JP2008107540A - 映像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】視点が変化した場合であっても広視野効果を維持することができる映像表示システムを提供する。
【解決手段】スクリーンは、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーン１１と、メインスクリーン１１の周端部に配置可能に設けられ、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーン１２とを備える。視点位置がＡからＢに変化してメインスクリーン１１に対するユーザの視野角がθ１からθ２に変化した場合、メインスクリーン１１と共にサブスクリーン１２によって投影面を形成して、視点位置がＡの時の視野角θ１を維持する。このとき、メインスクリーン１１とサブスクリーン１２とからなる投影面形状の変化を認識し、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２からなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように映像を歪ませる。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察者が映像を広視野角で見ることができる映像表示システムに関する。

従来より、大型のスクリーンに映像を投影して、観察者に各種の疑似体験をさせる技術としては、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。

これらの仮想現実感生成システムは、人間の感覚のうち視覚から得られる情報が最も多く、人間の全感覚から得られる情報の８０％〜８５％を占めているために、人間の視野を覆うような映像を提示することによって、当該映像に対する没入感を与える試みがなされている。また、バーチャルリアリティにおいても、より実現的な仮想空間を生成するために、視覚へ情報提示を行うことは最も重要な要素となっている。このように、単に映像を提示するだけでなく、広視野、立体視、等身大スケールなど、より自然な見え方を実現するための映像表示技術が求められている。

このような仮想現実感生成システムとしては、下記の特許文献１のように半球面形状のスクリーンに歪みの無い広視野映像を投影する高臨場感映像提示システムを挙げることができる。
特表２００６−５１６３３３号公報

上述した映像表示システムは、映像補正技術によりスクリーンに歪みのない映像投影を可能とし、スクリーン形状として凹面形状を採用することによって効果的にユーザの視界を覆って広視野映像を提供することができる特長がある。この広視野効果は、凹面形状スクリーンとユーザの視点位置との距離に依存し、ユーザの視点位置が凹面形状スクリーンに近いほど、ユーザに広視野の映像を観察させることができる。

しかしながら、固定した投影面サイズの凹面形状スクリーンで映像を観察している時に、ユーザの視点位置が凹面形状スクリーンから遠ざかると、ユーザの視点位置から凹面形状スクリーンへの視野角が小さくなるために、広視野効果が低下して、凹面形状スクリーンの特長が損なわれてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、視点が変化した場合であっても広視野効果を維持することができる映像表示システムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、映像に歪み補正を施すパラメータを作成する歪み補正処理手段と、歪み補正処理手段で作成されたパラメータに基づいて歪み補正を施した映像信号を生成する映像生成手段と、歪み補正手段で歪み補正が施された映像を投影する映像投影手段と、当該映像投影手段から投影された映像を表示するスクリーンとを備えた映像表示システムであって、スクリーンは、仮想球形の一部を構成する投影面形状を有し、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、メインスクリーンの周端部に配置可能に設けられ、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備える。この映像表示システムは、上述の課題を解決するために、メインスクリーンとサブスクリーンとからなる投影面形状の変化を認識する投影面形状認識部を備え、歪み補正手段及び映像生成手段は、メインスクリーン及びサブスクリーンからなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように映像投影手段から投影する映像を歪ませる。

本発明の請求項２に係る発明は、映像に歪み補正を施すパラメータを作成する歪み補正処理手段と、歪み補正処理手段で作成されたパラメータに基づいて歪み補正を施した映像信号を生成する映像生成手段と、歪み補正手段で歪み補正が施された映像を投影する映像投影手段と、当該映像投影手段から投影された映像を表示するスクリーンとを備えた映像表示システムであって、スクリーンは、仮想球形の一部を構成する投影面形状を有し、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、メインスクリーンの周端部に配置可能に設けられ、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備える。この映像表示システムは、上述の課題を解決するために、サブスクリーンの映像投影面に対する背面側に設けられて、サブスクリーンを駆動するアクチュエータと、所定の視野角を設定する視野角設定入力手段と、メインスクリーンにおける仮想球形の中心に対するユーザの視点位置を計測する視点位置計測部と、視点位置計測部で計測されたユーザの視点位置に対する視野角が視野角設定手段で設定された所定の視野角で一定となるようにサブスクリーンの状態を演算する演算部と、演算部で演算されたサブスクリーンの状態となるようにアクチュエータを制御する制御部とを備え、歪み補正手段及び映像生成手段は、メインスクリーン及びサブスクリーンからなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように映像投影手段から投影する映像を歪ませる。

本発明の請求項１に係る映像表示システムによれば、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備え、投影面形状の変化を認識して、投影面形状の変化に応じて当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように投影する映像を歪ませるので、サブスクリーンの状態の変化させると共に歪み補正処理を行って、広視野効果を維持した状態で歪みのない映像を観察させることができる。

本発明の請求項２に係る映像表示システムによれば、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備え、視点位置に対する視野角が所定の視野角で一定となるようにサブスクリーンの状態を制御し、投影面形状の変化に応じて当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように投影する映像を歪ませるので、ユーザの視点位置が前後しても、所定の視野角を維持するようにサブスクリーンの状態を変化させて投影面形状を拡大又は縮小できると共に、当該投影面を拡大又は縮小に応じて歪み補正処理を変更する。これにより、歪みの無い映像を一定の視野角で観察させることができ、広視野効果を維持することができる。

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。

本発明を適用した映像表示システムは、投影面が拡大及び縮小可能な構成のスクリーン機構１に歪みの無い映像光を表示させるために、歪み補正処理を施した結果としての映像信号によって、映像投影手段であるプロジェクタ２から映像光を出射させるものである。このスクリーン機構１は、仮想球形の一部を構成する投影面形状を有し、ユーザの視点位置に対して所定の視野角θｉで配置されたメインスクリーン１１と、メインスクリーン１１の周端部に設けられ、投影面形状を仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーン１２とを備える。

この映像表示システムは、視点位置が図２（ａ）に示すＡから図２（ｂ）に示すＢに変化してスクリーン機構１のメインスクリーン１１に対する視野角がθ１からθ２に変化した場合であっても、メインスクリーン１１の周縁部に設けられたサブスクリーン１２を動作させることによって投影面を拡大させる。これにより、映像表示システムは、視点位置Ｂにおいても、視点位置が変化する前の視野角θ１を維持して映像を観察させる。

このような映像表示システムにおけるスクリーン機構１は、図３に示すスライド式の構成、又は、図４及び図５に示す回転式の構成によって、サブスクリーン１２を動作可能としている。このサブスクリーン１２は、手動で動作させても良く、スイッチ操作に応じたアクチュエータによって動作させても良い。

図３に示すスクリーン機構１は、メインスクリーン１１と、スライドすることによって当該メインスクリーン１１の周囲に配置可能な複数のサブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを備える。これらサブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、それぞれがユーザに対して前後方向に施設されたレール（不図示）に設置されている。また、サブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、それぞれが、メインスクリーン１１の球形に沿って投影面を拡大又は縮小する部分的な球面形状となっている。

図３（ａ）のように、何れのサブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄもメインスクリーン１１の周囲に配置されていない状態から、図３（ｂ）に示すようにサブスクリーン１２ａがスライドしてメインスクリーン１１の周縁部に配置され、図３（ｂ）に示すようにサブスクリーン１２ｂがサブスクリーン１２ａの周縁部に配置され、図３（ｃ）に示すようにサブスクリーン１２ｃがサブスクリーン１２ｂの周縁部に配置され、図３（ｄ）に示すようにサブスクリーン１２ｄがサブスクリーン１２ｃの周縁部に配置される。このように、サブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄように順次メインスクリーン１１の周囲までスライドさせることにより、段階的に投影面を拡大させることができる。

また、図３（ｅ）の状態から段階的にサブスクリーン１２ｄ，１２ｃ，１２ｂ，１２ａの順でユーザの視点位置に対する後方にサブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄをスライドさせることによって、スクリーン機構１全体での投影面を段階的に縮小させることができる。

図４に示すスクリーン機構１は、メインスクリーン１１と、メインスクリーン１１の周縁部に回転可能に接続されたサブスクリーン１２ａと、当該サブスクリーン１２ａに対して回転可能に接続されたサブスクリーン１２ｂとを備える。サブスクリーン１２ａ，１２ｂは、図５に示すような回転機構が設けられている。なお、図５は、サブスクリーン１２ａ，１２ｂの一部のみを示している模式図である。

この回転機構は、サブスクリーン１２ａの一方端にメインスクリーン１１の周縁部に接続された回転リンク１３ａが設けられる。この回転リンク１３ａは、サブスクリーン１２ａ，１２ｂをメインスクリーン１１に対して回転させる。サブスクリーン１２ａの他方端には、サブスクリーン１２ａとサブスクリーン１２ｂとを回転可能に接続する回転リンク１３ｂが設けられる。この回転リンク１３ｂは、サブスクリーン１２ｂをサブスクリーン１２ａに対して回転させる。

このような回転機構を備えたスクリーン機構１は、メインスクリーン１１のみを投影面とする場合、図４（ａ）に示すように、メインスクリーン１１が一部を構成する仮想球面を構成しないようにサブスクリーン１２ａ，１２ｂが配置される。回転機構は、メインスクリーン１１に対してサブスクリーン１２ａ，１２ｂを直立させるような状態となる。サブスクリーン１２ａを投影面の一部として投影面を拡大させる場合、図４（ｂ）に示すように、メインスクリーン１１が一部を構成する仮想球面を構成するようにサブスクリーン１２ａが配置される。回転機構の回転リンク１３ａは、ユーザの視点位置方向にサブスクリーン１２ａを傾けるように回転される状態となり、回転機構の回転リンク１３ｂは、メインスクリーン１１に対してサブスクリーン１２ｂのみを直立させるような状態となる。更に投影面を拡大させる場合、図４（ｃ）に示すように、サブスクリーン１２ａ，１２ｂを投影面の一部とする。回転機構の回転リンク１３ａは、ユーザの視点位置方向にサブスクリーン１２ａを傾けるように回転される状態となり、回転機構の回転リンク１３ｂは、ユーザの視点位置方向にサブスクリーン１２ｂを傾けるように回転される状態となる。

このように、映像表示システムは、スクリーン機構１のサブスクリーン１２をスライド又は回転させることにより、投影面を拡大又は縮小させて、ユーザの投影面に対する視野角を変更することができる。

このようなスクリーン機構１を備える映像表示システムは、図１に示すように、投影面形状認識部３と、映像に歪み補正を施すパラメータを作成する歪み補正処理手段である歪み映像補正処理部４と、歪み映像補正処理部４で作成されたパラメータに基づいて歪み補正を施した映像信号を生成する映像生成手段である映像生成部５とを備える。

投影面形状認識部３は、メインスクリーン１１とサブスクリーン１２とからなる投影面形状の変化を認識する。スクリーン機構１が図３に示すスライド式である場合、投影面形状認識部３は、各サブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが投影面を構成するまでスライドしたことを検知する位置センサで構成される。位置センサによって各サブスクリーン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのスライドを検知した場合、投影面形状認識部３は、投影面形状が拡大又は縮小したことを示すセンサ信号を歪み映像補正処理部４に出力する。また、スクリーン機構１が図４に示す回転式である場合、投影面形状認識部３は、各サブスクリーン１２ａ，１２ｂが投影面を構成するまで回転したことを検知する回転センサで構成される。回転センサによって各サブスクリーン１２ａ，１２ｂのスライドを検知した場合、投影面形状認識部３は、投影面形状が拡大又は縮小したことを示すセンサ信号を歪み映像補正処理部４に出力する。また、投影面形状認識部３は、複数のサブスクリーン１２のうちどのサブスクリーン１２が動作開始したかを検知することにより、投影面の拡大又は縮小を予測して、サブスクリーン１２の動作が完了して投影面の拡大又は縮小する前にその旨を歪み映像補正処理部４に供給しても良い。

歪み映像補正処理部４は、投影面形状認識部３から供給されたセンサ信号に基づいてプロジェクタ２に出力する映像信号の歪みを補正するための補正マップ（パラメータ）を作成する。この補正マップは、スクリーン機構１の投影面形状、投影面とプロジェクタ２との相対位置、投影面とプロジェクタ２との相対姿勢に基づき、投影面に映像を表示させた時に投影面で表示する映像に歪みが無くなるように映像信号の座標変換を行うための補正マップである。

この補正マップは、予め投影面の凹面形状のパターン（大きさ）ごとに用意されて歪み映像補正処理部４に格納されていても良く、投影面形状認識部３からのセンサ信号に基づいて作成しても良い。補正マップは、投影面の凹面形状に対応して映像を歪ませる歪み補正と、プロジェクタ２の設置位置及び設置姿勢に応じてさらに映像を補正する歪み補正とを組み合わせて行うように作成されている。これにより、投影面の凹面形状のサイズが変化する場合でも、投影面に歪みのない映像を投影させることができる。

映像生成部５は、歪み映像補正処理部４から供給された補正マップに従って、映像ソースである映像信号を座標変換して、プロジェクタ２に出力する映像信号を作成して、プロジェクタ２に出力する。

このように、映像表示システムは、サブスクリーン１２の状態が変化したことに応じて、歪み映像補正処理部４によって投影面の変化に応じた補正マップを作成又は選択して映像生成部５で歪み補正を施した映像をプロジェクタ２から投影させることができる。

以上詳細に説明したように、本発明を適用した映像表示システムによれば、メインスクリーン１１の球形に沿って動作するサブスクリーン１２を備えることにより、凹面形状の投影面を自在に拡大又は縮小して、当該投影面に対するユーザの視野角を制御することができる。例えば、視点が変化してユーザの投影面に対する視野角が変更した場合であっても広視野効果を維持するようにサブスクリーン１２の状態の変化させると共に歪み補正処理を行うことによって、広視野効果を維持した状態で歪みのない映像を観察させることができる。

なお、上述した例では、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２に立体映像を表示させても良い。この場合、映像表示システムは、ユーザに右眼と左眼とで透過する映像光の偏光方向が異なる偏光メガネを装着させて、偏光方式又は時分割方式でプロジェクタ２から相互に視差が与えられ且つ偏光方向が異なる複数種の映像光を出射する。偏光方式でメインスクリーン１１及びサブスクリーン１２に立体映像を表示する場合、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２として映像光の偏光方向を保持する素材のものを使用し、プロジェクタ２の２個の光出射口から偏光方向が異なる右眼用映像光と左眼用映像光を出射させる。なお、上述した説明では単一のプロジェクタ２である例を示したが、右眼用映像を出射するプロジェクタと、左眼用映像を出射するプロジェクタの２台を用いても良い。時分割方式でメインスクリーン１１及びサブスクリーン１２に立体映像を表示する場合、１個の光出射口から右眼用映像光と左眼用映像光とを時分割で交互に出射し、右眼用映像光と左眼用映像光との出射タイミングと液晶シャッタメガネの右眼及び左眼シャッタの切り替えタイミングとの同期を取る。

つぎに、視点位置の変化に応じてサブスクリーン１２を駆動させて、投影面に対するユーザの視野角が一定となるように制御を行う映像表示システムについて説明する。なお、上述した映像表示システムと同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明については省略する。

この映像表示システムは、図６に示すように、投影面形状認識部３を備えずに、ユーザの視点位置を検出する視点位置計測部２１と、サブスクリーン１２の状態を演算する演算部２２と、当該演算部２２で演算されたサブスクリーン１２の状態になるようにサブスクリーン１２を制御する制御部２３とを備える点で、図１に示した映像表示システムとは異なる。なお、この映像表示システムは、図７（ａ）及び上述の図４に示すように、サブスクリーン１２ａ，１２ｂをユーザの視点位置側に傾ける回転動作によって投影面を拡大させるスクリーン機構１について説明するが、図３に示したスライド式のものであっても良い。

制御部２３によって制御されるサブスクリーン１２ａ，１２ｂの駆動部は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、サブスクリーン１２ａ，１２ｂの投影面に対する背面側に当接し、当該サブスクリーン１２ａ，１２ｂを前後方向に動作させる直動アクチュエータ３１を複数備えている。サブスクリーン１２ａ，１２ｂには、図７（ｃ）に示すように、図５に示した回転機構と同様の回転機構が設けられている。この回転機構は、サブスクリーン１２ａの一方端に設けられメインスクリーン１１の周縁部に接続された回転リンク３３ａと、サブスクリーン１２ａとサブスクリーン１２ｂとを回転可能に接続する回転リンク３３ｂとが設けられて構成されている。

直動アクチュエータ３１は、サブスクリーン１２ａに当接された直動アクチュエータ３１ａと、サブスクリーン１２ｂに当接された直動アクチュエータ３１ｂとを備える。直動アクチュエータ３１ａ，３１ｂは、サブスクリーン１２ａ，１２ｂに当接された端部に回転リンク３２ａ，３２ｂが設けられている。サブスクリーン１２ａ，１２ｂの双方がメインスクリーン１１と共に投影面を形成していない状態から、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２ａによって投影面を形成するように駆動する場合、図７（ｃ）に示すように、直動アクチュエータ３１ａがユーザの視点位置方向に駆動し、回転リンク３２ａによってサブスクリーン１２ａをユーザの視点位置に動作させる。

また、サブスクリーン１２ａ，１２ｂが投影面を形成するための他の構成としては、直動アクチュエータ３１ａ，３１ｂを備えるのではなく、図７（ｃ）における回転リンク３３ａ，３３ｂに回転アクチュエータを内蔵させても良い。この場合、サブスクリーン１２ａ，１２ｂの双方がメインスクリーン１１と共に投影面を形成していない状態から、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２ａによって投影面を形成するように駆動する場合、サブスクリーン１２ａが投影面を形成するように回転リンク３３ａに内蔵された回転アクチュエータが動作し、サブスクリーン１２ｂが投影面を形成しないように回転リンク３３ｂに内蔵された回転アクチュエータが動作することになる。

このようなアクチュエータを備えた映像表示システムは、視点位置計測部２１によってユーザの視点位置を計測する。視点位置計測部２１は、例えば、ユーザにメガネを装着してもらい、当該メガネに３次元位置計測器を実装して構成される。投影面の水平方向（左右）をＸ軸、鉛直方向（上下）をＹ軸、投影面方向（前後）をＺ軸とした場合、視点位置計測部２１は、ユーザの視点位置の移動を検知した際に、投影面を構成する仮想球形の中心と視点位置の投影面方向（Ｚ軸方向）の距離を算出して、演算部２２に出力する。

演算部２２は、予め設定された所定の視野角θｉでスクリーン機構１に投影された映像をユーザに視認させるためにサブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を演算する。この予め設定された所定の視野角θｉは、図示しない入力装置や記憶メモリにデフォルト値として記憶される等の視野角設定手段で設定されたものである。演算部２２は、ユーザの視点位置とメインスクリーン１１の中心位置との距離から、投影面に対するユーザの視野角を演算して、サブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を演算する。この演算結果は、制御部２３及び歪み映像補正処理部４に供給される。

演算部２２は、ユーザの視点位置がメインスクリーン１１の中心位置から遠ざかった場合には、サブスクリーン１２ａ，１２ｂによって投影面を拡大させる命令（演算結果）を出力する。このとき、演算部２２は、ユーザの視点位置がメインスクリーン１１の中心位置から遠ざかった度合いによってサブスクリーン１２ａ，１２ｂの何れか又は双方で投影面を形成する命令を出力する。サブスクリーン１２ａ，１２ｂによって投影面を拡大させている場合において、ユーザの視点位置がメインスクリーン１１の中心位置に近づいた場合、演算部２２は、サブスクリーン１２ａ，１２ｂによって投影面を縮小させる命令を出力する。

図８に示すように、仮想球体の中心（ｘ０、ｙ０、ｚ０）を原点としたＸ−Ｚ平面上の座標において、ユーザの視点位置は（ｘ０、ｙ０、ｚ１）で表され、映像の視野角θｉに対する投影面の拡大量は、仮想球体の表面座標と視野角を示す直線の交点（下記、算出方法参照）を演算部２２によって算出する。

図８に示すように、投影面を構成する仮想球形の中心（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を原点とする３次元座標において、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２で構成する仮想球体の半径をＲとすると、仮想球形の表面座標は下記の式１で表現される。

Ｘ^２＋Ｙ^２＋Ｚ^２＝Ｒ^２ （式１）
Ｘ−Ｚ平面において仮想球体の中心を含むＹ軸位置は、Ｙ＝ｙ０となり、仮想球形の表面座標（半径Ｒの円周）は、下記の式２で表現される。

Ｘ^２＋Ｚ^２＝Ｒ^２ （式２）
仮想球形の中心に正対し、投影面方向（Ｚ軸）方向に投影面から遠ざかる方向に離れた場合、視点位置の座標は（ｘ０、ｙ０、ｚ１）で表される。当該視点位置（ｘ０、ｙ０、ｚ１）から所定の視野角θｉを維持するための投影面の拡大度合いは、上記式２及び下記の式３の交点で算出される。

Ｚ＝｛Ｘ／ｔａｎ（θｉ／２）｝＋ｚ１ （式３）
式２及び式３から得た計算結果を（ｘ２，ｚ２）とすると、交点（ｘ２，ｙ０，ｚ２）までの投影面の形状は、下記の式４、式５を満たす中心角θｏの弧として表現される。

ｔａｎ（θｏ／２）＝ｘ２／ｚ２ （式４）
ｔａｎ^−１（ｘ２／ｚ２）＝θｏ／２ （式５）
これにより、演算部２２は、仮想球体の中心位置からみた角度θｏを実現するようにサブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を演算して、制御部２３及び歪み映像補正処理部４に投影面形状の変化を出力することができる。

制御部２３は、演算部２２からの命令に従って、サブスクリーン１２ａ，１２ｂを駆動させるアクチュエータに制御信号を供給して、図４に示す（ａ）〜（ｃ）の何れかの投影面形状を実現する。このとき、制御部２３は、演算部２２の演算結果に従って、投影面形状を中心角θｏの弧に沿うようにサブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を制御する。

制御部２３によって投影面を拡大又は縮小させると略同時に、歪み映像補正処理部４及び映像生成部５は、メインスクリーン１１及びサブスクリーン１２ａ，１２ｂからなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるようにプロジェクタ２から投影する映像を歪ませる。

以上ように、この映像表示システムによれば、ユーザの視点位置がメインスクリーン１１の中心位置に対して前後しても、所定の視野角θｉを維持するようにサブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を変化させて投影面形状を拡大又は縮小できると共に、当該投影面を拡大又は縮小に応じて歪み補正処理を変更する。これにより、歪みの無い映像を一定の視野角で観察させることができ、広視野効果を維持することができる。

つぎに、プロジェクタ２から投影する映像の画角を所定の視野角θｉに設定し、視点位置計測部２１で計測された視点位置に対する視野角が映像の画角で一定となるようにサブスクリーン１２ａ，１２ｂの状態を演算部２２で演算する映像表示システムについて説明する。

この映像表示システムは、図９に示すように、演算部２２に接続された映像ソース画角入力部４１を備える点で、図６に示した映像表示システムとは異なる。映像ソース画角入力部４１は、プロジェクタ２から出射する映像ソースの画角θｖが入力される。この映像ソース画角入力部４１は、画角θｖを入力する操作機構などで構成される。この画角θｖは、予め映像信号で設定された画角や、ユーザが要望する画角θｖである。

演算部２２は、映像ソース画角入力部４１から映像ソースの画角θｖが入力されると、所定の視野角θｉを当該画角θｖに一致させるようにサブスクリーン１２の状態を演算する。そして、現状の投影面の状態から、サブスクリーン１２を駆動させることによって投影面を拡大又は縮小させる場合には、制御部２３及び歪み映像補正処理部４にその旨の情報を供給する。

このような映像表示システムは、投影面が映像ソースの画角よりも大きくなると、映像ソースを引き伸ばして表示することになる。例えば、映像ソースの制作画角が５０°であることに対して、投影面の表示画角（図８のθｏ）が８０°の場合、映像ソースを引き伸ばして表示することになる。これに対し、映像表示システムは、映像ソースの画角θｖに所定の視野角θｉを一致させることによって、映像ソースを拡大又は縮小させることなく投影面に映像を表示させることができ、違和感のない映像投影が実現できる。

つぎに、ユーザに入力された視野角を入力して、所定の視野角θｉに設定し、視点位置計測部２１で計測された視点位置に対する視野角が入力された所定の視野角θｉで一定となるようにサブスクリーン１２の状態を演算部２２で演算する映像表示システムについて説明する。

この映像表示システムは、上述したように所定の視野角θｉが設定された状態において、図示しない入力装置に中心角θｏ（図８参照）が手動で入力された場合に、当該入力装置で入力された中心角θｏの弧に対応するように、演算部２２でサブスクリーン１２の状態を演算する。この入力装置によって所定の視野角θｉを微調整する。なお、図３のサブスクリーン１２は４枚からなり、図４のサブスクリーン１２は２枚からなるものを示したが、更に多くのサブスクリーン１２を備えることにより投影面の形状を微調整可能となる。

この中心角θｏが入力されたことに対するサブスクリーン１２の状態は、上述した式５で演算する。そして、演算したサブスクリーン１２の状態とするように制御部２３によってアクチュエータを駆動させると共に、歪み映像補正処理部４及び映像生成部５によって映像の歪み補正を行わせる。

このような映像表示システムによれば、投影面形状をユーザの好みに応じて設定するために所望の視野角を入力させることや、投影面形状を微調整することを実現でき、広視野効果を維持するように投影面形状を変化させることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した映像表示システムの機能的な構成を示すブロック図である。 本発明を適用した映像表示システムにおけるユーザの視野角の変化について説明するための図であり、（ａ）は所定の視点位置におけるユーザの視野角、（ｂ）はメインスクリーンに対して視点位置が遠ざかった場合のユーザの視野角、（ｃ）はサブスクリーンによって投影面を拡大して視野角を一定にすることの説明図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、サブスクリーンをスライドさせて、メインスクリーンとサブスクリーンとからなる投影面を拡大することを説明する斜視図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、サブスクリーンを回転させて、メインスクリーンとサブスクリーンとからなる投影面を拡大することを説明する斜視図及び側面図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、サブスクリーンを回転させる回転機構の斜視図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、視点位置を計測して、ユーザの投影面に対する視野角を一定に維持する機能的な構成を示すブロック図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、直動アクチュエータによってサブスクリーンを動作させる機構の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は一部拡大図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、視点位置の変化からサブスクリーンの状態を演算する処理を説明する図である。 本発明を適用した映像表示システムにおいて、映像ソース画角を維持する機能的な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ スクリーン機構
２ プロジェクタ
３ 投影面形状認識部
４ 映像補正処理部
５ 映像生成部
１１ メインスクリーン
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ サブスクリーン
１３ａ，１３ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ 回転リンク
２１ 視点位置計測部
２２ 演算部
２３ 制御部
３１，３１ａ，３１ｂ 直動アクチュエータ
４１ 映像ソース画角入力部

Claims (4)

1. 映像に歪み補正を施すパラメータを作成する歪み補正処理手段と、前記歪み補正処理手段で作成されたパラメータに基づいて歪み補正を施した映像信号を生成する映像生成手段と、前記歪み補正手段で歪み補正が施された映像を投影する映像投影手段と、当該映像投影手段から投影された映像を表示するスクリーンとを備えた映像表示システムであって、
   前記スクリーンは、仮想球形の一部を構成する投影面形状を有し、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、前記メインスクリーンの周端部に配置可能に設けられ、前記投影面形状を前記仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備え、
   前記メインスクリーンと前記サブスクリーンとからなる投影面形状の変化を認識する投影面形状認識部を備え、
   前記歪み補正手段及び前記映像生成手段は、前記メインスクリーン及び前記サブスクリーンからなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように前記映像投影手段から投影する映像を歪ませること
   を特徴とする映像表示システム。
2. 映像に歪み補正を施すパラメータを作成する歪み補正処理手段と、前記歪み補正処理手段で作成されたパラメータに基づいて歪み補正を施した映像信号を生成する映像生成手段と、前記歪み補正手段で歪み補正が施された映像を投影する映像投影手段と、当該映像投影手段から投影された映像を表示するスクリーンとを備えた映像表示システムであって、
   前記スクリーンは、仮想球形の一部を構成する投影面形状を有し、ユーザの視点位置に対して所定の視野角で配置されたメインスクリーンと、前記メインスクリーンの周端部に配置可能に設けられ、前記投影面形状を前記仮想球形に沿って拡大又は縮小するように状態が変化するサブスクリーンとを備え、
   前記サブスクリーンの映像投影面に対する背面側に設けられて、前記サブスクリーンを駆動するアクチュエータと、
   前記所定の視野角を設定する視野角設定入力手段と、
   前記メインスクリーンにおける前記仮想球形の中心に対するユーザの視点位置を計測する視点位置計測部と、
   前記視点位置計測部で計測されたユーザの視点位置に対する視野角が前記視野角設定手段で設定された所定の視野角で一定となるように前記サブスクリーンの状態を演算する演算部と、
   前記演算部で演算された前記サブスクリーンの状態となるように前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、
   前記歪み補正手段及び前記映像生成手段は、前記メインスクリーン及び前記サブスクリーンからなる投影面形状の変化に応じて、当該投影面で表示する映像に歪みがなくなるように前記映像投影手段から投影する映像を歪ませること
   を特徴とする映像表示システム。
3. 前記視野角設定手段は、前記映像投影手段から投影する映像の画角を前記所定の視野角に設定し、
   前記演算部は、前記視点位置計測部で計測されたユーザの視点位置に対する視野角が映像の画角で一定となるように前記サブスクリーンの状態を演算することを特徴とする請求項２に記載の映像表示システム。
4. 前記視野角設定手段は、ユーザに入力された視野角を入力して、前記所定の視野角に設定し、
   前記演算部は、前記視点位置計測部で計測されたユーザの視点位置に対する視野角が前記入力された所定の視野角で一定となるように前記サブスクリーンの状態を演算することを特徴とする請求項２に記載の映像表示システム。

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