JP2014116818A - 全天周立体映像表示装置、全天周立体映像表示方法、映像データ補正プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】立体映像の歪みを補正して、精度の高い立体映像を表示することができる全天周立体映像表示装置、全天周立体映像表示方法、映像データ補正プログラムを提供する。
【解決手段】映像投影装置は、視認者の右眼用の映像を投影する右映像投影装置１１Ｒと、視認者の左眼用の映像を投影する左映像投影装置１１Ｌとを備え、両装置でスクリーン２４に視差の異なる２つの映像を投影して視認者の左右の眼に提示し、全天周の立体映像を表示する。ズレ補正部１２は、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌのいずれか一方または双方の装置が投影する映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角θの補正量を算出し、算出した補正量にしたがって映像の偏角θを補正し、スクリーン２４上の映像のズレを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドーム状のスクリーンに立体撮影された全天周の映像を表示して、立体視を実現する全天周立体映像表示装置、全天周立体映像表示方法、映像データ補正プログラムに関する。

従来、この種の技術としては、例えば特許文献１に示す文献に記載されたものが知られている。この特許文献１で採用された技術は、魚眼レンズを装着した複数台のカメラを用いて全天周の立体映像を撮影する。各カメラで撮影された映像を、通常のカメラで撮影されるような正方領域（平面）へ投影された映像（等倍率映像）に変換する。変換によって得られた映像を平面スクリーンなどに投影し、立体映像を表示する。

また、上記同種の技術としては、例えば特許文献２に示す文献に記載されたものが知られている。この特許文献２で採用された技術は、撮影地点が異なる全方位画像データから、観察者の視線の方位に基づいて左目用の全方位画像データと右目用の全方位画像データとを選択する。選択した全方位画像データを観察者に提示する。観察者の視線の方位が変化すると、観察者に提示する全方位画像データを再選択する。

特開２００１−２５８０５０号公報 特許第３６００４２２号

上記特許文献１には、平面状のスクリーンに映像を投影することで立体視を視認者に提供する技術が記載されている。このため、曲面のスクリーンに映像を投影して立体視を実現した際の、立体映像の歪みについては考慮されていなかった。したがって、特許文献１で採用された技術を用いて、曲面のスクリーンに映像を投影した場合には、立体映像に歪みが生じるおそれがあり、正確な立体映像を表示することが困難であった。

一方、上記特許文献２では、全方位データ画像データから、観察者の視線の方位に基づいて左目用の全方位画像データと右目用の全方位画像データとを選択して、曲面のスクリーンに投影している。このように、単に左目用の全方位画像データと右目用の全方位画像データとを選択するだけでは、立体映像に歪みが生じるおそれがある。これにより、正確な立体映像を表示することが困難であった。

本発明の目的は、立体映像の歪みを補正して、精度の高い立体映像を表示する全天周立体映像表示装置、全天周立体映像表示方法、映像データ補正プログラムを提供することである。

本発明は、視認者の右眼用の映像を投影する右映像投影装置（１１Ｒ）と、視認者の左眼用の映像を投影する左映像投影装置（１１Ｌ）とを備え、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置とによりドーム状のスクリーン（２４）に視差の異なる２つの映像を投影して視認者の左右の眼に提示し、全天周の立体映像を表示する映像投影装置（１１Ｒ，１１Ｌ）と、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角（θ）の補正量を算出し、算出した補正量に応じて、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正し、前記右映像投影装置が投影する映像と前記左映像投影装置が投影する映像との前記スクリーン上におけるドーム底面に対して垂直方向のズレを補正するズレ補正部（１２）とを有することを特徴とする全天周立体映像表示装置を提供する。

本発明は、ドーム状のスクリーン（２４）に視認者の右眼用の映像を投影する右映像投影装置（１１Ｒ）ならびに視認者の左眼用の映像を投影する左映像投影装置（１１Ｌ）のいずれか一方または双方の装置が投影する映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角（θ）の補正量を算出し、算出した補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正し、前記右映像投影装置が投影する映像と前記左映像投影装置が投影する映像との前記スクリーン上におけるドーム底面に対して垂直方向のズレを補正し、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置とにより前記スクリーンに、前記ズレを補正した視差の異なる２つの映像を投影して視認者の左右の眼に提示し、全天周の立体映像を表示する
ことを特徴とする全天周立体映像表示方法を提供する。

本発明は、コンピュータに、右映像投影装置（１１Ｒ）ならびに左映像投影装置（１１Ｌ）によりドーム状のスクリーン（２４）に投影される映像のうち、前記スクリーンの右四半球面側の表示エリアに投影される映像であるか、もしくは左四半球面側の表示エリアに投影される映像であるかを判別するステップと、右映像投影装置ならびに左映像投影装置により前記スクリーンに投影される映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角（θ）を判別するステップと、映像が投影される前記表示エリアと、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置との間の距離と、前記スクリーンの半径とに基づいて、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角の補正量を算出式により算出するステップと、算出された補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正するステップと、を実現させることを特徴とする映像データ補正プログラムを提供する。

本発明の全天周立体映像表示装置、全天周立体映像表示方法、映像データ補正プログラムによれば、立体映像の歪みを補正して、精度の高い立体映像を表示することができる。

本発明の第１実施形態に係る全天周立体映像表示装置の構成を示す図である。 エリアＡで撮影された立体映像をエリアＢのドーム状のスクリーンに立体表示する様子を示す図である。 一般的な立体撮影の方法を模式的に示す図である。 ドーム状のスクリーンに映像を表示する様子を示す図である。 ドーム状のスクリーンに表示される左右の映像のズレを模式的に示す図である。 ３次元のユークリッド空間における極座標を示す図である。 ２台の撮影カメラで全天周の映像を撮影する様子を模式的に示す図である。 ２台の映像投影装置でドーム状のスクリーンに投影される映像の水平方向の視差を示す図である。 ２台の映像投影装置でドーム状のスクリーンに投影される映像の垂直方向のズレを示す図である。 ズレ補正部の構成の一例を示す図である。 右映像投影装置と左映像投影装置とでドーム状のスクリーンの右四半球面側に投影される映像の偏角の補正量を示す図である。 ドーム状のスクリーンの表示エリアと、映像の偏角を補正する映像投影装置との関係を説明するための図である。 右映像投影装置が投影する映像の偏角だけを補正する場合の偏角の補正量を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る全天周立体映像表示装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る全天周立体映像表示装置の他の構成を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る全天周立体映像表示装置の構成を説明する。図１において、全天周立体映像表示装置は、右映像投影装置１１Ｒ、左映像投影装置１１Ｌ、ズレ補正部１２を備える。

右映像投影装置１１Ｒは、ドーム状のスクリーンに視認者の右眼用の映像を投影する装置である。右映像投影装置１１Ｒは、例えば映像を大型スクリーンなどに投影することにより表示する装置としてのプロジェクタで構成される。ドーム状のスクリーンは、半球体のドームの半球体周面で形成される。

左映像投影装置１１Ｌは、ドーム状のスクリーンに視認者の左眼用の映像を投影する装置である。左映像投影装置１１Ｌは、例えば映像を大型スクリーンなどに投影することにより表示する装置としてのプロジェクタで構成される。

ドーム状のスクリーンに、右映像投影装置１１Ｒで投影される映像と左映像投影装置１１Ｌで投影される映像とは、視差の異なる映像である。すなわち、視差の異なる２枚の映像が、２台の右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとによりドーム状のスクリーンに投影される。これにより、視差の異なる２枚の映像を視認者の左右それぞれの眼に提示し、視認者に対して立体感を感じさせる全天周の立体映像を実現している。

視差の異なる２枚の映像を視認者の左右それぞれの眼に提示する方法としては、さまざまな方式が提案、実用化されている。たとえば、表示される映像に合わせて立体用メガネの左右それぞれをシャッター動作させることにより、左右それぞれの眼に入る映像を制限することで立体視を得る方法や、立体用メガネの左右それぞれの偏光を異なったものとして利用する方法、さらには、左右それぞれの映像のＲ、Ｇ、Ｂ波長を少しずつずらして左右それぞれのメガネのフィルタを対応したものとする方法が知られている。

このような全天周の立体映像をドーム状のスクリーンで実現する場合に、右映像投影装置１１Ｒで投影される映像と左映像投影装置１１Ｌで投影される映像とでズレが生ずることがある。この映像のズレが生じると、立体映像が歪み、視認者に正確な立体映像を提供することが困難となる。

ここで、映像のズレについて説明する。

例えば、エリアＡで撮影された映像をエリアＢに設置されたドーム状のスクリーンに投影して、立体映像を表示するといった、シーンを想定する。このようなシーンでは、図２に示すように、エリアＡでは、例えば魚眼レンズを装着した２台の撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌは、全天周を撮影する。撮影された映像の映像データは、ネットワーク配信用の送信機２２に入力され、送信機２２を介してネットワーク２３へ配信される。

エリアＡとは異なる地点のエリアＢでは、ドーム状のスクリーン２４と映像投影装置として機能する２台のプロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌを利用した立体映像表示環境を有している。エリアＢでは、ネットワーク２３にて配信された映像データをネットワーク用の受信機２６で受信する。受信した映像データは、２台のプロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌでスクリーン２４に投影される。これにより、視差の異なる２枚の映像が視認者の左右のそれぞれの眼に提示されて、立体映像が表示される。

高精細な立体映像の撮影、ならびに表示が可能になれば、エリアＢで立体映像を視認している人は、あたかもエリアＡにいるようなバーチャルリアリティを感じることができる。

ここでは、エリアＡで撮影した映像は、一例としてネットワーク配信を利用してエリアＢに送信しているが、オフラインの再生環境であってもよい。すなわち、送信機２２に代えて設けられた映像記録装置で撮影された映像の映像データを記録媒体に記録し、この記録媒体に記録された映像データを、受信機２６に代えて設けられた映像再生装置で再生するようにしてもよい。

なお、以後の説明では、撮影カメラおよびプロジェクタを２台用いた場合を示すが、３台以上においても同様に考えることができる。

２台の撮影カメラを用いた立体映像撮影では、図３（ａ）に示すように、撮影カメラ３１Ｒと３１Ｌとの間に輻輳角を設けている交差法が一般的である。一方、遠方撮影などでは、図３（ｂ）に示すように、２台の撮影カメラ３１Ｒ，３１Ｌを並行配置する並行法も用いられている。

全天周を撮影する際に多用される魚眼レンズを装着した複数台の撮影カメラで撮影する場合には、上記並行法にて撮影する必要がある。撮影カメラ間の距離に応じた視差を持った、全天周映像を撮影することにより、ドーム状のスクリーンに視差を持った映像を表示することができる。

例えば図４に示すように、上記並行法で撮影された映像は、スクリーン２４に２台のプロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌで表示される。２台のプロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌは、ドーム底面の中心から所定の等距離だけ離れて直線上に配置されている。このような場合に、例えばドーム底面の中心にいる３Ｄ眼鏡４１を装着した視認者に対して正面の表示領域Ａと、右前方の表示領域Ｂとで、表示される立体映像にズレが生じてしまう。すなわち、表示領域Ａでは、図５（ａ）に示すように、プロジェクタ２５Ｒで投影された映像５１Ｒとプロジェクタ２５Ｌで投影された映像５１Ｌとは、偏角の方向に対してズレは生じない。これに対して、表示領域Ｂでは、図５（ｂ）に示すように、プロジェクタ２５Ｒで投影された映像５１Ｒとプロジェクタ２５Ｌで投影された映像５１Ｌとは、偏角に対してズレＨが生じる。

ここで、偏角と映像のズレについて説明する。

映像が投影される、図２に示すようなスクリーン２４における座標位置は、一般的に知られている極座標で表すことができる。この極座標は、図６に示すように、３次元ユークリッド空間において、１つの動径ｒと２つの偏角φ，θで位置を特定している。動径ｒは原点Ｏからの距離を示し、偏角φはｘ軸の正の方向からの角度を示し、偏角θはｚ軸の正の方向からの角度を示す。

スクリーン２４において、このような極座標を適用すると、図６のＸ−Ｙ平面がドームの底面に相当する。一方、ｚ軸方向がドームの高さ方向となり、ｚ軸とスクリーン２４との交点がスクリーン２４の最上部の天頂となる。したがって、スクリーン２４に表示される立体映像を見る視認者に対して、視認者の眼の間隔方向と同方向の偏角がφとなり、視認者の眼の間隔方向と垂直方向の偏角がθとなる。

このように、スクリーン２４に表示された映像に偏角の方向にズレが生じると、立体視した際に視認者の左右の眼に入る映像の上下方向がずれてしまう。これにより、視認者は、正しく立体感を得ることができないばかりか、人間の脳内でこのズレを補正しようとするため、補正作業に起因する疲労が発生してしまう。

全天周の撮影が可能な２台の撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌで遠景を撮影した際のカメラ間の距離Ｄと偏角φｒ，φｌ、θｒ，θｌとの関係は、例えば図７に示すようになる。図７において、２台の撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌ間の距離Ｄに対して、被写体７１と撮影カメラ２１Ｒとの距離Ｌ１ならびに被写体７１と撮影カメラ２１Ｌの距離Ｌ２が十分に長いものとする。このような場合には、それぞれの撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌから見た偏角θ１とθ２とはほぼ同一値となる。同様に、それぞれの撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌから見た偏角φ１とφ２とはほぼ同一値となる。

このような撮影環境において、図４に示すように、スクリーン２４の内部に撮影カメラ２１Ｒに対応したプロジェクタ２５Ｒと、撮影カメラ２１Ｒに対応したプロジェクタ２５Ｌを設ける。２台のプロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌでスクリーン２４に映像を全天周に投影した場合には、前述したように表示領域Ｂで垂直方向の偏角θにズレが生ずる。これは、図７に示すような撮影カメラ２１Ｒ，２１Ｌと被写体７１との距離Ｌ１，Ｌ２に対して、プロジェクタ２５Ｒ，２５Ｌとスクリーン２４との距離が近いことが要因となっている。

人間が立体を認識するのは、右眼、左眼に入る映像の視差に基づいており、左右の眼の方向の映像のズレは、視認者が立体として感じる情報となる。このため、図５に示すように垂直方向の偏角θのズレＨは、正しい立体感を得る妨げとなる。

図８には、人間の両眼の位置関係方向と同方向となるドームの底面（水平面）における右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌと偏角φとの関係を示している。図８において、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとは、ドーム底面の中心から所定の等距離だけ離れて直線上に配置されている。このような場合、ドームの正面となる表示領域Ａでは、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの間隔相当の視差を有している。すなわち、図８において、表示領域Ａでは、右の映像Ｒと左の映像Ｌとは、撮影時の視差を有してスクリーン２４に表示される。

一方、正面と左右側方との間の表示領域Ｂでは、正面に比べて視差量が減少し、左右側方の表示領域Ｃでは、視差がゼロとなる。すなわち、図８において、表示領域Ｂ，Ｃでは、右の映像Ｒと左の映像Ｌとは、撮影時の視差を有してスクリーン２４に表示されなくなる。

これは、２台の撮影カメラで撮影し、２台の映像投影装置で映像を投影することに起因している。したがって、撮影カメラと映像投影装置を複数台とすることで、ドームの底面方向における撮影時の視差をスクリーン２４に再生することは可能である。

図９には、人間の両眼の位置関係方向と直交する垂直方向、すなわちドームの底面に対して垂直方向（高さ方向）における右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌと偏角θとの関係を示している。図９において、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの間隔は、撮影時の撮影カメラ２１Ｒと撮影カメラ２１Ｌとの間隔とは異なる。さらに、右映像投影装置１１Ｒとスクリーン２４との距離Ｌｒと、左映像投影装置１１Ｌとスクリーン２４との距離Ｌｌとは異なる。これにより、図９に示すように、右の映像Ｒは左の映像Ｌとは、垂直方向（高さ方向）にＨだけずれてスクリーン２４に表示されてしまう。このズレＨが、先の図５に示す表示領域Ｂにおけるズレとなる。

本発明では、映像の偏角θ方向のズレを補正するといった技術的特徴を採用している。この技術的特徴を採用することで、正確な立体感のある立体映像をスクリーン２４に表示することが可能となり、より臨場感の高い立体映像を提供することができる。

図１に戻って、ズレ補正部１２は、上記技術的特徴を実現するために設けられている。

ズレ補正部１２は、入力された映像データに基づいて、映像が投影されるスクリーン２４の表示エリア、ならびに投影される映像の偏角θを判別する。ズレ補正部１２は、スクリーン２４の半径Ｒと、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとのの水平面方向の距離に基づいて、映像の偏角θの補正量を算出する。

ズレ補正部１２は、算出した補正量に基づいて、映像の偏角θを補正する。ズレ補正部１２は、補正した映像データを含む投影する映像データを右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌに与える。

ズレ補正部１２は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置などの資源を備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。ズレ補正部１２は、ズレの補正処理を実行制御する映像データ補正プログラムを記憶した記憶部を有し、映像データ補正プログラムに基づいてズレの補正処理を実行制御する。したがって、ズレ補正部１２は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的なコンピュータによって実現することができる。

ズレ補正部１２は、例えば図１０に示すように構成される。図１０において、ズレ補正部１２は、表示エリア判別部１０１、偏角判別部１０２、補正量算出データ記憶部１０３、補正量算出部１０４、映像データ補正部１０５を備える。

表示エリア判別部１０１は、入力された映像データに基づいて、偏角φを判別する。表示エリア判別部１０１は、判別した偏角φに基づいて映像が表示されるスクリーン２４の表示エリアを判別する。すなわち、表示エリア判別部１０１は、スクリーン２４に投影される映像のうち、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像であるか、もしくは左四半球面側に投影される映像であるかを判別する。表示エリア判別部１０１は、判別した表示エリアを示す偏角φを補正量算出部１０４に与える。

偏角判別部１０２は、入力される映像データに基づいて、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌによりスクリーン２４に投影される映像の偏角θを判別する。偏角判別部１０２は、判別した偏角θを補正量算出部１０４に与える。

補正量算出データ記憶部１０３は、補正量を算出する際に用いる補正量算出データを記憶する。補正量算出データは、スクリーン２４の半径Ｒと、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの水平方向における距離２ｄである。なお、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとは、それぞれドーム底面の中心（Ｏ）から水平面方向に等距離ｄだけ離れて直線上に配置される。補正量算出データ記憶部１０３は、記憶データを補正量算出部１０４に与える。

なお、ドーム底面の中心（Ｏ）はドームスクリーンの半球面の中心であり、ドーム底面の中心（Ｏ）のある水平面にはプロジェクタの投影レンズの光学中心が存在することが望ましい。

補正量算出部１０４は、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌのいずれか一方または双方が投影する映像の偏角θの補正量を算出する。

補正量算出部１０４は、右映像投影装置１１Ｒにおけるスクリーン２４の第１投影点が第２投影点となるように補正量を算出する。第１の投影点は、右映像投影装置１１Ｒがドーム底面の中心（Ｏ）から水平面方向に所定の距離ｄだけ離れて配置されたときの偏角θにおける投影点である。第２の投影点は、右映像投影装置１１Ｒがドーム底面の中心（Ｏ）に配置されたときの偏角θにおける投影点である。

補正量算出部１０４は、左映像投影装置１１Ｌにおけるスクリーン２４の第３投影点が上記第２投影点となるように補正量を算出する。第３の投影点は、左映像投影装置１１Ｌがドーム底面の中心（Ｏ）から水平面方向に所定の距離ｄだけ離れて配置されたときの偏角θにおける投影点である。

補正量算出部１０４は、表示エリア判別部１０１から与えられた偏角φに基づいて、
ｄφを次式（１）により算出する。ｄφは、図１１（ａ）に示すように、偏角φで切り取られる垂直方向の平面における、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの距離２ｄφの半分の値である。なお、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとは、図１１（ａ）に示すように、ドーム底面の中心（Ｏ）から水平面方向に等距離ｄに配置される。

ｄφ＝ｄ×ｓｉｎφ …（１）
補正量算出部１０４は、スクリーン２４の全天周にわたって投影される映像のうち、偏角φに基づいてスクリーン２４の右四半球面側に投影される映像と、左四半球面側に投影される映像とに分けて補正量を算出する。補正量算出部１０４は、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対して、右映像投影装置１１Ｒの補正偏角θｒｒを算出する。

補正偏角θｒｒを算出するにあたって、図１１（ｂ）に示すように、偏角φで切り取られる垂直方向の平面におけるドーム底面の中心（Ｏ）と右映像投影装置１１Ｒとの距離は、上記（１）式で算出したｄφとなる。偏角φで切り取られる垂直方向の平面において、極座標（Ｒ，φ，θ）で示されるスクリーン２４の位置を座標点１１０とする。この座標点１１０からドーム底面１１１に下ろした垂線１１２とドーム底面１１１との交点１１３と、中心（Ｏ）との距離は、Ｒｓｉｎθとなる。ここで、Ｒはスクリーン２４の半径である。したがって、右映像投影装置１１Ｒと上記交点１１３との距離は、図１１（ｂ）に示すように、Ｒｓｉｎθ−ｄφとなる。

また、上記座標点１１０と上記交点１１３との距離は、図１１（ｂ）に示すように、Ｒｃｏｓθとなる。これらにより、補正量算出部１０４は、補正偏角θｒｒを次式（２）により算出する。

θｒｒ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒｓｉｎθ−ｄφ）／（Ｒｃｏｓθ） …（２）
補正量算出部１０４は、上記（２）式で算出された補正偏角θｒｒに基づいて、右映像投影装置１１Ｒの補正量△θｒｒを、次式（３）により算出する。この補正量△θｒｒは、水平面の偏角φにおける垂直方向の偏角θに対する補正量となる。

△θｒｒ＝θ−θｒｒ …（３）
上記（３）式で得られた補正量により右映像投影装置１１Ｒの偏角θが補正される。すなわち、右映像投影装置１１Ｒの補正前の偏角θが補正偏角θｒｒに補正される。これにより、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対して、右映像投影装置１１Ｒにおけるスクリーン２４の座標点１１４で示す投影点が座標点１１０で示す投影点に補正される。

また、補正量算出部１０４は、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対して、左映像投影装置１１Ｌの補正偏角θｌｒを算出する。

補正偏角θｌｒを算出するにあたって、図１１（ｃ）に示すように、偏角φで切り取られる垂直方向の平面におけるドーム底面の中心（Ｏ）と左映像投影装置１１Ｌとの距離は、上記式（１）で算出したｄφとなる。極座標（Ｒ，φ，θ）で示されるスクリーン２４の座標点１１０からドーム底面１１１に下ろした垂線１１２とドーム底面１１１との交点１１３と、中心（Ｏ）との距離は、Ｒｓｉｎθとなる。ここで、Ｒはスクリーンの半径である。したがって、左映像投影装置１１Ｌと上記交点１１３との距離は、図１１（ｃ）に示すように、Ｒｓｉｎθ＋ｄφとなる。

また、上記座標点１１０と上記交点１１３との距離は、図１１（ｃ）に示すように、Ｒｃｏｓθとなる。これらにより、補正量算出部１０４は、補正偏角θｌｒを次式（４）により算出する。

θｌｒ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒｓｉｎθ＋ｄφ）／（Ｒｃｏｓθ） …（４）
補正量算出部１０４は、上記（４）式で算出された補正偏角θｌｒに基づいて、左映像投影装置１１Ｌの補正量△θｌｒを、次式（５）により算出する。この補正量△θｌｒは、水平面の偏角φにおける垂直方向の偏角θに対する補正量となる。

△θｌｒ＝θ−θｌｒ …（５）
上記（５）式で得られた補正量により左映像投影装置１１Ｌの偏角θが補正される。すなわち、左映像投影装置１１Ｌの補正前の偏角θが補正偏角θｌｒに補正される。これにより、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対して、左映像投影装置１１Ｌにおけるスクリーン２４の座標点１１７で示す投影点が座標点１１０で示す投影点に補正される。

一方、補正量算出部１０４は、スクリーン２４の左四半球面側に投影される映像に対して、上述した右四半球面側と同様にして、右映像投影装置１１Ｒの補正偏角θｒｌと左映像投影装置１１Ｌの補正偏角θｌｌとを算出する。

スクリーン２４の左四半球面側に投影される映像は、図１１（ｂ），（ｃ）から分かるように、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとは逆の関係となる。すなわち、右映像投影装置１１Ｒの補正偏角θｒｌは、図１１（ｃ）で示すようになり、上記（３）式と同様にして次式（６）で算出することができる。

θｒｌ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒｓｉｎθ＋ｄφ）／（Ｒｃｏｓθ） …（６）
また、左映像投影装置１１Ｌの補正偏角θｌｌは、図１１（ｂ）で示すようになり、上記（２）式と同様にして次式（７）で算出することができる。

θｌｌ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒｓｉｎθ−ｄφ）／（Ｒｃｏｓθ） …（７）
したがって、補正量算出部１０４は、上記（６）式で算出された補正偏角θｒｌに基づいて、右映像投影装置１１Ｒの補正量△θｒｌを、次式（８）により算出する。この補正量△θｒｌは、水平面の偏角φにおける垂直方向の偏角θに対する補正量となる。

△θｒｌ＝θ−θｒｌ …（８）
また、補正量算出部１０４は、上記（７）式で算出された補正偏角θｌｌに基づいて、左映像投影装置１１Ｌの補正量△θｌｌを、次式（９）により算出する。この補正量△θｌｌは、水平面の偏角φにおける垂直方向の偏角θに対する補正量となる。

△θｌｌ＝θ−θｌｌ …（９）
このように、スクリーン２４の全天周にわたって表示される映像の偏角θが補正され、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとスクリーン２４に投影する映像間のズレが補正される。

上述したズレの補正では、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの双方の偏角θを補正して、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとでスクリーン２４に投影される映像の偏角θ方向のズレを補正している。

一方、ズレを補正する際には、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとのスクリーン２４に対する投影角度に応じて、いずれか一方の映像投影装置の偏角θを補正することが有効である。

全天周の立体映像では、スクリーン２４の最下部まで、すなわち屋外であれば水平線が映し出されることが望ましい。しかしながら、超広角レンズを用いて映像をスクリーン２４に投影したとしても、映像投影装置における投影角度（偏角θ）には制限がある。

そこで、図１２に示すように、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対しては、左映像投影装置１１Ｌの投影映像を基準として、右映像投影装置１１Ｒの偏角θｒ方向のズレを補正する。一方、スクリーン２４の左四半球面側に投影される映像に対しては、右映像投影装置１１Ｒの投影映像を基準として、左映像投影装置１１Ｌの偏角θｌ方向のズレを補正する。

例えばスクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対しては、図１３に示すようになる。図１３に示す右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの偏角θに対応した投影点は、先の図１１（ｂ），（ｃ）と同様である。

図１３において、先ず右映像投影装置１１Ｒにおける座標点１１４で示す投影点を座標点１１０で示す投影点に補正するには、偏角θの補正量は上記（３）式で得られる補正量△θｒｒ（＝θ−θｒｒ）となる。さらに、右映像投影装置１１Ｒにおける座標点１１０で示す投影点を座標点１１７で示す投影点に補正するには、偏角θの補正量は上記（５）式で得られる補正量△θｌｒ（＝θ−θｌｒ）から
θｌｒ−θとなる。

したがって、右映像投影装置１１Ｒの偏角θの補正量△θｒは、次式（１０）で算出される。

△θｒ＝ |θ−θｒｒ|＋ |θ−θｌｒ| …（１０）
同様にして、スクリーン２４の左四半球面側に投影される映像に対しては、左映像投影装置１１Ｌの偏角θの補正量△θｌは、次式（１１）で算出される。

△θｌ＝ |θ−θｌｌ|＋ |θ−θｒｌ| …（１１）
上記（１１）式において、θ−θｌｌは上記（９）式で算出され、θ−θｒｌは上記（８）式で算出される。

図１０に戻って、映像データ補正部１０５は、補正量算出部１０４で算出した補正量に基づいて、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌの双方もしくはいずれか一方の映像の偏角θを補正する。映像データ補正部１０５は、右映像投影装置１１Ｒの映像データを右映像投影装置１１Ｒに与え、左映像投影装置１１Ｌの映像データを左映像投影装置１１Ｌに与える。

なお、補正した映像データを記録媒体などに記録する場合には、映像データ補正部１０５は、右映像投影装置１１Ｒの映像データと左映像投影装置１１Ｌの映像データとを併せて記録媒体などに記録する。

次に、図１４に示すフローチャートを参照して、映像データの補正処理の手順を説明する。

図１４において、ズレ補正部１２は、先ずステップＳ１４１にて、入力された左右の映像データに基づいて、映像データの偏角φを判別する。ズレ補正部１２は、判別した偏角θに基づいて、スクリーン２４における映像の表示エリアを判別する。

判別の結果、スクリーン２４の右四半球面側の表示エリアに投影される映像に対して、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４２Ｒにて、入力された映像データに基づいて、映像データの偏角θを判別する。

続いて、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４３Ｒにて、右映像投影装置１１Ｒの補正量を算出する。ズレ補正部１２は、上記（２）式により補正偏角θｒｒを算出し、算出した補正偏角θｒｒに基づいて、上記（３）式により右映像投影装置１１Ｒの補正量△θｒｒを算出する。

また、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４３Ｒにて、左映像投影装置１１Ｌの補正量を算出する。ズレ補正部１２は、上記（４）式により補正偏角θｌｒを算出し、算出した補正偏角θｌｒに基づいて、上記（５）式により左映像投影装置１１Ｌの補正量△θｌｒを算出する。

なお、右映像投影装置１１Ｒの偏角θだけを補正する場合には、上記（１０）式に基づいて、偏角θの補正量を算出する。

次に、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４４Ｒにて、上記（３）式で得られた補正量にしたがって右映像投影装置１１Ｒの偏角θを補正する。また、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４４Ｒにて、上記（５）式で得られた補正量にしたがって左映像投影装置１１Ｌの偏角θを補正する。

なお、右映像投影装置１１Ｒの偏角θだけを補正した場合には、上記（１０）式で得られた補正量により右映像投影装置１１Ｒの偏角θのみを補正する。

一方、ズレ補正部１２は、先のステップＳ１４１における判別の結果、スクリーン２４の左四半球面側の表示エリアに投影される映像に対して、ステップＳ１４２Ｌにて、入力された映像データに基づいて、映像データの偏角θを判別する。

続いて、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４３Ｌにて、右映像投影装置１１Ｒの補正量を算出する。ズレ補正部１２は、上記（６）式により補正偏角θｒｌを算出し、算出した補正偏角θｒｌに基づいて、上記（８）式により右映像投影装置１１Ｒの補正量△θｒｌを算出する。

また、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４３Ｌにて、左映像投影装置１１Ｌの補正量を算出する。ズレ補正部１２は、上記（７）式により補正偏角θｌｌを算出し、算出した補正偏角θｌｌに基づいて、上記（９）式により左映像投影装置１１Ｌの補正量△θｌｌを算出する。

なお、左映像投影装置１１Ｌの偏角θだけを補正する場合には、上記（１１）式に基づいて、偏角θの補正量を算出する。

次に、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４４Ｌにて、上記（３）式で得られた補正量にしたがって右映像投影装置１１Ｒの偏角θを補正する。また、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４４Ｌにて、上記（５）式で得られた補正量にしたがって左映像投影装置１１Ｌの偏角θを補正する。

なお、左映像投影装置１１Ｌの偏角θだけを補正した場合には、上記（１１）式で得られた補正量により左映像投影装置１１Ｌの偏角θのみを補正する。

最後に、ズレ補正部１２は、ステップＳ１４５にて、偏角が補正された、スクリーン２４の右四半球面側の表示エリアに投影される映像の映像データと左四半球面側の表示エリアに投影される映像の映像データとを併せる。これにより、スクリーン２４の全天周にわたって表示される映像データが作成され、一連の映像データの補正処理は終了する。

なお、上記第１実施形態に示すように、映像を表示する装置が右用と左用とに分かれている場合には、図１５に示すように、ズレ補正部１２を右ズレ補正部１２Ｒと左ズレ補正部１２Ｌとに分けて構成してもよい。右ズレ補正部１２Ｒは、右映像投影装置１１Ｒに専ら対応して設けられ、右映像投影装置１１Ｒの偏角θを補正する。左ズレ補正部１２Ｌは、左映像投影装置１１Ｌに専ら対応して設けられ、左映像投影装置１１Ｌの偏角θを補正する。

上述した偏角θの補正処理により補正される映像は、映像の形態に制約されることはない。すなわち、映像の形態としては、例えばカメラなどで実際に撮影された映像や、ＣＧ（コンピュータ・グラフィックス）などのコンピュータにより人為的に作成された映像である。あるいは、実際に撮影された映像とＣＧなどで作成された映像との双方が混在しているような映像である。

リアルタイムで映像を表示せずに、表示する映像を予め用意しておく場合には、例えばＣＧなどで映像を作成する過程において、上述した補正処理を施して実際に表示する映像データを作成する。作成した映像データは、記録媒体などに記録される。また、撮影カメラなどで撮影された立体映像を編集してリアルタイムで表示しない場合には、映像を編集する過程において上述したと同様に補正処理を施してもよい。

このように、予め補正処理を施して映像データ作成することで、映像を表示する際に、補正処理を行うための構成が不要となる。

本発明の映像データ補正プログラムを記録媒体に記録して提供してもよく、インターネット等の通信回線にて映像データ補正プログラムを配信してもよい。記録媒体に記録された映像データ補正プログラムや通信回線にて配信された映像データ補正プログラムを全天周立体映像表示装置に記憶させて、上述した全天周立体映像表示方法を実行させるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係るこの第１実施形態では、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌのいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角θの補正量を算出する。算出した補正量にしたがって偏角を補正し、右映像投影装置１１Ｒならびに左映像投影装置１１Ｌが投影する映像間のズレを補正する。これにより、全天周立体映像表示装置ならびに表示方法は、スクリーン２４に表示される立体映像の歪みを補正することが可能となり、精度の高い立体映像を表示することができる。この結果、臨場感が優れた立体映像を提供することができる。

本発明に係るこの第１実施形態では、右映像投影装置１１Ｒと左映像投影装置１１Ｌとの間の距離２ｄと、スクリーン２４の半径Ｒとに基づいて、算出式により偏角θの補正量を算出する。これにより、本装置は、容易に偏角θの補正量を算出することができる。

本発明に係るこの第１実施形態では、スクリーン２４の右四半球面側に投影される映像に対しては、右映像投影装置１１Ｒが投影する映像の偏角を補正し、左四半球面側に投影される映像に対しては、左映像投影装置１１Ｌが投影する映像の偏角を補正する。これにより、本装置は、ドーム底面の水平面に近いスクリーン２４上に投影される映像の偏角θを補正することが可能となる。この結果、ドーム底面の水平面に近いスクリーン２４上に投影される映像であってもズレを補正することが可能となり、臨場感に優れた立体映像を提供することができる。

本発明に係る映像データ補正プログラムでは、コンピュータに、スクリーン２４に投影される表示エリアを判別するステップと、スクリーン２４に投影される映像の偏角θを判別するステップとを実現させる。また、コンピュータに、映像の偏角の補正量を算出式により算出するステップと、算出された補正量にしたがって偏角θを補正するステップとを実現させる。これにより、映像データ補正プログラムは、スクリーン２４に表示される立体映像の歪みを補正することが可能となり、精度の高い立体映像を作成することができる。この結果、臨場感に優れた立体映像を提供することができる。

１１Ｌ…左映像投影装置
１１Ｒ…右映像投影装置
１２…ズレ補正部
２４…スクリーン
１０１…表示エリア判別部
１０２…偏角判別部
１０３…補正量算出データ記憶部
１０４…補正量算出部
１０５…映像データ補正部

Claims (6)

1. 視認者の右眼用の映像を投影する右映像投影装置と、視認者の左眼用の映像を投影する左映像投影装置とを備え、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置とによりドーム状のスクリーンに視差の異なる２つの映像を投影して視認者の左右の眼に提示し、全天周の立体映像を表示する映像投影装置と、
   前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角の補正量を算出し、算出した補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正し、前記右映像投影装置が投影する映像と前記左映像投影装置が投影する映像との前記スクリーン上におけるドーム底面に対して垂直方向のズレを補正するズレ補正部と
   を有することを特徴とする全天周立体映像表示装置。
2. 前記ズレ補正部は、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置との間の距離と、前記スクリーンの半径とに基づいて、算出式により偏角の補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の全天周立体映像表示装置。
3. 前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方の装置が投影する映像の偏角を補正する場合に、前記スクリーンの右四半球面側に投影される映像は、前記右映像投影装置が投影する映像の偏角を補正し、前記スクリーンの左四半球面側に投影される映像は、前記左映像投影装置が投影する映像の偏角を補正する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の全天周立体映像表示装置。
4. 前記ズレ補正部は、
   前記スクリーンに投影される映像のうち、前記スクリーンの右四半球面側の表示エリアに投影される映像であるか、もしくは左四半球面側の表示エリアに投影される映像であるかを判別する表示エリア判別部と、
   前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置により前記スクリーンに投影される映像の偏角を判別する偏角判別部と、
   前記右映像投影装置と前記左映像投影装置との間の距離と、前記スクリーンの半径との補正量算出データを記憶する補正量算出データ記憶部と、
   前記表示エリア判別部で判別された表示エリアと、前記補正量算出データ記憶部に記憶された補正量算出データとに基づいて、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置
   のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角の補正量を算出式により算出する補正量算出部と、
   前記補正量算出部で算出された補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正する映像データ補正部と
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の全天周立体映像表示装置。
5. ドーム状のスクリーンに視認者の右眼用の映像を投影する右映像投影装置ならびに視認者の左眼用の映像を投影する左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角の補正量を算出し、
   算出した補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正し、前記右映像投影装置が投影する映像と前記左映像投影装置が投影する映像との前記スクリーン上におけるドーム底面に対して垂直方向のズレを補正し、
   前記右映像投影装置と前記左映像投影装置とにより前記スクリーンに、前記ズレを補正した視差の異なる２つの映像を投影して視認者の左右の眼に提示し、全天周の立体映像を表示する
   ことを特徴とする全天周立体映像表示方法。
6. コンピュータに、
   右映像投影装置ならびに左映像投影装置によりドーム状のスクリーンに投影される映像のうち、前記スクリーンの右四半球面側の表示エリアに投影される映像であるか、もしくは左四半球面側の表示エリアに投影される映像であるかを判別するステップと、
   右映像投影装置ならびに左映像投影装置により前記スクリーンに投影される映像のドーム底面に対して垂直方向の偏角を判別するステップと、
   映像が投影される前記表示エリアと、前記右映像投影装置と前記左映像投影装置との間の距離と、前記スクリーンの半径とに基づいて、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角の補正量を算出式により算出するステップと、
   算出された補正量にしたがって、前記右映像投影装置ならびに前記左映像投影装置のいずれか一方または双方の装置が投影する映像の偏角を補正するステップと、
   を実現させることを特徴とする映像データ補正プログラム。

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