JP2010506211A - 3次元内部逆投影システムおよび当該システムを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
現行の投影画面および投影面の大半は平坦または実質的に平面状であるが、球形その他の3次元投影画面にも画像を投影できると有用である。例えば、実質的に球形の投影画面内または他の3次元投影画面内から、広角レンズを通じて当該画面上に動的な画像(動画像)を投影すると、教育的で実用的かつ娯楽性のある潜在的価値を生み出せる。ある場合においては、コヒーレント光源から球形の投影画面の内面へと地球表面の画像を投影することができる。一般に、地球、または星、惑星、月など他の天体は、実質的に球形である。そのため、これら天体表面の画像を球形画面の内面に投影し、鑑賞者がその画面の外面を見て画像を鑑賞できる態様にすると、平坦な画面への投影と比べ、鑑賞対象物をより正確に表示することができる。
前記コヒーレント光源260は、着色光(赤色、緑色、および青色のコヒーレント光など)261をマイクロディスプレイ270へ方向付ける。前記マイクロディスプレイ270にコヒーレント光を当てると、フルカラー高解像度のコヒーレント画像210が形成される。このコヒーレント画像210を受け取る光学素子またはアセンブリ280は、透明な材料でできた成形部品から成り、前記コヒーレント画像210が出力投影角度内に含まれるよう成形された対向しあう表面を具備している。この角度は、前記3次元投影面を実質的にカバーするもので、おおよそ180度に等しく若しくはそれ以上で、一部の実施形態ではほぼ360度または実質的に360度のカバー率をもたらす。前記3次元投影面は、前記光学レンズ素子またはアセンブリ280を受容する上で十分大きく実質的に包囲された任意の3次元空間から成ってよい。
Claims (42)
- 画像投影システムであって、
電磁スペクトルの可視部におけるコヒーレント光を発するように構成されたコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源から前記コヒーレント光を受け入れて画像を表す制御されたコヒーレント光出力を提供するマイクロディスプレイアレイと、
前記マイクロディスプレイアレイの前記コヒーレント光出力に作用し、作用を受けたコヒーレント光出力を伝搬させて投影画面へ投影する光学レンズアセンブリと、
包囲体積を実質的に画成する3次元構成を有する投影画面であって、前記光学レンズアセンブリからの前記コヒーレント光出力は前記包囲体積を通過し、前記投影画面の内面に入射するものである、投影画面と
を有し、
前記投影画面は、内面と、外面と、これらの間にある組成物とを有するように構成され、
前記投影画面および前記組成物は、前記光学レンズアセンブリから前記コヒーレント光出力を受け、且つ当該コヒーレント光出力に対応し、前記包囲体積の外側から観察可能な可視画像を提示するように構成および配置されているものである
画像投影システム。 - 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
プロセッサを有し、当該プロセッサは前記画像を表すデータを受信し、対応する出力を前記コヒーレント光源に提供することにより前記コヒーレント光源により発せられる複数の光線を制御できるようにするものである。 - 請求項2記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
デジタルデータ記憶装置を有し、当該デジタルデータ記憶装置はデジタル情報を格納し、当該デジタル情報を前記プロセッサに提供するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面は、半透明であり散乱性のシェルを有し、当該シェルは、その内面に入射するコヒーレント光線を散乱させつつ通過させることにより、前記散乱された光線が前記シェルの外面を通過するようなっているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記光学レンズアセンブリは広角レンズを有し、当該広角レンズは、その中心軸から離れる方向へ複数の入射光線を伝搬させるものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面の前記内面と前記外面との間の組成物は光を散乱させる特徴を含み、これにより入射光線は複数の方向へ散乱され、さらに全般的に前記包囲体積の外側、および前記投影画面の外面を越えて伝搬されるものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面の前記内面は、入射光線を複数の方向へ散乱させ、さらに前記散乱された光線が前記包囲体積の外側、および前記投影画面の外面を越えて伝播するを可能とするように処理されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面の前記外面は、前記包囲体積の外側の複数の方向へ入射光線を散乱させるように処理されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記プロセッサはコンピュータ中央処理装置を有し、当該コンピュータ中央処理装置は、当該システムを画像投影において使用している間にオペレーティングシステムソフトウェアを動作させるようなっているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
可聴信号を生成するための音声処理および音声信号出力を有するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
当該システムの外部にある送信元からデータを少なくとも受信するためのデータ通信機器を有するものである。 - 請求項11記載のシステムにおいて、前記データ通信機器は、ネットワーク通信プロトコルを使ってネットワーク経由で情報を受信するように構成されているものである。
- 請求項12記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
前記ネットワーク経由で指定されたデータ源にアクセスするように構成されているものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面は高度に3次元のシェルを有し、当該高度に3次元のシェルは、その外面を観察しているエンドユーザーにより、当該システムの他の構成要素に取り付けられるように構成されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面および前記光学レンズ機器は、前記投影画面の前記内面に少なくとも半球形の投影立体角を提供するように構成および配置されているものである。
- 請求項15記載のシステムにおいて、前記投影画面および前記光学レンズ機器は、前記投影画面の前記内面に少なくとも270度の立体角の投影を提供するように構成および配置されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
複数の投影画面を受容するように構成および配置されており、前記複数の投影画面は、当該システムに交換可能に組み込むことができ、それにより種々のサイズおよび形状の投影画面を提供するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画像は、前記投影画面の半球より大きい立体角に表示され、当該表示には前記光学レンズアセンブリの位置の実質的に対極側にあり、前記投影画面の実質的に中心対称軸にある前記投影画面の極への投影が含まれるものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
当該システムの演算および出力を制御するための前記プロセッサに連結されたユーザーインターフェース機器を有するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
解剖学的3次元物体表現を、当該解剖学的3次元物体に対応する形状の3次元投影画面に投影するように構成および配置されているものである。 - 請求項20記載のシステムにおいて、前記実質的に球形の3次元物体は天体を有し、当該天体表現が投影される前記投影画面は実質的に球形の地球儀である。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
実質的に球形の3次元物体の実質的な正距方位表現を、当該物体に対応した実質的に球形の投影画面の内面に投影するように構成および配置されているものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記投影画面は所定の視覚効果をもたらすため非不透明な着色を含むものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記光学レンズアセンブリは、前記投影画面の開孔内に実質的に配置され、前記コヒーレント光源からのコヒーレント光を前記投影画面により画成される前記包囲体積内へと通過させるものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
成形マスクを有し、当該成形マスクは、前記光学レンズアセンブリからのコヒーレント光出力の一部を選択的に通過させ、且つ前記光の別の一部を選択的に遮光するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記コヒーレント光源は、垂直外部共振器型面発光レーザー(Vertical External Cavity Surface−Emitting−Laser:VECSEL)を有し、当該VECSELは、電磁スペクトルの少なくとも1つの可視部でコヒーレント光を発するように構成されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記コヒーレント光源は、垂直共振器型面発光レーザー(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)を有し、当該VCSELは、電磁スペクトルの少なくとも1つの可視部でコヒーレント光を発するように構成されているものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
当該システムのハウジングに連結された取り付け部材を有し、当該取り付け部材には、複数の異なる投影画面を着脱自在に連結できるものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
前記コヒーレント光源と前記マイクロディスプレイとの間に配置された光学素子を有し、当該光学素子は前記コヒーレント光を前記マイクロディスプレイの表面の実質的な部分に分布させるものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
前記コヒーレント光源と前記マイクロディスプレイとの間に配置された光学素子を有し、当該光学素子は前記光のコヒーレンス度に作用して前記画像中のスペックルを軽減するものである。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記光学レンズアセンブリは、中心軸を画成するレトロフォーカスレンズを少なくとも1つ有し、当該レトロフォーカスレンズは、その中心軸から離れる方向へ複数の入射光線を伝搬させるものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記コヒーレント光源は、固体のコヒーレント光源を有するものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記コヒーレント光源は、半導体ベースのコヒーレント光源を有するものである。
- 請求項1記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
プロセッサを有し、当該プロセッサは、前記画像を表すデータを受信し、当該データに対応する出力を前記マイクロディスプレイに提供することにより、その結果生じる前記マイクロディスプレイの出力を制御するものである。 - 請求項34記載のシステムにおいて、このシステムは、さらに、
デジタルデータ記憶装置を有し、当該デジタルデータ記憶装置は、デジタル情報を格納し、当該デジタル情報を前記マイクロディスプレイに提供するものである。 - 投影画面の内面に画像を投影するための方法であって、
コヒーレント光源から電磁スペクトルの可視部におけるコヒーレント光を生成する工程と、
マイクロディスプレイ機器への入力として前記コヒーレント光を提供する工程と、
前記マイクロディスプレイ機器を制御して、当該マイクロディスプレイ機器の出力として前記画像を表現するコヒーレント光を達成する工程と、
前記マイクロディスプレイ機器の前記出力を、前記投影画面により少なくとも一部画成された体積内部に実質的に配置された光学レンズアセンブリへコヒーレント光入力として提供する工程と、
前記光学レンズアセンブリ内で当該光学レンズアセンブリの前記コヒーレント光入力を修正し、当該光学レンズアセンブリから外側へ向かって前記投影画面の前記内面上にコヒーレント光出力を投影することにより、前記投影画面の外側から観察可能な可視画像を形成する工程と
を有する方法。 - 請求項36記載の方法において、この方法は、さらに、
プロセッサにより前記画像のアスペクトを補正して前記画像に影響を与える幾何学的歪みを実質的に補正する工程を有するものである。 - 請求項36記載の方法において、この方法は、さらに、
正距方位変換を適用して、前記投影画面に地球表面の表現の投影を達成する工程を有するものである。 - 請求項36記載の方法において、前記コヒーレント光を生成する工程は、低電力レーザー光源からレーザー光を生成する工程を有するものである。
- 請求項36記載の方法において、この方法は、さらに、
前記投影画面内に前記コヒーレント光の画像を散乱させて、前記内部体積の外側の観察者から前記画像を観察可能する工程を有するものである。 - 請求項36記載の方法において、この方法は、さらに、
有限な厚さおよび構造を伴う着色されたシェルを提供し、前記内部体積の外側にいる観察者により観察可能な前記画像の見掛けの色を修正する工程を有するものである。 - 請求項36記載の方法において、この方法は、さらに、
第1の3次元投影画面を、当該第1の3次元投影画面と異なる形状を有する第2の3次元投影画面と交換する工程を有するものである。
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