(57)【要約】【課題】  カメラ光軸を中心とした３６０°の視野範囲の全方位を撮影するための全方位撮影システムにおいて、球面ひずみのない全体的にピントの合った直視画像を得ることを目的とする。【解決手段】  固定した半球ミラー４と、半球ミラー４の頂点と対向する位置に固定して配したカメラ５と、カメラ５で得られた撮影画像データを半球ミラー４による球面ひずみを修正する修正部６と、修正部６により修正されて得られた画像データを出力する出力部７とを備えてなることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定した半球ミラーと、半球ミラーの頂点と対向する位置に固定して配したカメラと、カメラで得られた撮影画像データを前記半球ミラーによる球面ひずみを修正する修正手段と、修正手段により修正されて得られた画像データを出力する出力手段とを備えてなることを特徴とする全方位撮影システム。
【請求項２】
支持部を有する基台と、支持部の先端に固定した半球ミラーと、半球ミラーの頂点と対向する基台の位置に固定して配したカメラと、カメラで得られた撮影画像データを前記半球ミラーによる球面ひずみを修正する修正手段と、修正手段により修正されて得られた画像データを出力する出力手段とを備えてなることを特徴とする全方位撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、カメラ光軸を中心とした３６０°の視野範囲の全方位を撮影するための全方位撮影システムに関する。
【技術背景】
【０００２】  従来、この種の全方位撮影システムとしては、例えば下記の特許文献１で示す技術が提案されている。これは回転対称体形状を有する凸面鏡と、該凸面鏡の頂部と対向する位置に配置されるカメラと、前記凸面鏡と前記カメラとを連結する透明な筒体とを有し、前記凸面鏡の軸線と前記筒体の軸線が略一致した関係にある全方位撮影装置において、前記凸面鏡の頂部に、先端部が凸面鏡の軸線上をカメラ方向に延出する筒体内面反射防止用の棒状体を設けたものである。このようにして、凸面鏡とカメラを連結する筒体によて主ずる内面反射光の光を棒状体で遮る。そして、内面反射光が凸面鏡でカメラレンズに写し出され撮影されて、撮影画像の鮮明度が低下してしまうことを防止している。
【０００３】  また、他の従来技術として，例えば下記の特許文献２で示すものが提案されている。これは、半球面ミラーを用いる方法にあっては、中央部分のカメラ自身の像や床面を画像として多く含み情報の解像度が低いという欠点がある。そこで、２葉双曲面のうちの一方の双曲面状の形状を有する反射ミラーと、２葉双曲面のうちの他方の双曲面状の形状を有し中心が他方の双曲面の焦点に配置されたレンズとを備えた画像入力装置を含んで構成したものである。
【特許文献１】    特開平１１−１７４６０３号公報（段落〔０００６〕、段落〔００１１〕、段落〔００１２〕）
【特許文献２】    特開平６−２９５３３３号公報（段落〔００１４〕、段落〔００１９〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上記特許文献１で示す従来技術にあっては、凸面鏡を筒体で支える構造であるので一定以上の強度を必要とする。そのため、高価な光学ガラスを用いて強度的に満足する構造にするとコスト的に不利になる。そこで、低コストの非光学ガラスや合成樹脂性の筒体を用いることも考えられるが、透明性や均質性が保証されず撮影画像に不均一性や暗さが生じてしまうという問題がある。また、赤外線カメラと赤外線レンズを用いる場合には、赤外線を効果的に透過する筒体を用意しなければならずコスト的に不利であった。また、筒体の長さによって凸面鏡とカメラとの間の距離が固定されてしまうので、その間の距離を変更しようとすると可変焦点ンレンズを用いなければならない。また、筒体をレンズに直接に装着するためには、その装着部分の構成が複雑になるなどの問題点があった。【０００５】  一方、上記特許文献２で示す従来技術にあっては、反射ミラーが曲率半径が連続的に変化する双曲面状となっているため、撮影された画像は中心から周辺に至るまでに全体的にピントを合わせることができない。従って、全体的に均一なピントの画像が得られない。また、反射ミラーは頂点を通る軸を光軸とする軸対称であるのでカメラの光軸と一致させる必要がある。そのため、反射ミラーとカメラの固定の構造が複雑になるなどの問題点があった。【０００６】  そこで、本発明は従来の問題点を除去した全方位撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  前記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、固定した半球ミラーと、半球ミラーの頂点と対向する位置に固定して配したカメラと、カメラで得られた撮影画像データを前記半球ミラーによる球面ひずみを修正する修正手段と、修正手段により修正されて得られた画像データを出力する出力手段とを備えてなることを特徴とする。【０００８】  また、本願の請求項２に係る発明は、支持部を有する基台と、支持部の先端に固定した半球ミラーと、半球ミラーの頂点と対向する基台の位置に固定して配したカメラと、カメラで得られた撮影画像データを前記半球ミラーによる球面ひずみを修正する修正手段と、修正手段により修正されて得られた画像データを出力する出力手段とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は上述のような構成をとることにより以下のような効果を呈する。すなわち、本願の請求項１に係る本発明の全方位撮影システムにおいては、固定された半球ミラーを固定したカメラで撮影して撮影画像データを得るが、この撮影画像データは修正手段により球面ひずみを修正して球面ひずみのない画像データを出力手段により出力するものである。そのため、以下の効果を呈する。【００１０】  第一に、半球ミラーとカメラとの距離が固定された状態で半球ミラー上の入射光の位置を算出して球面ひずみの修正を行なうので、修正が容易に正確にできる。しかも、撮影画像データが全画面において虚像位置に変化のない一定のピントのものであり、再生画像として鮮明なものが得られる。【００１１】  第二に、カメラ光軸に対し半球ミラーの頂点は若干ずれても実質的に撮影画像データには影響がないので、単に半球ミラーとカメラとの間を固定するだけの簡単な固定方法でよい。【００１２】  第三に、ミラーは双曲面ミラーを用いない単純な形状の半球ミラーを採用できるので、コスト的に有利である。【００１３】  第四に、半球ミラーはその背部で支持して固定することができるので、撮影画像データの中央部分に支持部材が入ってしまうことがなく、被写体が確実に撮影される。【００１４】  また、請求項２に係る発明の全方位撮影システムにおいては、基台と一体の支持部に固定された半球ミラーを基台に固定したカメラで撮影して撮影画像データを得るが、この撮影画像データは修正手段により球面ひずみを修正して球面ひずみにない画像データを出力手段により出力するものである。そのため、以下の効果を呈する。【００１５】  第一に、半球ミラーとカメラとの距離が固定された状態で半球ミラー上の入射光の位置を算出して球面ひずみの修正を行なうので、修正が容易に正確にできる。しかも、撮影画像データが全画面において虚像位置に変化のない一定のピントのものであり、再生画像として鮮明なものが得られる。【００１６】  第二に、カメラ光軸に対し半球ミラーの頂点は若干ずれても実質的に撮影画像データには影響がないので、単に半球ミラーとカメラとの間を固定するだけの簡単な固定方法でよい。【００１７】  第三に、半球ミラーはカメラを有する基台に支持部により支持されているので、カメラとの間の距離の設定が容易である。しかも、撮影個所を変更する場合には基台を移動するだけでよい。【００１８】  第四に、ミラーは双曲面ミラーを用いない単純な形状の半球ミラーを採用できるので、コスト的に有利である。【００１９】  第五に、半球ミラーはその背部で支持して固定することができるので、撮影画像データの中央部分に支持部材が入ってしまうことがなく、被写体が確実に撮影される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  本発明を実施するための最良の形態としては、以下に説明する実施例である。
【実施例】
【００２１】  本発明の実施例を図１〜図４によって説明する。図１は本発明の実施例における全方位撮影システムを示す説明図、図２は本発明の実施例における全方位撮影システムによって得られた虚像位置を示す説明図、図３は本発明の実施例の説明に供するための双曲面ミラーにおける虚像位置を示す説明図、図４は本発明の実施例における球面ひずみの修正を説明するための説明図である。【００２２】  図１において、全方位撮影システム１は、基台２に支持部３によって固定された半球ミラー４と、基台２に配したカメラ５と、カメラ５で得られた撮影画像データを修正するための修正回路からなる修正部６と、修正部６の出力側に接続されたディスプレイ装置を有する出力部７と、修正部６と出力部７とを制御する制御部８とからなる。半球ミラー４は支持部３によって頂点を下方に向けて固定されている。カメラ５はその光軸が略頂点に一致され、半球ミラー４の前面が撮影される距離をもって配置されている。カメラ５で得られた半球ミラー４上の撮影画像データは直視画像に対して半球ミラー４による球面ひずみを有する。球面ひずみとは、光軸から離れるに従って画像が球面によってひずむことである。この球面ひずみを受けた撮影画像データは修正部６において選択的に修正され、直視画像に相当する画像データとして出力される。修正部６から出力された画像データは出力部７においてディスプレイ上に再生される。【００２３】  制御部８は撮影映像データを修正することなく出力部７で再生することと修正部６で修正して出力部７で再生することを選択的に制御するものである。そして、制御部８は修正部６における修正を再生画像上からユーザが任意の範囲を指定して行なうように制御するものである。即ち、ユーザは制御部８を操作することにより撮影画像データを再生して所望の範囲を指定し、当該指定された範囲を球面ひずみを除去して直視画像として再生することを可能とする構成である。【００２４】  次に、上述した本発明の実施例の構成による動作を説明する。全方向撮影システム１は、全方向を撮影すべき位置に基台２を設置する。そして、カメラ５により半球ミラー４の全面を撮影して撮影画像データを得る。この撮影画像データは制御部８でもって撮影画像データを修正することなく出力部７に供給するように制御する。供給された撮影画像データは出力部７において再生される。【００２５】  ユーザは、制御部８により出力部７のディスプレイ上の全方位の再生画像から所望の範囲を指定し、当該範囲を修正部６において球面ひずみを修正するように制御する。この制御により球面ひずみが修正された画像データは、出力部７に出力されてディスプレイ上に直視画像として再生される。従って、ユーザは出力部７において所望の範囲の画像が球面ひずみのない状態で見ることができる。そして、ユーザは他の範囲を見たい場合には他の範囲を指定して修正部６において同様に球面ひずみを修正した後に再生すればよい。【００２６】  カメラ５から見た半球ミラー４の面上の画像は、図２で示すように、半球ミラー４の頂点とカメラ５の光軸とを結ぶ直線を中心軸９とすると、半球ミラー４について半径の半分の位置を通る位置Ａで示すところに略平面状に虚像として形成される。そのため、レンズ焦点位置１０からみて、半球ミラーの中心から周辺まで全体的にピントが一定の画像データが得られる。これに対し、仮に図３で示すように双曲面のミラー１２を採用すると、曲面Ｂ上に虚像が形成される。このように虚像が形成される位置が平面でなく曲面Ｂであると、中心から周辺に至るまで全体的にピントの合った画像データが得られない。そのため、中心部と周辺部とではカメラ５においてピントを大幅に変えて合わせなければならない。実際はその位置における被写体が近くにあるものと遠くにあるものとが混在しており、これについてもピントを合わせる必要がある。従って、双曲面のミラー１２はピント合わせに困難を伴ない鮮明な画像が得られない。【００２７】  このように本発明の実施例では、画面上の位置によってピントを調整する必要がなく修正部６における修正だけで３６０°の視野範囲で直視画像が得られる。この修正については図５により詳しく説明する。【００２８】  図５において、被写体の点Ｐは半球ミラー４の位置Ｑに反射される。この画像はカメラ５において点Ｒに対応する。修正部６は、中心軸９と点Ｒで形成する像高Ｓと、レンズ焦点位置１０と位置Ｑとを結ぶ直線が中心軸９とにより形成される角度βとを撮影画像データから算出する。そして、修正部６は角度βから半球ミラー４の位置Ｑを算出し、位置Ｑを正面から見た角度に修正する。このように球面ミラー４上の入射光の位置Ｑを算出して被写体の点Ｐを直視した画像に修正する。この修正は画素単位で連続的に施す。その結果、出力部７に直視画像が出力される。即ち、中心軸９から離れるに従って画像がひずむ球面ひずみが直視画像に修正される。【００２９】  上述した実施例の全方位撮影システム１によれば、基台２と一体の支持部３に固定された半球ミラー４を基台２に固定したカメラで５撮影して撮影画像データを得るが、この撮影画像データは修正部６により球面ひずみを修正して球面ひずみのない画像データを出力部７により出力するものである。【００３０】  上記修正は、半球ミラー４とカメラ５との距離が支持部３によって固定され、ピントが全ての入射光において同一位置であるので、半球ミラー４上の位置Ｑを算出して球面ひずみをなくした直視画像に修正する。修正された直視画像はどの位置においてもピントが一定であるため鮮明なものとなる。【００３１】  カメラ光軸に対し半球ミラー４の頂点は若干ずれても実質的に撮影画像データには影響がないので、支持部３は単に半球ミラー４とカメラ５との間を固定するだけの簡単な構成のものでよい。換言すれば、双曲面のミラー１２を用いた場合は頂点と光軸とがずれていると球面ひずみを正確に修正することができない。【００３２】  半球ミラー４とカメラとの間の距離の調整は、半球ミラー４の支持部３への取り付け位置または支持部３の基台２への取り付け位置を微調整することによって可能となる。しかも、撮影個所を変更する場合には基台２を移動するだけでよい。【００３３】  ミラーは双曲面ミラーを用いない単純な形状の半球ミラー４を採用できるので、コスト的に有利である。【００３４】  半球ミラー４はその背部で支持部３に固定することができるので、撮影画像データの中央部分に支持部材が入��てしまうことがなく、被写体が確実に撮影される。【００３５】  尚、上述した本発明の実施例にあっては、半球ミラー４を基台２に設けた支持部３によって支持したが、例えば屋内の天井に固定する等の他の支持方法をとることもできることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】  図１は本発明の実施例における全方位撮影システムを示す説明図である。
【図２】  図２は本発明の実施例における全方位撮影システムによって得られた虚像位置を示す説明図である。
【図３】  図３は本発明の実施例の説明に供するための双曲面ミラーにおける虚像位置を示す説明図である。
【図４】  図４は本発明の実施例における球面ひずみの修正を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３７】１        全方位撮影システム
２        基台
３        支持部
４        半球ミラー
５        カメラ
６        修正部
７        出力部
８        制御部
９        中心軸
１０      レンズ焦点位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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