JP3054146B1 - パノラマ像装置 - Google Patents
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- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims abstract description 4
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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Abstract
【要約】
【課題】 ３６０度の視野を有する像を都合良くかつ効
果的にとることができるパノラマ像装置を提供するこ
と。 【解決手段】 パノラマ像装置が開示されている。これ
は、３６０度の視野からカメラ（１２）に像を反射する
ための双曲線凸面鏡（１１）を用いる。双曲線凸面鏡
は、双曲線方程式(y2/B2)-(x2/A2)=lに従う曲面を有す
る。カメラは双曲線凸面鏡に相対するレンズを有する。
カメラは、その光学的中心が双曲線凸面鏡の焦点に対応
する焦点と一致する場所に配置されており、これによ
り、双曲線凸面鏡から反射された環状の像をとる。コン
ピュータ（１３）が、環状の像を球面座標系、円柱座標
系または立方座標系に写像するために設けられており、
これにより、さらに、環状の像を特定の観察角に基づい
て表示される平面像に変える。
果的にとることができるパノラマ像装置を提供するこ
と。 【解決手段】 パノラマ像装置が開示されている。これ
は、３６０度の視野からカメラ（１２）に像を反射する
ための双曲線凸面鏡（１１）を用いる。双曲線凸面鏡
は、双曲線方程式(y2/B2)-(x2/A2)=lに従う曲面を有す
る。カメラは双曲線凸面鏡に相対するレンズを有する。
カメラは、その光学的中心が双曲線凸面鏡の焦点に対応
する焦点と一致する場所に配置されており、これによ
り、双曲線凸面鏡から反射された環状の像をとる。コン
ピュータ（１３）が、環状の像を球面座標系、円柱座標
系または立方座標系に写像するために設けられており、
これにより、さらに、環状の像を特定の観察角に基づい
て表示される平面像に変える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパノラマ像装置に関
し、より詳細には、３６０度の視野からカメラに像を反
射させるための双曲線凸面鏡を使用するパノラマ像シス
テムに関する。
し、より詳細には、３６０度の視野からカメラに像を反
射させるための双曲線凸面鏡を使用するパノラマ像シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】パノラマ像装置は、通常、３６０度の視
野からユーザーに像を伝えるための監視システム、ビデ
オ会議または仮想現実で用いられている。従来のパノラ
マ像装置の一つでは、３６０度の像をとるための回転可
能のカメラが用いられている。他の例にあっては、視野
が重なり合うように像をとり、次にパノラマ像を形成す
べくこれらを統合するための複数のカメラを有する。し
かし、回転可能のカメラの使用は、一時に特定の視野か
ら瞬間的な像をとるだけのことしかできない。さらに、
前記回転可能のカメラを駆動するための回転機構はかな
りの動力源を要し、しかも前記機構および前記カメラの
重量のために簡単に壊れる。他方、複数のカメラの使用
は高価につく。さらに、パノラマ像を作るために異なる
カメラによりとられた像を統合することは難しい。結
局、３６０度の視野を有する像をとり、これによりパノ
ラマ像を形成する光学要素が考えられる。あいにく、光
学要素を用いてとられる像は、通常、不鮮明でありまた
歪んでいる。したがって、ここに、パノラマ像装置の改
良の必要性がある。
野からユーザーに像を伝えるための監視システム、ビデ
オ会議または仮想現実で用いられている。従来のパノラ
マ像装置の一つでは、３６０度の像をとるための回転可
能のカメラが用いられている。他の例にあっては、視野
が重なり合うように像をとり、次にパノラマ像を形成す
べくこれらを統合するための複数のカメラを有する。し
かし、回転可能のカメラの使用は、一時に特定の視野か
ら瞬間的な像をとるだけのことしかできない。さらに、
前記回転可能のカメラを駆動するための回転機構はかな
りの動力源を要し、しかも前記機構および前記カメラの
重量のために簡単に壊れる。他方、複数のカメラの使用
は高価につく。さらに、パノラマ像を作るために異なる
カメラによりとられた像を統合することは難しい。結
局、３６０度の視野を有する像をとり、これによりパノ
ラマ像を形成する光学要素が考えられる。あいにく、光
学要素を用いてとられる像は、通常、不鮮明でありまた
歪んでいる。したがって、ここに、パノラマ像装置の改
良の必要性がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３６
０度の視野を有する像を都合良くかつ効果的にとること
ができるパノラマ像装置を提供することにある。
０度の視野を有する像を都合良くかつ効果的にとること
ができるパノラマ像装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のパノラマ像装置は、双曲線凸面鏡、カメラ
およびコンピュータを備える。前記双曲線凸面鏡は、双
曲線方程式(y2/B2)-(x2/A2)=1に従う曲面を有する。前
記カメラは前記双曲線凸面鏡に相対するレンズを有す
る。前記カメラは、その光学的中心が、前記双曲線凸面
鏡の焦点に対応する焦点に重なり合う場所に配置されて
いる。前記コンピュータは、前記環状の像を極座標系、
円柱座標系または立方座標系に写像し、これにより、さ
らに、特定の観察角に基づいて表示されるように前記環
状の像を平面像に変えるために前記カメラに接続されて
いる。
め、本発明のパノラマ像装置は、双曲線凸面鏡、カメラ
およびコンピュータを備える。前記双曲線凸面鏡は、双
曲線方程式(y2/B2)-(x2/A2)=1に従う曲面を有する。前
記カメラは前記双曲線凸面鏡に相対するレンズを有す
る。前記カメラは、その光学的中心が、前記双曲線凸面
鏡の焦点に対応する焦点に重なり合う場所に配置されて
いる。前記コンピュータは、前記環状の像を極座標系、
円柱座標系または立方座標系に写像し、これにより、さ
らに、特定の観察角に基づいて表示されるように前記環
状の像を平面像に変えるために前記カメラに接続されて
いる。
【０００５】本発明の他の目的、有利性および新規な特
徴は、添付の図面に関して理解される次の詳細な説明か
らさらに明らかとなろう。
徴は、添付の図面に関して理解される次の詳細な説明か
らさらに明らかとなろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明に係るパ
ノラマ像装置は、カメラ１２に対して３６０度の像を反
射させるための双曲線凸面鏡１１を利用する。カメラ１
２は、そのレンズが双曲線凸面鏡１１の反射面に相対す
るように配置されている。したがって、カメラ１２は、
図２のＡに示すように、３６０度の視界または視野から
全ての対象を含む環状の像２１を写し取る。環状の像２
１における前記対象の形状は環状に歪められており、こ
のため、環状の像２１を表示されるべき図２のＢに示す
ような直線状のパノラマ像２３に変えるべく前記環状の
像を歪まないようにするためにカメラ１２にコンピュー
タ１３が接続され、ここにおいて、前記対象の形状はも
はや歪められない。図３のＡおよびＢは、環状の像の例
と、歪みを除いた後の対応する像の例とを示す。
ノラマ像装置は、カメラ１２に対して３６０度の像を反
射させるための双曲線凸面鏡１１を利用する。カメラ１
２は、そのレンズが双曲線凸面鏡１１の反射面に相対す
るように配置されている。したがって、カメラ１２は、
図２のＡに示すように、３６０度の視界または視野から
全ての対象を含む環状の像２１を写し取る。環状の像２
１における前記対象の形状は環状に歪められており、こ
のため、環状の像２１を表示されるべき図２のＢに示す
ような直線状のパノラマ像２３に変えるべく前記環状の
像を歪まないようにするためにカメラ１２にコンピュー
タ１３が接続され、ここにおいて、前記対象の形状はも
はや歪められない。図３のＡおよびＢは、環状の像の例
と、歪みを除いた後の対応する像の例とを示す。
【０００７】双曲線凸面鏡１１の曲面は、双曲線の方程
式(y2/B2)-(x2/A2)=1に従う。図４を参照すると、前記
双曲線は、実質的に第１の焦点４１を通過して対応する
第２の焦点４２に至る光を反射させるところに特徴があ
る。したがって、カメラ１２が、その光学的中心が第２
の焦点４２の場所にあるように配置されるとき、得られ
るパノラマ像内の対象は、これらが同じ視点から観察さ
れるため、歪められない。
式(y2/B2)-(x2/A2)=1に従う。図４を参照すると、前記
双曲線は、実質的に第１の焦点４１を通過して対応する
第２の焦点４２に至る光を反射させるところに特徴があ
る。したがって、カメラ１２が、その光学的中心が第２
の焦点４２の場所にあるように配置されるとき、得られ
るパノラマ像内の対象は、これらが同じ視点から観察さ
れるため、歪められない。
【０００８】再び図２のＡを参照すると、双曲線凸面鏡
１１から前記環状の像をとるためにカメラ１２を使用す
るとき、カメラ１２は実際には内部の像２２を含む円形
の像と、内部の像２２を取り巻く環状の像２１とをと
る。内部の像２２はカメラ１２自体の反射像である。環
状の像２１は３６０度の視野からの所望の反射像であ
る。したがって、環状の像２１は鮮明でなければなら
ず、他方、内部の像２２の鮮明さは重要でない。双曲線
はその中心部（曲線としての）において高曲率を有し、
また、その外方部分に低曲率を有し、これにより、その
外方部分により反射された像は鮮明であり、また、その
内方部分により反射された像はぼやけている。換言する
と、双曲線凸面鏡１１は、カメラ１２が３６０度の視野
から前記対象を含む鮮明な環状の像２１をとることを可
能にする。
１１から前記環状の像をとるためにカメラ１２を使用す
るとき、カメラ１２は実際には内部の像２２を含む円形
の像と、内部の像２２を取り巻く環状の像２１とをと
る。内部の像２２はカメラ１２自体の反射像である。環
状の像２１は３６０度の視野からの所望の反射像であ
る。したがって、環状の像２１は鮮明でなければなら
ず、他方、内部の像２２の鮮明さは重要でない。双曲線
はその中心部（曲線としての）において高曲率を有し、
また、その外方部分に低曲率を有し、これにより、その
外方部分により反射された像は鮮明であり、また、その
内方部分により反射された像はぼやけている。換言する
と、双曲線凸面鏡１１は、カメラ１２が３６０度の視野
から前記対象を含む鮮明な環状の像２１をとることを可
能にする。
【０００９】図５を参照すると、本発明の好ましい実施
例の寸法が示されている。双曲線凸面鏡１１は３０mmの
直径５１と、15.82mmの高さ５２と、７３度の観察角５
３の範囲とを有する。前記対応する双曲線方程式(y2/
B2)-(x2/A2)=1のパラメータについては、Ａが19.36mmで
ありまたＢが25mmである。
例の寸法が示されている。双曲線凸面鏡１１は３０mmの
直径５１と、15.82mmの高さ５２と、７３度の観察角５
３の範囲とを有する。前記対応する双曲線方程式(y2/
B2)-(x2/A2)=1のパラメータについては、Ａが19.36mmで
ありまたＢが25mmである。
【００１０】カメラ１２によりとられる環状の像２１
は、歪みをなくするためにコンピュータ１３により処理
されなければならず、これにより環状の像２１が幾何学
的に正しい形を有する像に変えられる。これを達成する
ため、環状の像２１内の任意の点と、球面座標、円柱座
標または立方座標(cubic coordinate)のような座標系と
の間の関係を見つけなければならず、これにより、環状
の像２１を特定の座標系に写像する。例えば、球面座標
系をとると、ユーザーが所望の視野角を定めるとき、前
記球面座標に写像される環状の像２１は、（クイック・
タイムVR(Quick-Time VR)のような）公知のパノラマ表
示方法に従って平面像に変えることができる。図６のＡ
およびＢは、環状の像を球面座標系に写像する方法を示
す。観察位置（view point）(0,C)に集められた単位球
体を考えると、水平角φと前記球面座標の仰角／俯角θ
とが与えられるとき、我々は前記環状の像（図６のＢを
参照）中のその場所を知ることを欲する。環状の像２１
を極座標（図６のＡを参照）によって表すことができ、
また、前記球面座標の水平角φの値が前記球面座標中の
環状の像２１のそれと等しいため、仰角／俯角θのみが
考慮されなければならない。すなわち。写像を行うため
の鍵は、与えられた仰角／俯角θと、対応するピクセル
位置ｄ（ｄは、前記対応するピクセルと前記環状の像の
中心部との間の距離である。）との間の関係を知ること
である。ここで、線Ｋ=FPが仰角／俯角θを有するもの
とする。線Ｋは(0,C)を通りかつtanθの傾きを有するた
め、Ｋは次のように表すことができる。
は、歪みをなくするためにコンピュータ１３により処理
されなければならず、これにより環状の像２１が幾何学
的に正しい形を有する像に変えられる。これを達成する
ため、環状の像２１内の任意の点と、球面座標、円柱座
標または立方座標(cubic coordinate)のような座標系と
の間の関係を見つけなければならず、これにより、環状
の像２１を特定の座標系に写像する。例えば、球面座標
系をとると、ユーザーが所望の視野角を定めるとき、前
記球面座標に写像される環状の像２１は、（クイック・
タイムVR(Quick-Time VR)のような）公知のパノラマ表
示方法に従って平面像に変えることができる。図６のＡ
およびＢは、環状の像を球面座標系に写像する方法を示
す。観察位置（view point）(0,C)に集められた単位球
体を考えると、水平角φと前記球面座標の仰角／俯角θ
とが与えられるとき、我々は前記環状の像（図６のＢを
参照）中のその場所を知ることを欲する。環状の像２１
を極座標（図６のＡを参照）によって表すことができ、
また、前記球面座標の水平角φの値が前記球面座標中の
環状の像２１のそれと等しいため、仰角／俯角θのみが
考慮されなければならない。すなわち。写像を行うため
の鍵は、与えられた仰角／俯角θと、対応するピクセル
位置ｄ（ｄは、前記対応するピクセルと前記環状の像の
中心部との間の距離である。）との間の関係を知ること
である。ここで、線Ｋ=FPが仰角／俯角θを有するもの
とする。線Ｋは(0,C)を通りかつtanθの傾きを有するた
め、Ｋは次のように表すことができる。
【００１１】Ｋ: y=Tx+c ここに、T=tanθである。
【００１２】ＰはＫと前記双曲線方程式との接点であ
る。ここで、P=(Px,Py)とすると、Px=(-A2TC+A2BS)/(A2
T2-B2)およびPy=(-B2C+A2BTS)/(A2T2-B2)を得る。ここ
に、S=(T2+1)1/2である。
る。ここで、P=(Px,Py)とすると、Px=(-A2TC+A2BS)/(A2
T2-B2)およびPy=(-B2C+A2BTS)/(A2T2-B2)を得る。ここ
に、S=(T2+1)1/2である。
【００１３】Ｐがわかると、Ｐと(0, -C)とを連結して
線Ｌが得られる。Ｌとy=-C-fとの交点から所望のｄを得
ることができる。ここに、ｆはカメラ１２の焦点であ
る。計算後、d=f(-A2TC+A2BS)/Wを得る。ここに、W=(A2
T2C-2B2C+A2BTS)である。
線Ｌが得られる。Ｌとy=-C-fとの交点から所望のｄを得
ることができる。ここに、ｆはカメラ１２の焦点であ
る。計算後、d=f(-A2TC+A2BS)/Wを得る。ここに、W=(A2
T2C-2B2C+A2BTS)である。
【００１４】前記写像関係が発見されると、環状の像２
１を前記球面座標系に変換することができる。次いで、
平面座標と球面座標との間の像変換のための公知のパノ
ラマ表示方法が、所望のパノラマ像を得るために適用す
ることができる。
１を前記球面座標系に変換することができる。次いで、
平面座標と球面座標との間の像変換のための公知のパノ
ラマ表示方法が、所望のパノラマ像を得るために適用す
ることができる。
【００１５】本発明をその好ましい実施例に関して説明
したが、特許請求の範囲に示す本発明の精神および範囲
から逸脱することなしに、他の多くの考えられる修正お
よび変更が可能である。
したが、特許請求の範囲に示す本発明の精神および範囲
から逸脱することなしに、他の多くの考えられる修正お
よび変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパノラマ像装置の概要図である。
【図２】Ａは、パノラマ像装置の双曲線凸面鏡から反射
された、カメラによりとられた環状の像の概要図であ
り、Ｂは、Ａの環状の像上で歪み取りプロセスを行うこ
とにより得られた直線状のパノラマ像の概要図である。
された、カメラによりとられた環状の像の概要図であ
り、Ｂは、Ａの環状の像上で歪み取りプロセスを行うこ
とにより得られた直線状のパノラマ像の概要図である。
【図３】Ａは環状の像の一例であり、また、Ｂは、Ａの
環状の像上で歪み取りプロセスを行うことにより得られ
た直線状パノラマ像である。
環状の像上で歪み取りプロセスを行うことにより得られ
た直線状パノラマ像である。
【図４】双曲線の第１の焦点を実質的に通過して、対応
する第２の焦点に至る光の反射を示す。
する第２の焦点に至る光の反射を示す。
【図５】本発明に従う双曲線凸面鏡の寸法を示す。
【図６】Ａは環状の像のための極座標であり、Ｂは、球
面座標の仰角／俯角と環状の像のピクセルとの間の関係
を示す。
面座標の仰角／俯角と環状の像のピクセルとの間の関係
を示す。
１１ 双曲線凸面鏡 １２ カメラ １３ コンピュータ ２１ 円形像（環状の像） ２３ 直線状のパノラマ像 ４１，４２ 第１の焦点および第２の焦点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−206939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 37/00 - 37/06 H04N 5/225
Claims (3)
- 【請求項１】 パノラマ像装置であって、第１の焦点
と、前記第１の焦点および該第１の焦点に対応する第２
の焦点を含む２つの焦点を有する双曲線方程式(y2/B2)-
(x2/A2)=1に従う曲率とを有する双曲線凸面鏡と、前記
双曲線凸面鏡に相対するレンズを有するカメラであって
その光学的中心が前記第２の焦点と重なり合い、これに
より前記双曲線凸面鏡から反射される環状の像をとる場
所に配置されたカメラと、前記環状の像を特定の観察角
に基づいて表示される平面像に変えるために前記環状の
像を所定の座標系に写像するための前記カメラに接続さ
れたコンピュータとを含む、パノラマ像装置。 - 【請求項２】 前記所定の座標系が極座標系からなり、
前記極座標系に写像された前記環状の像がパノラマ表示
方法に従って平面像に変えられ、前記所定の座標系が立
方座標系からなり、前記環状の像が、式 d=f(-A2TC+A2
BS)/Wであってｄがピクセルと前記環状の像の中心との
間の距離であり、C2=A2+B2であり、ｆが前記カメラの焦
点であり、S2=T2+1であり、W=(A2T2C-2B2C+ A2BTS)であ
り、T=tanθであり、またθが前記極座標系の仰角／俯
角である、式 d=f(-A2TC+A2BS)/Wに従って前記極座標
系に写像され得る、請求項１に記載のパノラマ像装置。 - 【請求項３】 前記所定の座標系が円柱座標系からな
り、前記立方座標系に写像された前記環状の像がパノラ
マ表示方法に従う平面に変換され、前記円柱座標系に写
像された前記環状の像がパノラマ表示方法に従って平面
像に変換され、前記双曲線凸面鏡が３０mmの直径、15.8
2mmの高さ、および、７３度の観察角の範囲を有し、ま
た、前記双曲線方程式(y2/B2)-(x2/A2)=1が19.36mmのＡ
と２５mmのＢとを有する、請求項１に記載のパノラマ像
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW88100096 | 1999-01-06 | ||
| TW88100096 | 1999-01-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3054146B1 true JP3054146B1 (ja) | 2000-06-19 |
| JP2000206635A JP2000206635A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=21639288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11219165A Expired - Fee Related JP3054146B1 (ja) | 1999-01-06 | 1999-08-02 | パノラマ像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3054146B1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002196438A (ja) * | 2000-10-20 | 2002-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 広角撮像装置 |
| JP2002333684A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Fujitsu Ltd | 移動撮影用全周カメラ装置 |
| CA2363775C (en) * | 2001-11-26 | 2010-09-14 | Vr Interactive International, Inc. | A symmetric, high vertical field of view 360 degree reflector using cubic transformations and method |
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