JP4707081B2

JP4707081B2 - Imaging apparatus and imaging method

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Publication number: JP4707081B2
Application number: JP2002163683A
Authority: JP
Inventors: 哲二郎近藤; 健司田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004015256A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置および撮像方法に関し、特に、例えば、あるユーザの視覚に映る状況を、他のユーザが観察することができるようにする撮像装置および撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
あるユーザの視覚に映る状況を、他のユーザが観察する方法としては、例えば、ユーザの眼の付近に小型のビデオカメラ（以下、適宜、単に、カメラという）を配置し、そのカメラで撮像した画像を、他のユーザに視聴させる方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、カメラは、ユーザの眼の位置から多少離れた位置に配置しなければならず、従って、カメラで撮像される画像は、カメラの位置とユーザの目の位置との間の距離に対応する分だけ、ユーザの視覚に映る状況とは異なるものとなる。
【０００４】
そこで、カメラを、よりユーザの眼に近い位置に配置する方法があるが、この方法では、カメラが、ユーザの視界に入り、ユーザに煩わしさを感じさせることになる。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、あるユーザの視覚に映る状況により近い状況の画像を、他のユーザが観察することができるようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、２つの焦点を有する凹面鏡の一方の焦点に向かって入射する光線を、凹面鏡に向かって反射する反射手段と、一方の焦点の方向から入射する光線を、２つの焦点のうちの他方の焦点の方向に反射する凹面鏡と、凹面鏡の他方の焦点の位置に配置され、凹面鏡で反射されて他方の焦点の方向に入射する光線を受光することにより、光線に対応する画像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の撮像方法は、２つの焦点を有する凹面鏡の一方の焦点に向かって入射する光線を、凹面鏡に向かって反射し、凹面鏡において、一方の焦点の方向から入射する光線を、２つの焦点のうちの他方の焦点の方向に反射し、凹面鏡の他方の焦点の方向に入射する光線を受光することにより、光線に対応する画像を撮像することを特徴とする。
【００１０】
本発明の撮像装置および撮像方法においては、２つの焦点を有する凹面鏡の一方の焦点に向かって入射する光線が、凹面鏡に向かって反射され、凹面鏡において、一方の焦点の方向から入射する光線が、２つの焦点のうちの他方の焦点の方向に反射される。そして、凹面鏡の他方の焦点の方向に入射する光線が受光され、これにより、その光線に対応する画像が撮像される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示している。
【００１３】
撮像部１は、被写体が射出する光（光線）、即ち、被写体に照射される自然光その他の光のうちの、被写体で反射される光を受光することにより、被写体を撮像し、その被写体の画像データを、例えば、１フレーム（または１フィールド）単位で、記録部２に供給する。記録部２は、撮像部１から供給される画像データに必要な処理（例えば、所定のフォーマットへのデータ変換処理や、画像圧縮処理など）を施し、記録媒体３に記録する。即ち、記録媒体３は、例えば、HD(Hard Disk)や半導体メモリなどで構成され、そこには、記録部２によって、画像データが記録される。
【００１４】
次に、図２は、図１の撮像部１の光学系の部分の構成例を示している。
【００１５】
撮像部１は、ユーザの左眼部分に配置される左眼用撮像部１０Ｌと、ユーザの右眼部分に配置される右眼用撮像部１０Ｒから構成されている。
【００１６】
左眼用撮像部１０Ｌは、楕円ハーフミラー１１Ｌ、魚眼カメラ１２Ｌ、および球面ハーフミラー１４Ｌから構成されている。
【００１７】
楕円ハーフミラー１１Ｌは、楕円を長軸を中心に回転して得られる回転体を長軸を通る平面で２分割した形状を有したハーフミラーで、その内部が中空になっている。そして、楕円ハーフミラー１１Ｌは、外部から入射する光線を、その内側に透過させ、また、内部側の面に入射する光線の一部を反射（鏡面反射）するとともに、残りを外部側に透過させる。
【００１８】
楕円ハーフミラー１１Ｌは、その長軸上に、２つの焦点ｆ_L1とｆ_L2を有しており、一方の焦点ｆ_L1の位置には、魚眼カメラ１２Ｌが配置され、他方の焦点ｆ_L2の位置には、球面ハーフミラー１４Ｌが配置されている。なお、楕円ハーフミラー１１Ｌでは、楕円の性質によって、その２つの焦点ｆ_L1とｆ_L2のうちの一方の焦点から、楕円ハーフミラー１１Ｌの内側の任意の点に向かい、その点で反射される光線は、他方の焦点に入射する。
【００１９】
魚眼カメラ１２Ｌは、レンズとして、魚眼レンズ１３Ｌが採用されたカメラ（ビデオカメラ）であり、例えば、その光学中心が焦点ｆ_L1に一致し、魚眼レンズ１３Ｌに、焦点ｆ_L2から射出して、楕円ハーフミラー１１Ｌの任意の点で反射され、焦点ｆ_L1に向かう光線すべてが入射するように配置されている。
【００２０】
球面ハーフミラー１４Ｌは、例えば、内部が中空の半球状のハーフミラーで、その中心が焦点ｆ_L2の位置に一致するように配置されている。そして、球面ハーフミラー１４Ｌは、楕円ハーフミラー１１Ｌの外部から楕円ハーフミラー１１Ｌを透過し、焦点ｆ_L2に向かう光線の一部を楕円ハーフミラー１１Ｌに向かって反射し、残りを透過させる。
【００２１】
右眼用撮像部１０Ｒは、左眼用撮像部１０Ｌと同様に構成されている。
【００２２】
即ち、右眼用撮像部１０Ｒは、楕円ハーフミラー１１Ｒ、魚眼カメラ１２Ｒ、および球面ハーフミラー１４Ｒから構成されている。
【００２３】
楕円ハーフミラー１１Ｒは、楕円ハーフミラー１１Ｌと同一形状のハーフミラーであり、従って、楕円ハーフミラー１１Ｌと同様に、外部から入射する光線を、その内側に透過させ、また、内部側の面に入射する光線の一部を反射（鏡面反射）するとともに、残りを外部側に透過させる。但し、楕円ハーフミラー１１Ｒは、楕円ハーフミラー１１Ｌとは異なる楕円形状を有するものであってもよい。
【００２４】
楕円ハーフミラー１１Ｒは、その長軸上に、２つの焦点ｆ_R1とｆ_R2を有しており、焦点ｆ_R1の位置には、魚眼カメラ１２Ｒが配置され、焦点ｆ_R2の位置には、球面ハーフミラー１４Ｒが配置されている。なお、楕円ハーフミラー１１Ｒでも、楕円ハーフミラー１１Ｌにおける場合と同様に、楕円の性質によって、その２つの焦点ｆ_R1とｆ_R2のうちの一方の焦点から、楕円ハーフミラー１１Ｒの内側の任意の点に向かい、その点で反射される光線は、他方の焦点に向かって入射する。
【００２５】
魚眼カメラ１２Ｒは、魚眼カメラ１２Ｌと同様に、レンズとして、魚眼レンズ１３Ｒが採用されたカメラ（ビデオカメラ）であり、その光学中心が焦点ｆ_R1に一致し、魚眼レンズ１３Ｒに、焦点ｆ_R2から射出して、楕円ハーフミラー１１Ｒの任意の点で反射され、焦点ｆ_R1に向かう光線すべてが入射するように配置されている。
【００２６】
球面ハーフミラー１４Ｒは、球面ハーフミラー１４Ｌと同様に、内部が中空の半球状のハーフミラーで、その中心が焦点ｆ_R2の位置に一致するように配置されている。そして、球面ハーフミラー１４Ｒは、楕円ハーフミラー１１Ｒの外部から楕円ハーフミラー１１Ｒを透過し、焦点ｆ_R2に向かう光線の一部を楕円ハーフミラー１１Ｒに向かって反射し、残りを透過させる。
【００２７】
次に、図３は、図２の撮像部１の使用方法を示している。即ち、図３は、ユーザが撮像部１を装着した状態を、そのユーザの頭上方向から見た図である。
【００２８】
撮像部１は、例えば、眼鏡のように構成されており、左眼用撮像部１０Ｌと右眼用撮像部１０Ｒは、それぞれ左眼用と右眼用のレンズに相当する状態で使用される。
【００２９】
即ち、左眼用撮像部１０Ｌと右眼用撮像部１０Ｒは、眼鏡用のフレームのわたり１６で接続されている。そして、左眼用撮像部１０Ｌと右眼用撮像部１０Ｒには、眼鏡用のフレームのテンプル１７Ｌと１７Ｒがそれぞれ取り付けられており、ユーザは、このテンプル１７Ｌと１７Ｒを、それぞれ、左耳と右耳にかけることで、眼鏡をかけるようにして、撮像部１を装着することができるようになっている。
【００３０】
なお、ユーザが撮像部１を装着した場合には、楕円ハーフミラー１１Ｌの焦点ｆ_L2は、ユーザの左眼の位置に配置され、楕円ハーフミラー１１Ｒの焦点ｆ_R2は、ユーザの右眼の位置に配置される。
【００３１】
以上のように構成される撮像部１では、図４に示すように、左眼用撮像部１０Ｌにおいて、外部から、楕円ハーフミラー１１Ｌの焦点ｆ_L2に向かう被写体からの光線（被写体で反射された光線）Ｒが、楕円ハーフミラー１１Ｌを透過し、球面ハーフミラー１４Ｌに入射する。球面ハーフミラー１４Ｌでは、光線Ｒの一部を、光線Ｒの入射方向と反対方向に向かって反射し、残りを、球面ハーフミラー１４Ｌの内部に透過させる。球面ハーフミラー１４Ｌを透過した光線は、焦点ｆ_L2に向かい、焦点ｆ_L2の位置にあるユーザの左眼に入射する。ユーザの左眼に入射した光線は、その網膜上で結像し、これにより、ユーザの左眼では、光線Ｒに対応する被写体が観察される。
【００３２】
一方、球面ハーフミラー１４Ｌで反射された光線は、楕円ハーフミラー１４Ｌに入射した光線Ｒの軌跡を逆方向に辿り、球面ハーフミラー１４Ｌの内側の面に入射して反射される。即ち、光線Ｒは、焦点ｆ_L2に一致する球面ハーフミラー１４Ｌの中心に向かうものであるから、球面ハーフミラー１４Ｌにおいて、入射方向と１８０度反対方向に反射される。そして、球面ハーフミラー１４Ｌで反射された光線は、楕円ハーフミラー１４Ｌの焦点ｆ_L2から球面ハーフミラー１４Ｌの内側の面の方向に向かう光線となっているから、この光線は、球面ハーフミラー１４Ｌの内側で反射され、上述したように、楕円ハーフミラー１４Ｌの焦点ｆ_L2でない方の焦点ｆ_L1に向かう。
【００３３】
従って、焦点ｆ_L1の位置に設置されている魚眼カメラ１２Ｌの魚眼レンズ１３Ｒには、球面ハーフミラー１４Ｌで反射され、さらに楕円ハーフミラー１１Ｒで反射された光線が入射し、魚眼カメラ１２Ｌにおいて、その光線が受光される。これにより、魚眼カメラ１２Ｌでは、その光線に対応する被写体の画像が撮像される。即ち、魚眼カメラ１２Ｌでは、その魚眼カメラ１２Ｌをユーザの左眼の位置に配置した場合と同一の画像、つまり、ユーザの左眼で観察されている被写体の画像が撮像される。
【００３４】
撮像部１の右眼用撮像部１０Ｒでも、左眼用撮像部１０Ｌにおける場合と同様に、その魚眼カメラ１２Ｒにおいて、ユーザの右眼で観察されている被写体の画像が撮像される。
【００３５】
ここで、ハーフミラーは、例えば、ガラス板の１つの面に、金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜をコーティングして構成されるが、いま、ハーフミラーにおいて反射膜が形成された面を表面というとともに、その反対側の面を裏面というものとすると、ハーフミラーの表面と裏面それぞれでは、図５に示すように、光線が反射される。
【００３６】
即ち、ハーフミラーの表面に入射する入射光は、図５Ａに示すように、その表面で、入射光の一部が反射され、残りが透過する。
【００３７】
一方、ハーフミラーの裏面に入射する入射光は、図５Ｂに示すように、その裏面で、入射光の一部が反射されるとともに、その表面で、入射光の他の一部が反射され、残りが透過する。
【００３８】
即ち、ハーフミラーの裏面に入射する１本の光線の反射光は、２本の光線となる。
【００３９】
従って、ハーフミラーの裏面に入射する光線を、そのハーフミラーで反射し、その反射光を受光して撮像を行う場合には、像が、いわば２重化し、画質が劣化する。このため、ハーフミラーで反射された光線を受光して撮像を行う場合には、光線が、ハーフミラーの表面で反射されるように、ハーフミラーを構成するのが望ましい。
【００４０】
即ち、図４の左眼用撮像部１０Ｌでは、楕円ハーフミラー１１Ｌと球面ハーフミラー１４Ｌがハーフミラーで構成されているが、楕円ハーフミラー１１Ｌについては、その内側の面を表面とするハーフミラーによって、球面ハーフミラー１４Ｌについては、その外側を表面とするハーフミラーによって、それぞれ構成するのが望ましい。なお、このことは、右眼用撮像部１０Ｒについても同様である。
【００４１】
次に、図６のフローチャートを参照して、図１の撮像装置の処理について説明する。
【００４２】
まず最初に、ステップＳ１では、左眼用撮像部１０Ｌにおいて、図４で説明したように、楕円ハーフミラー１１Ｌの外部から焦点ｆ_L2に向かって入射し、球面ハーフミラー１４Ｌで反射され、さらに、楕円ハーフミラー１１Ｌで反射されて、焦点ｆ_L1に向かって入射する光線が、魚眼カメラ１２Ｌで受光されることにより、その光線に対応する被写体の画像データが撮像される。さらに、ステップＳ１では、右眼用撮像部１０Ｌでも、楕円ハーフミラー１１Ｒの外部から焦点ｆ_R2に向かって入射し、球面ハーフミラー１４Ｒで反射され、さらに、楕円ハーフミラー１１Ｒで反射されて、焦点ｆ_R1に向かって入射する光線が、魚眼カメラ１２Ｒで受光されることにより、その光線に対応する１フレームの画像データが撮像される。
【００４３】
魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒで得られた画像データは、記録部２に供給され、記録部２は、ステップＳ２において、魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒから供給される画像データを、記録媒体３に供給して記録して、ステップＳ３に進む。
【００４４】
ステップＳ３では、ユーザによって、図示せぬ操作部が、画像データの撮像を終了するように操作（以下、適宜、撮像終了操作という）されたか否かが判定される。
【００４５】
ステップＳ３において、撮像終了操作がされていないと判定された場合、ステップＳ１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
【００４６】
また、ステップＳ３において、撮像終了操作がされたと判定された場合、処理を終了する。
【００４７】
以上のように、球面ハーフミラー１４Ｌと１４Ｒにおいて、焦点ｆ_L2とｆ_R2に向かって反射する光線を、楕円ハーフミラー１１Ｌと１１Ｒに向かって、それぞれ反射し、それぞれの光線を、楕円ハーフミラー１１Ｌと１１Ｒにおいて、焦点ｆ_L1とｆ_R1の方向に反射し、魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒにおいて、焦点ｆ_L1とｆ_R1に向かう光線を、それぞれ受光することにより、その光線に対応する画像を撮像するようにしたので、理論的（理想的）には、ユーザの視覚に映る状況と同一の画像を撮像することができる。
【００４８】
さらに、ユーザの左眼と右眼が、楕円ハーフミラー１１Ｌの焦点ｆ_L2と楕円ハーフミラー１１Ｒの焦点ｆ_R2の位置に配置されるのに対して、魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒは、他方の焦点ｆ_L1とｆ_R1の位置にそれぞれ配置されるため、魚眼カメラ１２Ｌおよび１２Ｒが、ユーザの視界を妨げることを防止することができる。
【００４９】
次に、図７は、本発明を適用した表示装置の一実施の形態の構成例を示している。
【００５０】
記録媒体２１は、例えば、HDや半導体メモリなどで構成され、そこには、図１の撮像装置で撮像され、記録媒体３に記録された画像データが記録されている。再生部２２は、記録媒体２１に記録された画像データを、例えば１フレーム単位で読み出し、必要な処理（例えば、所定のフォーマットへのデータ変換処理や、画像伸長処理など）を施して、表示部２３に供給する。表示部２３は、再生部２２から供給される画像データを表示する。
【００５１】
次に、図８は、図７の表示部２３の光学系の部分の構成例を示している。
【００５２】
表示部２３は、ユーザの左眼部分に配置される左眼用表示部３０Ｌと、ユーザの右眼部分に配置される右眼用表示部３０Ｒから構成されている。
【００５３】
左眼用表示部３０Ｌは、楕円ミラー３１Ｌおよび魚眼プロジェクタ３２Ｌから構成されている。
【００５４】
楕円ミラー３１Ｌは、楕円ハーフミラー１１Ｌ（図２）と同一（または相似）の形状を有するミラーで、その内側に反射面が形成されている。従って、楕円ミラー３１Ｌは、その内部側から、その反射面に向かう光線を、その内部側に反射する。ここで、楕円ミラー３１Ｌは、楕円ハーフミラー１１Ｌ（図２）と同一の形状を有しているから、楕円ミラーハーフミラー１１Ｌと同様に、その長軸上に、２つの焦点ｆ_L1’とｆ_L2’を有している。そして、焦点ｆ_L1’の位置には、魚眼プロジェクタ３２Ｌが配置されている。なお、楕円ミラー３１Ｌでは、楕円の性質によって、その２つの焦点ｆ_L1’とｆ_L2’のうちの一方の焦点から、楕円ミラー３１Ｌの内側の任意の点に向かう光線は、その点で、他方の焦点の方向に向かって反射される。
【００５５】
魚眼プロジェクタ３２Ｌは、プロジェクタ３３Ｌと魚眼レンズ３４Ｌで構成されており、プロジェクタ３３Ｌは、再生部２２（図７）から供給される画像データに対応する光を発し、魚眼レンズ３４Ｌは、そのプロジェクタ３３Ｌからの光を、周囲に放射する。ここで、魚眼レンズ３４Ｌは、図２の魚眼カメラ１２Ｌを構成する魚眼レンズ１３Ｌと同一の光学特性を有しており、従って、魚眼プロジェクタ３２Ｌにおいて、図２の魚眼カメラ１２Ｌで撮像された画像に対応する光線が発光される場合、その光線は、図２の魚眼カメラ１２Ｌで受光された光線と、その方向だけが逆向きのものとなる。
【００５６】
右眼用表示部３０Ｒは、左眼用表示部３０Ｌと同様に構成されている。
【００５７】
即ち、右眼用表示部３０Ｒは、楕円ミラー３１Ｒおよび魚眼プロジェクタ３２Ｒから構成されている。
【００５８】
楕円ミラー３１Ｒは、楕円ハーフミラー１１Ｒ（図２）と同一（または相似）の形状を有するミラーであり、従って、楕円ミラー３１Ｌと同様に、その内部側から、その反射面に向かう光線を、その内部側に反射する。また、楕円ミラー３１Ｒは、その長軸上に、２つの焦点ｆ_R1’とｆ_R2’を有しており、焦点ｆ_R1’の位置には、魚眼プロジェクタ３２Ｒが配置されている。なお、楕円ミラー３１Ｒでも、楕円ミラー３１Ｌにおける場合と同様に、楕円の性質によって、その２つの焦点ｆ_R1’とｆ_R2’のうちの一方の焦点から、楕円ミラー３１Ｒの内側の任意の点に向かう光線は、その点で、他方の焦点の方向に向かって反射される。
【００５９】
魚眼プロジェクタ３２Ｒは、魚眼プロジェクタ３２Ｌと同様に、プロジェクタ３３Ｒと魚眼レンズ３４Ｌから構成されている。即ち、プロジェクタ３３Ｒは、再生部２２（図７）から供給される画像データに対応する光を発し、魚眼レンズ３４Ｒは、そのプロジェクタ３３Ｒからの光を、周囲に放射する。ここで、魚眼レンズ３４Ｒは、図２の魚眼カメラ１２Ｒを構成する魚眼レンズ１３Ｒと同一の光学特性を有しており、従って、魚眼プロジェクタ３２Ｒにおいて、図２の魚眼カメラ１２Ｒで撮像された画像に対応する光線が発光される場合、その光線は、図２の魚眼カメラ１２Ｒで受光された光線と、その方向だけ逆向きのものとなる。
【００６０】
次に、図９は、図８の表示部２３の使用方法を示している。即ち、図９は、ユーザが表示部２３を装着した状態を、そのユーザの頭上から見た図である。
【００６１】
表示部２３は、例えば、図３に示した撮像部１と同様に、眼鏡のように構成されており、左眼用表示部３０Ｌと右眼用表示部３０Ｒは、それぞれ左眼用と右眼用のレンズに相当する状態で使用される。
【００６２】
即ち、左眼用表示部３０Ｌと右眼用表示部３０Ｒは、眼鏡用のフレームのわたり３６で接続されている。そして、左眼用表示部３０Ｌと右眼用表示部３０Ｒには、眼鏡用のフレームのテンプル３７Ｌと３７Ｒがそれぞれ取り付けられており、ユーザは、このテンプル３７Ｌと３７Ｒを、それぞれ、左耳と右耳にかけることで、眼鏡をかけるようにして、表示部２３を装着することができるようになっている。
【００６３】
なお、ユーザが表示部２３を装着した場合には、楕円ミラー３１Ｌの焦点ｆ_L2’は、ユーザの左眼の位置に配置され、楕円ミラー３１Ｒの焦点ｆ_R2’は、ユーザの右眼の位置に配置される。
【００６４】
以上のように構成される表示部２３では、図１０に示すように、左眼用表示部３０Ｌにおいて、魚眼プロジェクタ３２Ｌが、再生部２２（図７）から供給される画像データに対応する光線Ｒ’を発し、この光線Ｒ’は、楕円ミラー３１Ｌの焦点ｆ_L1’から、楕円ミラー３１Ｌの内側の面に入射する。楕円ミラー３１Ｌでは、そこに入射する光線Ｒ’が、楕円ミラー３１Ｌの焦点ｆ_L1’でない方の焦点ｆ_L2’の方向に反射され、その焦点ｆ_L2’の位置にあるユーザの左眼に入射する。ユーザの左眼に入射した光線は、その網膜上で結像し、これにより、画像が表示される。
【００６５】
即ち、例えば、いま、図１０において、魚眼プロジェクタ３２Ｌから射出される光線Ｒ’が、図４の魚眼カメラ１２Ｌにおいて光線Ｒを受光することにより撮像された画像データに対応するものであるとすると、光線Ｒ’は、光線Ｒが楕円ハーフミラー１１Ｌで反射された点と同一の点で反射され、光線Ｒと同一の入射角で、焦点ｆ_L2’に向かい、その焦点ｆ_L2’の位置にあるユーザの左眼に入射する。
【００６６】
従って、左眼用表示部３０Ｌが装着されたユーザの左眼には、左眼用撮像部１０Ｌ（図４）が装着されたユーザの左眼に入射する光線Ｒに比例する強度の光線Ｒ’が、その光線Ｒと同一方向から入射するから、左眼用表示部３０Ｌが装着されたユーザの左眼では、左眼用撮像部１０Ｌ（図４）が装着されたユーザの左眼で観察された画像と同一の画像が観察される。
【００６７】
表示部２３の右眼用表示部３０Ｒでも、左眼用表示部３０Ｌにおける場合と同様にして、再生部２２（図７）から供給される画像が表示される。
【００６８】
次に、図１１のフローチャートを参照して、図７の表示装置の処理について説明する。
【００６９】
まず最初に、ステップＳ１１において、再生部２２は、記録媒体２１に記録された画像データを１フレーム単位で読み出し、その画像データを、表示部２３に供給する。即ち、再生部２２は、記録媒体２１から読み出した１フレームの画像データのうち、左眼用撮像部１０Ｌ（図２）で撮像された画像データを、表示部２３の左眼用表示部３０Ｌ（図８）に供給するとともに、右眼用撮像部１０Ｒ（図２）で撮像された画像データを、表示部２３の右眼用表示部３０Ｒ（図８）に供給する。
【００７０】
そして、ステップＳ１２に進み、表示部２３において、再生部２２から供給された画像データが表示される。即ち、ステップＳ１２では、表示部２３の左眼用表示部３０Ｌにおいて、図１０で説明したように、焦点ｆ_L1’の位置に配置されている魚眼プロジェクタ３２Ｌが、再生部２２から供給される画像データに対応する光線を射出する。この光線は、楕円ミラー３１Ｌで反射され、焦点ｆ_L2’に向かう。焦点ｆ_L2’に向かう光線は、その焦点ｆ_L2’の位置にあるユーザの左眼に入射し、その網膜上に結像することにより、画像が表示される。
【００７１】
さらに、ステップＳ１２では、右眼用表示部３０Ｌでも、焦点ｆ_R1’の位置に配置されている魚眼プロジェクタ３２Ｒが、再生部２２から供給される画像データに対応する光線を射出する。この光線は、楕円ミラー３１Ｒで反射され、焦点ｆ_R2’に向かう。焦点ｆ_R2’に向かう光線は、その焦点ｆ_R2’の位置にあるユーザの右眼に入射し、その網膜上に結像することにより、画像が表示される。
【００７２】
その後、ステップＳ１３に進み、ユーザによって、図示せぬ操作部が、画像データの表示を終了するように操作（以下、適宜、表示終了操作という）されたか否かが判定される。
【００７３】
ステップＳ１３において、表示終了操作がされていないと判定された場合、ステップＳ１１戻る。そして、ステップＳ１１において、再生部２２が、次のフレームの画像データを、記録媒体２１から読み出し、以下、同様の処理が繰り返される。
【００７４】
また、ステップＳ１３において、表示終了操作がされたと判定された場合、処理を終了する。
【００７５】
以上のように、魚眼プロジェクタ３２Ｌと３２Ｒにおいて、プロジェクタ３３Ｌと３３Ｒが発する光線を、魚眼レンズ３４Ｌと３４Ｒを介することにより、魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒ（図２）に入射する光線と逆向きにそれぞれ射出し、さらに、楕円ミラー３１Ｌと３１Ｒにおいて、その光線を、焦点ｆ_L2’とｆ_R2’の方向に反射することにより、焦点ｆ_L2’とｆ_R2’に向かって、撮像装置（図２）における焦点ｆ_L2とｆ_R2に向かう光線と同様の光線を入射させるようにしたので、理論的（理想的）には、表示部２３を装着したユーザは、図２の撮像部１を装着したユーザの視覚に映る状況と同一の画像を観察することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、表示部２３を、ミラーである楕円ミラー３１Ｌと３１Ｒを用いて構成したが、表示部２３は、楕円ミラー３１Ｌと３１Ｒに代えて、その楕円ミラー３１Ｌと３１Ｒと同一形状のハーフミラーを用いて構成することが可能である。この場合、表示部２３を装着したユーザは、魚眼プロジェクタ３２Ｌと３２Ｒが発する光線に対応する画像とともに、ハーフミラーを介して入射する光線に対応する画像、即ち、現実世界の状況も観察することができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、撮像部１において、球面ハーフミラー１４Ｌと１４Ｒで反射された光線を反射する凹面鏡として、楕円形状のハーフミラーである楕円ハーフミラー１１Ｌと１１Ｒを採用することとしたが、撮像部１では、その他、例えば、２つの焦点を有し、一方の焦点から射出した光線を、他方の焦点に集める凹面鏡を採用することが可能である。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、撮像部１において、魚眼レンズ１３Ｌと１３Ｒをそれぞれレンズとして採用した魚眼カメラ１２Ｌと１２Ｒを用いることとしたが、その他、例えば、多方位から入射する光をカメラの受光面に集光することのできる広角レンズを用いたカメラ（全方位カメラを含む）などを採用することが可能である。
【００７９】
また、本実施の形態では、撮像装置（図１）において、撮像部１で撮像した画像データを、記録媒体３に、一旦記録するとともに、表示装置（図７）において、記録媒体３と同一の画像データが記録された記録媒体２１から画像データを再生して表示するようにしたが、撮像部１で撮像した画像データは、そのままリアルタイムで、表示部２３において表示するようにすることが可能である。即ち、図１２に示すように、撮像部１で撮像された画像データは、無線または有線の伝送媒体を経由して、表示部２３に送信し、表示部２３において、その画像データを、リアルタイムで表示するようにすることが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、あるユーザの視覚に映る状況を画像データとし、また、その状況を、他のユーザに観察させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像部１の構成例を示す図である。
【図３】撮像部１の使用状態を示す図である。
【図４】左眼用撮像部１０Ｌにおける光線の軌跡を示す図である。
【図５】ハーフミラーによる光線の反射と透過を説明する図である。
【図６】撮像装置の処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明を適用した表示装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図８】表示部２３の構成例を示す図である。
【図９】表示部２３の使用状態を示す図である。
【図１０】左眼用表示部３０Ｌにおける光線の軌跡を示す図である。
【図１１】表示装置の処理を説明するフローチャートである。
【図１２】撮像部１で撮像された画像データをリアルタイムで、表示部２３に表示する装置を示す図である。
【符号の説明】
１撮像部，２記録部，３記録媒体，１０Ｌ左眼用撮像部，１０Ｒ右眼用撮像部，１１Ｌ，１１Ｒ楕円ハーフミラー，１２Ｌ，１２Ｒ魚眼カメラ，１３Ｌ，１３Ｒ魚眼レンズ，１４Ｌ，１４Ｒ球面ハーフミラー，１６わたり，１７Ｌ，１７Ｒテンプル，２１記録媒体，２２再生部，２３表示部，３０Ｌ左眼用表示部，３０Ｒ右眼用表示部，３１Ｌ，３１Ｒ楕円ミラー，３２Ｌ，３２Ｒ魚眼プロジェクタ，３３Ｌ，３３Ｒプロジェクタ，３４Ｌ，３４Ｒ魚眼レンズ，３６わたり，３７Ｌ，３７Ｒテンプル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Imaging apparatus and imaging method In particular, for example, it allows other users to observe the situation reflected in one user's vision Imaging apparatus and imaging method About.
[0002]
[Prior art]
As a method of observing a situation reflected in a certain user's vision, for example, a small video camera (hereinafter simply referred to as a camera) is arranged near the user's eyes, and images are taken by the camera. There is a method for allowing other users to view images.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, the camera must be placed at a position slightly away from the position of the user's eyes, and therefore the image captured by the camera is between the position of the camera and the position of the user's eyes. The situation corresponding to the distance is different from the situation reflected in the user's vision.
[0004]
Therefore, there is a method of arranging the camera at a position closer to the user's eyes, but in this method, the camera enters the user's field of view and makes the user feel bothersome.
[0005]
The present invention has been made in view of such a situation, and enables other users to observe an image of a situation that is closer to the situation reflected in the vision of a certain user.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The imaging apparatus according to the present invention includes a reflecting means for reflecting a light beam incident on one concave point of a concave mirror having two focal points toward the concave mirror, and a light beam incident from the direction of one focal point. A concave mirror that reflects in the direction of the other focal point, and a light beam that is arranged at the position of the other focal point of the concave mirror and that is reflected by the concave mirror and incident in the direction of the other focal point, receives an image corresponding to the light beam. An image pickup means for picking up an image is provided.
[0007]
The imaging method of the present invention reflects a light beam incident on one concave point of a concave mirror having two focal points toward the concave mirror. An image corresponding to the light beam is picked up by receiving a light beam reflected in the direction of the other focal point and receiving light incident in the direction of the other focal point of the concave mirror.
[0010]
In the imaging apparatus and imaging method of the present invention, a light beam incident toward one focus of a concave mirror having two focal points is reflected toward the concave mirror, and a light beam incident from the direction of the one focus in the concave mirror is Reflected in the direction of the other of the two focal points. Then, a light beam incident in the direction of the other focal point of the concave mirror is received, and an image corresponding to the light beam is captured.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration example of an embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
[0013]
The imaging unit 1 captures a subject by receiving light (light rays) emitted from the subject, that is, light reflected from the subject among natural light and other light emitted to the subject, and images the subject. Data is supplied to the recording unit 2 in units of one frame (or one field), for example. The recording unit 2 performs necessary processing (for example, data conversion processing to a predetermined format, image compression processing, etc.) on the image data supplied from the imaging unit 1 and records it on the recording medium 3. That is, the recording medium 3 is composed of, for example, an HD (Hard Disk), a semiconductor memory, and the like, and image data is recorded thereon by the recording unit 2.
[0014]
Next, FIG. 2 shows a configuration example of an optical system portion of the imaging unit 1 of FIG.
[0015]
The imaging unit 1 includes a left-eye imaging unit 10L arranged in the user's left-eye part and a right-eye imaging unit 10R arranged in the user's right-eye part.
[0016]
The left-eye imaging unit 10L includes an elliptic half mirror 11L, a fisheye camera 12L, and a spherical half mirror 14L.
[0017]
The ellipse half mirror 11L is a half mirror having a shape in which a rotating body obtained by rotating an ellipse around a major axis is divided into two by a plane passing through the major axis, and the inside is hollow. The ellipse half mirror 11L transmits light incident from the outside to the inside thereof, reflects a part of the light incident on the inner surface (mirror reflection), and transmits the remaining light to the outside. .
[0018]
The ellipse half mirror 11L has two focal points f on its long axis. _L1 And f _L2 And one focus f _L1 The fisheye camera 12L is disposed at the position of the other focus f. _L2 A spherical half mirror 14L is arranged at the position. Note that the elliptical half mirror 11L has two focal points f due to the nature of the ellipse. _L1 And f _L2 From one of the focal points, a light beam that is directed to an arbitrary point inside the ellipse half mirror 11L and reflected at that point is incident on the other focal point.
[0019]
The fish-eye camera 12L is a camera (video camera) that employs a fish-eye lens 13L as a lens. _L1 To the fisheye lens 13L, the focal point f _L2 Is reflected from an arbitrary point of the ellipse half mirror 11L, and the focal point f _L1 It is arranged so that all the rays going to
[0020]
The spherical half mirror 14L is, for example, a hemispherical half mirror having a hollow inside, and the center thereof is a focal point f. _L2 It is arranged to match the position of. The spherical half mirror 14L passes through the elliptical half mirror 11L from the outside of the elliptical half mirror 11L, and has a focal point f. _L2 A part of the light beam traveling toward is reflected toward the ellipse half mirror 11L, and the rest is transmitted.
[0021]
The right-eye imaging unit 10R is configured in the same manner as the left-eye imaging unit 10L.
[0022]
That is, the right-eye imaging unit 10R includes an elliptic half mirror 11R, a fisheye camera 12R, and a spherical half mirror 14R.
[0023]
The ellipse half mirror 11R is a half mirror having the same shape as the ellipse half mirror 11L. Therefore, similarly to the ellipse half mirror 11L, the light incident from the outside is transmitted to the inside and incident on the inner surface. A part of the light beam to be reflected is reflected (specular reflection) and the rest is transmitted to the outside. However, the elliptical half mirror 11R may have an elliptical shape different from the elliptical half mirror 11L.
[0024]
The ellipse half mirror 11R has two focal points f on its long axis. _R1 And f _R2 And the focus f _R1 A fisheye camera 12R is arranged at the position of _R2 The spherical half mirror 14R is disposed at the position. In the elliptical half mirror 11R, as in the case of the elliptical half mirror 11L, the two focal points f depend on the property of the ellipse. _R1 And f _R2 From one of the focal points, a light beam traveling toward an arbitrary point inside the elliptical half mirror 11R and reflected at that point is incident on the other focal point.
[0025]
Similar to the fish-eye camera 12L, the fish-eye camera 12R is a camera (video camera) that employs a fish-eye lens 13R as a lens, and its optical center is a focal point f. _R1 To the fisheye lens 13R, the focal point f _R2 Is reflected at an arbitrary point of the elliptical half mirror 11R, and the focal point f _R1 It is arranged so that all the rays going to
[0026]
Similar to the spherical half mirror 14L, the spherical half mirror 14R is a semispherical half mirror with a hollow interior, and its center is the focal point f. _R2 It is arranged to match the position of. The spherical half mirror 14R passes through the elliptical half mirror 11R from the outside of the elliptical half mirror 11R, and has a focal point f. _R2 A part of the light beam traveling toward is reflected toward the elliptical half mirror 11R, and the rest is transmitted.
[0027]
Next, FIG. 3 shows a method of using the imaging unit 1 of FIG. That is, FIG. 3 is a diagram of a state in which the user wears the imaging unit 1 as viewed from the user's overhead direction.
[0028]
The imaging unit 1 is configured as, for example, glasses, and the left-eye imaging unit 10L and the right-eye imaging unit 10R are used in a state corresponding to a left-eye lens and a right-eye lens, respectively.
[0029]
That is, the left-eye imaging unit 10 L and the right-eye imaging unit 10 R are connected by a frame 16 for spectacles. The left-eye imaging unit 10L and the right-eye imaging unit 10R are equipped with glasses frame temples 17L and 17R, respectively. The user attaches the temples 17L and 17R to the left ear and the right, respectively. By putting it on the ear, the imaging unit 1 can be worn as if wearing glasses.
[0030]
When the user wears the imaging unit 1, the focal point f of the ellipse half mirror 11L _L2 Is arranged at the position of the user's left eye, and the focal point f of the elliptical half mirror 11R _R2 Is placed at the position of the user's right eye.
[0031]
In the imaging unit 1 configured as described above, as shown in FIG. 4, the focus f of the elliptical half mirror 11L is externally applied to the left-eye imaging unit 10L. _L2 A light ray R (light ray reflected by the subject) R from the subject toward the light passes through the elliptical half mirror 11L and enters the spherical half mirror 14L. In the spherical half mirror 14L, a part of the light beam R is reflected in the direction opposite to the incident direction of the light beam R, and the remaining light is transmitted into the spherical half mirror 14L. The light beam transmitted through the spherical half mirror 14L has a focal point f. _L2 To the focus f _L2 It enters the left eye of the user at the position of. The light ray that has entered the left eye of the user forms an image on the retina, whereby the subject corresponding to the light ray R is observed in the left eye of the user.
[0032]
On the other hand, the light beam reflected by the spherical half mirror 14L follows the trajectory of the light beam R incident on the elliptical half mirror 14L in the reverse direction, and is incident on the inner surface of the spherical half mirror 14L and reflected. That is, the ray R has a focal point f. _L2 Is directed toward the center of the spherical half mirror 14L, and is reflected by the spherical half mirror 14L in the direction opposite to the incident direction by 180 degrees. The light beam reflected by the spherical half mirror 14L is reflected by the focal point f of the elliptic half mirror 14L. _L2 Since the light beam is directed toward the inner surface of the spherical half mirror 14L, the light beam is reflected on the inner surface of the spherical half mirror 14L, and as described above, the focal point f of the elliptical half mirror 14L. _L2 Focus f _L1 Head for.
[0033]
Therefore, the focus f _L1 A light ray reflected by the spherical half mirror 14L and further reflected by the ellipse half mirror 11R is incident on the fish-eye lens 13R of the fish-eye camera 12L installed at the position, and the light ray is received by the fish-eye camera 12L. The Thereby, the fish-eye camera 12L captures an image of the subject corresponding to the light beam. That is, the fish-eye camera 12L captures the same image as when the fish-eye camera 12L is placed at the position of the user's left eye, that is, the image of the subject being observed with the user's left eye.
[0034]
In the imaging unit 10R for the right eye of the imaging unit 1, as in the imaging unit 10L for the left eye, the fish-eye camera 12R captures an image of the subject that is observed with the user's right eye.
[0035]
Here, for example, the half mirror is configured by coating one surface of a glass plate with a reflection film such as a metal thin film or a dielectric multilayer film. Now, the surface on which the reflection film is formed in the half mirror is formed. If the surface opposite to the front surface is referred to as the back surface, light rays are reflected on the front surface and the back surface of the half mirror as shown in FIG.
[0036]
In other words, as shown in FIG. 5A, a part of the incident light is incident on the surface of the half mirror, and the rest is transmitted through the surface.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the incident light incident on the back surface of the half mirror reflects a part of the incident light on the back surface and reflects another part of the incident light on the surface. The rest is transparent.
[0038]
That is, the reflected light of one light beam incident on the back surface of the half mirror becomes two light beams.
[0039]
Therefore, when the light incident on the back surface of the half mirror is reflected by the half mirror and the reflected light is received to capture an image, the image is doubled and the image quality deteriorates. For this reason, when imaging is performed by receiving the light beam reflected by the half mirror, it is desirable to configure the half mirror so that the light beam is reflected by the surface of the half mirror.
[0040]
That is, in the imaging unit 10L for the left eye in FIG. 4, the elliptical half mirror 11L and the spherical half mirror 14L are configured as half mirrors, but the elliptical half mirror 11L is formed by a half mirror having the inner surface as a surface. The spherical half mirror 14L is preferably constituted by a half mirror having the outer surface as its surface. This also applies to the right-eye imaging unit 10R.
[0041]
Next, processing of the imaging apparatus in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0042]
First, in step S1, the focus f from the outside of the elliptical half mirror 11L is detected in the left-eye imaging unit 10L as described with reference to FIG. _L2 , Reflected by the spherical half mirror 14L, and further reflected by the ellipse half mirror 11L, the focal point f. _L1 When the light ray incident on the object is received by the fish-eye camera 12L, image data of the subject corresponding to the light ray is captured. Furthermore, in step S1, the focus f from the outside of the elliptical half mirror 11R is also detected in the right-eye imaging unit 10L. _R2 , Reflected by the spherical half mirror 14R, and further reflected by the elliptical half mirror 11R, the focal point f. _R1 When the light ray incident on the light is received by the fish-eye camera 12R, one frame of image data corresponding to the light ray is captured.
[0043]
The image data obtained by the fisheye cameras 12L and 12R is supplied to the recording unit 2, and the recording unit 2 supplies the image data supplied from the fisheye cameras 12L and 12R to the recording medium 3 in step S2. And proceed to step S3.
[0044]
In step S 3, it is determined whether or not an operation unit (not shown) has been operated by the user so as to end the imaging of the image data (hereinafter referred to as an imaging end operation as appropriate).
[0045]
If it is determined in step S3 that the imaging end operation has not been performed, the process returns to step S1, and the same processing is repeated thereafter.
[0046]
If it is determined in step S3 that an imaging end operation has been performed, the process ends.
[0047]
As described above, in the spherical half mirrors 14L and 14R, the focal point f _L2 And f _R2 Are reflected toward the elliptical half mirrors 11L and 11R, respectively, and the respective rays are reflected at the focal point f at the elliptical half mirrors 11L and 11R. _L1 And f _R1 Is reflected in the direction of, and in the fish-eye cameras 12L and 12R, the focus f _L1 And f _R1 Since the image corresponding to each light beam is picked up by receiving each of the light beams going to, it can theoretically (ideally) capture the same image as the situation seen by the user's vision. .
[0048]
Furthermore, the left eye and the right eye of the user are the focal point f of the ellipse half mirror 11L. _L2 And the focal point f of the elliptical half mirror 11R _R2 The fish-eye cameras 12L and 12R are arranged at the other focal point f. _L1 And f _R1 Therefore, the fish-eye cameras 12L and 12R can be prevented from obstructing the user's field of view.
[0049]
Next, FIG. 7 shows a configuration example of an embodiment of a display device to which the present invention is applied.
[0050]
The recording medium 21 is composed of, for example, an HD or a semiconductor memory, in which image data captured by the imaging apparatus of FIG. 1 and recorded on the recording medium 3 is recorded. The playback unit 22 reads the image data recorded on the recording medium 21 in units of frames, for example, performs necessary processing (for example, data conversion processing to a predetermined format, image expansion processing, etc.), and displays the display unit. 23. The display unit 23 displays the image data supplied from the reproduction unit 22.
[0051]
Next, FIG. 8 shows a configuration example of an optical system portion of the display unit 23 of FIG.
[0052]
The display unit 23 includes a left-eye display unit 30L disposed in the user's left-eye part and a right-eye display unit 30R disposed in the user's right-eye part.
[0053]
The left-eye display unit 30L includes an elliptical mirror 31L and a fish-eye projector 32L.
[0054]
The elliptical mirror 31L is a mirror having the same (or similar) shape as the elliptical half mirror 11L (FIG. 2), and a reflection surface is formed inside thereof. Therefore, the elliptical mirror 31L reflects the light beam traveling from the inner side toward the reflecting surface to the inner side. Here, since the elliptical mirror 31L has the same shape as the elliptical half mirror 11L (FIG. 2), the focal point f has two focal points f on the major axis, similar to the elliptical mirror half mirror 11L. _L1 'And f _L2 'have. And focus f _L1 A fisheye projector 32L is arranged at the position '. The elliptical mirror 31L has two focal points f due to the nature of the ellipse. _L1 'And f _L2 A light ray traveling from one focal point of 'to an arbitrary point inside the elliptical mirror 31L is reflected at that point toward the other focal point.
[0055]
The fish-eye projector 32L includes a projector 33L and a fish-eye lens 34L. The projector 33L emits light corresponding to the image data supplied from the reproduction unit 22 (FIG. 7), and the fish-eye lens 34L is output from the projector 33L. Light is emitted to the surroundings. Here, the fish-eye lens 34L has the same optical characteristics as the fish-eye lens 13L that constitutes the fish-eye camera 12L in FIG. 2, and accordingly, an image captured by the fish-eye camera 12L in FIG. 2 in the fish-eye projector 32L. 2 is emitted only in the direction opposite to the light received by the fisheye camera 12L in FIG.
[0056]
The right-eye display unit 30R is configured in the same manner as the left-eye display unit 30L.
[0057]
That is, the right-eye display unit 30R includes an elliptical mirror 31R and a fish-eye projector 32R.
[0058]
The elliptical mirror 31R is a mirror having the same (or similar) shape as that of the elliptical half mirror 11R (FIG. 2). Reflects on the inside. The elliptical mirror 31R has two focal points f on its long axis. _R1 'And f _R2 Has a focus f _R1 A fish-eye projector 32R is arranged at the position '. Note that the elliptical mirror 31R also has two focal points f depending on the properties of the ellipse, as in the elliptical mirror 31L. _R1 'And f _R2 A light ray from one focal point of 'to an arbitrary point inside the elliptical mirror 31R is reflected at that point toward the other focal point.
[0059]
Similar to the fisheye projector 32L, the fisheye projector 32R includes a projector 33R and a fisheye lens 34L. That is, the projector 33R emits light corresponding to the image data supplied from the reproduction unit 22 (FIG. 7), and the fisheye lens 34R radiates light from the projector 33R to the surroundings. Here, the fish-eye lens 34R has the same optical characteristics as the fish-eye lens 13R constituting the fish-eye camera 12R of FIG. 2, and therefore, the image captured by the fish-eye camera 12R of FIG. 2 in the fish-eye projector 32R. 2 is emitted in the opposite direction to the light received by the fisheye camera 12R in FIG.
[0060]
Next, FIG. 9 shows how to use the display unit 23 of FIG. That is, FIG. 9 is a view of a state in which the user wears the display unit 23 as seen from above the user's head.
[0061]
The display unit 23 is configured like glasses, for example, similarly to the imaging unit 1 shown in FIG. 3, and the left-eye display unit 30L and the right-eye display unit 30R are respectively for the left eye and the right eye. Used in a state corresponding to a lens for use.
[0062]
That is, the left-eye display unit 30L and the right-eye display unit 30R are connected by a frame 36 for glasses. The left-eye display unit 30L and the right-eye display unit 30R are equipped with glasses frames 37L and 37R, respectively. The user attaches the temples 37L and 37R to the left ear and the right, respectively. By putting on the ear, the display unit 23 can be worn like wearing glasses.
[0063]
When the user wears the display unit 23, the focal point f of the elliptical mirror 31L _L2 'Is placed at the position of the user's left eye and the focal point f of the elliptical mirror 31R _R2 'Is placed at the position of the user's right eye.
[0064]
In the display unit 23 configured as described above, as shown in FIG. 10, in the left-eye display unit 30 L, the fish-eye projector 32 L corresponds to the light beam corresponding to the image data supplied from the reproduction unit 22 (FIG. 7). R ′, and this ray R ′ is the focal point f of the elliptical mirror 31L. _L1 'Enters the inner surface of the elliptical mirror 31L. In the elliptical mirror 31L, the light ray R ′ incident thereon is converted into the focal point f of the elliptical mirror 31L. _L1 The focus that is not 'f _L2 Reflected in the direction of 'and its focus f _L2 It enters the left eye of the user at position '. The light beam incident on the user's left eye forms an image on the retina, thereby displaying an image.
[0065]
That is, for example, in FIG. 10, the light ray R ′ emitted from the fisheye projector 32L corresponds to the image data captured by receiving the light ray R in the fisheye camera 12L of FIG. Then, the light ray R ′ is reflected at the same point as the light ray R is reflected by the ellipse half mirror 11L, and has the same incident angle as that of the light ray R and the focal point f. _L2 Go to 'and focus f _L2 It enters the left eye of the user at position '.
[0066]
Therefore, a light ray R ′ having an intensity proportional to the light ray R incident on the left eye of the user wearing the left-eye imaging unit 10L (FIG. 4) is applied to the left eye of the user wearing the left-eye display unit 30L. However, since it is incident from the same direction as the light ray R, the left eye of the user wearing the left eye display unit 30L is observed by the left eye of the user wearing the left eye imaging unit 10L (FIG. 4). The same image as that observed is observed.
[0067]
In the right-eye display unit 30R of the display unit 23, the image supplied from the reproduction unit 22 (FIG. 7) is displayed in the same manner as in the left-eye display unit 30L.
[0068]
Next, processing of the display device of FIG. 7 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0069]
First, in step S 11, the reproducing unit 22 reads out the image data recorded on the recording medium 21 in units of one frame, and supplies the image data to the display unit 23. In other words, the playback unit 22 uses the left-eye display unit 30 L (the left-eye display unit 30 L) of the image data captured by the left-eye imaging unit 10 L (FIG. 2) out of one frame of image data read from the recording medium 21. 8) and image data captured by the right-eye imaging unit 10 R (FIG. 2) is supplied to the right-eye display unit 30 R (FIG. 8) of the display unit 23.
[0070]
In step S 12, the image data supplied from the reproduction unit 22 is displayed on the display unit 23. That is, in step S12, as described with reference to FIG. _L1 The fish-eye projector 32L arranged at the position 'emits light rays corresponding to the image data supplied from the reproduction unit 22. This ray is reflected by the elliptical mirror 31L and has a focal point f. _L2 Head to '. Focus f _L2 The rays going to 'the focus f _L2 The image is displayed by being incident on the left eye of the user at position 'and forming an image on the retina.
[0071]
Furthermore, in step S12, the focus f is displayed on the right-eye display unit 30L. _R1 The fish-eye projector 32R arranged at the position 'emits light rays corresponding to the image data supplied from the reproduction unit 22. This ray is reflected by the elliptical mirror 31R and has a focal point f. _R2 Head to '. Focus f _R2 The rays going to 'the focus f _R2 The image is displayed by being incident on the right eye of the user at the position 'and forming an image on the retina.
[0072]
Thereafter, the process proceeds to step S13, and it is determined whether or not an operation unit (not shown) has been operated by the user to end the display of the image data (hereinafter referred to as a display end operation as appropriate).
[0073]
If it is determined in step S13 that the display end operation has not been performed, the process returns to step S11. In step S11, the reproducing unit 22 reads the next frame of image data from the recording medium 21, and the same processing is repeated thereafter.
[0074]
If it is determined in step S13 that a display end operation has been performed, the process ends.
[0075]
As described above, in the fisheye projectors 32L and 32R, the light rays emitted from the projectors 33L and 33R are respectively opposite to the light rays incident on the fisheye cameras 12L and 12R (FIG. 2) via the fisheye lenses 34L and 34R. Further, the light beam is emitted from the elliptic mirrors 31L and 31R to the focal point f. _L2 'And f _R2 By reflecting in the direction of ' _L2 'And f _R2 Toward the focal point f in the imaging device (FIG. 2) _L2 And f _R2 In theory (ideally), the user wearing the display unit 23 is the same as the situation seen by the user wearing the imaging unit 1 in FIG. Can be observed.
[0076]
In the present embodiment, the display unit 23 is configured using elliptical mirrors 31L and 31R that are mirrors. However, the display unit 23 is the same as the elliptical mirrors 31L and 31R instead of the elliptical mirrors 31L and 31R. It is possible to use a half mirror having a shape. In this case, the user wearing the display unit 23 observes the image corresponding to the light incident through the half mirror, that is, the real world situation, together with the image corresponding to the light emitted by the fisheye projectors 32L and 32R. Can do.
[0077]
In the present embodiment, the imaging unit 1 employs the elliptical half mirrors 11L and 11R, which are elliptical half mirrors, as the concave mirrors that reflect the light beams reflected by the spherical half mirrors 14L and 14R. In addition, in the imaging unit 1, for example, a concave mirror that has two focal points and collects light beams emitted from one focal point at the other focal point can be employed.
[0078]
Further, in the present embodiment, the imaging unit 1 uses the fisheye cameras 12L and 12R that employ the fisheye lenses 13L and 13R as lenses, respectively. However, for example, the light received from multiple directions is received by the camera. It is possible to employ a camera (including an omnidirectional camera) using a wide-angle lens that can focus on the surface.
[0079]
In the present embodiment, the image data picked up by the image pickup unit 1 is once recorded in the recording medium 3 in the image pickup apparatus (FIG. 1), and the same as the recording medium 3 in the display apparatus (FIG. 7). Although the image data is reproduced and displayed from the recording medium 21 on which the image data is recorded, the image data captured by the imaging unit 1 can be displayed on the display unit 23 in real time as it is. is there. That is, as shown in FIG. 12, the image data captured by the image capturing unit 1 is transmitted to the display unit 23 via a wireless or wired transmission medium, and the image data is displayed in real time on the display unit 23. It is possible to display it.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to use a situation reflected in a certain user's vision as image data, and to allow other users to observe the situation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
2 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging unit 1. FIG.
3 is a diagram illustrating a usage state of the imaging unit 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a locus of light rays in a left-eye imaging unit 10L.
FIG. 5 is a diagram for explaining reflection and transmission of light beams by a half mirror.
FIG. 6 is a flowchart illustrating processing of the imaging apparatus.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of a display device to which the present invention has been applied.
8 is a diagram illustrating a configuration example of a display unit 23. FIG.
9 is a diagram showing a usage state of the display unit 23. FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a trajectory of light rays in the left eye display unit 30L.
FIG. 11 is a flowchart illustrating processing of the display device.
12 is a diagram illustrating an apparatus that displays image data captured by the imaging unit 1 on the display unit 23 in real time. FIG.
[Explanation of symbols]
1 imaging unit, 2 recording unit, 3 recording medium, 10L imaging unit for left eye, 10R imaging unit for right eye, 11L, 11R elliptic half mirror, 12L, 12R fisheye camera, 13L, 13R fisheye lens, 14L, 14R spherical half Mirror, 16 Cross, 17L, 17R Temple, 21 Recording medium, 22 Playback section, 23 Display section, 30L Display section for left eye, 30R Display section for right eye, 31L, 31R Elliptical mirror, 32L, 32R Fisheye projector, 33L , 33R projector, 34L, 34R fisheye lens, 36, 37L, 37R temple

Claims

Reflecting means for reflecting light incident on one of the concave mirrors having two focal points toward the concave mirror;
The concave mirror that reflects light incident from the direction of the one focal point in the direction of the other focal point of the two focal points;
An imaging unit that is disposed at the position of the other focal point of the concave mirror and receives a light beam reflected by the concave mirror and incident in the direction of the other focal point, thereby capturing an image corresponding to the light beam. An imaging device that is characterized.

The concave mirror is an elliptical half mirror that is an elliptical half mirror;
The reflecting means reflects a light beam incident from the outside of the elliptical half mirror toward the one focal point toward the inside of the elliptical half mirror;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the elliptical half mirror reflects a light beam reflected by the reflecting unit and incident in a direction of the other focal point.

The reflecting means is
It is a spherical half mirror that is a hemispherical half mirror,
The imaging apparatus according to claim 2, wherein a part of light rays incident from the outside of the elliptical half mirror toward the one focal point are reflected and the rest are transmitted.

The imaging apparatus according to claim 1, wherein a user's eye is positioned at the one focal point of the concave mirror.

Reflecting light rays that are incident toward one focal point of a concave mirror having two focal points toward the concave mirror;
In the concave mirror, a light beam incident from the direction of the one focal point is reflected in the direction of the other focal point of the two focal points,
An imaging method , wherein an image corresponding to the light beam is captured by receiving a light beam incident in the direction of the other focal point of the concave mirror .