JPH08307753A

JPH08307753A - カメラと表示装置から成る映像システム及び表示装置

Info

Publication number: JPH08307753A
Application number: JP7110604A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Otsuka; 博司大塚; Hiroshi Mukai; 弘向井; Shigeto Omori; 滋人大森
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】魚眼レンズを用いて撮影したムービー映像を
歪みなく表示するとともに、一部範囲の映像を観察者の
希望に応じて提示する映像装置を提供する。【構成】魚眼レンズを備えたムービーカメラによって
画角１８０゜の映像を撮影し、記録媒体に記録する。表
示装置に、記録媒体２５から読み出した映像の一部範囲
を取り出すエリア選択回路１００L、１００R、映像を歪
みなく平面に表示するための変換を行う整形回路１０４
L、１０４R、変換による映像の荒れを補う補完回路１０
２L、１０２R、映像の振れを検出する回路１０１、検出
した映像振れに基づいて画素ずらしを行う回路１０３
L、１０３Rを備え、各回路で処理された映像をＬＣＤ８
８L、８８Rに表示する。エリア選択回路は、角速度セン
サー８５で検出した観察者の頭部の向きに対応する映像
範囲を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラと該カメラで撮
影された映像を再生する表示装置とから成る映像システ
ム、及びそれに利用できる表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ムービー映像を表示する映像装
置では、ムービーカメラで撮影した映像の全範囲を表示
装置に表示することが行われ、観賞者に提示される映像
は撮影時に決定されている。このため、特定の被写体を
大きく観たい、あるいは広範囲の映像を観賞したい等
の、映像観賞者の希望が満足されない場合も多々生じ
る。

【０００３】ムービーカメラで撮影される範囲は、撮影
レンズの焦点距離、撮像素子の大きさ、撮影レンズと撮
像素子の距離等のカメラの幾何学的条件で決定される画
角に制限される。撮影レンズの焦点距離が短いときに
は、画角が大きくなって広範囲の映像が撮影され、映像
内の個々の被写体は小さくなる。逆に、撮影レンズの焦
点距離が長いときには、画角が小さくなって狭い範囲の
映像が撮影され、被写体が大きく撮影される。

【０００４】最も画角の広いレンズは魚眼レンズであ
り、画角１８０゜以上の広い範囲の映像を撮影すること
ができる。しかしながら、１８０゜以上の視野を完全に
相似形の像として有限の平面上に結像させることは原理
的に不可能であり、魚眼レンズには通常のレンズとは異
なる射影方式が採用されて、たる型に歪曲する像を形成
するように構成されている。このため、魚眼レンズで撮
影した映像を平面上に表示するには、射影方式を考慮し
て歪みの除去を行う必要が生じる。

【０００５】公開特許公報・平２−１２７８７７号に
は、魚眼レンズを用いた電子スチルカメラの画像に歪曲
補正を行って表示する技術が開示されている。ここで
は、画像に対して予め区切られた領域を設定しておき、
記憶している全画像データの中から、キー操作によって
指定された領域の画像データを取り出して、歪み補正処
理を行った後、映像信号として出力する構成としてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電子スチルカメラの映像を歪みなく表示する技術では、
撮影した全画像のうち表示する範囲が予め設定されてい
るため、任意の方向、任意の大きさの範囲を表示するこ
とはできない。

【０００７】また、魚眼レンズを用いて撮影した映像を
歪みなく観賞者に提示する方法は、歪み補正処理を施し
た映像を平面上に表示することに限られるものではな
い。

【０００８】本発明は、魚眼レンズを用いて撮影したム
ービー映像を歪みなく表示するとともに、一部範囲の映
像を観察者の希望に応じて提示する映像装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、映像を撮影するカメラとその映像を再生
表示する表示装置から成る映像装置において、カメラ
は、魚眼レンズと、アレイ状に配列された複数の光電変
換素子から成り、魚眼レンズを透過して入射する光を受
光して光電変換素子ごとに映像信号を出力する撮像素子
と、撮像素子から出力される映像信号を記録媒体に記録
する記録装置とを備え、表示装置は、記録装置によって
記録された映像信号を記録媒体から読み出す読み出し装
置と、読み出し装置によって読み出された映像信号のう
ち、撮像素子の一部領域にある光電変換素子の映像信号
を選出する映像信号選出手段と、映像信号選出手段によ
って選出された信号の映像を表示する表示素子と、表示
素子に表示される映像を観察する観察者の頭部の向きを
検出する方向検出手段と、映像信号選出手段が方向検出
手段によって検出される観察者の頭部の向きに対応する
撮像素子の領域の映像信号を選出するように、映像信号
選出手段を制御する制御手段とを備える構成とする。

【００１０】上記構成のカメラを、魚眼レンズと撮像素
子から成るカメラを左右を１対備えて、左右のカメラに
より映像を撮影する構成としてもよい。

【００１１】表示装置は、映像信号選出手段によって選
出された信号の映像が平面に表示されたときに歪みなく
表示されるように、映像信号選出手段によって選出され
た映像信号に補正を行う歪み補正手段と、歪み補正手段
によって補正された映像信号に補完を行う補完手段とを
備え、表示素子は平面に形成されて、補完手段によって
補完された信号の映像を表示する構成とする。

【００１２】表示装置を、球面に形成された凹面反射鏡
と魚眼レンズとを有し、魚眼レンズを介して表示素子の
映像を凹面反射鏡に投影する構成としてもよい。

【００１３】表示装置を、頭部に装着するＨＭＤとして
形成してもよい。

【００１４】また、連続したフィールドに撮影された動
画像を表示する表示装置において、各フィールドの一部
範囲の映像を選出する映像選出手段と、映像選出手段に
よって選出された映像を表示する表示素子と、映像選出
手段によって選出された映像をフィールド間で比較し
て、映像の振れを検出する映像振れ検出手段と、映像選
出手段によって選出された映像を、映像振れ検出手段で
検出した映像の振れに応じてシフトさせ、シフトさせた
後の映像を前記表示素子に表示させる映像シフト手段と
を備える構成とする。

【００１５】上記構成において、映像シフト手段は、映
像振れ検出手段によって検出された映像の振れの量が所
定量以下であるときに、映像をシフトさせて表示素子に
表示させ、映像振れ検出手段によって検出された映像の
振れの量が前記所定量を超えるときに、映像をシフトさ
せずに前記表示素子に表示させる。

【００１６】

【作用】映像を撮影するカメラとその映像を再生表示す
る表示装置から成る映像装置において、カメラに、魚眼
レンズと、アレイ状に配列された複数の光電変換素子か
ら成り、魚眼レンズを透過して入射する光を受光して光
電変換素子ごとに映像信号を出力する撮像素子と、撮像
素子から出力される映像信号を記録媒体に記録する記録
装置とを備え、表示装置に、記録装置によって記録され
た映像信号を記録媒体から読み出す読み出し装置と、読
み出し装置によって読み出された映像信号のうち、撮像
素子の一部領域にある光電変換素子の映像信号を選出す
る映像信号選出手段と、映像信号選出手段によって選出
された信号の映像を表示する表示素子と、表示素子に表
示される映像を観察する観察者の頭部の向きを検出する
方向検出手段と、映像信号選出手段が方向検出手段によ
って検出される観察者の頭部の向きに対応する撮像素子
の領域の映像信号を選出するように、映像信号選出手段
を制御する制御手段とを備えた構成では、撮影時には、
魚眼レンズによって広い範囲からの光が撮像素子に導か
れて広範囲の映像が撮影され、記録媒体に記録される。
再生表示時には、撮影された全範囲のうちの一部の映像
の信号が、映像信号選出手段によって選出され、その映
像が表示素子に表示される。方向検出手段は表示素子に
表示される映像を観察する観察者の頭部の向きを検出
し、制御手段は観察者の頭部の向きに対応する撮像素子
の領域の映像信号を映像信号選出手段に選出させる。し
たがって、広範囲の映像のうち、観察者の向き対応する
一部範囲の映像が表示される。

【００１７】魚眼レンズと撮像素子から成るカメラを左
右を１対備えて、左右のカメラにより映像を撮影する構
成では、視差のある左右像が撮影されて、映像は立体映
像となる。

【００１８】映像信号選出手段によって選出された信号
の映像が平面に表示されたときに歪みなく表示されるよ
うに、映像信号選出手段によって選出された映像信号に
補正を行う歪み補正手段と、歪み補正手段によって補正
された映像信号に補完を行う補完手段とを表示装置に備
え、表示素子を平面に形成して、補完手段によって補完
された信号の映像を表示する構成では、魚眼レンズによ
って撮影された映像を平面に表示することによって生じ
る映像の歪みが、歪み補正手段によって補正される。こ
の歪み補正によって生じる映像信号の欠落は補完手段に
よって補完される。したがって、平面に形成された表示
素子に、歪みがなくかつ細密な映像が表示される。

【００１９】球面に形成された凹面反射鏡と魚眼レンズ
とを表示装置に備えて、魚眼レンズを介して表示素子の
映像を凹面反射鏡に投影する構成とすると、カメラの魚
眼レンズで撮影され表示素子に表示された歪みのある映
像が、再び魚眼レンズを介して凹面反射鏡に投影される
ため、その投影映像は歪みのないものとなる。

【００２０】表示装置を頭部に装着するＨＭＤとして形
成すると、複数の観察者がそれぞれ表示装置を装着した
ときに、各観察者には頭部の向きに応じて異なる映像が
提示される。

【００２１】また、連続したフィールドに撮影された動
画像を表示する表示装置において、各フィールドの一部
範囲の映像を選出する映像選出手段と、映像選出手段に
よって選出された映像を表示する表示素子と、映像選出
手段によって選出された映像をフィールド間で比較し
て、映像の振れを検出する映像振れ検出手段と、映像選
出手段によって選出された映像を、映像振れ検出手段で
検出した映像の振れに応じてシフトさせ、シフトさせた
後の映像を前記表示素子に表示させる映像シフト手段と
を備えると、動画像の一部範囲の映像が表示素子に表示
されるとともに、表示される映像が映像振れ検出手段に
よってフィールド間で比較されて、映像の振れが検出さ
れる。映像シフト手段が検出された映像の振れに応じて
映像をシフトさせることにより、表示素子には振れのな
い映像が表示される。

【００２２】映像シフト手段が、映像振れ検出手段によ
って検出された映像の振れの量が所定量以下であるとき
に、映像をシフトさせて表示素子に表示させ、検出され
た映像の振れの量が前記所定量を超えるときに、映像を
シフトさせずに前記表示素子に表示させると、映像撮影
時におけるカメラ振れと撮影範囲の変更とが区別され
て、カメラ振れに起因する映像振れのみが除去される。
また、表示範囲を外部からの入力に基づいて設定すると
きには、入力の意図せぬ変動による映像振れと表示範囲
の意図的な変更とが区別されて、入力の意図せぬ変動に
起因する映像振れのみが除去される。

【００２３】

【実施例】本発明の第１の実施例について図面を参照し
て説明する。図１に、立体映像を撮影するムービーカメ
ラの外観を示す。ムービーカメラ１は左カメラ１１Lと
右カメラ１１R、および映像信号を出力し制御信号を入
力するための信号線２９を有している。ムービーカメラ
１は、撮影者が手で保持して撮影することができるほ
か、図１３に示したようにヘルメットに装着して使用す
ることや、図１４に示したように自動車に取り付けて使
用することもできるように構成されている。

【００２４】図２に左右カメラ１１L、１１Rの構成を示
す。左右カメラ１１L、１１Rは同一の構成であり、図２
には一方のみが示してある。カメラ１１は、撮影レンズ
としての魚眼レンズ１２、絞り１３、および撮像素子と
してのＣＣＤ１４から成る。絞り１３は絞り駆動部１５
によって駆動され、ＣＣＤ１４はＣＣＤ駆動部１６によ
って駆動される。

【００２５】魚眼レンズ１２は負および正の２群構成で
１８０゜の画角を有している。魚眼レンズ１２は、光軸
（一点鎖線で図示）と一致する入射角０゜の光から、光
軸に直交する入射角９０゜の光までをＣＣＤ１４に導き
結像させる。この魚眼レンズ１２は、結像位置の光軸か
らの距離が入射角の大きさに比例する等距離射影方式で
ある。

【００２６】図１５にＣＣＤ１４の受光範囲を示す。Ｃ
ＣＤ１４はアスペクト比が３：４の長方形に形成されて
おり、中央の円形領域に魚眼レンズ１２からの光が結像
するように、魚眼レンズ１２の光軸に対して垂直に配設
されている。

【００２７】左右カメラ１１L、１１Rは光軸が互いに平
行になるように設定されている。なお、魚眼レンズは被
写界深度が極めて深く近距離から無限遠までの距離に対
して焦点が合うという特性を考慮して、カメラ１１L、
１１Rには焦点調節機構を設けていない。

【００２８】ムービーカメラ１は、左右のカメラ１１
L、１１Rによる立体映像の撮影と、一方のカメラ（右カ
メラ１１R）のみによる平面映像の撮影とを切り換えて
行うことができるように構成されている。ムービーカメ
ラ１の回路構成を図３に示す。

【００２９】図において、１７は立体撮影と平面撮影の
切り換えを行うためのスイッチであり、立体映像の撮影
を指示する信号または平面映像の撮影を指示する信号を
出力する。垂直同期回路１８は立体／平面スイッチ１７
の信号に基づいて、所定の周期信号を出力する。スイッ
チャー１９は垂直同期回路１８からの信号を受けて、左
右のＣＣＤ１４L、１４Rからの映像信号を切り換えて、
画像処理回路２０に出力する。

【００３０】画像処理回路２０は、絞り駆動部１５を介
して絞り１３L、１３Rの制御を行い、ＣＣＤ駆動部１６
を介して、ＣＣＤ１４L、１４Rの積分やデータ出力のタ
イミングの制御を行う。これらの制御は立体／平面スイ
ッチ１７からの信号に基づいてなされる。立体撮影のと
きは左右両カメラ１１L、１１Rが駆動され、平面撮影の
ときは右カメラ１１Rのみが駆動される。したがって、
平面撮影においては、左カメラ１１Lは駆動されず無駄
な電力消費が避けられる。

【００３１】画像処理回路２０はスイッチャー１９を経
て入力されるアナログの映像信号に対して増幅、サンプ
ル・ホールド等の所定の信号処理を行い、処理後の映像
信号をＡ／Ｄ変換回路２１に出力する。識別信号生成回
路２２は、立体／平面スイッチ１７からの信号を受け
て、立体映像または平面映像を示すデジタル信号と右映
像または左映像を示すデジタル信号を作成し、これらを
識別信号として出力する。

【００３２】Ａ／Ｄ変換回路２１によってデジタル化さ
れた映像信号と、識別信号生成回路２２で作成された識
別信号は、加算器２３によって加算される。具体的に
は、加算器２３は識別信号を映像信号の垂直ブランキン
グ期間に挿入する。加算された信号は記録装置２４によ
って記録媒体２５に記録される。したがって、記録され
た映像信号には立体映像であるか平面映像であるか、お
よび右映像であるか左映像であるかを示す識別信号が、
フィールドごとに付加されており、識別信号を参照して
映像の適切な再生表示を行うことが可能になっている。

【００３３】立体映像撮影のときの、左右カメラ１１
L、１１Rの映像の切り換えについて説明する。図１６
に、左右ＣＣＤ１４L、１４Rからスイッチャー１９に入
力される映像信号のタイミングを示す。（Ａ）は右ＣＣ
Ｄ１４Rに蓄積される映像信号、（Ｂ）は左ＣＣＤ１４L
に蓄積される映像信号、（Ｃ）はスイッチャー１９に入
力される映像信号である。左右のＣＣＤ１４L、１４R
は、ともに６０Ｈｚの周期で１フィールド分の映像信号
の蓄積、出力を行うが、その周期は互いに半周期ずらし
て設定されている。したがって、スイッチャー１９には
１２０Ｈｚの周期で映像信号が入力され、右の映像信号
と左の映像信号とが交互に入力されることになる。スイ
ッチャー１９への入力周期に合わせて、記録装置２４も
１フィールド１２０Ｈｚの周期で、左右の映像信号を交
互に記録媒体２５に記録する。

【００３４】なお、平面映像撮影のときには、ＣＣＤ１
４Rによる映像信号の蓄積、スイッチャー１９への信号
出力、および記録装置２４による信号の記録は、いずれ
も６０Ｈｚの周期で行う。

【００３５】上記ムービーカメラ１で撮影した映像を再
生表示する表示装置の概略構成を図４に示す。表示装置
３は、半球形のドーム型スクリーン３１、左右の投影部
３２L、３２R、制御部３３、観賞者用眼鏡３４から成
り、投影部３２L、３２Rによって映像をスクリーン３１
に投影表示して、その映像を眼鏡３４を通して観賞する
ように構成されている。

【００３６】観賞者用眼鏡３４は、電界の印加の有無に
応じて光を透過または遮断する性質を有する左右の物性
シャッタ３５L、３５Rと、物性シャッタ３５L、３５Rへ
の電界印加を制御するシャッタ駆動部３６を備えてい
る。このような物性シャッタとしては、例えば、ＰＬＺ
Ｔセラミックスを用いることができる。

【００３７】制御部３３は、ムービーカメラ１で撮影さ
れた左右映像をそれぞれ左右投影部３２L、３２Rによっ
て投影表示させるとともに、投影部３２L、３２Rによる
映像投影を左右交互に切り換える。また、制御部３３は
映像投影の切り換えに同期した切換信号を観賞者用眼鏡
３４に無線で送信する。観賞者用眼鏡３４のシャッタ駆
動部３６は受信した切換信号に応じて左右の物性シャッ
タ３５L、３５Rの光の透過と遮断を交互に切り換える。

【００３８】図５に左右投影部３２L、３２Rの構成を示
す。左右投影部３２L、３２Rは同一の構成であり、図５
には一方のみが示してある。投影部３２は投影レンズと
しての魚眼レンズ３６と映像を表示する表示部３７から
成る。表示部３７としては透過型の液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ）が用いられ、表示駆動部３８によって映像が表示さ
れる。ＬＣＤパネルに表示された映像は、不図示のバッ
クライト光源からの光によって、魚眼レンズ３６を介し
てスクリーン３１に投影される。左右投影部３２L、３
２Rは光軸が互いに平行になるように設定されている。

【００３９】投影レンズとしての魚眼レンズ３６は、前
述の撮影レンズとしての魚眼レンズ１２とほぼ同様の構
成であり、等距離射影方式であって１８０゜の投射角を
有している。また、投影部３２L、３２Rはドーム型スク
リーン３１の半球の中心に設置される。したがって、左
右カメラ１１L、１１Rで撮影された画角１８０゜の映像
の全範囲が、歪みなくスクリーン３２に投影表示される
ことになる。

【００４０】図６に表示装置３の回路構成を示す。制御
部３３は、記録媒体２５に記録された信号を読み出して
映像信号と識別信号とに分離する再生装置３９を備えて
いる。再生装置３９によって分離された映像信号はスイ
ッチャー４０に入力され、識別信号は垂直同期回路４１
に入力される。垂直同期回路４１は識別信号に基づいて
スイッチャー４０の出力先を切り換えて、左右の映像信
号の分離を行う。また、送信部４２から切換信号を観賞
者用眼鏡３４に送信させる。

【００４１】記録されている映像が立体映像であるとき
の、映像信号の出力の切り換えを、図１７に示す。
（Ａ）はスイッチャー４０に入力される映像信号であ
る。この信号の周期は１２０Ｈｚであり、左右映像が交
互に含まれている。（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれスイ
ッチャー４０から出力される右映像および左映像の信号
である。分離された左右の映像信号は、ともに６０Ｈｚ
の周期をもち、互いに半周期ずれている。左右の映像信
号は、この後６０Ｈｚ周期で制御される。

【００４２】記録されている映像が平面映像のときは、
右の映像信号のみが出力される。この場合、スイッチャ
ー４０には周期が６０Ｈｚの映像信号が入力され、以降
も映像信号は６０Ｈｚ周期で制御される。

【００４３】左右の映像信号はそれぞれ対応する画素ず
らし回路４４L、４４Rに入力され、右の映像信号は映像
振れ検出回路４３にも入力される。これらの回路は、撮
影時のムービーカメラ１の振れによる映像の質の低下を
補償するものである。

【００４４】映像振れ検出回路４３は、６０Ｈｚの周期
で入力されてくるフィールド間の映像の相関を求めて、
映像のずれの量を検出する。すなわち、現在処理しよう
としているフィールドと１つ前のフィールドとの画素ご
との相関を求め、前フィールドに対する現フィールドの
映像の上下方向および左右方向のずれを検出する。検出
されたずれ量は画素数単位で画素ずらし回路４４L、４
４Rに出力される。

【００４５】画素ずらし回路４４L、４４Rは、映像振れ
検出回路４３から入力されるずれ量に基づいて、スイッ
チャー４０から入力された映像信号に対して、上下、左
右方向の画素ずらし処理を行う。画素ずらしは、ずれ量
が所定画素数以下のときに行われ、ずれ量が所定画素数
を超えているときには行われない。これは、カメラ振れ
と、撮影時における撮影範囲の意図的な変更とを区別す
るためである。上記所定画素数は、本実施例では２画素
に設定されているが、カメラ振れと撮影範囲の変更とを
区別し得る数であれば他の値でもよい。画素ずらし回路
４４L、４４Rの映像信号は投影部３２L、３２Rに出力さ
れる。

【００４６】観賞者用眼鏡３４は送信部４２からの切換
信号を受信部４５で受信する。この切換信号には、左右
物性シャッタ３５L、３５Rのどちらを開くかを指示する
情報が含まれており、シャッタ駆動部３６は指示された
方の物性シャッタに光を透過させ、他方に光を遮断させ
る。これにより、投影される映像に対応したシャッタが
開かれて、スクリーン３１に左映像が表示されていると
きには左眼による観察、右映像が表示されているときに
は右眼による観察がなされる。

【００４７】なお、シャッタ駆動部３６には不図示の遅
延回路が含まれており、切換信号の受信から切り換えの
実行までを所定時間遅らせるように設定されている。こ
れにより、制御部３３の映像振れ検出回路４３や画素ず
らし回路４４L、４４Rでの信号処理による表示の遅延に
対処することができ、表示の切り換えと同時に左右物性
シャッタ３５L、３５Rの切り換えが行われる。

【００４８】以上説明したように、本実施例のムービー
カメラ１と表示装置３によると、画角１８０゜の広い映
像が撮影され、その映像の全範囲が歪みなく再生され
る。映像は立体的観察が可能であるうえ、観賞者の前方
のみならず左右、上下方向にも提示されるため、観賞者
は極めて高い臨場感を得ることができる。

【００４９】本発明の第２の実施例について説明する。
本実施例では、映像の再生表示を行う表示装置が第１の
実施例と異なり、映像の撮影は前述のムービーカメラ１
によって行う。

【００５０】図７に表示装置の概略構成を示す。表示装
置５はヘルメット型のＨＭＤ５１と再生制御部５２とか
ら成り、映像をＨＭＤ５１に内蔵の球面反射鏡に投影表
示するものである。ＨＭＤ５１は投影部５３、制御駆動
部５４、角速度センサー５５、音響部５６およびズーム
指示部５７を備えている。ズーム指示部５７は表示され
る映像の拡大を指示するもので、ＨＭＤ装着者によって
操作される。再生制御部５２は、カメラ１によって撮影
された映像の再生信号と、音声信号を制御駆動部５４に
無線送信する。音声は撮影と同時に録音するようにして
おいてもよいし、背景音楽として撮影後に付加するよう
にしてもよい。

【００５１】制御駆動部５４は、受信した映像信号を投
影部５３に与えて映像を再生表示させ、音声信号を音響
部５６に与えて音声を再生させる。ここで、投影部５３
で再生表示される映像の範囲は、ムービーカメラ１によ
って撮影された１８０゜の画角の全範囲ではなく、その
一部範囲のみである。表示する範囲は、ＨＭＤ装着者の
頭部の向きに応じて決定する。頭部の向きは、角速度セ
ンサー５５によって回転速度を検出することによって検
知する。

【００５２】図１８に頭部の回転運動と、それを検出す
る角速度センサー５５との関係を示す。角速度センサー
５５は水平方向の回転の角速度を検出するセンサー５５
Hと垂直方向の回転の角速度を検出するセンサー５５Vか
ら成る。これらのセンサー５５H、５５Vとしては圧電振
動ジャイロを用いる。圧電振動ジャイロは柱状に形成さ
れており、軸方向に対して垂直方向の回転運動の角速度
を検出し、検出した角速度の大きさに対応する電圧を出
力する。頭部の左右方向の回転は水平方向角速度センサ
ー５５Hで検出され、上下方向の回転は垂直方向角速度
センサー５５Vで検出される。

【００５３】角速度センサー５５からの出力は制御駆動
部５４に入力され、制御駆動部５４は検出された角速度
に基づいてＨＭＤ装着者の頭部の方位変化を算出する。
さらに、制御駆動部５４は、その方位の変化量から基準
方向に対する頭部の向きを求め、映像信号の中から頭部
の向きに対応する一部範囲の映像信号を選出する。投影
部５３ではこの一部範囲の映像が表示される。

【００５４】投影部５３の構成を図８に示す。投影部５
３は、透過型ＬＣＤ５８、ＬＣＤ駆動部５９、魚眼レン
ズ６０、球面反射鏡６１、および一方向からの光を透過
させ逆方向からの光を反射させるビームスプリッタ６２
から成る。ＬＣＤ駆動部５９によってＬＣＤ５８に表示
された映像は、不図示のバックライト光源からの光によ
って、魚眼レンズ６０およびビームスプリッタ６２を介
して球面反射鏡６１に投影される。球面反射鏡６１で反
射された映像光は、ビームスプリッタ６２によって再度
反射され、ＨＭＤ装着者の眼Ｅに入射する。魚眼レンズ
６０は等距離射影方式で、投射角は１００゜である。

【００５５】撮影された映像範囲と投影される映像範囲
の一例を図１９に示す。半球ＳＡは画角１８０゜の撮影
範囲を表し、ＶＡが投影範囲である。半球ＳＡの天頂Ｐ
は撮影時のカメラの光軸に対応する。この図に示したよ
うに、投影される映像は長方形の四隅を丸くしたような
略楕円形である。観察者が映像を観察するときの視野角
は、長径に相当する横方向が１００゜、短径に相当する
縦方向が５６゜である。球面反射鏡６１はＬＣＤ５８か
ら投影されるこの略楕円形の映像光を過不足なく受けら
れる大きさ、形状に形成されている。

【００５６】図１９に示した投影範囲ＶＡは、ＨＭＤ装
着者が正面を向いており、かつ拡大指示をしていない状
態に対応したものである。この場合、撮影された全映像
範囲のうち中央部の、横方向の最大画角が１００゜、縦
方向の最大画角が５６゜の範囲がＬＣＤ５８に表示され
て、投影される。ＨＭＤ装着者が頭部を回転させたとき
には、それに応じて他の範囲が投影される。また、ズー
ム指示部５７の操作により拡大表示が指示されたときに
は、視野角の縦横の比が１４：２５になる、より小さな
範囲がＬＣＤ５８に拡大表示されて、投影される。

【００５７】投影部５３は左右１対設けられており、左
右の映像をそれぞれ左右の眼で観察することによって、
映像を立体的に認識することができる。なお、上記投影
部５３は、ビームスプリッタ６２によって光路を折り曲
げる構成としているため、ＬＣＤ５８を上方に球面反射
鏡６１を下方に配設することが可能になって、小型に形
成されている。

【００５８】本実施例の表示装置５による映像表示の原
理を図２０、２１を参照して説明する。図２０は等距離
射影方式による結像の様子を表している。レンズＬ₁に
入射する光ＬＴは平面Ｚ上の一点Ａに結像する。このと
き、レンズＬ₁の光軸Ａｘと結像面Ｚとの交点Ｃから結
像位置Ａまでの距離ａは、レンズＬ₁の焦点距離をｆ、
光ＬＴの入射角をθとすると、ｆθで表される。したが
って、入射角θと距離ａは比例する。

【００５９】ムービーカメラ１のＣＣＤ１４は実際は平
面であるが、等距離射影方式の魚眼レンズ１２で撮影し
た映像は、上述のように映像の中心から結像位置までの
距離が入射角に比例するため、半球上にＣＣＤを配設し
てその球面に対して垂直に入射する光のみを撮影するこ
とと等価となる。

【００６０】このようにして撮影した映像と投影範囲の
関係を図２１に示す。半円Ｈは画角１８０゜の映像であ
り、円弧Ａ₁、Ａ₂およびＡ₃は投影表示される範囲を表
す。円弧Ａ₁は中心の入射角が０゜の映像範囲であり、
全映像の中心に位置する。円弧Ａ₁の映像は、等距離射
影方式の魚眼レンズＬ₂を介して球面Ｓに投影すると、
歪みのない像となる。

【００６１】円弧Ａ₂の映像はＡ₁と同じ大きさでありそ
の中心の入射角はαである。円弧Ａ₂はαだけ回転させ
ることで円弧Ａ₁と重なり、円弧Ａ₂の映像も魚眼レンズ
Ｌ₂を介して球面Ｓに投影すると歪みのない像となる。
この角度αの回転は、実際のＣＣＤ１４では距離ｆαの
平行移動に対応する。円弧Ａ₃は拡大投影される映像範
囲を表すもので、円弧Ａ₁、Ａ₂よりも短い。円弧Ａ₃の
映像範囲は、Ａ₁と同じ大きさに拡大された後に投影さ
れる。円弧Ａ₃の映像範囲を歪みなく拡大するには、円
弧Ａ₃の中心角を線形拡大すればよい。

【００６２】このように、魚眼レンズ６０によって球面
反射鏡６１に映像を投影する表示装置５では、特殊な変
換を行うことなく任意の方向の映像を投影表示すること
ができる。ただし、拡大投影においては映像が粗くなる
ため、補完処理を行なって映像を細密化する。

【００６３】表示装置５の回路構成を図９に示す。再生
制御部５２は、記録媒体２５に記録された信号を読み出
す再生装置６３と、読み出された信号を送信する送信装
置６４を備えている。前述のように、ムービーカメラ１
によって記録された記録媒体２５には映像信号と制御信
号が加算されて記録されており、再生装置６３は加算さ
れた映像信号と制御信号とを、１フィールドずつ順次読
み出していく。送信装置６４は、その信号を無線によっ
て制御駆動部５４に送信する。

【００６４】制御駆動部５４は、送信装置６４からの無
線信号を受信する受信装置６５と、受信した信号を映像
信号と識別信号とに分離する分離回路６６を有してお
り、分離された映像信号と識別信号はそれぞれスイッチ
ャー６７と垂直同期回路６８に入力される。スイッチャ
ー６７には左映像信号を記憶するメモリー６９Ｌと、右
映像信号を記憶するメモリー６９Rとが接続されてお
り、垂直同期回路６８は識別信号に基づいてスイッチャ
ー６７の出力先を切り換えて、左右映像をそれぞれ対応
するメモリー６９L、６９Rに記憶させる。スイッチャー
６７からメモリー６９L、６９Rへの映像信号の出力は、
図１７を参照して第１の実施例で説明したとおりであ
る。

【００６５】メモリー６９L、６９Rの映像信号は、エリ
ア選択回路７０L、７０Rに入力される。エリア選択回路
７０L、７０Rは、角速度センサー５５からの出力に基づ
いてＨＭＤ装着者の頭部の向きを検出し、ズーム指示部
５７からの信号に基づいて短径と長径の比が１４：２５
の略楕円形の投影範囲の大きさを決定する。そして、頭
部の向きに対応する方向を中心とする投影範囲を決定
し、後に行われる画素ずらし処理を考慮して、投影範囲
よりも縦方向、横方向ともに所定画素数だけ広い範囲の
映像信号を取り出す。

【００６６】角速度センサー５５にはＨＭＤ装着者によ
って操作されるリセットスイッチ７４が設けられてお
り、リセットスイッチ７４が操作されたときには、エリ
ア選択回路７０L、７０Rは、頭部の向きを入射角０゜の
映像の方向、すなわち撮影された画角１８０゜の映像の
中心に対応させる。リセットスイッチ７４操作後はこの
方向を基準として、頭部の向きの変化に応じて投影範囲
を決定する。

【００６７】エリア選択回路７０L、７０Rによって取り
出された左右の映像信号は、それぞれ左右の補完回路７
２L、７２Rに入力される。また、右の映像信号は映像振
れ検出回路７１に入力される。補完回路７２L、７２R
は、拡大表示を行う際に、映像が粗くなるのを補完して
細密な映像にするものである。補完は映像信号に線形ま
たは非線形の平均化を施して行う。補完回路７２L、７
２Rの映像信号は画素ずらし回路７３L、７３Rに入力さ
れる。

【００６８】映像振れ検出回路７１および画素ずらし回
路７３L、７３Rは、撮影時のムービーカメラ１の振れに
よる映像の質の低下を補償することに加え、ＨＭＤ装着
者の頭部の意図せぬ微小な動きによる投影範囲の無用な
変動を抑制するものである。これらの回路は第１の実施
例で説明した処理と同じ信号処理を行う。本実施例にお
いても、処理中のフィールドの前フィールドに対するず
れ量が、２画素以内のときにのみ画素ずらしを行う。し
たがって、撮影範囲の意図的な変更や投影範囲の意図的
な変更はずれとして扱われず、ムービーカメラ１の振動
やＨＭＤ装着者の頭部の無意識な微小な動きのみが、ず
れとして扱われて除去される。

【００６９】なお、所定量以上の回転運動を検出したと
きにのみ信号を出力するように角速度センサー５５を構
成して、ＨＭＤ装着者の頭部の無意識な微小な動きが投
影範囲に反映されないようにしてもよい。この場合に
も、映像振れ検出回路７１および画素ずらし回路７３
L、７３Rを設けることにより、さらに確実に投影範囲の
無用な変動を防止することができる。

【００７０】画素ずらし回路７３L、７３Rによって処理
された映像信号は投影部５３L、５３Rに出力される。立
体映像のときには左右のＬＣＤ５８L、５８Rに映像が表
示され、平面映像のときには右のＬＣＤ５８Rにのみ映
像が表示される。ＬＣＤ５８L、５８Rに表示される映像
は、魚眼レンズによる撮影のため歪みを有するが、魚眼
レンズ６０L、６０Rを介して球面反射鏡６１L、６１Rに
投影されることによって歪みは光学的に除去され、ＨＭ
Ｄ装着者は歪みのない映像を観察することができる。

【００７１】このように構成されている表示装置５で
は、歪みのない左右映像が提示されるため、観察者は自
然な立体感を得ることができる。さらに、広い範囲を撮
影した映像の中から観察者の頭部の向きに対応した映像
が提示されるため、高い臨場感が得られる。また、射影
方式の変換が不要であるため、映像信号の処理時間が短
くなって、観察者の頭部の向きの変化が投影される映像
の範囲に速やかに反映される。

【００７２】なお、ムービーカメラ１で撮影した映像信
号を一旦記録媒体２５に記録し、その映像信号を表示装
置５で読み出して再生する構成としたが、ムービーカメ
ラ１の映像信号を表示装置５に直接送信して、撮影と映
像の表示を同時に行うようにしてもよい。この場合、例
えば、図９の送信装置６４を図３のムービーカメラ１に
組み込み、加算器２３の出力信号を送信装置６４から表
示装置５の受信装置６５に送信する構成とする。このよ
うな構成では、ムービーカメラ１の記録装置２４と、表
示装置５の再生制御部５２を必ずしも必要としない。

【００７３】また、カメラはムービーとしているが、電
子スチルにも応用できる。ただし、フィールド比較によ
る振れ補正はできない。

【００７４】本発明の第３の実施例について説明する。
本実施例においても映像の撮影は第１の実施例のムービ
ーカメラ１によって行う。表示装置の概略構成を図１０
に示す。表示装置８は、第２の実施例の表示装置５と同
様に、ヘルメット型のＨＭＤ８１と再生制御部８２とか
ら成るが、平面上に表示された映像を、球面に投影する
ことなくそのまま観察する構成としている。ＨＭＤ８１
は表示部８３、制御駆動部８４、角速度センサー８５、
音響部８６およびズーム指示部８７を備えている。再生
制御部８２、角速度センサー８５、音響部８６およびズ
ーム指示部８７の構成と機能は、第２の表示装置５で説
明したもの同一であり、重複する説明は省略する。

【００７５】図１１は、表示部８３の構成と、表示部８
３による映像表示の制御を行う制御駆動部８４の概略構
成を示すブロック図である。表示部８３はＬＣＤ８８と
拡大レンズ８９から成り、ＬＣＤ８８に表示される映像
を拡大レンズ８９を介してＨＭＤ装着者の眼Ｅに導く。
ＬＣＤ８８は、横方向の視野角が１００゜、縦方向の視
野角が５６゜の長方形に設定されており、ハイビジョン
に対応している。ＬＣＤ８８と拡大レンズ８９は左右１
対備えられている。

【００７６】制御駆動部８４は、大別して表示範囲設定
部９０、射影方式変換部９１および映像補正部９２から
構成される。表示範囲設定部９０は、ＬＣＤ８８に表示
する映像の範囲を決定するものであり、角速度センサー
８５の出力信号とズーム指示部８７からの信号が与えら
れる。表示範囲設定部９０は、角速度センサー８５から
の信号に基づいて、ＨＭＤ装着者の頭部の向きを算出
し、頭部の向きに応じて表示範囲の中心点を決定する。
また、ズーム指示部８７からの信号に基づいて、表示す
る映像範囲の大きさを決定する。そして、こうして決定
した表示範囲に対応する映像信号を取り出す。表示範囲
設定部９０による表示範囲の設定の原理は、図２１によ
って第２の実施例で説明したとおりである。

【００７７】射影方式変換部９１は、魚眼レンズによっ
て等距離射影方式で撮影された映像を、平面上に歪みな
く表示するための変換を行う。この変換について、図２
２を参照して説明する。

【００７８】図２２において、半円Ｈは撮影された画角
１８０゜の映像であり、半円Ｈの中心点Ｅは観察者の眼
に対応する。映像の中心Ｃ’と点Ｅを結ぶ直線Ａｘ’は
撮影時のレンズの光軸に相当する。直線ＤはＨＭＤを装
着した観察者の頭部の向きを表す。直線Ｄと半円Ｈの交
点Ｑ₀は表示する映像範囲の中心であり、円弧Ｑ₁Ｑ₂の
範囲の映像を、直線Ｄに対して垂直な平面Ｐ上に表示す
る。

【００７９】半円Ｈ上の点Ｑ₀、Ｑ₁、Ｑ₂に対応する平
面Ｐ上の位置は、それぞれＱ₀’、Ｑ₁’、Ｑ₂’とな
る。円弧Ｑ₁Ｑ₂上の点Ｑと点Ｅを結ぶ直線Ｄ’が直線Ｄ
となす角をθ’とし、点Ｑに対応する平面Ｐ上の位置を
Ｑ’とすると、点Ｑ₀’から点Ｑ’までの距離ｂは正接
関数で表され、tanθ’に比例する。射影方式変換部９
１はθ’からtanθ’への変換を行うことによって、ｆ
θの映像を歪みのない平面映像に変換するものである。

【００８０】なお、ズーム指示部８７からの信号によっ
て表示範囲設定部９０が小さな映像範囲を設定していた
ときには、射影方式変換部９１は変換に先だって、図２
１で説明した線形の拡大処理を行っておく。

【００８１】射影方式変換部９１により変換がなされる
と、表示範囲の中心から離れるほど映像は粗くなり、補
完処理が必要となる。この補完処理は映像補正部９２に
よって行われる。映像補正部９２は拡大表示のための補
完も合わせて行う。さらに、映像補正部９２は、撮影時
のカメラ振れや観察時のＨＭＤ８１の微動に起因する映
像振れの補償処理も行うものである。

【００８２】表示装置８の具体的な回路構成を図１２に
示す。再生制御部８２、および制御駆動部８４の受信装
置９５からメモリー９９L、９９Rまでの構成と機能は第
２の実施例と同じである。すなわち、記録媒体２５の信
号は、再生装置９３によってフィールドごとに順次読み
出され、送信装置９４から受信装置９５に送信されて、
分離回路９６によって映像信号と識別信号とに分離され
る。映像信号は識別信号に基づいた垂直同期回路９８の
制御によりスイッチャー９７を経て左右の映像信号に分
離されて、メモリー９９L、９９Rに記憶される。

【００８３】メモリー９９L、９９Rの映像信号は、エリ
ア選択回路１００L、１００Rに入力される。エリア選択
回路１００L、１００Rには角速度センサー８５からの出
力およびズーム指示部８７からの信号も入力される。エ
リア選択回路１００L、１００Rは、角速度センサー８５
からの出力に基づいてＨＭＤ装着者の頭部の向きを検出
し、ズーム指示部８７からの信号に基づいて縦横の画角
比が１４：２５となる長方形の表示範囲の大きさを決定
する。

【００８４】そして、頭部の向きに対応する方向を中心
とする表示範囲を決定する。エリア選択回路１００L、
１００Rは、後に行われる画素ずらし処理を考慮して、
決定した表示範囲よりも縦方向、横方向ともに所定画素
数だけ広い範囲の映像信号を取り出し、整形回路１０４
L、１０４Rに出力する。

【００８５】整形回路１０４L、１０４Rは、拡大表示の
際の拡大処理と、等距離射影方式によって撮影された映
像を歪みのない平面映像に変換する整形処理を行う。こ
の整形処理は前述のように正接関数に従ったものであ
る。整形された映像信号は補完回路１０２L、１０２Rに
出力される。

【００８６】補完回路１０２L、１０２Rは、整形回路１
０４L、１０４Rで粗くなった映像の補完を行う。この補
完処理は、線形または非線形の平均化によって行うこと
ができるが、整形が正接関数に従った変換で行われてい
ることを考慮して、非線形の平均化を行うことが望まし
い。さらに、処理しようとしているフィールドの前のフ
ィールドの映像を参照して、時間的平均化を行うように
してもよい。

【００８７】補完回路１０２L、１０２Rの映像信号は、
画素ずらし回路１０３L、１０３Rに入力される。また、
整形処理がなされる前の右のエリア選択回路１００Rの
映像信号は、映像振れ検出回路１０１に入力される。映
像振れ検出回路１０１および画素ずらし回路１０３L、
１０３Rは、撮影時のムービーカメラ１の振れによる映
像の質の低下を補償することに加え、ＨＭＤ装着者の頭
部の微小な動きによる投影範囲の無用な変動を抑制する
ものである。

【００８８】これらの回路は第１の実施例で説明した処
理と同じ信号処理を行う。本実施例においても、処理中
のフィールドの前フィールドに対するずれ量が、２画素
以内のときにのみ画素ずらしを行う。したがって、撮影
範囲の意図的な変更や投影範囲の意図的な変更はずれと
して扱われず、ムービーカメラ１の振動やＨＭＤ装着者
の頭部の無意識な微小な動きのみが、ずれとして扱われ
て除去される。

【００８９】画素ずらし回路１０３L、１０３Rによる処
理の前後の画像の範囲を図２３に示す。Ｇ₁は補完回路
１０２L、１０２Rから画素ずらし回路１０３L、１０３R
に入力される映像範囲である。映像振れ検出回路１０１
によって検出された映像のずれ量が２画素を超えると
き、または、ずれ量が０であるときには、中央の映像範
囲Ｇ₂が画素ずらし回路１０３L、１０３Rから出力され
る。点線で示した範囲Ｇ₃は、処理中のフィールドが前
フィールドに対して、右に２画素、下に１画素ずれてい
るときの出力範囲である。

【００９０】範囲Ｇ₂の横方向方向および縦方向の画素
数をそれぞれＭ、Ｎとすると、ＭとＮの比は、前述のよ
うに２５：１４である。画素ずらし回路１０３L、１０
３Rに入力される映像範囲Ｇ₁の画素数は、２画素までの
ずれを処理できるように、横方向が（Ｍ＋４）、縦方向
が（Ｎ＋４）に設定されている。

【００９１】画素ずらし回路１０３L、１０３Rの映像信
号は、表示部８３L、８３Rに出力され、ＬＣＤ８８L、
８８Rに歪みのない映像が表示される。ＨＭＤ装着者は
ＬＣＤ８８L、８８Rの映像を拡大レンズ８９L、８９Rを
介して観察する。

【００９２】なお、上記構成の回路では、エリア選択回
路１００L、１００Rが表示範囲設定部９０に、整形回路
１０４L、１０４Rが射影方式変換部９１に、補完回路１
０２L、１０２R、映像振れ検出回路１０１および画素ず
らし回路１０３L、１０３Rが映像補正部９２に対応す
る。

【００９３】上記構成の表示装置８では、広い範囲を撮
影した映像の中から観察者の頭部の向きに対応した映像
が歪みなく表示されるため、観察者は自然でかつ高い臨
場感の立体映像を観賞することができる。

【００９４】本実施例の表示装置８の制御駆動部８４
は、歪みのない平面映像の信号を生成するものであるか
ら、ＨＭＤに限らず、テレビや平面スクリーンに投影表
示する投影装置と組み合わせて使用することも可能であ
る。

【００９５】図１２において、２００はテレビ受像機で
あり、２０１は投影装置２０２および平面スクリーン２
０３から成る投影式表示装置である。テレビ受像機２０
０および投影装置２０２と制御駆動部８４との間には、
入出力装置１５０が設けられている。入出力装置１５０
には、拡大表示を指示するズームキー１５１、表示範囲
の左右方向と上下方向をそれぞれ指示する左右キー１５
２と上下キー１５３、映像の出力先を切り換えるスイッ
チャー１５５、およびスイッチャー１５５による出力先
の切り換えを指示する切換スイッチ１５４が設けられて
いる。

【００９６】スイッチャー１５５は制御駆動部８４の右
画素ずらし回路１０３Rに接続されており、右の映像信
号が入力される。スイッチャー１５５には出力先として
テレビ受像機２００と投影装置２０２が接続されてお
り、切換スイッチ１５４からの信号に応じて映像信号を
テレビ受像機２００または投影装置２０２に出力する。
ズームキー１５１、左右キー１５２および上下キー１５
３からの信号は、制御駆動部８４の左右のエリア選択回
路１００L、１００Rに入力される。左右キー１５２およ
び上下キー１５３はＨＭＤ８１の角速度センサー８５に
相当し、ズームキー１５１はズーム指示部８７に相当す
る。エリア選択回路１００L、１００Rは、これらのキー
からの信号に基づいて全映像範囲のうち表示する範囲を
決定する。

【００９７】この構成では、右映像のみが表示されるた
め平面映像となる。しかしながら、画角１８０゜という
広い映像範囲のうち、観察者のキー操作に応じた範囲の
映像が表示されるため、家庭においても、従来のビデオ
観賞装置以上に臨場感の高い映像観賞を行うことができ
る。

【００９８】上記第１〜第３の実施例の映像振れ検出回
路４３、７１、１０１による映像の振れの検出につい
て、図２４を参照してより詳しく説明する。映像の振れ
を感度よく検出するためには、魚眼レンズの結像の特性
を考慮して映像振れ検出のための画素の配置を設定する
必要がある。

【００９９】図２４はレンズの光軸に対して垂直な平面
上に等角度（１０゜）間隔で引かれた縦横の平行線を、
等距離射影方式の魚眼レンズで撮影したときのＣＣＤ上
での結像の様子を示したものである。図は、ＣＣＤに結
像する全範囲の１／４を表しており、ｘ、ｙがともに０
゜の原点はレンズの光軸とＣＣＤの交点である。円弧Ｃ
１は撮影される範囲の最外周を表しており、入射角すな
わち光軸となす角度が９０゜の光の結像位置である。ｘ
軸はレンズ光軸と直交する横方向の直線を表し、ｙ軸は
レンズ光軸と直交する縦方向の直線の像を表す。

【０１００】レンズ光軸から外れた位置にある縦方向の
平行な直線はＣＣＤ上ではｘ軸と交わる曲線像となり、
レンズ光軸から外れた位置にある横方向の直線はｙ軸と
交わる曲線像となって、歪みが生じる。図から明らかな
ように、入射光のレンズ光軸からのずれが大きくなるほ
ど、像が圧縮されて歪みが大きくなる。縦方向の歪みが
最も小さいのはｘ軸上の像であり、横方向の歪みが最も
小さいのはｙ軸上の像である。

【０１０１】このため、本発明においては、ｘ軸上の画
素を横方向の像の振れを検出するために用い、ｙ軸上の
画素を縦方向の像の振れの検出に用いる。ここで、ｘ軸
上およびｙ軸上の全ての画素、すなわち入射角が０゜か
ら９０゜までの各軸上の像を用いて振れ検出を行っても
よいが、入射角が大きい像は圧縮の度合いが大きいため
振れ検出から除外するのが望ましい。本発明では、入射
角が０゜から７０゜までの像、すなわち、図２４の太線
で示したＳｘおよびＳｙの画素列を用いて横方向および
縦方向の映像振れを検出する。図ではＣＣＤの１／４の
範囲のみが示されているが、画素列Ｓｘ、Ｓｙはｘ軸お
よびｙ軸に関して対称に設けられており、ｘ、ｙの負の
領域にも存在する。

【０１０２】映像振れ検出回路４３、７１、１０１は、
処理中のフィールドの画素列Ｓｘの像と前のフィールド
の画素列Ｓｘの像との相関演算を行って、横方向の映像
の振れ量を算出する。同様に、画素列Ｓｙの像につい
て、処理中のフィールドと前のフィールドとの相関演算
を行って、縦方向の映像の振れ量を算出する。これらの
振れ量が画素ずらし回路４４L、４４R、７３L、７３R、
１０３L、１０３Rに入力される。映像振れが斜め方向に
生じた場合であっても、画素列Ｓｘによる横方向の振れ
検出と画素列Ｓｙによる縦方向の振れ検出から、真の振
れを検出することが可能である。この相関演算は１次元
であるため、所要時間が短く、映像振れ検出のために像
表示が遅延することを抑制することができる。

【０１０３】映像振れは、縦方向、横方向または両者が
組合わさった斜め方向等の、並進に限られるものではな
い。撮影レンズの光軸を中心とするカメラの回転運動も
映像振れとなるものであり、これを映像振れ検出回路４
３、７１、１０１で検出して、画素ずらし回路４４L、
４４R、７３L、７３R、１０３L、１０３Rで補正するよ
うにしてもよい。

【０１０４】この回転による映像振れは、図２４の破線
円弧Ｃ２で示したように、画素列ＳｘおよびＳｙに垂直
な方向になるため、これらの画素列によって検出するこ
とはできない。回転による映像振れは、円周上に等間隔
で配列された画素によって検出することが望ましく、例
えば、入射角３０゜に対応する円周上（円弧Ｃ２はその
円の１／４に相当する）に等間隔で画素を配設すれば正
確に検出される。しかしながら、縦横に等間隔に規則正
しく配設された画素の中に、そのような配列の検出用画
素を設けることはできない。

【０１０５】そこで、本発明では回転方向に沿った線分
上の画素によって回転による映像振れを検出する。具体
的には、図２４において太実線で示した、入射角３０゜
の点でｙ軸と直交する線分Ｒｘ、および入射角３０゜の
点でｘ軸と直交する線分Ｒｙ上の画素を用いる。画素列
Ｒｘ、Ｒｙの長さは入射角が０゜から約１５゜の像に対
応する。図ではＣＣＤの１／４の範囲のみが示されてい
るが、画素列Ｒｘ、Ｒｙはｘ軸およびｙ軸に関して対称
に設けられており、全部で４つ存在する。

【０１０６】映像振れ検出回路４３、７１、１０１で
は、これら画素列Ｒｘ、Ｒｙの４つ全てについて処理中
のフィールドと前のフィールドとの１次元相関演算を行
って、映像の回転量を算出する。これにより、回転によ
る映像振れが検出される。

【０１０７】なお、ここでは、画素列Ｒｘ、Ｒｙを入射
角３０゜の位置でｘ軸またはｙ軸と交わる点に設けて、
長さを入射角０〜１５゜の範囲としたが、この数値に限
定されるものではない。原点を中心とする円の接線とほ
ぼ一致する範囲内であれば、位置も長さも他の値として
よい。

【０１０８】カメラ振れに起因する映像振れを抑制する
ための、ムービーカメラ１の支持機構について、図２５
を参照して説明する。図において、（Ａ）はカメラ支持
装置３００の正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）
におけるＡ部位の拡大図である。魚眼レンズおよびＣＣ
Ｄから成る左右のカメラが、それぞれ支持装置３００内
部に保持される。図では左右の支持装置のうち一方のみ
を示している。支持装置３００は、内部にカメラを固定
した鏡筒３０１、前後の固定支持部３０２、鏡筒３０１
を保持する前後の外筒３０３、外筒３０３を固定支持部
３０２内に支持するサスペンション３０４、および鏡筒
３０１の外面下部に固着された重り３０５を有してい
る。

【０１０９】固定支持部３０２はムービーカメラの外枠
と固定するための固定板３０２ａを下部に備えている。
前後の固定支持部３０２内にはそれぞれ、円筒形の外筒
３０３が配設されており、外筒３０３は上下左右の４個
所をサスペンション３０４によって支持されている。鏡
筒３０１は外形が円柱状に形成されており、前後の外筒
３０３に挿入されている。鏡筒３０１の外周と外筒３０
３の内周には溝３０８が設けられており、鏡筒３０１は
溝３０８に装填された玉３０９を介して外筒３０３に保
持されている。

【０１１０】この玉軸受け機構により、鏡筒３０１は魚
眼レンズの光軸を中心として回動自在となっている。ま
た、重り３０５は、前後の固定支持部３０２が水平に設
置されているときにレンズ光軸が水平になる位置に設け
られているとともに、変位速度が（π／２）ｒａｄ／２
０ｍｓｅｃ以上である回転運動を吸収する重さに設定さ
れている。したがって、固定支持部３０２のレンズ光軸
回りの回転運動は鏡筒３０１に伝わらない。

【０１１１】サスペンション３０４はバネ３０６とダン
パー３０７から成り、上下方向や左右方向の６０Ｈｚ以
上の振動を吸収するように設定されている。このサスペ
ンション機構により、レンズ光軸に対して垂直方向の固
定支持部３０２の振動は鏡筒３０１に伝わらない。

【０１１２】このように構成されたカメラ支持装置３０
０では、ムービーカメラがほぼ水平に静置されていると
きには、レンズの光軸が常に水平となる。カメラ振れ等
が生じた場合でも、光軸に対して垂直方向の振動はサス
ペンション機構に吸収され、光軸回りの回転運動は玉軸
受け機構と重りによって吸収されるため、鏡筒３０１へ
の伝達が抑制される。したがって、カメラ振れによる映
像振れを著しく低減することができる。

【０１１３】本発明の映像システムでは、カメラ振れに
起因する撮影時の映像振れが抑制されるとともに、たと
え映像に振れが生じた場合でも、それを検出して補正が
なされるため、高品質の映像を提供することができる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の映像装置
によるときには、映像は魚眼レンズを用いたカメラによ
って撮影されるため、人間の視野角よりも大きい画角の
映像が撮影される。表示装置は、その広範囲の映像のう
ち観察者の頭部の向きに対応した範囲の映像を表示する
ため、観察者は頭部を回動させることにより任意の方向
の映像を観察することができる。このため、観察者はあ
たかも撮影現場にいるかのような臨場感を得ることがで
きる。

【０１１５】請求項２の映像装置では、左右のカメラに
よって視差のある左右像が撮影されるため、観察者は立
体映像を観賞することができ、臨場感が一層高くなる。

【０１１６】請求項３の構成の映像装置によるときは、
魚眼レンズを用いて撮影した映像を、歪みなくかつ細密
に平面上に表示することができるため、広範囲の映像を
家庭用のテレビ受像器等を用いて簡便に観賞することが
可能になる。

【０１１７】請求項４の映像装置では、魚眼レンズで撮
影された映像は魚眼レンズを介して球面の凹面反射鏡に
投影されるため、射影方式の変換を行うことなく、歪み
のない映像を提示することができる。このため、映像信
号に対して射影方式の変換処理や補完処理を行う必要が
なく、提示される映像の範囲を観察者の頭部の向きの変
化に迅速に対応して変更することができる。

【０１１８】請求項５の構成では、室内、屋外を問わず
任意の場所で臨場感の高い映像観賞をすることができ
る。また、表示装置を複数用意することにより、それを
装着した各観察者は、同一の映像の中から自分の希望す
る映像範囲を自由に選んで観察することができる。

【０１１９】請求項６の表示装置によるときは、フィー
ルド間の映像振れを除去することができるため、鮮明な
動画観賞を行うことができる。

【０１２０】請求項７の表示装置では、カメラ振れと撮
影範囲の変更とが区別されて、カメラ振れに起因する映
像振れのみを除去することが可能になり、撮影範囲の変
更に対応し得るとともに、カメラ振れによる映像の質の
劣化が抑制される。また、表示範囲を外部から入力に基
づいて設定するときには、入力の意図せぬ変動による映
像振れと表示範囲の意図的な変更が区別されて、入力の
意図せぬ変動に起因する映像振れのみが除去される。特
に、映像観察者の頭部の向きの変化を検出して、頭部の
向きに応じて表示範囲を設定する場合、頭部の回動によ
る表示範囲の変更に対応し得る一方で、頭部の微動によ
る表示範囲の変動を除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のムービーカメラの外観を示す図。

【図２】ムービーカメラの構成を示す図。

【図３】ムービーカメラの回路構成を示す図。

【図４】第１の実施例の表示装置の概略構成を示す
図。

【図５】第１の実施例の表示装置の投影部の構成を示
す図。

【図６】第１の実施例の表示装置の回路構成を示す
図。

【図７】第２の実施例の表示装置の概略構成を示す
図。

【図８】第２の実施例の表示装置の投影部の構成を示
す図。

【図９】第２の実施例の表示装置の回路構成を示す
図。

【図１０】第３の実施例の表示装置の概略構成を示す
図。

【図１１】第３の実施例の表示装置の表示部と制御駆
動部の構成を示す図。

【図１２】第３の実施例の表示装置の回路構成を示す
図。

【図１３】ムービーカメラの使用態様例を示す図。

【図１４】ムービーカメラの他の使用態様例を示す
図。

【図１５】ムービーカメラの撮像素子と受光範囲の関
係を示す図。

【図１６】ムービーカメラの左右の映像信号の合成を
説明する図。

【図１７】左右の映像信号の分離を説明する図。

【図１８】頭部の回動とそれを検出する角速度センサ
ーの関係を示す図。

【図１９】第２の実施例の表示装置により投影される
映像範囲を示す図。

【図２０】魚眼レンズへの光の入射角と結像位置の関
係を示す図。

【図２１】第２の実施例の表示装置における投影範囲
の設定の原理を示す図。

【図２２】第３の実施例の表示装置による歪み除去の
原理を示す図。

【図２３】第３の実施例の表示装置における画素ずら
しを説明する図。

【図２４】映像振れ検出を行うための画素の配置を示
す図。

【図２５】カメラの支持機構を示す図。

【符号の説明】

１ムービーカメラ３、５、８表示装置１１L 左カメラ１１R 右カメラ１２、１２L、１２R 魚眼レンズ（撮影レンズ）１４、１４L、１４R ＣＣＤ（撮像素子）２４記録装置２５記録媒体３１ドーム型スクリーン３２L、３２R 投影部３４観賞者用眼鏡３６魚眼レンズ（投影レンズ）３９再生装置（読み出し装置）４３映像振れ検出回路４４L、４４R 画素ずらし回路（映像シフト手
段）５１ＨＭＤ５３、５３L、５３R 投影部５５角速度センサー（方向検出手段）５７ズーム指示部５８、５８L、５８R ＬＣＤ（表示素子）６０、６０L、６０R 魚眼レンズ（投影レンズ）６１球面反射鏡（凹面反射鏡）６２ビームスプリッター６３再生装置（読み出し装置）７０L、７０R エリア選択回路（映像信号選出手
段、制御手段）７１映像振れ検出回路７２L、７２R 補完回路７３L、７３R 画素ずらし回路（映像シフト手
段）８１ＨＭＤ８３、８３L、８３R 表示部８５角速度センサー（方向検出手段）８７ズーム指示部８８、８８L、８８R ＬＣＤ（表示素子）９３再生装置（読み出し装置）１００L、１００R エリア選択回路（映像信号選出
手段、制御手段）１０１映像振れ検出回路１０２L、１０２R 補完回路１０３L、１０３R 画素ずらし回路（映像シフト手
段）１０４L、１０４R 整形回路（歪み補正手
段）３００カメラ支持装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像を撮影するカメラと該カメラで撮影
した映像を再生表示する表示装置から成る映像装置にお
いて、前記カメラは、魚眼レンズと、アレイ状に配列された複数の光電変換素子から成り、前
記魚眼レンズを透過して入射する光を受光して、前記複
数の光電変換素子ごとに映像信号を出力する撮像素子
と、前記撮像素子から出力される映像信号を記録媒体に記録
する記録装置とを備え、前記表示装置は、前記記録装置によって記録された映像信号を記録媒体か
ら読み出す読み出し装置と、前記読み出し装置によって読み出された映像信号のう
ち、前記撮像素子の一部領域にある光電変換素子の映像
信号を選出する映像信号選出手段と、前記映像信号選出手段によって選出された信号の映像を
表示する表示素子と、前記表示素子に表示される映像を観察する観察者の頭部
の向きを検出する方向検出手段と、前記映像信号選出手段が、前記方向検出手段によって検
出される観察者の頭部の向きに対応する前記撮像素子の
領域の映像信号を選出するように、前記映像信号選出手
段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする映像
装置。
【請求項２】前記カメラは、前記魚眼レンズと前記撮
像素子から成るカメラを左右を１対備えて、左右のカメ
ラにより映像を撮影することを特徴とする請求項１に記
載の映像装置。
【請求項３】前記表示装置は、前記映像信号選出手段
によって選出された信号の映像が平面に表示されたとき
に歪みなく表示されるように、前記映像信号選出手段に
よって選出された映像信号に補正を行う歪み補正手段
と、前記歪み補正手段によって補正された映像信号に補
完を行う補完手段とを備え、前記表示素子は平面に形成されて、前記補完手段によっ
て補完された信号の映像を表示することを特徴とする請
求項１に記載の映像装置。
【請求項４】前記表示装置は、球面に形成された凹面
反射鏡と魚眼レンズとを有し、該魚眼レンズを介して前
記表示素子の映像を前記凹面反射鏡に投影することを特
徴とする請求項１に記載の映像装置。
【請求項５】前記表示装置は、頭部に装着するＨＭＤ
として形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の映像装置。
【請求項６】連続したフィールドに撮影された動画像
を表示する表示装置において、各フィールドの一部範囲の映像を選出する映像選出手段
と、前記映像選出手段によって選出された映像を表示する表
示素子と、前記映像選出手段によって選出された映像をフィールド
間で比較して、映像の振れを検出する映像振れ検出手段
と、前記映像選出手段によって選出された映像を、前記映像
振れ検出手段で検出した映像の振れに応じてシフトさ
せ、シフトさせた後の映像を前記表示素子に表示させる
映像シフト手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項７】前記映像シフト手段は、前記映像振れ検
出手段によって検出された映像の振れの量が所定量以下
であるときに、映像をシフトさせて前記表示素子に表示
させ、前記映像振れ検出手段によって検出された映像の
振れの量が前記所定量を超えるときに、映像をシフトさ
せずに前記表示素子に表示させることを特徴とする請求
項６に記載の表示装置。