パノモーフ

パノモーフレンズは、従来の魚眼レンズと比較して、事前に定義された関心領域または画像全体の光学性能を向上させるように特別に設計された特定のタイプの広角レンズです。^[¹^]改善された光学パラメータの例には、ピクセル数、MTF、相対照度などがあります。

パノモルフという用語は、ギリシャ語で「すべて」を意味するpan、「眺め」を意味するhorama、「形」を意味するmorphに由来しています。

歴史

パノモーフ技術の起源は、1999年にカナダのモントリオールに本社を置くフランスの企業ImmerVision ^{[ 2 ]}に遡ります。最初のパノモーフレンズは2000年代初頭にビデオ監視アプリケーションで使用され始めて以来、パノモーフレンズは幅広い用途において既存の広角レンズの改良点となっています。

テクノロジー

従来の広角レンズは、広い視野を有限かつ平坦な像面に結像させることで生じる樽型歪曲収差、画角の増加に伴い増加する軸外光学収差による不均一な画質、そしてコサイン4乗則による相対光量の低下といった問題を抱えています。パノモーフレンズでは、光学設計段階で、特定の対象領域または画像全体における光学性能を向上させるために、以下を含む1つまたは複数の戦略を採用することができます。

視野全体にわたって変調された標的の光学歪みにより、倍率が変化し、関心領域のピクセル数が増加します。^{[ 3 ]}
光学アナモルフィックにより非球面の画像フットプリントを作成し、センサーのアナモルフィック比との一致を高め、画像全体の撮影ピクセルの総数を増やします。
多様な光学パラメータ（MTF、倍率、相対照明）を最適にバランスさせることで、特定の用途においてイメージセンサーを調和させ、画像全体の画質を均一化します。^{[ 4 ]}

これらの設計戦略を特定のパノモルフレンズに使用することで、関心領域や画像全体の改善が実現し、従来の広角レンズに比べて光学性能が向上します。^{[ 1 ]}

イメージングソフトウェア

関心領域における性能向上のためにどのような戦略が用いられようとも、各パノモーフレンズは、物体から画像へのマッピング関数などの特定のパラメータを用いて設計されます。各パノモーフレンズのこれらの設計パラメータの正確な仕様は、固有のRPL（Registered Panomorph Lens）コードにエンコードされており、歪み補正アルゴリズムが画像を処理し、最終画像を適切に表示できるようにします。表示は、パノモーフレンズによって作成された関心領域における性能向上の利点を活かすように最適化されています。これは、魚眼レンズのアルゴリズムが、完全な線形マッピング（歪み）からの逸脱を考慮せずに線形マッピング関数を用いて画像の歪みを補正するのとは対照的です。 $f\theta$

アプリケーション

パノモルフレンズは、関心領域を含む広角画像を提供することから、特定の用途を念頭に置いて設計されることが多い。パノモルフレンズは既に様々な業界で利用されており、^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}以下のような分野が挙げられる。

テレビ放送
モバイル通信
バーチャルリアリティカメラ
アクションカメラ
ウェアラブルカメラ
セキュリティと監視
自動車
内視鏡検査
航空宇宙
ドローン

参考文献

^ ^a ^b Thibault, Simon (2010-08-12). 「パノモーフベースのパノラマビジョンセンサー」. Gallegos-Funes, Francisco (ed.).ビジョンセンサーとエッジ検出. Sciyo. doi : 10.5772/10131 . ISBN 978-953-307-098-8。
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^ Thibault, Simon (2014). 「コンシューマーエレクトロニクス光学：レンズはどこまで小型化できるか？パノモーフレンズの事例」SPIE 誌9192 . doi : 10.1117/12.2062418 . S2CID 121699686 .

[Thibault_2010-1] Thibault, Simon (2010-08-12). 「パノモーフベースのパノラマビジョンセンサー」. Gallegos-Funes, Francisco (ed.).ビジョンセンサーとエッジ検出. Sciyo. doi : 10.5772/10131 . ISBN 978-953-307-098-8。

[2] 「ImmerVisionについて、会社概要」。 2016年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月25日閲覧。

[3] Thibault, Simon (2005). 「歪み制御による光学設計の強化」Proc. SPIE . 5962 . Bibcode : 2008SPIE.7000E..0LT . doi : 10.1117/12.781598 . S2CID 17912607 .

[4] Thibault, Simon (2014). Figueiro, Mariana; Lerner, Scott; Muschaweck, Julius; Rogers, John (編). "180°視野角を持つ小型プラスチックパノモーフレンズの設計、製造、試験". Proc. SPIE . International Optical Design Conference 2014. 9293 : 92931N. Bibcode : 2014SPIE.9293E..1NT . doi : 10.1117/12.2074334 . S2CID 109154978 .

[5] ティボー、サイモン (2008)。シェルケンズ、ピーター。エブラヒミ、トゥーラジ。クリストバル、ガブリエル。トルシェット、フレデリック（編）。「パノラマレンズアプリケーションの再考」。手順スパイ。光学およびデジタル画像処理。7000：70000L。Bibcode : 2008SPIE.7000E..0LT。土井: 10.1117/12.781598。S2CID 17912607。

[6] Thibault, Simon (2014). 「コンシューマーエレクトロニクス光学：レンズはどこまで小型化できるか？パノモーフレンズの事例」SPIE 誌9192 . doi : 10.1117/12.2062418 . S2CID 121699686 .

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