(57)【要約】【課題】  等距離射影光学系、中心窩光学系のように視野角が大きいレンズ、またはそのようなレンズを備えた撮影装置に対して、効率良くキャリブレーションを行うこと。【解決手段】  キャリブレーション用パターンを用いたレンズのキャリブレーション方法であって、レンズの視野角に応じて、レンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、レンズを介したキャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像して複数の画像を生成する撮像工程と、複数の画像に基づいてレンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する取得工程とを備える。【選択図】      図１
2008177763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリブレーション用パターンを用いたレンズのキャリブレーション方法であって、
前記レンズの視野角に応じて、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、前記レンズを介した前記キャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像して複数の画像を生成する撮像工程と、
前記複数の画像に基づいて前記レンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する取得工程と
を備えたことを特徴とするレンズのキャリブレーション方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズのキャリブレーション方法において、
前記撮像工程では、前記レンズの光軸を回転軸として、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転させつつ前記複数の画像を生成する
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズのキャリブレーション方法において、
前記撮像工程では、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２枚の画像を生成する
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のレンズのキャリブレーション方法において、
前記撮像工程により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能である
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレンズのキャリブレーション方法において、
前記撮像工程において、前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置される
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション方法。
【請求項６】
キャリブレーション用パターンを用いたレンズのキャリブレーション装置であって、
前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する変更部と、
前記レンズを介した前記キャリブレーション用パターンの投影像を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記レンズの視野角に応じて、前記変更部を制御し、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更させつつ、前記撮像部を制御して前記キャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像し、複数の画像を生成させる制御部と、
前記複数の画像に基づいて前記レンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する取得部と
を備えたことを特徴とするレンズのキャリブレーション装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズのキャリブレーション装置において、
前記変更部は、前記レンズの光軸を回転軸として、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転する
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション装置。
【請求項８】
請求項６に記載のレンズのキャリブレーション装置において、
前記変更部は、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２種類の前記位置関係に前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８の何れか１項に記載のレンズのキャリブレーション装置において、
前記撮像部により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能である
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９の何れか１項に記載のレンズのキャリブレーション装置において、
前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置される
ことを特徴とするレンズのキャリブレーション装置。
【請求項１１】
レンズと撮像素子とを備える撮像装置に関する、キャリブレーション用パターンを用いたキャリブレーション方法であって、
前記レンズの視野角に応じて、前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、前記レンズを介した前記キャリブレーション用パターンの投影像を、前記撮像素子により複数回撮像して複数の画像を生成する撮像工程と、
前記複数の画像に基づいて前記撮像装置のキャリブレーションに必要な情報を取得する取得工程と
を備えたことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置のキャリブレーション方法において、
前記撮像工程では、前記レンズの光軸を回転軸として、前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転させつつ前記撮像素子により前記複数の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の撮像装置のキャリブレーション方法において、
前記撮像工程では、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２枚の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載の撮像装置のキャリブレーション方法において、
前記撮像工程により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能である
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４の何れか１項に記載の撮像装置のキャリブレーション方法において、
前記撮像工程において、前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置される
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション方法。
【請求項１６】
レンズと撮像素子とを備える撮像装置に関する、キャリブレーション用パターンを用いたキャリブレーション装置であって、
前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する変更部と、
前記レンズの視野角に応じて、前記変更部を制御し、前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更させつつ、前記撮像素子を制御して前記キャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像し、複数の画像を生成させる制御部と、
前記複数の画像に基づいて前記撮像装置のキャリブレーションに必要な情報を取得する取得部と
を備えたことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の撮像装置のキャリブレーション装置において、
前記変更部は、前記レンズの光軸を回転軸として、前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転する
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の撮像装置のキャリブレーション装置において、
前記変更部は、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２種類の前記位置関係に前記撮像装置と前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション装置。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８の何れか１項に記載の撮像装置のキャリブレーション装置において、
前記撮像素子により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能である
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション装置。
【請求項２０】
請求項１６から請求項１９の何れか１項に記載の撮像装置のキャリブレーション装置において、
前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置される
ことを特徴とする撮像装置のキャリブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリブレーション用パターンを用いたレンズのキャリブレーション方法、レンズのキャリブレーション装置、撮像装置のキャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理の技術において、レンズを介して如何なる画像が得られるかを定量的に把握することは最も基礎的な事項である。そこで、レンズを介した所定のパターン（キャリブレーション用パターン）を撮像して画像を生成し、この画像に基づいて、各種条件などを設定するいわゆるキャリブレーションが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５０２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、等距離射影光学系や中心窩光学系のように、光軸に近い部分の倍率がその周囲の倍率に比べて高いレンズ、またはそのようなレンズを備えた撮影装置におけるキャリブレーションでは、レンズの視野角が大きいために、キャリブレーションが困難な場合がある。
視野角の大きいレンズのキャリブレーションにおいて、視野全体をカバーするためには、レンズとキャリブレーション用パターンとを極度に近づけるか、または、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターンを用意する必要がある。レンズとキャリブレーション用パターンとを近づける場合、精度上の問題、キャリブレーション用パターンにレンズ自体の像が写り込む問題、キャリブレーション用パターンを均一に照明するのが困難である問題などが発生する。また、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターンを用意する場合には、設置場所が大きくなる問題、大型化に伴うキャリブレーション用パターン自体の歪みの問題などが発生する。
【０００４】
さらに、視野角が非常に大きい魚眼レンズなどのキャリブレーションにおいては、平面状のキャリブレーション用パターンでは、視野全体をカバーすることができない。そこで、ドーム形状のキャリブレーション用パターンを用いることが考えられるが、作成が困難であり、精度上の問題もある。
なお、上述した諸問題は、視野角の大きいレンズを備えた撮像装置におけるキャリブレーションにおいても同様に発生する。
【０００５】
本発明は、等距離射影光学系、中心窩光学系のように視野角が大きいレンズ、またはそのようなレンズを備えた撮影装置に対して、効率良くキャリブレーションを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレンズのキャリブレーション方法は、キャリブレーション用パターンを用いたレンズのキャリブレーション方法であって、前記レンズの視野角に応じて、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、前記レンズを介した前記キャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像して複数の画像を生成する撮像工程と、前記複数の画像に基づいて前記レンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する取得工程とを備える。
【０００７】
なお、好ましくは、前記撮像工程では、前記レンズの光軸を回転軸として、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転させつつ前記複数の画像を生成しても良い。
また、好ましくは、前記撮像工程では、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２枚の画像を生成しても良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記撮像工程により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能であっても良い。
また、好ましくは、前記撮像工程において、前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置されても良い。
【０００９】
本発明のレンズのキャリブレーション装置は、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する変更部と、前記レンズを介した前記キャリブレーション用パターンの投影像を撮像して画像を生成する撮像部と、前記レンズの視野角に応じて、前記変更部を制御し、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更させつつ、前記撮像部を制御して前記キャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像し、複数の画像を生成させる制御部と、前記複数の画像に基づいて前記レンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する取得部とを備える。
【００１０】
なお、好ましくは、前記変更部は、前記レンズの光軸を回転軸として、前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとを相対的に回転しても良い。
また、好ましくは、前記変更部は、前記レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２種類の前記位置関係に前記レンズと前記キャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しても良い。
【００１１】
また、好ましくは、前記撮像部により生成した前記複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、前記複数の画像により、前記レンズの視野全体を覆うことが可能であっても良い。
また、好ましくは、前記キャリブレーション用パターンは、前記レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置されても良い。
【００１２】
なお、上記発明に関する構成を、レンズと撮像素子とを備える撮像装置のキャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に置き換えて表現したものも本発明の具体的態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、等距離射影光学系、中心窩光学系のように視野角が大きいレンズ、またはそのようなレンズを備えた撮影装置に対して、効率良くキャリブレーションを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下の各実施形態では、キャリブレーション用パターンを用いたキャリブレーション方法およびキャリブレーション装置について説明する。なお、キャリブレーション用パターンの詳細については、どのようなものであっても良い。キャリブレーション用パターンとは、例えば、公知の直角に交わる線で構成される格子パターンや直角四角形で構成される市松模様等である。
【００１５】
また、キャリブレーション用パターンは、紙面上やボードなどの板上に印刷されたものでも良いし、プロジェクタなどにより投影されたものでも良いし、ディスプレイなどに表示されたものでも良い。以下の各実施形態では、これらを総称して、単に「キャリブレーション用パターン」と称する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、１８０度の視野角を持つ等距離射影光学系レンズ（いわゆる魚眼レンズ）のキャリブレーション方法について説明する。図１にこのレンズを介して取得した画像の例を示す。図１における斜線部分は、画像情報が存在しない部分である。
【００１６】
図２は、レンズのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１において、レンズとキャリブレーション用パターンとを所定の位置に配置する。第１実施形態では、光軸に対応する部分Ａを中心として、９０度ずつ回転させた４枚の画像を取得可能な４つの位置関係が予め定められている。幾つの位置関係をどのように配置するかは、キャリブレーションの対象であるレンズの設計値（視野角を含む）に応じて、適宜決定すれば良い。少なくとも２つの位置関係において２枚の画像を生成することにより、キャリブレーションに好適な画像を生成することができる。
【００１７】
ステップＳ１において、第１の位置関係として、図３Ａの領域Ｆ１に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。領域Ｆ１の画像とは、図３Ａに示すように、Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ（９０＋α）度の視野角を含む画像である。
ステップＳ２において、撮像素子により画像を生成する。この結果、図３Ａの領域Ｆ１の画像が生成されることになる。
【００１８】
ステップＳ３において、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたか否かを判定する。そして、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたと判定するとステップＳ４に進む。
一方、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしていないと判定すると、ステップＳ１に戻り、次の位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。すなわち、前回図３Ａに示す位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとを配置した場合には、図３Ｂの領域Ｆ２に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。そして、ステップＳ３において（２回目）、図３Ｂの領域Ｆ２の画像を生成する。同様に、ステップＳ２において（３回目）、図４Ａの領域Ｆ３に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置して、ステップＳ３において（３回目）、図４Ａの領域Ｆ３の画像を生成する。さらに、ステップＳ２において（４回目）、図４Ｂの領域Ｆ４に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置して、ステップＳ３において（４回目）、図４Ｂの領域Ｆ４の画像を生成する。
【００１９】
以上説明した４回の撮像により生成された４枚の画像を重ねると、図５に示すように、レンズの視野全体をカバーすることができる。さらに、図５の斜線部分は重なり部分であり、４枚の画像により完全にレンズの視野全体をカバーすることができる。
ステップＳ４において、生成した４枚の画像に基づいて、レンズのキャリブレーションを行う。なお、キャリブレーションの具体的な方法は公知技術と同様であるため説明を省略する。
【００２０】
以上説明したように、第１実施形態によれば、レンズの視野角に応じて、レンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、レンズを介したキャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像して複数の画像を生成する。そして、複数の画像に基づいてレンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する。したがって、等距離射影光学系、中心窩光学系のように視野角が大きいレンズであっても、効率良くキャリブレーションを行うことができる。
【００２１】
また、第１実施形態によれば、レンズの光軸を回転軸として、レンズとキャリブレーション用パターンとを相対的に回転させつつ複数の画像を生成する。したがって、レンズとキャリブレーション用パターンとを極度に近づけたり、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターンを用意することなくレンズのキャリブレーションを行うことができる。特に、レンズとキャリブレーション用パターンとを極度に近づけると、実際のレンズ使用時と大きく異なる条件（レンズと撮像対象の距離など）でキャリブレーションを行うことになってしまうが、本実施形態によれば、実際のレンズ使用時と近い条件でキャリブレーションを行うことができる。
【００２２】
また、第１実施形態によれば、生成した複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、複数の画像により、レンズの視野全体を覆うことが可能である。したがって、複数の画像を用いても、レンズの視野全体に対応するキャリブレーションを行うことができる。
なお、第１実施形態において、図３および図４に示した領域Ｆ１からＦ４に加えて、図６に示す領域Ｆ５の画像を取得する構成としても良い。領域Ｆ５は、図６に示すように、レンズの光軸に対応する部分Ａを中心とした領域である。レンズにおいて、この部分は非常に重要であるため、この部分の画像を重複して取得し、キャリブレーションに用いることで、より精度を向上させることが期待できる。
【００２３】
また、同じ領域の画像を複数回撮像して複数枚の画像を生成することにより、キャリブレーションに用いる情報を増やし、精度を向上させることができる。
また、第１実施形態では、１８０度の視野角を有するレンズを例に挙げて説明したが、１８０度以外の視野角を有するレンズにも本発明を同様に適用することができる。何れの場合も、キャリブレーションの対象であるレンズの視野角に応じて、何枚の画像を生成してどのように視野をカバーするかを考慮して画像を生成すれば良い。
【００２４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、レンズのキャリブレーション装置について説明する。また、第２実施形態では、Ｘ方向に１２０度の視野を有し、Ｙ方向に８０度の視野を有するレンズを例に挙げて説明する。図７に、このレンズを介して取得した画像の例を示す。
図８は、第２実施形態のキャリブレーション装置１０の構成を示す図である。キャリブレーション装置１０は、図８に示すように、キャリブレーションの対象となるレンズＯを設置するためのステージ１１、投影面に配置される撮像素子１２、キャリブレーション用パターン１３、キャリブレーション用パターン１３を駆動するパターン駆動部１４、撮像素子１２およびパターン駆動部１４を制御する制御部１５の各部を備える。
【００２５】
キャリブレーション用パターン１３は、パターン駆動部１４により、レンズＯの光軸Ａを中心として回転可能（矢印Ｄ）である。すなわち、レンズＯとキャリブレーション用パターン１３とは相対的に回転可能である。
また、撮像素子１２は、ＣＣＤなどであり、レンズＯを介したキャリブレーション用パターン１３の像を撮像して画像を生成する。また、キャリブレーション用パターン１３は、図８に示すように、レンズＯの光軸Ａと垂直である面Ｂに対して角度δを有して配置される。
【００２６】
キャリブレーション用パターン１３を面Ｂと平行に配置する場合、視野全体をカバーするためには、図９の１３Ａに示すようにレンズＯとキャリブレーション用パターン１３Ａとを極度に近づけるか、または、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターン１３Ｂを用意する必要がある。１３Ａに示すようにレンズＯとキャリブレーション用パターン１３Ａとを極度に近づける場合には、精度上の問題、キャリブレーション用パターンにレンズ自体の像が写り込む問題、キャリブレーション用パターンを均一に照明するのが困難である問題などが発生する。また、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターン１３Ｂを用意する場合には、設置場所が大きくなる問題、大型化に伴うキャリブレーション用パターン自体の歪みの問題などが発生する。そこで、本実施形態では、図８に示すように、レンズＯの光軸Ａと垂直である面Ｂに対して角度δを有してキャリブレーション用パターン１３を配置する。このように配置することにより、上述した諸問題を解決することができる。
【００２７】
以上説明した構成のキャリブレーション装置１０において、制御部１５は、第１実施形態と同様に、レンズＯのキャリブレーションを行う（図２参照）。
ステップＳ１において、制御部１５は、レンズＯとキャリブレーション用パターン１３とを所定の位置に配置する。第２実施形態では、光軸Ａと直交する垂線を対称軸として、線対称な２枚の画像を取得可能な２つの位置関係が予め定められている。幾つの位置関係をどのように配置するかは、キャリブレーションの対象であるレンズの設計値（視野角を含む）に応じて、適宜決定すれば良い。少なくとも２つの位置関係において２枚の画像を生成することにより、キャリブレーションに好適な画像を生成することができる。
【００２８】
ステップＳ１において、制御部１５は、第１の位置関係として、図１０Ａの領域Ｆ６に対応する画像を取得可能な位置関係になるように、パターン駆動部１４を制御してキャリブレーション用パターン１３を配置する。領域Ｆ６の画像とは、図１０Ａに示すように、Ｘ方向に（６０＋β）度の視野角を含み、Ｙ方向に（８０＋γ）度の視野角を含む画像である。
【００２９】
ステップＳ２において、制御部１５は、撮像素子１２により画像を生成する。この結果、図１０Ａの領域Ｆ６の画像が生成されることになる。
ステップＳ３において、制御部１５は、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたか否かを判定する。そして、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたと判定するとステップＳ４に進む。
【００３０】
一方、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしていないと判定すると、制御部１５は、ステップＳ１に戻り、次の位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。すなわち、前回図１０Ａに示す位置関係にキャリブレーション用パターン１３を配置した場合には、図１０Ｂの領域Ｆ７に対応する画像を取得可能な位置関係に、キャリブレーション用パターン１３を配置する。そして、ステップＳ３において（２回目）、図１０Ｂの領域Ｆ７の画像を生成する。
【００３１】
以上説明した２回の撮像により生成された２枚の画像を重ねると、図１１に示すように、レンズの視野全体をカバーすることができる。さらに、図１１の斜線部分は重なり部分であり、２枚の画像により完全にレンズＯの視野全体をカバーすることができる。
ステップＳ４において、制御部１５は、生成した２枚の画像に基づいて、レンズＯのキャリブレーションを行う。なお、キャリブレーションの具体的な方法は公知技術と同様であるため説明を省略する。
【００３２】
以上説明したように、第２実施形態によれば、レンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する変更部と、レンズを介したキャリブレーション用パターンの投影像を撮像して画像を生成する撮像部とを備え、レンズの視野角に応じて、変更部を制御し、レンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更させつつ、撮像部を制御してキャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像し、複数の画像を生成させる。そして、複数の画像に基づいてレンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する。また、第２実施形態によれば、生成した複数の画像は、隣接する画像との間に重なり部分を有し、複数の画像により、レンズの視野全体を覆うことが可能である。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、第２実施形態によれば、変更部は、レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２種類の位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する。したがって、レンズとキャリブレーション用パターンとを極度に近づけたり、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターンを用意することなくレンズのキャリブレーションを行うことができる。
【００３４】
また、第２実施形態によれば、キャリブレーション用パターンは、レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置される。したがって、レンズとキャリブレーション用パターンとを極度に近づけたり、視野全体をカバー可能な大きさのキャリブレーション用パターンを用意することなくレンズのキャリブレーションを行うことができる。
なお、第２実施形態では、レンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２種類の位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更する例を示したが、第１実施形態で説明したように、レンズの光軸を回転軸として、レンズとキャリブレーション用パターンとを相対的に回転しても良い。
【００３５】
逆に、第１実施形態において、レンズの光軸を回転軸として、レンズとキャリブレーション用パターンとを相対的に回転する代わりにレンズの光軸と直交する垂線を対称軸として、線対称である少なくとも２枚の画像を生成しても良い。
また、第１実施形態において、第２実施形態で説明したように、キャリブレーション用パターンを、レンズの光軸と垂直である面に対して所定の角度を有して配置しても良い。
【００３６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、撮像装置のキャリブレーション装置について説明する。この撮像装置は、第１実施形態と同様の魚眼レンズを備える（図１参照）。
図１２は、第３実施形態のキャリブレーション装置２０の構成を示す図である。キャリブレーション装置２０は、図１２に示すように、キャリブレーションの対象となる撮像装置２１を設置するためのステージ２３、キャリブレーション用パターン２４、ステージ２３を駆動するステージ駆動部２５、撮像装置２１およびステージ駆動部２５を制御する制御部２６の各部を備える。撮像装置２１は、図１２に示すように、レンズＰと、投影面に配置される撮像素子２２とを備える。撮像素子２２は、ＣＣＤなどであり、制御部２６による制御にしたがって、レンズＰを介したキャリブレーション用パターン２４の像を撮像して画像を生成する。
【００３７】
ステージ２３は、ステージ駆動部２５により、レンズＰの光軸Ｃを中心として回転可能（矢印Ｅ）である。すなわち、撮像装置２１とキャリブレーション用パターン２４とは相対的に回転可能である。また、キャリブレーション用パターン２４は、第２実施形態と同様に、レンズＰの光軸Ｃと垂直である面Ｄに対して角度δを有して配置される。この角度については、第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
以上説明した構成のキャリブレーション装置２０において、制御部２６は、第１実施形態と同様に、レンズＰのキャリブレーションを行う（図２参照）。
ステップＳ１において、制御部２６は、第１の位置関係として、図３Ａの領域Ｆ１に対応する画像を取得可能な位置関係に、ステージ駆動部２５を駆動して撮像装置２１を配置する。
【００３９】
ステップＳ２において、制御部２６は、撮像装置２１の撮像素子２２を制御して画像を生成する。この結果、図３Ａの領域Ｆ１の画像が生成されることになる。
ステップＳ３において、制御部２６は、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたか否かを判定する。そして、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしたと判定するとステップＳ４に進む。
【００４０】
一方、生成した画像によりレンズの視野全体をカバーしていないと判定すると、制御部２６は、ステップＳ１に戻り、次の位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。すなわち、前回図３Ａに示す位置関係にレンズとキャリブレーション用パターンとを配置した場合には、図３Ｂの領域Ｆ２に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置する。そして、ステップＳ３において（２回目）、図３Ｂの領域Ｆ２の画像を生成する。同様に、ステップＳ２において（３回目）、図４Ａの領域Ｆ３に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置して、ステップＳ３において（３回目）、図４Ａの領域Ｆ３の画像を生成する。さらに、ステップＳ２において（４回目）、図４Ｂの領域Ｆ４に対応する画像を取得可能な位置関係に、レンズとキャリブレーション用パターンとを配置して、ステップＳ３において（４回目）、図４Ｂの領域Ｆ４の画像を生成する。
【００４１】
４回の撮像時における撮像装置２１とキャリブレーション用パターン２４との位置関係を図１３ＡからＤに示す。
ステップＳ４において、制御部２６は、生成した４枚の画像に基づいて、レンズのキャリブレーションを行う。
以上説明したように、第３実施形態によれば、レンズの視野角に応じて、レンズとキャリブレーション用パターンとの相対的な位置関係を変更しつつ、レンズを介したキャリブレーション用パターンの投影像を複数回撮像して複数の画像を生成する。そして、複数の画像に基づいてレンズのキャリブレーションに必要な情報を取得する。したがって、第１実施形態と同様に、等距離射影光学系、中心窩光学系のように視野角が大きいレンズであっても、効率良くキャリブレーションを行うことができる。
【００４２】
なお、第３実施形態では、レンズＰと撮像素子２２を備えた撮像装置２１を例に挙げて説明したが、撮像装置２１は、必ずしも撮像装置（カメラ）として完成されたものでなくても良い。すなわち、完成時に撮像装置に備えるレンズと撮像素子とを適当な位置に配置し、それらを本実施形態の撮像装置２１と同様に配置することにより、キャリブレーションを行っても良い。
【００４３】
また、第３実施形態では、キャリブレーション装置により撮像装置のキャリブレーションを行う例を示したが、第１実施形態および第２実施形態と同様にレンズのキャリブレーションを行っても良い。逆に、第２実施形態で説明したキャリブレーション装置により撮像装置のキャリブレーションを行っても良い。
また、各実施形態で説明した技術の一部または全部を組み合わせて実行しても良い。例えば、第２実施形態で説明したキャリブレーション用パターンを回転させる技術と、第３実施形態で説明した撮像装置（キャリブレーションの対象）を回転させる技術とを組み合わせて実行しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】１８０度の視野角を持つ等距離射影光学系レンズを介して取得した画像の例である。
【図２】レンズのキャリブレーションの流れを示すフローチャートである。
【図３】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す図である。
【図４】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す別の図である。
【図５】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す別の図である。
【図６】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す別の図である。
【図７】Ｘ方向に１２０度の視野を有し、Ｙ方向に８０度の視野を有するレンズを介して取得した画像の例である。
【図８】第２実施形態のキャリブレーション装置１０の構成を示す図である。
【図９】角度δについて説明する図である。
【図１０】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す図である。
【図１１】キャリブレーション時に生成する画像の例を示す別の図である。
【図１２】第３実施形態のキャリブレーション装置２０の構成を示す図である。
【図１３】撮像装置２１とキャリブレーション用パターン２４との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，２０…キャリブレーション装置，１１・２３…ステージ，１２・２２…撮像素子，１３・２４…キャリブレーション用パターン，１５・２６…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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