JP2004012477A - Whole circumference video forming and displaying system and method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、360度に渡って配置される全周スクリーンに立体的な映像を表示することがきる全周映像描画装置およびその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、360度に渡って物体を立体的に表示する方法として、光の干渉や回折を使い、物体にレーザー光などを当てて反射してきたものを干渉じまの形でフィルムへ記録し、この記録したフィルムに光を当てることで立体画像の再現ができるホログラフィーが知られている。さらに、平面ではなく円筒形のディスプレイに表示する広告用電光掲示板が知られている。
【0003】
この広告用電光掲示板は、縦に並べた発光LEDと、この発光LEDを回転させる回転機構と、この回転機構の回転速度に対して前記発光LEDの光を制御して変化させる制御機構などを備えており、発光LEDの光の色を制御機構で変えながら回転機構により高速に回転させることにって、人間の目の残像を利用して円筒形のディスプレイに映像を描画するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の立体的な映像の表示手段では、以下に示すような更なる改良が望まれていた。
3次元の映像を生成するホログラフィーでは、装置が複雑で大型化するとともに、物体を見る視点が限定的であるため、視点の制限を緩和する構成が望まれていた。
【0005】
また、前記広告用電光掲示板では、発光LEDの寸法がプロジェクタの1画素とする場合では寸法が大きいことと、さらに、一列の発光LEDを物理的に高速で回転させるために、装置が全体として大きくなり、メートルオーダの装置となってしまい卓上などで使用することができる構成の装置が望まれていた。
【0006】
本発明は、前記の問題点に鑑み創案されたものであり、構成が簡素で装置全体も小型化でき、また、表示物体を筒状面などの全周表示により簡易的に立体表現することができる全周映像描画装置およびその方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る全周映像描画装置は、前記目的を達成するため、以下に示すような構成とした。すなわち、任意の回転体形状を備える全周スクリーンに物体の表示映像を表示するための全周映像描画装置であって、入力された前記全周スクリーンに表示される表示映像についての2次元展開図から、あらかじめ設定された変換率により、前記表示映像の元となる2次元中間画像に、変換する映像変換部と、この映像変換部で得られた前記2次元中間画像を、前記全周スクリーン側に投射光として投射する映像投射部と、この映像投射部の投射光を前記全周スクリーン内に導くように反射する反射光学系および、この反射光学系からの反射光を前記全周スクリーン面に投射して前記表示映像として表示させる表示光学系と、を備える構成とした。
【0008】
このように構成されることにより、全周映像描画装置は、入力部により全周スクリーンに表示するための表示映像についての2次元展開図を入力すると、映像変換部が、あらかじめ設定された変換式により、表示画像を表示するための2次元中間画像に変換する。そのため、全周映像描画装置は、映像投射部が、映像変換部から送られてくる画像データにより映像を表示するための投射光を投射すると、反射光学系および表示光学系を介して全周スクリーンに表示映像を表示することが可能となる。なお、あらかじめ設定された変換式は、一例として映像投射部から投射した投射光の画像が、全周スクリーン上でどのような位置関係になるのかをあらかじめ測定して求め、もとの点の位置と全周スクリーン上の点の位置関係を比率により表した値を用いて式を設定している。
【0009】
また、全周映像描画装置において、前記表示光学系は、前記映像投射部の投射光の光軸を中心とした回転体から形成される回転体反射ミラーであることや、また、前記表示光学系は、前記映像投射部の投射光の光軸を中心とした回転体からなる回転体レンズであることとした。
【0010】
このように構成されることにより、全周映像描画装置において、表示光学系が回転体反射ミラーである場合には、反射光学系から全周スクリーン内に向かって反射された反射光を、全周スクリーンの内面に表示映像として表示させることができる位置に回転体反射ミラーが配置される。
また、回転体レンズであれば、全周スクリーンに入射させる反射光学系の直上に回転体レンズが設置され、その回転体レンズを透過した投射光により全周スクリーンに表示映像が表示される。なお、回転体レンズの場合は、魚眼レンズであると都合がよい。また、回転体レンズミラーあるいは回転体レンズの設置向きは、反射面あるいは照射面が反射光学系からの反射光に対して垂直方向となる。
【0011】
さらに、全周映像描画装置において、前記全周スクリーンは、前記映像投射部の投射光の光軸を中心としたときの前記回転体形状として、円筒体、球体を装置設置面である水平面で切断して形成される横断球面回転体、楕円の両焦点を結んだ直線方向を垂直方向として水平方向で切断して形成される横断楕円面回転体、凸曲面を内側あるいは外側とする双曲面回転体、放物面回転体、および、円錐面回転体とされたときのいずれか一つである構成とした。
【0012】
このように構成されることにより、全周映像描画装置は、その全周スクリーンが任意の回転体形状の内、特に、円筒体、横断球面回転体、横断楕円回転体、双曲面回転体、放物面回転体、および、円錐面回転体のいずれかである場合に、影が発生しない表示面となり焦点を合わせることが容易となる。
【0013】
また、本発明にかかる全周映像描画方法は、任意の回転体形状を備える全周スクリーンに物体の表示映像を表示するための全周映像描画方法であって、前記全周スクリーンに表示される表示映像についての2次元展開図を入力するステップと、入力された前記2次元展開図から、あらかじめ設定された変換式により、前記表示映像の元となる2次元中間画像に変換するステップと、得られた2次元中間画像を、前記全周スクリーン側に投射光として投射するステップと、前記投射光を前記全周スクリーン内に導くように反射するとともに、投射光を前記全周スクリーン面に前記表示映像として表示させるステップとを含むこととした。
【0014】
このようにすることにより、全周映像描画方法では、はじめに、全周スクリーンで表示される表示映像に対する2次元展開図を入力し、この2次元展開図から全周スクリーンの表示映像の元となる2次元中間画像を、あらかじめ設定された変換式により変換して求める。そして、求めた2次元中間画像を映像投射部に映像信号として送り、その映像信号に基づいて映像投射部が、反射光学系および表示光学系を介して、全周スクリーンに表示映像を投射して表示している。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明はこの実施の形態により限定されるものではない。
図1は全周映像描画装置の全体を模式的に示すブロック図、図2(a)は全周映像描画装置に使用される一例を表す2次元展開図を示す平面図、(b)は(a)の2次元中間画像を示す平面図、(c)は(b)からさらに映像投影装置の例えば液晶プロジェクタにおける液晶の1画素の縦横比を考慮した状態の2次元中間画像を示す平面図、図3は全周映像描画装置の各過程を示すフローチャート、図4(a)〜(d)は全周スクリーンに投射される2次元中間画像と対応する表示映像を示す斜視図および平面図である。
【0016】
図1に示すように、全周映像描画装置1は、2次元展開図を入力するための入力部2と、この入力部2によって入力された2次元展開図から2次元中間画像に変換する映像変換部3と、この映像変換部3から送られてくる画像データに基づいて投射光を投射する映像投射部4と、この映像投射部4からの投影光を全周スクリーン9内に反射するための反射光学系である反射ミラー5と、この反射ミラー5から反射される投射光を全周スクリーン9の内面に照射するための表示光学系である回転体反射ミラー6と、この回転体反射ミラー6からの反射光により表示映像を表示するための全周スクリーン9と、を備えている。
【0017】
図1および図2に示すように、入力部2は、2次元展開図M1などの画像、動画および色彩を入力することができるカラースキャナ装置、あるいは全方位撮影カメラなどである。ここでは、パーソナルコンピュータから入力されている画像および動画を生成あるいは取り扱うことができるソフトウエアにより2次元展開図を生成している。なお、この入力部2では、特に色彩について認識することができない構成であっても構わない。
【0018】
映像変換部3は、入力部2からの2次元展開図M1に対して、あらかじめ設定された変換式により、全周スクリーン9に表示映像として表示するための2次元中間画像M3を変換して生成するためのものである。
【0019】
そして、あらかじめ設定された変換式として、ここでは、映像投射部4から投射した投射光の画像が、全周スクリーン9上でどのような位置関係になるのかをあらかじめ測定して求めて比例関係の式を用いている。より具体的には、図2(a)に示すように、2次元展開図M1の状態のとき特定位置に点の集合を点線Aとして各点A1,A2…Anを表示し、この各点A1,A2…Anが全周スクリーン9上に投射されたとき、点線aの各点a1,a2…anとしてどれだけ変化しているかの関係を比率により表した値を用いた変換式により変換して2次元中間画像M2を求めている。
【0020】
ここで使用される点線A1,A2…Anの各点の数は、少ないほど変換が高速に実現でき、また、各点の数が多いほど正確な描画が可能となる。なお、図2(b)に示すように、変換した2次元中間画像M2は、中央の円C1の位置と、最外形を示す円C2の位置を非表示部分として示している。
【0021】
ここでは、図2(c)に示すように、映像投射部4である液晶プロジェクタの1画素の表示される縦横比として異なる場合は、その1画素における縦横比についても対応するように変換式に反映させて調整された状態で2次元展開図M1から2次元中間画像M3として変換させている。
【0022】
図2(a)〜(c)に示すように、2次元展開図M1からあらかじめ設定した変換式により2次元中間画像M3に変換するだけなので、静止画だけでなく、動画であっても1フレームごとにこの変換を施すことで表示することが可能となる。そして、映像変換部3では、2次元中間画像M3の向きを天地反転するような操作をすることができるものである。なお、測定した各点の位置について使用する変換式により変換して2次元中間画像M3を生成する場合は、公知の線形補間の方法や、また、イメージワーピング、あるいはテクスチャマッピングの手法を用いて生成することが可能となる。
【0023】
映像投射部4は、映像変換部3から送られた画像データにより2次元中間画像M3に対応する投射光を照射するものであり、ここでは、パ−ソナルコンピュータ上に表示されている画面をそのまま全周スクリーン9に投影することができる液晶プロジェクタなどが使用される。なお、この映像投射部4は、焦点距離を短くするために、レンズ4aを取り付けており、このレンズ4aにより全周スクリーン9の大きさに合わせて円筒面上に映像を結ぶように設定されている。また、この映像投射部4はLCD面(図示せず)の多くの画素を利用できるように設定されていることが好ましい。
【0024】
反射光学系としての反射ミラー5は、映像投射部4から投射された投射光を全周スクリーン9の中心から表示光学系としての回転体反射ミラー6に反射するためのものであり、ここでは平板反射鏡を使用している。この反射ミラー5の形状は特に限定されるものではなく、また、熱に対する配慮から所定波長の赤外線を透過させることができるハーフミラーとしても構わない。
【0025】
表示光学系としての回転体反射ミラー6は、反射ミラー5から反射されてきた反射光を全周スクリーン9の内面に表示映像が表示されるように投射(反射)するためのものである。この回転体反射ミラー6は、全周スクリーン9の上下方向で一方の開口側に配置される反射ミラー5とは反対側となる位置に設置され、全周スクリーン9の広い領域に渡って投射光を反射して表示映像を、その全周スクリーン9の全周に表示するように設置されている。この回転体反射ミラー6は、映像投射部4の投射光の光軸を中心とした回転体に形成されており、その回転体反射ミラー6の凸面が下向きにして配置され、ここでは球体を水平方向に切断した形状となる横断球面回転体の形状として形成されている。
【0026】
この回転体反射ミラー6は、映像投射部4の投射光の光軸を中心とした回転体であれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、図7(a)、(b)、(c)に示すように、楕円の両焦点を結ぶ直線方向を垂直方向として水平方向から切断して形成される横断楕円面回転体6A、円錐面回転体6B(円錐、円錐台)、放物面回転体6C、あるいは、図示しない双曲面回転体などであっても構わない。なお、回転体反射ミラー6の形状あるいは大きさと、全周スクリーン9の大きさ等について、表示映像MH1、MH2(図4参照)が適切に表示できるように設定されるものである。
【0027】
全周スクリーン9は、任意の回転体形状に形成されており、回転体形状としてここでは円筒形に形成されている。この全周スクリーン9は、内面側に回転体反射ミラー6からの投射光により表示映像MH1、MH2(図4参照)を外側から認識できる内面透過リアスクリーンに構成されており、一例としてアクリル樹脂から形成された一方が開口した円筒形に形成されている。この全周スクリーン9は図1では、下方から反射ミラー5を介して直上に投射光を導入するように設置されているが、上側から反射ミラー5を介して直下に投入光を導入するように設置されても構わない。
【0028】
また、図4に示すように、全周スクリーン9の下側に帯状面を配置する支持帯部9aを設けると共に、全周スクリーン9の上側で側面に帯状面を配置する蓋体部9bを設ける構成としても良い。そして、支持帯部9aの所定位置に映像投射部4からの投射光を全周スクリーン9内に入光することができる開口部(図示せず)を設け、また、支持帯部9aに反射ミラー5を支持すると共に、蓋体部9bに回転体反射ミラー6を支持する構成としても構わない。
【0029】
なお、全周スクリーン9は、任意の回転体形状であれば、特にその形状は限定されるものではなく、例えば、図6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)に示すように、球体を水平方向で切断して形成される横断球面回転体9Aとすることや、また、楕円の両焦点を結ぶ直線方向を垂直方向として水平方向で切断して形成される横断楕円面回転体9Bとすることや、あるいは、側面に凸曲面を内側(あるいは外側)とする双曲面回転体9Cとすることや、また、側面に凸曲面を外側(あるいは内側)として備える放物面回転体9Dとすることや、さらに、円錐面回転体9E(円錐、円錐台)としても構わない。
【0030】
また、全周スクリーン9は、透過型スクリーンとして使用できるものであれば、例えば、和紙などの素朴な印象を与える材質で形成することもできる。さらに、全周スクリーン9は、ガラスあるいは樹脂などの材質であってもよく、素材を溶融して全周スクリーン9を形成できる場合は、精度よく大量に生産することができ都合がよい。
【0031】
つぎに、全周映像描画装置1の作用について説明する。
全周映像描画装置1は、全周スクリーン9を、開口を備える設置台(図示せず)などの上に設置して、その全周スクリーン9の下方に反射ミラー5を設置する。なお、全周スクリーン9の天井部分には、回転体反射ミラー5があらかじめ取り付けられている。そして、全周スクリーン9の反射ミラー5に投射光が投射できる位置に映像投射部4を配置することで設置される。なお、全周映像描画装置1は、映像投射部4を含むと全体で50cm〜60cmの大きさで構成することができる。
【0032】
全周映像描画装置1が設置されると、図2(a)および図3に示すように、入力部2から2次元展開図M1が入力される(S1)。そして、2次元展開図M1が入力されると、映像変換部3に画像データが送られ、この2次元展開図M1からあらかじめ設定された変換式により図2(b)に示す2次元中間画像M2に変換され、さらに、使用される映像投射部4で表示される1画素の縦横比に対応した2次元中間画像M3に変換される(S2)。
【0033】
そして、全周映像描画装置1では、映像変換部3により2次元中間画像M3が生成されると、その2次元中間画像M3に基づく画像データが映像投射部4に送られ投射光として投射され(S3)、レンズ4a、反射ミラー5および回転体反射ミラー6を介して全周スクリーン9に表示映像MH1(図4a(参照))が表示される(S4)。
【0034】
図4(a)に示すように、全周映像描画装置1では、この全周スクリーン9に表示される表示映像MH1は、前から見れば、表示映像MH1の正面の映像(子犬の正面からの映像)が認識でき、また、後ろからみれば、表示映像MH1の後ろからの映像(子犬の尻尾側からの映像)が認識できるものとなる。
【0035】
また、全周映像描画装置1では、静止画だけでなく、動画を表示することもできる。例えば、図4(a)、(b)に示すように、全周映像描画装置1では、映像変換部3から連続的に変換した2次元中間画像M3,M4を映像投射部4に送り、その映像投射部4から連続的に投射光を投射することで、全周スクリーン9に表示映像MH1、MH2が連続的に表示されることで動画として表示することができるものである。
【0036】
なお、図1に示すように、全周映像描画装置1では、表示光学系として回転体反射ミラー6を用いた例として説明したが、図5に示すように、表示光学系として回転体レンズ6Aの構成としても構わない。
【0037】
すなわち、図5に示すように、全周映像描画装置11は、2次元展開図を入力するための入力部2と、入力された2次元展開図M1から2次元中間画像M3に変換する映像変換部3と、この映像変換部3から送られてくる画像データに基づいて投射光を投射する映像投射部4と、この映像投射部4からの投影光を全周スクリーン9内に反射するための反射光学系である反射ミラー5と、この反射ミラー5から反射される投射光を全周スクリーン9の表示面(内面)に照射するための表示光学系である回転体レンズ6Aと、この回転体レンズ6Aからの投射光により表示映像を表示するための全周スクリーン9と、を備えている。なお、この全周映像描画装置11に使用される回転体レンズ6Aは、ここでは映像投射部4の投射光の光軸を中心とした回転体となる魚眼レンズを使用している。
【0038】
そして、全周映像描画装置11では、入力部2から映像変換部3を介して送られて来る画像データにより映像投射部4からの投射光が、回転レンズ6Aを介して全周スクリーン9の側内面に適切に投射され、その全周スクリーン9に表示映像MH1、MH2が表示されるものである。もちろん、この全周映像描画装置11では、静止画だけでなく、動画を表示映像として表示することができるものである。なお、映像変換部3から送られてくる画像データは、図1で示す場合とは異なり、天地が反転した状態となる画像データが映像投射部4に送られ、投射光として投射される。
【0039】
なお、全周映像描画装置1,11では、図6で示した各形状の全周スクリーン9A〜9Eと、図7で示した各形状の回転体反射ミラー6A〜6Cを適宜組み合わせた構成としても設置できる。適宜組み合わせる場合は、投射光を全周スクリーン9で焦点が合うように光路などの光学的設計事項を調整することとなる。また、全周スクリーン9、回転体反射ミラー6は、回転体であれば、図6および図7に示す以外の他の形状であっても構わない。もちろん表示される表示映像については特に限定されるものではない。
【0040】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る全周映像描画装置によれば、以下に示す優れた効果を奏するものである。
全周映像描画装置は、2次元展開図からあらかじめ設定された変換式により、2次元中間画像に変換して、反射光学系および表示光学系を介して全周スクリーンに表示映像を表示することが可能となる。そのため、動画あるいは静止画ともに立体的に全周スクリーンに表示映像を表示することができる。そして、全周映像描画装置は、従来のメーターオーダーの装置と比較して50%以上小さくした状態で立体的な元映像として表示することができる。そのため、この全周映像描画装置は、屋内ロボットの顔などの表情を示す部分や、また、仮想的な商品、美術品の展示装置として、さらに、3次元ムービーなど立体的な映像を表示する装置として使用することも可能となる。
【0041】
全周映像描画装置は、表示光学系は、回転体反射ミラーである場合や、あるいは、回転体レンズの構成としても良く、投射光の光路の設定に対して柔軟な対応が可能となる。
【0042】
全周映像描画装置は、全周スクリーンについて円筒体、横断球面回転体、横断楕円面回転体、双曲面回転体、放物面回転体、および、円錐面回転体のいずれかである場合に表示映像の焦点の調整が容易となり都合が良い。
【0043】
さらに、全周映像描画方法では、2次元展開図からあらかじめ設定された変換式により、2次元中間画像に変換して、反射光学系および表示光学系を介して全周スクリーンに表示映像を表示するため、コンパクトな全周スクリーンにあらかじめ入力部から入力されている画像を動画あるいは静止画にかかわらず表示することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる全周映像描画装置の全体を模式的に示すブロック図である。
【図2】(a)は本発明にかかる全周映像描画装置に使用される一例を表す2次元展開図、(b)は(a)の2次元中間画像を示す平面図、(c)は(b)からさらに映像投影装置の例えば液晶プロジェクタにおける液晶の1画素の縦横比を考慮した状態の2次元中間画像を示す平面図である.
【図3】本発明に係る全周映像描画装置の各過程を示すフローチャートである。
【図4】(a)、(b)、(c)、(d)は本発明に係る全周スクリーンに投射される2次元中間画像と対応する表示映像を示す斜視図および平面図である。
【図5】本発明にかかる全周映像描画装置の他の形態の全体を模式的に示すブロック図である。
【図6】(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は本発明に係る全周スクリーンの他の形態を示す斜視図である。
【図7】(a))、(b)、(c)は本発明に係る反射光学系の他の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 全周映像描画装置
2 入力部
3 映像変換部
4 映像投射部
4a レンズ
5 反射鏡(反射光学系)
6 回転体反射ミラー(表示光学系)
6A 回転体レンズ(表示光学系)
9 全周スクリーン
9a 支持帯部
9b 蓋体部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a full-circle image drawing apparatus and method capable of displaying a three-dimensional image on a full-circle screen arranged over 360 degrees.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of displaying an object three-dimensionally over 360 degrees, the object reflected by applying laser light or the like to the object using interference or diffraction is recorded on a film in the form of interference fringes, and Holography that can reproduce a three-dimensional image by illuminating a recorded film with light is known. Further, there is known an advertising electronic bulletin board for displaying on a cylindrical display instead of a flat display.
[0003]
This advertising light board has a vertically arranged light emitting LED, a rotating mechanism for rotating the light emitting LED, a control mechanism for controlling and changing the light of the light emitting LED with respect to the rotation speed of the rotating mechanism. By rotating the light at high speed by a rotating mechanism while changing the color of the light of the light-emitting LED by a control mechanism, an image is drawn on a cylindrical display using an afterimage of a human eye.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional stereoscopic video display means, further improvements as described below have been desired.
In holography for generating a three-dimensional image, a device is complicated and large, and a viewpoint for viewing an object is limited. Therefore, a configuration in which the restriction on the viewpoint is eased has been desired.
[0005]
In addition, in the above-described advertising electronic bulletin board, the size of the light-emitting LED is large when one pixel of the projector is used, and furthermore, since the row of light-emitting LEDs is physically rotated at a high speed, the device as a whole is large. Therefore, a device having a configuration that can be used on a desk or the like because of a device of a meter order has been desired.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a simple configuration and can be miniaturized as a whole. Further, a three-dimensional representation of a display object can be easily performed by displaying the entire circumference of a cylindrical surface or the like. It is an object of the present invention to provide an all-around image rendering apparatus and a method therefor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The omnidirectional image drawing apparatus according to the present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, an all-around image rendering apparatus for displaying a display image of an object on an all-around screen having an arbitrary rotating body shape, and a two-dimensional development view of the input display image displayed on the all-around screen A video conversion unit that converts the display video into a two-dimensional intermediate image that is the basis of the display video according to a preset conversion rate; and the two-dimensional intermediate image obtained by the video conversion unit An image projection unit that projects the projection light of the image projection unit, and a reflection optical system that reflects the projection light of the image projection unit so as to be guided into the full-circle screen, and reflects the reflected light from the reflection optical system onto the full-circle screen surface. A display optical system for projecting and displaying the display image.
[0008]
With this configuration, the full-circle video drawing device inputs a two-dimensional development view of a display video to be displayed on the full-circle screen by the input unit, and the video conversion unit sets the conversion formula set in advance. Thus, the display image is converted into a two-dimensional intermediate image for display. Therefore, when the image projection unit projects projection light for displaying an image based on the image data sent from the image conversion unit, the image projection unit emits a screen image through the reflection optical system and the display optical system. It is possible to display the display image on the screen. The conversion equation set in advance is obtained, for example, by measuring in advance how the image of the projected light projected from the video projection unit is on the full-circumferential screen, and determining the position of the original point. The formula is set using a value that represents the positional relationship between points and points on the entire screen by a ratio.
[0009]
In the omnidirectional image drawing apparatus, the display optical system may be a rotating body reflecting mirror formed of a rotating body about the optical axis of the projection light of the image projection unit, and the display optical system Is a rotator lens composed of a rotator about the optical axis of the projection light of the video projection unit.
[0010]
With this configuration, in the omnidirectional image drawing device, when the display optical system is a rotating body reflecting mirror, the reflected light reflected from the reflecting optical system toward the inside of the omnidirectional screen is omnidirectional. The rotating body reflecting mirror is arranged at a position where it can be displayed as a display image on the inner surface of the screen.
In the case of a rotating lens, a rotating lens is installed immediately above a reflection optical system that enters the entire screen, and a display image is displayed on the entire screen by projection light transmitted through the rotating lens. In the case of a rotating lens, it is convenient to use a fisheye lens. The orientation of the rotating lens mirror or the rotating lens is such that the reflecting surface or the irradiation surface is perpendicular to the reflected light from the reflecting optical system.
[0011]
Further, in the full-circle image drawing apparatus, the full-circle screen is formed by cutting a cylindrical body and a sphere at a horizontal plane which is a device installation surface, as the rotating body shape around the optical axis of the projection light of the image projection unit. Traversing spherical rotator, horizontal elliptical rotator formed by cutting in the horizontal direction with the straight line connecting the two focal points of the ellipse as the vertical direction, and hyperboloid rotator having the convex surface inside or outside , A paraboloid of revolution, or a conical rotator.
[0012]
With this configuration, the omnidirectional image drawing apparatus can be configured such that the omnidirectional screen has an arbitrary rotator shape, in particular, a cylindrical body, a transverse sphere rotator, a transverse ellipsoidal rotator, a hyperboloid rotator, In the case of one of the object-surface rotator and the conical-surface rotator, the display surface has no shadow, and it is easy to focus.
[0013]
Further, an all-around image rendering method according to the present invention is an all-around image rendering method for displaying a display image of an object on an all-around screen having an arbitrary rotating body shape, and is displayed on the all-around screen. A step of inputting a two-dimensional development view of the display video, and a step of converting the input two-dimensional development view into a two-dimensional intermediate image that is a source of the display video by a predetermined conversion formula. Projecting the obtained two-dimensional intermediate image as projection light on the peripheral screen, reflecting the projected light into the peripheral screen, and displaying the projected light on the peripheral screen. And displaying the image as a video.
[0014]
In this way, in the full-circle image drawing method, first, a two-dimensional development diagram for the display image displayed on the full-circle screen is input, and the display image of the full-circle screen is obtained from the two-dimensional development diagram. The two-dimensional intermediate image is obtained by conversion using a predetermined conversion equation. Then, the obtained two-dimensional intermediate image is sent to a video projection unit as a video signal, and based on the video signal, the video projection unit projects a display video on an all-around screen via a reflection optical system and a display optical system. it's shown.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by this embodiment.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the entire omnidirectional image drawing device, FIG. 2A is a plan view showing a two-dimensional development diagram showing an example used in the omnidirectional image drawing device, and FIG. (a) is a plan view showing a two-dimensional intermediate image, (c) is a plan view showing a two-dimensional intermediate image in a state in which the aspect ratio of one pixel of a liquid crystal in a liquid crystal projector of a video projector is further taken into account from (b), FIG. 3 is a flowchart showing each process of the full-circle image drawing apparatus. FIGS. 4 (a) to 4 (d) are a perspective view and a plan view showing a two-dimensional intermediate image projected on the full-circle screen and a corresponding display image. .
[0016]
As shown in FIG. 1, an omnidirectional image drawing device 1 includes an
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0018]
The
[0019]
Here, as a preset conversion formula, here, the positional relationship of the image of the projection light projected from the video projection unit 4 on the full-circle screen 9 is measured in advance, and the proportional relationship is obtained. Formula is used. More specifically, as shown in FIG. 2A, in the state of the two-dimensional development M1, points A1, A2... An are displayed at a specific position with a set of points as a dotted line A, and each point A1 is displayed. , A2... An are projected on the full-circle screen 9 and converted by a conversion formula using a value expressed by a ratio to show how much each point a1, a2. A two-dimensional intermediate image M2 is obtained.
[0020]
The smaller the number of the dotted lines A1, A2,... An used here, the faster the conversion can be realized, and the more the number of the points, the more accurate the drawing. As shown in FIG. 2B, the converted two-dimensional intermediate image M2 shows the position of the center circle C1 and the position of the outermost circle C2 as non-display portions.
[0021]
Here, as shown in FIG. 2C, when the aspect ratio displayed by one pixel of the liquid crystal projector as the image projection unit 4 is different, the conversion formula is used so that the aspect ratio of the one pixel also corresponds. The two-dimensional developed image M1 is converted into a two-dimensional intermediate image M3 in a state where the two-dimensional image M1 is reflected and adjusted.
[0022]
As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), since only a two-dimensional intermediate image M3 is converted from a two-dimensional development diagram M1 by a conversion formula set in advance, not only a still image, but also a moving image, one frame This conversion can be performed every time to display. The
[0023]
The video projection unit 4 irradiates projection light corresponding to the two-dimensional intermediate image M3 with the image data sent from the
[0024]
The reflection mirror 5 serving as a reflection optical system reflects the projection light projected from the image projection unit 4 from the center of the entire screen 9 to a rotating body reflection mirror 6 serving as a display optical system. Using a reflector. The shape of the reflection mirror 5 is not particularly limited, and may be a half mirror capable of transmitting infrared light of a predetermined wavelength in consideration of heat.
[0025]
The rotating body reflecting mirror 6 as a display optical system is for projecting (reflecting) the reflected light reflected from the reflecting mirror 5 so that a display image is displayed on the inner surface of the entire screen 9. The rotating body reflecting mirror 6 is installed at a position opposite to the reflecting mirror 5 arranged on one opening side in the vertical direction of the entire peripheral screen 9, and the projection light is projected over a wide area of the entire peripheral screen 9. Is reflected so that the display image is displayed on the entire circumference of the full-screen 9. The rotating body reflecting mirror 6 is formed as a rotating body about the optical axis of the projection light of the image projection unit 4, and the convex surface of the rotating body reflecting mirror 6 is arranged to face downward. It is formed as a shape of a transverse spherical rotator having a shape cut in the direction.
[0026]
The shape of the rotating body reflecting mirror 6 is not particularly limited as long as the rotating body is a rotating body centered on the optical axis of the projection light of the image projection unit 4, and for example, FIGS. 7A and 7B. (C), a transversal
[0027]
The entire-circumference screen 9 is formed in an arbitrary rotating body shape, and is here formed in a cylindrical shape as the rotating body shape. The full-circumference screen 9 is configured as an inner transmission rear screen on which the display images MH1 and MH2 (see FIG. 4) can be recognized from the outside by the projection light from the rotating body reflection mirror 6 on the inner surface side. One of the formed portions is formed in an open cylindrical shape. In FIG. 1, the full-circle screen 9 is installed so as to introduce the projection light from directly below through the reflection mirror 5, but to introduce the incident light directly below through the reflection mirror 5 from above. It may be installed.
[0028]
As shown in FIG. 4, a
[0029]
The shape of the entire-circumference screen 9 is not particularly limited as long as it has an arbitrary rotating body shape. For example, FIGS. 6 (a), (b), (c), (d), (e) ), The sphere is formed into a transverse
[0030]
Further, as long as the entire peripheral screen 9 can be used as a transmission screen, for example, it can be formed of a material giving a simple impression such as Japanese paper. Further, the peripheral screen 9 may be made of a material such as glass or resin. If the peripheral screen 9 can be formed by fusing the material, mass production can be performed with high accuracy and is convenient.
[0031]
Next, the operation of the all-around image drawing apparatus 1 will be described.
In the omnidirectional image drawing apparatus 1, the omnidirectional screen 9 is installed on an installation table (not shown) having an opening, and the reflection mirror 5 is installed below the omnidirectional screen 9. Note that the rotating body reflecting mirror 5 is attached to the ceiling of the entire screen 9 in advance. The image projection unit 4 is installed at a position where the projection light can be projected on the reflection mirror 5 of the entire screen 9. Note that the entire-circumference image drawing apparatus 1 can be configured to have a size of 50 cm to 60 cm in total including the image projection unit 4.
[0032]
When the omnidirectional image drawing device 1 is installed, a two-dimensional development diagram M1 is input from the
[0033]
When the two-dimensional intermediate image M3 is generated by the
[0034]
As shown in FIG. 4A, in the full-circle image drawing device 1, when viewed from the front, the display image MH 1 displayed on the full-circle screen 9 is an image in front of the display image MH 1 (from the front of the puppy). When viewed from behind, a video from behind the display video MH1 (video from the tail of the puppy) can be recognized.
[0035]
In addition, the all-around video drawing device 1 can display not only a still image but also a moving image. For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the omnidirectional image drawing device 1, two-dimensional intermediate images M3 and M4 continuously converted from the
[0036]
Note that, as shown in FIG. 1, the omnidirectional image drawing apparatus 1 has been described as an example in which the rotating body reflection mirror 6 is used as the display optical system. However, as shown in FIG. 5, the rotating body lens 6 </ b> A is used as the display optical system. The configuration of may be adopted.
[0037]
That is, as shown in FIG. 5, the full-circle image rendering device 11 includes an
[0038]
Then, in the omnidirectional image drawing device 11, the projection light from the image projection unit 4 is transmitted to the side of the omnidirectional screen 9 via the rotating lens 6 </ b> A by the image data sent from the
[0039]
In addition, the full-circle image rendering devices 1 and 11 may have a configuration in which the full-
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the omnidirectional image rendering apparatus according to the present invention has the following excellent effects.
The full-circle image drawing device can convert a two-dimensional development view into a two-dimensional intermediate image according to a predetermined conversion formula, and display a display image on a full-circle screen via a reflection optical system and a display optical system. It becomes possible. Therefore, it is possible to stereoscopically display a display image on a full-circumferential screen together with a moving image or a still image. The all-around image rendering apparatus can display a three-dimensional original image in a state of being reduced by 50% or more as compared with a conventional meter-order apparatus. Therefore, this all-around image rendering device is a device that displays a facial expression such as the face of an indoor robot, or a device that displays a three-dimensional image such as a three-dimensional movie as a display device for a virtual product or artwork. It can also be used as
[0041]
In the omnidirectional image drawing apparatus, the display optical system may be a rotating body reflecting mirror or may be a rotating body lens, and can flexibly cope with the setting of the optical path of the projection light.
[0042]
The full-circle image rendering device displays when the entire screen is one of a cylindrical body, a transverse spherical rotator, a transverse ellipsoidal rotator, a hyperboloid rotator, a paraboloid rotator, and a conical rotator. Adjustment of the focus of the image is facilitated, which is convenient.
[0043]
Further, in the full-circle image drawing method, the two-dimensional development view is converted into a two-dimensional intermediate image by a predetermined conversion formula, and the display image is displayed on the full-circle screen via the reflection optical system and the display optical system. Therefore, an image input from the input unit in advance can be displayed on a compact full-screen screen regardless of whether it is a moving image or a still image.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the entire omnidirectional image drawing apparatus according to the present invention.
FIG. 2A is a two-dimensional development view showing an example used in the omnidirectional image rendering apparatus according to the present invention, FIG. 2B is a plan view showing the two-dimensional intermediate image of FIG. 2A, and FIG. FIG. 4B is a plan view showing a two-dimensional intermediate image in a state in which the aspect ratio of one pixel of a liquid crystal in a liquid crystal projector of a video projection device is further taken into account from FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing each process of an all-around image rendering apparatus according to the present invention.
FIGS. 4 (a), (b), (c), and (d) are a perspective view and a plan view showing a two-dimensional intermediate image projected on an all-round screen according to the present invention and a corresponding display image.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the whole of another embodiment of the all-round video rendering apparatus according to the present invention.
FIGS. 6 (a), (b), (c), (d), and (e) are perspective views showing another embodiment of the full-screen according to the present invention.
FIGS. 7 (a)), (b) and (c) are perspective views showing another embodiment of the reflection optical system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Full-circle
6. Rotating body reflection mirror (display optical system)
6A Rotating lens (display optical system)
9 All-around
Claims (5)
入力された前記全周スクリーンに表示される表示映像についての2次元展開図から、あらかじめ設定された変換式により、前記表示映像の元となる2次元中間画像に、変換する映像変換部と、
この映像変換部で得られた前記2次元中間画像を、前記全周スクリーン側に投射光として投射する映像投射部と、
この映像投射部の投射光を前記全周スクリーン内に導くように反射する反射光学系と、
この反射光学系からの反射光を前記全周スクリーン面に投射して前記表示映像として表示させる表示光学系と、を備える全周映像描画装置。An all-around image rendering device for displaying a display image of an object on an all-around screen having an arbitrary rotating body shape,
A video conversion unit configured to convert a two-dimensional development view of the input display video displayed on the full-circle screen into a two-dimensional intermediate image that is a source of the display video by a predetermined conversion formula;
A video projection unit that projects the two-dimensional intermediate image obtained by the video conversion unit onto the entire screen as projection light;
A reflection optical system that reflects the projection light of the video projection unit so as to guide the projection light into the entire screen,
A display optical system for projecting the reflected light from the reflection optical system onto the entire screen surface to display the display image as the display image.
前記全周スクリーンに表示される表示映像についての2次元展開図を入力するステップと、入力された前記2次元展開図から、あらかじめ設定された変換式により、前記表示映像の元となる2次元中間画像に変換するステップと、得られた2次元中間画像を、前記全周スクリーン側に投射光として投射するステップと、投射光を前記全周スクリーン内に導くように反射するとともに、前記投射光を前記全周スクリーン面に前記表示映像として表示させるステップとを含むことを特徴とする全周映像描画方法。An all-around image drawing method for displaying a display image of an object on an all-around screen having an arbitrary rotating body shape,
A step of inputting a two-dimensional development view of the display image displayed on the full-circle screen; and a two-dimensional intermediate image serving as a source of the display image based on the input two-dimensional development view by a conversion formula set in advance. Converting the image into an image, projecting the obtained two-dimensional intermediate image as projection light on the full-screen, and reflecting the projection light so as to guide the projection light into the full-screen. Displaying the display image on the entire screen surface as the display image.
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