JP2005115108A - 表示装置および方法、並びに撮像装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の撮影または表示の自由度を向上させ、かつ鮮明な画像を提供することができるようにする。
【解決手段】 楕円ミラー２１の２つ焦点ｆ１とｆ２に、それぞれプロジェクタ４１と４１Ａが位置するように楕円ミラー２１を配置する。プロジェクタ４１を楕円ミラーの一方の焦点ｆ１に配置して画像を投影させると、スクリーン６１には、あたかも、楕円ミラーの焦点ｆ２の位置にあるプロジェクタ４１Ａから投影された画像と同じ画像が投影される。画像を撮影する場合、球面ミラーの特性を利用して、球面ミラーの２つの焦点のうち、被写体の近傍の一方の焦点位置から撮影した画像と同じ画像を、被写体から離れた、もう一方の焦点位置から撮影する。本発明は、テレビジョン受像機に適用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置および方法、並びに撮像装置および方法に関し、特に解像度を低下させることなく、立体的な画像を表示することができるようにする表示装置および方法、並びに撮像装置および方法に関する。

近年、画像の表示または撮影の方法が多様化しており、プロジェクタにより、光をスクリーンに投影して画像を表示するテレビジョン表示装置が多く普及してきている。また、いろいろな方向や視点から画像を撮影するニーズが高まっており、双曲面ミラーを用いて全方位の画像の同時撮影が可能となる技術も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２９５３３３号公報

しかしながら、従来の技術では、プロジェクタから投影された画像が鮮明に表示されるように、スクリーンの大きさ、およびプロジェクタとスクリーンの間の距離を調整して投影する必要がある。このため、離れた場所から、比較的大きいスクリーンに画像を投影する場合、鮮明な画像を投影することができるが、離れた場所から比較的小さいスクリーンに画像を投影する場合、画像の解像度が劣化するおそれがある。

また、複数のカメラにより視差のある画像を撮影し、視聴者からみて、画像を立体的に提示する技術も普及してきており、視差をもった画像を提供するため、複数のカメラを用いて同時に被写体を撮影する場合、特許文献１の技術では、複数の視点に対応する画像を撮影することができないという課題があった。さらに、複数のカメラを用いて同時に被写体を撮影する場合、例えば、小さい被写体を、鮮明に撮影するためには、複数のカメラを被写体に近接した狭い範囲に設置する必要があり、所定の大きさを有する複数のカメラを物理的に近接配置できないところから、所望の画像が撮影できないおそれがある。

この結果、従来の技術では、高画質の画像の撮影または表示を行うための制約が多いという課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画像の撮影または表示の自由度を向上させ、かつ鮮明な画像を提供することができるようにするものである。

本発明の表示装置は、スクリーンに画像を表示する表示装置であって、２つの焦点を有する立体形状の面の一部で構成され、入射する光を反射する反射手段と、２つの焦点のうちの第１の焦点の位置に配置され、画像の光を反射手段に照射し、反射手段により反射された画像の光を、２つの焦点のうちの第２の焦点に一旦収束させた後、スクリーンに照射する照射手段とを備えることを特徴とする。

前記反射手段は、楕円ミラーであるようにすることができる。

前記楕円ミラーは、楕円をその長軸を中心として回転させた回転楕円体である前記立体形状の一部であり、２つの焦点は、楕円の長軸上の２点であるようにすることができる。

本発明の表示方法は、スクリーンに画像を表示する表示装置の表示方法であって、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点の位置から、画像の光を照射する照射ステップと、画像の光を、立体形状の面の一部で構成された反射面で反射させ、２つの焦点のうちの第２の焦点に一旦収束させた後、スクリーンに表示する表示ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の表示装置および方法においては、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点の位置から、画像の光が照射され、照射された光が、立体形状の面の一部で構成された反射面で反射され、２つの焦点のうちの第２の焦点に一旦収束させた後、スクリーンに表示される。

本発明の撮像装置は、被写体の画像を撮像する撮像装置であって、２つの焦点を有する立体形状の面の一部で構成され、入射された光を反射する反射手段と、２つの焦点のうちの第１の焦点の位置に配置され、２つの焦点のうちの第２の焦点で一旦収束された後の光であって、反射手段により反射された光の画像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。

前記反射手段は、球面ミラーであるようにすることができる。

前記球面ミラーは、円をその直径を中心として回転させた球体である立体形状の一部であり、２つの焦点は、球体の中心を通る前記円の直径上の２点であるようにすることができる。

本発明の撮像方法は、被写体の画像を撮像する撮像装置の撮像方法であって、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点で一旦収束された後の光を反射する反射ステップと、２つの焦点のうちの第２の焦点の位置で、反射された光の画像を撮像する撮像ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の撮像装置および方法においては、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点で一旦収束された後の光が反射され、２つの焦点のうちの第２の焦点の位置で、反射された光の画像が撮像される。

本発明によれば、鮮明な画像を提供することができる。特に、画像の撮影または表示の自由度を向上させ、かつ鮮明な画像を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書には記載されているが、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、明細書に記載されている発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出願、または追加される発明の存在を否定するものではない。

本発明により表示装置が提供される。この表示装置は、スクリーンに画像を表示する表示装置であって、２つの焦点（例えば、図２の焦点ｆ１またはｆ２）を有する立体形状の面の一部で構成され、入射する光を反射する反射手段（例えば、図２の楕円ミラー２１）と、２つの前記焦点のうちの第１の焦点（例えば、図２の焦点ｆ１）の位置に配置され、前記画像の光を前記反射手段に照射し、前記反射手段により反射された前記画像の光を、２つの前記焦点のうちの第２の焦点（例えば、図２の焦点ｆ２）に一旦収束させた後、前記スクリーンに照射する照射手段（例えば、図２のプロジェクタ４１）とを備える。

この表示装置は、前記反射手段が、楕円ミラーであるようにすることができる。

この表示装置は、前記楕円ミラーが、楕円をその長軸（例えば、図２の長軸Ｌ）を中心として回転させた回転楕円体である前記立体形状の一部であり、前記２つの焦点は、前記楕円の長軸上の２点であるようにすることができる。

本発明により表示方法が提供される。この表示方法は、スクリーンに画像を表示する表示装置の表示方法であって、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点（例えば、図２の焦点ｆ１）の位置から、前記画像の光を照射する照射ステップ（例えば、図１１のステップＳ４４）と、前記画像の光を、前記立体形状の面の一部で構成された反射面で反射させ、２つの前記焦点のうちの第２の焦点（例えば、図２の焦点ｆ２）に一旦収束させた後、前記スクリーンに表示する表示ステップ（例えば、図１１のステップＳ４５）とを含む。

本発明により撮像装置が提供される。この撮像装置は、被写体の画像を撮像する撮像装置であって、２つの焦点（例えば、図３の焦点ｆ１１またはｆ２１）を有する立体形状の面の一部で構成され、入射された光を反射する反射手段（例えば、図４の球面ミラー１２１）と、２つの前記焦点のうちの第１の焦点（例えば、図３の焦点ｆ１１またはｆ１２）の位置に配置され、２つの前記焦点のうちの第２の焦点（例えば、図３の焦点ｆ２１またはｆ２２）で一旦収束された後の光であって、前記反射手段により反射された光の画像を撮像する撮像手段（例えば、図４のカメラＣ１またはＣ２）とを備える。

この撮像装置は、前記反射手段が、球面ミラーであるようにすることができる。

この撮像装置は、前記球面ミラーが、円をその直径（例えば、図３の直線Ｒ１またはＲ２）を中心として回転させた球体である前記立体形状の一部であり、前記２つの焦点は、前記球体の中心を通る前記円の直径上の２点であるようにすることができる。

本発明により撮像方法が提供される。この撮像方法は、被写体の画像を撮像する撮像装置の撮像方法であって、２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点（例えば、図３の焦点ｆ２１またはｆ２２）で一旦収束された後の光を反射する反射ステップ（例えば、図７のステップＳ１）と、２つの前記焦点のうちの第２の焦点（例えば、図３の焦点ｆ１１またはｆ１２）の位置で、反射された前記光の画像を撮像する撮像ステップ（例えば、図７のステップＳ２）とを含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明においては、鮮明な画像を提供するために、楕円ミラーまたは球面ミラーを用いて、画像の表示または撮影を行う。

なお、以下に示す例においては、説明を間単にするため、光は、空気中を減衰することなく直進し、鏡面（ミラー）に反射しても、その性質が変化しないものとする。

最初に、楕円ミラーを用いた画像の投影について説明する。楕円ミラーは、楕円をその長軸（または短軸）を中心として回転させることにより得られる回転楕円体である立体形状の所定の一部分を切り取り、その内部を鏡（ミラー）としたものである。図１は、回転楕円体ミラー２１の構成例を示す図である。同図において、点線で示される楕円１を、その長軸Ｌを中心にして回転させると回転楕円体が得られる。楕円ミラー２１は、上述した回転楕円体の一部が切り取られ、その内部が鏡面（ミラー）とされることにより構成されている。

楕円ミラー２１は、楕円の性質により、楕円１の長軸Ｌ上に２つの焦点ｆ１とｆ２を有する。一方の焦点から照射された光は、任意の位置に配置されている楕円ミラー２１の内側（鏡面）で反射され、他方の焦点に入射する。

通常、プロジェクタから画像（光）を投影すると、プロジェクタの照射口の中心点（以下、投影焦点と称する）から出射された光は、投影焦点から離れるにつれて、広がっていく。なお、この例では、プロジェクタの照射口は、充分に絞られたピンホールの状態であるものとする。このため、プロジェクタにより投影された光が、スクリーンに当たることにより表示される画像は、スクリーンが、プロジェクタから離れるにつれて、大きな画像となる。このため、スクリーンの大きさが、一定である場合（限られた大きさである場合）、スクリーンに表示される画像は、スクリーンが、プロジェクタから離れるにつれて、その解像度が低くなってしまう。

そこで、本発明においては、楕円ミラーを用いて、画像の投影を行う。図２は、楕円ミラー２１、プロジェクタ４１、およびスクリーン６１の配置例を示す図である。この例では、プロジェクタ４１が、その投影焦点が、上述した楕円ミラー２１の２つの焦点のうちの一方の焦点である焦点ｆ１に位置するように配置されている。なお、この例では、楕円ミラー２１とスクリーン６１の間の距離について、特に制限はないが、実際には、鮮明な画像を投影するために、楕円ミラー２１とスクリーン６１の間の距離は、例えば、５メートル乃至２０メートル程度となるように設定される。

プロジェクタ４１の投影焦点から照射された光は、投影焦点から離れるにつれて広がっていき、楕円ミラー２１の内側の面に入射する。楕円ミラー２１の内側の面に入射した光は、楕円ミラー２１により反射し、反射した光は、すべて楕円ミラー２１の２つの焦点のうちの、もう一方の焦点である焦点ｆ２へ向かい、収束する。そして、焦点ｆ２に入射した光は、焦点ｆ２から離れるにつれて、再び広がっていき、スクリーン６１に当たる（投影される）。ユーザ３０は、スクリーン６１に投影された光（画像）を観察する。なお、スクリーン６１を、壁、床などとし、ユーザ３０は、壁、床などに投影される画像を観察するようにしてもよい。

このように、楕円ミラー２１、プロジェクタ４１、およびスクリーン６１を配置することにより、ユーザ３０により観察される画像は、あたかも、その投影焦点が、焦点ｆ２の位置に位置するように配置された場合と同様の画像となる。すなわち、焦点ｆ２の位置にその投影焦点が位置する仮想のプロジェクタ４１Ａから投影された画像を得ることができる。従って、プロジェクタ４１と比較して、スクリーン６１に対してより近い位置に配置されたプロジェクタ４１Ａから投影された画像と、同様の画像を得ることができるので、プロジェクタ４１とスクリーン６１との間の距離が離れていても、解像度の高い画像を表示することができる。

次に、球面ミラーを用いた画像の撮影について説明する。球面ミラーは、円をその直径を中心として回転させることにより得られる球体である立体形状の所定の一部分を切り取り、その内部を鏡（ミラー）としたものである。すなわち、球面ミラーは、上述した楕円ミラーの楕円の長軸と短軸を等しくしたものと考えることができる。図３は、球面ミラー１２１の構成例を示す図である。同図において、点線で示される円１０１を、直径Ｒ１またはＲ２を中心にして回転させると球体が得られる。球面ミラー１２１は、上述した球体の一部が切り取られ、その内部が鏡面（ミラー）とされることにより構成されている。

図１を参照して上述した、楕円ミラーは、楕円の長軸上に２つの焦点を有していたが、図３の球面ミラー１２１の場合、２つの焦点は、一方の焦点を焦点ｆ１１とすると、もう一方の焦点ｆ２１は、焦点ｆ１１を通り、かつ球の中心を通る直線（円１０１の直径）Ｒ１が、球体の面と交わる点に位置する。同様に焦点ｆ１２に対するもう一方の焦点ｆ２２は、焦点ｆ１２を通る直系Ｒ２が、球体の面と交わる点に位置する。このように、球体の任意の１点を一方の焦点とすると、その点を通り、かつ球の中心を通る直線（円１０１の直径）が、球体の面と交わる点がもう一方の焦点となる。一方の焦点から照射された光は、任意の位置に配置された球面ミラー１２１の内側（鏡面）に向かい、球面ミラー１２１の内側の鏡面で反射され、他方の焦点に入射する。

カメラで被写体を撮影する場合、被写体の各部に当たって反射した光線の中で、カメラのレンズの中心点に向かって進む光線が取得される（カメラに光線が入射する）ことにより被写体の画像が撮影される。なお、ここでは、カメラのレンズは、充分に絞られたピンホールの状態であるものとする。このため、カメラが被写体から離れるにつれて、カメラに入射する光線のうち、被写体の各部に当たって反射した光線が占める割合が小さくなる。このため、限られた大きさの被写体を撮影する場合（被写体が小さい場合）、カメラにより撮影される画像は、被写体が、カメラから離れるにつれて、その解像度が低くなってしまう。

また、例えば、被写体が生き物などの場合、カメラを被写体に近づけて、被写体を撮影することが困難である場合もある。

そこで、本発明においては、球面ミラーを用いて、画像の撮影を行う。ここで撮影される画像は、例えば、立体的な画像を提示するために、２つのカメラにより視差のある画像が撮影されるものとする。

図４は、球面ミラー１２１、カメラＣ１とＣ２、および被写体１６１の配置例を示す図である。この例では、カメラＣ１とＣ２のレンズの中心点が、それぞれ図中十字と黒点で示される位置にあり、これらの中心点は、図３の球面ミラー１２１の２つの焦点のうちの一方の焦点である焦点ｆ１１とｆ１２に位置するように配置されている。

カメラＣ１とＣ２に入射する光は、球面ミラー１２１により反射された光であり、それらの光は、焦点ｆ２１とｆ２２で、一旦収束され、そこから出射された光であると考えられる。すなわち、カメラＣ１とＣ２により撮影される画像は、あたかも、そのレンズの中心点が焦点ｆ２１とｆ２２に位置するような仮想的なカメラ（バーチャルカメラ）Ｖ１とＶ２により、被写体１６１が撮影された画像と同様の画像になる。従って、カメラを被写体１６１に近づけなくても、被写体１６１の近傍から撮影したときと同じく、鮮明な画像を得ることができる。

図４の例では、カメラＣ１に対応するバーチャルカメラＶ１と、カメラＣ２に対応するバーチャルカメラＶ２のレンズの中心点が、それぞれ図中十字と黒点で示される位置にあり、これらの中心点は、上述した球面ミラー１２１の２つの焦点のうちの一方の焦点である焦点ｆ２１とｆ２２に位置するように配置されている。

図５はカメラＣ１とＣ２、およびバーチャルカメラＶ１とＶ２の位置の関係を、図４とは異なる角度からみた場合の図である。図５Ａは、図４のカメラＣ１とＣ２、およびバーチャルカメラＶ１とＶ２を、カメラＣ１とＣ２の後方から見た図であり、図５Ｂは、図４を、球面ミラー１２１の上方から見た図である。

例えば、カメラＣ１のレンズの中心点とカメラＣ２のそれぞれのレンズの中心点間の距離を人間の眼間距離（右目の中心と左目の中心との間の距離）と等しくなるように設定しておけば、バーチャルカメラＶ１のレンズの中心点を左目の位置とし、バーチャルカメラＶ２のレンズの中心点を右目の位置として、人間が被写体１６１を観察した場合と同様の視差のある２つ画像を得ることができ、その結果、例えば、カメラを被写体に近づけることが困難であり、カメラＣ１およびＣ２と被写体１６１との間の距離が離れている場合でも、解像度の高い、立体的な画像を提供することができる。

次に、本発明を適用し、撮影した画像を表示する撮像表示装置の構成例について説明する。図６は、撮像表示装置１５１の構成例を示すブロック図である。同図において、撮像部１７１は、カメラから供給される画像信号を取得するブロックであり、撮像部１７１には、カメラの画像信号を取得するための端子が設けられており、その端子にカメラが接続される。なお、カメラを接続する端子は、複数設けられるようにしてもよい。この場合、例えば、２つの異なる端子にカメラＣ１とＣ２が接続される。

表示部１７２は、プロジェクタに供給する画像信号を出力するブロックであり、表示部１７２には、プロジェクタに画像信号を供給するための端子が設けられており、その端子にプロジェクタが接続される。なお、撮像部１７１と同様に、プロジェクタを接続する端子は、複数設けられるようにしてもよい。

ここには、図示されていないが、プロジェクタ４１とスクリーン６１、またはカメラC0（C1）と被写体１６１は、それぞれ、図２または図４を参照して上述したように、楕円ミラー２１または球面ミラー１２１とともに配置される。

幾何補正データベース１７３は、例えば、ハードディスク（HDD）などで構成され、後述する幾何補正を行うために必要となるデータが記憶されるデータベースである。

ストレージ１７５は、撮像部１７１から供給される画像データを一時的に記憶するメモリであり、入出力部１７６は、外部から供給されるデータの入力を受け付け、または撮像表示装置１５１により生成されるデータを外部の記録媒体または伝送媒体（ネットワークなど）に出力する。制御部１７４は、予め設定されるプログラム、または入出力部１７６を介して入力されるコマンドなどに基づいて、撮像表示装置１５１の各部を制御し、各種の処理を実行する。

撮像部１７１は、カメラから供給される画像信号を取得し、画像信号をA/D変換し、画像データとして、ストレージ１７５に出力する。制御部１７４は、ストレージに記憶されている画像データを、所定の方式で圧縮符号化し、圧縮符号化された複数の画像データを入出力部１７６に出力する。なお、複数のカメラにより複数の画像データが取得される場合、圧縮符号化された各画像データが多重化されて、１つのデータストリームとされて、入出力部１７６に出力される。

また、制御部１７４は、入出力部１７６に入力された画像データを復号して、表示部１７２に出力する。なお、複数の画像データが多重化されたデータストリームが取得される場合、制御部１７４は、データストリームを分離して、圧縮符号化された複数の画像データとし、それらの画像データを復号して表示部１７２に出力する。表示部１７２は、制御部１７４から供給された画像データをD/A変化し、画像信号をプロジェクタが接続される端子に出力する。

次に、図７を参照して、撮像表示装置１５１による撮像処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部１７６を介して、撮像を指令するコマンドが入力されたとき実行される。

ステップＳ１において、撮像装置１５１のユーザは、上述した球面ミラー１２１に被写体を写す。これにより、焦点ｆ２１またはｆ２２の位置の光が、球面ミラー１２１に反射して、焦点ｆ１１またはｆ１２に位置するカメラＣ１またはＣ２のレンズの中心点に入射する。

ステップS２において、撮像部１７１は、被写体を撮像する。このとき、例えば、カメラＣ１とＣ２から取得された画像信号が、A/D変換され、２つの画像データとして、ストレージ１７５に出力される。なお、カメラＣ１とＣ２により撮影される画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。

ステップS３において、ストレージ１７５は、ステップS２で生成された２つの画像データをカメラＣ１とＣ２に対応付けて記憶する。ステップS４において、制御部１７４は、ストレージ１７５に記憶された各画像データを読み出し、例えば、MPEG（Moving Picture Expert Group）などの方式により、圧縮符号化する。この結果、カメラＣ１とＣ２に対応付けられた、２つの圧縮符号化データが生成される。

ステップS５において、制御部１７４は、ステップS４の処理で生成された２つの圧縮符号化データを多重化し、１つのデータストリームを生成し、その画像データのデータストリームを入出力部１７６に出力する。そして、入出力部１７６は、画像データのデータストリームを、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録する。なお、ステップS５においては、データストリームがネットワークなどを介して、他の装置に送信されるようにしてもよい。

このようにして、複数のカメラで撮影された画像が、画像データとして出力される。

なお、取得された画像データをストレージ１７５に蓄積する際に圧縮符号化するようにしてもよい。

次に、図８を参照して、幾何補正データベース構築処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部１７６を介して、データベース構築処理を指令するコマンドが入力されたとき実行される。

カメラと被写体、およびプロジェクタとスクリーンの位置の関係については上述したが、実際に画像を投影する場合、カメラが三次元の被写体を撮影するときの被写体に対する画角と、プロジェクタが二次元のスクリーンに画像を投影するときのスクリーンに対する投影角を一致させることは困難であり、実際にスクリーンに投影された画像を観察すると、画像が歪んで見えてしまう場合がある。

このため、本発明においては、画像を投影するとき、カメラが被写体を撮影したときの画角に対応して、プロジェクタからスクリーンに投影された画像が、歪みなく観察されるように幾何補正処理を行う。この幾何補正処理を行うために、幾何補正データベース１７３が必要となる。幾何補正データベース１７３は、プロジェクタに入力される画像信号における画素の位置と、スクリーンに投影された画像の画素の位置を、対応付けて記憶することにより構成される。

ステップS２１において、表示部１７２は、画像を投影する。このとき、プロジェクタから、多数の画像センサが規則的に配置されたスクリーンに対して画像が投影される。スクリーンに配置された各画像センサは、制御部１７４と接続されており、スクリーン上に投影された画像の中の各点（画素）の光を検出し、それに対応する信号を出力する。これにより、制御部１７４は、プロジェクタに入力される画像信号における画素が、スクリーン上のどの位置に投影されたかを検出することができる。

ステップS２２において、制御部１７４は、プロジェクタに入力される画像信号における画素に対応する、スクリーン上に投影された画像の中の画素の位置を検出する。例えば、図９Aに示されるように、プロジェクタに入力される画像信号による画像の中に存在する、図中黒点、十字、または四角で示される３つの画素１９１、１９２、または１９３が、スクリーン上に投影された場合、図９Ｂに示されるような位置に投影されたとする。このとき、スクリーン上での、画素１９１、１９２、または１９３の位置が検出される。

ステップＳ２３において、制御部１７４は、ステップＳ２２で検出されたスクリーン上での画素の位置を、プロジェクタに入力される画像信号における画素の位置と対応付けて記憶する。これにより、例えば、図１０に示されるように、プロジェクタに入力される画像信号における画素の位置（プロジェクタ画素位置２２１）と、スクリーン上での画素の位置（スクリーン画素位置２２２）が記憶される。この例では、プロジェクタ画素位置２２１として、２次元座標系で表される３つの点（（０，０），（０，１），（０，２））に対応付けられて、スクリーン画素位置２２２に、２次元座標系で表される３つの点（（６００，３００），（６００，２９９），（６００，２９８））が記憶されている。

同様に、プロジェクタ画素位置２２１として、３つの点（（１００，２０），（１００，２１），（１００，２２））に対応付けられて、スクリーン画素位置２２２に、３つの点（（５０１，２９１），（５００，２９０），（４９９，２８９））が記憶され、プロジェクタ画素位置２２１として、３つの点（（７９９，５９７），（７９９，５９８），（７９９，５９９））に対応付けられて、スクリーン画素位置２２２に、３つの点（（２０，４），（２０，３），（２０，２））が記憶されている。

このように、全ての画素について、プロジェクタ画素位置２２１とスクリーン画素位置２２１が記憶され、さらに、プロジェクタが複数ある場合は、複数のプロジェクタの全てについて、同様の処理が行われることにより、幾何補正データベース５２３が構築される。このようにすることで、画像を実際に投影する前に、幾何補正データベース１７３に基づいて、スクリーンに投影される画像を予測することができ、投影される画像に対して所望の幾何補正（例えば、画像の歪みの補正など）を行うことができる。

なお、この例では、幾何補正データベース１７３のプロジェクタ画素位置２２１は、２次元座標系で表される点が記憶されるものとして説明したが、その画像を取得したカメラの位置を、例えば、３次元座標系で表し、カメラの位置の情報を付加して、５次元（２次元＋３次元）座標系で表される点が、プロジェクタ画素位置２２１に記憶されるようにしてもよい。

次に、図１１を参照して、撮像表示装置１５１による表示処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部１７６を介して、表示を指令するコマンドが入力されたとき実行される。

ステップＳ４１において、制御部１７４は、入出力部１７６に入力された画像データのデータストリームを読み出す。このとき、例えば、カメラＣ１とＣ２により撮影された２つの画像データが圧縮符号化され、多重化されたデータストリームが記録されたＤＶＤから、データストリームが読み出される。

ステップＳ４２において、制御部１７４は、ステップＳ４１の処理で読み出されたデータストリームを２つの圧縮符号化データに分離し、分離された２つの圧縮符号化データを復号し、２つの画像データを生成する。

ステップＳ４３において、制御部１７４は、各画像データに対する幾何補正処理を行う。このとき、図８を参照して上述した処理により構築された幾何補正データベース１７３に基づいて、２つの画像データのそれぞれに対して、例えば、球面ミラーや楕円ミラーによる歪み、位置による歪み、画角の補正などの処理が行われ、画像データが補正される。

ステップＳ４４において、表示部１７２は、ステップＳ４４で、幾何補正処理された２つの画像データを、それぞれの画像データに対応するプロジェクタ（例えば、カメラＣ１の画像を投影するプロジェクタと、カメラＣ２の画像を投影する別のプロジェクタ）が接続される端子に出力し、プロジェクタから画像を投影する。そして、ステップＳ４５において、ステップＳ４４で投影された画像の光が楕円ミラー２１で反射され、スクリーン６１に画像が表示される。

このようにして画像が表示される。カメラＣ１とＣ２により視差のある画像が撮像されるようにすれば、立体的な画像を表示することもできる。

なお、この例では、図７の撮像処理において撮影した画像データをDVDに記録し、図１１の表示処理において、表示する画像データをＤＶＤから読み出すようにしたが、図７の撮像処理において撮影した画像データが、そのまま、図１１の表示処理における表示する画像データとして読み出されるようにしてもよい。すなわち、撮影した画像がリアルタイムで表示されるようにしてもよい。

また、この例では、１台の装置で、撮像と表示の両方を行う例について説明したが、図６の撮像表示装置１５１を、撮像装置と表示装置に分けて構成してもよい。

なお、上述した一連の処理をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図１２に示されるような汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

図１２において、CPU（Central Processing Unit）９０１は、ROM（Read Only Memory）９０２に記憶されているプログラム、または記憶部９０８からRAM（Random Access Memory）９０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM９０３にはまた、CPU９０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

CPU９０１、ROM９０２、およびRAM９０３は、バス９０４を介して相互に接続されている。このバス９０４にはまた、入出力インタフェース９０５も接続されている。

入出力インタフェース９０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部９０６、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ（表示部）、並びにスピーカなどよりなる出力部９０７、ハードディスクなどより構成される記憶部９０８、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部９０９が接続されている。通信部９０９は、インターネットなどのネットワークを介しての通信処理を行う。

入出力インタフェース９０５にはまた、必要に応じてドライブ９１０が接続され、ドライブ９１０には、プログラムが記録された記録媒体として、例えば、リムーバブルメディア９１１が装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部９０８にインストールされる。

なお、本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

楕円ミラーの構成例を示す図である。 図１の楕円ミラーを用いて画像を投影する場合のプロジェクタとスクリーンの位置の関係を示す図である。 球面ミラーの構成例を示す図である。 図３の球面ミラーを用いて画像を撮影する場合のカメラと被写体の位置の関係を示す図である。 図４を別の角度から見た図である。 本発明の撮像表示装置の構成例を示すブロック図である。 撮像処理を説明するフローチャートである。 幾何補正データベース構築処理を説明するフローチャートである。 プロジェクタに入力される画像信号の中の画素位置と、スクリーン上に投影された画像の中の画素の位置を示す図である。 幾何補正データベースに記憶されるデータの構成例を示す図である。 画像表示処理を説明するフローチャートである。 パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

２１ 楕円ミラー， ４１プロジェクタ， ６１ スクリーン， １２１ 球面ミラー， １７１ 撮像部， １７２ 表示部， １７３ 幾何補正データベース， １７４ 制御部

Claims (8)

1. スクリーンに画像を表示する表示装置であって、
   ２つの焦点を有する立体形状の面の一部で構成され、入射する光を反射する反射手段と、
   ２つの前記焦点のうちの第１の焦点の位置に配置され、前記画像の光を前記反射手段に照射し、前記反射手段により反射された前記画像の光を、２つの前記焦点のうちの第２の焦点に一旦収束させた後、前記スクリーンに照射する照射手段と
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記反射手段は、楕円ミラーである
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記楕円ミラーは、楕円をその長軸を中心として回転させた回転楕円体である前記立体形状の一部であり、
   前記２つの焦点は、前記楕円の長軸上の２点である
   ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. スクリーンに画像を表示する表示装置の表示方法であって、
   ２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点の位置から、前記画像の光を照射する照射ステップと、
   前記画像の光を、前記立体形状の面の一部で構成された反射面で反射させ、２つの前記焦点のうちの第２の焦点に一旦収束させた後、前記スクリーンに表示する表示ステップと
   を含むことを特徴とする表示方法。
5. 被写体の画像を撮像する撮像装置であって、
   ２つの焦点を有する立体形状の面の一部で構成され、入射された光を反射する反射手段と、
   ２つの前記焦点のうちの第１の焦点の位置に配置され、２つの前記焦点のうちの第２の焦点で一旦収束された後の光であって、前記反射手段により反射された光の画像を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 前記反射手段は、球面ミラーである
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記球面ミラーは、円をその直径を中心として回転させた球体である前記立体形状の一部であり、
   前記２つの焦点は、前記球体の中心を通る前記円の直径上の２点である
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 被写体の画像を撮像する撮像装置の撮像方法であって、
   ２つの焦点を有する立体形状の焦点のうちの第１の焦点で一旦収束された後の光を反射する反射ステップと、
   ２つの前記焦点のうちの第２の焦点の位置で、反射された前記光の画像を撮像する撮像ステップと
   を含むことを特徴とする撮像方法。

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