提供するための十分高い上端１６を有する任意の装置であってよい。支持構造１２は、一般的に、パノラマ式イメージング装置１４のハウジングの一部であり、例えば、垂直の柱、三脚スタンド、または、建築構造の一部を含んでもよい。
パノラマ式イメージング装置１４は、第１の上部レンズブロック１８、第２の下部レンズブロック２０、および、第２のレンズブロック２０の下に位置された装置２２を含む。その装置２２は、光の必然的な収差を補正し、その光を合焦させるように光を処理する装置である（以下、一般的に、「光処理装置２２」という。）。
図２は、第１のレンズブロック１８と第２のレンズブロック２０の拡大図である。
第１のレンズブロック１８は、実質的に球形の凸状下部外面２６と実質的に球形の凹状上部内面２８とを有する、透過部品すなわち屈折レンズ２４を含む。透過レンズ２４の凸状外面２６と凹状内面２８の中心点は、互いに実質的に一致する。
凹状内面２８は、反射性材料の薄膜３０で覆われる。反射性材料３０が装着された後、実質的に球形の凸状反射面３２（この文書において時々、一般的に、「凸状反射レンズ」という。）が、透過レンズ２４に対して提供される。従って、透過レンズ２４は、凸状反射面３２を覆い、それによって、環境条件から凸状反射面３２を保護するシールドとなる。もしそうでなければ、環境条件は、凸状反射面３２に損傷を与える原因となりうる。
透過レンズ２４の凸状外面２６と凸状反射面３２は、共通の、実質的に垂直な回転軸３４を有する。
第２のレンズブロック２０は、円筒形の透過材料から作られる。第２のレンズブロック２０の上端３６は、透過レンズ２４の凸状外面２６に適合する、実質的に球形の凹状表面を有する。
透過レンズ２４と第２のレンズブロック２０は、第２のレンズブロック２０の上端３６と透過レンズ２４の凸状外面２６との間に位置された光学セメント（図示されない）によって互いに固定される。上記種類の透過性光学セメントは、当該技術分野において既知である。
再び図１を参照すると、光処理装置２２は、レンズシステム３８、デジタル検知アレイ４０、および、デジタル画像補正器４２を含む。
レンズシステム３８は、第１のレンズセット４４、第２のレンズセット４６、および、第３のレンズセット４８を含む。そのレンズは、光の収差を補正するために一体となって作用する。おおざっぱにいうと、第１のレンズセット４４は非点収差を減少させるために、第２のレンズセット４６は色補正を行うために、第３のレンズセット４８は適当な規模の画像を作成して必然的な他のシステム収差を微調整するために、設計され構成される。それらは、この明細書中で、さらに説明される。光学分野の当業者は、この実施形態を実施するにあたり、レンズセット４４、４６、および、４８の全体の効果は独特であるけれども、それらの各々が従来の種類であることを高く評価するだろう。そのようなレンズのさらなる詳細は、例えば、ウォーレンＪ．スミスによる「現代光工学」（マグロ−ヒル社；１９９０年）のような現代光学の手引書で知ることができる。
パノラマ式イメージング装置１４は、第２のレンズブロック２０を支持構造１２の上端１６に直接取付けることによって、支持構造１２の上端１６に固定される。それ故、金属または他の部品は、第１のレンズブロック１８に、全く固定されない。
使用する際には、光が、第１のレンズブロック１８の周囲の３６０oパノラマ風景から、横方向に受け取られる（図２参照）。パノラマ風景からの光は、第１のレンズブロック１８の透過レンズ２４の凸状外面２６に、垂直面内に位置される途切れない連続した包含角５２の間で入射する。その包含角５２は、半球体以上を覆う約１１０oであり、水平線下に約５５oである角度５４から、水平線上に約４５oである角度５６まである。（従って、その包含角５２は、少なくとも６０o、好ましくは９０oであり、故に、水平線下および水平線上の角度５４と５６は、各々、水平線下および水平線上に少なくとも３０oである。）
レンズブロック１８と２０は、パノラマ風景からの光が支持構造１２の上端１６を避けて通るように、すなわち、支持構造がパノラマ風景からの光を遮らないように支持構造１２に取付けられることに注意するべきである。
パノラマ風景からの光は、透過レンズ２４に入射するとき、少し上向きに屈折させられる。それから、その光は透過レンズ２４を透過して、凸状反射面３２から、下向きに反射される。その後、光は透過レンズ２４を下向きに透過し、凸状外面２６を通って、下向きに透過レンズ２４を出ていく。
その後、その光は、第１と第２のレンズブロック１８と２０の間に位置された透過性光学セメントを透過し、それから、第２のレンズブロック２０に、その上端３６を通って入射する。その第２のレンズブロック２０は、包含角５２全体からの光が、凸状反射面３２によって反射された後、その上端３６を通って第２のレンズブロック２０に入射するほど、十分に大きい直径を有する。その後、その光は、第２のレンズブロック２０を透過し、その下端６０を通って第２のレンズブロックを出ていく。図では特に詳細に示されていないが、第２のレンズブロック２０の円筒形の外面は、一般的に、光が第２のレンズブロック２０に横方向に侵入することを防ぐために覆われている。これは、図１に示された支持構造の上端１６と共になされてもよい。
第２のレンズブロック２０を出ていった後、その光を合焦する試みがなされるなら、必然的な収差が注意される。これらの収差は、非点収差、色の異常、平面の平坦度の欠如、および、１以下のｆθの値を含む。ｆθ値は、画像ビューの垂直方向にビュー圧縮がどれほど発生するかを示す。そのビュー圧縮の発生は、画像ビューのある領域が、画像ビューの他の領域よりも、より垂直方向に圧縮される原因となる。ｆθの値は、１の割合として示される、故に、１に近いｆθの値は、より一様な圧縮を示し、１のより小さな割合のｆθの値は、より一様でない圧縮を示す。
多くの要因が、単独で、および、組合わされて、これらの収差の一因となる。その要因は、比較的大きいサイズの包含角５２、比較的小さい傾きの水平下の角度５４、比較的大きい傾きの水平上の角度５６、および、レンズの個々の選択を含む。その選択は、透過レンズ２４の実質的に球形の凸状外面２６や実質的に球形の凸状反射性外面３２の選択を含む。これらの収差は、たとえ屈折面よりも色収差が小さい反射面３２が使用されるとしても、および、たとえ透過レンズ２４が収差の減少を大いに助ける凸状外面２６を有するとしても発生する。
しかし、光処理装置２２（図１参照）は、これらの収差を補正、または、少なくとも減少させるように作用する。
特に、第１のレンズセット４４は、第２のレンズブロック２０からの光が第１のレンズセット４４を透過するように位置される。このとき、第１のレンズセット４４は、一般的に、光の非点収差を許容レベルまで補正する、または、少なくとも減少させる。
第２のレンズセット４６は、第１のレンズセット４４を透過した後の光を受け取るように位置され、一般的に、光の色補正をするように作用する。
第３のレンズセット４８は、第２のレンズセット４６を透過した後の光を受け取るように位置され、一般的に、圧縮効果を減少させるように作用する。故に、ｆθ値は１に近づくように、一般的には、０．５より大きい値に調節される。また、第３のレンズセット４８は、画面を平坦化し、その画像をデジタル検知アレイ４０に合焦するように作用する。
光がレンズシステム３８を透過した後でも、必然的な収差がいまだ存在しうる。例えば、ｆθの値は、１に近づくように調節されるけれども、まだ１よりいくらか小さいことがある。
デジタル画像補正器４２が、デジタル検知アレイ４０によって取り込まれる画像を受け取るために、デジタル検知アレイ４０に結合される。デジタル画像補正器４２は、いまだ存在する必然的な収差を補正するために、その画像を調節できる。例えば、デジタル画像補正器４２は、ｆθを、１に近づく、または、実質的に等しくなるように調節できる。当業者は、そのデジタル画像補正器４２が、一般的に、関連する光の収差を補正する実行可能なプログラムと共に、プロセッサとメモリとを有することを評価するだろう。
前述されたように、１つの独特の機能は、実質的に球形の凸状反射面３２が使用されることである。その凸状反射面３２は、環境条件から保護され、もしそうでなければ、反射面３２が損傷することになる。反射性レンズは、一般的に、それらが、反射光の色収差がほとんどない、または、全くないように光を反射するという効果をもち、凸状反射性レンズは、それらが、例えば、凹状反射性レンズよりもパワーを必要としないという付加効果をもつ。
また、前述の説明から明らかなように、もう１つの効果は、パノラマ式イメージング装置１４が、ある方法で支持構造１２に取付けできることである。ここに、支持構造１２は、パノラマ風景からの光が、第１のレンズブロック１８に到達することを妨げない。
本発明のさらなる効果は、実質的に球面をもつレンズが使用されることである。球面は、放物面、双曲面、楕円面、または、その他の非球面よりも製造することが容易であり、それ故、製造するための費用が安い。
その上、さらなる効果は、水平線下の比較的大きな角度５４から、水平線上の比較的大きな角度５６までの比較的大きな包含角５２が、受け入れられることである。
少なくとも１つが反射面を有する複数の球面が使用されるとはいえ、角度５２、５４、および、５６の選択にかかわらず、非点収差や色が補正され、画面が平坦化され、ｆθの値が制御された最終画像が作成される。
図１からわかるように、上部レンズブロック１８は、最大、水平線上約４５oの角度５６まで、周囲のパノラマ風景からじかに光を受け取ることができる。それ故、上部レンズブロック１８は、角度５６より上に位置される約９０oの「死角」を有する。それ故、第１のレンズブロック１８は、第１の、周囲３６０oのパノラマ風景から光を受け取ることができるが、パノラマ風景よりも上に位置される第２の風景、おそらく空といったものから、光を受け取ることができない。図３は、パノラマ式イメージング装置１４の側断面図であり、ここに、上部レンズブロック１８は、上部レンズブロック１８よりも上に位置されるレンズ６６、６８、７０、および、７２のシステムによって補足される。各々のレンズは、凸状外面２６と凸状反射面３２の回転軸３４に実質的に一致する、垂直の回転軸を有する。
レンズ６６は、レンズ６８、７０、および、７２よりも上に位置され、パノラマ風景より上に位置される第２の風景からじかに光を受け取るように位置される。そのレンズ６６は、第２の風景から、途切れない包含角７４の間で光を受け取る。その包含角７４は、垂直下約４５oに位置される角度７６から、垂直位置を越えて、垂直下約４５oの反対側の角度７８まである、回転軸３４の約９０oの面内に位置される。それ故に、レンズ６６は、上部レンズブロック１８の死角から光を受け取る。従って、第１のレンズブロック１８とレンズ６６とによって受け取られる光の全角度は、３１０o（約１１０oの途切れない包含角５２の２倍と約９０oの途切れない包含角７４との和）である。
第２の風景からの光は、レンズ６６を透過して屈折させられた後、レンズ６８、７０、および、７２を透過して屈折させられる。そのレンズ６６、６８、７０、および、７２は、概念的にのみ細かく図示できる。しかし、平均的な当業者であれば、レンズ６６、６８、７０、および、７２の構造が、通常の種類であり、通常の広角レンズ配置と類似であってよいことを評価するだろう。
図４は、特に、反射面３２と、レンズ６６、６８、７０、および、７２のシステムとの間の領域を説明する拡大図である。反射面３２以下の透視図から、反射面３２とレンズ６６、６８、７０、および、７２のシステムとの間に位置される平面領域８０に、周囲のパノラマ風景の仮想画像が認められる。反射面３２によって反射された光が、その後、さらに上述されたように処理されるならば、まるで仮想画像からじかに受け取る光がさらに処理されるように、同じであるだろう。
レンズ６６、６８、７０、および、７２のシステムは、第２の風景からの光を、仮想画像の平面領域８０に一致する、または、領域８０内に位置される、仮想平面領域８２上に投射して合焦させるように構成される。その領域８２は、平坦なものとして図示されるけれども、おそらく、周囲のパノラマ風景の領域８０の仮想画像と一致するように曲げられていると理解するべきである。その後、第２の風景からの光はさらに屈折させられ、さらに、反射面３２から反射された光と共に、その光に対するのと同様の方法で、合わせて処理され、従って、第１の周囲のパノラマ風景、第２の風景の両方からの光の最終的な合焦を容易にする。
再び図３を参照すると、穴８４が、反射面３２を形成する反射性材料３０に形成され、レンズ７２を出ていった後の光は、その穴を通って透過レンズ２４に入射できる。その後、第２の風景からの光は、透過レンズ２４と第２のレンズブロック２０とを透過し、第２のレンズブロック２０の下部面６０を通って、第２のレンズブロック２０を出ていく。
その後、第２の風景からの光は、第１の周囲のパノラマ風景からの光と共に、各々のレンズセット４４、４６、４８を透過する。非点収差または他の収差の補正をより必要とする光は、一般的に、レンズセット４４、４６、４８の端領域を透過し、補正をあまり必要としない光は、一般的に、レンズセット４４、４６、４８の中央領域を透過する。例えば、水平線上の角度５６からの光は、水平線下の角度５４からの光よりも、反射面３２から反射された後で、補正をより必要とする。従って、水平線下の角度５４からの光よりも、レンズセット４４、４６、４８を、さらにその端に向かって透過する。レンズ６６、６８、７０、および、７２のシステムからの光は、反射面３２から反射される光よりも必要とする補正は少ない。よって、全てのレンズセット４４、４６、４８の中心領域を透過し、収差の補正は比較的少ない。その後、第２の風景からの光は、第１の周囲のパノラマ風景からの光と共に画像取り込み装置４０に合焦される。
図５は、第１の周囲のパノラマ風景からの光と第２の風景からの光が、デジタル検知アレイ４０に合焦される方法を説明する。第１の周囲のパノラマ風景からの光は、水平下約５５oに位置された角度５４に相当するリング８６の内部端と、水平下約４５oに位置された角度５６に相当するリング８６の外部端とをもつ外側リング８６に合焦する。第２の風景からの光は、垂直下約４５oに位置する角度７６、７８に相当する円８８の外部端と、垂直に相当する円の中心とをもつ、リング８６内に位置される円８８に合焦する。
図６は、図１のパノラマ式イメージング装置１０の１つの変形を説明する。それは、追加して、パノラマ風景の解像度の高い画像を取り込む装置１１０を含む。その装置１１０は、半銀めっきミラー１１２、電気モータ１１４、および、ぺカン（Ｐｅｃｈａｎ）プリズム１１６を含み、第１のデジタルイメージング検知アレイ４０に加えて、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８も含む。
電気モータ１１４は支持構造１２に取付けられ、ぺカンプリズム１１６は、回転できるように支持構造１２に取付けられる。電気モータ１１４は、電気モータ１１４を操作できる外部コントロール１２０に接続され、故に、電気モータ１１４は、ぺカンプリズム１１６を回転させる。
半銀めっきミラー１１２は、第３のレンズセット４８と第１のデジタルイメージング検知アレイ４０との間の位置で、水平線に関して約４５oの角度で位置される。その半銀めっきミラー１１２は一部透過性であり、故に、第３のレンズセット４８を出た光は、第１の光束１２２と、第２の光束１２４とに分離される。第１の光束は、半銀めっきミラー１１２を透過する光の一部であり、第２の光束は、半銀めっきミラー１１２によって、ぺカンプリズム１１６に対して実質的に水平方向に反射される光の一部である。
第１の光束１２２は、図１に関して前に説明されたように、第１のデジタルイメージング検知アレイ４０に合焦される。第１のデジタルイメージング検知アレイ４０は、包含角５２全体でそれに合焦された、周囲３６０oのパノラマ風景の全体画像を取り込めるほど十分大きく、それに合焦された画像のデータが出力１２８に提供できるように出力１２８に接続される。一般的に、出力１２８は、全体のパノラマ風景、または、少なくともその実質的な一部が見られるスクリーンを含む。そのような大面積のパノラマ風景がみられるので、高い解像度で、パノラマ風景のより小さい部分を見る必要がない。それ故、第１のデジタルイメージング検知アレイ４０は、一般的に、そのＸ軸について約１０００ピクセルの解像度と、そのＹ軸について１０００ピクセルの解像度を有する。それは、パノラマ風景全体を、妥当な解像度で見るのに十分である。しかし、第１のデジタルイメージング検知アレイの解像度は、それに形成された画像データのデータ伝送やデータ処理を実質的に負わせるほど高くはない。
第２の光束１２４はぺカンプリズム１１６を透過し、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８の面内の焦点領域１２６に合焦する。
第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８は、第１のデジタルイメージング検知アレイ４０よりもずっと高い解像度を有し、一般的に、そのＸ軸について約２０００ピクセルと、そのＹ軸について約２０００ピクセルを有する。それは、周囲３６０oのパノラマ風景の分離された領域を、高い解像度でみるために使用される。また、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８は出力１２８に接続され、故に、周囲３６０oのパノラマ風景の分離された領域がそのスクリーン上で見られる。従って、第１のデジタルイメージング検知アレイ４０は、第１の解像度で周囲３６０oのパノラマ風景の画像を検知するように相互に相対的に位置された複数の検知器のアレイを有し、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８は、第１の解像度より高い第２の解像度で周囲３６０oのパノラマ風景の一部のみを検知するように相互に相対的に位置された複数の検知器のアレイを有する。
第２の光束１２４の焦点領域１２６は、第２のデジタルイメージング検知アレイよりも大きい。その外部コントロール１２０を操作することによって、電気モータ１１４は、第２の光束１２４の進行方向にある軸１２９の周りに、ぺカンプリズム１１６を回転させることができる。ぺカンプリズム１１６の回転は、焦点領域１２６に形成される画像の回転を引き起こす。
図７は、焦点領域１２６に形成される画像１３０の位置決めと、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８の位置決めとを説明する。第１のデジタルイメージング検知アレイ４０上に形成される画像と同様に、画像１３０もリングの形状をしている。ぺカンプリズム１１６の回転は、ぺカンプリズム１１６の回転角の２倍の角度で、画像１３０のその中心点の周りの回転と、第２の光束１２４の軸１２９の周りの角変位とを引き起こす。高い解像度で見られる周囲３６０oのパノラマ風景の一部は、画像１３０を回転させることによって、第２のデジタルイメージング検知アレイ１１８上に選択的に位置できる。よって、デジタルイメージング検知アレイ１１８は、周囲３６０oのパノラマ風景の必要とされる一部を高い解像度で検知し、画像データを出力１２８に提供できる。
図８は、周囲３６０oのパノラマ風景の画像をより高い解像度で取り込むことを考慮した、図１または図６のパノラマ式イメージング装置のもう１つの変形を説明する。図８は、支持構造１２の一部、および、支持フレーム１５２と第３のレンズセット４８とを含むモジュール１５０を含むパノラマ式イメージング装置の一部を説明する。
第３のレンズセット４８は、支持フレーム１５２に着脱不可の状態で取付けられる。支持フレーム１５２は、実質的に、支持構造１２に着脱可能で取付けられる。前述したように、支持構造は、一般的に、パノラマ式イメージング装置のハウジングの一部である。その支持フレーム１５２は、ハウジング内に位置され、着脱可能でそれに取付けられる、または、ハウジングの延長という形であってよい。
図９で説明され、図５に関して前述されたように、水平線下５５oから水平線上４５oまでの光を含むリング形状の画像が、デジタルイメージング検知アレイ４０上に形成される。そのように形成された画像は、垂直面内に大きな包含角を含む風景の画像を取り込むことが必要とされるとき効果的でありうる。
他の実施例において、より高い解像度で、より小さい包含角を見ることが必要とされてもよい。図１０は、図８のモジュール１５０と交換できる代替モジュール１５０Ａを説明する。そのモジュール１５０Ａは、図８の支持フレーム１５２と同一の支持フレーム１５２Ａと、支持フレーム１５２Ａに取付けられる代替の第３のレンズセット４８Ａと含む。その支持フレーム１５２Ａが支持構造１２に取付けられるとき、代替の第３のレンズセット４８Ａは、ある位置に位置される。そのある位置では、代替の第３のレンズセット４８Ａが上部レンズブロック１８、下部レンズブロック２０、第１のレンズセット４４、および、第２のレンズセット４６を含む一連のレンズを透過した光の一部を受け取る。代替の第３のレンズセット４８Ａは、代替の第３のレンズセット４８Ａを出る光が、図１の包含角５２よりも小さく、包含角５２内に位置される包含角からの光のみを含むように作られる。
例えば、図１１は、代替の第３のレンズセット４８Ａが、デジタルイメージング検知アレイ４０上に、水平線下３５oから水平線上３５oまでの光を含むリング形状の画像を形成することを説明する。従って、風景の画像のより小さい部分がデジタルイメージング検知アレイ４０上に形成される。図１１のリングは、図９のリングと実質的に同じ大きさである。故に、図１１で取り込まれた画像は、図９で取り込まれた画像と同じ解像度で取り込まれるけれども、より小さい部分の画像が、図９と同じ面積に渡って図１１で取り込まれる。従って、図１１で取り込まれた画像の部分は、図９で取り込まれた同じ画像の部分よりも高い解像度で取り込まれる。
同じ方法で、もう１つの変形が使用できる。それは、例えば、必要に応じて、水平線下４５oから水平線上４５oまで、または、水平線下４０oから水平線上４０oまである包含角からの光だけが取り込まれることを確実にする。
必然的な具体例としての実施の形態が、添付の図面において図示および説明されるが、そのような実施の形態は、単に本発明を説明するものであって、限定するものではない。本発明は、通常の知識を有する当業者によって変形が考えられるので、図示および説明された特定の構造や装置に限定されない。
本発明によるイメージング装置によって、風景の画像を異なる解像度で取り込むことができ、一様な解像度のために制限される画質を改善できる。
本発明の実施の形態による、パノラマ風景における取り込み装置を説明する側面図。 図１の装置の一部を形成する第１と第２のレンズブロックの拡大図。 パノラマ風景の上部に位置される第２の風景から光を受け取るように位置されたレンズシステムによって補足される、図１のパノラマ風景を取り込む装置の一部を形成するパノラマ式イメージング装置の側面図。 第１のレンズブロックによって生成される仮想画面と、レンズシステムの合焦面との位置決めを示す拡大図。 光がどのようにパノラマ式イメージング装置の一部を形成するデジタル検知アレイに合焦されるのかを説明する図。 高い解像度の画像を取り込むための装置を含むように変形された図１のパノラマ式イメージング装置の断面図。 どのように光が合焦されて、図６の実施の形態で使用されるもう１つのデジタル検知アレイ上で回転されるかを説明する図。 レンズセットが交換可能なモジュール形式で支持フレームに取付けられるように変形されたパノラマ式イメージング装置の一部の側断面図。 図８のレンズセットを使用するパノラマ式イメージング装置のデジタルイメージング検知アレイに、画像がどのように合焦されるかを説明する平面図。 代替のレンズセットを含む代替モジュールの側断面図。 図１０の代替モジュールが使用されるとき、画像がどのようにデジタルイメージング検知アレイ上に形成されるかを説明する平面図。
１０ パノラマ風景取り込み装置
１２ 支持構造
１４ パノラマ式イメージング装置
１８ 第１のレンズブロック
２０ 第２のレンズブロック
３８ レンズシステム
４０ 第１の検知アレイ
４４ 第１のレンズセット
４６ 第２のレンズセット
４８ 第３のレンズセット
１１６ ぺカンプリズム
１１８ 第２の検知アレイ
１１２ 一部透過性のミラー
１５０ モジュール
１５２ 支持フレーム

Claims (7)

  1. 支持構造と、その支持構造に取付けられ、風景からの光を受け取ってその光を投射できる一連のレンズと、モジュールとを含むイメージング装置であって、
    ここに、一連のレンズを出た光が、第１の角度から第２の角度までの第１の包含角全体からの光を含み、
    前記のモジュールは、支持フレームと、その支持フレームに取付けられたレンズセットを含み、
    その支持フレームは、そのレンズセットが一連のレンズを出た光の少なくとも一部を受け取る位置で、支持構造に着脱可能に取付けられ、
    その後、その光は、そのレンズセットを透過し、レンズセットを出ていき、
    そのレンズセットは、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置される第２の包含角のみからの光を含むように構成され、
    前記風景が、周囲３６０°のパノラマ風景であり、
    前記第１の角度が水平線下に位置され、前記第２の角度が水平線上に位置される、
    イメージング装置。
  2. 第１の包含角が、少なくとも９０°である請求項１に記載のイメージング装置。
  3. 第２の包含角が、第１の包含角より、少なくとも２０°小さい請求項２に記載のイメージング装置。
  4. 第２の包含角が、第１の包含角よりも、少なくとも２０°小さい請求項１に記載のイメージング装置。
  5. レンズセットが、光を、実質的に平坦な平面に合焦させる請求項１に記載のイメージング装置。
  6. 支持構造とその支持構造に取付けられた一連のレンズとを含むイメージング装置において、モジュールの支持フレームをその支持構造に着脱可能で取付けるステップを含む方法であって、
    そのモジュールが、その支持フレームに取付けられた一連のレンズを含み、ここに、その一連のレンズが、風景からの光を受け取ってその光を投射でき、その一連のレンズを出た光は、第１の角度から第２の角度まである第１の包含角全体からの光を含み、レンズセットが、その一連のレンズを出た光の少なくとも一部を受け取る位置に位置され、その後、その光は、そのレンズセットを透過して出ていき、そのレンズセットは、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置される第２の包含角のみからの光を含むように構成され、
    前記風景が、周囲３６０°のパノラマ風景であり、前記第１の角度が水平線下に位置され、前記第２の角度が水平線上に位置される、方法。
  7. 支持構造に取付けられた一連のレンズに光を投射すること、および、その光の少なくとも一部を、一連のレンズを出た後にレンズセットに透過させることを含む、風景の画像を作成する方法であって、
    ここに、その一連のレンズを出た光が、第１の角度から第２の角度まである第１の包含角全体からの光を含み、レンズセットが、支持構造に着脱可能で取付けられる支持フレームに取付けられ、そのレンズセットを出た光が、第１の包含角よりも小さく、第１の包含角内に位置された第２の包含角のみからの光を含み、
    前記風景が、周囲３６０°のパノラマ風景であり、前記第１の角度が水平線下に位置され、前記第２の角度が水平線上に位置される、方法。
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