(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、
２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、前記広角光学系及び前記望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、
前記指向性センサからの画像信号に基づいて、前記広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部と、
前記広ダイナミックレンジ画像生成部で生成された前記広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、前記広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、前記指向性センサからの画像信号である前記望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された前記広ダイナミックレンジ広角画像群及び前記望遠画像群を取得する画像取得部と、
前記取得した前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得部と、
前記合成情報、前記広角光学系及び前記望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び前記望遠画像群に基づいて前記望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記合成情報取得部は、前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記広ダイナミックレンジ広角画像の特徴点を検出する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記合成情報取得部は、Structure from Motion手法又はSimultaneous Localization And Mapping手法により前記広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像位置及び姿勢と前記被写体の立体形状をそれぞれ推定する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記広角画像の光強度の幅に応じて、前記広ダイナミックレンジ画像生成部による前記広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断する判断部を備え、
前記画像取得部は、前記広ダイナミックレンジ画像生成部により前記広ダイナミックレンジ広角画像の生成が行われない場合には、前記広角画像で構成される広角画像群と前記望遠画像群を取得し、
前記合成情報取得部は、前記広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する前記合成情報を取得する請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記判断部は、前記広ダイナミックレンジ広角画像において、前記合成情報取得部が解析する領域に対応する前記広角画像の領域の光強度の幅に応じて判断を行う請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記広ダイナミックレンジ画像生成部は、適正露出よりも少ない露出で撮像して得られた前記広角画像に基づいて、前記広ダイナミックレンジ広角画像を生成する請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記広ダイナミックレンジ画像生成部は、露出が異なる２枚の前記広角画像に基づいて、前記広ダイナミックレンジ広角画像を生成する請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記指向性センサは、露出が異なる複数の前記広角画像に対応する光束を同時に受光する請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項７に記載の撮像装置を搭載し、
移動を制御する移動制御部を備え、
前記移動制御部は、露出が異なる２枚の前記広角画像を取得する場合には、移動速度を下げる無人移動体。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置を搭載し、
移動を制御する移動制御部を備える無人移動体。
【請求項１１】
共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、前記広角光学系及び前記望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、を備える撮像装置の撮像方法であって、
前記指向性センサからの画像信号に基づいて、前記広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成ステップと、
前記広ダイナミックレンジ画像生成ステップで生成された前記広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、前記広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、前記指向性センサからの画像信号である前記望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された前記広ダイナミックレンジ広角画像群及び前記望遠画像群を取得する画像取得ステップと、
前記取得した前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得ステップと、
前記合成情報、前記広角光学系及び前記望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び前記望遠画像群に基づいて前記望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成ステップと、
を含む撮像方法。
【請求項１２】
前記合成情報取得ステップは、前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記広ダイナミックレンジ広角画像の特徴点を検出する請求項１１に記載の撮像方法。
【請求項１３】
前記合成情報取得ステップは、Structure from Motion手法又はSimultaneous Localization And Mapping手法により前記広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像位置及び姿勢と前記被写体の立体形状をそれぞれ推定する請求項１１又は１２に記載の撮像方法。
【請求項１４】
前記広角画像の光強度の幅に応じて、前記広ダイナミックレンジ画像生成ステップによる前記広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断する判断ステップを含み、
前記画像取得ステップは、前記広ダイナミックレンジ画像生成ステップにより前記広ダイナミックレンジ広角画像の生成が行われない場合には、前記広角画像で構成される広角画像群と前記望遠画像群を取得し、
前記合成情報取得ステップは、前記広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する前記合成情報を取得する請求項１１から１３のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項１５】
撮像装置と画像生成装置とで構成されるシステムであって、
前記撮像装置は、
共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、
２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、前記広角光学系及び前記望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、
前記指向性センサからの画像信号に基づいて、前記広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部と、を備え、
前記画像生成装置は、
前記広ダイナミックレンジ画像生成部で生成された前記広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、前記広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、前記指向性センサからの画像信号である前記望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された前記広ダイナミックレンジ広角画像群及び前記望遠画像群を取得する画像取得部と、
前記取得した前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得部と、
前記合成情報、前記広角光学系及び前記望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び前記望遠画像群に基づいて前記望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成部と、
を備えるシステム。
【請求項１６】
共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、前記広角光学系及び前記望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、を備える撮像装置の撮像工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記指向性センサからの画像信号に基づいて、前記広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成ステップと、
前記広ダイナミックレンジ画像生成ステップで生成された前記広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、前記広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、前記指向性センサからの画像信号である前記望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された前記広ダイナミックレンジ広角画像群及び前記望遠画像群を取得する画像取得ステップと、
前記取得した前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得ステップと、
前記合成情報、前記広角光学系及び前記望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び前記望遠画像群に基づいて前記望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成ステップと、
を含む撮像工程をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１７】
非一時的かつコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記記録媒体に格納された指令がコンピュータによって読み取られた場合に、
共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、前記広角光学系及び前記望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、を備える撮像装置の撮像工程であって、
前記指向性センサからの画像信号に基づいて、前記広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成ステップと、
前記広ダイナミックレンジ画像生成ステップで生成された前記広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、前記広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、前記指向性センサからの画像信号である前記望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された前記広ダイナミックレンジ広角画像群及び前記望遠画像群を取得する画像取得ステップと、
前記取得した前記広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、前記望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得ステップと、
前記合成情報、前記広角光学系及び前記望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び前記望遠画像群に基づいて前記望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成ステップと、
を含む撮像工程をコンピュータに実行させる記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、無人移動体、撮像方法、システム、及びプログラムに関し、特に撮像位置を移動させながら被写体を撮像した複数の画像（画像群）から合成画像を生成する場合に、取得した撮像画像のダイナミックレンジを拡大する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画像を貼り合わせて、より大きな画像を得る技術があり、パノラマ合成、ステッチングなどと呼ばれている。【０００３】
特許文献１に記載のモザイク画像合成装置は、移動しながら撮像された視野の狭い画像群から視野の広い１つの画像（モザイク画像）を合成し、合成に使用する情報として、各画像の撮像時のカメラの位置及び姿勢情報を取得している。【０００４】
又、カメラの位置及び姿勢情報は、画像群を解析することで推定することができる。特許文献１には、Ｎ枚の画像のうちの第ｊの画像（ただし、ｊ＜Ｎ−１）に対するカメラの位置及び姿勢情報が既知の場合に、第ｊ＋１の画像についてのカメラの位置及び姿勢情報を推定する手順が記載されている。【０００５】
まず、第ｊの画像と第ｊ＋１の画像とが重複している領域に存在する特徴点の対応付けを行い、適当な数の対応する特徴点の対を求める。次に、対応付けられた第ｊの画像中の特徴点と第ｊ＋１の画像中の特徴点との最小自乗誤差を最小にする、第ｊの画像の撮像時のカメラの位置及び姿勢情報に対する第ｊ＋１の画像の撮像時のカメラの位置及び姿勢情報を求める。【０００６】
このようにして求めた第１の画像から第Ｎの画像の撮像時のカメラの位置及び姿勢情報に基づいて、第１の画像から第Ｎの画像を順次モザイク画像平面の画像へと変換（投影）して貼り合わせ、視野の広い１つのモザイク画像を合成する。【０００７】
一方、特許文献２には、広角画像と望遠画像とを撮像し、高精細な画像を得るために、広角画像中に１枚又は複数枚の望遠画像を合成する画像合成処理装置が提案されている。ここで、広角画像と望遠画像とは、１枚ずつ撮像されたものであり、同一の場所からの撮像であれば、カメラの光軸の方向を変えて撮像した画像であってもよい。広角画像と望遠画像との光軸中心にずれが生じているような場合であっても、望遠画像を射影変換することにより、望遠画像を広角画像の光軸から撮影したように変形して両画像の被写体像を一致させることができるからである。【０００８】
又、特許文献３には、１台のカメラで広角画像と望遠画像とを同時に撮像し、撮像範囲が安定している広角画像に基づいて撮像範囲の変化量を測定し、その測定結果に基づいて、望遠画像による領域マッチング等の画像処理が正常に処理可能な範囲に抑制されるように、カメラを搭載した移動体（移動方向又は移動速度）を制御し、あるいはカメラ（又は撮像画角）を制御するシステムが記載されている。【０００９】
更に、カメラの撮像位置が動いていく動画中から、多数の特徴点の動きをトラッキングし、被写体の３次元構造(Structure)とカメラ姿勢(Motion)とを同時に推定するStructure from Motion(ＳｆＭ)手法がある。近年、bundle adjustmentという最適化計算法が開発され、実用時間内に高精度な出力を出せるようになっている。【００１０】
ところで、ダイナミックレンジの広い被写体（又はシーン）について撮像画像を取得すると、ハイライト部分の白飛びやシャドウ部分の黒つぶれが発生することがある。この白飛びや黒つぶれを抑制し、被写体の持つダイナミックレンジをより広く表現させる方法の１つとして、ダイナミックレンジ拡大処理（ＨＤＲ処理：High-dynamic-range）が知られている。【００１１】
特許文献４に記載された技術では、撮像画像を解析して障害物を検出する際に、撮像画像のダイナミックレンジを拡大することにより、白飛びや黒つぶれを補正して、撮像画像におけるわずかな模様や凹凸を再現することで、エッジ検出を行いやすくすることを意図する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１８９９４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１６４２５８号公報
【特許文献３】特開２０１７−２２５７４号公報
【特許文献４】特開２０１６−１６４７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載のモザイク画像合成装置により、視野の狭い画像群から視野の広い１つのモザイク画像を合成する場合、適当な数の対応する特徴点を抽出するために、視野の狭い画像群の重なり部分（画像間の重複領域）を多く必要とし、そのため多数の画像が必要になるという問題がある。尚、撮像時のカメラの位置及び姿勢情報をセンサにより取得することが可能であるが、精度の高い情報を取得するためにはセンサが高価になり、又は画像合成の精度が低下するという問題がある。【００１４】
一方、ＳｆＭ手法は、多数の特徴点を複数画像の中に含む必要があるため、良好に推定を行うために、広角で撮影した画像が使われる。広角画像は、被写体のざっくりとした３次元構造の推定には効果的だが、各画像内の被写体像は小さく、被写体の細部が確認できないという問題がある。【００１５】
特許文献２に記載の画像合成処理装置は、１枚の広角画像に１枚又は複数枚の望遠画像を組み込み（合成し）、広範囲にわたる被写体全体を精細に写すとともに高精度な画像を得るものであり、１枚の広角画像よりも広範囲の合成画像を生成するものではない。【００１６】
又、特許文献３に記載のシステムは、１台のカメラで広角画像と望遠画像とを同時に撮像し、広角画像に基づいて撮像範囲の変化量を測定してカメラを搭載した移動体を制御し、あるいはカメラを制御し、これにより望遠画像による領域マッチング等の画像処理を正常に処理できるようにしているが、広角画像の情報を望遠画像の合成に利用するものではない。【００１７】
又、特許文献４に記載の技術では、障害物を検出するために撮像された撮像画像に対してダイナミックレンジを拡大する処理が行われているだけであり、広角画像及び望遠画像を撮像し、望遠画像を合成する場合のダイナミックレンジの拡大処理に関しては言及されていない。【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、望遠画像群の各画像間における重複領域が少なくても望遠画像群を良好に合成することができ、且つ広角画像の被写体（シーン）によらずに望遠画像を精度良く合成することができる撮像装置、無人移動体、撮像方法、システム、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様である撮像装置は、共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、広角光学系及び望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、指向性センサからの画像信号に基づいて、広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部と、広ダイナミックレンジ画像生成部で生成された広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、指向性センサからの画像信号である望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群を取得する画像取得部と、取得した広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得部と、合成情報、広角光学系及び望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成部と、を備える。【００２０】
画像取得部により取得される広角画像群及び望遠画像群は、共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系を備えた撮像装置の位置を変えながら被写体が撮像されたものであり、広角画像群の各画像の中心領域（望遠画像の画角に対応する領域）の画像と望遠画像群の各画像とは解像度が異なるものの、同一の画像である。【００２１】
したがって、望遠画像群の合成に使用する合成情報を、広角画像群を解析することにより取得することができ、望遠画像群の各画像間における重複領域が少なくても望遠画像群を良好に合成することができる。これにより、望遠画像群の撮影枚数を大幅に低減することができ、かつ高解像度の合成画像を生成することができる。【００２２】
又、望遠画像群を合成するための合成情報は、広角画像のダイナミックレンジを拡大した広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群を解析して得られる。したがって、広角画像の被写体やシーンの光強度の幅によらずに、適切な合成情報を取得することができ、精度良く望遠画像群の合成を行うことができる。【００２３】
好ましくは、合成情報取得部は、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、広ダイナミックレンジ広角画像の特徴点を検出する。【００２４】
本態様によれば、広ダイナミックレンジ広角画像の特徴点が検出されるので、より適切な合成情報を取得することができる。【００２５】
好ましくは、合成情報取得部は、Structure from Motion手法又はSimultaneous Localization And Mapping手法により広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像位置及び姿勢と被写体の立体形状をそれぞれ推定する。【００２６】
好ましくは、広角画像の光強度の幅に応じて、広ダイナミックレンジ画像生成部による広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断する判断部を備え、画像取得部は、広ダイナミックレンジ画像生成部により広ダイナミックレンジ広角画像の生成が行われない場合には、広角画像で構成される広角画像群と望遠画像群を取得し、合成情報取得部は、広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する。【００２７】
本態様によれば、判断部により、広角画像の光強度の幅に応じて、広ダイナミックレンジ画像生成部による広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断されるので、必要に応じて広角画像に対してダイナミックレンジの拡大処理が効率的に行われる。【００２８】
好ましくは、判断部は、広ダイナミックレンジ広角画像において、合成情報取得部が解析する領域に対応する広角画像の領域の光強度の幅に応じて判断を行う。【００２９】
本態様によれば、合成情報取得部が解析する領域に対応する広角画像の領域の光強度の幅に応じて判断が行われるので、必要に応じて広角画像に対してダイナミックレンジの拡大処理が効率的に行われる。【００３０】
好ましくは、広ダイナミックレンジ画像生成部は、適正露出よりも少ない露出で撮像して得られた広角画像に基づいて、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。すなわち、広ダイナミックレンジ広角画像は、１枚の広角画像に基づいて生成される。【００３１】
好ましくは、広ダイナミックレンジ画像生成部は、露出が異なる２枚の広角画像に基づいて、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。すなわち、広ダイナミックレンジ広角画像は、２枚の広角画像に基づいて生成される。【００３２】
好ましくは、指向性センサは、露出が異なる複数の広角画像に対応する光束を同時に受光する。【００３３】
本態様によれば、指向性センサは、露出が異なる複数の広角画像に対応する光束を同時に受光することできるので、同時に取得された広角画像により、ダイナミックレンジの拡大処理が行われるので、像のブレが抑制された画質の良い広ダイナミックレンジ広角画像を得ることができる。【００３４】
本発明の他の態様である無人移動体は、上述の撮像装置を搭載し、移動を制御する移動制御部を備え、移動制御部は、露出が異なる２枚の広角画像を取得する場合には、移動速度を下げる。本態様によれば、露出が異なる２枚の広角画像を取得する場合には、移動速度が下げられるので、像のズレが抑制された露出が異なる２枚の広角画像を取得することができる。【００３５】
本発明の他の態様である無人移動体は、上述の撮像装置を搭載し、移動を制御する移動制御部を備える。【００３６】
本発明の他の態様である撮像方法は、共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、広角光学系及び望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、を備える撮像装置の撮像方法であって、指向性センサからの画像信号に基づいて、広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成ステップと、広ダイナミックレンジ画像生成ステップで生成された広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、指向性センサからの画像信号である望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群を取得する画像取得ステップと、取得した広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得ステップと、合成情報、広角光学系及び望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成ステップと、を含む。【００３７】
好ましくは、合成情報取得ステップは、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、広ダイナミックレンジ広角画像の特徴点を検出する。【００３８】
好ましくは、合成情報取得ステップは、Structure from Motion手法又はSimultaneous Localization And Mapping手法により広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像位置及び姿勢と被写体の立体形状をそれぞれ推定する。【００３９】
好ましくは、広角画像の光強度の幅に応じて、広ダイナミックレンジ画像生成ステップによる広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断する判断ステップを含み、画像取得ステップは、広ダイナミックレンジ画像生成ステップにより広ダイナミックレンジ広角画像の生成が行われない場合には、広角画像で構成される広角画像群と望遠画像群を取得し、合成情報取得ステップは、広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する。【００４０】
本発明の他の態様であるシステムは、撮像装置と画像生成装置とで構成されるシステムであって、撮像装置は、共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、広角光学系及び望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、指向性センサからの画像信号に基づいて、広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部と、を備え、画像生成装置は、広ダイナミックレンジ画像生成部で生成された広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、指向性センサからの画像信号である望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群を取得する画像取得部と、取得した広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得部と、合成情報、広角光学系及び望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成部と、を備える。【００４１】
本発明の他の態様であるプログラムは、共通する光軸を有する広角光学系と望遠光学系とからなる撮像光学系と、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有する指向性センサであって、広角光学系及び望遠光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して選択的に受光する複数の画素を含む指向性センサと、を備える撮像装置の撮像工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、指向性センサからの画像信号に基づいて、広角光学系を介して撮像された広角画像のダイナミックレンジが拡大された広ダイナミックレンジ広角画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成ステップと、広ダイナミックレンジ画像生成ステップで生成された広ダイナミックレンジ広角画像で構成される広ダイナミックレンジ広角画像群と、広ダイナミックレンジ広角画像群と同時に撮像された、指向性センサからの画像信号である望遠光学系を介して撮像される望遠画像で構成される望遠画像群とであって、撮像位置を変えながら被写体が撮像された広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群を取得する画像取得ステップと、取得した広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する合成情報取得ステップと、合成情報、広角光学系及び望遠光学系の焦点距離に関する情報、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した画像を生成する合成画像生成ステップと、を含む撮像工程をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、望遠画像群の各画像間における重複領域が少なくても望遠画像群を良好に合成することができ、これにより、望遠画像群の撮影枚数を大幅に低減することができ、かつ高解像度の合成画像を生成することができ、又、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析することにより得られた合成情報に基づいて、望遠画像が合成されるので、広角画像の被写体（シーン）の光強度の幅に影響を受けずに望遠画像を精度良く合成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る画像生成システムを構成する撮像装置及び無人航空機を示す外観図
【図２】無人航空機の電気的構成を示すブロック図
【図３】無人航空機マイコンが実現する主な機能のブロック図
【図４】コントローラの電気的構成を示すブロック図
【図５】本発明に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図
【図６】撮像レンズの概略構成図
【図７】望遠光学系を通る光の光線軌跡を示す図
【図８】広角光学系を通る光の光線軌跡を示す図
【図９】撮像レンズの駆動系の概略構成を示すブロック図
【図１０】フォーカシング機構によって駆動される望遠光学系の動作説明図
【図１１】イメージセンサの概略構成図
【図１２】イメージセンサの各画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図
【図１３】カメラマイコンが実現する主な機能のブロック図
【図１４】無人航空機に搭載された撮像装置により撮像される被写体及び撮像の形態の一例を示す図
【図１５】無人航空機に搭載された撮像装置により太陽光発電ユニットを撮像する様子を示す斜視図
【図１６】無人航空機の高度をほぼ一定に保って飛行しながら広角画像及び望遠画像を撮像する様子を示す図
【図１７】画像生成部の実施形態を示す機能ブロック図
【図１８】ワールド座標系、ローカル座標系及び画像座標系の関係を示す図
【図１９】ＳｆＭ手法を使用して合成情報取得部により推定される撮像装置の位置及び姿勢と特徴点ＦＰの３次元位置とを示す図
【図２０】２枚の広角画像に基づいて２枚の望遠画像を合成する方法を説明するために用いた図
【図２１】合成画像の生成の概念図
【図２２】画像生成方法のフローチャート
【図２３】画像生成方法の他の実施形態を示すフローチャート
【図２４】広角画像を示す図
【図２５】特徴点の検出の結果の一例を示す図
【図２６】露光量を少なくして撮像した場合の広角画像を示す図
【図２７】露光量を多くして撮像した場合の広角画像を示す図
【図２８】広ダイナミックレンジ広角画像を示す図
【図２９】特徴点の検出の結果の一例を示す図
【図３０】露出が異なる２枚の広角画像及び望遠画像を取得する場合の遮光マスクを示した図
【図３１】遮光マスクの配列の例を示す図
【図３２】イメージセンサの各画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図
【図３３】イメージセンサの各画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図
【図３４】遮光マスクとカラーフィルタとの配列の例を示す図
【図３５】カラーフィルタの配列を示す図
【図３６】画像生成部の実施形態を示す機能ブロック図
【図３７】撮像装置の動作を示すフローチャート
【図３８】システムを概念的に示す図
【図３９】画像生成装置の機能構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面に従って本発明にかかる撮像装置、無人移動体、撮像方法、システム、及びプログラムの好ましい実施の形態について説明する。
【００４５】
図１は、本発明に係る撮像装置１００及び無人移動体の一例である無人航空機１０を示す外観図である。
【００４６】
《無人航空機》
無人航空機１０は、移動体の一例である。無人航空機１０は、いわゆるドローンであり、コントローラ１２による操作に基づき大気中を飛行する。
【００４７】
〈無人航空機の外観構成〉
無人航空機１０は、図１に示すように、本体フレーム１４に複数の飛行用のプロペラ１６を備えて構成される。
【００４８】
本体フレーム１４は、胴部１４Ａと、胴部１４Ａから放射状に延びる４つのアーム部１４Ｂ（図１では２つのみ図示している）と、胴部１４Ａから放射状に延びる４つの脚部１４Ｃ（図１では２つのみ図示している）と、を備えて構成される。
【００４９】
プロペラ１６は、各アーム部１４Ｂの先端に備えられる。したがって、本実施の形態の無人航空機１０には、４つのプロペラ１６が備えられる（図１では２つのみ図示している）。
【００５０】
無人航空機１０は、プロペラ１６を回転させることによって生じる浮力によって大気中を飛行する。無人航空機１０は、各プロペラ１６の回転を個別に制御することにより、上昇、下降、方向転換等が行われる。又、各プロペラ１６の回転を個別に制御することにより、飛行速度が制御される。
【００５１】
〈無人航空機の電気的構成〉
図２は、無人航空機の電気的構成を示すブロック図である。
【００５２】
無人航空機１０は、プロペラ駆動モータ２０と、モータドライバ２２と、センサ部２４と、機体側無線通信部２６と、機体側有線通信部２８と、無人航空機マイコン（マイコン：マイクロコンピュータ）３０と、を備える。
【００５３】
プロペラ駆動モータ２０は、プロペラ１６の回転駆動手段である。プロペラ駆動モータ２０はプロペラ１６ごとに備えられる。各プロペラ駆動モータ２０の駆動は、モータドライバ２２で個別に制御される。各モータドライバ２２は、無人航空機マイコン３０からの指令に応じて、プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御する。
【００５４】
センサ部２４は、機体の飛行状態を検出する。センサ部２４は、ジャイロセンサ、地磁気センサ、加速度センサ、速度センサ、高度センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の各種センサ類を備えて構成される。センサ部２４は、各種センサで検出された機体の飛行状態の情報を無人航空機マイコン３０に出力する。
【００５５】
機体側無線通信部２６は、無人航空機マイコン３０による制御の下、コントローラ１２と無線で通信し、互いに各種信号を送受信する。例えば、コントローラ１２が操作された場合、その操作に基づく制御信号がコントローラ１２から無人航空機１０に向けて送信される。機体側無線通信部２６は、コントローラ１２から送信された制御信号を受信し、無人航空機１０に出力する。通信の方式は、特に限定されるものではなく、一般的に用いられる通信方式（例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格による通信方式、特定省電力無線規格による通信方式、携帯電話網を利用した通信方式等）が使用される。
【００５６】
機体側有線通信部２８は、無人航空機マイコン３０による制御の下、撮像装置１００と有線で通信し、互いに各種信号を送受信する。通信の方式は、特に限定されるものではなく、一般的に用いられる通信方式（例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格による通信方式等）が使用される。
【００５７】
無人航空機マイコン３０は、無人航空機１０の全体の動作を統括制御する制御部である。無人航空機マイコン３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit／中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、所定のプログラムを実行することにより各種機能を実現する。プログラムは、ＲＯＭに格納される。
【００５８】
図３は、無人航空機マイコンが実現する主な機能のブロック図である。
【００５９】
無人航空機マイコン３０は、所定のプログラムを実行することにより、移動制御部３０ａ、カメラ制御部３０ｂ、機体側無線通信制御部３０ｃ、機体側有線通信制御部３０ｄ等として機能する。
【００６０】
移動制御部３０ａは、モータドライバ２２を介して各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御することにより、無人航空機１０の飛行（移動）を制御する。移動制御部３０ａは、コントローラ１２から送信される制御信号、及び、センサ部２４から出力される機体の飛行状態の情報に基づいて、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御し、無人航空機１０の飛行を制御する。例えば、コントローラ１２から上昇が指示された場合は、機体が上昇するように、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御する。又、コントローラ１２から下降が指示された場合は、機体が下降するように、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御する。更に、コントローラ１２から旋回が指示された場合には、指示された方向に機体が旋回するように、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御する。又、撮像中には、機体が所定の速度で飛行するように、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御する。又、移動制御部３０ａは、後で説明する露出が異なる２枚の広角画像を取得する場合には、移動速度を下げる。これにより、像のブレが抑制された２枚の広角画像を取得することができる。
【００６１】
カメラ制御部３０ｂは、コントローラ１２から送信される制御信号に基づいて、撮像装置１００を制御する。例えば、コントローラ１２からの撮像開始指示に応じて、撮像装置１００に撮像を開始させる。又、コントローラ１２からの撮像終了指示に応じて、撮像装置１００に撮像を終了させる。
【００６２】
機体側無線通信制御部３０ｃは、機体側無線通信部２６を介して、コントローラ１２との間の通信を制御する。
【００６３】
機体側有線通信制御部３０ｄは、機体側有線通信部２８を介して、撮像装置１００との間の通信を制御する。
【００６４】
〈コントローラの構成〉
図４は、コントローラの電気的構成を示すブロック図である。
【００６５】
コントローラ１２は、コントローラ操作部１２ａと、コントローラ表示部１２ｂと、コントローラ側無線通信部１２ｃと、コントローラマイコン１２ｄと、を備える。
【００６６】
コントローラ操作部１２ａは、無人航空機１０及び撮像装置１００を操作する各種操作部材を備えて構成される。無人航空機１０を操作する操作部材には、例えば、無人航空機１０の上昇、下降を指示する操作部材、無人航空機１０の旋回を指示する操作部材等が含まれる。撮像装置１００を操作する操作部材には、例えば、撮像開始、撮像終了を指示する操作部材等が含まれる。
【００６７】
コントローラ表示部１２ｂは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display／液晶ディスプレイ）で構成される。コントローラ表示部１２ｂには、例えば、無人航空機１０の飛行状態の情報が表示される。
【００６８】
コントローラ側無線通信部１２ｃは、コントローラマイコン１２ｄによる制御の下、無人航空機１０と無線で通信し、互いに各種信号を送受信する。
【００６９】
コントローラマイコン１２ｄは、コントローラ１２の全体の動作を統括制御する制御部である。コントローラマイコン１２ｄは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、所定のプログラムを実行することにより各種機能を実現する。例えば、コントローラ操作部１２ａが操作されると、その操作に応じた制御信号を生成し、コントローラ側無線通信部１２ｃを介して無人航空機１０に送信する。又、例えば、コントローラ側無線通信部１２ｃを介して無人航空機１０から飛行状態の情報を取得し、コントローラ表示部１２ｂに表示する。プログラムは、ＲＯＭに格納される。
【００７０】
《撮像装置》
図５は、本発明に係る撮像装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００７１】
撮像装置１００は、単眼カメラで構成される。撮像装置１００は、雲台を介して、無人航空機１０に搭載される。雲台によって撮像方向が調整される。
【００７２】
撮像装置１００は、コントローラ１２からの撮像の指示に応じて動画を連続的に撮像する。尚、撮像装置１００は、動画に限らず、静止画を順次撮像してもよい。
【００７３】
図５に示すように撮像装置１００は、撮像レンズ３００、イメージセンサ２１０、アナログ信号処理部２３０、記録部２３２、カメラ側有線通信部２３４、及びカメラマイコン２３６等を備えて構成される。
【００７４】
〈撮像レンズ〉
図６は、撮像レンズの概略構成図である。
【００７５】
図６に示すように撮像光学系として機能する撮像レンズ３００は、画角の異なる２つの画像を同時に撮像するため、２つの光学系（望遠光学系３１０及び広角光学系３２０）を有する。望遠光学系３１０及び広角光学系３２０は、同軸上で撮像するため、同じ光軸Ｌを有する。特に、本実施形態の撮像レンズ３００は、望遠光学系３１０及び広角光学系３２０が同心円状に配置される。又、望遠光学系３１０及び広角光学系３２０は、画角の異なる画像を撮像するため、異なる焦点距離を有する。本例の広角光学系３２０は、円形の中央光学系であり、望遠光学系３１０は中央光学系に対して同心円状に配設された環状光学系である。
【００７６】
〈望遠光学系〉
本実施形態の望遠光学系３１０は、反射望遠型の光学系で構成される。
【００７７】
図６に示すように、望遠光学系３１０は、被写体側から順に第１レンズ３１０ａ、第１ミラー３１０ｂ、第２ミラー３１０ｃ、絞り３１０ｄ、共通レンズ３３０が配置されて構成される。第１レンズ３１０ａ、第１ミラー３１０ｂ、第２ミラー３１０ｃ及び絞り３１０ｄは、それぞれリング形状を有する。
【００７８】
第１ミラー３１０ｂは、反射望遠光学系の主鏡を構成し、第１レンズ３１０ａを通過した光を第２ミラー３１０ｃに向けて反射する。
【００７９】
第２ミラー３１０ｃは、反射望遠光学系の副鏡を構成し、第１ミラー３１０ｂで反射された光を共通レンズ３３０に向けて反射する。
【００８０】
絞り３１０ｄは、第２ミラー３１０ｃから共通レンズ３３０に入射する光の量を調整する。絞り３１０ｄは、複数枚の絞り羽根をリング状に組み合わせて構成され、その外径を拡縮させて光量を調整する。
【００８１】
共通レンズ３３０は、最終のレンズである。望遠光学系３１０に入射した光は共通レンズ３３０から出射して、イメージセンサ２１０に入射する。共通レンズ３３０は、広角光学系３２０と共用される。
【００８２】
図７は、望遠光学系を通る光の光線軌跡を示す図である。
【００８３】
同図に示すように、光は、第１レンズ３１０ａ、第１ミラー３１０ｂ、第２ミラー３１０ｃ、絞り３１０ｄ、共通レンズ３３０を介してイメージセンサ２１０に入射する。
【００８４】
〈広角光学系〉
本実施形態の広角光学系３２０は、パンフォーカスでの撮像が可能な固定焦点の光学系で構成される。
【００８５】
図６に示すように広角光学系３２０は、被写体側から順に第１レンズ３２０ａ、第２レンズ３２０ｂ、絞り３２０ｃ、第３レンズ３２０ｄ、第４レンズ３２０ｅ、共通レンズ３３０が配置される。各光学要素は、望遠光学系３１０の内周部同軸上に配置される。広角光学系３２０は固定焦点であるため、各光学要素（共通レンズ３３０を含む）は、一定位置に固定して配置される。絞り３２０ｃも固定絞りで構成され、一定位置に固定して配置される。
【００８６】
図８は、広角光学系３２０を通る光の光線軌跡を示す図である。
【００８７】
光は、第１レンズ３２０ａ、第２レンズ３２０ｂ、絞り３２０ｃ、第３レンズ３２０ｄ、第４レンズ３２０ｅ、共通レンズ３３０を介してイメージセンサ２１０に入射する。
【００８８】
〈撮像レンズの駆動系〉
図９は、撮像レンズ３００の駆動系の概略構成を示すブロック図である。
【００８９】
上記のように、広角光学系３２０は、固定焦点、固定絞りであるため、駆動系は、望遠光学系３１０についてのみ備えられる。
【００９０】
望遠光学系３１０は、望遠光学系３１０の焦点調整を行う焦点調整部として機能するフォーカシング機構を備える。
【００９１】
フォーカシング機構は、望遠光学系３１０の一部の光学要素を軸に沿って前後移動させることにより、フォーカス位置を変位させる。
【００９２】
図１０は、フォーカシング機構によって駆動される望遠光学系の動作説明図である。同図（Ａ）は、可動部を被写体側に移動させた状態を示し、同図（Ｂ）は、可動部を像面側に移動させた状態を示している。
【００９３】
図９及び図１０に示すように、フォーカシング機構は、望遠光学系３１０を構成する第１レンズ３１０ａ、第１ミラー３１０ｂ、第２ミラー３１０ｃ及び絞り３１０ｄを一体的に移動させて、フォーカス位置を変位させる。
【００９４】
フォーカシング機構は、第１レンズ３１０ａ、第１ミラー３１０ｂ、第２ミラー３１０ｃ及び絞り３１０ｄ（以下、「可動部」という。）を軸に沿って一体的に移動自在に支持する支持部（不図示）と、その望遠光学系可動部を軸に沿って移動させるフォーカシングモータ３４０と、を備えて構成される。フォーカシングモータ３４０は、例えばリニアモータで構成される。カメラマイコン２３６は、フォーカシングモータドライバ３４０ａを介してフォーカシングモータ３４０の駆動を制御する。
【００９５】
望遠光学系３１０は、可動部の位置を検出する手段として、フォトインタラプタ３４２ａ及びＭＲセンサ（ＭＲセンサ：Magneto Resistive Sensor／磁気抵抗効果素子）３４２ｂを備える。フォトインタラプタ３４２ａは、可動部が、あらかじめ定められた原点に位置したことを検出する。ＭＲセンサ３４２ｂは、可動部の変位量を検出する。フォトインタラプタ３４２ａによって可動部が原点に位置したことを検出し、原点からの変位量をＭＲセンサ３４２ｂで検出することにより、原点に対する可動部の位置を検出できる。フォトインタラプタ３４２ａ及びＭＲセンサ３４２ｂの検出結果は、カメラマイコン２３６に出力される。カメラマイコン２３６は、フォトインタラプタ３４２ａ及びＭＲセンサ３４２ｂの出力に基づいて可動部の位置を検出する。
【００９６】
絞り３１０ｄは、絞りモータ３４４に駆動される。カメラマイコン２３６は、絞りドライバ３４４ａを介して絞りモータ３４４の駆動を制御する。
【００９７】
〈イメージセンサ〉
イメージセンサ２１０は、ＣＭＯＳ（CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＣＤ（CCD: Charged Coupled Device）等の固体撮像素子であり、特に望遠光学系３１０を通過した光と広角光学系３２０を通過した光とを選択的に受光する画素が２次元状に配列された指向性センサで構成される。
【００９８】
図１１は、イメージセンサ２１０の概略構成図である。
【００９９】
同図に示すように、イメージセンサ２１０は、２次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を有し、望遠光学系３１０を通過した光を選択的に受光する第１画素２１２Ａ及び広角光学系３２０を通過した光を選択的に受光する第２画素２１２Ｂを有する。第１画素２１２Ａ及び第２画素２１２Ｂは、同一平面上に交互に配置される。
【０１００】
図１２は、イメージセンサ２１０の各画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図である。
【０１０１】
同図に示すように、各画素は、フォトダイオード２１４と、マイクロレンズ２１６と、遮光マスク２１８と、を備えて構成される。マイクロレンズ２１６及び遮光マスク２１８は、望遠光学系３１０及び広角光学系３２０を通過する光束をそれぞれ瞳分割して選択的にイメージセンサ２１０の各画素に入射させる瞳分割手段として機能する。
【０１０２】
即ち、マイクロレンズ２１６は、フォトダイオード２１４の前方に配置される。マイクロレンズ２１６は、望遠光学系３１０及び広角光学系３２０の瞳像をフォトダイオード２１４に結像させる。
【０１０３】
遮光マスク２１８は、マイクロレンズ２１６とフォトダイオード２１４との間に配置される。遮光マスク２１８は、マイクロレンズ２１６を通過した光の一部を遮光する。第１画素２１２Ａの遮光マスク２１８は、広角光学系３２０を通過した光Ｌ２を遮光する形状を有する。具体的には、円形状を有する。第２画素２１２Ｂの遮光マスク２１８は、望遠光学系３１０を通過した光Ｌ１を遮光する形状を有する。具体的には、リング形状を有する。
【０１０４】
以上の構成により、第１画素２１２Ａは、望遠光学系３１０を通過した光Ｌ１を選択的に受光し、第２画素２１２Ｂは広角光学系３２０を通過した光Ｌ２を選択的に受光する。したがって、第１画素２１２Ａの画像信号を取得することにより、望遠光学系３１０を介して得られる画像Ｉｍ１の画像信号を同時に取得でき、第２画素２１２Ｂの画像信号を取得することにより、広角光学系３２０を介して得られる画像Ｉｍ２の画像信号を取得できる。
【０１０５】
本実施形態の撮像レンズ３００は、望遠光学系３１０の光軸と広角光学系３２０の光軸とが同一であるため、望遠光学系３１０の画像Ｉｍ１は、広角光学系３２０の画像Ｉｍ２の中央部分を拡大した画像となり、かつ視差のない画像となる。
【０１０６】
尚、カラー画像を取得する場合には、第１画素２１２Ａ及び第２画素２１２Ｂにカラーフィルタが備えられる。カラーフィルタは規定の配列で配置される。例えば、赤、緑、青の３色からなるカラーフィルタがベイヤ配列で配置される。これにより、カラー画像を取得できる。
【０１０７】
〈アナログ信号処理部〉
図５において、アナログ信号処理部２３０は、イメージセンサ２１０から出力される画素ごとのアナログの画像信号を取り込み、所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力する。アナログ信号処理部２３０から出力されたデジタルの画像信号は、カメラマイコン２３６に取り込まれる。
【０１０８】
〈記録部〉
記録部２３２は、各種データの記録部である。撮像された画像データは、記録部２３２に記録される。記録部２３２は、例えば、ＳＳＤ（solid state drive）などの不揮発性メモリを使用したストレージデバイスで構成される。尚、本実施形態の撮像装置１００は、１回の撮像で２つ画像（望遠画像と広角画像）が同時に撮像されるので、１回の撮像で２つの画像が記録される。具体的には、望遠光学系３１０で撮像された画像データと、広角光学系３２０で撮像された画像データとが記録される。
【０１０９】
〈カメラ側有線通信部〉
カメラ側有線通信部２３４は、カメラマイコン２３６による制御の下、無人航空機１０と有線で通信し、互いに各種信号を送受信する。
【０１１０】
〈カメラマイコン〉
カメラマイコン２３６は、撮像装置１００の全体の動作を統括制御する制御部である。カメラマイコン２３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、所定のプログラムを実行することにより各種機能を実現する。プログラムは、ＲＯＭに格納される。
【０１１１】
図１３は、カメラマイコン２３６が実現する主な機能のブロック図である。
【０１１２】
同図に示すように、カメラマイコン２３６は、所定のプログラムを実行することにより、デジタル信号処理部２３６ａ、記録制御部２３６ｂ、カメラ側有線通信制御部２３６ｃ、撮像制御部２３６ｄ、絞り制御部２３６ｅ、フォーカシング制御部２３６ｆ、レンズ位置検出部２３６ｇ、画像生成部３０１等として機能する。
【０１１３】
デジタル信号処理部２３６ａは、アナログ信号処理部２３０から出力されたアナログの画像信号を取り込み、所定の信号処理（例えば、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等）を施して画像データを生成する。この際、デジタル信号処理部２３６ａは、イメージセンサ２１０の第１画素２１２Ａの画像信号に基づいて、望遠画像データを生成し、第２画素２１２Ｂの画像信号に基づいて、広角画像データを生成する。
【０１１４】
記録制御部２３６ｂは、記録部２３２へのデータの読み書きを制御する。撮像により得られた画像データ（望遠画像データ及び広角画像データ）は、記録制御部２３６ｂにより記録部２３２に記録される。尚、動画（又は複数の静止画）として撮像された望遠画像群及び広角画像群のうち、同時に撮像された望遠画像と広角画像の各画像データは、互いに関連付けて記憶される。尚、後述する複数の広ダイナミックレンジ広角画像（広ダイナミックレンジ広角画像群）も、広角画像と同様に記録部２３２に記録される。
【０１１５】
カメラ側有線通信制御部２３６ｃは、カメラ側有線通信部２３４を介して、無人航空機１０との間の通信を制御する。
【０１１６】
イメージセンサ２１０から広角画像及び望遠画像を示す画像信号を同時に取得する画像読出部として機能する撮像制御部２３６ｄは、イメージセンサドライバ２１０ａを介してイメージセンサ２１０の駆動を制御する。より具体的には、所定のフレームレートで動画が撮像されるように、イメージセンサ２１０の駆動を制御する。
【０１１７】
絞り制御部２３６ｅは、絞りドライバ３４４ａを介して絞りモータ３４４の駆動を制御する。より具体的には、絞り３１０ｄが、所定の絞り値（開口量）となるように、絞りモータ３４４の駆動を制御する。絞り値は、イメージセンサ２１０から得られる信号に基づいて設定される。即ち、適正露出となるように、絞り値が設定される。
【０１１８】
フォーカシング制御部２３６ｆは、フォーカシングモータドライバ３４０ａを介してフォーカシングモータ３４０の駆動を制御する。
【０１１９】
レンズ位置検出部２３６ｇは、フォトインタラプタ３４２ａ及びＭＲセンサ３４２ｂからの出力に基づいて、レンズ位置を検出する。
【０１２０】
画像生成部３０１は、広ダイナミックレンジ広角画像群と望遠画像群とに基づいて、望遠画像群を合成した画像（合成画像）を生成する。又、画像生成部３０１は、広角画像群と望遠画像群とに基づいて、望遠画像群の合成画像を生成する。なお、画像生成部３０１の詳しい説明は後述する。
【０１２１】
〈無人航空機の動作〉
無人航空機１０は、コントローラ１２の操作に基づいて大気中を飛行する。具体的には、コントローラ１２による上昇の指示に応じて上昇し、下降の指示に応じて下降する。又、旋回の指示に応じて指示された方向に旋回する。
【０１２２】
〈撮像装置の動作〉
撮像装置１００もコントローラ１２の操作に基づいて撮像する。即ち、コントローラ１２による撮像開始の指示に応じて、動画の撮像を開始する。又、コントローラ１２による撮像終了の指示に応じて、動画の撮像を終了する。撮像開始から撮像終了が指示されるまでの間、連続的に動画が撮像される。
【０１２３】
ここで、本実施形態の撮像装置１００は、望遠光学系３１０による望遠画像と、広角光学系３２０による広角画像とを同軸上で同時に撮像する。両者は、視差のない動画であり、それぞれ記録部２３２に記録される。
【０１２４】
〈撮像中の無人航空機の動作〉
図１４は、無人航空機１０に搭載された撮像装置１００により撮像される被写体及び撮像の形態の一例を示す図である。
【０１２５】
図１４に示す被写体は、地上に設置された太陽光発電設備５００であり、無人航空機１０に搭載された撮像装置１００は、無人航空機１０により上空から矢印Ｒで示す飛行ルートに沿って移動させられ、太陽光発電設備５００を撮像する。即ち、無人航空機１０は、撮像装置１００が太陽光発電設備５００を走査するように飛行し、太陽光発電設備５００を上空から撮像する。
【０１２６】
太陽光発電設備５００は、複数の太陽光発電ユニット５１０を規則的に配列して構成されている。一つの太陽光発電ユニット５１０は、複数枚の太陽電池モジュール５２０を規則的に配列して構成される。図１４に示す例では、４５枚の太陽電池モジュール５２０を縦横５×９で配列して、一つの太陽光発電ユニット５１０を構成している。
【０１２７】
図１５は、無人航空機１０に搭載された撮像装置１００により太陽光発電ユニット５１０を撮像する様子を示す斜視図であり、Ｚtは、望遠光学系３１０を介して撮像される１回の撮像範囲を示し、Ｚwは、広角光学系３２０を介して撮像される１回の撮像範囲を示している。
【０１２８】
図１５に示す例では、望遠光学系３１０を介して撮像される１回の撮像範囲Ｚtは、１つの太陽光発電ユニット５１０の短手方向の長さをカバーできる範囲であり、広角光学系３２０を介して撮像される１回の撮像範囲Ｚwは、３つの太陽光発電ユニット５１０の短手方向の長さをカバーできる範囲である。
【０１２９】
図１６に示すように無人航空機１０は、撮像中に高度をほぼ一定に保って飛行（ホバリングを含む）する。したがって、撮像中の操作は旋回のみである。
【０１３０】
移動制御部３０ａとして機能する無人航空機マイコン３０は、センサ部２４からの出力に基づいて、各プロペラ駆動モータ２０の駆動を制御し、高度をほぼ一定に保って飛行する。
【０１３１】
いま、一定の高度から真下に向けて撮像する場合を考える。この場合、望遠光学系３１０によって画角θ１の範囲Ｘ１が撮像され、広角光学系３２０によって画角θ２の範囲Ｘ２が撮像される。
【０１３２】
後述する望遠画像の合成に使用される望遠画像群は、隣接する望遠画像の間で範囲Ｘ１が重複する必要がなく（隙間が生じない程度に範囲Ｘ１が重複することが好ましく）、広角画像群は、隣接する広角画像の間で範囲Ｘ２が十分に重複する必要がある。
【０１３３】
〈無人航空機の飛行〉
無人航空機１０は、あらかじめ定められたルートを自動で飛行する構成としてもよい。この場合、コントローラ１２は不要となる。無人航空機１０は、各種センサの情報に基づいて自律制御しながら、決められたルートを飛行する。なお、この場合も飛行速度は、上記条件の下で設定される。
【０１３４】
〈撮像装置による撮像〉
上記実施の形態では、撮像指示に応じて動画を連続的に撮像する構成としているが、静止画を周期的に撮像する構成としてもよい。
【０１３５】
《撮像された画像の合成処理》
望遠光学系３１０で撮像された複数の望遠画像（望遠画像群）及び広角光学系３２０で撮像された複数の広角画像（広角画像群）は、それぞれ記録部２３２に記録される。
【０１３６】
望遠画像群及び広ダイナミックレンジ広角画像群（広角画像群）に対する後述の画像合成処理は、撮像装置１００の画像生成部３０１（図１３）により行われる。この場合、カメラマイコン２３６は、画像生成プログラムを実行することにより、上記処理を実行する。
【０１３７】
〈画像合成処理〉
図１７は、画像生成部３０１の実施形態を示す機能ブロック図である。
【０１３８】
図１７に示すように画像生成部３０１は、主として広ダイナミックレンジ画像生成部３０２、画像取得部２ａ、合成情報取得部２ｂ、及び合成画像生成部２ｃを備える。
【０１３９】
広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、取得された広角画像のダイナミックレンジを拡大して、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、適正露出よりも少ない露出で撮像して得られた広角画像に基づいて、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。具体的には、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、適正露出よりも露出少で撮像された１枚の広角画像に対してトーンマッピングを行うことにより、ダイナミックレンジを拡大する。これにより、広角画像における白飛びや黒つぶれしている画素を抑制することができる。又、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、露出が異なる２枚の広角画像に基づいて、広ダイナミックレンジ広角画像を生成することもできる。具体的には、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、露出量の異なる２枚の広角画像を合成することにより、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。
【０１４０】
画像取得部２ａは、広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群を取得する。
【０１４１】
合成情報取得部２ｂは、画像取得部２ａにより取得された広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する。
【０１４２】
《合成情報の取得の第１の実施形態》
合成情報取得部２ｂは、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、合成情報として広ダイナミックレンジ広角画像群の各広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像装置１００の位置及び姿勢をそれぞれ推定する。
【０１４３】
具体的には、広ダイナミックレンジ広角画像群の各広ダイナミックレンジ広角画像が重複する領域（重複領域）に含まれる特徴点を抽出し、各広ダイナミックレンジ広角画像間における特徴点の対応関係（それぞれ局所特徴量が一致する対応点）を特定する。
【０１４４】
広ダイナミックレンジ広角画像間の拡大縮小（撮像距離の違い）、回転等に強いロバストな局所特徴量として、SIFT (Scale-invariant feature transform)特徴量、SURF (Speeded-Up Robust Feature)特徴量、及びAKAZE (Accelerated KAZE)特徴量が知られている。特徴量が一致する対応点の数（セット数）は、数１０組以上あることが好ましく、したがって各広ダイナミックレンジ広角画像間の重複領域は大きいことが好ましい。図１６に示す例では、各広ダイナミックレンジ広角画像間の重複領域は画像全体の５０％を超えている。
【０１４５】
そして、各広ダイナミックレンジ広角画像間の対応する複数の特徴点に基づいて撮像装置１００の位置及び姿勢をそれぞれ推定する。
【０１４６】
〈撮像装置の位置及び姿勢の推定〉
図１８は、ワールド座標系、ローカル座標系及び画像座標系の関係を示す図である。
【０１４７】
被写体（本例では、太陽光発電ユニット５１０を含む太陽光発電設備）の３次元位置（３次元形状）は、原点Ｏを有するＸＹＺの直交３軸のワールド座標系によって表すことができる。
【０１４８】
一方、ｘｙｚの直交３軸のローカル座標系（以下、「カメラ座標系」という）は、ワールド座標系とは独立に移動する撮像装置１００（カメラ）の座標系である。カメラ座標系の原点は、カメラの焦点位置であり、光軸方向がｚ軸である。
【０１４９】
画像座標系は、イメージセンサ２１０に結像される画像上の点の２次元位置を表す座標系である。画像上の特徴点ｃの座標(u,v)は、イメージセンサ２１０の基準位置からの画素数と画素ピッチとにより求めることができる。
【０１５０】
画像座標系における特徴点ｃの座標(u,v)、ワールド座標系における特徴点ｃの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、カメラ内部パラメータを表す行列Ｃ，及びカメラ外部パラメータを表す行列Ｍとの関係は、次式により表すことができる。
【０１５１】
【数１】
0006964772.tif 000002
【０１５２】
カメラ内部パラメータは、焦点距離、イメージセンサの画像サイズ、画素ピッチ、画像中心位置等を含み、事前にキャリブレーションにより取得できるものである。
【０１５３】
カメラ外部パラメータを表す行列Ｍは、ワールド座標からカメラ座標への座標変換行列であり、撮像装置１００の位置を表す並進ベクトル、及び撮像装置１００の姿勢を表す回転行列を含む。
【０１５４】
撮像装置１００の位置及び姿勢は、カメラ外部パラメータを表す行列Ｍを求めることで推定することができる。複数の画像上の特徴点に基づいてカメラ外部パラメータを推定する手法として、Structure from Motion(ＳｆＭ)手法が知られている。
【０１５５】
ＳｆＭ手法は、撮像装置１００（カメラ）を移動させながら撮像される画像上の複数の特徴点を追跡し、これらの特徴点の対応関係を利用してカメラの位置及び姿勢と特徴点の３次元位置とを算出するものである。但し、ＳｆＭ手法では、カメラと被写体との間の相対的な位置及びカメラ間の相対的な位置及び姿勢は推定可能であるが、画像のみではスケール情報が得られないため、絶対的な位置を推定することができない。そこで、３次元位置が既知のマーカ等の絶対的な位置情報、あるいは被写体のサイズ情報（例えば、太陽電池モジュール５２０のサイズ情報）等を付与することで、絶対的な位置を推定することができる。
【０１５６】
合成情報取得部２ｂ（図１７）は、入力される広ダイナミックレンジ広角画像群に対して上記ＳｆＭ手法を使用し、合成情報として広ダイナミックレンジ広角画像群の各広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像装置１００の位置及び姿勢をそれぞれ推定する。
【０１５７】
尚、合成情報取得部２ｂは、ＳｆＭ手法を使用する場合に限らず、例えば、Simultaneous Localization And Mapping（ＳＬＡＭ）手法を使用してもよい。ＳＬＡＭ手法では、入力画像の変化に応じて動的に更新される特徴点のセットを用いて、特徴点の位置とカメラの位置及び姿勢とを同時に推定することができる。ＳＬＡＭ手法の基本的な原理は、非特許文献（Andrew J.Davison，“Real-Time Simultaneous Localization and Mapping with a Single Camera”，Proceedings of the 9th IEEE International Conference on Computer Vision Volume 2, 2003, pp.1403-1410）に記載されている。
【０１５８】
図１９は、ＳｆＭ手法を使用して合成情報取得部２ｂにより推定される撮像装置１００の位置及び姿勢と特徴点ＦＰの３次元位置とを示す図である。
【０１５９】
図１９において、ＸＹＺ座標系はワールド座標系であり、本例ではＸ−Ｙ平面が地平面を表し、Ｚ軸が高さ方向（高度）を表している。又、撮像装置１００の各撮像位置から地平面に向う線分は、撮像装置１００の撮像（光軸）方向を示している。
【０１６０】
図１７に戻って、合成画像生成部２ｃは、合成情報取得部２ｂにより取得された合成情報（本例では、撮像装置１００の位置及び姿勢等）、広角光学系３２０及び望遠光学系３１０の焦点距離に関する情報（本例では、両光学系の画角比（焦点距離の比））、及び画像取得部２ａにより取得された望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した画像を生成する。
【０１６１】
図２０は、２枚の広ダイナミックレンジ広角画像に基づいて２枚の望遠画像を合成する方法を示す図である。
【０１６２】
図２０において、隣接する２枚の広角画像の撮像範囲Ｚw1、Ｚw2は、互いに画像全体の５０％を超えて重複しており、合成情報取得部２ｂでは、２枚の広ダイナミックレンジ広角画像間の重複領域において、それぞれ対応する複数の特徴点に基づいて合成情報(２枚の広角画像をそれぞれ撮像したときの撮像装置１００の位置及び姿勢）を取得している。合成画像生成部２ｃは、２枚の広角画像をそれぞれ撮像したときの撮像装置１００の位置を起点に、撮像装置１００の姿勢に対応した撮像方向に向かって２枚の広角画像を、例えば、地表面を投影面として投影することで、それぞれ対応する特徴点同士が重なるように位置合わせした広角画像の合成が可能である。そして、本発明においては、この特徴点の検出を広ダイナミックレンジ広角画像において行う。
【０１６３】
そして、本発明では広ダイナミックレンジ広角画像の代わりに、それぞれ広角画像と同時に撮像された望遠画像を使用し、図１６に示す望遠光学系３１０の画角θ１と広角光学系３２０の画角θ２との画角比（θ１／θ２）を反映させて投影することで、２つの望遠画像を適切に合成する。望遠光学系３１０と広角光学系３２０とは、［数１］式に示したカメラ内部パラメータを表す行列Ｃ（特に焦点距離）が異なるため、広角画像群を解析して取得した合成情報を使用し、かつカメラ内部パラメータの違いを反映させて変換することで、２つの望遠画像を適切に合成することができる。
【０１６４】
合成される２枚の望遠画像の撮像範囲Ｚt1、Ｚt2は、両画像間の重複部分が少ないことが好ましい。隣接する望遠画像間の重複部分は、望遠画像を合成するための合成情報を取得するために使用しないからであり、又、望遠画像間の重複部分を少なくすることで、望遠画像群の撮影枚数を大幅に低減することができるからである。
【０１６５】
尚、望遠画像間で重複部分がなくても、望遠画像群を合成することができる。この場合、合成された画像には隙間が生じるが、その隙間は再度撮像することで埋めることができる。又、隙間を広ダイナミックレンジ広角画像で埋めることもできる。この場合、隙間部分の画像の解像度は低下する。
【０１６６】
図２１は、合成画像の生成の概念図である。
【０１６７】
図２１は、撮像装置１００がほぼ直線状に飛行して場合に得られる１０枚の広ダイナミックレンジ広角画像Ｗ１〜Ｗ１０と、これらの広ダイナミックレンジ広角画像Ｗ１〜Ｗ１０から取得した合成情報に基づいて合成された１０枚の望遠画像Ｔ１〜Ｔ１０とを示している。尚、図２１では、広ダイナミックレンジ広角画像Ｗ１〜Ｗ１０と望遠画像Ｔ１〜Ｔ１０との撮像範囲を示すために、望遠画像Ｔ１〜Ｔ１０は小さく図示されているが、望遠画像Ｔ１〜Ｔ１０の画像サイズは大きい（解像度は高い）ものである。
【０１６８】
図１７に戻って、合成画像生成部２ｃにより望遠画像群が合成された合成画像は、表示部３に出力することにより表示することができ、又、記録部４に出力することにより保存することができる。
【０１６９】
ユーザは、表示部３に表示される合成画像により被写体（本例では、太陽光発電設備５００）を観察することができ、特に太陽光発電設備５００を構成する太陽光発電ユニット５１０、更には太陽光発電ユニット５１０を構成する太陽電池モジュール５２０を詳細に観察する場合（太陽光発電ユニット５１０の汚れ又は欠陥等を観察する場合）、合成画像を拡大させて表示部３に表示させることができる。このように合成画像を拡大して表示する場合であっても、合成画像は望遠画像を合成して生成されているため、解像度が高く、詳細に観察することができる。
【０１７０】
《合成情報の取得の第２の実施形態》
図１７に示す合成情報取得部２ｂは、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、任意の広ダイナミックレンジ広角画像を基準にして、隣接する広ダイナミックレンジ広角画像との重複領域に存在する複数の特徴点（SIFT特徴量等が一致する複数セットの対応点）を抽出する。
【０１７１】
次に、基準の広ダイナミックレンジ広角画像の複数の特徴点に対して、隣接する広ダイナミックレンジ広角画像の対応する特徴点を一致させる、隣接する広ダイナミックレンジ広角画像の射影変換行列を算出する。
【０１７２】
特徴量が一致する特徴点の数（セット数）は、２つの画像のうちの一方の画像を幾何変換するために使用する変換パラメータの算出に必要な数以上検出する必要がある。
【０１７３】
射影変換式は、次式の通りである。
【０１７４】
【数２】
0006964772.tif 000003
【０１７５】
射影変換の変換パラメータは、［数２］式中のａ、ｂ、ｓ、ｃ、ｄ、ｔ、ｐ、ｑの８個のパラメータを指す。又、(x,y)、(X,Y)は、それぞれ射影変換前後の座標値を示す。
【０１７６】
従って、複数セットの特徴点の座標値をそれぞれ［数２］式に代入した８つの連立方程式を立て、８つの連立方程式を解くことにより、射影変換に使用する８個の変換パラメータを算出することができる。
【０１７７】
このようにして、広ダイナミックレンジ広角画像群に基づいて次々と射影変換の変換パラメータを算出する。
【０１７８】
合成画像生成部２ｃは、合成情報取得部２ｂにより取得された射影変換の変換パラメータを、望遠画像群の合成に使用する合成情報として入力し、基準の広ダイナミックレンジ広角画像に対応する望遠画像に対して他の望遠画像群を、入力した合成情報と広角光学系３２０及び望遠光学系３１０の焦点距離に関する情報とに基づいて射影変換し、望遠画像群を合成する。
【０１７９】
《合成情報の取得の第３の実施形態》
図１７に示す合成情報取得部２ｂは、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、合成情報として広ダイナミックレンジ広角画像群の各広ダイナミックレンジ広角画像を撮像したときの撮像装置１００の位置及び姿勢と被写体の立体形状をそれぞれ推定する。
【０１８０】
この場合の広ダイナミックレンジ広角画像群は、立体形状を有する被写体に対して、撮像されない領域がないように種々の角度から撮像されたものである。
【０１８１】
被写体の立体形状は、各広ダイナミックレンジ広角画像間で特徴が一致する複数の特徴点の３次元位置の集合であり、複数の特徴点の３次元位置を適宜補間し、密度の高い３次元位置を取得することが好ましい。
【０１８２】
合成画像生成部２ｃは、複数の特徴点の３次元位置を含む被写体の３次元モデル表面に、望遠画像群の対応するテクスチャをマッピングして望遠画像群を合成した画像を生成する。即ち、合成画像生成部２ｃは、合成情報取得部２ｂが取得した複数の特徴点を含む３次元位置に基づいて被写体の形状を認識するためのポリゴンメッシュを生成し、生成したポリゴンメッシュに、望遠画像群の中からポリゴンメッシュに対応するテクスチャを抽出してマッピングする。
【０１８３】
望遠画像群を合成した３次元の合成画像（３次元画像）は、記録部４に記録される。合成画像生成部２ｃ又は図示しない画像再生部は、記録部４に記録された３次元画像を読み出し、視点位置及び投影面等を指定して３次元画像を投影することで、任意視点から見た被写体の画像を表示部３に表示させることができる。
【０１８４】
［画像生成方法］
図２２は、本発明に係る画像生成方法のフローチャートである。
【０１８５】
先ず、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する（ステップＳ１０）（広ダイナミックレンジ画像生成ステップ）。その後、画像取得部２ａは、広ダイナミックレンジ広角画像群及び望遠画像群をそれぞれ入力する（ステップＳ１１、Ｓ１２）（画像取得ステップ）。
【０１８６】
合成情報取得部２ｂは、入力した広ダイナミックレンジ広角画像群を解析し、望遠画像群の合成に使用する合成情報を取得する（ステップＳ１３）（合成情報取得ステップ）。
【０１８７】
合成画像生成部２ｃは、ステップＳ１３で取得した合成情報、撮像装置１００の広角光学系３２０及び望遠光学系３１０の焦点距離に関する情報（画角比）、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成した合成画像を生成する（ステップＳ１４）。合成画像の生成は、例えば、望遠画像群の各望遠画像を、撮像装置１００の位置を起点に撮像装置１００の撮像方向に向かって広角光学系３２０と望遠光学系３１０との画角比を反映させて投影することにより合成する。
【０１８８】
尚、広ダイナミックレンジ広角画像群の各画像の中心領域（望遠画像の画角に対応する領域）の画像と望遠画像群の各画像とは解像度が異なるものの、同一の画像であるため、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析して得た合成情報を、望遠画像群の合成に使用することができる。
【０１８９】
これにより、望遠画像群の撮影枚数を大幅に低減することができ、かつ高解像度の合成画像を生成することができる。
【０１９０】
図２３は、本発明に係る画像生成方法の他の実施形態を示すフローチャートであり、特に３次元画像を生成する合成情報取得部２ｂ及び合成画像生成部２ｃの処理手順に関して示している。
【０１９１】
図２３において、合成情報取得部２ｂは、広ダイナミックレンジ広角画像群の各広ダイナミックレンジ広角画像が重複する領域（重複領域）に含まれる特徴点を抽出し（ステップＳ１００）、各広ダイナミックレンジ広角画像間における特徴点の対応関係（それぞれ局所特徴量が一致する対応点）を決定する（ステップＳ１１０）。
【０１９２】
続いて、合成情報取得部２ｂは、各広ダイナミックレンジ広角画像間の対応する複数の特徴点に基づいて撮像装置１００の位置及び姿勢を推定する（ステップＳ１２０）。又、撮像装置１００の位置及び姿勢の推定結果から同時に特徴点の３次元位置を推定する（ステップＳ１３０）。
【０１９３】
撮像装置１００の位置及び姿勢の推定は、複数の特徴点の画像座標に基づいて［数１］式に示したカメラ外部パラメータを表す行列Ｍを求めることで推定することができる。尚、複数の画像上の特徴点に基づいてカメラ外部パラメータを推定する手法として、ＳｆＭ手法及びＳＬＡＭ手法が知られている。
【０１９４】
ステップＳ１３０で推定した特徴点の３次元位置を含む被写体の立体形状を推定し（ステップＳ１４０）、推定した被写体の立体形状（３次元モデル表面）に、望遠画像群の対応するテクスチャをマッピングして望遠画像群を合成した画像（３次元画像）を生成する（ステップＳ１５０）。
【０１９５】
≪ダイナミックレンジが広い被写体≫
次にダイナミックレンジが広い被写体に関して説明する。
【０１９６】
図２４は、橋梁３５０を広角光学系３２０で撮像して得た広角画像を示す図である。
【０１９７】
橋梁３５０は橋脚３５８を有し、橋脚３５８には複数のひび割れＣ存在している。尚、以下の説明では、橋脚３５８のひび割れＣ、及びひび割れＣの特徴点に関して主に説明をその他の部分の説明は省略する。
【０１９８】
図２４では、適正露出で撮像された通常のダイナミックレンジを有する広角画像Ｑ１が示されている。橋脚３５８には、日向である為に白飛びしている白飛び領域Ｖ１が存在する。また、橋脚３５８には日陰である為に黒つぶれしている黒つぶれ領域Ｖ２が存在する。すなわち、橋脚３５８は、白飛び領域Ｖ１と黒つぶれ領域Ｖ２とを有するダイナミックレンジが広い被写体である。広角画像Ｑ１において白飛び領域Ｖ１では、橋脚３５８にひび割れＣが存在するにも関わらず、像を得ることができない。また、広角画像Ｑ１において黒つぶれ領域Ｖ２では、橋脚３５８にひび割れＣが存在するにも関わらず、黒つぶれしてしまい像を得ることができない。
【０１９９】
図２５は、図２４で示した広角画像Ｑ１に基づいて、特徴点の検出の結果の一例を示す図である。
【０２００】
特徴点Ｆは、合成情報取得部２ｂにより検出される。合成情報取得部２ｂは、広角画像Ｑ１におけるひび割れＣの像に基づいて特徴点Ｆの検出を行うので、ひび割れＣの像が上手く撮像された領域にのみ特徴点Ｆを検出することができる。広角画像Ｑ１では白飛び領域Ｖ１及び黒つぶれ領域Ｖ２のひび割れＣの像を得ることができていないので、白飛び領域Ｖ１及び黒つぶれ領域Ｖ２での特徴点Ｆは検出されていない。
【０２０１】
ここで望遠画像を合成する際には、合成情報取得部２ｂが検出する特徴点Ｆの数は多いほど正確な合成情報を得ることができる。したがって、本発明においては、広角画像にダイナミックレンジの拡大処理を行うことにより、多くの特徴点Ｆを検出する。以下の説明では、露光量の異なる２枚の広角画像を得ることにより、広ダイナミックレンジ広角画像を得る場合について説明する。
【０２０２】
図２６は、露光量を少なくして撮像した場合の広角画像Ｑ２を示す図である。広角画像Ｑ２は、適正露出で撮像された広角画像Ｑ１よりも、少ない露光量で撮像されている。具体的には、広角画像Ｑ２は、広角画像Ｑ１における白飛び領域Ｖ１においてもひび割れＣの像を得られるように、露光量を少なくして撮像されている。
【０２０３】
図２７は、露光量を多くして撮像した場合の広角画像Ｑ３を示す図である。広角画像Ｑ３は、適正露出で撮像された広角画像Ｑ１よりも、多い露光量で撮像されている。具体的には、広角画像Ｑ３は、広角画像Ｑ１における黒つぶれ領域Ｖ２においてもひび割れＣの像を得られるように、露光量を多くして撮像されている。
【０２０４】
なお、広角画像Ｑ２は、図３０及び図３２で説明をする遮光マスク４０３を設置した第３画素２１２Ｃから得られ、広角画像Ｑ３は、遮光マスク４０１を設置した第２画素２１２Ｂから得られる。また、広角画像Ｑ１及び広角画像Ｑ２は、同じ撮像位置で同時に撮像されている。
【０２０５】
図２８は、広ダイナミックレンジ広角画像を示す図である。
【０２０６】
広ダイナミックレンジ広角画像Ｕは、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２により生成される。具体的には、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕは、広角画像Ｑ２及び広角画像Ｑ３をダイナミックレンジ拡大処理（合成）することにより生成される。生成された広ダイナミックレンジ広角画像Ｕは、ダイナミックレンジが拡大され、白飛び領域Ｖ１及び黒つぶれ領域Ｖ２のひび割れＣの像を得ることができる。
【０２０７】
図２９は、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕにおいて、特徴点Ｆの検出を行った結果の一例を示す図である。合成情報取得部２ｂは、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕに基づいて特徴点Ｆの検出を行うことにより、より多くの特徴点Ｆを検出することができる。通常のダイナミックレンジの広角画像Ｕ１に基づく特徴点Ｆの検出結果（図２５を参照）と比較すると、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕに基づく特徴点Ｆの検出結果では、より多くの特徴点Ｆの検出が行われている。これは、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕでは白飛び領域Ｖ１及び黒つぶれ領域Ｖ２においてひび割れＣの像が得られているために、白飛び領域Ｖ１及び黒つぶれ領域Ｖ２においても、特徴点Ｆを検出することができるためである。
【０２０８】
以上のように、広ダイナミックレンジ広角画像Ｕに基づいて、特徴点Ｆの検出を行うことにより、より多くの特徴点Ｆを検出することが可能であり、より正確な合成情報を得ることができる。
【０２０９】
≪広角画像の取得態様≫
次に、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２に入力される異なる露出の２枚の広角画像を取得する例について説明する。
【０２１０】
異なる露出の２枚の画像を取得する場合には、露出を変えて２回撮像し、２枚の画像を取得する手法がある。しかし、この手法では、２枚の画像を取得する際の時間的なズレが生じるために、像のズレが生じてしまうことがある。
【０２１１】
そこで、撮像装置１００において、同時に露出が異なる２枚の広角画像を取得する手法について以下に説明する。
【０２１２】
図３０は、露出が異なる２枚の広角画像及び望遠画像を取得する場合の遮光マスクを示した図である。図３０に示す３種類の遮光マスクを使用することにより、露光量の異なる２枚の広角画像及び望遠画像を１度の撮像で同時に取得することができる。中央穴大サイズの遮光マスク４０１及び中央穴小サイズの遮光マスク４０３を設けたフォトダイオード２１４から露光量が異なる２枚の撮像画像を取得する。ここで、露光量の差異は、遮光マスクの中央穴のサイズの大小により発生させる。すなわち、開口形状の面積を変えることにより、露光量が異なる。例えば、直径を１／４にすると光量としては１／１６になり、４絞り分の露光量の差異を発現させることができる。尚ユーザは適正露出に対して、露光量の多少を、遮光マスクの中央穴のサイズにより調節することができる。又、ドーナツ形状の遮光マスク４０５を設けたフォトダイオード２１４から、望遠画像が取得される。
【０２１３】
図３１は、図３０で説明した３種類の遮光マスクの配列の例を示す図である。図３１では、（１）は中央穴大サイズの遮光マスク４０１を示し、（２）は中央穴小サイズの遮光マスク４０３を示し、（３）はドーナツ形状の遮光マスク４０５を示す。図３１に示すように、中央穴大サイズの遮光マスク４０１及び中央穴小サイズの遮光マスク４０３と、ドーナツ形状の遮光マスク４０５との市松模様（チェッカーフラッグ模様）に配列している。具体的には、４×４の配列においてａ行及びｃ行では中央穴大サイズの遮光マスク４０１とドーナツ形状の遮光マスク４０５とを交互に配列し、ｂ行及びｄ行ではドーナツ形状の遮光マスク４０５と中央穴小サイズの遮光マスク４０３とを交互に配列する。又、Ｉ列及びＩＩＩ列では、中央穴大サイズの遮光マスク４０１とドーナツ形状の遮光マスク４０５とを交互に配列し、ＩＩ列及びＩＶ列では、ドーナツ形状の遮光マスク４０５と中央穴小サイズの遮光マスク４０３とを交互に配列する。
【０２１４】
図３２は、図３０で示した遮光マスクを設けた場合のイメージセンサ２１０の各画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図である。なお、図１２で既に説明を行った箇所は同じ符号を付し説明は省略する。
【０２１５】
同図に示すように、各画素は、フォトダイオード２１４と、マイクロレンズ２１６と、遮光マスク４０１、４０３、４０５と、を備えて構成される。マイクロレンズ２１６及び遮光マスク４０１、４０３、４０５は、望遠光学系３１０及び広角光学系３２０を通過する光束をそれぞれ瞳分割して選択的にイメージセンサ２１０の各画素に入射させる瞳分割手段として機能する。
【０２１６】
遮光マスク４０１、４０３、４０５は、マイクロレンズ２１６とフォトダイオード２１４との間に配置される。遮光マスク４０１、４０３、４０５は、マイクロレンズ２１６を通過した光の一部を遮光する。第１画素２１２Ａの遮光マスク４０５は、広角光学系３２０を通過した光Ｌ２を遮光する。第２画素２１２Ｂの遮光マスク４０１は、望遠光学系３１０を通過した光Ｌ１を遮光する。第３画素２１２Ｃの遮光マスク４０３は、望遠光学系３１０を通過した光Ｌ１を遮光する。ここで、遮光マスク４０１と遮光マスク４０３との中央穴の大きさが異なることより（図３０参照）、光Ｌ１の遮光量は異なる。したがって、露出量の異なる広角画像を取得することができる。
【０２１７】
以上の構成により、第１画素２１２Ａは、望遠光学系３１０を通過した光Ｌ１を選択的に受光し、第２画素２１２Ｂは広角光学系３２０を通過した光Ｌ２を選択的に受光し、第３画素２１２Ｃは広角光学系３２０を通過した光Ｌ２を選択的に受光する。これにより、第１画素２１２Ａの画像信号を取得することにより、望遠光学系３１０を介して得られる望遠画像の画像信号を同時に取得することができる。又同時に、第２画素２１２Ｂ及び第３画素２１２Ｃの画像信号を取得することにより、広角光学系３２０を介して得られる露光量の異なる２枚の広角画像の画像信号を取得できる。
【０２１８】
図３３は、カラーの画像信号を得る場合のイメージセンサ２１０の角画素が対応する光学系からの光を選択的に受光する構成の概念図である。なお、図１２及び図３２で既に説明を行った箇所は、同じ符号を付し説明は省略する。
【０２１９】
図３３では、マイクロレンズ２１６のフォトダイオード２１４に対向する面に赤色のカラーフィルタＲが設けられている。これにより、赤色の望遠光学系３１０を介して得られる望遠画像の画像信号、及び赤色の広角光学系３２０を介して得られる露光量の異なる２枚の広角画像の画像信号を取得することができる。
【０２２０】
図３４は、図３０で示した３種類の遮光マスクとカラーフィルタとの配列の例を示す図である。図３４では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルタの配列と、カラーフィルタに対応する遮光マスク４０１、４０３、及び４０５を示している。例えば、青色のカラーフィルタと遮光マスク４０５とが対応して配置される箇所を符号４０５Ｂで示しており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルタの配列と遮光マスク４０１、４０３、及び４０５の対応関係を符号で示している。具体的には、４×４の配列において、ａ行では符号４０５Ｂ、符号４０１Ｂ、符号４０５Ｒ、及び符号４０１Ｒと配列されている。又ｃ行では符号４０５Ｒ、符号４０３Ｒ、符号４０５Ｂ、及び符号４０３Ｂと配列されている。又、ｂ行及びｄ行では、符号４０１Ｇ、符号４０５Ｇ、符号４０３Ｇ、及び符号４０５Ｇと配列されている。
【０２２１】
又、Ｉ列では、符号４０５Ｂ、符号４０１Ｇ、符号４０５Ｒ、及び符号４０１Ｇと配列されている。ＩＩ列では、符号４０１Ｂ、符号４０５Ｇ、符号４０３Ｒ、及び符号４０５Ｇと配列されている。ＩＩＩ列では、符号４０５Ｒ、符号４０３Ｇ、符号４０５Ｂ、及び符号４０３Ｇと配列されている。ＩＶ列では、符号４０１Ｒ、符号４０５Ｇ、符号４０３Ｂ、及び符号４０５Ｇと配列されている。このような配列にすることにより、遮光マスク４０１、４０３、及び４０５の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）画素をほぼ均等に得ることができる。
【０２２２】
図３５は、図３４で示した４×４の配列を一つの単位として、その繰り返しにより、イメージセンサ２１０の全面を覆うカラーフィルタの配列を示す図である。
【０２２３】
≪その他の実施形態≫
次に、本発明のその他の実施形態に関して説明する。
【０２２４】
図３６は、本実施形態の画像生成部３０１の実施形態を示す機能ブロック図である。なお、図１７で既に説明を行った箇所は、同じ符号を付し説明は省略する。
【０２２５】
画像生成部３０１は、主として広ダイナミックレンジ画像生成部３０２、判断部４１１、画像取得部２ａ、合成情報取得部２ｂ、及び合成画像生成部２ｃを備える。
【０２２６】
判断部４１１は、広角画像の光強度の幅に応じて、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２による広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行するか否かを判断する。そして広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、判断部４１１により、広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行すると判断された場合に限り、広ダイナミックレンジ広角画像を生成する。一方で広ダイナミックレンジ画像生成部３０２は、判断部４１１により、広ダイナミックレンジ広角画像の生成を実行しないと判断された場合には、広ダイナミックレンジ広角画像を生成しない。この場合には、画像取得部２ａには広角画像が入力される。
【０２２７】
判断部４１１の判断基準は、様々な基準を採用することができる。例えば、判断部４１１は、広角画像の輝度範囲の大きさに基づいて判断を行う。具体的には、輝度範囲が閾値以上の場合には広ダイナミックレンジ広角画像を生成し、輝度範囲が閾値未満の場合には広ダイナミックレンジ広角画像を生成しない。又、例えば、判断部４１１は、広角画像の白飛び及び／又は黒つぶれの画素の数が閾値以上の場合には、広ダイナミックレンジ広角画像を生成すると判断し、広角画像の白飛び及び／又は黒つぶれの画素の数が閾値未満の場合には、広ダイナミックレンジ広角画像を生成しないと判断する。又、例えば、判断部４１１は、広角画像の白飛び及び／又は黒つぶれの領域の大きさが閾値以上である場合には、広ダイナミックレンジ広角画像を生成すると判断し、広角画像の白飛び及び／又は黒つぶれの領域の大きさが閾値未満の場合には、広ダイナミックレンジ広角画像を生成しないと判断する。
【０２２８】
また、判断部４１１は、広ダイナミックレンジ広角画像において、合成情報取得部２ｂが解析する領域に対応する前記広角画像の領域の光強度の幅に応じて判断を行ってもよい。具体的には、図２４、図２５、及び図２６で説明した橋梁３５０を撮像する場合には、橋梁３５０の輝度の範囲を判断部４１１は判断する。この場合領域３５２及び領域３５４は、橋梁３５０ではなく背景の領域であるので、判断する領域には含まれない。一方で、領域３５６は、橋梁３５０の一部の領域であるから判断する領域に含まれる。
【０２２９】
次に、本実施形態の判断部４１１の判断のタイミングに関して説明する。図３７は、第１の広角画像を撮像した後に、判断部４１１で判断が行われ、その後第２の広角画像を撮像する場合の撮像装置１００の動作を示すフローチャートである。尚以下の説明では、第１の広角画像及び第２の広角画像と同時に取得される望遠画像の取得に関しての説明は省略されている。
【０２３０】
先ず、第１の広角画像が取得され（ステップＳ２００）、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２に入力される。そして、判断部４１１は第１の広角画像を取得し、第１の広角画像の輝度範囲が閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）（判断ステップ）。第１の広角画像の輝度範囲が閾値以上である場合には、次の広角画像（第２の広角画像）は、広ダイナミックレンジ広角画像を生成するための広角画像を取得する（ステップＳ２０３）。具体的には、適正露出よりも少ない露出で広角画像を撮像したり、露出が異なる２枚の広角画像を撮像したりする。このように取得された第２の広角画像は、広ダイナミックレンジ画像生成部３０２に入力されて、広ダイナミックレンジ広角画像が生成される（ステップＳ２０４）。一方、第１の広角画像の輝度範囲が閾値未満である場合には、通常の撮像（広ダイナミックレンジ広角画像を生成しない）で第２の広角画像を取得する（ステップＳ２０５）。
【０２３１】
≪システム≫
上述の説明では、撮像装置１００において望遠画像の合成を行う形態に関して説明をしたが、望遠画像の合成は画像生成装置２を搭載するコンピュータで行われてもよい。
【０２３２】
図３８は、本発明のシステム１を概念的に示す図である。本発明のシステム１は、撮像装置１００が搭載された無人航空機１０と、画像生成装置２とにより構成されている。撮像装置１００で取得された、広ダイナミックレンジ広角画像、及び望遠画像は、画像生成装置２に入力される。画像生成装置２への広ダイナミックレンジ広角画像及び望遠画像の入力は、撮像の度に行われてもよいし、所定の期間毎に行われてもよい。又、撮像装置１００で全ての撮像画像の取得が終了した後に、一度に画像生成装置２に広ダイナミックレンジ広角画像及び望遠画像を入力してもよい。なお、画像生成装置２への広ダイナミックレンジ広角画像及び望遠画像の入力は有線又は無線で行われる。
【０２３３】
図３９は、本実施形態の画像生成装置２の機能構成例を示すブロック図である。なお、既に説明を行った箇所は、同じ符号を付し説明は省略する。
【０２３４】
画像生成装置２は、画像取得部２ａ、合成情報取得部２ｂ、及び合成画像生成部２ｃを備える。撮像装置１００で取得された望遠画像、広ダイナミックレンジ広角画像を画像取得部２ａにより取得する。そして、合成情報取得部２ｂにより、広ダイナミックレンジ広角画像より合成情報が取得される。その後、合成情報、広角光学系３２０及び望遠光学系３１０の焦点距離に関する情報、及び望遠画像群に基づいて望遠画像群を合成する。
【０２３５】
［その他］
又、無人航空機１０には、撮像装置１００が搭載されるが、撮像装置１００は、無人航空機に限らず、有人航空機、人工衛星、自動車、ロボット、その他の移動体に搭載してもよい。又、撮像装置１００を雲台等に搭載し、カメラを旋回させながら撮像し、更に人間が手で持って撮像装置１００の位置を変えながら撮像するようにしてもよい。この場合、移動体は不要である。
【０２３６】
コンピュータを画像生成装置２として機能させるためにコンピュータにインストールされる画像生成プログラム、その画像生成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（非一時的記録媒体）も本発明の一態様である。
【０２３７】
又、広ダイナミックレンジ広角画像群を解析して取得される合成情報は、本実施形態に限定されず、広ダイナミックレンジ広角画像間の重複領域に含まれる複数の特徴点に基づいて取得される、望遠画像群の合成に使用する合成情報であれば、如何なるものでもよい。又、合成される望遠画像は、２次元画像でもよいし、３次元画像でもよい。
【０２３８】
更に、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０２３９】
１  画像生成システム
２  画像生成装置
２ａ  画像取得部
２ｂ  合成情報取得部
２ｃ  合成画像生成部
３  表示部
４、１２４、２３２  記録部
１０  無人航空機
１２  コントローラ
１２ａ  コントローラ操作部
１２ｂ  コントローラ表示部
１２ｃ  コントローラ側無線通信部
１２ｄ  コントローラマイコン
１４  本体フレーム
１４Ａ  胴部
１４Ｂ  アーム部
１４Ｃ  脚部
１６  プロペラ
２０  プロペラ駆動モータ
２２  モータドライバ
２４  センサ部
２６  機体側無線通信部
２８  機体側有線通信部
３０  無人航空機マイコン
３０ａ  移動制御部
３０ｂ  カメラ制御部
３０ｃ  機体側無線通信制御部
３０ｄ  機体側有線通信制御部
１００  撮像装置
２１０  イメージセンサ
２１０ａ  イメージセンサドライバ
２１２Ａ  第１画素
２１２Ｂ  第２画素
２１４  フォトダイオード
２１６  マイクロレンズ
２１８  遮光マスク
２３０  アナログ信号処理部
２３４  カメラ側有線通信部
２３６  カメラマイコン
２３６ａ  デジタル信号処理部
２３６ｂ  記録制御部
２３６ｃ  カメラ側有線通信制御部
２３６ｄ  撮像制御部
２３６ｅ  絞り制御部
２３６ｆ  フォーカシング制御部
２３６ｇ  レンズ位置検出部
３００  撮像レンズ
３０１  画像生成部
３０２  広ダイナミックレンジ画像生成部
３１０  望遠光学系
３１０ａ  第１レンズ
３１０ｂ  第１ミラー
３１０ｃ  第２ミラー
３１０ｄ  絞り
３２０  広角光学系
３２０ａ  第１レンズ
３２０ｂ  第２レンズ
３２０ｃ  絞り
３２０ｄ  第３レンズ
３２０ｅ  第４レンズ
３３０  共通レンズ
３４０  フォーカシングモータ
３４０ａ  フォーカシングモータドライバ
３４２ａ  フォトインタラプタ
３４２ｂ  ＭＲセンサ
３４４  絞りモータ
３４４ａ  絞りドライバ
５００  太陽光発電設備
５１０  太陽光発電ユニット
５２０  太陽電池モジュール
ＦＰ  特徴点
Ｉｍ１、Ｉｍ２  画像
Ｌ  光軸
Ｌ１、Ｌ２  光
Ｍ  行列
Ｏ  原点
Ｒ  矢印
Ｔ１〜Ｔ１０  望遠画像
Ｗ１〜Ｗ１０  広角画像
Ｘ１、Ｘ２  範囲
Ｚt、Ｚt1、Ｚt2、Ｚw、Ｚw1、Ｚw2  撮像範囲
θ１、θ２  画角
【図１】
0006964772.tif 000004
【図２】
0006964772.tif 000005
【図３】
0006964772.tif 000006
【図４】
0006964772.tif 000007
【図５】
0006964772.tif 000008
【図６】
0006964772.tif 000009
【図７】
0006964772.tif 000010
【図８】
0006964772.tif 000011
【図９】
0006964772.tif 000012
【図１０】
0006964772.tif 000013
【図１１】
0006964772.tif 000014
【図１２】
0006964772.tif 000015
【図１３】
0006964772.tif 000016
【図１４】
0006964772.tif 000017
【図１５】
0006964772.tif 000018
【図１６】
0006964772.tif 000019
【図１７】
0006964772.tif 000020
【図１８】
0006964772.tif 000021
【図１９】
0006964772.tif 000022
【図２０】
0006964772.tif 000023
【図２１】
0006964772.tif 000024
【図２２】
0006964772.tif 000025
【図２３】
0006964772.tif 000026
【図２４】
0006964772.tif 000027
【図２５】
0006964772.tif 000028
【図２６】
0006964772.tif 000029
【図２７】
0006964772.tif 000030
【図２８】
0006964772.tif 000031
【図２９】
0006964772.tif 000032
【図３０】
0006964772.tif 000033
【図３１】
0006964772.tif 000034
【図３２】
0006964772.tif 000035
【図３３】
0006964772.tif 000036
【図３４】
0006964772.tif 000037
【図３５】
0006964772.tif 000038
【図３６】
0006964772.tif 000039
【図３７】
0006964772.tif 000040
【図３８】
0006964772.tif 000041
【図３９】
0006964772.tif 000042