JP2001013608A - ドームスクリーンへの投映方法 - Google Patents

ドームスクリーンへの投映方法

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JP2001013608A
JP2001013608A JP11187016A JP18701699A JP2001013608A JP 2001013608 A JP2001013608 A JP 2001013608A JP 11187016 A JP11187016 A JP 11187016A JP 18701699 A JP18701699 A JP 18701699A JP 2001013608 A JP2001013608 A JP 2001013608A
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JP
Japan
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projected
dome
image
center
projector
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JP11187016A
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English (en)
Inventor
Makoto Kasahara
誠 笠原
Hiroaki In
博顯 因
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Goto Optical Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Goto Optical Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Goto Optical Manufacturing Co Ltd filed Critical Goto Optical Manufacturing Co Ltd
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドームの中心以外の位置に配された投映機か
ら歪みの少ない投映像を得るために投映されるべき映像
を補正する。 【解決手段】 投映する光線を非球面鏡Mを用いて反射
させることにより投映する光線の角度変換を行い投映像
の歪みを補正する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、映像をドーム内
の投映面(以下、「ドームスクリーン」と称する。)に
投映する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の平面的なスクリーンに代え、球状
のドームスクリーンに映像を投映する施設が、例えば全
天全周映画施設として公知である。
【0003】ところで、映像を撮影した時の画角と投映
機の投映画角が等しければ、投映位置と同一の点で鑑賞
する限り、撮影した時と同一の正しい映像が鑑賞者にと
って再現される。ドームスクリーンに関して言えば、投
映機をドームの中心(球心)に設置すれば、投映される
映像自身が内包する座標系と投映面に映し出された映像
の座標系を一致させることができる。しかしながら、実
際には、観客席の配置、或いは既に他の投映機が設置さ
れている等の投映機の設置環境から、そのような位置に
設置することは不可能であり、現実には投映機はドーム
の中心を外れた位置に設置されていた。
【0004】具体的には投映面に対しドームの中心をは
さんだ挟んだ反対側に投映機を設置していたが、この場
合には投映される映像自身が内包する座標系と投映面に
映し出された投映像が持つ座標系が著しく異なることと
なる。即ち、実際の被写体形状と投映像は相似でなく正
しい映像は再現されず、投映像は歪んだものとなる。こ
のため、投映角を狭くし、歪みが目立たない程度の映像
を投映するか、或いは歪み自体を無視して大きな映像を
そのまま映像しているが、前者では画角が狭いことによ
って、後者では大きな歪みによって本来映像が持ってい
る臨場感を再現できなかった。
【0005】更に、一つの映像を複数個の投映機により
分割してドーム面に投映することを想定した場合、各投
映機を理想位置に設置することは、ドームの中心に各投
映機を集中して設置することを意味し、その実現は非現
実的であった。
【0006】このような問題点を解消するために、本願
出願人はドームの中心以外の位置より所定の投映面に映
像を投映するに際し、同一の映像をドームの中心より同
一の投映面に投映した場合の歪みの少ない投映像を仮定
し、ドームの中心以外の位置に設置された投映機により
投映された投映像がこれに合致するように、投映すべき
映像に変形を加え、結果的にドーム面に投映される投映
像の歪みを補正する投映方法を発明し、この方法は日本
国特開平8−88822号公開公報及び同特開平9−1
49351号公開公報において公開された。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】歪みの少ない投映像を
得るために、投映すべき映像に変形を加える手段に関
し、上記の公知文献において次の2つの手段が開示され
ている。 ビデオ投映機の水平及び垂直走査電圧の波形を調整す
ることにより、投映すべき映像を変形する(特開平9−
149351)。 ビデオ投映機の画素の位置を調整することにより、投
映すべき映像を変形する(特開平8−88822)。
【0008】しかしながら、前者の手段は垂直/水平偏
向回路に対して、複雑な関数により与えられる波形を重
畳する必要があり、又、例えばCRT等のように電子ビ
ームで走査する形式の投映機にのみ実施可能な手段であ
り、近年主流になりつつあるLCD等の固体表示素子に
は実施できなかった。
【0009】一方、後者の手段はLCD等の固体表示素
子に実施可能な手段であるが、表示素子自体の画素配列
/画素サイズを変更した専用の素子を製造するか、又は
変形のための画素再配列を行う大規模な回路を付加する
必要があった。
【0010】更に何れの手段も、投映機自体の変更を伴
うので多額のコストを要する問題を生じ、実施可能な対
象もビデオ投映機、即ち例えばLCDやCRT等電気信
号により映像面に映像を表示し、光学系を介してこれを
投映面に投映する投映機に限定されていた。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の従来
技術とは異なるアプローチにより、投映機の方式を選ば
ず、より実施容易な映像の補正手段を低コストで得るこ
とを目的として創作されたものであり、次の二つの発明
からなる。
【0012】即ち、第一の発明の投映方法は、球面を有
するドームの中心以外の位置に配された投映機より映像
をドームスクリーンに投映するに際し、投映する光線を
非球面鏡を用いて反射させることにより投映する光線の
角度変換を行い投映像の歪みを補正することを特徴とす
る。
【0013】又、第二の発明の投映方法は、球面を有す
るドームの中心以外の位置に配された投映機より映像を
ドームスクリーンに投映するに際し、投映する光線を非
球面レンズを用いて屈折させることにより投映する光線
の角度変換を行い投映像の歪みを補正することを特徴と
する。
【0014】
【発明の実施の形態】上記の二つの発明は、投映像の歪
みを補正するために行う投映する光線の角度変換の作用
原理を共通にする。先ず、この作用原理を説明する。
【0015】カメラレンズのような通常のレンズの射影
方式は、y=f-tanθである。yとθの関係をグラフ化
すると図1のようになる。同図において、yは像高、θ
は視覚(画角)を指す。この場合、tan 90゜=xのた
め、yもxとなり、カメラの場合には, フィルム上に結
像されない。
【0016】ドームスクリーンに投映する場合、画角を
等画角で区分した時、投映像の各像は等間隔とはならな
い性質を有している。図2はこの性質を示す説明図であ
る。同図において、図中符号Lは投映レンズ、Pは原
画、Dはドームスクリーンを指す。
【0017】画角を等画角θで区分すると、像の高さy
は、
【0018】θが大きくなると、△ yi =y1 ≠(y2-y1)
≠(y3-y2) となり、即ち、△y1≠△y2≠△y3となる。
【0019】つまり、等画角θに対する像の間隔△ yi
は等しくならない。
【0020】当然、投映像y1',y2',y3' に対し、△
yi ' =y1'≠(y2'-y2') ≠(y3'-y2') となり、即ち、△
y1'≠y2' ≠△y3' となり、等画角θに対する投映像の
間隔△ yi ' は等しくならない。
【0021】図3に示すように、球面を有する実際のド
ームスクリーンDDの中心(球心)OO1 に観察者の眼
を置き、ドームスクリーン上に投映された画角を等画角
θで区分した投映像の各像P1', 2', P'3を見張ると
する。この場合、図4に示すような仮想ドームスクリー
ンDを仮想し、投映レンズLから原画P上の各物点P1 ,
P2, P3を見張る画角が、仮想ドームスクリーン上にドー
ム中心(球心)O1 から投映される投映像の各像P1',
2', 3'の投映画角と等しくなるよう再現させるため
に投映レンズLから射出される光線を反射させる非球面
鏡(図4においては非球面鏡Mを図示)又は、屈折させ
る非球面レンズを使用することがこの発明の特徴箇所で
ある。
【0022】この発明の実施に当たっては、投映レンズ
Lから射出される各光線が、ドームスクリーン中心にい
る観察者から見て等しい視角であるドームスクリーン上
の点に合致するように、非球面形状が計算されなければ
ならない。ここでは、投影機を投映面のドーム中心(球
心)を挟んだ対称の位置に設置した場合について考え
る。非球面鏡Mを例にとれば、投映レンズLからの光線
をドームスクリーン上に正しい形状で再現するための非
球面形状は、本来ドーム中心から角度θで投映されるべ
き映像が投映面のドーム中心(球心)を挟んだ対称の位
置から角度θ/2で投映される場合、その像高が一致する
面fpと、角度θ/2の光線と投影角度θの映像を角度θ/2
で投映した場合に生ずる光線の像高が一致する面fhの差
で表すことができる。よって、 fp=x⌒2/(2R) fhは、 y=X/tan(θ/2)-R y=2X/(k tan θ)+R 但し、k=1-tan ⌒2(θm) θm は、角度θ/2の光線と投映角度θの映像を角度θ/2
で投影した場合に生ずる光線の像高が中点に垂直な直線
上で交わる角度 から、 fh=-R/(1+k)+kR(1+k)SQRT [1+X⌒2/{ k⌒2R⌒2/(1+k)
}] よって、求める曲面Yは、 y=fp+fh の回転体となる。
【0023】尚、図7は非球面形状の算出要領図であ
り、図中符号DDはドームスクリーン、Lは投映レン
ズ、Pは原画、Mは非球面鏡を指す。
【0024】図5は第一発明の投映方法を実際のドーム
スクリーンDDに実施した例を示す図であり、図中符号
Dは仮想ドームスクリーン、DDはドームスクリーン、
Lは投映レンズ、Pは原画、Mは投映レンズの前方に置
かれる非球面鏡を指す。図4に示す仮想ドームスクリー
ンDにおいては投映機自身はドームの中心に置かれてい
る。この場合、この仮想ドームスクリーンDの半径のn
倍の半径を有する実際のドームスクリーンDDを想定し
た場合、両者は相似なので、図5に示すように、この仮
想ドームスクリーンを仮想した非球面鏡M、投映レンズ
L、原画Pの光軸が実際のドームの中心とドームスクリ
ーンを結ぶ任意の線H上に位置し、且つ、投映ユニット
の仮想ドームスクリーンの周辺が実際のドームスクリー
ンの周辺に接していれば、投映機がドームの中心から外
れていても同様の作用を得られる。
【0025】即ち、実際のドームスクリーンDD上に投
映される投映像の各像P1,2,3をドーム中心(球
心)OO1 から見張る画角が、仮想ドームスクリーンD
において投映レンズLから原画P上の各物点P1, P2, P3
を見張る画角と等しくなるよう再現させるために、非球
面鏡MによりレンズLから射出される光線が反射させら
れる。
【0026】図6は第二発明の投映方法を実際のドーム
スクリーンDDに実施した例を示す図であり、図中符号
DDはドームスクリーン、Lは投映レンズ、Pは原画、
ALは非球面レンズを指す。第二発明においては、投映
レンズLはその中心を投映面のドーム中心(球心)を挟
んだ対称の位置に設置され、その前方に非球面レンズA
Lが置かれる。
【0027】この場合、実際のドームスクリーンDD上
に投映される投映像の各像P1,2,3 をドーム中心
(球心)OO1 から見張る画角が、投映レンズLから原
画P上の各物点P1, P2, P3を見張る画角と等しくなるよ
う再現させるために、非球面レンズALによりレンズL
から射出される光線が屈折させられる。
【0028】以上の実施例において、投映光学系は原画
P及び投映レンズLを有する従来公知の投映機の前方に
非球面鏡M又は非球面レンズALを配することにより構
成される。この実施例では投映機としてビデオ投映機、
即ちLCDやCRT等電気信号により映像面に映像を表
示し、光学系を介してこれを投映面に投映する投映機を
想定しているが、投映機の手段はこれに限られないこと
はいうまでもない。又、球面を有するドームスクリーン
DDは説明の便宜上全球状のものを図示しているが、現
実の映像施設を想定した場合には全球状のものでなくて
もよいことは勿論である。
【0029】
【発明の効果】以上の構成よりなるこの発明は次の特有
の効果を奏する。 投映機をどのような位置に設置しても、ドーム中心に
設置した場合と同様の歪みの少ない映像を得られるの
で、従来設置位置の関係から歪みを少なくするために画
角を狭くせざるを得なかった映像を広い画角で投映する
ことが可能となり、映像が持っている臨場感を充分再現
できることができる。 上記の投映方法を原画の形式を問わず実施できるの
で、近年主流になりつつあるLCD等の固体表示素子を
使用したビデオ投映機に特に有用である。 LCD等の固体表示素子自体の画素配列/画素サイズ
を変更した専用の素子を製造したり、変形のための画素
再配列を行う大規模な回路を付加する必要がなく、又、
投映機も通常のものでよく、非球面鏡や非球面レンズと
いう純粋に光学的な手段により補正された画像を得るの
で低コストで上記の投映方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 通常のレンズの射影方式を示すグラフ
【図2】 ドームスクリーンにおける投映の作用を示す
説明図。
【図3】 ドームスクリーンにおける投映像の側面図。
【図4】 この発明の投映方法の作用原理を示す説明
図。
【図5】 この発明の投映方法の第一発明の実施例の光
学構成図。
【図6】 この発明の投映方法の第一発明の実施例の光
学構成図。
【図7】 この発明の投映方法における非球面形状の算
出要領図。
【符号の説明】
DD ドームスクリーン P 原画 L 投映レンズ M 非球面鏡 AL 非球面レンズ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球面を有するドームの中心以外の位置に
    配された投映機より映像をドームスクリーンに投映する
    に際し、投映する光線を非球面鏡を用いて反射させるこ
    とにより投映する光線の角度変換を行い投映像の歪みを
    補正することを特徴とするドームスクリーンへの投映方
    法。
  2. 【請求項2】 球面を有するドームの中心以外の位置に
    配された投映機より映像をドームスクリーンに投映する
    に際し、投映する光線を非球面レンズを用いて屈折させ
    ることにより投映する光線の角度変換を行い投映像の歪
    みを補正することを特徴とするドームスクリーンへの投
    映方法。
JP11187016A 1999-06-30 1999-06-30 ドームスクリーンへの投映方法 Pending JP2001013608A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100418009C (zh) * 2005-06-20 2008-09-10 钟明 数字球幕电影制作方法

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