JP2002350999A

JP2002350999A - 映像表示システム及び映像プログラム

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Publication number: JP2002350999A
Application number: JP2001155419A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ando; 真安藤; Sadaichi Nishioka; 貞一西岡
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP3945186B2

Abstract

(57)【要約】【課題】後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映
像を表示する。【解決手段】複数列に配置された複数の客席１と、各
客席１よりも前方に配置された凹面形状のカーブスクリ
ーン２ｒと、カーブスクリーン２ｒに映像を投影するた
めの投影装置とを備えた映像表示システム等を対象とす
る。ここで、カーブスクリーン２ｒの弧に対する幾何学
的な中心であるスクリーン中心Ｇからカーブスクリーン
２ｒまでの距離を示すスクリーン半径Ｒは、各客席１の
うちの最前列中央の客席（Ｉ）とカーブスクリーン２ｒ
との間の距離よりも大きい。これにより、最前列中央の
客席（映像中心Ｉ）よりも後方にカーブスクリーン２ｒ
の曲率中心Ｇが配置されるので、後方の客席でも没入感
が減少しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示システム
及び映像プログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、映像表示システムの一種として、
鑑賞者に高い没入感を与え得る高没入感映像システムが
知られている。

【０００３】この高没入感映像システムは、半径３ｍ〜
１０ｍ程度で、水平視野角１５０°程度の球面や円柱面
の一部からなる凹面形状のスクリーンや、複数の平面ス
クリーンを凹面形状に設けたスクリーン（以下、これら
のスクリーンをカーブスクリーンという）に映像を投影
する構成により、数十名の鑑賞者に映像を鑑賞させる際
に、高い没入感を与えるものである。ここで、高没入感
は、鑑賞者がスクリーンを見込む角度である映像視野角
Γが標準的な視聴位置において従来４５°程度であった
単一の平面スクリーンに代えて、９０°以上の広い映像
視野角Γが得られるカーブスクリーンを用いることによ
り作成される。なお、「鑑賞」の語は、「視聴」と読み
替えてもよい。

【０００４】この種の高没入感映像システムは、マルチ
プロジェクション方式及び広角投影方式がある。

【０００５】マルチプロジェクション方式は、ＶＲ(Vir
tual Reality: 仮想現実感)技術で一般的に用いられる
方式であり、複数の投影装置の表示領域毎に映像を生成
・出力し、各映像が連続になるように画像処理を行なう
方法や、カーブスクリーン上で各映像を光学的に合成す
る構成により、カーブスクリーンのスクリーン中心角β
と等しい画角の映像を表示するものである。広角投影方
式は、ＩＭＡＸ（登録商標）などの大型フィルム系方式
として知られており、広角レンズによって一度にカーブ
スクリーンのスクリーン中心角βと等しい画角で映像を
撮影し、フィルム上に記録された映像を投影するもので
ある。

【０００６】いずれの方式にしても、高没入感映像シス
テムは、高没入感を与えるように、歪みの無い正確な映
像を表示することが求められる。係る観点から、高没入
感映像システムは、図７に一例を示すように、複数列に
配置された複数の客席１と、各客席１よりも前方に配置
された凹面形状のカーブスクリーン２と、客席１の上方
に配置された３台の投影装置３を示す平面図上におい
て、「スクリーン中心Ｇ」と「映像中心Ｉ」とを一致さ
せるように設計される。なお、スクリーン中心Ｇ、映像
中心Ｉはプロジェクタの光学中心とは無関係であり、従
って、この場合、投影装置３の台数及び配置は任意であ
り、極端な例（リア・プロジェクタ）では、カーブスク
リーン２の裏側から客席１の方向に向けてカーブスクリ
ーン２上に投影する配置も可能である。

【０００７】ここで、「スクリーン中心Ｇ」とは、スク
リーンの弧に対する幾何学的な中心点（曲率中心Ｇとも
いう）である。スクリーン中心Ｇでは、例えば球面の一
部をなすカーブスクリーン（スフェリカル・スクリー
ン）の場合、スクリーン中心Ｇからスクリーン表面まで
の距離がカーブスクリーンの全域において等しいため、
カーブスクリーンに投影された映像が歪みのない正確な
映像として鑑賞される。但し、鑑賞者がスクリーン中心
Ｇから前後に離れるほど、図８に示すように、鑑賞され
るカーブスクリーン２の周辺の映像の歪みが顕著にな
る。

【０００８】なお、カーブスクリーン２は、円柱面や球
面の一部から構成されることもあるし、複数枚の平面ス
クリーンにより近似して凹面形状として構成されること
もある。

【０００９】次に、「映像中心Ｉ」について説明する。
ＶＲ技術の場合、カーブスクリーン２に投影する映像
は、次の（ａ）〜（ｃ）に示す手順に従い、映像生成装
置により作成される。（ａ）図９に示すように、カーブスクリーン（曲面）２
を複数枚の平面から構成される仮想平面スクリーン（多
角形平面）２ｘで近似する。ただし、後述するマルチフ
ラットスクリーンの場合は、各々のフラットスクリーン
がそのまま仮想平面スクリーンに対応するため、近似は
不要である。なお、多角形平面とは、ここでは、水平方
向又は垂直方向のいずれか、あるいはその両方に一定の
スクリーン角度をもって連続的に配置したスクリーンを
言う。（ｂ）現実世界での写真撮影と同様に、図１０に示すよ
うに、映像生成装置において仮想空間内に仮想カメラ
（視点）Ｉｘを設定し、その位置、方向および画角の設
定に基づいて、各仮想平面スクリーン２ｘに映像を投影
する、いわゆる透視投影変換を実行する。なお、透視投
影変換については、例えば文献「安生健一他著、コ
ンピュータグラフィックス＜技術系ＣＧ標準テキストブ
ック＞、財団法人画像情報教育振興協会、ｐ．１０３
−ｐ．１１５、１９９５年」に詳しい。

【００１０】（ｃ）図１１に示すように、近似された各
仮想平面スクリーン２ｘに並べて表示される各映像を連
続した映像にするように、フレームバッファなどの画像
処理装置や投影装置（例えば、プロジェクタ）の映像補
正機能により、各映像のつなぎ目部分を補正してカーブ
スクリーン２に投影する。なお、カーブスクリーン２を
用いず、複数枚の平面スクリーンを用いる場合には、投
影変換によって得られた図９に示す映像を補正せずにそ
のまま平面スクリーンに投影すればよい。

【００１１】実際のカーブスクリーン２と映像中心Ｉと
の位置関係は、図１２に示すように、複数枚の仮想平面
スクリーン２ｘと仮想カメラＩｘとの位置関係に対応す
る。すなわち、実際のカーブスクリーン２は、仮想空間
内の複数枚の仮想平面スクリーン２ｘに対応し、実際の
映像中心Ｉは、仮想空間内の仮想カメラＩｘに対応す
る。なお、映像中心Ｉは、映像生成装置に設定する視点
（仮想カメラＩｘ）の座標値を変更（操作）すること
で、任意の位置に設定が可能である。

【００１２】このようにしてカーブスクリーン２に投影
された映像は、映像生成装置に設定した映像画角αと等
しい画角の映像になる。

【００１３】また、この時、映像中心Ｉからカーブスク
リーン２に投影された映像を鑑賞した場合、映像画角α
と等しい映像視野角Γが得られ、望遠効果や広角効果の
ない正確な映像として鑑賞される。

【００１４】一方、図１３に示すように、鑑賞者が映像
中心Ｉから複数枚からなる仮想平面スクリーン２ｘの中
心線上で離れるほど、前述のスクリーン中心Ｇからのズ
レに基づく映像の歪み、及び鑑賞者の映像視野角Γと映
像画角αとの不一致による望遠・広角効果が顕著にな
る。

【００１５】これは、現実世界での写真撮影において、
広角レンズで撮影された写真を鑑賞した場合に知覚する
歪みと同じ理由による。

【００１６】さて高没入感映像システムは、鑑賞者が十
分に高い没入感を得ることができる最適視聴領域、いわ
ゆるスイートスポットを有することが必要である。スイ
ートスポットとしては、（ｉ）スクリーン全体で湾曲し
た歪み等の無い映像を得ること、（ｉｉ）映像生成装置
に設定した映像画角αと等しい視野角で鑑賞できるこ
と、といった２つの条件（ｉ），（ｉｉ）が求められて
いる。

【００１７】各条件（ｉ），（ｉｉ）は、夫々スクリー
ン中心Ｇと映像中心Ｉの条件に等しいため、２つを同時
に満たす視聴領域は、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉ
となる。

【００１８】従って、図１４に示すように、スクリーン
中心Ｇに映像中心Ｉを一致させることにより、理想的な
スイートスポットを得ている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな高没入感映像システムでは、複数の客席１を設ける
場合、鑑賞者の映像視野角Γがカーブスクリーン２のス
クリーン中心角βを大幅に上回ることを避ける観点か
ら、客席１がスイートスポットの後方に拡張される。

【００２０】この場合、後方の客席１からの鑑賞は、図
８及び図１３に示したように、映像の正確さと、没入感
とが共に劣化する。ここで、映像視野角Γは、鑑賞者が
任意の位置からカーブスクリーン２（映像）を見込む角
度とする。映像の正確さの劣化は、鑑賞者がスクリーン
中心Ｇから離れた場合に、鑑賞者とカーブスクリーン２
上の各部との間の光学的距離が各部毎に異なる点と、鑑
賞者が映像中心Ｉから離れた場合に、映像生成装置に設
定した映像画角αに対して鑑賞者の映像視野角Γが不一
致となる点と、の両者が複合された原因と考えられる。

【００２１】没入感の劣化は、鑑賞者がカーブスクリー
ン２から離れることにより、鑑賞者の映像視野角Γが小
さくなることが原因と考えられる。

【００２２】すなわち、従来の高没入感映像システムで
は、後方の客席１からの鑑賞には不向きなものになって
しまう。

【００２３】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表
示し得る映像表示システム及び映像プログラムを提供す
ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、複数列に配置された複数の客席と、前記各客席より
も前方に配置された凹面形状のスクリーンと、前記スク
リーンに映像を投影するための投影装置とを備えた映像
表示システムであって、前記映像の視点位置に相当する
映像中心Ｉと、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な
中心であるスクリーン中心Ｇとを互いに分離した映像表
示システムである。

【００２５】これにより、映像中心Ｉによるスイートス
ポットとスクリーン中心Ｇによるスイートスポットとが
分離されて全体のスイートスポットが拡大されるので、
後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示す
ることができる。

【００２６】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する映像表示システムであって、前記映像中心Ｉを前
記スクリーン中心Ｇよりも前方に設けた映像表示システ
ムである。

【００２７】これにより、映像中心Ｉとスクリーン中心
Ｇの前後関係が規定されるので、請求項１に対応する作
用を容易且つ確実に奏することができる。すなわち、映
像歪みが少なく映像視野角Γの大きい領域（スクリーン
中心Ｇよりも前方領域）且つ、映像視野角Γが映像画角
αを越えない領域（映像中心Ｉよりも後方領域）に客席
を配置できることから、容易且つ確実にスイートスポッ
トを拡大することができる。

【００２８】請求項３に対応する発明は、複数列に配置
された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置され
た凹面形状のスクリーンと、前記スクリーンに映像を投
影するための投影装置とを備えた映像表示システムであ
って、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であ
るスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示
すスクリーン半径Ｒは、前記各客席のうちの最前列中央
の客席と前記スクリーンとの間の距離よりも大きい値に
設計されている映像表示システムである。

【００２９】これにより、最前列中央の客席（映像中心
Ｉ）よりも後方にスクリーン中心Ｇが配置される。すな
わち、後方の客席からの鑑賞者の映像視野角Γがスクリ
ーン中心角βと同等になるので、後方の客席でも映像が
劣化せず、スイートスポットが拡大される。よって、後
方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像を表示する
ことができる。

【００３０】また、請求項４に対応する発明は、請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に対応する映像表示シス
テムにおいて、前記スクリーン中心Ｇとしては、前記各
客席のうち、最前列の客席よりも後方の客席又は客席近
傍に位置する映像表示システムである。これにより、請
求項１〜３に対応する作用を容易且つ確実に奏すること
ができる。

【００３１】さらに、請求項５に対応する発明は、請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する映像表示シ
ステムにおいて、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリ
ーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角
β、前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリー
ン幅Ｓ、及び前記スクリーン半径Ｒは下記式の関係にし
てもよい。

【００３２】

【数２】

【００３３】これにより、請求項１〜４に対応する作用
を、より一層、容易且つ確実に奏することができる。ま
た、請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項５
のいずれか１項に記載の映像表示システムに使用され、
前記映像表示システムのコンピュータを、前記投影装置
を介して前記スクリーンに所定の映像画角αの映像を表
示させるための表示処理手段として機能させるための映
像プログラムであって、前記スクリーン中心Ｇから前記
スクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中
心角βに対し、前記映像画角αが、より大きい値（β＜
α）で記述された映像プログラムである。

【００３４】これにより、請求項１〜５の各発明に対応
する作用を容易且つ確実に奏することができる。なお、
映像プログラムに代えて、映像フィルムを用いてもよ
い。但し、β＜αの条件は、映像フィルムでも同様であ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明するが、その前に本発明の原理に
ついて述べる。本発明の原理は、スクリーン中心Ｇと映
像中心Ｉとを必ずしも一致させず、且つスクリーン中心
Ｇを映像中心Ｉよりも後方に配置する構成により、スイ
ートスポット（最適視聴領域）を拡大して、映像中心Ｉ
より後方の客席からの鑑賞にも好適とした高没入感映像
を表示できる技術を提供することにある。

【００３６】ここで、映像中心Ｉは、図５に示すよう
に、例えば客席最前列に配置されてもよく、また、スク
リーン中心Ｇは、客席最後列に配置されてもよい。さら
に、映像生成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリ
ーン２ｘ全体のスクリーン中心角を「各々の仮想平面ス
クリーン２ｘの垂線が交わる点を中心とし、その点から
複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体を見込む水平角」
と定義したとき、この複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ
全体のスクリーン中心角は、分離された映像中心Ｉから
実際のカーブスクリーン２ｒを見込む角度に設定され
る。

【００３７】従って、カーブスクリーン２には、映像生
成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全
体の画角と等しい画角の映像が投影される。

【００３８】なお、本発明に用いられるカーブスクリー
ン２ｒは、カーブスクリーン２のスクリーン中心Ｇより
後方にスクリーン中心Ｇを配置した関係から、スクリー
ン中心Ｇとカーブスクリーン２ｒとの間の距離を示すス
クリーン半径Ｒ（単位：メートル）が従来よりも大きい
値となるために曲率（１／Ｒ）が減少されている。この
ため、従来よりもフォーカスが改善されることから、高
没入感映像システムの画質を向上し得るものとなる。さ
らに、本発明に用いられるカーブスクリーン２ｒは、従
来のカーブスクリーン２の曲率よりも小さい曲率のた
め、従来よりも設置スペースを節約できる。

【００３９】なお、本発明に用いられるカーブスクリー
ンとしては、曲面と平面との組合せをも考慮すると非常
に多くの種類が可能であるが、ここでは次の［１］〜
［４］の４種類についてのみ述べる。［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型ス
クリーン）［２］スフェリカル・カーブスクリーン（球面型スクリ
ーン）［３］マルチ・フラットスクリーン（多面型平面スクリ
ーン）［４］エリプティカル・カーブスクリーン（楕円柱面型
スクリーン）以下、これらのスクリーンについて詳細に述べる。［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型ス
クリーン）スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（１ａ）〜
（１ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブス
クリーンである。（１ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからス
クリーンまでの水平距離を示し、且つ一定の値である
（Ｒ＝const.）。

【００４０】（１ｂ）スクリーン中心角βは、スクリー
ン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度
を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。

【００４１】（１ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーンの
両端間の直線距離を示し、且つ高さに無関係に一定の値
である。

【００４２】［２］スフェリカル・カーブスクリーン
（球面型スクリーン）スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（２ａ）〜
（２ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブス
クリーンである。（２ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからス
クリーンまでの距離を示し、且つ一定の値である。

【００４３】（２ｂ）スクリーン中心角βは、スクリー
ン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示
し、且つ見上げる／見下げる角度に無関係に一定の値で
ある。

【００４４】（２ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーン中
央部の両端間の直線距離を示す。

【００４５】［３］マルチ・フラットスクリーン（多面
型平面スクリーン）マルチ・フラットスクリーンとは、複数枚のフラット
（平面）スクリーンを水平方向又は垂直方向のいずれ
か、又はその両方向に一定のスクリーン角度をもって連
続的に配置した構成を有し、次の（３ａ）〜（３ｃ）に
示すＲ，β，Ｓによって定義されるフラットスクリーン
群である。（３ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇから各
フラットスクリーンの中央までの距離を示し、且つ全て
が互いに同一の値である。

【００４６】（３ｂ）スクリーン中心角βは、スクリー
ン中心Ｇからフラットスクリーン群全体を水平に見込む
水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値で
ある。

【００４７】（３ｃ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心
角βの円弧（マルチ・フラットスクリーンの近似円弧）
の両端点間の直線距離を示す。

【００４８】なお、このようなマルチ・フラットスクリ
ーンは、図６に示すように、各平面スクリーンの法線間
に角度をもたせて配置したスクリーンであり、例えば、
映像視野角４０°の３枚の平面スクリーン２ｐ₁〜２ｐ₃
を組合せると、１２０°の映像視野角をもつスクリーン
となる。また、投影変換により得られた図９に示す映像
は、補正せずにそのまま各平面スクリーンに投影され
る。

【００４９】また、マルチ・フラットスクリーンでは、
Ｒ，Ｓ，βが近似円弧により算出される。このため、平
面スクリーンの水平方向の構成面数ｍは、Ｒ，Ｓ，βと
は無関係であり、他のパラメータから算出すべきでな
く、設計者により予め入力される必要がある。また、こ
の構成面数ｍが入力されると、マルチ・フラットスクリ
ーンでは、近似円弧で算出したスクリーン幅Ｓに基づ
き、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のように算出可能と
なる。

【００５０】

【数３】

【００５１】［４］エリプティカル・カーブスクリーン
（楕円柱面型スクリーン）エリプティカル・カーブスクリーンとは、２つの楕円焦
点によって定まる楕円の弧を導線とする柱面の一部によ
って構成され、次の（４ａ）〜（４ｄ）に示すｃ，Ｒ，
β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。（４ａ）パラメータｃは、スクリーン中心Ｇと２つの楕
円焦点が同一直線上にあるとき、スクリーン中心Ｇから
２つの楕円焦点までの各々の距離が等しい場合に、スク
リーン中心Ｇと楕円焦点までの距離を示す値である。

【００５２】（４ｂ）曲率半径Ｒは、スクリーン中心Ｇ
からスクリーン中央までの距離を示す値であり、例えば
次式のように表される。Ｒ＝{ａ²cos²β＋ｂ²sin²β}^1/2 但し、ａ，ｂは各々楕円の長軸２ａ、短軸２ｂより求ま
る値である。

【００５３】（４ｃ）スクリーン中心角βは、スクリー
ン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度
を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。

【００５４】（４ｄ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心
角βの円弧（エリプティカル・カーブスクリーンの近似
円弧）の両端点間の距離を示す。

【００５５】なお、エリプティカル・カーブスクリーン
は、パラメータｃが大きくなるに従い、近似円弧との誤
差が大きくなる。このため、エリプティカル・カーブス
クリーンでは、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のよう
に、Ｒ，β，ｃの関係式で示される。

【００５６】

【数４】

【００５７】さて以上のような本発明の原理に基づい
て、以下、本発明の一実施形態を説明する。図１は本発
明の一実施形態に係る映像表示システムの平面構成を示
す模式図であり、従来の図面と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついて主に述べる。

【００５８】すなわち、この映像表示システムは、広い
スイートスポット（最適視聴領域）を備えた高没入感映
像システムであり、具体的には、従来のカーブスクリー
ン２の曲率半径よりも小さい曲率半径Ｒを有するカーブ
スクリーン２ｒを備えている。

【００５９】このように、本実施形態の映像表示システ
ムは、幾何学的な寸法及び角度が重要なものであり、具
体的には、必要な５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，
β）が以下のように規定されたものとなっている。ここ
で、Ｒは、図１に示すように、カーブスクリーン２ｒの
幾何学的な半径（以下、スクリーン半径Ｒという）を意
味している。スクリーン半径Ｒは、各客席１のうちの最
前列中央の客席１とカーブスクリーン２ｒとの間の距離
よりも大きい値である。Ｓは、カーブスクリーン２ｒの
両端ｅ１，ｅ２間の直線距離（以下、スクリーン幅Ｓと
いう）を意味している。

【００６０】Ｗは、図２に示すように、映像中心Ｉとス
クリーン中心Ｇとの間の距離（以下、オフセットＷとい
う）を意味している。すなわち、映像中心Ｉは最前列で
なくてもよい。同様に、スクリーン中心Ｇも最後列でな
くてもよい。但し、スクリーン中心Ｇは、各客席のう
ち、最前列の客席よりも後方の客席又は客席近傍に位置
することが必要である。なお、広いスイートスポットを
得る観点からすると、スクリーン中心Ｇは、各客席のう
ち、半分よりも後方の客席又は客席近傍に位置すること
が好ましい。一方、映像中心Ｉは、スクリーン中心Ｇよ
りも前方であることが必要である。また、映像中心Ｉと
投影装置の光学的中心やその配置とは無関係であり、リ
ア・プロジェクタで例示した通り、投影装置の台数及び
配置は任意である。

【００６１】また、各客席１は、後方の席ほど高い位置
に設けることが好ましく、最前列の席に座った鑑賞者の
視点がカーブスクリーン２ｒの高さの半分以上の位置に
あることが好ましい（全ての鑑賞者が、カーブスクリー
ン２ｒの中心部を正面に見るか又は見下ろす方が好まし
く、見上げることは好ましくない）。

【００６２】αは、スクリーンに投影される映像の水平
方向の画角であり、映像中心Ｉからカーブスクリーン２
ｒを見込む水平方向の角度にセットしてある。詳しく
は、αは、コンテンツで決めた投影変換のパラメータで
一意に決定されており、鑑賞者の位置には無関係であ
る。すなわち、どこから鑑賞してもカーブスクリーン２
ｒに投影された映像の映像画角αは一定である。

【００６３】βは、スクリーン中心Ｇにおける水平方向
のスクリーン中心角βを意味しており、β＜αの関係に
ある。なお、鑑賞者の映像視野角Γとの関係は、スクリ
ーン中心Ｇが最後列で映像中心Ｉが最前列にあり、且つ
鑑賞者が直線ＧＩ上で最後列から最前列のいずれかの客
席に座る場合、β≦Γ≦α （β＜α）となる。従来
は、β＝αの関係にあり、常にΓ≦α，βである。

【００６４】ここで、各パラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，
β）は、最適値や推奨値を用いない場合、次の（１）式
〜（５）式によって示される。

【００６５】

【数５】

【００６６】次に、推奨値について述べる。映像画角α
の推奨値：９０°≦α≦１６０°の範囲内の値は、一般
に没入感が得られるとされる映像視野角１１０°に約２
０％のマージンを設けた９０°を下限とし、人間の一度
に知覚可能な視野角１６０°を上限としたことによる。

【００６７】スクリーン中心角βの推奨値：９０°≦β
の範囲内の値は、αと同様、一般に没入感が得られると
される映像視野角１１０°に約２０％のマージンを設け
た９０°を下限としたことによる。また、β≦１４４°
の範囲内の値は、映像画角αの上限の９０％を上限と仮
定し、スクリーン中心角βの上限を１４４°としたこと
による。

【００６８】なお、推奨値は、個別に設定する場合に限
らず、例えば（α，β）＝（１２０°，９５°）のよう
に、複数のパラメータの組として設定してもよい。オフ
セットＷとスクリーン半径Ｒとの関係は、次式のよう
に、αとβをパラメータとした関係式で表される。

【００６９】

【数６】

【００７０】ここで、スクリーン中心角βを最小の９０
°とすると、係数ａは次の値を取る。・映像画角αが最大の１６０°のとき：ａ＝０．５８・映像画角αが推奨の１２０°のとき：ａ＝０．３０すなわち、スクリーン中心角β及び映像画角αを推奨値
内に収め、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉとの間に生じ
る映像品質差を抑制するために、関係式Ｗ＝ａＲの係数
ａをａ≦０．５８とし、好ましくはａ＝０．３とした。
なお、各式は適宜、数学的に等価な式あるいは近似した
式に変形して用いてもよい。

【００７１】また、本実施形態に係る映像表示システム
は、映像フィルムを上映する場合と、コンピュータと映
像プログラムを用いる場合とのいずれとして実現しても
よい。なお、後者の場合、コンピュータは、映像プログ
ラムが記憶媒体又はネットワークから予めインストール
された構成となる。また、映像プログラムは、映像表示
システムのコンピュータを、投影装置を介してカーブス
クリーンに所定の映像画角αの映像を表示させるための
表示処理手段として機能させるためのプログラムであ
り、映像画角αがスクリーン中心角βよりも大きい値
（β＜α）で記述された構成となる。

【００７２】次に、以上のように構成された映像表示シ
ステムの作用を、スイートスポットの拡大、画質の向
上、及び設置スペースの有効化、の順に説明する。な
お、各説明は、この映像表示システムが、客席１前方に
配置されたカーブスクリーン２ｒに対し、投影装置３か
ら映像を投影する基本的な作用を有する上での更なる作
用として述べている。

【００７３】（スイートスポットの拡大）カーブスクリ
ーン２，２ｒでは、図８に示したように、鑑賞者がスク
リーン中心Ｇからスクリーン２，２ｒの中心線上で前後
に移動する場合、前方への移動の方が後方への移動に比
べて映像歪みが少なく、映像視野角Γが増加する傾向に
ある。

【００７４】そこで、本実施形態では、図３の下段左に
示すように、スクリーン中心Ｇを後方の客席に定めたの
で、スクリーン中心Ｇより前方の鑑賞者は、わずかな映
像歪みを視認するものの、映像視野角Γの増加により高
い没入感を得ることができる。

【００７５】一方、鑑賞者が映像中心Ｉからスクリーン
の中心線上で前後に移動する場合、図１３に示したよう
に、映像画角αと鑑賞者の映像視野角Γが一致しないこ
とによる望遠効果や広角効果が生じる。

【００７６】実際に鑑賞者が知覚する映像歪みは、スク
リーン中心Ｇからのズレ及び映像中心Ｉからのズレを複
合した結果である。従来では、図３の上段右に示すよう
に、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉであるスイートス
ポットから移動すると、両中心Ｇ，Ｉから同時に離れる
ことによる映像歪みと望遠・広角効果によって画質が大
きく劣化する。

【００７７】一方、本実施形態では、図３の下段右に示
すように、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉを分離し、映
像歪みが少なく映像視野角Γの大きい領域（スクリーン
中心Ｇよりも前方領域）且つ、映像視野角Γが映像画角
αを越えない領域（映像中心Ｉよりも後方領域）に客席
を配置するようにしたので、夫々の中心Ｇ，Ｉから同時
に離れることによる映像の劣化が分散され、高没入感映
像システムが、従来よりも拡大されたスイートスポット
（最適視聴領域）を有するものとなる。

【００７８】補足すると、従来のスイートスポットは、
両中心Ｇ，Ｉと一致する１つの客席（α＝β＝Γとなる
映像視野角Γの席）であるのに対し、本発明のスイート
スポットは、両中心Ｇ，Ｉの間の複数の客席（β≦Γ≦
α （β＜α）となる映像視野角Γの席）に拡大された
ものとなる。

【００７９】なお、このスイートスポットの拡大効果に
至るまでの説明は、次のように要約してもよい。・映像中心Ｉからのズレによる影響により、望遠・広角
効果が発生する。・映像中心Ｉよりも後方の領域で視聴した場合、広角効
果が発生するものの、スクリーン中心Ｇよりも後方で視
聴した場合のような著しい映像の歪みは発生しない。・スクリーン中心Ｇよりも前方の領域では、スクリーン
中心Ｇよりも後方の領域に比して映像歪みが小さく、ま
た、広い映像視野角Γを確保できる。・これらにより、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉに挟ま
れた領域は、それぞれの中心Ｇ，Ｉから離れることによ
って生じる映像の劣化が少ない方の領域に属し、スクリ
ーン中心Ｇと映像中心Ｉから同時に離れることによる映
像の劣化が分散される。・従って、本発明に係る高没入感映像システムは、従来
よりも拡大されたスイートスポットを有するものにな
る。なお、このスイートスポットは、前方の映像中心Ｉ
に対してスクリーン中心Ｇが後方に離れるに従い、広く
なる傾向にある。従って、スクリーン中心Ｇを各客席の
うちの半分よりも後方の客席近傍に配置すると、より後
方の客席にまでスイートスポットを拡大することができ
る。

【００８０】（画質の向上）図４（ａ）に示すように、
従来のカーブスクリーン２は、映像中心Ｉとスクリーン
中心Ｇとが同一であるため、短いスクリーン半径Ｒに起
因して曲率（１／Ｒ）が大きいので、スクリーン中央部
とスクリーン周辺部の光学的距離差が生じ、スクリーン
全域を投影装置の被写界深度内に収めることが困難であ
る。

【００８１】一方、図４（ｂ）に示すように、本実施形
態のカーブスクリーン２ｒは、客席後方にスクリーン中
心Ｇを配置することからスクリーン半径Ｒが大きくなる
ので、従来と比べて曲率が減少され、スクリーン全域が
投影装置の被写界深度内に収まる。

【００８２】このため、本実施形態のカーブスクリーン
２ｒは、被写界深度の問題が解決され、従来と比べてフ
ォーカスが改善されるため、高没入感映像システムを従
来よりも高い画質で表示可能なものにできる。

【００８３】（設置スペースの有効化）従来のカーブス
クリーン２は、曲率が大きいので、スクリーン後部に広
いデッドスペースが生じ、設置スペースを有効利用する
観点から効率が悪い。

【００８４】一方、本実施形態のカーブスクリーン２ｒ
は、従来と比べて曲率が減少されるため、従来よりも設
置スペースを有効に利用することが可能なものとなる。

【００８５】（本実施形態の効果）上述したように本実
施形態によれば、スクリーン中心Ｇの前方に映像中心Ｉ
が配置されることにより、スイートスポットが拡大さ
れ、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像シス
テムを実現させることができる。

【００８６】また、本実施形態のカーブスクリーン２ｒ
は、客席後方にスクリーン中心Ｇを配置した関係から、
従来よりも大きいスクリーン半径Ｒとなるために曲率
（１／Ｒ）が減少されている。このため、従来よりもフ
ォーカスが改善されることから、高没入感映像システム
の画質を向上させることができる。

【００８７】さらに、カーブスクリーン２ｒは、小さい
曲率のため、従来よりも設置スペースを節約してその有
効利用を図ることができる。

【００８８】（他の変形例）なお、上記各実施形態に記
載した手法は、コンピュータに実行させることのできる
プログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商
標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、
半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも
できる。

【００８９】なお、本願発明は、上記各実施形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施
形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、そ
の場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記
各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示
される複数の構成用件における適宜な組み合わせにより
種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される
全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発
明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施す
る場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるもの
である。

【００９０】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、映像中心Ｉによるスイートスポットとスクリーン
中心Ｇによるスイートスポットとが分離されて全体のス
イートスポットが拡大されるので、後方の客席からの鑑
賞にも好適な高没入感映像を表示できる映像表示システ
ムを提供できる。

【００９２】また、請求項２に対応する発明は、映像中
心Ｉとスクリーン中心Ｇの前後関係が規定されるので、
請求項１の効果を容易且つ確実に奏することができる。

【００９３】さらに、請求項３の発明は、最前列中央の
客席（映像中心Ｉ）よりも後方にスクリーン中心Ｇが配
置されるため、後方の客席でも映像が劣化せず、スイー
トスポットが拡大されるので、後方の客席からの鑑賞に
も好適な高没入感映像を表示できる映像表示システムを
提供できる。

【００９４】また、請求項４の発明は、スクリーン中心
Ｇの条件を定めたことにより、請求項１〜３の効果を容
易且つ確実に奏することができる。

【００９５】さらに、請求項５の発明は、β、Ｓ、Ｒに
関する数式を定めたので、請求項１〜４の効果を、より
一層、容易且つ確実に奏することができる。

【００９６】また、請求項６の発明は、映像プログラム
の条件を定めたので、請求項１〜５のうちの引用する請
求項の効果を容易且つ確実に奏することができる映像プ
ログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る映像表示システムの
平面構成を示す模式図

【図２】同実施形態におけるオフセットＷを説明するた
めの模式図

【図３】同実施形態におけるスイートスポットの拡大効
果を従来と比較して示す模式図

【図４】同実施形態における曲率の減少に伴うフォーカ
スの改善を説明するための模式図

【図５】本発明に係る映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇと
の関係を示す模式図

【図６】本発明により設計可能なマルチ・フラットスク
リーンを説明するための模式図

【図７】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係
を示す模式図

【図８】一般的なスクリーン中心Ｇからの移動に関し、
映像視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図

【図９】一般的な仮想平面スクリーン群によるカーブス
クリーンの近似を説明するための模式図

【図１０】一般的な透視投影変換を説明するための模式
図

【図１１】一般的な各仮想平面スクリーンに表示される
映像の一例を示す模式図

【図１２】一般的な透視投影変換の際の位置関係を説明
するための模式図

【図１３】一般的な映像中心Ｉからの移動に関し、映像
視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図

【図１４】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関
係を示す模式図

【符号の説明】

１…客席２，２ｒ…カーブスクリーン３…投影装置Ｒ…スクリーン半径Ｓ…スクリーン幅Ｗ…オフセット α…映像画角 β…スクリーン中心角Ｉ…映像中心Ｉｘ…仮想カメラＧ…スクリーン中心ｅ１，ｅ２…カーブスクリーンの端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H021 AA08 BA01 2H059 BA12 5C058 EA02 EA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数列に配置された複数の客席と、前記
各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーン
と、前記スクリーンに映像を投影するための投影装置と
を備えた映像表示システムであって、前記映像の視点位置に相当する映像中心Ｉと、前記スク
リーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中
心Ｇとを互いに分離したことを特徴とする映像表示シス
テム。
【請求項２】請求項１に記載の映像表示システムであ
って、前記映像中心Ｉを前記スクリーン中心Ｇよりも前方に設
けたことを特徴とする映像表示システム。
【請求項３】複数列に配置された複数の客席と、前記
各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーン
と、前記スクリーンに映像を投影するための投影装置と
を備えた映像表示システムであって、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスク
リーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスク
リーン半径Ｒは、前記各客席のうちの最前列中央の客席
と前記スクリーンとの間の距離よりも大きいことを特徴
とする映像表示システム。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の映像表示システムにおいて、前記スクリーン中心Ｇは、前記各客席のうち、最前列の
客席よりも後方の客席又は客席近傍に位置することを特
徴とする映像表示システム。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の映像表示システムにおいて、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平
方向の角度を示すスクリーン中心角β、前記スクリーン
の両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、及び前記ス
クリーン半径Ｒは下記式の関係にあることを特徴とする
映像表示システム。【数１】
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
記載の映像表示システムに使用され、前記映像表示シス
テムのコンピュータを、前記投影装置を介して前記スク
リーンに所定の映像画角αの映像を表示させるための表
示処理手段として機能させるための映像プログラムであ
って、前記スクリーン中心Ｇから前記スクリーンを見込む水平
方向の角度を示すスクリーン中心角βに対し、前記映像
画角αは、より大きい値（β＜α）で記述されたことを
特徴とする映像プログラム。