TW201322755A - 超廣角影像之處理系統與方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種例如相機的光學元件，其具備影像感測器與透鏡/鏡子等等系統，用以拍攝例如全景影像的超廣角影像與引導其朝向該影像感測器的平面感光表面。該影像感測器將所拍攝影像(可為動態影像)轉換成一或多個電或電子信號。該影像感測器具備以大致呈圓形配置安排在其感光表面上的數個光感測器或像素。該數個光感測器或像素為可定址或可辨視，致使所拍攝影像的視窗部分可由參照個別光感測器或像素的位址或識別符予以定義。相機可形成整合式或分散式系統的一部分，其具備用以將電信號轉換成數位影像資料的裝置以及用以緩衝或儲存數位影像資料的裝置。系統亦具備用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的輸入裝置以及用以從緩衝或儲存裝置擷取包含所選視窗部分的數位影像資料並傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置以供以顯示及/或進一步處理的裝置。本發明亦揭露一種影像投射系統，其和該相機共享許多新穎的技術特徵。

Description

超廣角影像之處理系統與方法
本發明係關於超廣角靜止及/或動態影像之處理系統與方法。
相機拍攝的視野(field of view)或影像畫面是由位於所關注位置上的相機透鏡決定。舉例而言，在監視系統的情況中，若使用一個以上例如CCTV設備的習知類型相機設備，為了能改變影像畫面以探查以及或許記錄先前不在該相機設備之視野中而來自其周圍環境的影像，就必須控制相機設備搖攝(pan)及/或抬攝(tilt)。此類相機設備的搖攝與抬攝通常需要該相機設備裝有馬達並具備接收控制信號的若干裝置以控制馬達來實現搖攝與抬攝的動作。另外，馬達需要電源，而其常與用於相機運作之相機設備所需的電源規格不同。
在如監視系統的此類系統中，如上所述的相機設備具備許多機械動件而相對複雜。為此，相機設備需要定期保養。然而，由於該等設備通常係經刻意選在不易接近之處，因而加深進行保養的難度。另外，相機設備通常位於密封的保全箱中，此會造成不樂見的過熱現象，而其部分是因促成搖攝與抬攝的馬達所耗電能而引起。過熱現象引起的不樂見後果可為相機設備所見的影像畫面失真。並且，製造具備馬達作動抬攝與搖攝功能的習知相機設備相當昂貴。採用此類相機設備，若事件是發生在相機的視野之外，則會因未看見因而未記錄該事件而使之「遺失」。
在需要或想要持續360度監視區域的環境中，通常需要佈署多個對準不同方向之習知相機設備以涵蓋所關注區域的個別不同部位，因而大幅增加監視系統的成本。另外，即使採用涵蓋部分重疊區域的多個相機設備，通常仍會存在盲點。
藉由使用固態影像記錄裝置，已發展出若干360度全景影像拍攝相機設備。此型相機設備目前在監視等系統中不受喜愛的一 個原因是因所記錄的全景影像是以嚴重失真的形式予以記錄，而這是受到固態影像記錄裝置拍攝與記錄360度全景影像畫面的方式所造成。在此型相機設備中，一般需要有力的資訊處理裝置以在觀看之前矯正影像失真，因而導致照片品質流失並大幅增加此類系統的成本。
在投射影像至螢幕上的情況中，習知配置是將靜止或移動的平面影像投射到平面螢幕上。習知投影機因而一般會裝有適於將所投射影像聚焦至平面螢幕表面上的簡單聚焦鏡。此類投影機並不適於投射完整或部分的全景影像，意即非平面影像適合在非平面螢幕上觀看。
[發明目的]
本發明一目的為在若干程度上減輕或排除一個以上關於處理超廣角靜止及/或動態影像之已知系統、相機、投影機與方法的問題。
上述目的之達成是透過結合申請專利範圍之獨立項的特徵；申請專利範圍之附屬項則進一步揭露本發明具優勢之實施例。
本發明另一目的是在若干程度上減輕或排除一個以上關於用以拍攝監視影像等等之已知系統、相機與方法的問題。
本發明另一目的是提供用以拍攝、記錄、發佈、及/或投射靜止及/或動態的全景影像之系統。
本發明另一目的是提供用以處理超廣角靜止及/或動態影像的相機及/或投影機。
本發明另一目的是確保使用者能選擇觀看清晰之全景影像的視窗部分以顯示在習知的直線顯示元件。
精於本技藝者將可由以下描述導出本發明其他目的。因此，上述目的之陳述並未概括全部而僅是用以說明本發明眾多目的之一部分。
[發明概要]
在一態樣中，本發明提供一種影像感測器，用於光學元件，該影像感測器包含：平面感光表面，包含以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面上之數個光感測器或像素，用以將入射至其上的影像轉換成一或多個電或電子信號。
該數個光感測器或像素可安排成一系列的同心圓而位在該平面感光表面上。或者，其可以該大致呈圓形的配置安排在該平面感光表面上，而該配置至少包含一條光感測器或像素螺旋線。該數個光感測器或像素可安排成二條以上交錯的光感測器或像素螺旋線。
該影像感測器可包含例如透鏡/鏡子等系統的裝置，用以拍攝超廣角影像與引導其朝向該平面感光表面以入射在該數個光感測器或像素上。用以拍攝超廣角影像的裝置可安排成拍攝環繞該影像感測器而大體上為全景的影像。該大體上為全景的影像可非完整的全景影像，而是可包含在所選平面中環繞該影像感測器360度之甜甜圈外形的影像畫面。或者，該大體上為全景的影像可為完整的全景影像，包含環繞該影像拍攝裝置而大致呈半球形的影像畫面。
該影像感測器更包含：用以將該一或多個電或電子信號轉換成數位影像資料的裝置。
該數個光感測器或像素可為可定址或可辨識，致使所拍攝影像的視窗部分可藉由參照各個光感測器或像素的位址予以定義。
在若干實施例中，該光學元件包含相機或投影機。
在本發明另一態樣中，提供一種拍攝超廣角影像的方法，其使用光學元件用之影像感測器，該方法包含：引導超廣角影像至該影像感測器的感光表面，該影像感測器包含平面感光表面，其具有以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面上的數個光感測器或像素。
在本發明又一實施例，提供一種製造光學元件用之影像感測器的方法，該方法包含：提供具有平面感光表面的影像感測器，該平面感光表面具有以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面 上的數個光感測器或像素。
在本發明再一態樣中，提供一種影像感測器，用於光學元件，該影像感測器包含：感光表面，包含放置於該感光表面上的數個光感測器或像素，用以將入射至其上的超廣角影像或其部分轉換成一或多個電或電子信號，該電或電子信號可轉換成代表該超廣角影像或其部分的影像資料，該光感測器或像素係配置為各自在該感光表面上以大致上和入射至其上之該超廣角影像的各個部分相符的方向予以定位。
在本發明又一態樣中，提供一種拍攝超廣角影像的方法，其使用光學元件用之影像感測器，該方法包含：引導超廣角影像至該影像感測器的感光表面上，該影像感測器包含感光表面，其具有放置於該感光表面上的數個光感測器或像素，用以將入射至其上的該超廣角影像或其部分轉換成一或多個電或電子信號，該電或電子信號可轉換成代表該超廣角影像或其部分之影像資料，該光感測器或像素係配置為各自在該感光表面上以大致上和入射至其上之該超廣角影像的各個部分相符的方向予以定位。
在本發明又一態樣中，本發明提供一種相機，具有影像感測器與透鏡/鏡子等系統以拍攝例如全景影像的超廣角影像與引導其朝向該影像感測器的平面感光表面。該影像感測器將所拍攝的影像(可為動態影像)轉換成一或多個電或電子信號。該影像感測器具有以大致呈圓形的配置安排在其平面感光表面上的數個光感測器或像素。該大致呈圓形的配置可包含一條緊密的光感測器或像素螺旋線。該數個光感測器或像素為可定址或可辨識，使得所拍攝影像的視窗部分可藉由參照個別光感測器或像素的位址或識別符加以定義。該相機可形成整合式或分散式系統的一部分，該系統包含用以將該電信號轉換成數位影像資料的裝置與用以緩衝與儲存該數位影像資料的裝置。該系統亦可包含用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的輸入裝置，以及用以從該用以緩衝或儲存該數位影像的裝置擷取包含所選視窗部分之數位影像資料並傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置以供顯示及/或進一步處理 的裝置。
在本發明第一主要態樣中，提供一種拍攝與記錄超廣角影像的系統，包含：用以拍攝超廣角影像與引導其朝向影像感測器的平面感光表面之裝置，該影像感測器將該超廣角影像轉換成電信號；用以將該電信號轉換成數位影像資料的裝置；用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置；用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置；以及用以從該用以緩衝或儲存該數位影像的裝置擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料並傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置的裝置。該系統可為整合式系統，包含例如相機設備的單一儀器及相關處理單元，或者其可包含分散式系統，包含由網路連接的數個儀器。
該系統可安排成以靜止影像相機的方式拍攝靜止影像，但其最好安排成拍攝動態影像而仍舊亦保留靜止影像的拍攝能力較佳。
該系統具備處理裝置等等以將所拍攝的動態或靜止影像轉換成數位視訊信號或任何用以回應使用者需求/選擇而透過網路發佈的其他形式信號。
用以拍攝超廣角影像與引導其朝向影像感測器之感光表面的裝置可包含精於技藝者所知用以拍攝超廣角影像之任何合適的系統或配置。舉例而言，影像拍攝裝置可包含下列任一者或任何組合：透鏡、一組透鏡、鏡子、一組鏡子、稜鏡、或一組稜鏡。在若干實施例中，影像拍攝裝置包含魚眼透鏡。
影像拍攝裝置最好係安排成拍攝環繞該影像拍攝裝置而大體上為全景的影像。大體上為全景的影像可非完整的全景影像，而是可包含在該所選平面中環繞該影像拍攝裝置360度之甜甜圈外形的影像畫面。或者，大體上為全景的影像可為完整的全景影像，包含環繞該影像拍攝裝置而大致呈半球形的影像畫面。
影像感測器可包含具備感光表面的影像感測器晶片，該感光表面包含數個光感測器或像素以將入射光轉換成電信號。數種此類晶片係為眾人所知，例如電荷耦合元件(CCD,charge-coupled device)晶片與互補式金氧半導體(CMOS,complementary metal oxide semiconductor)晶片。然而，誠如精於技藝者所能輕易得知，適合用以將入射在晶片的感光表面上之所拍攝影像轉換成一或多個電信號的任何晶片皆可用於本發明之系統與相機設備中。
數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置安排在該感光表面上。
在一實施例中，數個光感測器或像素可安排在該感光表面上而成一系列的同心圓。在此實施例中，該系列光感測器或像素同心圓之各者係交替地分別指派至數位視訊信號的奇數與偶數線條上。
在另一實施例中，該數個光感測器或像素可安排在該感光表面上而成至少一條緊密的光感測器或像素螺旋線，或者該數個光感測器或像素可安排成二條以上交錯的光感測器或像素螺旋線。該配置可致使該光感測器或像素之螺旋線或交錯線條填滿感光表面的表面而不在該光感測器或像素之間留下任何空隙。
用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置最好適合接收關於所選視窗部分的指令，例如搖攝指令、抬攝指令及/或推進或拉遠指令。
用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置最好適合同時接收該超廣角影像的個別視窗部分之二個以上的獨立選擇。該等選擇可來自不同的使用者且所選視窗部份之個別的影像資料係傳送至該使用者的資訊處理儀器以供觀看與進一步處理。所選視窗部分可為相同、不同、或部分重疊，而該等選擇最好彼此獨立。
精於技藝者所熟知之任何合適的儲存或緩衝裝置皆可用以緩衝及/或儲存用於所拍攝的靜止及/或動態影像之該數位影像資料。舉例而言，用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置可包含快閃記憶體元件，或其可包含透過網路連接至該影像拍攝裝置的資料庫或記憶庫等等。舉例而言，誠如在相機設備中，用以緩衝及/或儲存該數位影像資料的裝置可包含和影像拍攝裝置相同之元件的一部分。或者，用以緩衝及/或儲存該數位影像資料的裝置可包 含和構成影像拍攝裝置不同之元件的一部分。在後一情況中，和構成該用以緩衝及/或儲存該數位影像的裝置不同之元件係透過網路連接至構成該影像拍攝裝置的該元件。
類似地，用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可包含和用以緩衝及/或儲存該數位影像資料的裝置相同之元件的一部分，舉例而言，該選擇裝置在一實施例中包含相機設備的輸入螢幕。或者，該選擇裝置可包含和構成儲存/緩衝裝置不同之元件的一部分，且在此情況中，構成該選擇裝置的不同元件係透過網路連接至構成該儲存/緩衝裝置的該元件。
並且，用以擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置可包含和該儲存/緩衝裝置相同之元件的一部分或其可包含不同元件的一部分，其中不同元件為網路連線元件。
相似地，資訊處理裝置可包含和儲存/緩衝裝置相同或不同元件的一部分，其中不同的元件為網路連線元件。
資訊處理裝置最好係安排成提供該超廣角影像的視窗部分之選擇。
用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置包含用以接收使用者選擇而經適當裝配的伺服器。該伺服器可透過網路連接至該影像拍攝裝置。相似地，用以擷取包含所選視窗部分之數位影像資料的裝置可包含用以接收使用者選擇的伺服器，且該伺服器可透過網路連接至該影像拍攝裝置。用以接收視窗選擇的伺服器與用以擷取數位影像資料的伺服器可為同一個伺服器。
在本發明第二主要態樣中，提供一種拍攝與記錄超廣角影像的方法，包含下列步驟：拍攝超廣角影像與引導其朝向影像感測器的平面感光表面；將該拍攝的超廣角影像轉換成電信號；將該電信號轉換成數位影像資料；緩衝或儲存該數位影像資料；接收該超廣角影像的視窗部分之選擇；從該緩衝或儲存裝置擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料；以及傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置。
在本發明第三主要態樣中，提供一種相機，包含：影像感測 器；以及用以拍攝超廣角影像與引導其朝向該影像感測器之平面感光表面的裝置，該影像感測器將該超廣角轉換成電信號；其中該影像感測器的數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置安排在該影像感測器的感光表面上，且其中該數個光感測器或像素為可定址，致使所拍攝影像的視窗部分可藉由參照個別光感測器或像素的位址予以定義。
在本發明第四主要態樣中，提供一種相機設備用的影像感測器，該影像感測器包含：該影像感測器的平面感光表面，用以將入射至其上的影像轉換成電信號；其中該感光表面包含大致呈圓形配置之數個光感測器或像素，且其中該數個光感測器或像素為可定址，致使所拍攝影像的視窗部分可藉由參照個別光感測器或像素的位址予以定義。
在第五主要態樣中，本發明提供一種投射超廣角影像至觀看表面的系統，包含：用以接收超廣角影像資料的裝置；用以將該超廣角影像資料轉換成光學影像與引導該光學影像或該光學影像一部分朝向影像投射裝置的裝置；鄰近該影像投影裝置安裝的觀看表面；其中該影像投射裝置投射該光學影像或該光學影像一部分至該觀看表面上；以及其中該用以將該超廣角影像資料轉換成該光學影像的裝置包含數個光感測器或像素，用以將所接收的影像資料轉換成該光學影像，該數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置予以安排。
該數個光感測器或像素最好係安排成一系列的同心圓。該系列的光感測器或像素同心圓之各者係可交替地分別指派至以該超廣角影像資料的形體呈現之數位視訊信號的奇數與偶數線條上。
或者，該數個光感測器或像素可安排成至少一條光感測器或像素螺旋線。該數個光感測器或像素最好安排成二條以上交錯的光感測器或像素螺旋線。
該數個光感測器或像素最好以LED顯示面板、LCD顯示面板或包含發光像素或光感測器之積體電路的形體呈現。
影像投射裝置可包含透鏡、一組透鏡、鏡子、一組鏡子、稜 鏡、或一組稜鏡以投射該數個光感測器或像素所產生的該光學影像。
該系統可包含用以接收超廣角光學影像的視窗部分之選擇的裝置。
該系統亦可包含從緩衝或儲存裝置擷取包含該超廣角光學影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置。
該系統可包含使用者所穿戴頭罩中的抬頭顯示器且該觀看表面可包含頭罩的遮光板，且該系統可安排成回應人員頭部及隨之而來之頭罩相對於預定基準的移動而接收該超廣角光學影像的視窗部分之選擇。
投射裝置最好包含魚眼透鏡。
用以轉換的裝置最好係安排成將該接收的影像資料轉換成大體上為全景的光學影像，以投射該全景影像或此影像的一部分至觀看表面上。觀看表面可為環繞該投射裝置的全景觀看表面，且該投射裝置可經安排成投射該全景影像至該全景觀看表面上。該全景影像可非完整的全景影像，而是可包含在所選平面中環繞該投射裝置360的甜甜圈外形之影像畫面。或者，該全景影像可為完整的全景影像，包含環繞該投射裝置而大致呈半球形的影像畫面。
用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可適於接收和所選視窗部分相關的指令，例如搖攝指令、抬攝指令與伸縮鏡頭指令任一者。用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可適於同時接收該超廣角光學影像的個別視窗部分之二個以上的獨立選擇。
用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置可包含和用以投射該光學影像或該光學影像一部分至該觀看表面的影像投射裝置相同之元件的一部分。或者，用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置可包含和構成用以投射該光學影像或該光學影像一部分至該觀看表面的裝置不同之元件的一部分。構成該用以緩衝或儲存該數位影像資料之裝置的不同元件可透過網路連接至構成該用以投射該 光學影像或該光學影像一部分至該觀看螢幕之裝置的該元件。
用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可包含和用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置相同之元件的一部分。或者，用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可包含和構成用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置不同之元件的一部分。構成該用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置之不同元件可透過網路連接到構成該用以緩衝或儲存該數位影像資料之裝置的該元件。
用以擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置可包含和用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置相同之元件的一部分。或者，用以擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置可包含和構成用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置不同之元件的一部分。構成該用以擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置之不同元件可透過網路連接至構成該用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置之該元件。
用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置最好包含快閃記憶體元件。或者，用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置可包含透過網路連接到該影像投射裝置的資料庫。
用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可包含用以接收該超廣角光學影像的視窗部分之使用者選擇的伺服器，該伺服器係透過網路連接至用以投射該超廣角影像的該裝置。
用以擷取包含該超廣角光學影像的所選視窗部分之數位影像資料的裝置可包含用以接收使用者超廣角影像的視窗部分之使用者選擇的伺服器，該伺服器係透過網路連接至用以投射該超廣角影像的該裝置。
在本發明第六主要態樣中，提供一種投射超廣角影像至觀看表面的方法，包含：接收超廣角影像資料；將該超廣角影像資料轉換成光學影像，其使用數個光感測器或像素以將所接收的影像資料轉換成該光學影像，該數個光感測器或像素係以大致呈圓形 的配置予以安排；引導該光學影像或該光學影像一部分朝向影像投射裝置；以及投射該光學影像或該光學影像一部分至相鄰該影像投射裝置安裝之觀看表面上。
在本發明第七主要態樣中，提供一種投影機，用以投射超廣角影像至觀看螢幕，該投影機包含：用以接收超廣角影像資料的輸入；用以將該超廣角影像資料轉換成光學影像與用以引導該光學影像或該光學影像一部分朝向影像投射裝置的裝置；其中該影像投射裝置投射該光學影像或該光學影像一部分至相鄰該影像投射裝置安裝之觀看表面；以及其中用以將該超廣角影像資料轉換成該光學影像的該裝置包含數個光感測器或像素，以將所接收的影像資料轉換成該光學影像，該數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置予以安排。
在本發明第八主要態樣中，提供一種在使用者所穿戴之頭罩中的抬頭顯示器，包含：包含該頭罩之遮光板的觀看表面；以及第七主要態樣的投影機，用以投射光學影像或該光學影像一部分至該遮光板的表面。
抬頭顯示器最好包含用以回應人員頭部以及隨之而來之頭罩相對預定基準的移動而接收超廣角光學影像的視窗部分之選擇的裝置。
在本發明第九主要態樣中，提供一種會議通話系統，其中至少一與會會議台包含本發明第七主要態樣的投影機。
本發明概要並不必然揭露所有用以定義本發明所必須的特徵；本發明可存在於所揭露特徵的子集合。
下列描述為較佳實施例，其僅為範例而對於令本發明生效所需之特徵結合不構成限制。
在下列描述中，超廣角影像是指較習知相機設備的正常影像畫面更寬的影像，例如環繞相機設備等於或超過180度的影像畫面。更具體而言，此一用詞是用來指稱大體上為全景的影像畫面， 其可包含環繞相機設備360度的環形或甜甜圈外形之影像畫面或是定義環繞該相機設備而大致呈半球形的影像視野或展望之「完整」的全景影像畫面。
參照圖1，其呈現依照本發明之第一系統的第一主要實施例。此實施例包含整合式相機設備10，其至少包含影像感測器12與用以拍攝超廣角影像並引導其朝向影像感測器12之感光表面16的裝置14。
用以拍攝超廣角影像並引導其朝向影像感測器12之感光表面16的裝置14可包含精於技藝者所熟知用以拍攝超廣角影像並使其對焦至例如感測器12之光學晶片上的任何合適系統或配置。舉例而言，影像拍攝裝置14可包含下列任何一者或其組合：透鏡、一組透鏡、鏡子、一組鏡子、稜鏡、一組稜鏡。在此實施例中，影像拍攝裝置包含半球形透鏡或魚眼透鏡18。魚眼透鏡18拍攝環繞相機設備10而大體上為全景的影像。大體上為全景的影像可非完整的全景影像，但最好包含於所選平面中環繞影像拍攝裝置14達360度之甜甜圈外形的影像畫面。在多數應用中，環繞相機設備10之甜甜圈外形的影像畫面之深度有半球形影像畫面約三分之一高度已臻足夠。然而，在其他應用中，大體上為全景的影像最好為完整的全景影像，包含環繞相機設備10而大致呈半球形之影像畫面的全部。
影像感測器12將入射至其平面感光表面16上的影像光線轉換成一個以上的電信號。影像感測器12包含固態元件，例如影像感測器晶片12。該晶片的平面感光表面16包含數個光感測器或像素(圖1未呈現)，各將入射至其上的光線轉換成一或多個電或電子信號。和圖1b所示畫面相反，感光表面16可不涵蓋晶片12的整個上表面，而可僅涵蓋晶片表面位於影像拍攝裝置14之下的部分。
多種可用以作為影像拍攝裝置14的光學晶片類型已廣為人知，例如電荷耦合元件(CCD)晶片與互補式金氧半導體(CMOS)晶片。然而，雖然對本發明此一實施例的相機設備10而言CCD晶片較佳，然而誠如精於本技藝者所能輕易得知，適合用以將入射 在其感光表面上的所攝影像轉換成一或多個電信號之任何晶片皆可用在本發明之系統與相機設備中，例如Foveon®製造的影像感測器。然而，誠如以下所述，可對該晶片在本發明中的用途而對其進行某種程度的創新修改。
相對於在當前可得之CCD晶片等中所熟知的光感測器或像素行列的方格陣列，一種此類的修改是將影像感測器晶片12的數個光感測器或像素以大致呈圓形的配置安排在平面感光表面16上。選擇大致呈圓形的配置主要是為了提供一種光感測器或像素的圖案，其最或較有效地捕捉入射至其上之所得影像而具備低於習知配置的失真情況及/或當存在任何失真情況時，用以移除、減少、或校正影像或一部分影像之失真情況以呈現在包含水平線的習知監視顯示器上之所需處理較少。然而，由下列敘述中將可明顯得知光感測器或像素之大致呈圓形的配置所帶來的數種無法預期之額外技術優點。
如圖2a與b所示，在本發明之相機設備10的一實施例中，數個光感測器或像素20係安排在該平面感光表面16上而成一系列像素20數量相等的同心圓。此由圖2b最能清楚看出，其中放射狀線條22和來自像素20之眾多同心圓24中對應位置上的像素20呈放射狀相交。光感測器或像素20之同心圓24可佔據影像感測器晶片12的整個感光表面16。可調整像素20的尺寸及/或外形以使鄰近像素20之間沒有空隙，即光感測器或像素連續不斷。
在如圖2b所示的另一種配置中，感光表面16的中心區26可具備密度漸減的光感測器或像素20，或是亦可不存在任何光感測器或像素20，誠如適合用於提供部分而非「完整」全景影像畫面的相機設備。或者，針對適於提供完整全景影像畫面的相機設備而言，晶片感光表面16的中心區26之光感測器或像素20的圖形可不同於感測器或像素20之同心圓24所佔周圍區的圖形，以解決很難令同心圓24的中心區26和感光表面16的外圍區具備相同尺寸、外形及/或數量的像素之情況。在此實施例中，每個同心圓24中的光感測器或像素20數量和其他同心圓24相同，但相較於 外圓24，內圓24的面積可遞減及/或形狀可不同。
如圖3a與b所示，在本發明之相機設備10的另一實施例中，數個光感測器或像素20係安排在該感光表面16上而成一系列像素20數量不等的同心圓24，以相容於各同心圓24中尺寸大致相同的感測器或像素20。晶片感光表面16的中心區26再次可不具任何像素或是其光感測器或像素20的圖形可不同於感測器或像素20之同心圓24所佔周遭區的圖形。
在又一實施例中，可將感光表面16分區，致使同心圓的外區彼此具有數量相等的感測器或像素且內區彼此具有數量相等的感測器或像素，但外區同心圓的感測器或像素之數量和內區同心圓不同。理當瞭解感光表面16的分區使得在各區的同心圓中能安排數量、外形、及/或尺寸之不同組合的光感測器或像素，因而導致影像感測器晶片12的每一區提供不同的影像效果(如影像解析度)。亦當理解感光表面可具備二個以上的分區，其中包含非圓形配置之感測器或像素或是無感測器或像素的中心區26區塊。
在相機設備拍攝動態影像且代表所拍攝動態影像之電信號係轉換成數位形式的狀況中，該數位形式可合宜地包含數位視訊形式。此可為交錯或漸進式數位視訊形式。在交錯式數位視訊形式的情況中，該系列之光感測器或像素20同心圓24的各者係交替地分別指派至數位視訊信號的奇數與偶數線條上。在漸進式數位視訊形式的情況中，所有感測器或像素20同心圓24皆指派至數位視訊信號的漸進線條上。
如圖4a與b所示，在本發明之相機設備10的另一實施例中，數個光感測器或像素20係安排在感光表面16上而成至少包含一條緊密的光感測器或像素20螺旋線。像素20的尺寸及/或外形再次可造成鄰近或附近像素之間沒有空隙。第一次見到圖4a，其像素20配置似乎呈現為如圖2a所示般具有一系列數量相等像素的同心圓，然而，如在圖4b中最能清楚看見，像素20係安排在一條單一的光感測器或像素20螺旋線28中，其像素20呈放射狀對齊，如圖4b中的放射狀的延伸線30所描繪。晶片感光表面16的 中心區再次可不具任何像素或是其光感測器或像素20的圖形可不同於單一光感測器或像素20螺旋線28所佔周遭區的圖形。
或者，如圖5a與b所示，單一的感測器或像素20螺旋線28中之像素可不如圖4a與b所示般呈放射狀對齊，而是安排成在單一感測器或像素20螺旋線28所佔感光表面16的整個區域中具有相似的密度。
如圖6a與b所示，感光表面16包含二條交錯而緊密的光感測器或像素20螺旋線32、34，其具有呈放射狀對齊的像素20，但是，依相機設備而定，可有三條以上交錯而緊密的光感測器或像素螺旋線涵蓋影像感測器晶片12的感光表面16。晶片感光表面16的中心區26再次可不具任何像素或是其光感測器或像素20的圖形可不同於二條感測器或像素20螺旋線32、34所佔周遭區的圖形。
或者，如圖7a與b所示，二條感測器或像素20螺旋線32、34中的像素並非如圖6a與b所示般呈放射狀對齊，而是安排成在二條感測器或像素20螺旋線32、34所佔感光表面16的整個區域中具有相似的密度。
使用一條以上緊密的感測器或像素螺旋線之一未預期的技術優點是能在感光表面上具有比使用光感測器或像素同心圓所得之群聚程度更大。換言之，雖然圖4至7中未呈現，但相較於同心圓的情況，不具感測器或像素或者是感測器或像素的圖形不同之中心區能夠較小，藉此增進影像轉換至數位形式並因而減少特別處理影像感測器晶片表面之中心區的需求。
形成一條以上感測器或像素螺旋線之像素20的尺寸及/或面積在一條以上的線條上可為相等或是可隨著線條接近感光表面的中心而在尺寸及/或面積上逐步減少。
使用一條以上螺旋線之另一未預期的技術優點是藉由確保螺旋線夠緊密(意即螺旋線的對應部位係緊密地位於一起，致使相鄰或附近像素之間沒有空隙)，感測器或像素係位在相較於同心圓配置僅有些許偏移的配置中，但仍能形成一條以上從感光表面的外 圍邊緣延伸接近其中心點的漸進線。
在感光表面包含一條單一的感測器或像素螺旋線的情況中，此線可經指派給漸進線數位視訊信號。在感光表面包含二條交錯的感測器或像素螺旋線的情況中，每一線條可經指派至雙線數位視訊信號之個別的奇數或偶數線條。
在圖2至7的實施例中，光感測器或像素的線條配置與光感測器或像素的外形可致使該一或多條光感測器或像素線條填滿感光表面的表面而未在光感測器或像素之間留下任何空隙。另外，視情況而定，光感測器或像素可包含拜耳(Bayer)感測器、Foveon®感測器或CCD感測器(如3CCD感測器)之任一者。拜耳感測器為低成本感測器且在影像感測器晶片中常見。拜耳感測器包含濾色器陣列，其讓紅、綠與藍光通過以達所選像素感測器而形成對紅、綠與藍色感光的交錯格柵。拜耳感測器亦包含背向照明感測器，其中光線是從電晶體與金屬線所在的對側進入感光矽中，致使元件側上的金屬連接部不會阻擋光線，且效率較高。Foveon感測器使用成層的像素感測器陣列，藉由矽本身之依波長而定的吸收特性而將光線分開，致使每個位置皆感測到全部的三個顏色頻道。3CCD感測器使用三個分離的影像感測器，其透過分色稜鏡將顏色分開。
雖然將光感測器或像素20安排成大致呈圓形的配置能提供下列優點：魚眼透鏡18所造成的影像失真會因為像素的此一配置而在某一程度上抵消，因而減少用以解決任何殘餘失真以重現數位影像資料的處理作業；但本發明可針對高品質設備而包括修改感光表面16上光感測器或像素20的圖形以使圖形「符合」特定的魚眼透鏡18，即修改像素20大致呈圓形的配置以使修改後圖形大體上抵消該特定透鏡所造成的所有失真情況。感光表面上像素的佈局是由精於此技藝者所知的遮罩製程決定，且因而能藉由圖形化該透鏡的光透射特性而針對特定光學晶片製造符合特定透鏡之遮罩。圖形修改可包含已略微提及的若干修改，例如像素的密度、尺寸、面積、及/或外形。此可包含在影像經透鏡壓縮的情況下增 加像素的密度、尺寸、面積及/或外形，以及在影像經透鏡膨脹的情況下減少像素的密度、尺寸、面積及/或外形。
儘管光感測器或像素在感光表面上具特定配置，感測器或像素的信號輸出仍可採用放射方式加以讀取或處理，意即最先讀取接近感光表面中心點或區的最內部感測器之輸出，然後接著依序是位於由該最內部感測器呈放射狀向外之處的感測器或像素的輸出。或者，可最先讀取或處理在感光表面上最外部感測器之輸出，然後接著依序是位於由該最外部感測器呈放射狀向內之處的感測器或像素之輸出。
在另一實施例中，感光表面的光感測器或像素可經安排而呈放射狀地拍攝或掃描超廣角影像，例如呈放射狀地拍攝或掃描大致呈圓形的影像。
再次參照圖1，相機設備10可包含用以將光感測器或像素20所產生之電信號轉換成數位影像資料的裝置。用以轉換的裝置40可包含設置在相機設備中合適的電路系統，例如眾所皆知的CCD晶片，或是在影像感測器晶片本身上的額外電路系統，例如眾所皆知的CMOS晶片。在任何情況中，本實施例中的相機設備10包含用以從影像感測器晶片12的輸出產生數位影像資料的電路系統將會很有幫助，然而，應當理解對若干相機設備而言，依其應用或用途而定，相機設備可具有用以將來自影像感測器晶片12的輸出信號傳輸至遠端元件(未呈現)之輸出，以能在該遠端元件上轉換成數位影像資料。
至今參照圖1至7所描述之整合式相機設備10可形成系統中的相機設備10，藉此相機設備輸出代表所拍攝全景影像的數位影像資料或信號至一或多個遠端元件，而在其中可執行進一步的信號或資料處理。在此類系統中，相機設備10運作以拍攝全景影像畫面並傳送代表該影像畫面之信號或資料至至少一個該遠端元件以供顯示及/或進一步處理。相機設備10可經安排成採用靜止影像相機的方式來拍攝靜止影像，但其最好安排成拍攝動態影像而仍舊亦保留靜止影像的拍攝能力較佳。
同樣參照圖1，其中相機設備10確實包含用以將光感測器或像素所產生的電信號轉換成數位影像資料的裝置，其亦可包含用以緩衝及/或儲存該數位影像資料的裝置40。精於本技藝者所熟知之任何合適的儲存或緩衝裝置40皆可用以緩衝及/或儲存相機設備10上之數位影像資料。舉例而言，用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置40可包含快閃記憶體元件或晶片。
在此實施例中，相機設備10包含輸入裝置42，例如按鈕、觸碰螢幕等用以接收所拍攝全景影像的視窗部分之選擇。相機設備10亦具有儲存電腦可讀指令的記憶體裝置44，當處理器46執行電腦可讀指令時，其控制相機設備10之運作，包含讓使用者能透過輸入裝置42輸入所儲存或緩衝全景影像的視窗部分之選擇。應當理解緩衝數位影像資料致能即時選擇所視全景影像畫面的視窗部分，而儲存數位影像資料則能夠選擇預錄影像畫面的視窗部分。
參照圖8，選擇視窗部分可包含顯示影像60或全景影像的平面圖62或全景影像的代表影像64，而在相機設備10的顯示螢幕48或是連接至該相機設備10之周邊元件(未呈現)的顯示螢幕上，視框66位在該顯示影像、平面圖、或代表影像60、62、64上。相對於顯示影像、平面圖或代表影像60、62、64之視框66位置可由使用者操控，如帶箭頭線條68、70、72所示，以使其在顯示影像、平面圖或代表影像60、62、64上移動，藉此選擇所欲全景影像之視窗部分以供擷取與顯示/播放。當然，亦可依照輸入裝置42的本質與配置來提供其他選擇所欲視窗部分的方法。
為了辨識所選視窗部分以供擷取，影像感測器晶片12的光感測器或像素20最好為可定址不然就是可辨識，藉此，當使用者使用視框66輸入選擇的所欲視窗部分時，其會由相機設備10的處理器46針對合適的獨立或一批光感測器或像素20及/或其佔據的線條轉譯成位址或識別符，以回應所選視窗部分而判定要擷取哪個數位影像資料。
處理器46亦能從緩衝器或儲存裝置40擷取包含所選視窗部分之數位影像資料，以供進一步處理及/或顯示在相機設備10的螢 幕48上，或供該取得之數位影像資料在相機設備10的輸出埠50上輸出至周邊元件或獨立顯示元件，例如個人電腦、個人數位助理、智慧型手機等等。
參照圖9，其圖示全景影像73的所選視窗部分74與該視窗部分74在相機設備10的螢幕48或例如PC的遠端監視器上之顯示之間的關係，而該全景影像73是由相機設備10拍攝而在具有先前參照圖2或3所述之同心圓配置的影像感測器晶片12上。應當理解相較於相機設備採用之影像感測器具備非圓形配置光感測器或像素的情況，用以在習知的平面顯示元件上顯示所選視窗部分74不需或僅需少量的影像資料處理。
應當理解上述用以選擇本發明之相機設備10所拍攝全景影像之所欲視窗部分的選擇方法可同樣用於藉由使用具備圖4至7任一者之像素或光感測器配置的光學晶片來拍攝的影像上。
在圖1的相機設備10中，處理器46可執行指令以讓使用者能夠選擇所選視窗部分的長寬比。如圖10所示，長寬比可選自於數個預定的長寬比A、B、C。該預定長寬比A、B、C可參照數種習知元件的顯示螢幕之長寬比加以定義。或者，顯示視窗部分的長寬比可包含落在預定界限內之使用者定義長寬比。又或者，處理器46可執行指令以自動將相機設備螢幕48的長寬比或附加遠端顯示元件之螢幕的長寬比選成所需視窗部分的長寬比。
現在參照圖11，其呈現依照本發明之第一系統的第二主要實施例。此包含具相機設備100的分散式系統，用以拍攝全景影像並輸出數位影像資料或代表該拍攝全景影像的電信號至一或多個獨立元件，包括記憶庫或資料庫102、伺服器或控制器104、一或多個輸入元件106。記憶庫或資料庫102係為儲存及/或緩衝數位影像資料而設置。在相機設備不具備將電信號轉換成數位影像資料的情況中，獨立的記憶庫或資料庫102亦適於將從相機設備100接收而代表全景影像的電信號轉換成數位影像資料。此系統具備伺服器或控制器104以處理來自一個以上使用者之全景影像的所需視窗部分之一或多個選擇，以及回應該等選擇來擷取數位影像 資料，且一個以上的輸入元件106係用以傳送全景影像的視窗部分之所需選擇至伺服器或控制器104並為顯示或其他原因而接收因應所送需求而擷取之數位影像資料。
相機設備100採用影像感測器晶片12，其如同參照圖1至10所述之先前提及的本發明第一主要實施例之描述。相機設備100最好包含採用相似於第一主要實施例之相機設備10的方式將其影像感測器晶片的輸出轉換成數位影像資料的裝置，然而此對於第二主要實施例的系統運作並非必要。相機設備100亦可具有局部用以緩衝或儲存數位影像資料的裝置，但數位影像資料的儲存最好是由獨立的記憶庫或資料庫102提供。因此，相機設備100係以能使數位影像資料從相機設備100傳送到記憶庫或資料庫102的方式連接至該記憶庫或資料庫102，其或者是採即時的方式而將資料從相機設備100串流至記憶庫或資料庫102、或者是採非即時的方式，例如資料是以批次或作為檔案加以傳送。伺服器/控制器104與一個以上的輸入元件106亦可連接至記憶庫或資料庫102及/或相機設備100。輸入元件106可包含用以接收並顯示影像資料之任何合適的電子元件，例示性而非限制性的實例如PC、個人數位助理、智慧型手機、遊戲機、智慧型電視。
在元件之間、且更明確而言是從相機設備100傳送數位影像資料至記憶庫或資料庫102可為即時或者是依要求或藉由民意測驗(polling)而採批次、或者是採用任何合適的傳輸方案加以執行。相機設備100可透過電纜、電纜網路、或通訊網路108而連接至記憶庫或資料庫102。伺服器/控制器104與輸入元件106亦可透過電纜、電纜網路、或通訊網路108而連接至記憶庫或資料庫102以及相機設備100。通訊網路108可為私人通訊網路、公共網路、或二者結合。此網路可具備或包含網際網路110，如圖11的雲狀物所示。其亦可包含或具備區域網路(LAN,local area network)及/或寬域網路(WAN,wide area network)。精於本技藝者當知可用以使能連線的元件互相連結的網路類別，且在本實施例的系統中，構成本系統的所有獨立、遠端元件最好能連線以互享資料及/或指 令、要求與回應訊息。
僅是舉例而言，圖11的系統可構成採用依照本發明之一個以上相機設備10、100的監視系統、亦採用一個以上相機設備10、100的大眾娛樂事件發佈系統、或是視訊會議系統。
使用上，圖11的分散式系統之相機設備10、100拍攝全景影像並提供代表或定義該影像的數位影像資料或電信號給記憶庫或資料庫102，其最好為網路連線資料庫以緩衝與儲存數位影像資料。
伺服器/控制器104係安排用以處理來自使用者輸入元件106的要求。該等要求可包含或具備使用者要求之全景影像的所選視窗部分。該等要求可為即時影像畫面或預錄影像畫面的視窗部分。在任何情況中，伺服器/控制器104運作以和資料庫102聯繫，用以回應該等要求而擷取數位影像資料並傳送所得資料至個別的輸入元件106。伺服器/控制器104亦可接收與處理和使用者輸入元件106所要求選擇相關的控制指令並據此修改從資料庫取得的資料。
圖11的系統能讓例如監視系統的控制點、TV製作系統的編輯點、終端使用者的TV、PC、PDA或行動手持裝置等等輸入元件106的使用者要求一部分的全景影像以供其在輸入元件106上顯示或進一步處理，並能發送和視窗部分之所需選擇相關的指令。
再次參照圖10，其圖示所拍攝全景影像的顯示影像、平面圖或代表影像60、62、64，此和相機設備的影像感測器之感光表面16的佈局相符。預定長寬比的視窗部分A、B、C係標示在全景影像的平面圖上，舉例而言，其係配合特定類型的使用者輸入元件。但是，縱使可達成若干優勢，長寬比並不必然要先預定或和特定元件相配。
如圖10所示，使用者可發送和全景影像的視窗部分之選擇相關的數個指令。在此實例中，該等指令包含搖攝指令70、72，使用者藉此要求所選視窗部分繞著影像搖動。其他指令包含造成所選視窗部分朝向圖10的平面圖中心移動之抬攝指令68或是推近 或拉遠特徵而造成所選視窗部分之較大或較小的代表圖。
伺服器/控制器104可接收來自多個使用者的多個指令，舉例而言，此會造成多個使用者所要求的視窗部分可能會重疊。此外，每個使用者皆可透過上述指令主動改變其所選視窗部分，該等指令可包含即時指令，能讓使用者觀看所拍攝全景影像的任何一部分。
在採用一個以上依照本發明之相機設備10、100與記憶體元件42、102以供緩衝及/或儲存數位影像資料的監視系統中，控制點的保全人員可使用單一相機設備10、100所拍攝的影像去檢視或監視環繞該相機設備10、100的全景區域，藉此就無需數個習知的相機設備來涵蓋相同區域。此外，由於每個人員皆可送出如搖攝、抬攝與伸縮鏡頭的指令，本發明系統中的相機設備就無需提供具備馬達以達成實體的搖攝與抬攝動作之習知相機設備或是如在習知系統中一般指派特定相機給特定人員。
且在監視系統中，即使保全人員未能及時看見超出該保全人員所選視窗部分之畫面中發生的活動，全景影像的儲存能允許之後檢視該全景影像以檢視該遺漏的活動以作為證據及/或其他保全用途。
在大眾娛樂發佈系統中，舉例而言，為觀看演奏會影像而訂閱或是以其他方式連結到數位版權所有者系統(由圖11中的伺服器/控制器104代表)的使用者將可自由查看全景影像的任一部分而無需仰賴製片導演來指定該影像為觀眾可見。自行編輯所見的自由大幅提高對於訂閱或購買使用數位版權所有者之內容的渴望。另外，每次使用者觀看以全景影像模式錄下的演奏會或大眾娛樂事件時，使用者皆可創造獨特的觀看體驗。
可知在一態樣中，本發明涉及固態相機系統，其設計用以讓多個使用者能夠以現場直播或預錄的方式，藉由個別即時地控制搖攝、抬攝與伸縮鏡頭的功能而在360度展望中探索遠處。此元件係由裝在例如CCD之光學感測器晶片上的半球形或魚眼透鏡構成而會拍攝其周遭環境的完整360度展望。
當擊中感測器陣列的總合影像為圓形並假定元件係設在水平平面中，在大多應用情況中感興趣的主要區域將會是水平視野的全景，其位於該圓形最外緣至接近三分之一直徑的甜甜圈外形區域中。
感測器陣列的輸出係饋入至緩衝器中，其子集合或「視窗」接著會以適合使用者監視元件的解析度與長寬比輸出給使用者。使用者接著可在顯示緩衝器內控制視窗的移動以選擇其希望觀看的方向，因而使得多個使用者能夠同時以所需的解析度與長寬比而在360度的展望中控制個別的搖攝與抬攝參數。雖然可能無法看見該元件完整展望輸出的整體，但其可經錄製並於之後在該元件所拍攝的360度展望中自由地水平及上下移至任何地方而予以探詢。
現在參照圖12，其呈現依照本發明之第二系統的第一主要實施例。此系統包含用以投射超廣角影像至觀看表面(未呈現)的系統。此系統包含投影機設備200，具有用以接收超廣角影像資料(例如輸入202)的裝置。投影機設備200亦具有用以將超廣角影像資料轉換成光學影像的裝置204。在此實施例中，該轉換裝置204包含光學晶片或發光光感測器或像素205的陣列206。其採用類似於圖2至7所示光學晶片12的光感測器或像素之圖案的方式而安排成大致呈圓形的圖案，舉例而言，該圖案包含發光光感測器或像素205的同心圓，其係交替指派至以所接收的數位影像資料之形體呈現的數位視訊信號的奇數與偶數線條上。實際上，投影機設備200的發光光感測器或像素205執行和本發明第一系統中光學晶片12之像素反向的作業，在此作業中該發光光感測器或像素205將源自於所接收光學影像資料的電信號轉換成光。光學晶片或發光光感測器或像素205的陣列206係安排成將構成光學影像或該光學影像一部分的發射光引導至影像投射裝置208。例如螢幕或遮光板(visor)等等的觀看表面可相鄰該影像投射裝置208安裝，其中該影像投射裝置208將該光學影像或其部分投射至該觀看表面。在若干實施例中，發光光感測器或像素205可包含發光二極 體(LEDs)或液晶顯示(LCD)元件。
投影機設備200可具備緩衝或儲存裝置210、記憶體裝置212與處理器214，其中緩衝或儲存裝置210係用以緩衝及/或儲存以所接收的數位影像資料之形體呈現的全景影像(靜止或動態)，記憶體裝置212係用以儲存機器可執行指令，而處理器214則是用以執行該指令以處理所接收的數位影像資料並將其轉換成電信號以作為轉換裝置204的輸入並控制投影機設備200的其他動作與應用。或者，投影機設備200係透過通訊網路連接至例如資料庫的緩衝/儲存裝置，而數位影像資料係藉由該通訊網路而從資料庫經由網路傳送到投影機設備200。因此，投影機設備可包含如圖11所示之本發明第一系統的一部分，藉此將相機設備10、100拍攝的數位影像依要求或其他觸發動作而傳送到資料庫102並隨後傳送至投影機設備200。
在使用上，舉例而言，所接收的數位影像資料可直接來自相機設備10、100或來自圖11之分散式系統的資料庫102而在投影機設備200上接收。
透過類似於本發明第一系統的方式，影像投射裝置208可包含透鏡、一組透鏡、一組鏡子、稜鏡、或一組稜鏡，用以投射由數個光感測器或像素產生的光學影像，但在圖12的實施例中，影像投射裝置208包含魚眼透鏡216。魚眼透鏡可配合發光晶片或陣列206以減少或消除將影像投射至觀看表面上的失真情況。
同樣透過類似於本發明第一系統的方式，本發明第二系統可包含輸入裝置218，用以接收超廣角光學影像的視窗部分之選擇，藉此可安排處理器214接著從緩衝或儲存裝置210或資料庫(圖11)擷取包含所選視窗部分的數位影像資料。因此在操作上，使用者可透過投影機設備200上的視窗顯示器220或呈現視框的連接元件(未呈現)來選擇全景影像的視窗部分，使得使用者能夠選擇接著要投射至例如顯示螢幕之觀看表面上的全景影像部分。用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置可適於接收和所選視窗部分有關的指令，例如搖攝指令、抬攝指令、與伸縮鏡頭指令任一者。
用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置亦可包含圖11的伺服器/控制器104，且伺服器/控制器104亦可安排成從資料庫102擷取包含所選視窗部分之數位影像資料以向前傳送至投影機設備200。
現在參照圖13，其呈現依照本發明之第二系統的第二主要實施例。此系統具有和圖12所示第二系統之第一主要實施例大致相同的結構，差別在於數個發光像素係由具備背光224等等的LED或LCD型顯示平板222取代。
現在參照圖14，其呈現依照本發明之第二系統的第三主要實施例。此系統具有和圖12所示第二系統之第一主要實施例大致相同的結構，差別在於數個發光像素係由雷射226取代，其掃描設在掃描鏡228上而大致呈圓形的陣列。
圖15圖示圖12至14任一者的投影機設備，其擺放成用以將全景影像投射至環繞的半球形觀看表面/螢幕230上，而觀眾就位於環繞的螢幕230中。在此配置中，完整的全景影像可經投射到螢幕230上或所選部分可經投射到環繞螢幕的對應或所選部分。
圖16呈現和圖15相似的配置，但投影機設備200係安裝在大體上呈半球形之環繞螢幕232的上頭，其係和圖15的配置反向。完整的全景影像再次可經投射到螢幕232上或所選部分可經投射到環繞螢幕的對應或所選部分。
圖17呈現和圖16相似的配置，但投影機設備200係安裝在底下並面對半球形反射器單元234，以能將影像投射到截斷的半球形環繞螢幕236上，其亦和圖15的配置反向。完整的全景影像再次可經投射到螢幕上或所選部分可經投射到環繞螢幕的對應部分。在此情況中，可安排成是從螢幕232的外部而非在其中來觀看投射影像。
如圖18所示，依照本發明之第二系統可包含形式為使用者所穿戴頭罩240的抬頭顯示器。觀看表面因而可由頭罩240的遮光板242組成，藉此將一部分的全景影像投射到遮光板242的內部表面上以供穿戴此頭罩的人員觀看。在此配置中，以圖18中的X 表示而由相機10、100拍攝之完整的全景影像可讓頭罩240或和頭罩相關之資訊處理設備(未呈現)利用。然而，由圖18中的Y代表之僅為完整影像的一部分係藉由部分魚眼投影機設備200而投射到遮光板上。頭罩的配置使得資料處理設備回應使用者頭部及隨之而來的頭罩相對於預定基準之移動而接收超廣角光學影像的視窗部分之選擇。預定基準係採用點或線，代表相對於人員身體位置為向前畫面的中間點。因此，可讓資訊處理系統利用的全景影像包含或代表環繞配戴頭罩人員的全景畫面。當人員將其頭部轉離所選基準時，顯示在遮光板上的影像會隨之轉動以符合該人員將會自然看見的畫面，就如同他們直接看著環繞其本身的影像一般。此配置的優點是使用者不需實際具備對於該全景畫面任何一部分的直接視線。事實上，該人員可處於密閉環境中，而其中不可能有所觀看全景畫面的直接影像畫面。
如圖18所繪的頭罩亦適用於頭罩穿戴者不在環繞影像畫面中心點、而是正在控制位於影像畫面中心的載具(例如飛機)之情況。在此情況中，位於遠端的載具操作員就能透過適當的頭部移動而看見環繞載具的全部週邊，其皆轉換成投射在遮光板上的全新影像畫面部分。
在此配置的又一變化中，遮光板或觀看螢幕可不形成頭罩的一部分，而可構成呈現全景影像一部份的部分環繞螢幕。然而，當操作員移動其頭部時，投射到螢幕上的全景影像部分會捲至和操作員頭部位置相對預定基準相關的部分。
圖19與20圖示依照本發明之會議通話系統。圖19呈現會議通話台300，而圖20呈現數個會議通話台300，其中每個皆採用依照本發明第一系統之相機設備10、100以及依照本發明第二系統之投影機設備200。在會議通話系統的實施例中，相機設備10、100係安裝在辦公桌或會議桌310大致中央的位置上且具備揚聲器320/麥克風330以讓與會者能彼此看見、交談與聆聽。在每個會議桌310之上是配有觀看螢幕280的投影機設備200，藉此會議通話出席者就可從該螢幕280的外部表面觀看經由半球形反射器 290投射到螢幕280內部表面上之另一會議台300的全景影像。
大體上，本發明提供例如相機的光學元件，其具有影像感測器與透鏡/鏡子等系統以拍攝例如全景影像的超廣角影像並引導其朝向影像感測器的感光表面。影像感測器將所拍攝的影像(可為動態影像)轉換成電信號。影像感測器具有數個光感測器或像素，其係以大致呈圓形的配置安排在感測器的感光表面上。大致呈圓形的配置可包含緊密的光感測器或像素螺旋線。數個光感測器或像素為可定址或可辨識，致使所拍攝影像的視窗部分可由參照個別光感測器或像素的位址或識別符予以定義。相機可形成整合式或分散式系統的一部分，其具備用以將電信號轉換成數位影像資料的裝置以及用以緩衝或儲存數位影像資料的裝置。系統亦具備用以接收超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置以及用以從緩衝或儲存裝置擷取包含所選視窗部分的數位影像資料並傳送該取得數位影像資料的裝置，而所取得數位影像資料係傳送至資訊處理裝置以供顯示及/或進一步處理。本發明亦提供例如投影機設備的光學元件，其採用發光元件的圓形配置以投射全景或部分全景影像。
雖然已於圖式及先前描述中詳細說明與敘述本發明，然而應將該等內容視為說明而非限制，其當理解為所呈現與描述者僅為示範性實施例且無論如何皆非限制本發明之範疇。當知此處所述的任何特徵皆可用於任何實施例。說明性實施例並未排除彼此或是未載於此處的其他實施例。因此，本發明亦提供包含一或多個上述說明性實施例之結合的實施例。在未偏離本發明之精神與範疇下可做出如本文所提出之發明的修改與變化，因此，僅有如同隨附申請專利範圍所提及者可構成限制。
在隨後的申請專利範圍以及本發明的先前敘述中，除非上下文中另外要求，否則由於明確的語言或必然的暗示，字詞「包含」係採開放式的概念予以使用，意即用以明定所述特徵存在，但不排除存在或新增在本發明各式實施例中的其他特徵。
應當理解若本文參照任何先前技術刊物，該參照並不會構成承認該刊物形成本技術通常知識的一部分。
10‧‧‧相機設備
12‧‧‧影像感測器/影像感測器晶片
14‧‧‧裝置/影像拍攝裝置
16‧‧‧光感表面
18‧‧‧魚眼透鏡
20‧‧‧像素
22‧‧‧放射狀線條
24‧‧‧圓
26‧‧‧中心區
28、32、34‧‧‧螺旋線
30‧‧‧延伸線
40‧‧‧裝置
42‧‧‧輸入裝置
44‧‧‧記憶體裝置
46‧‧‧處理器
48‧‧‧螢幕
50‧‧‧輸出埠
60‧‧‧影像
62‧‧‧平面圖
64‧‧‧代表影像
66‧‧‧視框
68‧‧‧帶箭頭線條/搖攝指令
70、72‧‧‧帶箭頭線條/抬攝指令
73‧‧‧全景影像
74‧‧‧視窗部分
100‧‧‧相機設備
102‧‧‧記憶庫或資料庫/記憶體元件
104‧‧‧伺服器或控制器
106‧‧‧輸入元件
108‧‧‧通訊網路
110‧‧‧網際網路
200‧‧‧投影機設備
202‧‧‧輸入
204‧‧‧裝置/轉換裝置
205‧‧‧發光光感測器或像素/發光單元
206‧‧‧陣列
208‧‧‧影像投射裝置
210‧‧‧緩衝或儲存裝置
212‧‧‧記憶體裝置
214‧‧‧處理器
216‧‧‧魚眼透鏡
218‧‧‧輸入裝置
220‧‧‧視窗顯示器
222‧‧‧顯示平板
224‧‧‧背光
226‧‧‧雷射
228‧‧‧掃描鏡
230‧‧‧螢幕
232‧‧‧螢幕
234‧‧‧反射器單元
236‧‧‧螢幕
240‧‧‧頭罩
242‧‧‧遮光板
280‧‧‧螢幕
290‧‧‧反射器
300‧‧‧會議通話台/會議台
310‧‧‧會議桌
320‧‧‧揚聲器
330‧‧‧麥克風
透過以上僅作為實例提供之較佳實施例的描述搭配隨附圖式將會使得本發明之前述與其他特徵顯而易見，其中：圖1a與1b係分別為依照本發明之用以拍攝全景影像的相機系統之側視圖與平面圖；圖2a與2b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之一實施例的平面圖；圖3a與3b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之另一實施例的平面圖；圖4a與4b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之又一實施例的平面圖；圖5a與5b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之再一實施例的平面圖；圖6a與6b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之又一實施例的平面圖；圖7a與7b係分別為用於圖1系統之影像感測器晶片的光感測器或像素配置之再一實施例的平面圖；圖8為全景影像之元件顯示影像或全景影像之代表影像的平面圖，其具備位於該顯示影像之上的視框以讓使用者能選擇用於觀看的視窗部分；圖9為光感測器或像素配置的平面圖，呈現全景影像之所選視窗部分和該所選視窗部分在元件的監視器或顯視器上的顯示影像之間的關係；圖10為全景影像之元件顯示影像或全景影像之代表影像的平面圖，其具備多個位於該顯示影像之上的視框以讓使用者能夠選擇用於觀看之預定長寬比的視窗部分；圖11為分散式網路系統的示意圖，該系統包括本發明的相機系統與本發明的投影機系統，用以將數位影像資料輸出到一或多個獨立的元件； 圖12為依照本發明之投影機系統第一實施例的側視圖；圖13為依照本發明之投影機系統第二實施例的側視圖；圖14為依照本發明之投影機系統第三實施例的側視圖；圖15圖示圖12至14任一者的投影機設備，其係置放於適當位置以投射全影影像至環繞的半球形觀看表面/螢幕，其中觀眾係位於環繞螢幕中；圖16圖示圖12至14任一者的投影機設備，其係置放於適當位置以投射全影影像至環繞的半球形觀看表面/螢幕，其中觀眾係位於環繞螢幕中且投影機係在上頭；圖17呈現和圖16相似的配置，但投影機設備係安裝在底下且面對半球形反射器單元，以投射反向影像至截斷的半球形環繞螢幕上來觀看該投射影像而無需環繞螢幕；圖18為依照本發明之投影機系統的透視圖，其包含採取使用者所穿戴頭罩等形式的抬頭顯示器；圖19為採用依照本發明之投影機系統的會議系統之會議台的示意圖；圖20為會議系統的示意圖，其包含數個圖19的會議台。
10‧‧‧相機設備
12‧‧‧影像感測器/影像感測器晶片
14‧‧‧裝置/影像拍攝裝置
16‧‧‧光感表面
18‧‧‧魚眼透鏡
40‧‧‧裝置
42‧‧‧輸入裝置
44‧‧‧記憶體裝置
46‧‧‧處理器
48‧‧‧螢幕

Claims (22)

  1. 一種影像感測器，用於光學元件，該影像感測器包含：平面感光表面，包含以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面上之數個光感測器或像素，用以將入射至其上的影像轉換成一或多個電或電子信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該數個光感測器或像素係安排在該平面感光表面上而成一系列的同心圓。
  3. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該數個光感測器或像素係以該大致呈圓形的配置安排在該平面感光表面上，而該配置至少包含一條光感測器或像素螺旋線。
  4. 如申請專利範圍第3項之影像感測器，其中該數個光感測器或像素係以該大致呈圓形的配置安排在該平面感光表面上，而該配置包含二條以上交錯的光感測器或像素螺旋線。
  5. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該影像感測器包含用以拍攝超廣角影像並將其引導至該平面感光表面以入射於該數個光感測器或像素上的裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項之影像感測器，其中該用以拍攝超廣角影像的裝置係安排成拍攝環繞該影像感測器而大體上為全景的影像。
  7. 如申請專利範圍第6項之影像感測器，其中該大體上為全景的影像非完整的全景影像，而是包含在所選平面中環繞該影像感測器360度之甜甜圈外形的影像畫面。
  8. 如申請專利範圍第6項之影像感測器，其中該大體上為全景的 影像是完整的全景影像，包含環繞該影像拍攝裝置而大致呈半球形的影像畫面。
  9. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該影像感測器更包含：用以將該一或多個電或電子信號轉換成數位影像資料的裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該數個光感測器或像素為可定址，致使所拍攝影像的視窗部分可藉由參照各個光感測器或像素的位址予以定義。
  11. 如申請專利範圍第1項之影像感測器，其中該光學元件包含相機或投影機。
  12. 一種拍攝超廣角影像的方法，其使用光學元件用之影像感測器，該方法包含：引導超廣角影像至該影像感測器的感光表面上，該影像感測器包含平面感光表面，其具有以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面上的數個光感測器或像素。
  13. 一種製造光學元件用之影像感測器的方法，該方法包含：提供具有平面感光表面的影像感測器，該平面感光表面具有以大致呈圓形的配置放置於該平面感光表面上的數個光感測器或像素。
  14. 一種影像感測器，用於光學元件，該影像感測器包含：感光表面，包含放置於該感光表面上的數個光感測器或像素，用以將入射至其上的超廣角影像或其部分轉換成一或多個電或電子信號，該電或電子信號可轉換成代表該超廣角影像或其部 分的影像資料，該光感測器或像素係配置為各自在該感光表面上以大致上和入射至其上之該超廣角影像的各個部分符合的方向予以定位。
  15. 一種拍攝超廣角影像的方法，其使用光學元件用之影像感測器，該方法包含：引導超廣角影像至該影像感測器的感光表面上，該影像感測器包含感光表面，其具有放置於該感光表面上的數個光感測器或像素，用以將入射至其上的該超廣角影像或其部分轉換成一或多個電或電子信號，該電或電子信號可轉換成代表該超廣角影像或其部分的影像資料，該光感測器或像素係配置為各自在該感光表面上以大致上和入射至其上之該超廣角影像的各個部分符合的方向予以定位。
  16. 一種拍攝與記錄超廣角影像的系統，包含：用以拍攝超廣角影像與引導其朝向影像感測器之平面感光表面的裝置，該平面感光表面包含數個光感測器或像素，該影像感測器將該超廣角影像轉換成一或多個電或電子信號；用以將該一或多個電或電子信號轉換成數位影像資料的裝置；用以緩衝或儲存該數位影像資料的裝置；用以接收該超廣角影像的視窗部分之選擇的裝置；以及用以從該緩衝或儲存裝置擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料並傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置。
  17. 如申請專利範圍第16項之拍攝與記錄超廣角影像的系統，其中該影像感測器包含如申請專利範圍第1項之影像感測器。
  18. 一種拍攝與記錄超廣角影像的方法，包含下列步驟： 拍攝超廣角影像與引導其朝向影像感測器的平面感光表面，該平面感光表面包含數個光感測器或像素；將拍攝的該超廣角影像轉換成一或多個電或電子信號；將該一或多個電或電子信號轉換成數位影像資料；緩衝或儲存該數位影像資料；接收該超廣角影像的視窗部分之選擇；從緩衝或儲存裝置擷取包含該超廣角影像的所選視窗部分之數位影像資料；以及傳送擷取的該數位影像資料至資訊處理裝置。
  19. 一種投射超廣角影像至觀看表面的系統，包含：用以接收超廣角影像資料的裝置；用以將該超廣角影像資料轉換成光學影像與用以引導該光學影像或該光學影像一部分朝向影像投射裝置的裝置；觀看表面，相鄰該影像投射裝置安裝；其中該影像投射裝置投射該光學影像或該光學影像一部分至該觀看表面上；以及其中該用以將該超廣角影像資料轉換成該光學影像之裝置包含數個光感測器或像素，用以將所接收的影像資料轉換成該光學影像，該數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置予以安排。
  20. 一種投射超廣角影像至觀看表面的方法，包含：接收超廣角影像資料；將該超廣角影像資料轉換成光學影像，其使用數個光感測器或像素以將所接收的影像資料轉換成該光學影像，該數個光感測器或像素係以大致呈圓形的配置予以安排；引導該光學影像或該光學影像一部分朝向影像投射裝置；以及投射該光學影像或該光學影像一部分至相鄰該影像投射裝置安裝之觀看表面上。
  21. 一種使用者所穿戴之頭罩中的抬頭顯示器，包含：觀看表面，包含該頭罩之遮光板；以及投影機，包含如申請專利範圍第19項之系統，用以投射光學影像或該光學影像一部分至該遮光板的該觀看表面。
  22. 一種會議通話系統，其中至少一與會會議台具備投影機，其包含如申請專利範圍第19項之系統。
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