JP2004533003A - 湾曲型スクリーン投影用装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主に、投影されたシーンの中へ入り込むような感覚を観客（１７）へ与える手法で、映像の録画と湾曲型スクリーン（１２）への投影とを行う装置及び方法に関する。スクリーン（１２）は、通常、球状ドームの一部であり、その大部分が観客（１７）の水平な視聴ラインの下に位置している。投影の間では、プロジェクタレンズ（３２）の縦軸は、実質的に水平方向に維持され、かつ、映像は、フィルム（４０）に対するプロジェクタレンズ（３２）の水平又は垂直の移動によって、スクリーン（１２）に位置付けられている。映像は、撮影中のカメラレンズに対する映像の位置と実質的に同じ位置に視聴者（１０）に映るように投影される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年１月５日に提出された米国仮出願番号６０／２６０，６３８の利点を特許請求の範囲として主張するものであり、その全内容をここに引用し取り入れる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は主に、投影されたシーンの中へ入り込むような感覚を観客に与える手法で、映像の録画と湾曲型スクリーンへの投影とを行う装置及び方法に関する。このスクリーンは通常、球状ドームの一部であり、その大部分が観客の水平な視聴ラインの下に位置している。比較的大規模な観客を対象とする場合、この視聴ラインは「スイートスポット」と呼ばれる観客の中央に対して最適化される。本発明をテーマパークのアトラクションなどの環境で使用する場合、投影されたシーンの上を飛んでいるような感覚を観客に与えるために、スクリーン部分に対して観客を浮かせるようにする場合もある。シーンは、山岳地の渓谷、オレンジの果樹園、松林などの風景であるかもしれない。また市街地のビルや、海の波に乗るサーファーのシーンも考えられる。本発明は、投影されたシーンの中へ入り込むような感覚を観客に伝える。
【０００３】
ＩＭＡＸシステムに見られるドームのような湾曲型投影スクリーンは、通常観客の前部及び頭上に設置されており、投影されるシーンの大部分が観客の水平な視線の上側になる。本発明の目的は、シーンの中及び上方にいるような感覚を作り出すことであるため、上を向いて見ている観客に対してシーンを投影する既存の技術では不十分である。
【０００４】
投影される映像は、フィルム、ビデオテープ、デジタル方式その他の方式で録画されても、またはアニメーション、コンピュータグラフィックス、その他の方法により人工的に作成してもよい。ヘリコプターにカメラシステムを搭載するなどして映像をフィルム録画した場合、本発明のシステムは、録画されたシーンに対してカメラレンズが位置付けられたのと略同じ位置に、投影されたシーンに対して観客が位置付けられたような感覚を観客に与える。
【０００５】
カメラでフィルム録画された映像を現実的に見せるには、劇場の観客に向けてスクリーン投影された際に、フィルム撮影中のカメラレンズが捕えたものと同じ相対的位置及び相対的アングル（シーンアングル）にあるように映し出されなければならない。投影された映像の視界は、カメラレンズが捕える映像の視界に実質的に合致しなければならない。例えば、四角いビルの上空を飛行中、観察者がその真上を通り過ぎる際、観察者は足元の下方にビルの正方形の頂部を見る。これと同じシーンをフィルム撮影するうえでは、人間の観察者によって見られるものと同じ映像を録画するように、レンズ及びカメラの位置を選択することが重要である。例えば、このビルが観察者に対して斜めに撮影された場合、撮影された映像の観察者は、足元の下方にビルの側面を見るようになり、フィルム上では非現実的に映るだろう。ビルは傾いて映ることになる。ビルが正確な位置にあるようには映らない。観察者はシーンに入り込むような感覚ではなく、スクリーンに投影された動画を見ているという感覚を覚える。シーンのフィルム撮影及びその投影の目的はどちらも、そのシーンの上空を物理的に飛行中に人間の観察者が見たであろうものを、劇場の観客の目前に実質的に再現することである。従って映像の撮影は、シーンの上空を飛行している人間の観察者の視界及び視点を捕えなければならず、スクリーンに投影された映像は、これらの映像の視界及び視点をも再現しなければならない。言い換えれば、カメラが撮影した実際のシーンに存在する物体は、それが観客に対して適切に映るようにするには、観察者（カメラレンズ）に対して及びそのシーン中の他の物体に対して、実際の物体の位置と同じ位置にあるように、スクリーンに投影されなければならない。相対的な大きさはほぼ同じでなければならず、劇場の観客によって知覚される投影された映像の相対的視点（鑑賞アングル）も、カメラレンズが捕える実際の対象物の相対的視点（シーンアングル）にほぼ合致しなければならない。
【０００６】
ここに例を記述する。丘陵の尾根のような地平線が遠方にあり、地平線の上端に馬に乗ったライダーのグループが見えるシーンを仮定する。カメラレンズには、この地平線が視線と同じ高さに映る。投影時に現実的に見えるようにするには、馬とライダーも地平線と同じ高さ、つまり視聴者の視線と同じ高さになければならない。これらがスクリーンの下部にあった場合、視聴者には馬がライダーの横にいるように見える。効果が実質的に完全に達成されない限り、視聴者はシーンの中に入り込み、その一部となった感覚を味わうことは無い。それと比較して、通常の映画館では観客は本質的には平坦なスクリーンを見ている。あるシーンの中で登場人物がビルの頂上に立ち、その時下を見ているその人物の立場にカメラががある場合、カメラは下を向けた映像を撮り、観察者は下方の車の流れを見る。観察者はその人物が下を向いていることを理解するが、自分自身がビルの頂上に立ち、下を見下ろしているという現実的な感覚を知覚することは無い。後者の効果は、本発明の目的の一つである。
【０００７】
シーンの中に入り込み、実際にビルの頂上に立っているような感覚を達成するために、限られた選択がある。これを実現する方法の一つはＣＧＩ、つまりコンピュータ生成イメージの使用であるが、これは強力な数学的作業を要し、なおかつ費用の高いプロセスである。映像を完全にコンピュータだけで生成することも、フィルム撮影された映像を操作して視点の角度や大きさを修正することも可能である。本発明の目的の一つは、高額なコンピュータ映像の修正を大量に要することなく、この効果を実現することである。解決されるべき問題の例は、次のように説明できる。ある観察者が遠方に、道路、線路、ゴールデンゲートブリッジなどの直線を見た場合、この直線が湾曲型スクリーンに映し出されたときにも、直線または平坦に見えなければならない。湾曲型スクリーンに投影した際の通常の結果のように、湾曲して映ってはならない。
【０００８】
この解決策の一つの点は、湾曲型スクリーンへ真っ直ぐ投影するために、プロジェクターを水平に保つが、レンズは下方へオフセットすることである。これにより傾斜を導入せずに映像が下へずれる。真っ直ぐな地平線を維持しながら、映像を下へずらすことは、プロジェクターが観客の上部にあるという事実に対して補正するうえで不可欠である。もしプロジェクターが実際に観客のスイートスポット中に存在するのであれば、このプロジェクターレンズの移動は不要である。しかしＩＭＡＸのような大型プロジェクターを観客の中央に設置することは、観客の観賞体験を邪魔しかつ損なうという理由から、実用的ではない。スクリーン表面一杯に映像を映すためにプロジェクターを下方に傾斜させて斜めに設置した場合、観客席に居る視聴者は、その傾斜角度を反映した湾曲した地平線を見ることになる。つまり、地平線は、スマイルフェイスのアイコンの中にあるように湾曲するか、或いはプロジェクター、観客及びスクリーンの相対的位置、並びにその線が観客の水平な中心線の上にあるか下にあるかによって、しかめっ面になることもある。プロジェクターレンズを実質的に水平に維持することによって、湾曲した表面上でも、地平線は直線として投影される。レンズを下方へオフセットすることで映像を下へずらし、地平線やその他の所望される線の位置を、カメラレンズが捕えフィルム撮影されたその線の位置に合致するところまで下げることができる。こうして、劇場でドームまたはその他の湾曲型表面の上に吊るされた視聴者は、コンピュータ生成イメージの修正に頼る必要なく、カメラレンズが捕えたものと同じ映像を、カメラレンズと同じ視点から見ることになる。
【０００９】
湾曲型スクリーンは有孔パネルから構成され、好ましくはアルミニウムのもので、ほぼ半球形に組み立てられる。各パネルは約１インチ重なり合い、均一な反射性を確保するためにパネルの間には黒のテープの細片が貼られている。スクリーンの構成と各パネルの重なり方とには、特別な考慮が施されている。パネルの端が視聴者に見えると、一部のシーンではそれがスクリーン上に黒い線として映り、投影の総体的な現実性が損なわれる。従って、パネルは、パネルの端が視聴者の方を向かないように設置されている。また、せん断加工プロセス中に、特にアルミニウムシートの場合は、せん断加工の結果パネルに自然な面取りができる。この面取りを継ぎ目の外縁に位置づけると縁の厚さが低下し、端部が見える問題をさらに軽減する。
【００１０】
湾曲型スクリーンに投影される空中のシーンは、Ｚｅｉｓｓの３０ｍｍ魚眼レンズを使用し、ＩＭＡＸの１５パーフォレーション４８ｆｐｓ７０ｍｍカメラで撮影することが好ましい。好ましい実施例では、カメラと関連機器とをクレードルに入れ、ヘリコプターの下部に配置している。視聴者が投影されたシーンの中へ入り込むような印象を達成するために、ヘリコプターが地面に対して流れるように動く際、カメラとレンズとは真っ直ぐ前に向けられている。こうすると地面の上を飛行しているような感覚を与えるが、その一方でカメラを傾斜すると、物体の中へ飛び込んでいくような印象を与える。フィルム撮影された対象物の角度と相対的位置は、本プロジェクションシステムにより視聴者が見たものと同じように本質的に再現される。
発明の概要
【００１１】
本発明は、映像を録画する分野と、通常は視聴者より下に設置された表面へ録画された映像を投影する分野とを対象としている。この表面は通常湾曲しており、ドームの一部の内側でもよい。映像の録画中、カメラレンズの縦軸は、実質的に水平方向に維持される。投影中は、プロジェクターレンズの縦軸は、実質的に水平方向に維持され、映像は、フィルムに対する横及び／または縦にプロジェクターを移動して、表面上に位置付けられる。映像は、撮影中のカメラレンズに対する映像の位置と実質的に同じ位置に視聴者に映るように投影される。
【００１２】
好ましい実施例の説明
本発明の一実施例においては、投影スクリーンはドームの一部であり、通常はその大部分が観客の水平な視聴ラインの下に位置している。図１は、本発明を含むシステムの主要構成要素を示す。一人以上の視聴者１０が、湾曲型投影スクリーン１２に対して位置している。描写されている好ましい実施例において、視聴者は席に座り、スクリーン１２に対して浮いた状態にある。視聴者１０を様々なパターンで並べることができ、図２はその一例を描写している。これは、三つのグループ１６における視聴者の複数の列１４（ａ，ｂ，ｃ）を、示している。グループ１６は、通常１７で示される観客の視聴ステーションを形成する。グループ１６の中にある小さな各ボックスが、一人の視聴者１０を示す。列及びグループは、他の配置にアレンジすることが可能であり、列の数及びグループの数も変更可能である。比較的多数の観客を対象とする場合には、視聴ラインは「スイートスポット」と呼ばれる観客の中心に合わせて最適化される。これは、観客と投影スクリーンとの相対的な大きさは、視聴者の各々が満足できる視聴体験を提供すると同時に観客の規模を最大化するよう選択されるため、映画産業では一般的な手段である。本発明の好ましい実施例では、投影されるシーンの大部分が観客の水平な視聴ラインの下になるように、スクリーン１２に対して観客は浮いた状態にある。
【００１３】
観客席の配置は、視聴者１０の視線から妨げられることを最小限に抑えるよう選択されている。図３のＩＭＡＸ（登録商標）シアターとして広く知られている従来技術の劇場では、観客席の床１８が劇場の後方から前方に向かって下向きに傾斜している。ＩＭＡＸプロジェクター２０は、観客席２２付近に設置され、通常は観客２２の頭上に位置づけられたＩＭＡＸ投影スクリーン２６上に投影軸２４に沿って投影する。それに対し本発明の劇場では、観客の傾斜が独特に配置されている。最上列１４ａは、その直ぐ下の列の前に位置づけられる。真ん中の列１４ｂは、最下列１４ｃの前に位置づけられる。代替の実施例では列を追加することも可能であり、継続する各列はさらに下方にかつそのすぐ上の列の後ろ側になる。こうした配置は、視聴者１０がスクリーン１２を見ている間、視聴者１０の間の視覚的な妨害を低減する。
【００１４】
好ましい実施例においてプロジェクター２８は、通常視聴者１０の上部に位置づけられる。プロジェクターは、以下に記述するレンズシステム３２を有する。プロジェクターの位置を決定するには、スクリーンに対するプロジェクターレンズの角度と観客の位置とを考慮しなければならない。このプロジェクターレンズの最適な視覚的位置は、球状に湾曲した投影スクリーン１２の中心３０である。しかし、この会場用に選択された観客席のレイアウトの邪魔になる可能性があるという理由から、これが好ましくないこともある。好ましい実施例では、プロジェクターとそのレンズシステム３２とが中心３０から約９フィート上側にずれていて、下部に視聴者１０を３列入れることができる。スクリーンの中心３０の上部にプロジェクター２８及びレンズ３２を設置することで、映像はそれに対応して中心線３４の上部に引き上げられる。これは、図１の中で、投影基準３６として描写されており、投影の中心線とも呼ばれる。従って、視聴者１０が、撮影されたシーンに対するカメラの録画レンズと同じ位置に彼または彼女がいるように感じるためには、プロジェクターの引き上げを補正するために、映像を下方へずらさなければならない。これは、プロジェクターを下方に傾斜させ、映像を下方に投影してスクリーン１２を画像で満たすことによって達成できる。しかし図４に示すように、このような傾斜は現実性に欠けた映像の表示の原因となる。プロジェクター２８の傾斜により、水平線３８、そして他の水平な線及び端面も湾曲して映し出される。水平でない線もまた、様々な度合いの影響を受ける。例えば、平行に見えるべき線が広がっているように見える可能性があり、その結果、映像は実物のようには見えない。従って、図５で描写されている好ましい実施例においては、プロジェクター２８は縦軸及び横軸の両方に沿って本質的に水平方向に維持されており、水平線３８は正確に水平に映り、他の線及び端面はその正確な角度方向を維持する。湾曲型投影スクリーン１２上の投影映像を低くするために、プロジェクターを通り抜けるフィルムの水平の中心線に対して、プロジェクター２８のレンズ３２が引き下げられている。レンズは垂直面に維持されかつ傾けられていない。上述したように、レンズの傾斜は映像を歪曲させる。レンズを下方にオフセットし投影の中心線３６の下に来るようにすると映像は低くなるが、レンズから出る光線の相対的角度は影響を受けない。従って、レンズを下方、または他のいかなる方向にオフセットした場合も、水平な光線は水平のままである。この方法は、傾斜が原因で起こる望ましくない影響を排除する。レンズ３２を投影３６の中心線に対して別の方向へオフセットすれば、投影された映像はその方向へオフセットされる。もちろんフィルムの代わりにピクセル面、またはコンピュータ生成イメージに互換性をもつ他のシステムを使用して、投影する映像を生成して用いることもできる。そのような場合、ピクセル面または他のイメージ生成システムの中心線に対して、レンズ３２を引き下げることになる。
【００１５】
図６は、プロジェクターレンズまたはレンズシステム３２を、プロジェクター（図示せず）を通り抜けるフィルム細片４０に対してオフセットした効果を描写している。この描写では、フィルム４０を介してレンズ３２とは逆側でフィルム４０付近に、光源４２が位置づけられている。レンズ３２の軸中心線４４がフィルム４０の中心線４６に対してオフセットされているため、投影された画像４８もレンズ３２のオフセットと同じ方向にオフセットされる。図６に描写するように、画像４８は、その非オフセット位置５０からオフセット位置５２へオフセットされている。画像オフセットの量はレンズのオフセットの量に比例し、既知のレンズ機能を使用して計算することもできる。例えば、図７に示されるＺｅｉｓｓの標準３０ｍｍ１６０゜ＦＯＶ Ｆ２レンズシステム及び本発明の好ましい実施例の相対的寸法では、フィルム４２に対する０．３８インチのレンズシステム３２の移動は、スクリーン１２上で画像を約９フィートオフセットする結果となる。図７において、レンズシステム３２の中心線がフィルムの中心線４６に一致する場合、フィルムの中心線からの光線はレンズの中心線４４を通過する。レンズの中心線４４が、描写されているようにフィルムに対して下方つまり図７の下部に向けてオフセットされる場合、フィルムの中心線４６は相対的位置４６′に現れ、フィルムの中心線から出る光線はレンズシステムの光学的特性により経路５４に沿って下方に屈折する。レンズシステムごとに光学的特性は異なり、光の屈折も図７に描写されるものとは異なる。またこのスクリーンサイズに別の寸法が選択された場合、又はスクリーンの形状を変更する場合、又はプロジェクターとレンズとをスクリーンに近づける或いは遠ざける場合、又はその他の条件を変更する場合には、さらに画像のオフセット量は、この好ましい実施例で発生するオフセット量とは異なる。画像オフセットの合計は新しい条件に合わせて再計算でき、その構造の相対的位置を使用した実験によって、デザイナーは選択された条件用に画像のオフセットを最適化することができる。プロジェクターが、観客の下または横に設置される場合には、さらに観客の視界の中心線からプロジェクターの位置がずれていることを補正するために、レンズは上方または横に移動される。
【００１６】
図７に描写されているレンズの、レンズ位置に対するフィルム位置の数学的表現は以下の通りである。数量「ｙ」がフィルム幅またはフィルム高さで、「Ｋ」は定数であり、数量「ａ」がレンズからの光線の出射角度である場合、ａ＝ｙ／（．０１６Ｋ）である。
【００１７】
これは、線形的フィルムサイズが、レンズの出射角度にほぼ比例することを示している。例えば、フィルム上で直径２．７４インチと測定される画像は、１８０°の投影角度を満たす。レンズをオフセットする技術は当技術分野で周知されており、従来の平坦なスクリーンの劇場に用いられることもある。しかし、その大部分が観客の下方に位置づけられた湾曲型スクリーンへの画像投影に、この技術が遂行されたことは過去にない。
【００１８】
好ましい実施例においては、湾曲型投影スクリーン１２が半球形ドームの一部であることに留意すべきである。しかしこの形状は、おおよその球状、放物線、その他の別の種類の湾曲面であってもよい。
【００１９】
本発明の劇場において、プロジェクターは、スクリーン１２の水平の中心線３４の上側に、かつ、視聴者１０の最上列の上側に最適に設置される。この好ましい実施例においては、視覚容量を最大化するようにプロジェクター及び視聴者の位置が選択されている。例えば、気球飛行や宇宙船飛行など投影されるショーの種類によっては、プロジェクター及び視聴者には異なる位置が望まれる場合もある。図８及び図９は、それぞれスクリーン１２の中心線３４上に位置づけられたプロジェクター２８の立面図及び平面図であり、視聴者１０がプロジェクター２８の下部の両側部に位置している。図１０及び図１１はそれぞれ、スクリーン１２の中心線３４の下部に位置づけられたプロジェクター２８の立面図及び平面図である。視聴者１０はプロジェクター２８の上部と下部と、及び両側部とに位置している。他の実施例では、投影ブースを観客から離れた位置に設置し、レンズシステム３２を有するプロジェクターヘッドを、トンネルを介して所定の位置へ横断させることも可能である。プロジェクターヘッドを床部分から劇場の中へ上昇させるには、油圧リフトを使用することができる。プロジェクター２８、レンズシステム３２、フィルム搬送装置が利用可能な視覚領域を狭めてしまう影響を最小限に抑えるために、様々なデザインが選択できる。中心線３４の下側など他の位置に設置された場合は、スクリーン、観客、プロジェクターの相対的位置を考慮し補正するために、光学系を調整する。
【００２０】
本発明の多様な目的を達成するうえで、プロジェクター、レンズシステム、スクリーン、観客の位置を適合させることは重要である。目的の一つは、まず撮影によって、そしてさらに投影によって生じる歪曲を補正するために行われる、ソフトウェアベースのコンピュータグラフィックス画像操作のような高度なポストプロダクション画像操作を必要としない録画システム及び投影システムを提供することである。大規模な変更を加えなくとも共に作動するように、フィルム撮影システム及び投影システムの光学的特性を考慮し調整しなければならない。
【００２１】
好ましい実施例において、カメラ及びプロジェクターのレンズは、投影された映像の視野が録画された映像の視野に実質的に合致するように、湾曲型スクリーン上に投影された映像が見える程度に一致している。その映像を撮影するカメラは水平位置に維持され、プロジェクター２８も同様に水平に維持される。映像は、視聴者１０の観客のスイートスポットが撮影されたシーンに対するカメラの位置に来るように、スクリーン１２上に投影される。プロジェクターレンズのオフセットと視聴者１０の観客に対するスクリーンの寸法及び設置との組み合わせにより、投影された際に、地平線は、録画するカメラレンズの前に実際に現れたオリジナルのシーンのように（シーンアングル）ほぼ同じ場所かつほぼ同じ視野角（鑑賞アングル）で、視聴者に映し出される。本発明では、地平線と視野の角度とが本質的に同一となりカメラレンズが撮影中に捕らえたもののほとんどを視聴者がスクリーン上で見た時に、現実感が達成される。容認可能なプロジェクター２８の一例は、ＩＭＡＸブランドの１５−７０ｍｍ４８ｆｐｓプロジェクターである。ＩＭＡＸ社から互換性を持つカメラも販売されている。使用可能なカメラのもう一つの例は、Ｇｅｏｆｆ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎが作成したＷｉｌｃａｍカメラである。
【００２２】
プロジェクターレンズ３２は特種な魚眼タイプのレンズであり、１５−７０ｍｍフォーマットで使用するフィールドフラットナーを装備している。Ｉｍａｘ及びＩｗｅｒｋｓはこの用途向けに、優良な新型レンズを販売している。この用途向けのレンズは特別設計である。好ましい実施例において、映像はＺｅｉｓｓ３０ｍｍＤｉｓｔａｇｏｎレンズで撮影される。このレンズのゆがみ曲線は、撮影環境における一連の均等な角度ステップが、劇場で均等な角度ステップとして再現されるように、精密に適合されている。角倍率を１．２０７と仮定した場合、以下の基準点が適合されることが望ましい。
【００２３】
【表１】

【００２４】
これらの点を記述する二つの多項式は（ｙはｍｍ、θは度）、ｙ＝４４．２１（０．０１θ）―６．３４５（０．０１θ）^３−０．３９４（０．０１θ）^５θ＝（２．２６０）ｙ＋（１８４Ｅ−６）ｙ^３＋（４９４０Ｅ−１４）ｙ^７である。
【００２５】
基準値（または曲線）は、中心６０°の視界にわたって＋１．０％以内に適合されることが好ましい。好ましい実施例においては、６０°から９０°までで＋２．０％までの変動が許容される。最終的な視聴者に対して映像の画質を悪化させないという条件を満たすならば、これらの値を変更することも可能である。スクリーンの映像が急に大きくなったり小さくなったように見えないように、変動は段階的でなればならない。好ましい実施例における最大の変動率は、５°あたり０．５％であると考えられる。
【００２６】
フィルム撮影システムは、ポストプロダクションの映像操作を最小限に抑えるよう、投影システムに合わせて最適化されている。本発明は、投影システムだけでなく、互換性をもつ録画システムをも含む。プロジェクターの傾斜によって直線が曲線に映るように、傾斜したカメラによる撮影もまた歪曲の原因となる。上記のように、一つの目的はカメラレンズが捕らえたものを再生することである。しかしカメラが適切な方向を向いていなければ、録画された映像は現実感を持たず、投影された映像が劇場の視聴者に対し実際のシーンの中へ入り込むような感覚を伝えることはない。例えば、地平線より下方に傾斜したカメラレンズでシーンを撮影すると歪曲が生じ、劇場の視聴者の心中では没頭するような感覚が損なわれる。上に記述したようにこれは、傾いた馬の印象を作り出すことになる。遠くに地平線がある場合、地平線がほぼ視聴者の目の高さに直線として投影できるよう地平線をある所定の位置で録画することが必要である。なぜなら、実世界における観察者はその位置に地平線の存在を知覚するからである。カメラがそれよりも高い位置に、または低い位置に地平線を撮影した場合、劇場の視聴者は誤った遠近感を知覚することになる。つまり、この手法は、遠くにある地平線が観客のほぼ中心に位置するように、フィルムに撮影しかつそれを投影することである。その結果、撮影された物体は全て水平に映り、実世界で平行な側面をもつ物体は、その映像をドーム内に投影した際も、同様に平行な側面をもつように映る。もちろんカメラレンズ／観察者が山のような大きな物体へ向かって移動している時は、山の頂上はカメラレンズ／観察者の視線より上部に見える。カメラレンズ／観察者が捕らえる山の相対的位置は、それを劇場の視聴者が見る際にも投影された映像の中で維持されなければならない。当業者に知られているように、全ての実体的なシーンには地平線が含まれ、それはある距離をおいて見ると、ほぼ目線上に観察される。山などの障害物によって地平線が覆われることもある。
【００２７】
好ましい実施例では、フィルム撮影を行うカメラに標準のＩＭＡＸレンズを選択した。しかしＩｗｅｒｋｓ、Ｎｉｋｏｎなど他社よって製造される他のレンズを使用することも可能である。プロジェクターレンズにもＩＭＡＸレンズを選択したが、Ｉｗｅｒｋｓ、Ｎｉｋｏｎなど他社の製品も選択可能である。選択したプロジェクターは、毎秒４８フレームで作動するＩＭＡＸ高速プロジェクターであるが、Ｉｗｅｒｋｓ製など他の製品も使用可能であり、また他のフレーム率でも作動可能である。しかし生成される画質の理由から、毎秒４８フレームのスピードを選択した。フィルムは１５パーフォレーション、７０ｍｍフィルムが好ましい。
【００２８】
本発明の好ましい実施例用に選択された投影スクリーン１２は、独自の特徴を有する。図１２は、スクリーン１２の側面図を示す。図１３及び１４はそれぞれ、平面図と背面図である。好ましい実施例においてスクリーン１２は、実質的に半径およそ４８０インチの球体の一部である。これは、観客の乗る部分の構造を視聴者１０から隠すために、追加の円筒形部分５０を有してもよい。スクリーン１２は支持構造物５８によって支持されていて、これは選択されたスクリーンの大きさ、形状、重量を支持することができればどんな構造でもよい。図１２が示す追加の切り出し６０は、他の観客の乗る部分や構造物にクリアランスを提供するためのもので、どんな構成でもよい。スクリーン１２の上端６２が示されている。
【００２９】
ドーム型スクリーンまたは球体の一部であるスクリーンは、通常、重なり合う金属製の有孔タイルまたはパネル６４で構成されている。図の中では全てのパネル６４に６４との表示があるわけではない。パネルの寸法は、スクリーン１２の大きさ及び曲率によって異なる。パネルは、重量を減らすためにパーフォレーション６６を有する。パネルは通常アルミニウムなどの金属製であり、反射面を持つようにコーティングされていてもよい。パネル６４は重なり合い、リブ６８上で互いに固定されて、スクリーン１２の表面全体を形成する。パネル５６をリブ６８に固定するために、締め具７０が使用されている。パーフォレーション６６は、反射性素材をパネルから除去するため、パネル表面の反射力を低下させる。リブ６８の取り付け位置でパネルが重なり合う際、パーフォレーション６６の一部が、下にあるパネルの反射面部分の上に乗り、その結果その領域における反射率が増加する。スクリーン１２上に明るい部分を作り出すこの反射率の増加を無くすために、黒テープなど反射率の低い素材７２を、パネル６４の重複部分の間に置く。前述の原理に従って作られたドーム型投影スクリーンは、例えばＳｐｉｔｚ社などから市販されている。
【００３０】
しかし重なりの方向は、標準の配置から変更されることが好ましい。好ましい実施例においてパネル６４は、下側のパネルの上端がそのすぐ上にあるパネルの上に乗るように、ドームの頂上から下へ向かって、重ね合されたり、または継ぎ合わされたりする。これは図１６に描写されている。観客が主に下向きにシーンを視聴する本発明の投影システムでは、このパネルの重複方法により目に見える端部の照度が低減されるが、さもなければ端部がスクリーンを横切る線のように映る。視聴者をシーンの中へ没頭させることは本発明の目的の一つであるが、これを試みない過去の投影システムにおいては、パネル端部の照度が本発明におけるそれほど重大な要因にはならない。図１６が示す方向と逆の方向に重なり合う標準的な建築技術が本発明でも機能する可能性はあるが、そうすると投影されたシーンへ入り込むような視聴者の感覚を損なう。この問題は特に明るいシーンで顕著になる。さらに、好ましい実施例ではエッジ効果を低減するために端部を面取りしている。
【００３１】
好ましい実施例ではさらに、観客がスクリーンの特定部分において上向きで見ているのか、下向きで見ているのかによって、この重なり合いの方向が変わる。また、特にドーム型スクリーンの外側の部分でスクリーンを横切る縦の線を作り出すエッジ効果を最小限に抑えるために、パネルを左右に重ねることも可能である。図１７は、従来のドームのパネルの重なりパターンを描写している。
【００３２】
好ましい実施例において、ドームは、ドームの底部にその上部以上に太い素材を使用して建設されている。その理由は例えばドーム底部の上部に着席している観客などが表面に落す可能性のある物体からドームを保護するためである。好ましい実施例において、パネル６４は、スクリーン１２の大部分にわたって厚さ約０．０４０インチであるが、スクリーン１２の底部では、厚さ０．０６０インチである。
【００３３】
観客の足元の下側及び彼らの背後までスクリーンを拡張することは可能である。これにより別の視覚的問題が発生し、その理由は、好ましい実施例で配置されたように、レンズからの映像の最低位置にある部分は、垂直方向に下向きに投影されるためである。
【００３４】
上に記述された装置及び技術は、この分野の技術で知られている原理を使用して、３Ｄの録画及び投影にも適用可能である。立体的効果及び三次元の知覚を達成するには、実質的に一つの映像を視聴者の左目で見て、他の映像を実質的に視聴者の右目で見るための二つの映像を撮影し投影するためにカメラ２台とプロジェクター２台を使用する。それぞれのカメラ及びプロジェクターに、本発明の原理が適用される。本発明の好ましい実施例で使用されているような大型フォーマットのフィルムには、ＩＭＡＸの３Ｄカメラを使用することができる。このカメラは一台で二つのフィルムパスと、一定の距離を隔てて搭載された二つのレンズを備える。プロジェクターにも同じことが適用される。３Ｄ用は、一方を他方の上に重ねて取り付ける二つのフィルムパスで構成され、二眼レンズ一式を備える。
【００３５】
この説明全体を通して、ドーム型投影表面を参照したが、これは投影表面を半球形の形に制限するものと解釈してはならない。表面は楕円の一部やその他の湾曲など他の形に従って湾曲してもよい。プロジェクター及び／またはカメラレンズのレンズ光学系は、湾曲した表面に正確な映像を投影するよう適合される。本発明は平坦なスクリーンにも適用可能である。
【００３６】
本発明は、いくつかの好ましい実施例に関連して記述してきた。しかし本発明の全容は記述された実施例によって制限されるべきではなく、むしろ以下に記述の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、投影表面、プロジェクター、視聴者の相対的位置を描写する立側面図である。
【図２】図２は、図１の主要要素の平面図である。
【図３】図３は、従来技術のＩＭＡＸシアターの立面図である。
【図４】図４は、傾斜したプロジェクターによって投影される水平線を描写する斜視図である。
【図５】図５は、レンズをオフセットし、水平に設置されたプロジェクターによって投影された水平線を描写する斜視図である。
【図６】図６は、フィルムに対するプロジェクターレンズのオフセットの効果を描写する斜視図である。
【図７】図７は、レンズシステムと屈折光線との側面図である。
【図８】図８は、投影表面、プロジェクター、視聴者の相対的位置を描写する代替実施例の側面図である。
【図９】図９は、図８の代替実施例の平面図である。
【図１０】図１０は、投影表面、プロジェクター、視聴者の相対的位置を描写する別の代替実施例の側面図である。
【図１１】図１１は、図１０の代替実施例の平面図である。
【図１２】図１２は、ドーム形投影表面の側面図である。
【図１３】図１３は、ドーム形投影表面の平面図である。
【図１４】図１４は、ドーム形投影表面の背面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、投影表面パネルの重なり合いを描写する平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａのライン１５Ｂに沿った断面図である。
【図１６】図１６は、投影表面パネルの重なりを描写するドーム形投影表面の側面図である。
【図１７】図１７は、投影表面パネルの重なりを描写する従来技術のドーム形投影表面の平面図である。

Claims (21)

1. 湾曲型スクリーンに映像を投影するための投影システムであって、
   映像プロジェクターであって、映像は水平線を含み、投影の中心線を有する映像プロジェクターと、
   プロジェクターのレンズであって、投影の中心線に平行な軸方向の中心線を有するレンズと、
   投影された映像を観る１人以上の視聴者のための観客視聴ステーションと、を含み、
   観客視聴ステーションは視聴ロケーションを有し、
   プロジェクターは、視聴ロケーションから離れた位置に設置され、
   投影の中心線とレンズの軸方向の中心線とは実質的に水平であり、
   湾曲型スクリーン上の水平線を視聴ロケ―ションに位置する視聴者のおよそ目の高さに配置するのに十分なように、レンズの軸方向の中心線が投影の中心線に対して位置づけられている投影システム。
2. 投影の中心線とレンズの軸方向の中心線とが垂直に位置合わせされている、請求項１に記載の投影システム。
3. 視聴ロケーションが中央エリアを有する、請求項１に記載の投影システム。
4. 視聴者が中央エリアに位置づけられている、請求項３に記載の投影システム。
5. プロジェクターが中央エリアから離れた位置に設置されている、請求項３に記載の投影システム。
6. 湾曲した表面は、湾曲した表面がそこに投影されたものを視聴するための位置に向けられたときに最上部を有し、
   湾曲した表面の一部を形成する少なくとも２枚のパネルであって、パネルの各々が上端と下端とを有し、パネルの各々の上端が同じパネルの下端よりも湾曲した表面の最上部の近くにあるパネルをさらに含み、
   少なくとも２枚のパネルの各々が、視聴者ロケーションの視聴者に向かい合っている内側の表面を有し、
   少なくとも２枚のパネルの各々の内側の表面が反射部分を有し、
   少なくとも２枚のパネルのうち一枚のパネルの上端は、下端の少なくとも一部と少なくとも２枚のパネルのうちの他のパネルの内側の表面の少なくとも一部とが重なるように配置され、重なっている部分を画定している、請求項１に記載の投影システム。
7. 湾曲した表面上の水平線が実質的に水平である、請求項１に記載の投影システム。
8. 平面図においてプロジェクターレンズの前部が視聴ロケーションの前方に設置されている、請求項１に記載の投影システム。
9. プロジェクターレンズの前部が観客視聴ステーションの前方にある、請求項１に記載の投影システム。
10. プロジェクターレンズが、湾曲したスクリーンの水平方向の中心線の約３８度上から、かつ湾曲したスクリーンの水平方向の中心線の略９０度下までに映像を投影する、請求項１に記載の投影システム。
11. 水平線を有する実際のシーンの上を飛んでいるリアリスティックな感覚を視聴者の心の中に作り出す方法であって、
    カメラとレンズとを用いて実際のシーンをフィルムに録画する工程と、
    録画中にカメラとレンズとの縦軸と横軸とを実質的に水平に維持する工程と、
    録画中に水平線を、略水平にかつフィルム上の垂直方向のおよそ一定の位置に維持する工程と、
    プロジェクターとレンズとを用いて録画したシーンを湾曲した表面の内側に表示する工程と、を含み、
    プロジェクターの縦軸と横軸とを実質的に水平にして、湾曲した表面に対して位置づけられた視聴者ロケーションに対してプロジェクターを位置づけ、
    レンズの縦軸を実質的に水平に維持しながら、視聴者ロケ―ションにおける視聴者のおよそ目の高さに投影された水平線を配置するのに十分な距離にプロジェクターの中のフィルムに対してプロジェクターレンズの軸が位置づけられ、
    投影された映像が湾曲した表面に見える程度に、投影された映像の視界が録画された映像の視界と実質的に一致するように、プロジェクターのレンズとカメラのレンズを一致させる方法。
12. 湾曲した表面は、湾曲した表面がそこに投影されたものを視聴するための位置に向けられたときに最上部を有し、
    湾曲した表面の一部を形成する少なくとも２枚のパネルを設ける工程であって、パネルの各々が上端と下端とを有し、パネルの各々の上端が同じパネルの下端よりも湾曲した表面の最上部により近くにある工程をさらに含み、
    少なくとも２枚のパネルの各々が、視聴者ロケーションの視聴者に向かい合ってる内側の表面を有し、
    少なくとも２枚のパネルの各々の内側の表面が反射部分を有し、
    少なくとも２枚のパネルのうち一枚のパネルの上端は下端の少なくとも一部と、少なくとも２枚のうちの他のパネルの内側の表面の少なくとも一部とが重なるように配置され、重なっている部分を画定している、請求項１１に記載の方法。
13. パネルが少なくとも１つの開口をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. パネルの間の重なっている部分にエレメントを配置する工程をさらに含み、エレメントがパネルの反射部分の反射率よりも低い反射率を有する、請求項１３に記載の方法。
15. パネルが複数の開口を含む、請求項１２に記載の方法。
16. パネルの間の重なっている部分にエレメントを配置する工程をさらに含み、エレメントがパネルの反射部分の反射率よりも低い反射率を有する請求項１５に記載の方法。
17. 映像を録画し録画した映像を湾曲した表面に投影するための、投影された映像が空間に位置する視聴ポイントから視聴される方法であって、
    カメラとレンズとを用いて映像をフィルムに録画し、レンズが映像に最も近い前面を有し、映像をレンズの前面の中央から測定した水平のシーンアングルと垂直のシーンアングルとに位置させる工程と、
    録画中にカメラとレンズとの縦軸と横軸とを実質的に水平に維持する工程と、
    プロジェクターとレンズとを用いて録画した映像を湾曲した表面に投影する工程と、
    プロジェクターの縦軸と横軸とを実質的に水平して、プロジェクターを湾曲した表面に対して位置づける工程と、
    湾曲した表面上に映像を投影する工程であって、投影された映像を視聴ポイントから測った水平の視聴アングルと垂直の視聴アングルとに位置づける工程と、を含み、
    水平のシーンアングルと垂直のシーンアングルと、水平の視聴アングルと垂直の視聴アングルと、が実質的に一致する方法。
18. 湾曲した表面が正の曲率半径を備えた側面を有し、正の曲率半径を備えた側面がプロジェクターに向かって位置づけられている、請求項１７に記載の方法。
19. 水平線を有する実際のシーンの上を飛んでいるリアリスティックな感覚を視聴者の心の中に作り出す方法であって、
    視聴ステーションで視聴するために、プロジェクターとレンズとを用いて録画したシーンを湾曲した表面の内側に表示する工程を含み、
    プロジェクターの縦軸と横軸とを実質的に水平にして、プロジェクターを視聴ステーションに対して位置づけ、
    レンズの縦軸を実質的に水平に維持しながら、視聴ステーションにおける視聴者のおよそ目の高さに投影された水平線を配置するように、プロジェクターレンズの軸をプロジェクターの中のフィルムに対して位置づけ、
    投影された映像が湾曲した表面に見える程度に、投影された映像の視界が録画された映像の視界と実質的に一致するように、プロジェクターのレンズとカメラのレンズを一致させる方法。
20. 録画されたシーンはカメラとレンズとを用いてフィルムに録画され、録画中にカメラとレンズとの縦軸と横軸とは実質的に水平に維持され、かつ録画中に水平線は垂直方向のフィルム上の略一定のポジションで略水平に維持されている請求項１９に記載の方法。
21. 投影された映像が空間に位置する視聴ポイントから視聴され、シーンがカメラとレンズとを用いてフィルムに録画され、レンズはシーンに最も近い前面を有し、シーンはレンズの前面の中央から測った水平のシーンアングルと垂直のシーンアングルとに位置する、録画したシーンの映像を湾曲した表面に投影するための方法であって、
    プロジェクターとレンズとを用いて録画した映像を湾曲した表面に投影する工程を含み、
    湾曲した表面は、その湾曲がプロジェクターに向かうように配置され、
    プロジェクターの縦軸と横軸とを実質的に水平にして、プロジェクターを湾曲した表面に対して位置づけ、
    投影された映像は視聴ポイントから測った水平の視聴アングルと垂直の視聴アングルとに位置し、
    水平のシーンアングルと垂直のシーンアングルと、水平の視聴アングルと垂直の視聴アングルが実質的に一致する方法。