(57)【要約】【課題】  現在のテレビ放送では、放送局が写している画面だけしか視聴者は見ることができない。ズームしたした画面や、違った角度で写した画面を見ようとしても出来なかったのである。【解決手段】  同一遠点を異なった角度から撮像する複数のビデオカメラで被写体を写し、隣り合う二つのビデオカメラを圧縮技術であるＭＰＥＧのＩ信号と、ビデオカメラＡとビデオカメラＢとの帯域幅の非常に狭い差信号とを記録し又は送出する装置と、受信側でＩ信号に差信号を加えることでビデオカメラＢの画像を映すこととしている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオカメラ又はデジタルカメラと、被写体である目的物までの距離及び方向を測る測定器と、距離及び角度のデータを記録し又は送出する装置と、距離及び角度のデータにより画像を処理する装置とで、奥行きのある画像を写し出すことを特徴とする撮像及び受像装置。
【請求項２】
広角レンズにより撮像した画像（以下、広角画像）の画像信号と、広角画像の一部を切り出してひずみを補正した普通画像の画像信号と、広角画像と普通画像の位置関係を明らかにするデータとひずみ補正のためのレンズ情報を同時に記録し又は送出する装置と、普通画像の画像信号を再生する通常の受像機と、広角画像の中から選択画像を切り出し、ひずみを補正する画像処理装置とを備えたことを特徴とする撮像及び受像装置。
【請求項３】
同一の遠点を異なった角度から撮像する走査線が同期されている複数のビデオカメラと、隣り合う二つのビデオカメラＡを圧縮技術であるＭＰＥＧのＩ信号と、ビデオカメラＢをビデオカメラＡとビデオカメラＢとの帯域幅の非常に狭い差信号を記録または送出する装置と、受像側でＩ信号に差信号を加えることでビデオカメラＢの画像を写し出すことを特徴とする撮像及び受像装置。
【請求項４】
同一の遠点を異なった角度から撮像する走査線が同期されている複数のビデオカメラと、被写体である目的物までの距離と角度を測る測定器と、距離及び角度のデータを記録又は送出する装置と、隣り合う二つのビデオカメラＡを圧縮技術であるＭＰＥＧのＩ信号とビデオカメラＢをビデオカメラＡとビデオカメラＢとの帯域幅の非常に狭い差信号を記録又は送出する装置と、受信側で距離及び角度のデータにより画像を処理する装置と、Ｉ信号と差信号とを加えることでビデオカメラＢの画像を写し出すことを特徴とする撮像及び受像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、撮像及び受像装置に関する。
【背景技術】
【０００１】  テレビ放送は現代人にとって欠かすことのできない情報網となっている。白黒時代からカラーの時代になり、現在は精緻な画像が描けるように走査線の数をおおよそ倍にする高品位テレビが普及され始めている。テレビ放送は放送局側で画像と音声を放出するだけで、視聴者がこれに直接加わることはできない。放送局が視聴者の意見を聞き、その意見に基づき画像や音声を作る等間接的に参加することしかできなかったのである。インターネットは双方向が可能であり、視聴者が画像や音声を作る作業に直接加わることはできるが、伝達手段である電波やケーブルの帯域幅を考慮すると、画像等を作る作業に加わることができるのは、ほんのわずかな視聴者に限定されてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】  今まで視聴者は放送局が送出する画像について完全に受身であり、視聴者が受像機に写っている画像のみでなく、異なった角度から、又は現在写っている画面をズームして見たいと思っても方法はなかった。今日家庭用ビデオカメラが普及しているが、この家庭用のビデオカメラ及び受像機でも、受像機側で映し出している画面を変えたり、ズームする機能を有するものはない。デジタルカメラも写した画像を紙に印刷して見るのではなく、パソコンの画面に映し出し画像を見ることが行われている。パソコンの画面に映し出された画像は、これを見る者がズームすることは可能であるが、違った角度から見る方法はない。
【課題を解決するための手段】
【０００３】  本発明は前記課題を達成するためになされたものであって、ビデオカメラやデジタルカメラで写された動画や静止画を受像機で再生する場合に、見るものが見たい角度又はズームした画面を写し出すことのできる撮像及び受像装置を提供することを目的としている。
前記課題を達成するための第１の技術として、走査線が同期されている２台のビデオカメラ又はデジタルカメラと、被写体である目的物までの距離と角度を測る測定器と、距離及び角度のデータを記録又は送出する装置と、距離及び角度のデータにより画像を処理する装置とにより、奥行きのある画像を写し出すこととし、
第２の技術として、広角レンズにより撮像した画像（以下、広角画像）の画像信号と、広角画像の一部を切り出し、ひずみ補正した普通画像の画像信号と、広角画像と普通画像の位置関係を明らかにするデータと使用レンズ情報を記録し又は送出する装置と、普通画像の画像信号を再生する普通の受像機と、広角画像の中から選択画像を切り出し、ひずみを補正する画像処理装置とを備えたこととし、
第３の技術として同一の目的物を異なった角度から撮像する走査線が同期されている複数のビデオカメラと、隣り合うビデオカメラＡを圧縮技術であるＭＰＥＧのＩ信号、ビデオカメラＢをビデオカメラＢとビデオカメラＡの差信号の帯域幅が非常に狭い差信号で記録又は送出する装置と、受像機側でＩ信号に差信号を加えることでビデオカメラＢの画像を写し出すこととしている。
【発明の効果】
【０００４】  本発明は、放送局から送られてくる画像のみでなく、異なった角度から見たい場合や、ズームしたい時には積極的に画像形成に介入し、視聴者が見たい画像を見ることが可能となる。ビデオカメラやデジタルカメラでは再生時に写っている画像だけではなく、これとは異なる位置から見た画像やズームした画面を見ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を使用し、詳細に説明をする。図１には被写体である三つのオブジェクトである円球３、小さな直方体１、大きな直方体２及び一対のビデオカメラＣＡの配置が三角図法により示されている。円球３は左上に配置され、大きな直方体２は右奥、小さな直方体１は右手前に配置されている。【０００６】  一対のビデオカメラＣＡの走査線は同期されており、この一対のビデオカメラＣＡにより三つのオブジェクトまでの距離を測る距離測定器と、方向を図る角度測定器が構成されている。三つのオブジェクトまでの距離と角度を測ることができれば、距離測定器と角度測定器はビデオカメラＣＡと別に設置しても良い。その場合ビデオカメラＣＡは一対にする必要はなく１台で構成できる。【０００７】  図２に示されているように配置されている三つのオブジェクトを撮像すると、画像面には図３に示されるような画面が映し出される。円球３は画面左上に、大きな直方体２と小さな直方体１は重なって写ることとなる。大きな直方体２は遠いために小さな直方体１よりも小さく写り、小さな直方体１はビデオカメラＣＡに近いために大きく写っている。【０００８】  ビデオカメラＣＡに備えてある距離測定器と角度測定器とを働かせると、背景を含めた三つのオブジェクトの三次元座標を求めることができる。即ち距離及び角度を測定した値が分かれば、三角法の正弦の定理により三つのオブジェクトを含めた被写体の見えている部分の三次元座標を計算できる。仮にビデオカメラＣＡを図４に示されるようなＱの位置からＰの位置に移動した場合に、Ｐと三つのオブジェクトとの新たな距離と角度が計算で求められる。ＰとＱの位置関係は既知であるため前記計算方法により、Ｐの位置から見た被写体の三次元座標を求めることができ、その結果を基にＱの画像に画像処理を施せば、Ｐの位置から写しているような画像が受像機に擬似的に映し出すことができる。そのために距離と角度とのデータを記録し又は送出する。【０００９】  受像機側では距離と画面に含まれる角度のデータにより画像処理をする。図５上にはビデオカメラＣＡがＱの位置にあるときに画像面４に写される円球３が示されている。ビデオカメラＣＡがＰの位置に移動したときのビデオカメラＣＡが写した画面には図５に示されているように円球３は左側に移動している。図５の下に示されている円球３が写るまでの期間ａは、ビデオカメラＣＡがＱの位置にあるときのデータをそのまま使用する。ビデオカメラＣＡがＰの位置に移動したと同じ効果を得るために写る円球３は、期間ｂだけ移動させなければならない。これは距離データと角度データにより移動量を求め間引きや補間等の画像処理を行う。図５の下の走査線で円球３の右側から図５の上の走査線の円球３の右側までの期間ｃは、図５の上の走査線の円球３の右側に写っている背景を補間、引き伸ばし等により補完する。このような画像処理を行うと、実際にビデオカメラＣＡがＱからＰの位置に移動しなくても、あたかもビデオカメラＣＡがＰの位置にある時に写す円球３が、図５の下にように映し出される。【００１０】  図６の（ａ）はビデオカメラＣＡがＱの位置にあるときに写される大きな直方体２と、小さな直方体１の画像である。図６の（ｂ）はビデオカメラＣＡをＰの位置の時の実際に写される大きな直方体２と、小さな直方体１の画像である。図６の（ｃ）は画像処理を行った小さな直方体１の画像である。画像処理を行った画像には、大きな直方体２は小さな直方体１に隠れて見えなくなる。図６の（ａ）と、図６の（ｂ）とは実際に写される画像であるから説明をする必要はない。図６の（ｃ）の小さな直方体１が写るまでの期間ａは、ビデオカメラＣＡがＱにあるときのデータをそのまま使う。ビデオカメラＣＡがＰ位置に移動したと同様の効果を得るために写る小さな直方体１は期間ｂだけ移動させ、かつ映る面を引き伸ばさなければならない。これは間引きや補間等の画像処理を行う。図６（ｃ）の直方体１の右側から図６（ａ）直方体１の右側までは補間による引き延ばし等を行う。図６の（ｂ）と図６の（ｃ）とを比較すると、実際には写るはずである大きな直方体２の右側端部付近ｄが、図６の（ｃ）には写ってはいない。【００１１】  この装置は受像機側で、ビデオカメラＣＡを移動させるような操作を行うと、手前の景色は早く奥の景色は遅く連続的に動き、奥行きのある画面となる。立体ではないがこれに近い感じとなり、興味深い画像が形成される。自動車等のコマーシャル等にこの装置で撮像すれば、視聴者に訴える力は何倍も増加される。デジタルカメラで写した画像をパソコンに取り込み、パソコンの画面に映し出すことが行われている。前記した実施例をデジタルカメラに利用すれば、動画のみでなくデジタルカメラで写した静止画でも奥行きのある画面が映し出される。【００１２】  次に説明をする実施例は、広角ンンズに写されている画像（以下、広角画像）の中から視聴者が見たい画像を選択したり、ズームをすることができる撮像及び受像装置に関するものである。舞台中継やサッカー、野球等は、写す範囲は広く、カメラマンが写している画面と、視聴者が見たい画面とは一致することは少ない。視聴者が見たい場面を選択することができれば、現在のテレビ放送は視聴者にとってもっと興味深いものとなる。【００１３】  見たい画面を選択することができる選択機能付受像機に対しては、広角画像送る。受像機側で広角画像の中から自分の見たい画面を切り出しひずみ補正等の画像処理を行って画像を形成する。視聴者の受像機の全てを選択機能付受像機とすることはできない。これら普通の受像機に対しては、通常画像を送らなければならない。広角画像と、通常画像の両方をそのまま送ると、帯域幅が通常の２倍以上となり、帯域幅を確保することができず、実現することが困難となる。このために放送局から送られてきた画面のみを再生する通常の受像機に対しては広角画像から放送局が考えるカメラアングルの部分を切り出し、通常レンズで写したようにディジタルで歪を補正して送出する。このように行うと広角画像に通常画像成分が含まれることになり、送出しなければならない画像は、通常画像と、広角画像から通常レンズで写された画像成分を除いた部分と、両者の位置関係を示す情報と使用しているレンズ情報だけでよくなり、帯域幅を狭くすることができる。ここで広角画像においても上下方向はそれほど重要でないため実際は水平方向画像の送出でよく膨大な帯域が必要でないことも注目する必要がある。【００１４】  選択機能付受像機では、広角画像と通常画像との位置関係のデータとレンズ情報から、広角画像（通常画像成分が除かれている）と通常画像を加算し、撮像側で写した広角画像を復元する。視聴者はリモコン等に搭載された上下左右ボタンやジョイスティック等の操作で見たい方向にバンする信号を受像機に送る。受像機では、リモコンからのバンする信号により広角画像から切り出し位置を変更し、ひずみ補正を行い、受像機に表示する。このときズームをすることも可能である。【００１５】  次の発明の実施例は多数のビデオカメラで同一のオブジェクトを撮像した場合に、視聴者が好きな角度でそのオブジェクトを見ることができる撮像及び受像装置である。例えば５台のビデオカメラを半円状に並べ、この半円の中心にあるオブジェクトを撮像した場合、視聴者が見たい角度から見るようにするためには、今までの方法では単純に５倍の帯域幅が必要となる。これでは記録容量や伝達手段を確保することが難しく、実現するのは不可能である。【００１６】  図７には中心に被写体である目的物２０が置いてあり、これを囲むように５台のビデオカメラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが設置されている。本発明では必要とする帯域をできるだけ狭くする工夫がなされている。例えば図７に示されるビデオカメラＣで目的物２０を撮像した場合に、圧縮技術であるＭＰＥＧで記録または送出する。ＭＰＥＧの信号はＩ、Ｂ、Ｂ、Ｐ、Ｂ、Ｂ、Ｐ・・・・であり、最初のＩ信号（以下Ｉｃ）は原画そのものである。ビデオカメラＢとビデオカメラＤもＭＰＥＧで記録したり、送る事とすれば、通常の方法よりも帯域幅を狭くすることができる。しかし、本実施例では更に帯域削減をするために、ビデオカメラＢのＩ信号（原画、以下Ｉｂ）は、ビデオカメラＣのＩｃとの差をとり、ΔＩｂ＝Ｉｂ−Ｉｃとして送る。このようにすれば受像機側で、ΔＩｂにＩｃを加えれば、ビデオカメラＢのＩｂを正確に復元することができる。ビデオカメラＣとビデオカメラＢとは隣であり、背景の画像はそれほど変化をしていない。変化の度合いが少ないということは、ΔＩｂは帯域が非常に狭くなることを意味する。【００１７】  ビデオカメラＣとビデオカメラＢとの間の画像について説明をしたが、ビデオカメラＢとビデオカメラＡとの間でも同様なことを行うことができる。ビデオカメラＡのＩ信号（原画、以下Ｉａ）はビデオカメラＢのＩｂとの差をとり、ΔＩａ＝Ｉａ−Ｉｂとして送る。受像機側でＩａ＝ΔＩａ＋Ｉｂとすれば、ビデオカメラＡのＩａを正確に復元することができる。このことはビデオカメラＣとビデオカメラＢとの間、ビデオカメラＢとビデオカメラＡとの間だけではなく、ビデオカメラＣとビデオカメラＤとの間等、隣のビデオカメラ同士であれば少ない帯域幅で正確な画像を復元することができる。【００１８】  前記実施例では５台のビデオカメラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを半円状に設置し、被写体である目的物２０を中心に置いた場合について説明をしたが、目的物２０を中心に置いて、多数のビデオカメラを円形に設置してもよい。このようにすれば視聴者は、目的物２０の底面を除き全部を見ることが可能となる。現在テレビショッピングでは、商品���一面だけを見て、買うか否かを決定しなければならず、買ってから後悔することがあった。しかし、実施例で示すように商品のほとんどを見ることができれば、視聴者は後悔することが少なくなる。【００１９】  特許請求の範囲の請求項１と請求項３とに記載された技術とを組み合わせれば、大きくほぼ連続的に見る角度を変化させることができる。すなわち、複数のビデオカメラの撮像中心を一遠点とし、かつ各ビデオカメラによりその遠点までに存在する各オブジェクトの座標が分かり請求項１が使える。つまり各ビデオカメラ間の画像も擬似的に形成できるため、視聴者は各ビデオカメラを移動していくときに連続性のある画像が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  三角図法により描かれた被写体とビデオカメラの配置図
【図２】  被写体とビデオカメラの配置図
【図３】  図２のビデオカメラで写した画像
【図４】  仮にビデオカメラを移動させた時の図
【図５】  実際にビデオカメラが写している円球と、画像処理後の円球の位置の比較図
【図６】  （ａ）は実際にビデオカメラが写している小さな直方体と大きな直方体、（ｂ）はビデオカメラが仮に移動した時に写る小さな直方体と大きな直方体、（ｃ）は画像処理後の小さな直方体の位置の比較図
【図７】  同一の目的物を５台のビデオカメラで写しているときの図。
【符号の説明】
【００２３】１・・小さな直方体
２・・大きな直方体
３・・円球
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＣＡ  ・・ビデオカメラ
【図１】
2007159076.tif 000003
【図２】
2007159076.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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