(57)【要約】  アダプタは、カメラ３またはプロジェクタのように、パノラマ式三次元画像を撮影または表示するために光学機器を適応させるために設けられる。アダプタは、複数のミラー１ａ，１ｂ，１ｃを含んでおり、これらは、対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃについて回転する非環状に湾曲した円錐部の形状をなす反射面を有する。反射面は、アダプタの長軸から垂直に間隔をおき、かつ当該長軸の周りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点を有する。例えば、円錐部は、長軸と等距離の間隔をおき、かつ長軸の周りに等角度の間隔をおいた第１の焦点を有する双曲線状であってもよい。ミラー１ａ，１ｂ，１ｃの対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、例えば、カメラレンズ１２の前側主点と一致する点で長軸と交わるように収束する。したがって、パノラマ式三次元画像の全てのデータのシングルショットの撮影が可能になる。
2008537157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、
非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、前記パノラマ式三次元アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の回りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでいるパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２】
単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、
非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、前記パノラマ式三次元アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の周りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでおり、当該ミラーの対称軸が非同軸であるパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項３】
単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、
前記パノラマ式三次元アダプタは、
前記光学機器とともに用いられる状態で当該光学機器の光学長軸と同軸の長軸を有する一方、
非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の周りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでおり、前記各ミラーが、前記光学機器とともに用いられるときに当該光学機器の視界にあり、かつ非ゼロ体積の三次元領域にある各点から伸び、前記第１の焦点のそれぞれを通過するとともに、前記第１の焦点に対応する前記ミラーの反射面のそれぞれ最初に交わる少なくとも２つの直線が存在するパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項４】
前記反射面はほぼ同じ形状を有している請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項５】
前記反射面はほぼ同じサイズを有している請求項１に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項６】
前記第１の焦点は、前記長軸に対して垂直に伸びた共通の平面に配置されている請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項７】
前記第１の焦点は、前記長軸からほぼ同距離をおいて配置されている請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項８】
前記第１の焦点は、前記長軸の回りにほぼ等しい角度をもって間隔をおいている請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項９】
前記対称軸は、前記長軸に向かって対称に収束する請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１０】
前記対称軸は、共通点でほぼ前記長軸と交わっている請求項９に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１１】
前記共通点は、パノラマ式三次元アダプタが前記光学機器に搭載された状態で、前記光学機器のレンズの前側主点とほぼ一致するように設けられている請求項１０に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１２】
前記各ミラーは、凸状のほぼ双曲線形状の反射面を有している請求項１０に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１３】
前記反射面は、前記共通点にほぼ第２焦点を有している請求項１２に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１４】
前記各ミラーは、凸状のほぼ楕円形状の反射面を有している請求項１０に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１５】
前記反射面は、前記共通点にほぼ第２の焦点を有している請求項１４に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１６】
前記対称軸は、前記長軸とほぼ平行である請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１７】
前記各ミラーは、凸状のほぼ放物線状の反射面を有している請求項１６に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１８】
前記ミラーの背後に実質的な非反射シールドを含んでいる請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項１９】
前記各ミラーはエッジを有しており、当該エッジは、当該エッジにおける前記長軸から最も離れた一点の前記反射面の頂点から、当該エッジにおける少なくとも他の一点よりもさらに伸びている請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２０】
各ミラーの前記エッジは、前記対称軸に対して非垂直である平面内にある請求項１９に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２１】
前記各ミラーは、１つのミラーとまたは他のミラーのそれぞれと間隔をおいている請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２２】
前記各ミラーは、そのエッジにおけるミラー半径にほぼ等しい距離だけ１つのミラーとまたはそれぞれ隣接するミラーと間隔をおいている請求項２１に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２３】
３つのミラーを含んでいる請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２４】
４つのミラーを含んでいる請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２５】
前記パノラマ式三次元アダプタを前記光学機器に搭載し、前記長軸に沿って伸びるロッドによって前記ミラーに接続されるマウントを含んでいる請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２６】
前記マウントは、前記ロッドの端から放射する複数のスポークを含んでいる請求項２５に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２７】
前記スポークの総数は前記ミラーの総数に等しい請求項２６に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２８】
第１の焦点および前記長軸を含む各平面が前記スポークの隣接する対の間の角度をほぼ二等分する請求項２７に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項２９】
前記パノラマ式三次元アダプタを前記光学機器に搭載し、前記ミラーを収容するほぼ透明のシリンダによって前記ミラーに接続されるマウントを含んでいる請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項３０】
各ミラーから前記対称軸に沿って伸びるほぼ非反射のスパイク状部を含んでいる請求項２９に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項３１】
各反射面の使用しない部分はほぼ非反射である請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタ。
【請求項３２】
請求項１、２または３に記載のパノラマ式三次元アダプタと単一の光学機器との組み合わせ。
【請求項３３】
前記パノラマ式三次元アダプタは前記光学機器の一部を形成する請求項３２に記載の組み合わせ。
【請求項３４】
前記光学機器がカメラを含んでいる請求項３２に記載の組み合わせ。
【請求項３５】
前記カメラが単レンズシステムを含んでいる請求項３４に記載の組み合わせ。
【請求項３６】
前記カメラが単一の感光面を含んでいる請求項３４に記載の組み合わせ。
【請求項３７】
前記感光面における画像の座標変換を前記対称軸と一致しない三次元の座標フレームに対して行うプロセッサを含んでいる請求項３６に記載の組み合わせ。
【請求項３８】
前記座標フレームは球形の座標フレームである請求項３７に記載の組み合わせ。
【請求項３９】
前記座標フレームは前記対称軸の平均である請求項３７に記載の組み合わせ。
【請求項４０】
前記光学機器はプロジェクタを含んでいる請求項３２に記載の組み合わせ。
【請求項４１】
前記プロジェクタは左右の画像のアナグリフエンコードを行うように構成されている請求項４０に記載の組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に用いるパノラマ式三次元（３Ｄ）アダプタおよびパノラマ式三次元アダプタと光学機器との組み合わせに関するものである。例えば、光学機器は、当該アダプタを有するか、または当該アダプタにマウントされた状態で立体パノラマカメラとして使用されるカメラを含む。あるいは、光学機器は、前記アダプタにマウントされるか、または前記アダプタを有した状態でパノラマ式立体投射型ディスプレイとして使用されるプロジェクタを含む。
【背景技術】
【０００２】
広視野型またはパノラマ立体式のカメラには幾つかのタイプが知られている。最初に示すタイプは、複数のカメラ、通常は６の倍数のカメラを用い、それらが環状または球面状に構成されている。このような構成は、良好な画質の画像が得られるものの、セットアップが複雑で、かつ費用がかかっていた。また、複数のカメラを使って画像を撮影するため、個々に撮影された画像からパノラマ立体画像を構成するときに、輝度や合成ミスが生じる。このような問題は、２Ｄであれ、３Ｄであれ、マルチカメラシステムにおいて、合成画像を得るために異なるカメラによって撮影された画像を合成するときに生じる典型的な問題である。
【０００３】
周知の回転ヘッドカメラを用いてパノラマ立体画像を生成することも可能である。この装置によって良好な結果を得ることができるものの、立体画像を得るためには撮像画像の膨大なコンピュータ処理が必要となる。また、回転ヘッドカメラの特性として、縦方向に区分けされた別々の画像は、それぞれ異なる時間帯において撮像されているため、画像が撮像されたときの背景や被写体に大きな動きがあると、相当な撮影ミスとなる。
【０００４】
他の公知の立体カメラ装置のタイプとして、「魚眼」レンズのような広角レンズを用いるものがある。しかし、このような装置で完全なパノラマ画像を得るためには、通常複数台のカメラが必要であり、一般的に撮像画像の解像度は比較的低い。
【０００５】
「反射屈折」型の公知の２Ｄシステムは、円錐ミラーを用いており、通常、カメラの上部に取り付けられ、“エマルジョン型”、あるいは“光電型”であり、静止画または動画を撮影する。米国特許第３５０５４６５号は、完全３６０°パノラマ２Ｄ画像を実現するこのタイプの装置を開示しており、例えばタンクコマンダーに使われる。図１に示すように、円錐ミラー１の反射面２は、垂直軸に対して軸対称であり、双曲線を回転したときの表面の形をしている。ミラー１はビデオカメラ３の上部に取り付けられることで、ミラー１の対称軸とカメラ３の光学軸とは一致している。
【０００６】
カメラ３による撮像画像が、例えば、後述するように座標変換による処理を施されることで、例えばタンク廻りの３６０°２Ｄパノラマ画像を得ている。しかしながら、そのような装置では２Ｄ画像しか得ることができない。
【０００７】
「Applied Optics, Vol 36, No 31, 1 November 1997, pages 8275-8285, J.S. Chahl et al, “Reflective Surfaces for Panoramic Imaging（パノラマ・イメージングの反射面）”」は、ミラーがカメラの上部に取り付けられた他の２Ｄ装置を開示している。このミラーは垂直軸に対して環状対称であり、該垂直軸上に窪みを有している。これにより、ミラー下部の視野が不明瞭になるというカメラに起因する影響が軽減される。
【０００８】
欧州特許公開公報第０９８９４３６号は、他の複数のカメラと協同する、切子面ミラーを含むパノラマ３Ｄカメラを開示している。図２に示すように、切子面ミラー１はピラミッドの形状をしており、その基礎部は、所望の側面数を有する左右対称な多角形である。カメラ群３は、各切子面に対して、カメラ群３のうちの少なくとも二つが一つの方向から同一の画像を撮像しており、その方向は協同する切子面の向きによって定まる。そして、完全パノラマ３Ｄ画像は、個々の画像を合成することにより成形される。しかしながら、カメラ群３を備えた前記装置は、上述のように、整合、同期化および配列について、困難であり、かつ問題を有する。また、比較的大型で非対称のミラー１は、大きく、かつ比較的高価である。
【０００９】
特開平１１−０９５３４４号公報は、欧州特許公開公報第０９８９４３６号に類似した装置を開示しているが、その装置は以下の点で異なっている。つまり、１台のカメラがそれぞれの切子面を向いており、協同するカメラが切子面によって定まる方向から若干異なる画像を撮像できるように、各切子面は分割され角度付けされている。
【００１０】
また、特開平１１−０９５３４４号公報は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示す装置を開示している。この装置は１台のカメラ３を備え、そのカメラ３はミラーの対称軸に沿って上方を向いている。そのミラーは、二つの異なる円錐部３ａ，３ｂを有する。当該円錐部は同一のタイプであり、例えば双曲線状であるが、サイズと形状が異なるとともに、垂直方向に間隔をおいており、光学機構を有さない部材４によって連結している。そのようにして、カメラ３は、円錐部３ａ，３ｂから映された画像を二つの環状領域として合成画像を撮像する。
【００１１】
二つの円錐部ミラー３ａ，３ｂの焦点は間隔をおいて離れている。これにより、３Ｄパノラマ画像を展開する立体基準線がもたらされる。しかしながら、上記ミラーは水平方向ではなく垂直方向に離れているため、分かれた画像の視差は垂直方向に生じ、直接的に水平方向の立体的画像をもたらす水平基準線を得ることができない。この問題点を修正し、かつ水平視差を伴う立体画像を得るためには、特徴の整合を含む付加的な処理をしなければならない。そういった処理は信頼性が乏しく、最終画像において、画像データが存在しない暗部領域を残すことになる。また、撮像画像のサイズと解像度がそれぞれ異なっていることから、解像度または画質の低下を伴うことなく同時に処理するのは困難である。
【００１２】
国際特許公開公報Ｗ０３／０５４６２５は、図４（ａ）ないし図４（ｃ）に示す３Ｄカメラ装置を開示する。この装置は、図６に示す型式の３台の反射屈折式カメラ３ａ・３ｂ・３ｃを用いる。当該カメラは、正三角形の頂部にそれぞれ配設され、カメラの位置によって限定される５ａ，５ｂ，５ｃで示される画像撮影のための有効視野を有する。この型式のシステムは、Barton et al, Proc SPIE vol.3835, “Three-dimensional imaging, optical metrology, and inspection（三次元イメージング、光学測定、および検査） V”, 1999, p.84-92においても開示されている。しかしながら、この装置には３台のカメラが必要であり、前述のように、光学システムの整合、同期化、および配列に問題があり、また、セットアップが難しい。
【００１３】
Peleg et al, IEEE Transactions on Patent Analysis and Machine Intelligence, vol.23 no.3, March 2001, p.279-90 ISSN: 0162-8828では、図５に示すように、パノラマ立体画像を撮像する別の技術を開示している。この論文は、主として回転パノラマカメラとそのシミュレーションを用いることに関するものである。開示技術の一つは、右目の環状射影Ｐ１を捉えるらせん状ミラー１ａと、左目の環状射影Ｐ２を捉えるらせん状ミラー１ｂとを用い、１台のカメラによって広視野の立体合成画像を撮像している。しかしながら、そのようなミラー装置は製造が困難であり、シングルショットで完全３６０°パノラマ画像を得ることは不可能である。
【発明の開示】
【００１４】
本発明の第１の見地は、単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、前記パノラマ式三次元アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の回りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでいるパノラマ式三次元アダプタを規定している。
【００１５】
また、発明の第２の見地は、単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、前記パノラマ式三次元アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の周りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでおり、当該ミラーの対称軸が非同軸であるパノラマ式三次元アダプタを規定している。
【００１６】
また、発明の第３の見地は、単一の光学機器用のパノラマ式三次元アダプタであって、前記パノラマ式三次元アダプタは、前記光学機器とともに用いられる状態で当該光学機器の光学長軸と同軸の長軸を有する一方、非環状の曲面を有する円錐形状部を対称軸について回転することにより形成された形状の少なくとも一部である形状を有する反射面をそれぞれ備えるとともに、アダプタの長軸と垂直方向に間隔おき、当該長軸の周りに角度をもって間隔をおいた第１の焦点をそれぞれ有する複数のミラーを含んでおり、前記各ミラーが、前記光学機器とともに用いられるときに当該光学機器の視界にあり、かつ非ゼロ体積の三次元領域にある各点から伸び、前記第１の焦点のそれぞれを通過するとともに、前記第１の焦点に対応する前記ミラーの反射面のそれぞれ最初に交わる少なくとも２つの直線が存在するパノラマ式三次元アダプタを規定している。
【００１７】
前記反射面はほぼ同じ形状を有していてもよい。
【００１８】
前記反射面はほぼ同じサイズを有していてもよい。
【００１９】
前記第１の焦点は、前記長軸に対して垂直に伸びた共通の平面に配置されていてもよい。
【００２０】
前記第１の焦点は、前記長軸からほぼ同距離をおいて配置されていてもよい。
【００２１】
前記第１の焦点は、前記長軸の回りにほぼ等しい角度をもって間隔をおいていてもよい。
【００２２】
前記対称軸は、前記長軸に向かって対称に収束してもよい。前記対称軸は、共通点でほぼ前記長軸と交わっていてもよい。前記共通点は、パノラマ式三次元アダプタが前記光学機器に搭載された状態で、前記光学機器のレンズの前側主点とほぼ一致するように設けられていてもよい。あるいは、前記各ミラーは、凸状のほぼ双曲線形状の反射面を有していてもよい。前記反射面は、前記共通点にほぼ第２焦点を有していてもよい。前記各ミラーは、凸状のほぼ楕円形状の反射面を有していてもよい。前記反射面は、前記共通点にほぼ第２の焦点を有していてもよい。
【００２３】
前記対称軸は、前記長軸とほぼ平行であってもよい。前記各ミラーは、凸状のほぼ放物線状の反射面を有していてもよい。
【００２４】
前記ミラーの背後に実質的な非反射シールドを含んでいてもよい。
【００２５】
前記各ミラーはエッジを有しており、当該エッジは、当該エッジにおける前記長軸から最も離れた一点の前記反射面の頂点から、当該エッジにおける少なくとも他の一点よりもさらに伸びていてもよい。各ミラーの前記エッジは、前記対称軸に対して非垂直である平面内にあってもよい。
【００２６】
前記各ミラーは、１つのミラーとまたは他のミラーのそれぞれと間隔をおいていてもよい。前記各ミラーは、そのエッジにおけるミラー半径にほぼ等しい距離だけ１つのミラーとまたはそれぞれ隣接するミラーと間隔をおいていてもよい。
【００２７】
前記パノラマ式三次元アダプタは３つのミラーを含んでいてもよい。
【００２８】
前記パノラマ式三次元アダプタは４つのミラーを含んでいてもよい。
【００２９】
前記パノラマ式三次元アダプタは、当該アダプタを前記光学機器に搭載し、前記長軸に沿って伸びるロッドによって前記ミラーに接続されるマウントを含んでいてもよい。前記マウントは、前記ロッドの端から放射する複数のスポークを含んでいてもよい。前記スポークの総数は前記ミラーの総数に等しくてもよい。第１の焦点および前記長軸を含む各平面が前記スポークの隣接する対の間の角度をほぼ二等分してもよい。
【００３０】
前記パノラマ式三次元アダプタは、当該アダプタを前記光学機器に搭載し、前記ミラーを収容するほぼ透明のシリンダによって前記ミラーに接続されるマウントを含んでいてもよい。当該アダプタは、各ミラーから前記対称軸に沿って伸びるほぼ非反射のスポークを含んでいてもよい。
【００３１】
各反射面の使用しない部分はほぼ非反射であってもよい。
【００３２】
本発明の第４の見地は、本発明の前記第１ないし第３ののけ見地のいずれかにしたがったパノラマ式三次元アダプタと単一の光学機器との組み合わせを規定する。
【００３３】
前記パノラマ式三次元アダプタは前記光学機器の一部を形成してもよい。
【００３４】
前記光学機器がカメラを含んでいてもよい。前記カメラが単レンズシステムを含んでいてもよい。前記カメラが単一の感光面を含んでいてもよい。
【００３５】
前記組み合わせは、前記感光面における画像の座標変換を前記対称軸と一致しない三次元の座標フレームに対して行うプロセッサを含んでいてもよい。前記組み合わせは、前記座標フレームは球形の座標フレームであってもよい。前記座標フレームは前記対称軸の平均であってもよい。
【００３６】
前記光学機器はプロジェクタを含んでいてもよい。
【００３７】
前記プロジェクタは左右の画像のアナグリフエンコードを行うように構成されていてもよい。
【００３８】
これにより、パノラマ立体画像または連続画像を撮影または投影することができる装置を提供することができる。多くの実施例では、完全３６０°水平パノラマが撮影または投影される。そのような構成は、「シングルショット」式のものであり、光学的整合または感応的整合を必要としないように、単一のレンズまたは光学システムとシングルセンサ、エマルジョンフィルムフレーム、または画像生成システムのみを必要とする。例えば、背景が動く静止画像が画質の低下なく撮影されるように、完全３６０°パノラマで同時に対応する画像が撮影される。カメラが有するこの特徴は、静止画の記録およびビデオの記録に適している。
【００３９】
実質的に同じサイズおよび解像度の対応する画像が撮影される。システムが水平パノラマ画像を撮影するために用いられる場面では、当該システムは、潜在的に不確実な特徴の整合または類似する処理を必要とすることのないように、水平の視差のみが存在するようなものである。その代わりに、グローバル「アンラッピング方程式」が用いられ、これらは、より簡単な「ハードワイアード」であり、かつより「ビデオシーン」に適用できる。グローバルアンラッピング方程式は、映像における距離または被写体のサイズに依存せず、また、円錐ミラーを用いた結果である単一の視点の状態のために用いてもよい。したがって、被写体の認識が必要とならないように、アンラッピングに依存しない被写体を必要としない。
【００４０】
例えば、高解像度デジタルカメラまたはカムコーダーのような感光剤フィルムまたは光電センサーを用いて静止画像または動画像をキャプチャするための標準的なカメラとともに用いられるような比較的単純なアダプタを提供することができる。また、類似するかまたは同じアダプタがパノラマ式ディスプレイを提供するために立体画像を投影するプロジェクタとともに用いられてもよい。しかしながら、「アダプタ」は、パノラマ３Ｄ立体画像をキャプチャまたは表示するための特にカメラまたはプロジェクタに不可欠な部分を形成する。例えば、回転する機械上で容易に作製できるように、上記の全てのミラーが全く同じであり、かつ環状に対称であるので、ミラーを比較的容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図６は、シンプルで周知の反射屈折式カメラにおけるアンラッピング方程式の導出方法を示している。前記カメラは凸状の双曲ミラー１を備え、従来の標準的なカメラ３を含む２Ｄパノラマカメラに供される。そのような装置は、例えば、“Panoramic Vision, Sensors, Theory and Applications”, Ed. Benosman and Kang, Springer, 2001に開示されている。
【００４２】
上記装置は、軸９に対して軸対称な凸状の双曲ミラー１を備える。双曲ミラー１は、第１の焦点が１０の位置にある。双曲ミラー１は、レンズ口径１２と電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ１３とを備えるカメラ３の上部に設けられている。双曲ミラー１の第２の焦点は、レンズ口径１２の主点１１に位置する。このようにして、カメラ３は、カメラ軸の周囲３６０°に広がる双曲ミラー１の鏡映を「視る」ことになる。そして、そのカメラ軸は対称軸９と一致し、双曲ミラー１の設計に依存する垂直領域を有している。
【００４３】
一方の焦点に入射した光線は他の焦点に反射されるという特性から、ミラーは二つの焦点を有する円錐状でなくてはならない（うち一つの焦点は放物面に対して無限遠に位置する）。双曲状の場合、遠焦点はレンズの前方結節点（主点）１１と一致する。こうして、カメラセンサ１３に映る画像は、ある一つの点、すなわち双曲ミラー１の第１の焦点１０から取ってきたように現れる。この場合、画像内には立体基準線がないので、映像に関係なく単に幾何変換が施される。これにより、最終的なパノラマ画像において、カメラから異なる距離にある全ての被写体に対して、幾何画像が正確に再合成される。これは、単一視点調節として知られている。
【００４４】
このシステムでは、非環状の曲面を有するあらゆる円錐ミラーを用いることができる。凸状の双曲ミラーも使用できるが、この場合は主点が無限遠であるテレセントリックレンズが必要となる。また、凹状の楕円ミラーを用いることもできるが、当該楕円ミラーは垂直領域に限界があるため、下方投射の用途がより適している。しかしながら、環状のミラーは適切ではない。
【００４５】
レンズの焦点と双曲ミラーの遠焦点１１とが原点において一致し、Ｚ軸がシステムの対称軸となる座標系において、双曲ミラーは以下の表面方程式を満たす。
【００４６】
（Ｃ／２−Ｚ）２／ａ２−Ｒ２／ｂ２＝１      式（１）
ここで、Ｃは焦点間の距離を表し、Ｒは動径座標を表し、ａとｂは以下の式によって与えられる。
【００４７】
ａ２＝Ｃ２（Ｋ−２）／４Ｋ  ，  ｂ２＝Ｃ２／２Ｋ      式（２）
ここで、Ｋは修正円錐係数であり、双曲体の形状を規定する（Ｋ＞２）。
【００４８】
したがって、ＣＣＤセンサ上の軸からある点までの距離は、ｔａｎ（φ）に比例し、かつ現実の被写体の仰角θに関係する、というようにアンラッピング方程式を単純に表現できる。
【００４９】
tan（φ）＝(K-1-sec(θ)√(K(K -2)))/(cos(θ)−K (K−2)tan(θ))   式（３）
この式から正確な２Ｄパノラマが成形される。
【００５０】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、３Ｄパノラマ画像を撮像する装置を示しており、１台のカメラ３を用いて完全３６０°立体画像を実現している。この装置は、専用３Ｄパノラマカメラ、あるいは従来のカメラが３Ｄパノラマ画像を撮像できるようになるアダプタを有する。この装置が３台の双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃをカメラ３の垂直上方に配置した様子が図示されている。しかしながら、双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃを所望の他の方向に配置することもできる。例えば、カメラ３を双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃの上方に配置し、あるいは、この装置を光学軸が水平方向であるカメラとともに配置することもできる。
【００５１】
双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対して軸対称であり、それらの軸は同軸ではない。その双曲体の軸はカメラ３のレンズ１２の一点に集まる。双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃは同一の形状およびサイズであり、１６で示すように、互いに接触するように配置されている。このように、ミラーは、それぞれ正三角形の頂部に効果的に配置されている。第１の焦点は、アダプタの長軸１７から等角に同一の距離を保って位置している。軸１７は、カメラ３のレンズ１２の光学軸と一致または同軸である。対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃはカメラレンズ１２の一点に向かって集まり、カメラレンズ１２の主点において、アダプタの長軸１７と交差する。双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃの第１の焦点は、長軸１７に対して垂直な平面内に位置している。
【００５２】
カメラ３はどのような型式のものでもよく、例えば、単一画像、静止画像、または連続する動画やビデオ画像を撮像するものである。図６ではＣＣＤセンサ１３を用いて説明しているが、それぞれの画像を撮像できるものであればどのような感光素子でもよい。例えば、従来の感光性乳化フィルムまたは他の種類のセンサを使ってもよい。カメラ３は、例えばデジタルカメラ、カムコーダ、あるいは従来のタイプでよく、双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃを有するアダプタが、それぞれの画像、または撮像した連続画像の各画像における「シングルショット」から立体３Ｄパノラマ画像を撮像できるものであればよい。このように、カメラ３は一つのレンズ（または他の光学装置）と一つの感光面とを有し、３Ｄパノラマ用のすべての画像データがこのようなカメラシステムによって同時に撮像される。
【００５３】
双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ単一視点調節されており、カメラセンサが撮像した三つの画像は、三つの差と視点から撮像されたものである。各ミラーは２４０°の角度領域１８を有し、その中には他のミラーの鏡映は含まれない。従って、三つの画像はカットされ、二つ（２×３６０°＝３×２４０°）の相同する３Ｄ３６０°画像となる。これは、撮影ポイントは離れているものの、ミラーの焦点距離によって定まる基準線が一つであることによる。この結果、同時に見える水平視差のみを含んだ３Ｄ画像を得ることができる。
【００５４】
双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃは、カメラ３に対してそれぞれ異なる角度で傾いており、各ミラーの鏡映は別々に処理しなければならない。したがって、軸対称座標系が異なる場合の座標変換には球面三角法が必要となる。変換計算は良く知られており、すべての鏡映に対して共通しており、非現実的な整合に依拠することはない。
【００５５】
図８は、変換計算に係る幾何学的配置を示す。線分の定義は以下の通りである。
【００５６】
線分ＷＣは、最終画像が生成される軸であり、センサに対して垂直である。
【００５７】
線分Ｗ’Ｃ’は線分ＷＣと平行であり、ミラーの第１の焦点を通る。
【００５８】
点Ｍは、ある被写体からの任意の光線とミラーとの交点であり、その光線の延長線はミラーの第１の焦点を通る。
【００５９】
点Ｆは、双曲ミラーの焦点である。
【００６０】
点Ｏは、ゼロ方位角を定義する任意の方向である。
【００６１】
点Ｐは、光線とセンサとの交点である。
【００６２】
点Ｉは、センサに映るミラー画像の中心点である。
【００６３】
点Ｅは、ミラー画像の頂部である。
【００６４】
点Ａおよび点Ｂは、それぞれ線分ＦＩおよび線分ＭＰ上の任意の点であり、線分ＡＢは線分ＦＩに対して垂直である。
【００６５】
線分ＭＰは、センサに対する光線の方向を示す。
【００６６】
線分ＦＩはミラーの対称軸であり、画像環の中心である。
【００６７】
点Ｌはレンズの主点であり、かつ線分ＷＣ、線分ＦＩ、および線分ＭＰ上にある。
【００６８】
点Ｏ’は準任意点であり、点Ａ、点Ｆおよび点Ｏと同一平面上にある。
【００６９】
線分ＡＢおよび線分Ｏ’Ａは、両者ともに線分ＦＩに対して垂直である。
【００７０】
点Ｍ’からの方向付けは、線分Ｍ’Ｆが線分Ｗ’Ｃ’に対して垂直であり、点Ｍ’は点Ｗ’，点Ｃ’および点Ｍと同一平面状にある。
【００７１】
線分ＭＦと線分ＦＯは、両者ともに線分Ｗ’Ｃ’に対して垂直である。
【００７２】
記号の定義は以下の通りである。
【００７３】
角ＷＬＦ、角ＬＦＣ’、および角ＩＬＣは、取付角δである。
【００７４】
角ＯＦＭはθＡ’である。
【００７５】
角ＬＦＭはθである。
【００７６】
角Ｃ’ＦＭは外部θ’である。
【００７７】
角ＢＡＯ’はφＡである。
【００７８】
角ＭＬＦと角ＩＬＰはφである。
【００７９】
角ＣＬＰはχである。
【００８０】
ＩＰ間の距離は長さΗである。
【００８１】
ＩＥ間の距離は長さΗＭである。
【００８２】
角ＣＩＰはχAである。
【００８３】
仮に、点Ｍがミラーの端部にあり、かつ点Ｏと同一平面状にある場合、点Ｐは点Ｅと同一であり、角ＭＬＦは最大角φ０となる。
【００８４】
写真を撮影すると、画像中のある特定の被写体のピクセル位置を、現実の座標系に適合している画像へと変換する必要がある。換言すると、半径Η、方位角χAによって定義される撮像画像の環領域内におけるある点の画像座標と、球面垂直角θ’と方位角θA’とによって定義される現実の座標とを関係付けしようとしている。
【００８５】
上記の関係付けは、出力画像を現実の座標（θ’，θA’）で定義し、そして画像環内のピクセルをピクセル座標（Ｒ，χA）に対応するように、後戻りして計算することによって行われる。
【００８６】
この関係付けは、式（３）と式（４）とによって算出される。
【００８７】
cos(θ)= cos(θ’) cos(δ)-sin(θ’)sin(δ)con(θA’)
cos(φA)=(cos(θ’)- cos(θ) cos(δ))/(sin(θ)sin(δ))
cos(χ)= cos(φ) cos(δ)-sin(φ)sin(δ)con(φA)                  式（４）
Η=√（1+( cos(δ)sec(χ))2-2 cos(δ)sec(χ)cos(φ)）
ΗＭ＝ cos(δ)tan(δ+Φ０)-sin(δ)
R=R０Η/ΗＭ
cos(χA)=(Η2+sin2(δ)-cos2(δ)tan2(χ))/2Ηsin(δ)
ここで、R０はピクセル内の画像円周の半径を表す。これが、２４０°のセグメントにわたって、三つの画像円周に対してそれぞれ行われる。
【００８８】
３D画像を作成するために、図９に示すように、アンラップされた２４０°セグメントはそれぞれ縦方向に「切断」される。残りの左側１２０°画像が組み合わされ、一つの３６０°相同画像が合成される。同様に、三つの右側１２０°画像が組み合わされ、一つの３６０立体パノラマ画像が合成される。三つの「左側」画像セグメントが３６０°左側画像を作成するために結合される。三つの「右側」画像セグメントが３６０°左側画像を作成するために結合される。
【００８９】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す実施の形態において、概して、長軸の一方の側の垂直面において１３５°まで角度領域を確保できる。図７（ａ）に示す方向において、実質的に真下から水平平面の４５°上側まで角度領域を拡張することができる。
【００９０】
暗部または実質的な非反射遮蔽部２０が双曲ミラー１ａ，１ｂ，１ｃの背後に取り付けられており、背景光がカメラレンズ３に入射するのを防いでいる。遮蔽部２０によって、ミラーの後ろ側からの光が自動露出装置を備えたカメラの露出設定が不正確になるのを防ぐ。例えば、図７（ａ）に示すように向けられたカメラは、遮蔽部２０が天井や壁の上の方の建物の照明を遮蔽し、カメラの露出設定が望ましくない影響が受けるのを回避する。
【００９１】
図１０（ａ）に示すように、カメラセンサ上の環状画像から現実のパノラマへの数学的マッピングは正確には整合しない。矩形状の画像に開くのに理想的なミラー映像は２１によって示される。ミラー状の通常のデータは２２によって示される。この不一致は、長軸１７に対して対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃが傾いていることに起因する。これは「アーチファクト・リーク量（artefact leakage）」２３として参照されており、各画像セグメントのコーナー付近に暗部領域が生じる結果をもたらす。
【００９２】
図１０（ｂ）に示すように、投射された立体基準線は、方位角が異なるとその長さが変化する。極端な例を２５で説明すると、その基準線はミラー半径の２倍あり、２６で示す方向においては、基準線はミラー半径と同一になるまで縮小している。このように、最大基準線長さの５０％の変位が起こる。
【００９３】
用途によっては、これらの影響はさして重要ではなく、容認できない視覚上の結果は発生しない。しかしながら、これらの影響を抑制することにより、得られる画質が実際に改善される。そして、上記の両方、あるいは一方の影響を以下のように軽減することができる。
【００９４】
図１０（ａ）のアーチファクト・リーク量を軽減または削減する方法として、実際の角度範囲を制限するか、またはミラーの断面像を変えることにより、センサ上のミラーの画像が、矩形の実際の角度範囲からのマッピングに一致する。後述する技術（オリジナルのミラー像）が図１１（ａ）に示されており、前述のように、図１１（ａ）の左側図面の状態が図１１（ａ）の右側図に示すように変化している。特に、１ａなどで示される各ミラーの反射面が修正されており、それにより、ミラーは、ミラー１ａの対称軸と垂直に交差しない平面によって規定される端部３０において末端となる。これにより、点３１は、対称軸の方向にミラー頂部３２から、例えば点３３，３４よりさらに遠くに伸びる。最終的なデータは、図１１（ａ）の２１に示されるように、より現実のデータに合致する。ミラーの端部３０は、アーチファクト・リーク量による影響を軽減するために、さらに変更することができる。
【００９５】
図１１（ｂ）は、新しいデザインのミラー１ａ，１ｂ，１ｃが非接触で分離することによる効果を表す図である。これによって視野が拡大する。ここで例示された図においては、近接するミラー間は、実質的にミラー半径と同じ距離だけ離れており、各カメラからの現実の視野は２６１°となる。だが、実際に必要な角は２４０°である。このように配置することで、アーチファクト・リーク量を軽減することができる。
【００９６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、アダプタと四つのミラー１ａ〜１ｄを有するカメラが正方形の形状に配置された状態を示す。この並べ方において、それぞれのミラーは２１０°の視野をもたらすが、必要であるのは１８０°である。したがって１８０°以上のアーチファクト・リーク量の重なり合った領域では同リーク量は発生しない。要求される視野角のそれぞれの縁は、ミラーの中心間を結ぶ線分に対して４５°の位置にあり、三台のミラーを用いた図１１（ｂ）の３０°に対をなす。ミラー中心間の立体基準線はミラー半径の２倍である。視野領域の縁部における立体基準線は半径の√２倍である。このように、立体基準線の変位は５０％から最大２９％にまで減少している。アーチファクト・リーク量および立体基準線の変化の両方の削減が達成できる。
【００９７】
四台以上のカメラを用いることもできるが、所定の空間分解能のカメラに対してミラーの数を増やすと、各画像の空間分解能は低下する。
【００９８】
三台またはそれ以上のミラーを用いることにより、完全３６０°立体パノラマ映像を撮像することができる。しかしながら、水平面上においてより狭い視野角でも十分な場合、図１３に示すように二台のカメラが使われる。このように並べることで、前後方１２０°の範囲で完全な立体映像を撮影することができる。そして、この範囲において３Ｄ映像を合成することができる。側面の６０°角範囲においては２Ｄ映像を撮像することができ、水平平面において、完全な３６０°角範囲において２Ｄ画像を視ることができる。３Ｄ画像に制限が加わってもよい用途においては、安価なカメラを利用することができる。例えば、警備向けに用いる場合、二台のミラーによって撮像されるパノラマ画像のみを必要とする前後方の３Ｄ角範囲のものを、壁のコーナーから、あるいは廊下に沿って画像を対象範囲とすればよい。
【００９９】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、カメラレンズ３の上部にミラー１ａ，１ｂ，１ｃをマウントする構成を示す。これらの構成においては、それぞれマウント４０を利用している。マウント４０は、アダプタがカメラ３のレンズの上の正しい位置・向きに取り付けられるのであれば、どのようなタイプでもよい。
【０１００】
図１４（ａ）に示す構成において、マウント４０は図１４（ｄ）の４１などのスポークに固定または一体化される。このスポーク４１は、放射状に伸びており、中央支柱またはロッド４２の端部に固定または一体化されている。ロッド４２は、アダプタの長軸に沿って、ミラー１ａ，１ｂ，１ｃの間を通って伸びており、もう一方の端部はミラーマウント部４３に固定されるかまたは一体化されている。
【０１０１】
一般的に、スポーク４１およびミラー１ａ，１ｂの数は同一であり、各ミラーの第１の焦点を含む平面と長軸は、隣接するスポーク間の角度を二等分する。
【０１０２】
図１４（ｂ）は他のマウント構成を示すが、マウント４０が、実質的に透明なシリンダ４５によってミラーマウント部４３に固定されている。このような構成によって、ミラー表面が保護される。しかしながら、シリンダ４５からの内部反射によって、撮像画像にゴーストが現れる。その様子が入射光路４６によって示され、かつH Ishiguro, “Development of low-costs compact omnidirectional vision sensors”, complied in “Panoramic Vision”, Springer Verlag, 2001, ISBN 0387951113に開示されている。そのようなゴーストは、図１４（ｃ）に示す黒色の、あるいは非反射性のスパイク状部４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって低減または除去することができる。これらのスパイス状部は、ミラーの対称軸に沿って伸びており、レンズ３の主点に向かって一点に集まっていくが、主点まで延びる必要はない。
【０１０３】
好ましくない反射の影響を抑えるため、画像を合成するために有効に利用されていないミラーの一部が非反射性であってよく、例えば光沢がない黒色に着色してもよい。例えば、図１５は、図７（ａ）および図７（ｂ）で示す実施の形態に係る三つのミラーにおいて、適切な領域５０ａ，５０ｂ，５０ｃを黒くした例である。このケースにおいては、アダプタの長軸に面するミラーの１２０°領域は実質的に非反射性になっている。これにより、処理ソフトウェアが撮像画像を処理するうえで、点Ｏ，点Ｒを認識することによりセンサ上に形成された「環状」画像の中心点、旋回半径をより容易に割り出すことができ、それにより画像処理が円滑に進む。
【０１０４】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ミラー１ａ，１ｂ，１ｃが凹状楕円体の反射表面を有する点で図７（ａ）および図７（ｂ）と相違するアダプタとカメラの図である。楕円体の軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃはカメラ３のレンズ１２の一点に集まってくる。
【０１０５】
この場合の式は以下のように表される。
【０１０６】
（C／２-Z）２/u２+R２/ｖ２=1
u２＝C２（２K’+1）/4        v２＝C２K’/2
tan（φ）=K’/（（K’+1）cot(θ)+ cosec(θ)√(2Ｋ’+1)）
ここで、Ｋ’は異なる修正円錐係数であり、楕円体の形状を規定する（Ｋ’＞０）。式（４）は、傾斜角の関係を規定する。
【０１０７】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、凸状放物ミラーが用いられる他の実施の形態を示す。これらのミラーには第１の焦点があるものの、第２の焦点は無限遠に存在する。この場合、ミラーの対称軸は、互いに（ただし同軸ではない）、かつアダプタの長軸１７に対して平行である。この場合、カメラ３にテレセントリックレンズの使用が必要である。それは、図１７（ａ）に１２ａで示すような大型のテレセントリックレンズか、または図１７（ｂ）に１２ｂで示すような特注のテレセントリックレンズにより三つの放物ミラーを一体化したものとなる。
【０１０８】
上述のアダプタとプロジェクタとを用いることにより、図１８に示す例のように、３Ｄパノラマ投射システムを実現できる。このシステムは、正確に修正画像を投射する従来タイプのプロジェクタ５５を備える。例えば、上記プロジェクタは部屋の床の内部、あるいは床下に、垂直上向きに設置されている。プロジェクタとして好適な例は、カラーホイールを備えたＤＭＤ（digital micromirror device）を有するタイプである。
【０１０９】
上記プロジェクタは投射レンズ５６を有し、投射レンズ５６は光を上方に向け、例えば部屋の天井に配設された双曲ミラー５７に投射する。双曲ミラー５７は、部屋にいる観察者が視ることができるように、光を３６０°スクリーンまたは壁５８に反射する。このシステムにより、スクリーンや壁５８に立体パノラマ映像を映し、適切なタイプのメガネなどの視聴補助を用いて観察者が視ることができる。正確な映像を視聴するために、プロジェクタ５５内部のＤＭＤ、あるいは他の特別な光変調機等に提供される画像が、上述したカメラやアダプタによって記録されたのと同様な成形を受ける。
【０１１０】
投射画像が立体的に視えるように、右側および左側画像はエンコードされ、視聴者が用いる視聴補助が画像を正しくデコードし、右目および左目画像が、各視聴者のそれぞれ右目・左目にだけ視えるようになる。例えば、図１９（ａ）に示すように、右側・左側画像は、アナグリフプロジェクタにのみ供される赤・シアン要素を含む。視聴補助は、視聴者の右目には赤色光のみ、左目にはシアン光のみを透過する色フィルタを備えたメガネを含む。
【０１１１】
右側および左側画像のエンコードは偏光によるものでもよく、右側および左側画像が直交偏光され、視聴補助は偏光検出子を有する。投射スクリーン５８は偏光保護型にする必要がある。図１９（ｂ）はその装置であり、必要であれば偏光板６０（あるいは色感応性偏光板）と、投射レンズ５６に付随するパターンリターダ６１とを有する。パターンリターダ６１は、画像の偏光されていない箇所をすべて透過し、他の画像の偏光した箇所を直交偏光に変換する。
【０１１２】
好適な同期シャッターガラスとともに右側および左側画像を符号化する時系列エンコーダが使用される。その一例が液晶技術によって具体化される。この技術と偏光エンコーダを組み合わせた装置が図１９（ｃ）に示される。右側および左側画像が時系列に投射され、切替可能リターダ６５が直交偏光により右側および左側画像をエンコードするのと同期して切り替えられる。
【０１１３】
図２０は、ミラーを具象化した最初の方法を模式的に表している。この方法では、ミラー１ａ，１ｂ，１ｃは互いに離れて製造または形成されており、図示しない好適な台に固定されている。ミラー１ａ，１ｂ，１ｃは、ミラーの対称軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃが一点に集まるような方向を向いており、その点はカメラレンズ１２の主点と合致する。
【０１１４】
図２１は、ミラーの他の構造を示す。この取付方法では、ミラー１ａ，１ｂ，１ｃは一つの材料から切り取られており、ミラーは土台１ｄと一体化している。ミラーは、アダプタがカメラの上にマウントされている場合、ミラーの対称軸がカメラレンズ１２の主点と交差するように形成されている。
【０１１５】
上述した実施の形態において、それぞれの実施の形態におけるミラーは同一の形状とサイズであった。しかしながら、アダプタが三つ以上のミラーを備える場合、それは必須の条件ではない。例えば、図２２は、ミラー１ａ，１ｂはサイズは大きいが、互いに形状とサイズが同一であり、ミラー１ｃは、ミラー１ａ，１ｂと形状は同じだが小さいサイズの場合を表す。この装置は、ある方向における画像の解像度が優れ、他の方向における画像の解像度が低くなるような場合に使われる。二つの大きなミラー１ａ，１ｂと、一つの小さなミラー１ｃを備えた図２２に示す実施の形態において、視野角７０における画像の空間分解能は、同じサイズの三つのミラーを備えたアダプタに比べて高くなる。視野角７０の外側の領域においては、空間分解能は同じサイズの三つのミラーを備えたアダプタに比べて低くなる。この装置は、例えば、特定の方向・角度を監視しつつ、他の方向の監視も行うような場合に使われる。
【０１１６】
パノラマ３次元アダプタとして性能を発揮するためには、そのようなアダプタは構造面において様々な仕様を満足しなければならない。その仕様は種々に規定されるが、図２３は一つの規定を示すものである。アダプタは長軸１７を有する。長軸１７は、アダプタが本装置とともに用いられたならば、装置の光軸と一致する。例示した図面において、本装置は光学画像機構３を有しており、図２３はアダプタが本装置に搭載された状態を表すが、このときアダプタの長軸１７と光学画像機構３の長軸とは一致する。
【０１１７】
図２３には二つのミラー１ａ，１ｂが示されているが、さらに別のミラーが存在することもある。ミラーは装置の視野領域に取り付けられている。ミラーは、第１の焦点７１ａ，７１ｂを有し、それらは長軸１７の回りに位置しており、通常は長軸１７に対して垂直な平面７２に位置している。ミラー１ａ，１ｂはそのように配置しているため、３Ｄ空間内の三次元領域７３は、３Ｄ領域において連続点を有しているので、点７４のような点が領域７３に存在する。点７４から焦点７１ａ，７１ｂを通る少なくとも二つの直線７５，７６があり、直線７５，７６は点７７，７８において初めてミラー表面と交差する。そして、点７７，７８は、直線７５，７６が通過する焦点と連関している。図２３に示すように、ミラー１ａ，１ｂは凸状であり、最初の交点である点７７，７８は点７４と焦点７１ａ，７１ｂの間に位置する。凸状ミラーのケースでは、例えば図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、焦点は、領域７３における点とミラー表面の最初の交点の間に位置する。
【０１１８】
これらの条件を充足した場合に、アダプタは三次元パノラマアダプタとして機能する。必ずしも領域７３は長軸１７の周囲至る所にある必要はない。例えば、図１３で示した二つのミラーによる実施の形態において、被写体のパノラマ三次元映像が得られる二つの有効な領域があるはずである。上述した他の実施の形態において、領域７３は、長軸１７の周囲を３６０°展開している。すべての実施の形態において、上記領域、あるいは上記複数の領域は、確たる角領域によって規定され、従って無限の広がりを有する。しかしながら、広がりを持たないたった一つの領域だけでも十分であり、その領域内に存在する被写体は三次元的に視られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の光学機器用パノラマ式三次元アダプタは、立体パノラマ式カメラまたはパノラマ式立体プロジェクションディスプレイに含まれるかまたはマウントされるかによって用いられる。
【０１２０】
例えば、そのような構成の応用例としては、
ビデオ会議／講義（ビデオがある応用）、３Ｄ表示の応用に供するための支援（デスクトップへの３Ｄ画像取得／大画面表示、家庭におけるＩＭＡＸスタイル３Ｄシネマ、３Ｄ−ＣＡＤの取得）、
ウェブサイト、動画ビデオなど、不動産業者、小売商のためのＶＲＭＬ室内／ビルの再生−博物館、店舗、市街地／ビルの写真家のシングル２Ｄ／３Ｄ「ウォークスルー」写真、
仮想環境の画像取得−ＶＲ、ゲームおよび、軍隊や民間の航空写真調査、トレーニングシミュレータのための実世界のデータ、３Ｄモデル復元、
自動車のアクティブ走行／パーキングコントロール、
万能３Ｄホームセキュリティおよび監視カメラを含む。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】周知の２Ｄパノラマカメラの断面図である。
【図２】周知の３Ｄパノラマカメラの側面図である。
【図３（ａ）】周知の３Ｄパノラマカメラの斜視図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）の断面図である。
【図４（ａ）】他の周知の３Ｄパノラマカメラの平面図である。
【図４（ｂ）】他の周知の３Ｄパノラマカメラの平面図である。
【図４（ｃ）】他の周知の３Ｄパノラマカメラの平面図である。
【図５】さらに他の周知の３Ｄパノラマカメラの平面図である。
【図６】アンラッピング方程式の導出を示すための双曲ミラーを有する２Ｄパノラマカメラの公知のタイプを示す断面図である。
【図７（ａ）】本発明の一実施例を構成するアダプタおよびカメラの側面図である。
【図７（ｂ）】上記アダプタのミラーを見下ろした状態をの図である。
【図８】図７（ａ）および図７（ｂ）に示す上記カメラのアンラッピング方程式の導出を示す図である。
【図９】図７（ａ）および図７（ｂ）に示す上記カメラのセンサ上の左右の画像の配置関係を示す図である。
【図１０（ａ）】ミラーのうちの１つのカメラセンサ上の有用データおよび漏れの領域を示す図である。
【図１０（ｂ）】異なる方向への立体的基準線における変化を示す図である。
【図１１（ａ）】図１０（ａ）に示す効果のために少なくとも部分的に補正する技術を示す図である。
【図１１（ｂ）】非接触ミラーの他の構成を示す図である。
【図１２（ａ）】本発明の他の実施例を構成する他のアダプタおよびカメラの図７（ａ）に類似する図である。
【図１２（ｂ）】図１２（ａ）の上記アダプタのミラーを見下ろした状態の図である。
【図１３】本発明の別の実施例を構成するアダプタのミラー構成を示す図である。
【図１４（ａ）】アダプタをカメラに搭載したマウント構成を示す側面図である。
【図１４（ｂ）】アダプタをカメラに搭載した他のマウント構成を示す側面図である。
【図１４（ｃ）】アダプタをカメラに搭載したさらに他のマウント構成を示す側面図である。
【図１４（ｄ）】図１４（ａ）のマウント構成を見下ろした状態を示す図である。
【図１５】図７（ａ）および図７（ｂ）に示すミラーの変形例を示す図である。
【図１６（ａ）】本発明の他の実施例を構成するアダプタおよびカメラの側面図である。
【図１６（ｂ）】アンラッピング方程式の導出を示す図である。
【図１７（ａ）】本発明のさらなる実施例を構成するアダプタおよびカメラの側面図である。
【図１７（ｂ）】本発明のさらに他の実施例を構成するアダプタおよびカメラの側面図である。
【図１８】本発明のまた別の実施例を構成するアダプタおよびプロジェクタを示す図である。
【図１９（ａ）】図１８に示すタイプの構成によるプロジェクションのための左右画像をエンコードする技術を示す図である。
【図１９（ｂ）】上記構成によるプロジェクションのための左右画像をエンコードする他の技術を示す図である。
【図１９（ｃ）】上記構成によるプロジェクションのための左右画像をエンコードするさらに他の技術を示す図である。
【図２０】本発明のまた別の実施例を構成するアダプタにおけるミラーの可能な構成を示す図である。
【図２１】本発明のさらに別の実施例を構成するアダプタにおけるミラーの構成の他の可能な構成を示す図である。
【図２２】本発明のさらにまた別の実施例を構成するアダプタにおけるミラーの配列を示す図である。
【図２３】本発明の可能な定義を意味する図である。
【図１】
2008537157.tif 000003
【図２】
2008537157.tif 000004
【図３（ａ）】
2008537157.tif 000005
【図３（ｂ）】
2008537157.tif 000006
【図４（ａ）】
2008537157.tif 000007
【図４（ｂ）】
2008537157.tif 000008
【図４（ｃ）】
2008537157.tif 000009
【図５】
2008537157.tif 000010
【図６】
2008537157.tif 000011
【図７（ａ）】
2008537157.tif 000012
【図７（ｂ）】
2008537157.tif 000013
【図８】
2008537157.tif 000014
【図９】
2008537157.tif 000015
【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１４（ｄ）】
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【図１５】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
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【図１９（ｃ）】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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