JP4423777B2 - パノラマプロジェクタ装置およびパノラマ撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パノラマプロジェクタ装置およびパノラマ撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パノラマ映像等の広視野映像を投影する装置としては、プラネタリウム等の全周投影機が知られている。例えば、特開昭５９−３１９９４号公報に開示されたパノラマ投影装置は、双曲面鏡等の凸面鏡を用いることで、投影方向を全周囲に反射し、広視野映像投影を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、一台のプロジェクタ装置で全周囲映像を表示するため、解像度が粗くなり、高精細な映像を表示することは困難であった。
また、上記従来技術によれば、投射光の中心部は、双曲面鏡でスクリーンとは正反対のカメラ方向に反射されてしまうため、スクリーンに投影されず、無駄になってしまう。
【０００４】
これに対し、複数のプロジェクタ装置を用いることで、全周囲に高精細な映像を表示する技術が、特開平８−１６８０３９号公報、特開平８−３０７７３５号公報、特開平９−１９７５８２号公報などに記載されているが、装置が大きくなり、また複数のプロジェクタ装置の投影映像間での調整が困難となってしまうという問題点を有している。
【０００５】
これらの問題点は、パノラマ画像を撮影する撮影機についても当てはまることである。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、全周囲投影可能なパノラマプロジェクタ装置において、一台の投影装置で広視野に投影しながら、任意の領域を高精細に表示するパノラマプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
また、一台の撮影装置で全周囲を撮影しながら、撮影領域の一部を高精細に撮像するパノラマ撮影装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載のパノラマプロジェクタ装置の発明は、一台の投影機を有するパノラマプロジェクタ装置であって、投影機は、広視野映像をパノラマスクリーンに投影する広視野映像投影光学系と、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影する詳細映像投影光学系と、詳細映像投影光学系を制御し、詳細映像を投影する領域を制御する投影方向制御部と、パノラマスクリーンに広視野映像投影光学系、および詳細映像投影光学系が投影する映像を処理・補正し、パノラマスクリーンに歪みなく正常に映像を表示させる投影映像処理部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、投影機の光軸と一致する中心軸を有する環状鏡を有し、環状鏡は、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、投影機の光軸と一致する中心軸を有する複数の環状鏡を有し、広視野映像は、環状鏡の内、少なくとも２以上に反射され、パノラマスクリーンに拡大投影されることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、広視野レンズを有し、広視野レンズは、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１のパノラマプロジェクタ装置において、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を制御し、詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影させることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１のパノラマプロジェクタ装置において、利用者から詳細映像を投影する領域を入力される入力装置部と、入力装置部から入力された入力信号から、詳細映像をパノラマスクリーンに投影する位置座標を解析する操作解析部と、をさらに有し、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を、操作解析部により解析された位置座標に詳細映像を投影可能な位置に制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項５のパノラマプロジェクタ装置において、詳細映像を投影するパノラマスクリーン上の位置座標を時間毎に記憶する記憶手段をさらに有し、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を、詳細映像を記憶手段に記憶されたパノラマスクリーン上の位置座標に投影可能な位置に制御することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明によるパノラマプロジェクタ装置、およびパノラマ撮影装置は、従来技術による全周投影機等で利用されている凸面鏡または凹レンズ系の拡大光学系とは別に、一台の投影映像に対して回転鏡等を用いて投影方向を変更制御可能とする機構を設ける。
【００２２】
［パノラマプロジェクタ装置］
本発明に係るパノラマプロジェクタ装置は、一台の投影機を有し、この投影機は、広視野映像をパノラマスクリーンに投影する広視野映像投影光学系と、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影する詳細映像投影光学系と、詳細映像投影光学系を制御し、詳細映像を投影する領域を制御する投影方向制御部と、パノラマスクリーンに広視野映像投影光学系、および詳細映像投影光学系が投影する映像を処理し、パノラマスクリーンに歪みなく正常に映像を表示させる投影映像処理部と、を有する。
【００２３】
上記広視野映像投影光学系は、パノラマスクリーンの全体、または全域に、背景映像である広視野映像を投影する光学系である。
上記詳細映像投影光学系は、パノラマスクリーンの任意の領域に、上記広視野映像よりも高画質の映像を投影する光学系である。
このように、このプロジェクタ装置は、パノラマスクリーン全体に映像を投影するとともに、任意の領域を詳細映像を投影することができるため、利用者が注目する領域には高画質な映像を投影するパノラマ画像を提供することが可能となる。
また、このようなパノラマ画像を一台の投影機で実現することが可能となる。
なお、上記広視野映像の内、上記詳細映像を投影する領域については、この領域を削除したり、黒塗りにしてもよい。
【００２４】
また、投影方向制御部は、詳細映像を投影するパノラマプロジェクタ上の位置座標を制御する。これにより、詳細映像を投影する位置は、固定されることなく、任意に変更可能なものとなる。
さらに、投影映像処理部を設けることで、上記広視野映像や詳細映像を、パノラマスクリーンの形状などにあわせて、補正し、歪みのない映像を利用者に提供することを可能としている。これは、従来技術を用いて実現することができる。
以下、第一のパノラマプロジェクタ装置について、詳述する。
【００２５】
（第１のパノラマプロジェクタ装置）
図１は、本発明の第一のパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。図１によれば、この第一のパノラマプロジェクタ装置は、液晶プロジェクタ等の投影機１と、環状鏡２と、回転鏡３と、投影方向制御部４と、投影映像処理部５と、パノラマスクリーン６と、を有する。
【００２６】
環状鏡２は、中心軸が投影機１の光軸と一致するように設置される広視野映像投影光学系の一部である。投影機１の投影光の一部は、環状鏡２によってパノラマスクリーン６全体、または全域に投影される。
環状鏡２の形状は、パノラマスクリーン６に映像を投影したときに生じる歪みの補正が容易なように設計する。例えば、パノラマスクリーン６が投影機の光軸を中心軸とする円筒型上である場合、双曲面形状の環状鏡２とする。この場合、投影機１に入力する映像は、映像中心を極座標中心とした、線形の極座標系の映像とすればよい。
なお、投影映像を生成する際の映像変換処理で、投影機１と、環状鏡２と、パノラマスクリーン６と、の光学系をシミュレートして入力映像を補正することで、任意形状の環状鏡２または／および任意形状のパノラマスクリーン６に対応することが可能となる。
【００２７】
回転鏡３は、投影機１の光軸、および光軸に垂直な１の軸の少なくとも１の軸に関して回転可能な反射鏡で、詳細映像投影光学系の一部である。この回転中心は、光軸上になるよう設置される。鏡の方向は、投影方向制御部４で変更制御され、パノラマスクリーン６の一部に、環状鏡２によって反射投影された広視野映像と重ねて映像を表示する。
投影映像は、光軸周りの回転により、パン方向の移動が可能であり、もう一方の軸に関する回転によってチルト方向の移動が可能である。
【００２８】
この回転鏡３に反射された映像は、前記広視野映像よりも高画質・高精細な映像となる。すなわち、回転鏡３からの反射投影は、環状鏡２からの反射映像と比較して、拡大率が小さく設定されるからである。
回転鏡３および投影方向制御部４は、公知の技術を用いることができる。また、２軸制御も、公知の手法を用いることができる。
【００２９】
環状鏡２は、回転中心部が開口しているものとする。これにより、一台の投影機１から照射された投影光は、環状鏡２と回転鏡３にそれぞれ反射し、パノラマスクリーン６に投影される。すなわち、光軸の中心投影領域（詳細映像を投影する領域）は、回転鏡３により反射され、周辺投影領域は、環状鏡２で反射される。
この中心投影領域は、前記したように周辺領域（広視野映像を投影する領域）と比較して高精細な映像が投影され、利用者の注視する周辺領域の映像に利用される。
一方、周辺領域は、パノラマスクリーン全体の広視野映像の投影が投影され、背景領域の映像に利用される。
このように、２つの光学系に対応した投影映像を生成する処理を投影映像処理部５で行う。この処理を、図２を参照しながら説明する。
【００３０】
投影映像処理部５は、映像が入力されると（ステップＳ１１０）、これに詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）と、背景映像生成処理（ステップＳ１２０）とを施す。
なお、投影される映像は、実際に撮影して得られた撮影映像であってもよく、コンピュータで作成されたＣＧ映像であってもよく、また、他の映像であってもよい。
また、背景映像生成処理（ステップＳ１２０）と詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）とを行う順番は問わない。図２には、処理時間を短縮するため、並列処理する場合のフローを示す。
まず、背景映像生成処理（広視野映像生成処理；ステップＳ１２０）について説明する。
【００３１】
背景映像生成処理（ステップＳ１２０）においては、投影映像処理部５は、まず、入力映像から背景映像領域（広視野映像を投影する領域）を抽出し（ステップＳ１２１）、これを環状鏡２の光学系に対応した座標系に変換する（ステップＳ１２２）。この座標変換には、歪み補正を含むようにしてもよい。この歪みの補正は、公知の方法を用いて行うことができる。
【００３２】
なお、図２に示すように、背景映像中で詳細領域と重なる部分を黒抜きにするようにしてもよい（ステップＳ１２３）。これにより、詳細領域と重なる部分が黒抜きされて表示されなくなり、詳細領域と重畳表示したときに生じるずれを回避することが可能となる。
次に、詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）について説明する。
【００３３】
詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）においては、投影映像処理部５は、まず、投影方向メモリから投影方向情報を読み出す（ステップＳ１３１）。
【００３４】
次いで、この投影方向に光軸が交差するよう、回転鏡を制御したときの詳細領域のスクリーン形状を算出する。これは、スクリーン形状データを読み込み（ステップＳ１３２）、投影機のレンズ中心を原点とし、光軸をｚ軸とし、ｘｙ軸を投影映像のｘｙ軸とする座標変換を行う（ステップＳ１３３）ことで得られる。
【００３５】
入力映像から詳細領域を抽出した後（ステップＳ１３４）、映像を補正する（ステップＳ１３５）。すなわち、スクリーン形状が光軸に垂直な平面でない場合、ゆがんだ映像が投影されてしまうため、公知の方法で映像を補正する。例えば、この歪み補正の計算には、スクリーン形状とレンズ焦点距離等の投影機の内部パラメータを用いる。
【００３６】
上記注視点の座標から、投影方向制御部４のための回転鏡制御パラメータを求め、投影方向制御部４に回転鏡３を制御させる（ステップＳ１４０）。
【００３７】
投影映像処理部５は、詳細映像生成処理により生成された注視点領域映像（詳細映像）と、背景映像生成処理により生成された背景領域映像（広視野映像）と、を結合し、１の投影機から投影する１枚の映像を生成する（ステップＳ１５０）。
【００３８】
このように、一台の投影機で、背景映像である広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影するとともに、投影方向制御部に制御された回転鏡により、詳細映像がパノラマスクリーン上の任意の領域に投影されるため、パノラマ映像を提供し、かつ、利用者が注視する領域は高精細な映像を投影することを可能としている。
また、前記したように、公知の方法を用いて歪みなどの補正を行うことで、より精細なパノラマ画像を提供することを可能としている。
【００３９】
なお、広視野映像投影光学系は、複数の鏡を用いて構成するようにしてもよい。この構成を、図３を用いて説明する。
このパノラマプロジェクタ装置は、上記広視野映像投影光学系が投影機の光軸と一致する中心軸を有する複数の環状鏡を有し、広視野映像が環状鏡の内、少なくとも２以上に反射され、パノラマスクリーンに拡大投影されるものである。
【００４０】
すなわち、上記パノラマプロジェクタ装置は、投影機１からの投影光をまず第一の鏡１１で反射させ、この反射光を環状鏡１２で反射させることで、図１に示す環状鏡３と同様に、広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影する効果を実現する。
このように、複数の鏡を用いることで、投影機１からパノラマスクリーン６までの光学距離を長くとることが可能となり、より広視野の背景映像を得ることが可能となる。そのため、投影映像において、背景画像（広視野映像）に割り当てる領域を小さくし、詳細映像に割り当てる領域を大きくすることが可能となる。すなわち、詳細映像は、より高精細な画像となる。
なお、ここでは、広視野映像は、鏡２枚に反射されパノラマスクリーンに投影される形態を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
ここで、第１の鏡１１の中心部は、開口しており、この開口部を通り回転鏡４に入射した映像がパノラマスクリーン上の任意の領域に投影されることは、前記同様に行うことができる。
【００４２】
また、図４に示すように、魚眼レンズ等の広視野レンズ１３を用いることで、図１に示す環状鏡３と同様の効果を実現することが可能となる。すなわち、魚眼レンズなどの広視野レンズ１３により、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を用い、広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影する。また、詳細映像は、前記同様、回転鏡４を用いた光学系により投影される。
このように広視野レンズを用いることで、光学装置の部品数（広視野映像投影光学系の部品数）を少なくすることが可能となり、パノラマスクリーン装置の小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
（第２のパノラマプロジェクタ装置）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置について、図面を参照しながら説明する。図５によれば、この第２のパノラマプロジェクタ装置は、上記第１のパノラマプロジェクタ装置に入力装置部２１と操作解析部２２とが付加されている。
【００４４】
入力装置部２１は、利用者３０から入力される信号を操作解析部２２に入力する。この信号は、詳細映像を投影するパノラマスクリーン上の領域に関する信号である。入力装置部２１としては、利用者３０が指示を的確に入力できるもの、すなわち、詳細映像を投影する領域を的確に指示できるものであれば特に限定されない。例えば、図５にあるような頭部に装着可能な磁気センサ等の頭部方向検出装置である頭部搭載磁気センサ３１、カメラを用いた視線検出装置である視線検出器３２、リモコン３３等としてもよい。このように、利用者の行動に対して自動的に注視点領域の位置（詳細映像の投影領域）を変更可能な装置を用いることで、自然な操作を実現可能となる。
【００４５】
操作解析部２２の動作を、図６を参照しながら詳細に説明する。
操作解析部２２は、初期状態において、入力装置部２１から操作イベント（信号）が入力されるか監視する（ステップＳ１２１）。
操作イベント（信号）が入力された場合（ステップＳ１２１／ＹＥＳ）、発生したイベントに従って回転鏡３の回転方向が保持されている投影方向メモリの値を更新する（ステップＳ２０２）。この投影方向メモリは、例えば、投影方向制御部４内にあり、投影方向制御部４は、このメモリに保持された位置に回転鏡３を回転させる。
上記操作イベント（信号）は、あらかじめ定められた詳細映像の投影方向の中から利用者が選択した方向に関するものとしてもよく、詳細映像を投影する方向に関するものとしてもよい。
また、上記投影方向メモリには、詳細映像を投影する方向を格納するようにしてもよく、また、詳細映像の投影方向から計算された回転鏡３の回転位置を格納するようにしてもよい。
投影映像処理部５は、ステップＳ１３１における投影方向抽出処理において、ステップＳ２０２で更新された投影方向メモリの投影方向情報を読み出す。
【００４６】
このように、第２の実施の形態では、利用者の操作に対応して詳細映像領域の位置を対話的に変更することが可能となり、利用者が希望する領域を高精細に表示可能となる。
【００４７】
（第３のパノラマプロジェクタ装置）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、この第３のパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。図７に示すように、この第３のパノラマプロジェクタ装置は、上記第２のパノラマプロジェクタ装置において、入力装置部２１と利用者指示位置抽出部２２の代わりに、投影方向更新プログラム実行部４１を有する。以下、この動作を、図８を参照しながら説明する。
【００４８】
投影方向更新プログラム実行部４１は、詳細映像を投影する領域を、時間毎に記憶している。これは、データであってもよく、プログラムであってもよい。以下、詳細映像を投影する領域を時間毎に指定するプログラムが投影方向更新プログラム実行部４１が参照するものとして説明する。
【００４９】
投影方向更新プログラム実行部４１は、まず、このプログラムを読み込み（ステップＳ３０１）、撮影を開始してから時間を計測する（ステップＳ３０２）。なお、この時間は、撮影を開始してからの時間に限定されず、例えば、所定の時刻から計測を始めてもよい。
【００５０】
次いで、投影方向制御部４の詳細映像を投影する方向を、時間毎に制御する（ステップＳ３０３）。これは、投影方向制御部４が詳細映像を投影する方向を記憶する投影方向メモリを更新することで行うようにしてもよい。
上記処理を、プログラムが終了するまで行う（ステップＳ３０４）。
【００５１】
なお、前記したように撮影を開始してからの時間毎に詳細映像を投影する領域を決めるのではなく、所定の時刻毎に領域を決めるようにしてもよい。
【００５２】
このように、第３の実施の形態では、詳細映像を投影する領域を、自動的に動かすことが可能となる。
以下、パノラマ撮影装置について説明する。
【００５３】
［パノラマ撮影装置］
本発明に係るパノラマ撮影装置は、一台のカメラを有するパノラマ撮影装置であって、パノラマ撮影装置は、広視野映像を撮影する広視野映像撮影光学系と、任意の領域を、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像として撮影する詳細映像撮影光学系と、詳細映像撮影光学系を制御し、詳細映像を撮影する領域を制御する撮影方向制御部と、広視野映像撮影光学系と、詳細映像撮影光学系の撮影映像を歪みなく正常なものとする撮影映像処理部と、を有する。
【００５４】
上記カメラは、上記パノラマプロジェクタ装置における撮影機の位置に配置される。
上記広視野映像撮影光学系は、上記パノラマプロジェクタ装置における広視野映像投影光学系に対応する。ただし、広視野映像投影光学系は、カメラから投影された広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系であったのに対し、広視野映像撮影光学系は、周辺映像（背景映像）である広視野映像を反射し、カメラに縮小入力する光学系である点で異なる。
上記詳細映像撮影光学系は、上記パノラマプロジェクタ装置における詳細映像投影光学系に対応する。ただし、詳細映像投影光学系は、カメラから投影された詳細映像をパノラマスクリーン上の任意の領域に拡大投影する光学系であったのに対し、詳細映像撮影光学系は、周辺映像の内、詳細に撮影する領域の映像をカメラに縮小投影する光学系である。
上記撮影方向制御部は、上記投影方向制御部に対応する。ただし、投影方向制御部は、詳細映像を投影する領域を制御するのに対し、撮影方向制御部は、詳細な映像を撮影する方向を制御する。
上記撮影映像処理部は、上記投影映像処理部に対応する。ただし、投影映像処理部は、パノラマスクリーンに投影する映像を補正処理するのに対し、撮影映像処理部は、カメラに入力された映像を補正処理する。
【００５５】
このような構成を採用することで、一台のカメラで、背景映像（周辺映像、広視野映像）を撮影するとともに、任意の領域をより高精細な画像として撮影することが可能となる。
以下、詳述する。
【００５６】
（第１のパノラマ撮影装置）
図９は、第１のパノラマ撮影装置の構成を示す図である。図９によれば、この第１のパノラマ撮影装置は、上記第１のパノラマプロジェクタ装置における投影機１の代わりにカメラ５１が、投影方向制御部４の代わりに撮影方向制御部５４が、投影映像処理部５の代わりに映像取り込み部５５が、設けられ、さらに、映像取り込み部５５に詳細映像出力部５６と広視野映像出力部５７とを有する。
【００５７】
環状鏡２は、広視野映像をカメラ５１に縮小投影する広視野映像撮影光学系の一部である。
回転鏡３は、詳細映像をカメラ５１に縮小投影する詳細映像撮影光学系の一部である。
環状鏡２、および回転鏡３は、上述したパノラマプロジェクタ装置のものと同様である。従って、回転鏡３に反射され入力された映像は、環状鏡２に反射され入力された映像よりも高精細なものとなる。
また、環状鏡２は、上記同様、中央部が開口し、回転鏡３に反射された詳細映像がカメラに入力可能なように加工される。
【００５８】
映像取り込み部５５は、カメラ５１に入力された映像を取り込み、広視野映像出力部５７と詳細映像出力部５６に入力する。この入力される映像は、環状鏡２に反射され縮小された広視野映像と、回転鏡３に反射され縮小された詳細映像である。
詳細映像出力部５６は、この映像から詳細詳細映像（詳細撮影領域）のみを抽出し、この映像に補正し、また、座標変換処理を施し、詳細領域の映像を出力する。この補正や座標変換処理は、公知の方法を用いることができる。
広視野映像出力部５７は、上記映像から広視野映像（背景映像領域）のみを抽出し、この映像に補正し、また、座標変換処理を施し、広視野映像を出力する。この補正や座標変換処理は、公知の方法を用いることができる。
撮影方向制御部５４は、回転鏡３の方向を、前記した投影方向制御部４と同様に制御する。これにより、任意の領域（位置）の詳細映像を撮影することが可能となる。
【００５９】
このように、第１のパノラマ撮影装置では、１台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、その一部分のみを詳細に撮影することを可能とし、また、この詳細に撮影する領域を移動させることが可能となる。
【００６０】
また、図３を用いて説明したパノラマプロジェクタ装置のように、複数の鏡を用いた光学系としてもよく、図４を用いて説明したパノラマプロジェクタ装置のように、広視野レンズを用いた光学系としてもよい。
【００６１】
（第２のパノラマ撮影装置）
第２のパノラマ撮影装置は、上記第２のパノラマプロジェクタ装置と同様に、上記第１のパノラマ撮影装置に、入力装置部２１と操作解析部２２をさらに有する。
これにより、利用者の操作に対応して、詳細映像を撮影する領域の位置を、利用者と対話的に変更することが可能となり、利用者が希望する領域を高精細に撮影することが可能となる。
【００６２】
（第３のパノラマ撮影装置）
第３のパノラマ撮影装置は、上記第３のパノラマプロジェクタ装置と同様に、上記第１のパノラマ撮影装置に、投影方向更新プログラム実行部４１と同様の撮影方向更新プログラム実行部をさらに有する。
この撮影方向更新プログラム実行部は、投影方向更新プログラム実行部４１同様、撮影方向制御部５４を制御し、回転鏡３を時間毎に制御することで、詳細な映像を撮影する領域を時間毎に動かすことを可能としている。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、その任意の領域を詳細に表示することが可能となる。これは、投影映像の中心領域（詳細映像の領域）は、パノラマスクリーンの任意の部分に投影されるのに対し、投影映像の周辺領域は、環状鏡でパノラマスクリーンの全体に投影されるからである。
【００６４】
また、回転鏡の制御状態、パノラマスクリーンの形状、投影機の位置に応じて投影映像を補正・生成可能にしたことで、歪みのない正常な映像を利用者に提供することが可能となる。
【００６５】
本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、利用者の指示するパノラマスクリーン上の任意の領域に詳細な映像を投影することが可能となる。これは、利用者が操作する入力処理部からの利用者の指示に応じて、回転鏡を制御し、また映像を補正して投影しているためである。
【００６６】
本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、任意の領域には詳細な映像を投影することが可能となり、また、この任意の領域を、時間毎に、あらかじめ定めることで、詳細映像を投影する領域を、自動的に移動させることを可能としている。
【００６７】
また、本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、任意の領域を詳細に撮影することが可能となる。これは、撮影映像の中心領域（詳細映像の領域）を回転鏡を用いて撮影し、周辺領域（広視野映像の領域）を環状鏡を用いて撮影するためである。
また、回転鏡の制御状態、カメラの光学系などに応じて、撮影映像を補正・生成するため、歪みのない正常な映像を得ることが可能となる。
【００６８】
本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、利用者が指示する任意の領域を詳細に撮影することが可能となる。これは、利用者が操作する入力部を設け、この指示に応じて、回転鏡を制御し、映像を補正するからである。
【００６９】
本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、任意の領域に詳細な映像を投影し、かつ、この領域を時間的に移動することが可能となる。これは、詳細映像を撮影する領域を時間毎に記憶し、これに基づいて回転鏡を制御し、映像を補正するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明による第一の実施の形態における投影映像処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置を複数の反射鏡を用いて構成する場合の構成図である。
【図４】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置を広視野レンズを用いて構成する場合の構成図である。
【図５】本発明による第二の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図６】本発明による操作解析処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明による第三の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図８】本注視点更新プログラム実行処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明によるパノラマ撮影装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 投影機（プロジェクタ）
２、１２ 環状鏡
３ 回転鏡
４ 投影方向制御部
５ 投影映像処理部
６ パノラマスクリーン
１１ 第１の鏡
１３ 広視野レンズ
２１ 入力装置部
２２ 装置解析部
３０ 利用者
３１ 頭部搭載磁気センサ
３２ 視線検出器
３３ リモコン
４１ 投影方向更新プログラム実行部
５１ カメラ
５４ 投影方向制御部
５５ 映像取り込み部
５６ 詳細映像出力部
５７ 広視野映像出力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、パノラマプロジェクタ装置およびパノラマ撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パノラマ映像等の広視野映像を投影する装置としては、プラネタリウム等の全周投影機が知られている。例えば、特開昭５９−３１９９４号公報に開示されたパノラマ投影装置は、双曲面鏡等の凸面鏡を用いることで、投影方向を全周囲に反射し、広視野映像投影を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、一台のプロジェクタ装置で全周囲映像を表示するため、解像度が粗くなり、高精細な映像を表示することは困難であった。
また、上記従来技術によれば、投射光の中心部は、双曲面鏡でスクリーンとは正反対のカメラ方向に反射されてしまうため、スクリーンに投影されず、無駄になってしまう。
【０００４】
これに対し、複数のプロジェクタ装置を用いることで、全周囲に高精細な映像を表示する技術が、特開平８−１６８０３９号公報、特開平８−３０７７３５号公報、特開平９−１９７５８２号公報などに記載されているが、装置が大きくなり、また複数のプロジェクタ装置の投影映像間での調整が困難となってしまうという問題点を有している。
【０００５】
これらの問題点は、パノラマ画像を撮影する撮影機についても当てはまることである。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、全周囲投影可能なパノラマプロジェクタ装置において、一台の投影装置で広視野に投影しながら、任意の領域を高精細に表示するパノラマプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
また、一台の撮影装置で全周囲を撮影しながら、撮影領域の一部を高精細に撮像するパノラマ撮影装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載のパノラマプロジェクタ装置の発明は、一台の投影機を有するパノラマプロジェクタ装置であって、投影機は、広視野映像をパノラマスクリーンに投影する広視野映像投影光学系と、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影する詳細映像投影光学系と、詳細映像投影光学系を制御し、詳細映像を投影する領域を制御する投影方向制御部と、パノラマスクリーンに広視野映像投影光学系、および詳細映像投影光学系が投影する映像を処理・補正し、パノラマスクリーンに歪みなく正常に映像を表示させる投影映像処理部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、投影機の光軸と一致する中心軸を有する環状鏡を有し、環状鏡は、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、投影機の光軸と一致する中心軸を有する複数の環状鏡を有し、広視野映像は、環状鏡の内、少なくとも２以上に反射され、パノラマスクリーンに拡大投影されることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１のパノラマプロジェクタ装置において、広視野映像投影光学系は、広視野レンズを有し、広視野レンズは、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１のパノラマプロジェクタ装置において、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を制御し、詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影させることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１のパノラマプロジェクタ装置において、利用者から詳細映像を投影する領域を入力される入力装置部と、入力装置部から入力された入力信号から、詳細映像をパノラマスクリーンに投影する位置座標を解析する操作解析部と、をさらに有し、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を、操作解析部により解析された位置座標に詳細映像を投影可能な位置に制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項５のパノラマプロジェクタ装置において、詳細映像を投影するパノラマスクリーン上の位置座標を時間毎に記憶する記憶手段をさらに有し、詳細映像投影光学系は、投影機の光軸及び光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とし回転可能な回転鏡を有し、回転鏡は、詳細映像を、パノラマスクリーンの任意の領域に投影する光学系を有し、投影方向制御部は、回転鏡の回転位置を、詳細映像を記憶手段に記憶されたパノラマスクリーン上の位置座標に投影可能な位置に制御することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明によるパノラマプロジェクタ装置、およびパノラマ撮影装置は、従来技術による全周投影機等で利用されている凸面鏡または凹レンズ系の拡大光学系とは別に、一台の投影映像に対して回転鏡等を用いて投影方向を変更制御可能とする機構を設ける。
【００２２】
［パノラマプロジェクタ装置］
本発明に係るパノラマプロジェクタ装置は、一台の投影機を有し、この投影機は、広視野映像をパノラマスクリーンに投影する広視野映像投影光学系と、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影する詳細映像投影光学系と、詳細映像投影光学系を制御し、詳細映像を投影する領域を制御する投影方向制御部と、パノラマスクリーンに広視野映像投影光学系、および詳細映像投影光学系が投影する映像を処理し、パノラマスクリーンに歪みなく正常に映像を表示させる投影映像処理部と、を有する。
【００２３】
上記広視野映像投影光学系は、パノラマスクリーンの全体、または全域に、背景映像である広視野映像を投影する光学系である。
上記詳細映像投影光学系は、パノラマスクリーンの任意の領域に、上記広視野映像よりも高画質の映像を投影する光学系である。
このように、このプロジェクタ装置は、パノラマスクリーン全体に映像を投影するとともに、任意の領域を詳細映像を投影することができるため、利用者が注目する領域には高画質な映像を投影するパノラマ画像を提供することが可能となる。
また、このようなパノラマ画像を一台の投影機で実現することが可能となる。
なお、上記広視野映像の内、上記詳細映像を投影する領域については、この領域を削除したり、黒塗りにしてもよい。
【００２４】
また、投影方向制御部は、詳細映像を投影するパノラマプロジェクタ上の位置座標を制御する。これにより、詳細映像を投影する位置は、固定されることなく、任意に変更可能なものとなる。
さらに、投影映像処理部を設けることで、上記広視野映像や詳細映像を、パノラマスクリーンの形状などにあわせて、補正し、歪みのない映像を利用者に提供することを可能としている。これは、従来技術を用いて実現することができる。
以下、第一のパノラマプロジェクタ装置について、詳述する。
【００２５】
（第１のパノラマプロジェクタ装置）
図１は、本発明の第一のパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。図１によれば、この第一のパノラマプロジェクタ装置は、液晶プロジェクタ等の投影機１と、環状鏡２と、回転鏡３と、投影方向制御部４と、投影映像処理部５と、パノラマスクリーン６と、を有する。
【００２６】
環状鏡２は、中心軸が投影機１の光軸と一致するように設置される広視野映像投影光学系の一部である。投影機１の投影光の一部は、環状鏡２によってパノラマスクリーン６全体、または全域に投影される。
環状鏡２の形状は、パノラマスクリーン６に映像を投影したときに生じる歪みの補正が容易なように設計する。例えば、パノラマスクリーン６が投影機の光軸を中心軸とする円筒型上である場合、双曲面形状の環状鏡２とする。この場合、投影機１に入力する映像は、映像中心を極座標中心とした、線形の極座標系の映像とすればよい。
なお、投影映像を生成する際の映像変換処理で、投影機１と、環状鏡２と、パノラマスクリーン６と、の光学系をシミュレートして入力映像を補正することで、任意形状の環状鏡２または／および任意形状のパノラマスクリーン６に対応することが可能となる。
【００２７】
回転鏡３は、投影機１の光軸、および光軸に垂直な１の軸の少なくとも１の軸に関して回転可能な反射鏡で、詳細映像投影光学系の一部である。この回転中心は、光軸上になるよう設置される。鏡の方向は、投影方向制御部４で変更制御され、パノラマスクリーン６の一部に、環状鏡２によって反射投影された広視野映像と重ねて映像を表示する。
投影映像は、光軸周りの回転により、パン方向の移動が可能であり、もう一方の軸に関する回転によってチルト方向の移動が可能である。
【００２８】
この回転鏡３に反射された映像は、前記広視野映像よりも高画質・高精細な映像となる。すなわち、回転鏡３からの反射投影は、環状鏡２からの反射映像と比較して、拡大率が小さく設定されるからである。
回転鏡３および投影方向制御部４は、公知の技術を用いることができる。また、２軸制御も、公知の手法を用いることができる。
【００２９】
環状鏡２は、回転中心部が開口しているものとする。これにより、一台の投影機１から照射された投影光は、環状鏡２と回転鏡３にそれぞれ反射し、パノラマスクリーン６に投影される。すなわち、光軸の中心投影領域（詳細映像を投影する領域）は、回転鏡３により反射され、周辺投影領域は、環状鏡２で反射される。
この中心投影領域は、前記したように周辺領域（広視野映像を投影する領域）と比較して高精細な映像が投影され、利用者の注視する周辺領域の映像に利用される。
一方、周辺領域は、パノラマスクリーン全体の広視野映像の投影が投影され、背景領域の映像に利用される。
このように、２つの光学系に対応した投影映像を生成する処理を投影映像処理部５で行う。この処理を、図２を参照しながら説明する。
【００３０】
投影映像処理部５は、映像が入力されると（ステップＳ１１０）、これに詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）と、背景映像生成処理（ステップＳ１２０）とを施す。
なお、投影される映像は、実際に撮影して得られた撮影映像であってもよく、コンピュータで作成されたＣＧ映像であってもよく、また、他の映像であってもよい。
また、背景映像生成処理（ステップＳ１２０）と詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）とを行う順番は問わない。図２には、処理時間を短縮するため、並列処理する場合のフローを示す。
まず、背景映像生成処理（広視野映像生成処理；ステップＳ１２０）について説明する。
【００３１】
背景映像生成処理（ステップＳ１２０）においては、投影映像処理部５は、まず、入力映像から背景映像領域（広視野映像を投影する領域）を抽出し（ステップＳ１２１）、これを環状鏡２の光学系に対応した座標系に変換する（ステップＳ１２２）。この座標変換には、歪み補正を含むようにしてもよい。この歪みの補正は、公知の方法を用いて行うことができる。
【００３２】
なお、図２に示すように、背景映像中で詳細領域と重なる部分を黒抜きにするようにしてもよい（ステップＳ１２３）。これにより、詳細領域と重なる部分が黒抜きされて表示されなくなり、詳細領域と重畳表示したときに生じるずれを回避することが可能となる。
次に、詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）について説明する。
【００３３】
詳細映像生成処理（ステップＳ１３０）においては、投影映像処理部５は、まず、投影方向メモリから投影方向情報を読み出す（ステップＳ１３１）。
【００３４】
次いで、この投影方向に光軸が交差するよう、回転鏡を制御したときの詳細領域のスクリーン形状を算出する。これは、スクリーン形状データを読み込み（ステップＳ１３２）、投影機のレンズ中心を原点とし、光軸をｚ軸とし、ｘｙ軸を投影映像のｘｙ軸とする座標変換を行う（ステップＳ１３３）ことで得られる。
【００３５】
入力映像から詳細領域を抽出した後（ステップＳ１３４）、映像を補正する（ステップＳ１３５）。すなわち、スクリーン形状が光軸に垂直な平面でない場合、ゆがんだ映像が投影されてしまうため、公知の方法で映像を補正する。例えば、この歪み補正の計算には、スクリーン形状とレンズ焦点距離等の投影機の内部パラメータを用いる。
【００３６】
上記注視点の座標から、投影方向制御部４のための回転鏡制御パラメータを求め、投影方向制御部４に回転鏡３を制御させる（ステップＳ１４０）。
【００３７】
投影映像処理部５は、詳細映像生成処理により生成された注視点領域映像（詳細映像）と、背景映像生成処理により生成された背景領域映像（広視野映像）と、を結合し、１の投影機から投影する１枚の映像を生成する（ステップＳ１５０）。
【００３８】
このように、一台の投影機で、背景映像である広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影するとともに、投影方向制御部に制御された回転鏡により、詳細映像がパノラマスクリーン上の任意の領域に投影されるため、パノラマ映像を提供し、かつ、利用者が注視する領域は高精細な映像を投影することを可能としている。
また、前記したように、公知の方法を用いて歪みなどの補正を行うことで、より精細なパノラマ画像を提供することを可能としている。
【００３９】
なお、広視野映像投影光学系は、複数の鏡を用いて構成するようにしてもよい。この構成を、図３を用いて説明する。
このパノラマプロジェクタ装置は、上記広視野映像投影光学系が投影機の光軸と一致する中心軸を有する複数の環状鏡を有し、広視野映像が環状鏡の内、少なくとも２以上に反射され、パノラマスクリーンに拡大投影されるものである。
【００４０】
すなわち、上記パノラマプロジェクタ装置は、投影機１からの投影光をまず第一の鏡１１で反射させ、この反射光を環状鏡１２で反射させることで、図１に示す環状鏡３と同様に、広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影する効果を実現する。
このように、複数の鏡を用いることで、投影機１からパノラマスクリーン６までの光学距離を長くとることが可能となり、より広視野の背景映像を得ることが可能となる。そのため、投影映像において、背景画像（広視野映像）に割り当てる領域を小さくし、詳細映像に割り当てる領域を大きくすることが可能となる。すなわち、詳細映像は、より高精細な画像となる。
なお、ここでは、広視野映像は、鏡２枚に反射されパノラマスクリーンに投影される形態を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
ここで、第１の鏡１１の中心部は、開口しており、この開口部を通り回転鏡４に入射した映像がパノラマスクリーン上の任意の領域に投影されることは、前記同様に行うことができる。
【００４２】
また、図４に示すように、魚眼レンズ等の広視野レンズ１３を用いることで、図１に示す環状鏡３と同様の効果を実現することが可能となる。すなわち、魚眼レンズなどの広視野レンズ１３により、広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を用い、広視野映像をパノラマスクリーン全体、または全域に投影する。また、詳細映像は、前記同様、回転鏡４を用いた光学系により投影される。
このように広視野レンズを用いることで、光学装置の部品数（広視野映像投影光学系の部品数）を少なくすることが可能となり、パノラマスクリーン装置の小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
（第２のパノラマプロジェクタ装置）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置について、図面を参照しながら説明する。図５によれば、この第２のパノラマプロジェクタ装置は、上記第１のパノラマプロジェクタ装置に入力装置部２１と操作解析部２２とが付加されている。
【００４４】
入力装置部２１は、利用者３０から入力される信号を操作解析部２２に入力する。この信号は、詳細映像を投影するパノラマスクリーン上の領域に関する信号である。入力装置部２１としては、利用者３０が指示を的確に入力できるもの、すなわち、詳細映像を投影する領域を的確に指示できるものであれば特に限定されない。例えば、図５にあるような頭部に装着可能な磁気センサ等の頭部方向検出装置である頭部搭載磁気センサ３１、カメラを用いた視線検出装置である視線検出器３２、リモコン３３等としてもよい。このように、利用者の行動に対して自動的に注視点領域の位置（詳細映像の投影領域）を変更可能な装置を用いることで、自然な操作を実現可能となる。
【００４５】
操作解析部２２の動作を、図６を参照しながら詳細に説明する。
操作解析部２２は、初期状態において、入力装置部２１から操作イベント（信号）が入力されるか監視する（ステップＳ１２１）。
操作イベント（信号）が入力された場合（ステップＳ１２１／ＹＥＳ）、発生したイベントに従って回転鏡３の回転方向が保持されている投影方向メモリの値を更新する（ステップＳ２０２）。この投影方向メモリは、例えば、投影方向制御部４内にあり、投影方向制御部４は、このメモリに保持された位置に回転鏡３を回転させる。
上記操作イベント（信号）は、あらかじめ定められた詳細映像の投影方向の中から利用者が選択した方向に関するものとしてもよく、詳細映像を投影する方向に関するものとしてもよい。
また、上記投影方向メモリには、詳細映像を投影する方向を格納するようにしてもよく、また、詳細映像の投影方向から計算された回転鏡３の回転位置を格納するようにしてもよい。
投影映像処理部５は、ステップＳ１３１における投影方向抽出処理において、ステップＳ２０２で更新された投影方向メモリの投影方向情報を読み出す。
【００４６】
このように、第２の実施の形態では、利用者の操作に対応して詳細映像領域の位置を対話的に変更することが可能となり、利用者が希望する領域を高精細に表示可能となる。
【００４７】
（第３のパノラマプロジェクタ装置）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、この第３のパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。図７に示すように、この第３のパノラマプロジェクタ装置は、上記第２のパノラマプロジェクタ装置において、入力装置部２１と利用者指示位置抽出部２２の代わりに、投影方向更新プログラム実行部４１を有する。以下、この動作を、図８を参照しながら説明する。
【００４８】
投影方向更新プログラム実行部４１は、詳細映像を投影する領域を、時間毎に記憶している。これは、データであってもよく、プログラムであってもよい。以下、詳細映像を投影する領域を時間毎に指定するプログラムが投影方向更新プログラム実行部４１が参照するものとして説明する。
【００４９】
投影方向更新プログラム実行部４１は、まず、このプログラムを読み込み（ステップＳ３０１）、撮影を開始してから時間を計測する（ステップＳ３０２）。なお、この時間は、撮影を開始してからの時間に限定されず、例えば、所定の時刻から計測を始めてもよい。
【００５０】
次いで、投影方向制御部４の詳細映像を投影する方向を、時間毎に制御する（ステップＳ３０３）。これは、投影方向制御部４が詳細映像を投影する方向を記憶する投影方向メモリを更新することで行うようにしてもよい。
上記処理を、プログラムが終了するまで行う（ステップＳ３０４）。
【００５１】
なお、前記したように撮影を開始してからの時間毎に詳細映像を投影する領域を決めるのではなく、所定の時刻毎に領域を決めるようにしてもよい。
【００５２】
このように、第３の実施の形態では、詳細映像を投影する領域を、自動的に動かすことが可能となる。
以下、パノラマ撮影装置について説明する。
【００５３】
［パノラマ撮影装置］
本発明に係るパノラマ撮影装置は、一台のカメラを有するパノラマ撮影装置であって、パノラマ撮影装置は、広視野映像を撮影する広視野映像撮影光学系と、任意の領域を、広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像として撮影する詳細映像撮影光学系と、詳細映像撮影光学系を制御し、詳細映像を撮影する領域を制御する撮影方向制御部と、広視野映像撮影光学系と、詳細映像撮影光学系の撮影映像を歪みなく正常なものとする撮影映像処理部と、を有する。
【００５４】
上記カメラは、上記パノラマプロジェクタ装置における撮影機の位置に配置される。
上記広視野映像撮影光学系は、上記パノラマプロジェクタ装置における広視野映像投影光学系に対応する。ただし、広視野映像投影光学系は、カメラから投影された広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系であったのに対し、広視野映像撮影光学系は、周辺映像（背景映像）である広視野映像を反射し、カメラに縮小入力する光学系である点で異なる。
上記詳細映像撮影光学系は、上記パノラマプロジェクタ装置における詳細映像投影光学系に対応する。ただし、詳細映像投影光学系は、カメラから投影された詳細映像をパノラマスクリーン上の任意の領域に拡大投影する光学系であったのに対し、詳細映像撮影光学系は、周辺映像の内、詳細に撮影する領域の映像をカメラに縮小投影する光学系である。
上記撮影方向制御部は、上記投影方向制御部に対応する。ただし、投影方向制御部は、詳細映像を投影する領域を制御するのに対し、撮影方向制御部は、詳細な映像を撮影する方向を制御する。
上記撮影映像処理部は、上記投影映像処理部に対応する。ただし、投影映像処理部は、パノラマスクリーンに投影する映像を補正処理するのに対し、撮影映像処理部は、カメラに入力された映像を補正処理する。
【００５５】
このような構成を採用することで、一台のカメラで、背景映像（周辺映像、広視野映像）を撮影するとともに、任意の領域をより高精細な画像として撮影することが可能となる。
以下、詳述する。
【００５６】
（第１のパノラマ撮影装置）
図９は、第１のパノラマ撮影装置の構成を示す図である。図９によれば、この第１のパノラマ撮影装置は、上記第１のパノラマプロジェクタ装置における投影機１の代わりにカメラ５１が、投影方向制御部４の代わりに撮影方向制御部５４が、投影映像処理部５の代わりに映像取り込み部５５が、設けられ、さらに、映像取り込み部５５に詳細映像出力部５６と広視野映像出力部５７とを有する。
【００５７】
環状鏡２は、広視野映像をカメラ５１に縮小投影する広視野映像撮影光学系の一部である。
回転鏡３は、詳細映像をカメラ５１に縮小投影する詳細映像撮影光学系の一部である。
環状鏡２、および回転鏡３は、上述したパノラマプロジェクタ装置のものと同様である。従って、回転鏡３に反射され入力された映像は、環状鏡２に反射され入力された映像よりも高精細なものとなる。
また、環状鏡２は、上記同様、中央部が開口し、回転鏡３に反射された詳細映像がカメラに入力可能なように加工される。
【００５８】
映像取り込み部５５は、カメラ５１に入力された映像を取り込み、広視野映像出力部５７と詳細映像出力部５６に入力する。この入力される映像は、環状鏡２に反射され縮小された広視野映像と、回転鏡３に反射され縮小された詳細映像である。
詳細映像出力部５６は、この映像から詳細詳細映像（詳細撮影領域）のみを抽出し、この映像に補正し、また、座標変換処理を施し、詳細領域の映像を出力する。この補正や座標変換処理は、公知の方法を用いることができる。
広視野映像出力部５７は、上記映像から広視野映像（背景映像領域）のみを抽出し、この映像に補正し、また、座標変換処理を施し、広視野映像を出力する。この補正や座標変換処理は、公知の方法を用いることができる。
撮影方向制御部５４は、回転鏡３の方向を、前記した投影方向制御部４と同様に制御する。これにより、任意の領域（位置）の詳細映像を撮影することが可能となる。
【００５９】
このように、第１のパノラマ撮影装置では、１台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、その一部分のみを詳細に撮影することを可能とし、また、この詳細に撮影する領域を移動させることが可能となる。
【００６０】
また、図３を用いて説明したパノラマプロジェクタ装置のように、複数の鏡を用いた光学系としてもよく、図４を用いて説明したパノラマプロジェクタ装置のように、広視野レンズを用いた光学系としてもよい。
【００６１】
（第２のパノラマ撮影装置）
第２のパノラマ撮影装置は、上記第２のパノラマプロジェクタ装置と同様に、上記第１のパノラマ撮影装置に、入力装置部２１と操作解析部２２をさらに有する。
これにより、利用者の操作に対応して、詳細映像を撮影する領域の位置を、利用者と対話的に変更することが可能となり、利用者が希望する領域を高精細に撮影することが可能となる。
【００６２】
（第３のパノラマ撮影装置）
第３のパノラマ撮影装置は、上記第３のパノラマプロジェクタ装置と同様に、上記第１のパノラマ撮影装置に、投影方向更新プログラム実行部４１と同様の撮影方向更新プログラム実行部をさらに有する。
この撮影方向更新プログラム実行部は、投影方向更新プログラム実行部４１同様、撮影方向制御部５４を制御し、回転鏡３を時間毎に制御することで、詳細な映像を撮影する領域を時間毎に動かすことを可能としている。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、その任意の領域を詳細に表示することが可能となる。これは、投影映像の中心領域（詳細映像の領域）は、パノラマスクリーンの任意の部分に投影されるのに対し、投影映像の周辺領域は、環状鏡でパノラマスクリーンの全体に投影されるからである。
【００６４】
また、回転鏡の制御状態、パノラマスクリーンの形状、投影機の位置に応じて投影映像を補正・生成可能にしたことで、歪みのない正常な映像を利用者に提供することが可能となる。
【００６５】
本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、利用者の指示するパノラマスクリーン上の任意の領域に詳細な映像を投影することが可能となる。これは、利用者が操作する入力処理部からの利用者の指示に応じて、回転鏡を制御し、また映像を補正して投影しているためである。
【００６６】
本発明によれば、一台の投影機で、広視野の映像を投影しながら、任意の領域には詳細な映像を投影することが可能となり、また、この任意の領域を、時間毎に、あらかじめ定めることで、詳細映像を投影する領域を、自動的に移動させることを可能としている。
【００６７】
また、本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、任意の領域を詳細に撮影することが可能となる。これは、撮影映像の中心領域（詳細映像の領域）を回転鏡を用いて撮影し、周辺領域（広視野映像の領域）を環状鏡を用いて撮影するためである。
また、回転鏡の制御状態、カメラの光学系などに応じて、撮影映像を補正・生成するため、歪みのない正常な映像を得ることが可能となる。
【００６８】
本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、利用者が指示する任意の領域を詳細に撮影することが可能となる。これは、利用者が操作する入力部を設け、この指示に応じて、回転鏡を制御し、映像を補正するからである。
【００６９】
本発明によれば、一台のカメラで、広視野の映像を撮影しながら、任意の領域に詳細な映像を投影し、かつ、この領域を時間的に移動することが可能となる。これは、詳細映像を撮影する領域を時間毎に記憶し、これに基づいて回転鏡を制御し、映像を補正するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明による第一の実施の形態における投影映像処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置を複数の反射鏡を用いて構成する場合の構成図である。
【図４】本発明による第一の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置を広視野レンズを用いて構成する場合の構成図である。
【図５】本発明による第二の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図６】本発明による操作解析処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明による第三の実施の形態におけるパノラマプロジェクタ装置の構成を示す構成図である。
【図８】本注視点更新プログラム実行処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明によるパノラマ撮影装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 投影機（プロジェクタ）
２、１２ 環状鏡
３ 回転鏡
４ 投影方向制御部
５ 投影映像処理部
６ パノラマスクリーン
１１ 第１の鏡
１３ 広視野レンズ
２１ 入力装置部
２２ 装置解析部
３０ 利用者
３１ 頭部搭載磁気センサ
３２ 視線検出器
３３ リモコン
４１ 投影方向更新プログラム実行部
５１ カメラ
５４ 投影方向制御部
５５ 映像取り込み部
５６ 詳細映像出力部
５７ 広視野映像出力部
Claims (7)
- 一台の投影機を有するパノラマプロジェクタ装置であって、前記投影機は、広視野映像をパノラマスクリーンに投影する広視野映像投影光学系と、前記広視野映像よりも詳細な解像度の詳細映像を前記パノラマスクリーンの任意の領域に投影する詳細映像投影光学系と、前記詳細映像投影光学系を制御し、前記詳細映像を投影する領域を制御する投影方向制御部と、前記広視野映像と詳細映像を補正する投影映像処理部と、を有することを特徴とするパノラマプロジェクタ装置。
- 前記広視野映像投影光学系は、前記投影機の光軸と一致する中心軸を有する環状鏡を有し、前記環状鏡は、前記広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴とする請求項１記載のパノラマプロジェクタ装置。
- 前記広視野映像投影光学系は、前記投影機の光軸と一致する中心軸を有する複数の環状鏡を有し、前記広視野映像を、該環状鏡の内の少なくとも２以上に反射して前記パノラマスクリーンに拡大投影する光学系を有することを特徴とする請求項１記載のパノラマプロジェクタ装置。
- 前記広視野映像投影光学系は、広視野レンズを有し、前記広視野レンズは、前記広視野映像をパノラマスクリーン方向に拡大投影する光学系を有することを特徴とする請求項１記載のパノラマプロジェクタ装置。
- 前記詳細映像投影光学系は、前記投影機の光軸及び該光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とする回転鏡を有し、前記投影方向制御部は、前記回転鏡の回転位置を制御し、前記詳細映像をパノラマスクリーンの任意の領域に投影させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパノラマプロジェクタ装置。
- 利用者から前記詳細映像を投影する領域を指定される入力装置部と、前記入力装置部から入力された入力信号から、前記詳細映像を前記パノラマスクリーンに投影する位置座標を解析する操作解析部と、をさらに有し、前記詳細映像投影光学系は、前記投影機の光軸及び該光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とする回転鏡を有し、前記投影方向制御部は、前記回転鏡の回転位置を、前記操作解析部により解析された位置座標に前記詳細映像を投影可能な位置に制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパノラマプロジェクタ装置。
- 前記詳細映像を投影するパノラマスクリーン上の位置座標を時間毎に記憶する記憶手段をさらに有し、前記詳細映像投影光学系は、前記投影機の光軸及び該光軸に垂直な軸の少なくとも１の軸を回転軸とする回転鏡を有し、前記投影方向制御部は、前記回転鏡の回転位置を、前記詳細映像を前記記憶手段に記憶されたパノラマスクリーン上の位置座標に投影可能な位置に制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパノラマプロジェクタ装置。
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