JP2023156695A - All-sky camera - Google Patents

Abstract

To provide an all-sky camera capable of reducing a stitching error.SOLUTION: An all-sky camera according to one aspect of the disclosed technology is capable of outputting all-sky images and includes: four optical systems each having a first lens group and a second lens group; four imaging parts for capturing the images formed by each of the four optical systems; and a generation part for generating the all-sky image by combining four images captured by the four imaging parts. Each of the four optical systems is arranged such that its optical axis is perpendicular to one of the four virtual surfaces of the virtual regular tetrahedron, and the center of the all-sky camera is located between the first lens group and the second lens group in each of the four optical systems.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、全天周カメラに関する。 The present disclosure relates to an all-sky camera.

従来、全天周画像を出力可能な全天周カメラが知られている。全天周カメラは、放送用カメラや、監視カメラ、車載カメラ等の様々な用途において使用される。 Conventionally, all-sky cameras capable of outputting all-sky images are known. All-sky cameras are used in various applications such as broadcast cameras, surveillance cameras, and vehicle-mounted cameras.

全天周カメラとして、正四面体の各面に割り当てられた４つのレンズ系を有し、４つのレンズ系それぞれを用いて取得される４つの画像を繋ぎ合わせることにより、全天周画像を生成するものが開示されている（特許文献１参照）。 As an all-sky camera, it has four lens systems assigned to each face of a regular tetrahedron, and generates an all-sky image by joining four images obtained using each of the four lens systems. has been disclosed (see Patent Document 1).

特開２０２１－８９３２６号公報JP2021-89326A

しかしながら、特許文献１の全天周カメラでは、４つの画像を繋ぎ合わせる際に画像のスティッチング誤差（繋ぎ合わせ誤差）が大きくなり、全天周画像の品質が低下する場合がある。このため、スティッチング誤差を低減可能な全天周カメラが求められている。 However, in the all-sky camera disclosed in Patent Document 1, when four images are joined together, the image stitching error (joining error) increases, and the quality of the all-sky image may deteriorate. Therefore, there is a need for an all-sky camera that can reduce stitching errors.

本開示は、スティッチング誤差を低減可能な全天周カメラを提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide an omnidirectional camera that can reduce stitching errors.

開示の技術の一態様に係る全天周カメラは、全天周画像を出力可能な全天周カメラであって、それぞれが第１レンズ群と第２レンズ群とを有する４つの光学系と、前記４つの光学系それぞれにより形成される像を撮像する４つの撮像部と、前記４つの撮像部により撮像された４つの画像を繋ぎ合わせることにより前記全天周画像を生成する生成部と、を有し、前記４つの光学系それぞれは、仮想正四面体が有する４つの仮想面のいずれかに光軸が直交するように配置され、前記全天周カメラの中心は、前記４つの光学系それぞれにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に位置する。 The all-sky camera according to one aspect of the disclosed technology is an all-sky camera capable of outputting all-sky images, and includes four optical systems each having a first lens group and a second lens group; four imaging units that capture images formed by each of the four optical systems; and a generation unit that generates the omnidirectional image by joining the four images captured by the four imaging units. Each of the four optical systems is arranged such that its optical axis is perpendicular to one of the four virtual surfaces of the virtual regular tetrahedron, and the center of the omnidirectional camera is located at each of the four optical systems. It is located between the first lens group and the second lens group in .

開示の技術によれば、スティッチング誤差を低減可能な全天周カメラを提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide an all-sky camera that can reduce stitching errors.

実施形態に係る全天周カメラの全体構成を例示する斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating the overall configuration of an all-sky camera according to an embodiment. 図１の全天周カメラの光学系、透光性部材、撮像部の配置例の図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the arrangement of an optical system, a translucent member, and an imaging section of the all-sky camera shown in FIG. 1; 図１の全天周カメラの光学系、撮像部、仮想正四面体の関係例の図である。2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the optical system, the imaging unit, and the virtual regular tetrahedron of the all-sky camera in FIG. 1. FIG. 図１の全天周カメラにおける光学系の詳細構成を例示する断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of an optical system in the all-sky camera of FIG. 1. FIG. 図１の全天周カメラにおける透光性部材の詳細構成を例示する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a detailed configuration of a translucent member in the all-sky camera of FIG. 1. FIG. 図１の全天周カメラにおける制御部の機能構成を例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of a control unit in the all-sky camera of FIG. 1. FIG. 比較例に係る全天周カメラの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an all-sky camera according to a comparative example.

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は適宜省略する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の技術思想を具体化するための全天周カメラを例示するものであって、本開示を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are given the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. Note that the embodiments shown below illustrate an all-sky camera for embodying the technical idea of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. The dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention, unless otherwise specified, but are intended to be illustrative. It is something. Further, the sizes, positional relationships, etc. of members shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.

実施形態に係る全天周カメラは、全天周画像を出力可能なカメラである。全天周画像とは、その場における上下左右を含む３６０度全方向の被写体や風景等を撮影した画像をいう。全天周画像は、全天球画像または３６０度画像とも呼ばれる。本明細書では、全天周画像は、静止画および動画（映像）を含む。 The omnidirectional camera according to the embodiment is a camera that can output an omnidirectional image. The all-sky image refers to an image that captures objects, scenery, etc. in all 360-degree directions, including up, down, left, and right. A spherical image is also called a spherical image or a 360-degree image. In this specification, all-sky images include still images and moving images (videos).

一般に、全天周カメラは、複数の光学系と、複数の撮像部と、を含み、光学系および撮像部からなる複数の組によって相互に異なる方向の被写体や風景等を撮影した複数の画像を繋ぎ合わせる、すなわちスティッチングすることにより、全天周画像を生成する。全天周カメラにおける複数の光学系は、それぞれノーダルポイントを有する。ノーダルポイントは、光学系の焦点に対応する点である。複数の光学系において、このノーダルポイント同士の間の距離が長いと、複数の画像を繋ぎ合わせる際にスティッチング誤差が大きくなる。スティッチング誤差とは、画像の繋ぎ目となる領域において、繋ぎ合わされる画像同士が位置ずれする画像の繋ぎ合せ誤差をいう。スティッチング誤差が大きくなると、繋ぎ目が目立つこと等により、全天周画像の品質が低下する。 In general, an all-sky camera includes multiple optical systems and multiple imaging units, and multiple sets of optical systems and imaging units capture multiple images of objects, scenery, etc. taken in different directions. By joining, or stitching, a full-sky image is generated. Each of the plurality of optical systems in the all-sky camera has a nodal point. The nodal point is a point corresponding to the focal point of the optical system. In a plurality of optical systems, if the distance between these nodal points is long, a stitching error will increase when joining a plurality of images. The stitching error refers to an image joining error in which the images to be joined are misaligned in a region where the images are joined. When the stitching error increases, the quality of the all-sky image deteriorates due to conspicuous seams and the like.

実施形態に係る全天周カメラは、４つの光学系と４つの撮像部とを有し、これらの配置を規定することにより、ノーダルポイント同士の間の距離を短くしてスティッチング誤差を低減するものである。 The all-sky camera according to the embodiment has four optical systems and four imaging units, and by defining the arrangement of these, the distance between nodal points is shortened and stitching errors are reduced. It is something to do.

＜全天周カメラ１００の全体構成例＞
図１は、実施形態に係る全天周カメラ１００の全体構成を例示する図である。全天周カメラ１００は、光学系１と、透光性部材２と、撮像部３と、制御部４と、を有する。光学系１は、４つの光学系として、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを含む。 <Example of overall configuration of all-sky camera 100>
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of an all-sky camera 100 according to an embodiment. The all-sky camera 100 includes an optical system 1, a translucent member 2, an imaging section 3, and a control section 4. The optical system 1 includes optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d as four optical systems.

光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれは、複数のレンズを含んで構成される。光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれは、相互に異なる方向における被写体や風景等の像を形成可能に配置される。本実施形態では、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄは、いずれも同じ構成を有するが、必ずしも同じ構成でなくてもよい。 Each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d includes a plurality of lenses. The optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d are arranged so as to be able to form images of objects, scenery, etc. in mutually different directions. In this embodiment, the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d all have the same configuration, but they do not necessarily have to have the same configuration.

透光性部材２は、光学系１に含まれる第１レンズ群と第２レンズ群との間に配置されている。透光性部材２は、第１レンズ群を通って入射してきた光を透過させ、第２レンズ群に向けて出射させる。なお、ここでの透光性は、少なくとも可視光に対し、６０％以上の透過率を有することをいう。可視光とは、波長が約３６０［ｎｍ］から約８３０［ｎｍ］までの範囲に含まれる光をいう。 The transparent member 2 is arranged between the first lens group and the second lens group included in the optical system 1. The light-transmitting member 2 transmits the light that has entered through the first lens group and outputs it toward the second lens group. Note that the light transmittance here refers to having a transmittance of at least 60% for visible light. Visible light refers to light whose wavelength is within the range of about 360 [nm] to about 830 [nm].

撮像部３は、４つの撮像部として、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄを含む。撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を含む。撮像素子は、２次元方向に整列する複数の画素を有し、各画素に入射してきた光の強度に基づいて画像を撮像する。本実施形態では、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄは、いずれも同じ構成を有するが、必ずしも同じ構成でなくてもよい。 The imaging unit 3 includes imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d as four imaging units. Each of the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d includes an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). The image sensor has a plurality of pixels arranged in a two-dimensional direction, and captures an image based on the intensity of light incident on each pixel. In this embodiment, the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d all have the same configuration, but they do not necessarily have to have the same configuration.

光学系１ａと撮像部３ａ、光学系１ｂと撮像部３ｂ、光学系１ｃと撮像部３ｃ、および光学系１ｄと撮像部３ｄは、それぞれが組を構成している。撮像部３ａは、光学系１ａにより形成される像を撮像する。撮像部３ｂは、光学系１ｂにより形成される像を撮像する。撮像部３ｃは、光学系１ｃにより形成される像を撮像する。撮像部３ｄは、光学系１ｄにより形成される像を撮像する。撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれは、撮像により得られた画像に対応する電気信号を制御部４に送信する。 The optical system 1a and the imaging section 3a, the optical system 1b and the imaging section 3b, the optical system 1c and the imaging section 3c, and the optical system 1d and the imaging section 3d each constitute a set. The imaging unit 3a captures an image formed by the optical system 1a. The imaging unit 3b captures an image formed by the optical system 1b. The imaging unit 3c captures an image formed by the optical system 1c. The imaging unit 3d captures an image formed by the optical system 1d. Each of the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d transmits an electrical signal corresponding to an image obtained by imaging to the control unit 4.

制御部４は、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれにより得られた４つの画像を繋ぎ合わせることにより、全天周画像Ｓｉを生成する。例えば制御部４は、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの位置または向き等の情報に基づいて、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれから受信した４つの画像を繋ぎ合わせることにより、全天周画像Ｓｉを生成できる。 The control unit 4 generates an all-sky image Si by joining four images obtained by each of the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d. For example, the control unit 4 connects four images received from the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively, based on information such as the positions or orientations of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. A circumferential image Si can be generated.

全天周カメラ１００は、制御部４により生成された全天周画像Ｓｉを外部装置に出力する。外部装置は、ＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置や、ディスプレイ等の表示装置、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置等である。 The all-sky camera 100 outputs the all-sky image Si generated by the control unit 4 to an external device. External devices include information processing devices such as PCs (Personal Computers), display devices such as displays, storage devices such as HDDs (Hard Disk Drives), and the like.

本実施形態では、制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）または電気回路等が実装された回路実装基板であるが、これに限定されず、コンピュータにより構成されてもよい。 In this embodiment, the control unit 4 is a circuit mounting board on which a CPU (Central Processing Unit) or an electric circuit is mounted, but is not limited thereto, and may be configured by a computer.

全天周カメラ１００において、上記各構成部は、図１に示す所定の位置に配置され、且つ所定の姿勢を維持可能に、筐体や治具等に対して固定される。但し、制御部４は、光学系１等が固定された筐体や治具等に対して遠隔配置されてもよい。 In the all-sky camera 100, each component described above is arranged at a predetermined position shown in FIG. 1, and is fixed to a housing, a jig, etc. so as to be able to maintain a predetermined posture. However, the control unit 4 may be placed remotely with respect to a housing, a jig, etc. to which the optical system 1 and the like are fixed.

図１における最大幅Ｗは、全天周カメラ１００において、最も幅が広い部分の幅である。本実施形態では、最大幅Ｗは、一例として２８７［ｍｍ］である。 The maximum width W in FIG. 1 is the width of the widest part of the omnidirectional camera 100. In this embodiment, the maximum width W is, for example, 287 [mm].

＜光学系１、透光性部材２および撮像部３の配置例＞
図２は、光学系１、透光性部材２および撮像部３の配置を例示する図である。図２は、全天周カメラ１００に含まれる光学系１および撮像部３のうちの２組と、透光性部材２と、を例示している。この２組の光学系および撮像部は、具体的には、光学系１ａおよび撮像部３ａからなる組と、光学系１ｂおよび撮像部３ｂからなる組である。 <Example of arrangement of optical system 1, translucent member 2, and imaging section 3>
FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of the optical system 1, the transparent member 2, and the imaging section 3. FIG. 2 illustrates two sets of the optical system 1 and the imaging section 3 included in the omnidirectional camera 100, and the translucent member 2. Specifically, these two sets of optical systems and imaging sections are a set consisting of optical system 1a and imaging section 3a, and a set consisting of optical system 1b and imaging section 3b.

図２は、説明の便宜のために、光学系１ｃおよび撮像部３ｃからなる組と、光学系１ｄおよび撮像部３ｄからなる組と、を取り除いた状態の全天周カメラ１００を示している。光学系１ａおよび１ｂに関する以下の説明は、光学系１ｃおよび１ｄにも適用できる。同様に、撮像部３ａおよび３ｂに関する以下の説明は、撮像部３ｃおよび３ｄにも適用できる。 For convenience of explanation, FIG. 2 shows the omnidirectional camera 100 with the set consisting of the optical system 1c and the imaging section 3c and the set consisting of the optical system 1d and the imaging section 3d removed. The following description regarding optical systems 1a and 1b is also applicable to optical systems 1c and 1d. Similarly, the following description regarding imaging units 3a and 3b is also applicable to imaging units 3c and 3d.

図２に示すように、光学系１ａは、第１レンズ群１１ａと、第２レンズ群１２ａと、を有する。第１レンズ群１１ａは、レンズ１１１ａと、レンズ１１２ａと、レンズ１１３ａと、レンズ１１４ａと、レンズ１１５ａと、を有する。第２レンズ群１２ａは、レンズ１２１ａと、レンズ１２２ａと、を有する。光軸１０ａは、光学系１ａの光軸を表している。第１レンズ群１１ａおよび第２レンズ群１２ａに含まれる各レンズは、その中心が光軸１０ａにほぼ沿うように並んで配置されている。 As shown in FIG. 2, the optical system 1a includes a first lens group 11a and a second lens group 12a. The first lens group 11a includes a lens 111a, a lens 112a, a lens 113a, a lens 114a, and a lens 115a. The second lens group 12a includes a lens 121a and a lens 122a. Optical axis 10a represents the optical axis of optical system 1a. The lenses included in the first lens group 11a and the second lens group 12a are arranged side by side so that their centers substantially align with the optical axis 10a.

光学系１ｂは、第１レンズ群１１ｂと、第２レンズ群１２ｂと、を有する。第１レンズ群１１ｂは、レンズ１１１ｂと、レンズ１１２ｂと、レンズ１１３ｂと、レンズ１１４ｂと、レンズ１１５ｂと、を有する。第２レンズ群１２ｂは、レンズ１２１ｂと、レンズ１２２ｂと、を有する。光軸１０ｂは光学系１ｂの光軸を表している。第１レンズ群１１ｂおよび第２レンズ群１２ｂに含まれる各レンズは、その中心が光軸１０ｂにほぼ沿うように並んで配置されている。 The optical system 1b includes a first lens group 11b and a second lens group 12b. The first lens group 11b includes a lens 111b, a lens 112b, a lens 113b, a lens 114b, and a lens 115b. The second lens group 12b includes a lens 121b and a lens 122b. Optical axis 10b represents the optical axis of optical system 1b. The lenses included in the first lens group 11b and the second lens group 12b are arranged side by side so that their centers substantially align with the optical axis 10b.

透光性部材２は、第１レンズ群１１ａと第２レンズ群１２ａとの間であって、第１レンズ群１１ｂと第２レンズ群１２ｂとの間に配置されている。より詳しくは、透光性部材２は、レンズ１１５ａとレンズ１２１ａとの間であって、レンズ１１５ｂとレンズ１２１ｂとの間に配置されている。 The transparent member 2 is disposed between the first lens group 11a and the second lens group 12a, and between the first lens group 11b and the second lens group 12b. More specifically, the transparent member 2 is disposed between the lens 115a and the lens 121a, and between the lens 115b and the lens 121b.

透光性部材２は、レンズ１１５ａおよびレンズ１２１ａのそれぞれに向き合う面と、レンズ１１５ｂおよびレンズ１２１ｂのそれぞれに向き合う面と、を含む多面体である。透光性部材２は、一例としてガラス材料であるＢＫ７を含んで構成される。但し、透光性部材２は、ＢＫ７以外のガラス材料を含んで構成することもでき、また透光性を有する樹脂材料等を含んで構成することもできる。 The translucent member 2 is a polyhedron including a surface facing each of the lenses 115a and 121a, and a surface facing each of the lenses 115b and 121b. The translucent member 2 includes, for example, BK7, which is a glass material. However, the translucent member 2 can also be configured to include a glass material other than BK7, and can also be configured to include a resin material having translucency.

光学系１ａおよび１ｂのそれぞれは、透光性部材２を介して像を形成する。例えば、光学系１ａは、入射してきた光を、第１レンズ群１１ａ、透光性部材２および第２レンズ群１２ａにより撮像部３ａの撮像面上に集光することによって、被写体や風景等の像を略結像させる。光学系１ｂは、入射してきた光を、第１レンズ群１１ｂ、透光性部材２および第２レンズ群１２ｂにより撮像部３ｂの撮像面上に集光することによって、被写体や風景等の像を略結像させる。 Each of the optical systems 1a and 1b forms an image via a transparent member 2. For example, the optical system 1a focuses incident light onto the imaging surface of the imaging unit 3a using the first lens group 11a, the translucent member 2, and the second lens group 12a, thereby capturing images of objects, scenery, etc. Form an image approximately. The optical system 1b collects incident light onto the imaging surface of the imaging unit 3b using the first lens group 11b, the translucent member 2, and the second lens group 12b, thereby capturing images of objects, scenery, etc. Approximately form an image.

図２において、透光性部材２内に示した仮想円柱２１は、光学系１ａに入射してきた光が透光性部材２内を透過する経路を表す仮想的な円柱である。同様に、仮想円柱２２は、光学系１ｂに入射してきた光が透光性部材２内を透過する経路を表す仮想的な円柱である。仮想円柱２１および２２は、実際に透光性部材２内に設けられる部位または部材ではない。 In FIG. 2, a virtual cylinder 21 shown inside the light-transmitting member 2 is a virtual cylinder representing a path through which light entering the optical system 1a passes through the light-transmitting member 2. Similarly, the virtual cylinder 22 is a virtual cylinder representing a path through which the light incident on the optical system 1b passes through the translucent member 2. The virtual cylinders 21 and 22 are not parts or members actually provided within the translucent member 2.

中心Ｇは、全天周カメラ１００の中心を表す。全天周カメラ１００の中心は、全天周カメラ１００の外形形状を近似した球体の中心を意味する。中心Ｇは、典型的には全天周カメラ１００の重心である。但し、全天周カメラ１００の重量分布に偏りがある場合には、中心Ｇの位置は、全天周カメラ１００の重心位置からずれている場合もある。 The center G represents the center of the omnidirectional camera 100. The center of the omnidirectional camera 100 means the center of a sphere that approximates the external shape of the omnidirectional camera 100. The center G is typically the center of gravity of the omnidirectional camera 100. However, if the weight distribution of the omnidirectional camera 100 is uneven, the position of the center G may be shifted from the center of gravity of the omnidirectional camera 100.

本実施形態では、中心Ｇは、４つの光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれにおける、第１レンズ群と第２レンズ群との間に位置する。図２では、中心Ｇは、第１レンズ群１１ａと第２レンズ群１２ａとの間に位置するとともに、第１レンズ群１１ｂと第２レンズ群１２ｂとの間に位置している。本実施形態では、第１レンズ群１１ａと第２レンズ群１２ａとの間であって、第１レンズ群１１ｂと第２レンズ群１２ｂとの間には、透光性部材２が配置されている。このため、中心Ｇは、透光性部材２の内部に位置する。 In this embodiment, the center G is located between the first lens group and the second lens group in each of the four optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. In FIG. 2, the center G is located between the first lens group 11a and the second lens group 12a, and between the first lens group 11b and the second lens group 12b. In this embodiment, a translucent member 2 is disposed between the first lens group 11a and the second lens group 12a, and between the first lens group 11b and the second lens group 12b. . Therefore, the center G is located inside the translucent member 2.

ノーダルポイントＮａは、光学系１ａのノーダルポイントを表す。ノーダルポイントＮｂは、光学系１ｂのノーダルポイントを表す。ノーダルポイントＮａは、ノーダルポイントＮｂに対して離隔した位置にある。 Nodal point Na represents a nodal point of optical system 1a. Nodal point Nb represents a nodal point of optical system 1b. Nodal point Na is located apart from nodal point Nb.

＜光学系１、撮像部３および仮想正四面体５の関係例＞
図３は、光学系１と、撮像部３と、仮想正四面体５と、の関係を例示する図である。図３では、説明の便宜のため、光学系１および撮像部３のうちの１組である、光学系１ｂおよび撮像部３ｂのみを示している。 <Example of relationship among optical system 1, imaging unit 3, and virtual tetrahedron 5>
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship among the optical system 1, the imaging section 3, and the virtual regular tetrahedron 5. In FIG. 3, for convenience of explanation, only the optical system 1b and the imaging section 3b, which are one set of the optical system 1 and the imaging section 3, are shown.

仮想正四面体５は、光学系１および撮像部３がそれぞれ配置される位置を示すために用いられる仮想的な正四面体である。従って、仮想正四面体５は、全天周カメラ１００において実際に設けられる部材ではない。 The virtual regular tetrahedron 5 is a virtual regular tetrahedron used to indicate the positions where the optical system 1 and the imaging unit 3 are respectively arranged. Therefore, the virtual regular tetrahedron 5 is not a member actually provided in the omnidirectional camera 100.

正四面体とは、正多面体のうち面の数が４つのものをいう。正四面体において、平面視における面の形状は正三角形である。また、正四面体は、４つの面に対をなして向き合う４つの頂点を有する。本明細書では、仮想正四面体の４つの面のそれぞれを仮想面と称し、正四面体の４つの頂点のそれぞれを仮想頂点と称する。 A regular tetrahedron is a regular polyhedron with four faces. In a regular tetrahedron, the shape of the surface in plan view is an equilateral triangle. Moreover, a regular tetrahedron has four vertices facing each other in pairs on its four faces. In this specification, each of the four faces of the virtual regular tetrahedron is referred to as a virtual surface, and each of the four vertices of the regular tetrahedron is referred to as a virtual vertex.

図３に示すように、仮想正四面体５は、仮想面５１ａ、５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄと、仮想頂点５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび５２ｄと、を含む。 As shown in FIG. 3, the virtual regular tetrahedron 5 includes virtual surfaces 51a, 51b, 51c, and 51d, and virtual vertices 52a, 52b, 52c, and 52d.

仮想頂点５２ａは、仮想面５１ａの中心軸上に位置する。仮想面５１ａの中心軸は、仮想面５１ａの法線方向に沿い、仮想面５１ａの中心を通る軸である。仮想面５１ａと仮想頂点５２ａとは対をなしている。 The virtual vertex 52a is located on the central axis of the virtual surface 51a. The central axis of the virtual surface 51a is an axis that runs along the normal direction of the virtual surface 51a and passes through the center of the virtual surface 51a. The virtual surface 51a and the virtual vertex 52a form a pair.

仮想頂点５２ｂは、仮想面５１ｂの中心軸上に位置する。仮想面５１ｂの中心軸は、仮想面５１ｂの法線方向に沿い、仮想面５１ｂの中心を通る軸である。仮想面５１ｂと仮想頂点５２ｂとは対をなしている。 The virtual vertex 52b is located on the central axis of the virtual surface 51b. The central axis of the virtual surface 51b is an axis that runs along the normal direction of the virtual surface 51b and passes through the center of the virtual surface 51b. The virtual surface 51b and the virtual vertex 52b form a pair.

仮想頂点５２ｃは、仮想面５１ｃの中心軸上に位置する。仮想面５１ｃの中心軸は、仮想面５１ｃの法線方向に沿い、仮想面５１ｃの中心を通る軸である。仮想面５１ｃと仮想頂点５２ｃとは対をなしている。 The virtual vertex 52c is located on the central axis of the virtual surface 51c. The central axis of the virtual surface 51c is an axis that runs along the normal direction of the virtual surface 51c and passes through the center of the virtual surface 51c. The virtual surface 51c and the virtual vertex 52c form a pair.

仮想頂点５２ｄは、仮想面５１ｄの中心軸上に位置する。仮想面５１ｄの中心軸は、仮想面５１ｄの法線方向に沿い、仮想面５１ｄの中心を通る軸である。仮想面５１ｄと仮想頂点５２ｄとは対をなしている。 The virtual vertex 52d is located on the central axis of the virtual surface 51d. The central axis of the virtual surface 51d is an axis that runs along the normal direction of the virtual surface 51d and passes through the center of the virtual surface 51d. The virtual surface 51d and the virtual vertex 52d form a pair.

以下の説明では、仮想面５１ａ、５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄを特に区別しない場合には、仮想面５１と総称する。また仮想頂点５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび５２ｄを特に区別しない場合には、仮想頂点５２と総称する。 In the following description, the virtual surfaces 51a, 51b, 51c, and 51d are collectively referred to as the virtual surface 51 unless they are particularly distinguished. Moreover, when the virtual vertices 52a, 52b, 52c, and 52d are not particularly distinguished, they are collectively referred to as the virtual vertices 52.

図３では、例えば仮想面５１ａの符号の表記において、仮想面５１ａが含まれる仮想正四面体５と、仮想面５１ａの総称表記である仮想面５１と、を括弧書きにより表している。仮想面５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄにおいても同じである。 In FIG. 3, for example, in the notation of the virtual surface 51a, the virtual regular tetrahedron 5 including the virtual surface 51a and the virtual surface 51, which is a generic notation of the virtual surface 51a, are expressed in parentheses. The same applies to virtual surfaces 51b, 51c, and 51d.

本実施形態では、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄのそれぞれは、仮想正四面体５が有する仮想面５１ａ、５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄのいずれかに光軸が直交するように配置される。例えば図３では、光学系１ｂは、その光軸１０ｂが仮想面５１ｂに直交するように配置されている。 In this embodiment, each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d is arranged such that its optical axis is orthogonal to any of the virtual surfaces 51a, 51b, 51c, and 51d that the virtual regular tetrahedron 5 has. For example, in FIG. 3, the optical system 1b is arranged such that its optical axis 10b is perpendicular to the virtual plane 51b.

光学系１ｂと同様に、光学系１ａは、その光軸１０ａが仮想面５１ａに直交するように配置され、光学系１ｃは、その光軸が仮想面５１ｃに直交するように配置され、光学系１ｄは、その光軸が仮想面５１ｄに直交するように配置される。 Similar to the optical system 1b, the optical system 1a is arranged so that its optical axis 10a is orthogonal to the virtual surface 51a, and the optical system 1c is arranged so that its optical axis is orthogonal to the virtual surface 51c. 1d is arranged so that its optical axis is orthogonal to the virtual surface 51d.

本実施形態では、撮像部３は、全天周カメラの中心Ｇを挟んで光学系１の第１レンズ群とは反対の位置に配置される。例えば図３では、撮像部３ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで、光学系１ｂの第１レンズ群１１ｂとは反対の位置に配置されている。また撮像部３は、全天周カメラ１００の中心Ｇと、仮想正四面体５の仮想頂点５２と、の間に配置される。例えば図３では、撮像部３ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇと、仮想正四面体５の仮想頂点５２ｂと、の間に配置されている。 In this embodiment, the imaging unit 3 is arranged at a position opposite to the first lens group of the optical system 1 with the center G of the omnidirectional camera interposed therebetween. For example, in FIG. 3, the imaging unit 3b is arranged at a position opposite to the first lens group 11b of the optical system 1b, with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. Further, the imaging unit 3 is arranged between the center G of the omnidirectional camera 100 and the virtual vertex 52 of the virtual regular tetrahedron 5. For example, in FIG. 3, the imaging unit 3b is arranged between the center G of the omnidirectional camera 100 and the virtual vertex 52b of the virtual regular tetrahedron 5.

光学系１ｂと同様に、撮像部３ａは、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで、光学系１ａの第１レンズ群１１ａとは反対の位置に配置される。また撮像部３ａは、全天周カメラ１００の中心Ｇと、仮想正四面体５の仮想頂点５２ａと、の間に配置される。撮像部３ｃは、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで、光学系１ｃの第１レンズ群とは反対の位置に配置される。また撮像部３ｃは、全天周カメラ１００の中心Ｇと、仮想正四面体５の仮想頂点５２ｃと、の間に配置される。撮像部３ｄは、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで、光学系１ｄの第１レンズ群とは反対の位置に配置される。また撮像部３ｄは、全天周カメラ１００の中心Ｇと、仮想正四面体５の仮想頂点５２ｄと、の間に配置される。 Similar to the optical system 1b, the imaging unit 3a is arranged at a position opposite to the first lens group 11a of the optical system 1a, with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. Further, the imaging unit 3a is arranged between the center G of the omnidirectional camera 100 and the virtual vertex 52a of the virtual regular tetrahedron 5. The imaging unit 3c is arranged at a position opposite to the first lens group of the optical system 1c, with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. Further, the imaging unit 3c is arranged between the center G of the omnidirectional camera 100 and the virtual vertex 52c of the virtual regular tetrahedron 5. The imaging unit 3d is arranged at a position opposite to the first lens group of the optical system 1d, with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. Further, the imaging unit 3d is arranged between the center G of the omnidirectional camera 100 and the virtual vertex 52d of the virtual regular tetrahedron 5.

本実施形態では、光学系１に含まれる第２レンズ群および撮像部３は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想正四面体５が有する４つの仮想頂点５２のうちいずれかの仮想頂点５２が位置する方向に配置される。また、光学系１に含まれる第１レンズ群は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、上記いずれかの仮想頂点５２に向き合う仮想面５１が位置する方向に配置される。 In this embodiment, the second lens group included in the optical system 1 and the imaging unit 3 are positioned at one of the four virtual vertices 52 of the virtual regular tetrahedron 5 when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. It is arranged in the direction in which the virtual vertex 52 is located. Further, the first lens group included in the optical system 1 is arranged in the direction in which the virtual plane 51 facing one of the virtual vertices 52 is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100.

例えば図３では、光学系１ｂに含まれる第２レンズ群１２ｂおよび撮像部３ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｂが位置する方向に配置されている。また、光学系１ｂに含まれる第１レンズ群１１ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｂに向き合う仮想面５１ｂが位置する方向に配置されている。 For example, in FIG. 3, the second lens group 12b and the imaging unit 3b included in the optical system 1b are arranged in the direction in which the virtual apex 52b is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. Further, the first lens group 11b included in the optical system 1b is arranged in the direction in which the virtual surface 51b facing the virtual vertex 52b is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100.

光学系１ｂと同様に、光学系１ａに含まれる第２レンズ群１２ａおよび撮像部３ａは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ａが位置する方向に配置される。また、光学系１ａに含まれる第１レンズ群１１ａは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ａに向き合う仮想面５１ａが位置する方向に配置される。 Similar to the optical system 1b, the second lens group 12a and the imaging unit 3a included in the optical system 1a are arranged in the direction in which the virtual apex 52a is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. Moreover, the first lens group 11a included in the optical system 1a is arranged in the direction in which the virtual surface 51a facing the virtual vertex 52a is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100.

光学系１ｃに含まれる第２レンズ群および撮像部３ｃは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｃが位置する方向に配置される。また、光学系１ｃに含まれる第１レンズ群は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｃに向き合う仮想面５１ｃが位置する方向に配置される。 The second lens group and the imaging unit 3c included in the optical system 1c are arranged in the direction in which the virtual vertex 52c is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. Further, the first lens group included in the optical system 1c is arranged in the direction in which the virtual surface 51c facing the virtual vertex 52c is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100.

光学系１ｄに含まれる第２レンズ群および撮像部３ｄは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｄが位置する方向に配置される。また、光学系１ｄに含まれる第１レンズ群は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｄに向き合う仮想面５１ｄが位置する方向に配置される。 The second lens group and the imaging unit 3d included in the optical system 1d are arranged in the direction in which the virtual vertex 52d is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. Further, the first lens group included in the optical system 1d is arranged in the direction in which the virtual surface 51d facing the virtual vertex 52d is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100.

＜光学系１の詳細構成例＞
図４は、光学系１の詳細構成を例示する断面図である。図４では光学系１のうち光学系１ａを代表して示している。光学系１ａに関する以下の説明は、光学系１ｂ、１ｃおよび１ｄに対しても適用可能である。 <Detailed configuration example of optical system 1>
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the detailed configuration of the optical system 1. In FIG. 4, the optical system 1a of the optical system 1 is shown as a representative. The following description regarding optical system 1a is also applicable to optical systems 1b, 1c and 1d.

図４において、レンズ１１１ａ、１１２ａおよび１１３ａは、メニスカス形状を有する単レンズである。レンズ１１４ａは、凹面形状を両面に有するアクロマートレンズである。レンズ１１５ａは、凸面形状を両面に有するアクロマートレンズである。レンズ１２１ａは、凸面形状を両面に有するアクロマートレンズである。レンズ１２２ａは、被写体側に凸面形状を有するアクロマートレンズである。アクロマートレンズとは、屈折率の波長分散が異なる２つのレンズを貼り合わせて１つのレンズにしたものをいう。 In FIG. 4, lenses 111a, 112a, and 113a are single lenses having a meniscus shape. The lens 114a is an achromatic lens having concave surfaces on both sides. The lens 115a is an achromatic lens having convex surfaces on both sides. The lens 121a is an achromatic lens having convex surfaces on both sides. The lens 122a is an achromatic lens having a convex surface on the subject side. An achromatic lens is a lens made by bonding two lenses with different wavelength dispersions of refractive indexes.

光学系１ａに含まれるレンズの数は、７つに限定されず適宜変更可能である。また各レンズの形状、配置、面間隔および材質等も、全天周カメラ１００の用途や要求仕様等に応じて適宜変更可能である。 The number of lenses included in the optical system 1a is not limited to seven and can be changed as appropriate. Further, the shape, arrangement, interplanar spacing, material, etc. of each lens can be changed as appropriate depending on the use and required specifications of the omnidirectional camera 100.

光線１５ａは、複数の画角ごとに光学系１ａを透過する光線を表している。４つの光学系および４つの撮像部を用いて全天周画像Ｓｉを得るためには、光学系１ａの最大画角θは１４１［度］以上であることが好ましい。なお、図４では、最大画角θの半角であるθ／２を表示している。 The light rays 15a represent light rays that pass through the optical system 1a at each of a plurality of angles of view. In order to obtain the all-sky image Si using four optical systems and four imaging units, it is preferable that the maximum angle of view θ of the optical system 1a is 141 [degrees] or more. Note that in FIG. 4, θ/2, which is a half angle of the maximum angle of view θ, is displayed.

第１の点Ｈ１は、光学系１ａにおける直径が最大となる外縁部上の点である。第１仮想線６１は、第１の点Ｈ１と全天周カメラ１００の中心Ｇとを通る仮想的な線である。第２の点Ｈ２は、光学系１ａの光軸１０ａを挟んで第１の点Ｈ１とは反対の位置にある上記外縁部上の点である。第２仮想線６２は、第２の点Ｈ２と全天周カメラ１００の中心Ｇとを通る仮想的な線である。 The first point H1 is a point on the outer edge of the optical system 1a where the diameter is maximum. The first virtual line 61 is a virtual line passing through the first point H1 and the center G of the omnidirectional camera 100. The second point H2 is a point on the outer edge at a position opposite to the first point H1 across the optical axis 10a of the optical system 1a. The second virtual line 62 is a virtual line passing through the second point H2 and the center G of the omnidirectional camera 100.

本実施形態では、第１仮想線６１と第２仮想線６２とのなす角度φは、１４１［度］以下であることが好ましい。角度φを１４１［度］以下とすることにより、第１レンズ群１１ａと第２レンズ群１２ａとの間に透光性部材２を配置しつつ、撮像部３ａの撮像面上において略結像した像を、光学系１ａによって形成可能となる。 In this embodiment, the angle φ between the first virtual line 61 and the second virtual line 62 is preferably 141 [degrees] or less. By setting the angle φ to 141 [degrees] or less, an image is substantially formed on the imaging surface of the imaging unit 3a while the transparent member 2 is disposed between the first lens group 11a and the second lens group 12a. An image can be formed by the optical system 1a.

＜透光性部材２の詳細構成例＞
図５は、透光性部材２の詳細構成を例示する斜視図である。透光性部材２は、８つの部材面２０１～２０８を含む切頂四面体である。切頂四面体とは、正四面体の各頂点を切り落とした立体をいう。 <Detailed configuration example of translucent member 2>
FIG. 5 is a perspective view illustrating the detailed configuration of the translucent member 2. As shown in FIG. The translucent member 2 is a truncated tetrahedron including eight member surfaces 201 to 208. A truncated tetrahedron is a solid whose vertices are cut off from a regular tetrahedron.

部材面２０１と部材面２０２、部材面２０３と部材面２０４、部材面２０５と部材面２０６、部材面２０７と部材面２０８、のそれぞれは、所定の長さＬを空けて向き合う一対の部材面の組である。透光性部材２は、４つの光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれの光軸に沿う方向に長さＬを有する。また、透光性部材２は、４組の一対の部材面それぞれが、４つの光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの光軸に直交するように配置される。 Each of the member surfaces 201 and 202, the member surface 203 and the member surface 204, the member surface 205 and the member surface 206, and the member surface 207 and the member surface 208 are a pair of member surfaces facing each other with a predetermined length L apart. It is a group. The translucent member 2 has a length L in the direction along the optical axis of each of the four optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. Further, the translucent member 2 is arranged such that each of the four pairs of member surfaces is orthogonal to the optical axes of the four optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d.

例えば、部材面２０１と部材面２０２との間の長さＬは、光学系１ｂの光軸１０ｂに沿う方向における長さである。部材面２０１および部材面２０２は、光学系１ｂの光軸１０ｂに直交するように配置される。 For example, the length L between the member surface 201 and the member surface 202 is the length in the direction along the optical axis 10b of the optical system 1b. The member surface 201 and the member surface 202 are arranged perpendicularly to the optical axis 10b of the optical system 1b.

部材面２０３と部材面２０４との間の長さＬは、光学系１ａの光軸１０ａに沿う方向における長さである。部材面２０３および部材面２０４は、光学系１ａの光軸１０ａに直交するように配置される。 The length L between the member surface 203 and the member surface 204 is the length in the direction along the optical axis 10a of the optical system 1a. The member surface 203 and the member surface 204 are arranged perpendicularly to the optical axis 10a of the optical system 1a.

部材面２０５と部材面２０６との間の長さＬは、光学系１ｃの光軸に沿う方向における長さである。部材面２０５および部材面２０６は、光学系１ｃの光軸に直交するように配置される。 The length L between the member surface 205 and the member surface 206 is the length in the direction along the optical axis of the optical system 1c. The member surface 205 and the member surface 206 are arranged perpendicularly to the optical axis of the optical system 1c.

部材面２０７と部材面２０８との間の長さＬは、光学系１ｄの光軸に沿う方向における長さである。部材面２０７および部材面２０８は、光学系１ｄの光軸に直交するように配置される。 The length L between the member surface 207 and the member surface 208 is the length in the direction along the optical axis of the optical system 1d. The member surface 207 and the member surface 208 are arranged perpendicularly to the optical axis of the optical system 1d.

図５では、部材面２０１と部材面２０２との間における長さＬのみが表示されているが、部材面２０３と部材面２０４、部材面２０５と部材面２０６、部材面２０７と部材面２０８、のそれぞれにおいても同じ長さＬである。本実施形態では、一例として長さＬは５０［ｍｍ］である。 In FIG. 5, only the length L between the member surface 201 and the member surface 202 is displayed, but the member surface 203 and the member surface 204, the member surface 205 and the member surface 206, the member surface 207 and the member surface 208, The length L is the same for each of them. In this embodiment, the length L is 50 [mm] as an example.

＜制御部４の機能構成例＞
図６は、制御部４の機能構成を例示するブロック図である。制御部４は、撮像制御部４１と、生成部４２と、出力部４３と、を有する。制御部４は、これらの機能を電気回路で実現できる他、これらの機能の一部をソフトウェア（ＣＰＵ）により実現することもできる。また制御部４は、複数の回路または複数のソフトウェアによってこれらの機能を実現してもよい。 <Example of functional configuration of control unit 4>
FIG. 6 is a block diagram illustrating the functional configuration of the control unit 4. As shown in FIG. The control unit 4 includes an imaging control unit 41, a generation unit 42, and an output unit 43. The control unit 4 can implement these functions using an electric circuit, and also can implement some of these functions using software (CPU). Further, the control unit 4 may realize these functions using a plurality of circuits or a plurality of software.

撮像制御部４１は、光学系１と撮像部３の４つの組によって相互に異なる方向の被写体や風景等を撮影した４つの画像を取得可能に撮像部３の動作を制御する。撮像制御部４１は、例えば撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれの露出開始タイミング、露出時間、あるいは各撮像部間での同期等を制御できる。撮像制御部４１は、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれが撮像した画像を受信し、生成部４２に出力する。 The imaging control unit 41 controls the operation of the imaging unit 3 so that four sets of the optical system 1 and the imaging unit 3 can acquire four images of objects, scenery, etc. taken in mutually different directions. The imaging control unit 41 can control, for example, the exposure start timing and exposure time of each of the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d, or the synchronization between the imaging units. The imaging control section 41 receives images captured by each of the imaging sections 3a, 3b, 3c, and 3d, and outputs them to the generation section 42.

生成部４２は、撮像制御部４１を介して入力した撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄそれぞれによる４つの画像を繋ぎ合わせることにより、全天周画像Ｓｉを生成する。生成部４２は、生成した全天周画像Ｓｉを、出力部４３を介して外部装置に出力する。 The generation unit 42 generates an all-sky image Si by joining four images input by the imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d through the imaging control unit 41. The generation unit 42 outputs the generated omnidirectional image Si to an external device via the output unit 43.

＜比較例＞
図７は、比較例に係る全天周カメラ１００Ｘの構成を示す図である。全天周カメラ１００Ｘは、光学系１Ｘと、撮像部３Ｘと、を有する。 <Comparative example>
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an all-sky camera 100X according to a comparative example. The all-sky camera 100X includes an optical system 1X and an imaging section 3X.

光学系１Ｘは、光学系１ａＸ、１ｂＸ、１ｃＸおよび１ｄＸを含む。光学系１ａＸ、１ｂＸ、１ｃＸおよび１ｄＸそれぞれは、相互に異なる方向における被写体や風景等の像を形成可能に配置されている。 Optical system 1X includes optical systems 1aX, 1bX, 1cX, and 1dX. The optical systems 1aX, 1bX, 1cX, and 1dX are arranged so as to be able to form images of subjects, scenery, etc. in mutually different directions.

撮像部３Ｘは、撮像部３ａＸ、３ｂＸ、３ｃＸおよび３ｄＸを含む。光学系１ａＸと撮像部３ａＸ、光学系１ｂＸと撮像部３ｂＸ、光学系１ｃＸと撮像部３ｃＸ、および光学系１ｄＸと撮像部３ｄＸは、それぞれが組を構成している。 The imaging section 3X includes imaging sections 3aX, 3bX, 3cX, and 3dX. The optical system 1aX and the imaging section 3aX, the optical system 1bX and the imaging section 3bX, the optical system 1cX and the imaging section 3cX, and the optical system 1dX and the imaging section 3dX each constitute a set.

中心ＧＸは、全天周カメラ１００Ｘの中心を表す。中心ＧＸの意味は、全天周カメラ１００の中心Ｇと同じである。ノーダルポイントＮａＸは、光学系１ａＸのノーダルポイントを表す。ノーダルポイントＮｂＸは、光学系１ｂＸのノーダルポイントを表す。ノーダルポイントＮｃＸは、光学系１ｃＸのノーダルポイントを表す。ノーダルポイントＮｄＸは、光学系１ｄＸのノーダルポイントを表す。最大幅ＷＸは、全天周カメラ１００Ｘにおいて最も幅が広い部分の幅である。 The center GX represents the center of the omnidirectional camera 100X. The meaning of the center GX is the same as the center G of the omnidirectional camera 100. Nodal point NaX represents a nodal point of optical system 1aX. Nodal point NbX represents a nodal point of optical system 1bX. Nodal point NcX represents a nodal point of optical system 1cX. Nodal point NdX represents a nodal point of optical system 1dX. The maximum width WX is the width of the widest part of the omnidirectional camera 100X.

全天周カメラ１００Ｘでは、全天周カメラの中心ＧＸは、撮像部３ａＸと撮像部３ｃＸとの間であって、撮像部３ｂＸと撮像部３ｄＸとの間に位置する。光学系１Ｘおよび撮像部３Ｘからなる複数の組同士は、全天周カメラの中心ＧＸを挟んで両側に配置される。例えば、光学系１ｂＸおよび撮像部３ｂＸの組と、光学系１ｄＸおよび撮像部３ｄＸの組とは、全天周カメラの中心ＧＸを挟んで両側に配置される。これらの構成の場合には、光学系１ｂＸにおける被写体側の端部と、光学系１ｄＸにおける被写体側の端部と、の間の距離が長くなり、最大幅ＷＸが長くなる結果、全天周カメラ１００Ｘが大型化する。最大幅ＷＸは、一例として５４０［ｍｍ］であり、実施形態に係る全天周カメラ１００の最大幅Ｗの２８７［ｍｍ］と比較して広くなる。 In the all-sky camera 100X, the center GX of the all-sky camera is located between the imaging section 3aX and the imaging section 3cX, and between the imaging section 3bX and the imaging section 3dX. A plurality of sets consisting of the optical system 1X and the imaging section 3X are arranged on both sides of the center GX of the omnidirectional camera. For example, a set of the optical system 1bX and the imaging section 3bX and a set of the optical system 1dX and the imaging section 3dX are arranged on both sides of the center GX of the omnidirectional camera. In these configurations, the distance between the end of the optical system 1bX on the subject side and the end of the optical system 1dX on the subject side becomes longer, and as a result, the maximum width WX becomes longer. 100X becomes larger. The maximum width WX is, for example, 540 [mm], which is wider than the maximum width W of the omnidirectional camera 100 according to the embodiment, which is 287 [mm].

また、全天周カメラ１００Ｘでは、ノーダルポイント同士の間の距離は、実施形態に係る全天周カメラ１００におけるノーダルポイント同士の間の距離と比較して長い。例えば全天周カメラ１００ＸにおけるノーダルポイントＮｂＸとノーダルポイントＮｄＸとの間の距離は、全天周カメラ１００におけるノーダルポイントＮｂとノーダルポイントＮｄとの間の距離と比較して長い。ノーダルポイント同士の間の距離が長くなることによりスティッチング誤差が大きくなる。この結果、繋ぎ合わされる画像同士の繋目が目立つこと等によって全天周画像の品質が低下する。 Further, in the all-sky camera 100X, the distance between nodal points is longer than the distance between nodal points in the all-sky camera 100 according to the embodiment. For example, the distance between the nodal point NbX and the nodal point NdX in the omnidirectional camera 100X is longer than the distance between the nodal point Nb and the nodal point Nd in the omnidirectional camera 100. The stitching error increases as the distance between nodal points increases. As a result, the quality of the all-sky image deteriorates due to the conspicuous joints between the joined images.

＜全天周カメラ１００の作用効果＞
以上説明したように、全天周カメラは、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄ（４つの光学系）と、撮像部３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄ（４つの撮像部）と、生成部４２と、を有する。光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれは、仮想正四面体５が有する仮想面５１ａ、５１ｂ、５１ｃおよび５１ｄのいずれかに光軸が直交するように配置される。全天周カメラ１００の中心Ｇは、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれにおける第１レンズ群と第２レンズ群との間に位置する。例えば、例えば光学系１ｂは、仮想面５１ｂに光軸１０ｂが直交するように配置される。全天周カメラ１００の中心Ｇは、少なくとも第１レンズ群１１ａと第２レンズ群１２ａとの間に位置するとともに、第１レンズ群１１ｂと第２レンズ群１２ｂとの間に位置する。 <Effects of the all-sky camera 100>
As explained above, the all-sky camera includes optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d (four optical systems), imaging units 3a, 3b, 3c, and 3d (four imaging units), and a generation unit 42. , has. Each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d is arranged such that its optical axis is perpendicular to one of the virtual surfaces 51a, 51b, 51c, and 51d of the virtual regular tetrahedron 5. The center G of the omnidirectional camera 100 is located between the first lens group and the second lens group in each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. For example, the optical system 1b is arranged such that the optical axis 10b is perpendicular to the virtual plane 51b. The center G of the omnidirectional camera 100 is located between at least the first lens group 11a and the second lens group 12a, and also between the first lens group 11b and the second lens group 12b.

上記構成により、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれが相互に近づくことに伴って、各光学系のノーダルポイントは相互に近くなる。各光学系のノーダルポイントが近いほど、スティッチング誤差は小さくなるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減可能な全天周カメラ１００を提供できる。また、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれが相互に近づくことにより、全天周カメラ１００の最大幅Ｗを短かくできるため、本実施形態では、全天周カメラ１００を小型化できる。 With the above configuration, as the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d approach each other, the nodal points of each optical system become closer to each other. The closer the nodal points of each optical system are, the smaller the stitching error will be, so in this embodiment, it is possible to provide the omnidirectional camera 100 that can reduce the stitching error. Further, by moving the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d closer to each other, the maximum width W of the omnidirectional camera 100 can be shortened, so that the omnidirectional camera 100 can be miniaturized in this embodiment.

また、本実施形態では、撮像部３は、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで光学系１の第１レンズ群とは反対の位置に配置される。例えば撮像部３ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇを挟んで光学系１ｂの第１レンズ群１１ｂとは反対の位置に配置される。この構成により光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれを相互に近づけることができるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減するとともに、全天周カメラ１００を小型化できる。 Further, in this embodiment, the imaging unit 3 is arranged at a position opposite to the first lens group of the optical system 1 with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. For example, the imaging unit 3b is arranged at a position opposite to the first lens group 11b of the optical system 1b with the center G of the omnidirectional camera 100 interposed therebetween. With this configuration, the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d can be brought closer to each other, so in this embodiment, stitching errors can be reduced and the omnidirectional camera 100 can be downsized.

また、本実施形態では、光学系１の第２レンズ群および撮像部３は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想正四面体５が有する４つの仮想頂点５２のうちいずれかの仮想頂点５２が位置する方向に配置される。光学系１の第１レンズ群は、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、上記いずれかの仮想頂点５２に向き合う仮想面５１が位置する方向に配置される。例えば、第２レンズ群１２ｂおよび撮像部３ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｂが位置する方向に配置される。第１レンズ群１１ｂは、全天周カメラ１００の中心Ｇから見て、仮想頂点５２ｂに向き合う仮想面５１ｂが位置する方向に配置される。これらの構成により、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄのそれぞれを相互に近づけることができるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減するとともに、全天周カメラ１００を小型化できる。 Furthermore, in the present embodiment, the second lens group of the optical system 1 and the imaging unit 3 are located at any one of the four virtual vertices 52 of the virtual regular tetrahedron 5 when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. It is arranged in the direction in which the virtual vertex 52 is located. The first lens group of the optical system 1 is arranged in the direction in which the virtual plane 51 facing one of the virtual vertices 52 is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. For example, the second lens group 12b and the imaging unit 3b are arranged in the direction in which the virtual apex 52b is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. The first lens group 11b is arranged in the direction in which the virtual surface 51b facing the virtual vertex 52b is located when viewed from the center G of the omnidirectional camera 100. With these configurations, each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d can be brought closer to each other, so in this embodiment, stitching errors can be reduced and the omnidirectional camera 100 can be downsized.

また、本実施形態では、光学系１および撮像部３の数はそれぞれ４つである。仮想正四面体は、仮想面５１の反対側が頂点になっているため、第１レンズ群、第２レンズ群および撮像部が線状に並ぶように、第１レンズ群、第２レンズ群および撮像部を配置できる。これにより、全天周カメラ１００を小型化できる。 Further, in this embodiment, the number of optical systems 1 and imaging units 3 is four each. Since the virtual regular tetrahedron has its apex on the side opposite to the virtual surface 51, the first lens group, the second lens group, and the imaging section are aligned in a line. You can place the parts. This allows the omnidirectional camera 100 to be miniaturized.

また、本実施形態では、第１の点Ｈ１と全天周カメラ１００の中心Ｇとを通る第１仮想線６１と、第２の点Ｈ２と全天周カメラ１００の中心Ｇとを通る第２仮想線６２とのなす角度φは、１４１［度］以下である。この構成により、全天周画像Ｓｉを得るために必要な光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれを相互に近づけることができるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減するとともに、全天周カメラ１００を小型化できる。 Moreover, in this embodiment, a first virtual line 61 passing through the first point H1 and the center G of the omnidirectional camera 100, and a second virtual line passing through the second point H2 and the center G of the omnidirectional camera 100 The angle φ with the virtual line 62 is 141 [degrees] or less. With this configuration, the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d required to obtain the all-sky image Si can be brought close to each other, so in this embodiment, the stitching error is reduced, and the all-sky image Si is The camera 100 can be made smaller.

また、本実施形態では、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれの最大画角θは、１４１［度］以上である。これにより、全天周カメラ１００は、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれによる４つの画像を繋ぎ合わせ、全天周画像Ｓｉを生成できる。 Further, in this embodiment, the maximum angle of view θ of each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d is 141 [degrees] or more. Thereby, the all-sky camera 100 can generate the all-sky image Si by joining the four images obtained by each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d.

また、本実施形態では、全天周カメラ１００は、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれの第１レンズ群と第２レンズ群との間に配置される透光性部材２を有する。光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄは、透光性部材２を介して像を形成する。透光性部材２は、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれの光軸に沿う方向に所定の長さＬを有する。透光性部材２を配置することにより、第１レンズ群と第２レンズ群との間が空気層である場合と比較して、第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離が短くなる。これにより、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄのそれぞれが相互に近くなるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減でき、また全天周カメラ１００を小型化できる。 Further, in this embodiment, the omnidirectional camera 100 includes a translucent member 2 disposed between the first lens group and the second lens group of each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. Optical systems 1a, 1b, 1c and 1d form images via a transparent member 2. The translucent member 2 has a predetermined length L in the direction along the optical axis of each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. By arranging the translucent member 2, the distance between the first lens group and the second lens group is shorter than when there is an air layer between the first lens group and the second lens group. Become. As a result, each of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d becomes close to each other, so in this embodiment, stitching errors can be reduced and the omnidirectional camera 100 can be made smaller.

第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離を短縮する観点では、透光性部材２の屈折率は、高いほうが好ましい。なお、全天周カメラ１００は、透光性部材２を有する構成に限定されるものではなく、透光性部材２を設けず、第１レンズ群と第２レンズ群との間に空気層のみを有する構成であってもよい。 From the viewpoint of shortening the distance between the first lens group and the second lens group, it is preferable that the refractive index of the transparent member 2 is high. Note that the all-sky camera 100 is not limited to the configuration having the light-transmitting member 2, and the light-transmitting member 2 is not provided, and only an air layer is provided between the first lens group and the second lens group. It may be a configuration having the following.

また、本実施形態では、透光性部材２は、所定の長さＬを空けて向き合う一対の部材面を複数組有する切頂四面体である。切頂四面体は、複数組の一対の部材面それぞれが、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの光軸に直交するように配置される。これにより、第１レンズ群と第２レンズ群との間に小さい透光性部材２を配置可能になる。この結果、光学系１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄそれぞれを相互に近づけることができるため、本実施形態では、スティッチング誤差を低減するとともに、全天周カメラ１００を小型化できる。 Furthermore, in this embodiment, the translucent member 2 is a truncated tetrahedron having a plurality of pairs of member surfaces facing each other with a predetermined length L between them. The truncated tetrahedron is arranged such that each of the plurality of pairs of member surfaces is orthogonal to the optical axis of the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d. This allows the small translucent member 2 to be placed between the first lens group and the second lens group. As a result, the optical systems 1a, 1b, 1c, and 1d can be brought closer to each other, so in this embodiment, stitching errors can be reduced and the omnidirectional camera 100 can be downsized.

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 光学系
２ 透光性部材
２１、２２ 仮想円柱
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８ 部材面
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 撮像部
４ 制御部
４１ 撮像制御部
４２ 生成部
４３ 出力部
５ 仮想正四面体
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 仮想面
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 仮想頂点
６１ 第１仮想線
６２ 第２仮想線
１１ａ 第１レンズ群
１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ、１１４ａ、１１５ａ、１１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ、１１５ｂ レンズ
１２ａ 第２レンズ群
１２１ａ、１２２ａ、１２１ｂ、１２２ｂ レンズ
１５ａ 光線
１００ 全天周カメラ
Ｇ 全天周カメラの中心
Ｈ１ 第１の点
Ｈ２ 第２の点
Ｌ 所定の長さ
Ｎａ、Ｎｂ ノーダルポイント
Ｓｉ 全天周画像
Ｗ 最大幅
θ 最大画角
φ 角度 1, 1a, 1b, 1c, 1d Optical system 2 Transparent members 21, 22 Virtual cylinders 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 Member surfaces 3, 3a, 3b, 3c, 3d Imaging section 4 Control unit 41 Imaging control unit 42 Generation unit 43 Output unit 5 Virtual regular tetrahedron 51, 51a, 51b, 51c, 51d Virtual surfaces 52, 52a, 52b, 52c, 52d Virtual vertex 61 First virtual line 62 Second virtual line 11a First lens group 111a, 112a, 113a, 114a, 115a, 111b, 112b, 113b, 114b, 115b Lens 12a Second lens group 121a, 122a, 121b, 122b Lens 15a Light beam 100 All-sky camera G All-sky camera Center H1 First point H2 Second point L Predetermined length Na, Nb Nodal point Si All-sky image W Maximum width θ Maximum angle of view φ Angle

Claims (7)

全天周画像を出力可能な全天周カメラであって、
それぞれが第１レンズ群と第２レンズ群とを有する４つの光学系と、
前記４つの光学系それぞれにより形成される像を撮像する４つの撮像部と、
前記４つの撮像部により撮像された４つの画像を繋ぎ合わせることにより前記全天周画像を生成する生成部と、を有し、
前記４つの光学系それぞれは、仮想正四面体が有する４つの仮想面のいずれかに光軸が直交するように配置され、
前記全天周カメラの中心は、前記４つの光学系それぞれにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に位置する、全天周カメラ。 An all-sky camera that can output all-sky images,
four optical systems each having a first lens group and a second lens group;
four imaging units that capture images formed by each of the four optical systems;
a generation unit that generates the omnidirectional image by connecting four images captured by the four imaging units;
Each of the four optical systems is arranged such that its optical axis is perpendicular to one of the four virtual surfaces of the virtual regular tetrahedron,
The center of the all-sky camera is located between the first lens group and the second lens group in each of the four optical systems. 前記撮像部は、前記全天周カメラの中心を挟んで前記第１レンズ群とは反対の位置に配置される、請求項１に記載の全天周カメラ。 The omnidirectional camera according to claim 1, wherein the imaging unit is arranged at a position opposite to the first lens group with the center of the omnidirectional camera interposed therebetween. 前記第２レンズ群および前記撮像部は、前記全天周カメラの中心から見て、前記仮想正四面体が有する４つの仮想頂点のうちいずれかの仮想頂点が位置する方向に配置され、
前記第１レンズ群は、前記全天周カメラの中心から見て、前記いずれかの仮想頂点に向き合う仮想面が位置する方向に配置される、請求項１または請求項２に記載の全天周カメラ。 The second lens group and the imaging unit are arranged in a direction in which one of the four virtual vertices of the virtual regular tetrahedron is located, when viewed from the center of the omnidirectional camera,
The omnidirectional camera according to claim 1 or 2, wherein the first lens group is arranged in a direction in which a virtual plane facing one of the virtual vertices is located when viewed from the center of the omnidirectional camera. camera. 前記光学系における直径が最大となる外縁部上の第１の点と前記全天周カメラの中心とを通る第１仮想線と、前記外縁部上において前記光学系の光軸を挟んで前記第１の点とは反対の位置にある第２の点と前記全天周カメラの中心とを通る第２仮想線と、のなす角度は１４１［度］以下である、請求項１または請求項２に記載の全天周カメラ。 a first imaginary line that passes through a first point on the outer edge where the diameter of the optical system is maximum and the center of the omnidirectional camera; Claim 1 or Claim 2, wherein the angle between a second point opposite to the first point and a second virtual line passing through the center of the omnidirectional camera is 141 [degrees] or less. All-sky camera described in. 前記光学系の最大画角は、１４１［度］以上である、請求項１または請求項２に記載の全天周カメラ。 The all-sky camera according to claim 1 or 2, wherein the maximum angle of view of the optical system is 141 [degrees] or more. 前記４つの光学系それぞれにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に配置される透光性部材を有し、
前記４つの光学系のそれぞれは、前記透光性部材を通して像を形成し、
前記透光性部材は、前記４つの光学系それぞれの光軸に沿う方向に所定の長さを有する、請求項１または請求項２に記載の全天周カメラ。 a translucent member disposed between the first lens group and the second lens group in each of the four optical systems;
Each of the four optical systems forms an image through the transparent member,
The omnidirectional camera according to claim 1 or 2, wherein the translucent member has a predetermined length in a direction along the optical axis of each of the four optical systems. 前記透光性部材は、前記所定の長さを空けて向き合う一対の部材面を複数組有する切頂四面体であり、
前記切頂四面体は、複数組の前記一対の部材面それぞれが、前記４つの光学系の光軸に直交するように配置される、請求項６に記載の全天周カメラ。 The translucent member is a truncated tetrahedron having a plurality of pairs of member surfaces facing each other with the predetermined length apart,
7. The omnidirectional camera according to claim 6, wherein the truncated tetrahedron is arranged such that each of the plurality of pairs of member surfaces is orthogonal to the optical axes of the four optical systems.

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