JP3159370B2 - Dome type environment simulation method and apparatus - Google Patents

Dome type environment simulation method and apparatus

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JP3159370B2
JP3159370B2 JP12807696A JP12807696A JP3159370B2 JP 3159370 B2 JP3159370 B2 JP 3159370B2 JP 12807696 A JP12807696 A JP 12807696A JP 12807696 A JP12807696 A JP 12807696A JP 3159370 B2 JP3159370 B2 JP 3159370B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ドーム型環境模擬方法
及び装置に関し、とくに広角レンズカメラで撮った画像
を体験者の視野全体を覆うドーム状スクリーンに低歪で
投映し現実感の高い模擬環境空間を再現するドーム型環
境模擬方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for simulating a dome-type environment, and more particularly to a method for projecting an image taken by a wide-angle lens camera onto a dome-shaped screen covering the entire field of view of a user with a low distortion, thereby realizing a highly realistic simulation. The present invention relates to a dome type environment simulation method and apparatus for reproducing an environment space.

【0002】[0002]

【従来の技術】視覚的な環境をシミュレートする各種方
法が提案されている。例えば、体験者を囲う4面のフラ
ットスクリーンに環境画像を写す空間擬似体験装置(CA
VE又はオムニマックス)、体験者の頭に被せたディスプ
レイ(Head Mounted Display、HMD)やBOOMによってバ
ーチャル・リアリティ(仮想現実感)を与える方法、模
型をそのまま覗き込む方法、模型の中のシュノーケルカ
メラを通して映像を確認する方法等が、目的や効果に応
じて既に利用されている。
2. Description of the Related Art Various methods for simulating a visual environment have been proposed. For example, a space simulation device (CA) that captures environmental images on four flat screens surrounding the user
VE or Omnimax), a method of giving virtual reality (virtual reality) by means of a display (Head Mounted Display, HMD) or BOOM on the head of the user, a method of looking directly into the model, and a snorkel camera inside the model A method of confirming an image has been already used according to the purpose and effect.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法によ
って投映される画像は、必ずしも体験者の視野の全体を
占めるものではなく、また比較的広い視野の画像の場合
に輝度や解像度に不足又は不均等が生じがちであり、画
像形状が歪んだり、シミュレートした模擬環境に臨場感
が欠ける問題点があった。
However, the image projected by the conventional method does not always occupy the entire field of view of the user, and in the case of an image having a relatively wide field of view, the brightness and resolution are insufficient or insufficient. The uniformity tends to occur, the image shape is distorted, and the simulated simulated environment lacks a sense of reality.

【0004】従って、本発明の目的は立体感のある広視
画像の投映により臨場感の高い環境模擬空間を呈示す
るドーム型環境模擬方法及び装置の提供にある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stereoscopic wide view.
It is an object of the present invention to provide a dome-type environment simulation method and apparatus for presenting an environment simulation space having a high sense of reality by projecting a wild image.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】広い視野の環境の撮影
は、魚眼レンズ等の広角レンズ付きカメラによって行う
ことができる。本発明者は、広角レンズによる画像は周
縁部分に歪を生ずるが、その画像をドーム型スクリーン
の突端から突出側に離れた単一のプロジェクタにより該
ドーム型スクリーンへ投映すれば、投映された画像の周
縁部分はその中央部分に比して単一プロジェクタから遠
く離れているので、前記広角レンズによる画像周縁部歪
が少なくとも部分的に打消されることに注目した。本発
明は、この歪打消しに関する知見に基づいて完成したも
のである。
An image of an environment with a wide field of view can be taken by a camera having a wide-angle lens such as a fish-eye lens. The inventor of the present invention believes that the image produced by the wide-angle lens causes distortion at the peripheral portion. It has been noticed that the edge of the image is farther away from the single projector than its center, so that the image edge distortion due to the wide-angle lens is at least partially canceled out. The present invention has been completed based on the knowledge on the cancellation of the distortion.

【0006】図1の実施例を参照するに、本発明のドー
ム型環境模擬方法は、広角又は魚眼レンズ1付き撮像機
2で環境画像3を作成し、表面が凹である球状曲面又は
非球状曲面のドーム型スクリーン8の表面を模擬環境体
験者9の視点に対向させ、前記ドーム型スクリーン8の
裏側に排気ポンプ14による負圧の調節が可能な閉鎖空間
を形成し、そのドーム型スクリーン8の突端から突出側
に離れたリア・プロジェクタ7によって環境画像3をス
クリーン8の裏側へ投影し、そのドーム型スクリーン8
上の映像の解像度を前記閉鎖空間の負圧調節に応ずるド
ーム型スクリーン8の曲率の調節によって制御してなる
ものである。
Referring to the embodiment of FIG. 1, in the dome-shaped environment simulation method of the present invention, an environment image 3 is created by an image pickup device 2 with a wide-angle or fish-eye lens 1 and a spherical or non-spherical curved surface having a concave surface. Of the dome-shaped screen 8 of the dome-shaped screen 8
Closed space on the back side where the negative pressure can be adjusted by the exhaust pump 14
It is formed and the environmental image 3 projected onto the rear side of the screen 8 by the rear projector 7 spaced projecting side from the projecting end of the dome-type screen 8, the dome-type screen 8
The resolution of the image above is adjusted according to the negative pressure adjustment of the enclosed space.
The screen is controlled by adjusting the curvature of the screen 8 .

【0007】この場合、投映された画像の周縁部分はそ
の中央部分に比してリア・プロジェクタ7から遠く離れ
ているので、広角レンズ1による画像周縁部歪が少なく
とも部分的に打消される。
In this case, since the peripheral portion of the projected image is farther from the rear projector 7 than the central portion, distortion of the image peripheral portion due to the wide-angle lens 1 is at least partially canceled.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1及び図4(D)を参照するに本
発明によれば、標準レンズ付きカメラ等の撮像機2で環
境画像3を作成する。模擬環境体験者9にこの場合表側
が凹である曲面形状のドーム型スクリーン8の表側を対
向させ、そのドーム型スクリーン8の裏側へ環境画像3
をリア・プロジェクタ7によって投映する。「リア・プ
ロジェクタ」とは、画像3をスクリーン8の裏側から投
映し、スクリーン8の表側において画像3の正しい姿勢
の映像が見えるようにするプロジェクタである。体験者
9がスクリーン8の表側に視点をおいて見ると、環境画
像3の映像がスクリーン8の曲面に応じた立体感のある
ものになる。例えば、撮像機2の視野内環境の中央部が
視野の他の部分に比し撮像機2から遠く離れている場
合、その環境の環境画像3を図4(D)のスクリーン8に
投映すると、スクリーン8の中央部が周縁部より凹んで
いるので、観察者9の視点からはその中央部が周縁部よ
り離れ、遠近感のある映像をスクリーン8上に見ること
となる。体験者9の視点はスクリーン8上の映像に囲ま
れるので、その環境への高い臨場感をもつ。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS. 1 and 4D, according to the present invention, an environmental image 3 is created by an image pickup device 2 such as a camera with a standard lens. In this case, the front side of the curved dome-shaped screen 8 having the concave side is opposed to the simulated environment experience 9 and the environmental image 3 is placed on the back side of the dome-shaped screen 8.
Is projected by the rear projector 7. The “rear projector” is a projector that projects the image 3 from behind the screen 8 so that the image of the image 3 in the correct orientation can be seen on the front side of the screen 8. When the experienced person 9 looks at the viewpoint on the front side of the screen 8, the image of the environmental image 3 has a three-dimensional effect according to the curved surface of the screen 8. For example, when the central part of the environment in the visual field of the imaging device 2 is farther from the imaging device 2 than the other parts of the visual field, when the environment image 3 of the environment is projected on the screen 8 in FIG. Since the central portion of the screen 8 is recessed from the peripheral portion, the central portion is separated from the peripheral portion from the viewpoint of the observer 9, so that a perspective image is viewed on the screen 8. Since the viewpoint of the user 9 is surrounded by the image on the screen 8, the user has a high sense of presence in the environment.

【0009】図4(A)を参照するに、広角又は魚眼レン
ズ1付きの撮像機2により広範囲に亘る視野の街並みや
風景等の環境の画像(以下、広視野画像という。)3aを
撮影し、次いでその広視野画像3aを凹面が表側であるド
ーム型スクリーン8の裏側に配置されたリア・プロジェ
クタ7から投映する。スクリーン8の中心軸線とリア・
プロジェクタ7の光軸とは心合わせしておくことが望ま
しい。広角レンズ1を介して撮った広視野画像3aでは、
中央部で歪がなく半径方向に広がるに従って順次連続的
に縮まる傾向の歪が生ずる。他方、リア・プロジェクタ
7からドーム型スクリーン8の投映面までの距離は、そ
の投映面がスクリーン8の中央部から周縁部へ広がるに
従って順次連続的に増大する。このため、広角レンズ1
を介して撮った広視野画像3aをドーム型スクリーン8の
裏側に前記のように配置したリア・プロジェクタ7によ
って投映すると、その広視野画像3aの周縁部の歪が、リ
ア・プロジェクタ7からドーム型スクリーン8の投映面
までの距離の前記順次連続的増大によって修正される。
このため、広角レンズ1による画像周縁部の歪が修正さ
れた広視野画像3aの映像をドーム型スクリーン8上に投
映することができる。
Referring to FIG . 4A, a wide-angle or fish-eye lens
Cityscape with a wide field of view by the imaging device 2 with
An image of an environment such as a landscape (hereinafter, a wide-field image) 3a
The wide field-of-view image 3a is taken and the concave surface is
Rear project placed behind the screen 8
Projector 7 projects. Center axis of screen 8 and rear
It is desirable to align with the optical axis of the projector 7
New In the wide-field image 3a taken through the wide-angle lens 1,
No distortion at the center and it is continuous as it spreads in the radial direction
The distortion tends to shrink. On the other hand, rear projector
7 to the projection surface of the dome screen 8
The projection surface of the screen 8 extends from the center of the screen 8 to the periphery
Therefore, they increase sequentially and continuously. Therefore, the wide-angle lens 1
Wide-field image 3a taken through the dome-shaped screen 8
The rear projector 7 arranged on the back side as described above
When projected, the distortion of the periphery of the wide-field image 3a is reduced.
A Projection surface of dome screen 8 from projector 7
Is corrected by said sequential increase in the distance to
For this reason, the distortion of the image periphery due to the wide-angle lens 1 is corrected.
Image of the wide-field image 3a projected on the dome-shaped screen 8.
Can be projected.

【0010】このようにして広視野画像3aが投映された
ドーム型スクリーン8の表側に体験者9を臨ませると、
体験者9はドーム型スクリーン8の表側凹面に囲まれて
自己の視野全体に亘る環境映像を視ることになる。しか
もこの環境映像は、広視野画像3aにおける周縁部歪がス
クリーンの曲率によって修正されているので、高い臨場
感を持って模擬環境を体験することができる。
Thus, the wide-field image 3a is projected.
When the user 9 faces the front side of the dome-shaped screen 8,
Experiencer 9 is surrounded by the concave side of the dome screen 8
You will see an environmental image that covers your entire field of view. Only
In this environmental image, the peripheral distortion in the wide-field image 3a is small.
High immersion as modified by clean curvature
You can experience the simulation environment with a feeling.

【0011】こうして本発明の目的である「立体感のあ
る広視野画像の投映により臨場感の高い環境模擬空間を
呈示するドーム型環境模擬方法及び装置の提供」を達成
することができる。
[0011] Thus, the object of the present invention is to provide a three-dimensional effect.
Environment simulation space with a high sense of reality by projecting wide-field images
Of dome-shaped environment simulation method and device to be presented "
can do.

【0012】図1の例では、実質上体験者9の体が表側
凹面に入るほどの大きさのドーム型スクリーン8を用い
ているが、本発明はこの大きさに限定されるものではな
い。例えば、体験者9の頭だけが入る程のものであって
も十分な臨場感を体験者に与え得るものであれば、本発
明のドーム型環境模擬装置において使用することができ
る。
In the example shown in FIG. 1, the dome-shaped screen 8 is so large that the body of the user 9 can enter the front concave surface, but the present invention is not limited to this size. For example, a dome-type environment simulation device of the present invention can be used as long as it can give a sufficient realism to the user even if only the head of the user 9 can enter.

【0013】[0013]

【実施例】図4(B)は、図1及び図4(A)における広角
レンズ1による環境画像3の投映に当り、適当な魚眼レ
ンズ等の修正レンズ7aをリア・プロジェクタ7に取付け
ることにより、広角レンズ1に起因する環境画像3の周
縁部における歪を図4(A)の場合より一層よく除去して
スクリーン8に投影する実施例を示す。
FIG. 4 (B) shows a projection of an environmental image 3 by the wide-angle lens 1 in FIGS. 1 and 4 (A), by attaching an appropriate correction lens 7a such as a fish-eye lens to the rear projector 7. 4 shows an embodiment in which distortion at the peripheral edge of the environmental image 3 caused by the wide-angle lens 1 is removed even better than in the case of FIG.

【0014】図4(C)は、標準レンズの撮像機で撮っ
た環境画像3を、表側が凸の球状曲面又は非球状曲面の
スクリーン8の上へ、修正レンズ7a付きのリア・プロジ
ェクタ7によって投映して、スクリーン8上の映像の立
体感を高めた例を示す。
FIG. 4 (C) shows a rear projector 7 with a correction lens 7a in which an environmental image 3 taken by an image pickup device 2 with a standard lens is placed on a spherical or non-spherical curved screen 8 having a convex surface. An example is shown in which the stereoscopic effect of the image on the screen 8 is enhanced by projection.

【0015】スクリーン8上の映像の一部分を拡大・縮
小又は強調させて見る場合には、図4(E)の例のよう
に、体験者9の視点とスクリーン8との間にそれぞの目
的に適した補助光学手段16を設けてもよい。
When a part of an image on the screen 8 is to be viewed while being enlarged, reduced or emphasized, as shown in the example of FIG. Auxiliary optical means 16 suitable for the above may be provided.

【0016】また、ドーム型スクリーン8を体験者9の
前後に配置し、体験者9を完全に模擬環境で囲む方式の
模擬装置とすることも可能である。図1の例ではドーム
型スクリーン8を体験者9の顔の前においているが、こ
のスクリーン8を体験者9の頭上においてもよい。さら
にドーム型スクリーン8を天井面へ上向き又は下向きに
取付け、各種映像のディスプレイに使用してもよい。
It is also possible to arrange the dome-shaped screen 8 in front of and behind the experience person 9 so as to form a simulation device in which the experience person 9 is completely surrounded by a simulation environment. In the example of FIG. 1, the dome screen 8 is in front of the face of the user 9, but the screen 8 may be above the head of the user 9. Further, the dome-shaped screen 8 may be attached to the ceiling face upward or downward to be used for displaying various images.

【0017】本発明で使用する図1の撮像機2は、例え
ば光学的若しくは電子的なスチルカメラ2a、デジタル・
ビデオカメラ2b、CCD(Charge Coupled Device)カメラ2
c、撮像管式カメラ等とすることができる。広角レンズ
1の好ましい例は、視野角が限りなく180゜に近い魚眼レ
ンズである。撮像機2や撮影時の光学的諸元(カメラや
レンズの種類・台数、仰角、被写体深度など)の選定に
当っては、ドーム型スクリーン8の形状やリア・プロジ
ェクタ7の光学的特性を考慮して、撮影時の広角レンズ
1による画像歪が投映時に十分修正できるようにする。
The imaging device 2 of FIG. 1 used in the present invention includes, for example, an optical or electronic still camera 2a,
Video camera 2b, CCD (Charge Coupled Device) camera 2
c, an imaging tube camera or the like. A preferred example of the wide-angle lens 1 is a fish-eye lens whose viewing angle is as close as possible to 180 °. In selecting the imaging device 2 and the optical specifications (the type and number of cameras and lenses, elevation angle, depth of field, etc.) at the time of shooting, the shape of the dome-shaped screen 8 and the optical characteristics of the rear projector 7 are taken into consideration. Then, the image distortion due to the wide-angle lens 1 at the time of shooting can be sufficiently corrected at the time of projection.

【0018】撮像機2が電気的な画像信号を発生するス
チルカメラ2a、ビデオカメラ2b又はCCDカメラ2c等であ
る場合には、その画像信号に対して色調修正その他の各
種の画像処理を施す画像処理装置4を設け、画像処理後
の広視野画像3aをリア・プロジェクタ7により投映する
ことができる。広角レンズ1及び撮像機2の光学的特性
が知られている場合には、広視野画像3aの周縁部歪に対
する画像処理装置4による修正も期待される。
When the image pickup device 2 is a still camera 2a, video camera 2b, CCD camera 2c, or the like that generates an electric image signal, an image on which the image signal is subjected to color tone correction and other various image processing. The processing device 4 is provided, and the wide-field image 3a after the image processing can be projected by the rear projector 7. When the optical characteristics of the wide-angle lens 1 and the image pickup device 2 are known, it is expected that the image processing device 4 corrects the peripheral distortion of the wide-field image 3a.

【0019】図1の実施例では、例えばCG(Computer
Graphics)画像作成器6からの別画像若しくは動画を
環境の画像3と組合わせて編集する編集器5を設け、編
集後の情報量の多い画像3をドーム型スクリーン8に投
映している。編集器5によれば、単に画像合成だけでな
くウォークスルー画像作成その他種々の画像処理、編集
後の画像の記録等が可能である。本発明の環境画像3を
他の手法と比較してその臨場感を高めるため、例えば五
面液晶モニタ等の他の空間模擬装置により呈示される画
面を魚眼レンズ付きCCDカメラ2cで撮り、これをドーム
型スクリーン8へ投映して比較検討し、その結果に基づ
いて情報を補うことも可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1, for example, CG (Computer
Graphics) An editor 5 for editing another image or moving image from the image creator 6 in combination with the environment image 3 is provided, and the edited image 3 having a large amount of information is projected on the dome-shaped screen 8. According to the editor 5, not only image synthesis but also creation of a walk-through image and other various image processing, recording of an edited image, and the like are possible. In order to enhance the sense of realism of the environmental image 3 of the present invention by comparing it with other methods, a screen presented by another space simulation device such as a five-sided liquid crystal monitor is taken by a CCD camera 2c with a fisheye lens, and this is dome-shaped. It is also possible to project on the screen 8 for comparison, and to supplement the information based on the result.

【0020】環境画像3のリア・プロジェクタ7による
投映には、複数のカメラとプロジェクタとを使うことも
考えられるが、本発明においては1台の撮像機2と1台
のリア・プロジェクタ7による投映が基本である。環境
画像3の作成の手間の軽減、投映された映像の明るさの
ばらつきの防止、現実感の高い映像空間の創出、煩雑な
同期編集・制御の不要化などがその理由である。
For projecting the environmental image 3 by the rear projector 7, a plurality of cameras and projectors may be used. In the present invention, the projection by one image pickup device 2 and one rear projector 7 is performed. Is the basis. This is because the time required to create the environmental image 3 is reduced, the variation in brightness of the projected image is prevented, a realistic image space is created, and complicated synchronous editing and control are not required.

【0021】ドーム型スクリーン8上の映像の歪や解像
度は、そのドーム形状の曲率の調節によって制御するこ
とができる。図1の実施例で用いる可変ドーム型スクリ
ーン装置10は、両端開口の筒状周壁11の一端開口をドー
ム型スクリーン8となる弾塑性スクリーン膜で気密に閉
鎖し、その他端開口を透明端板12により気密に閉鎖し、
周壁11に排気口13を設けた構造のものである。排気ポン
プ14を排気ホース15により排気口13へ接続し、排気ポン
プ14を駆動して周壁11内の圧力を調節すれば、環境の撮
影や投映時のレンズの種類その他各種の条件による映像
の歪に対し臨機応変に対処することができる。筒形周壁
11内部の空間の空気圧を一定に保つため、筒形周壁11の
排気口13の内側部位に調圧弁(図示せず)を設けてもよ
い。スクリーン8用の弾塑性スクリーン膜が筒形周壁11
の内部圧力の過度の増加又は減少により破裂するのを防
止するため、そのスクリーン膜の変形の程度を検出する
レーザビーム利用のセンサー(図示せず)等を設け、そ
の出力に応じて前記排気口13からの給排気を制御するよ
うにしてもよい。またスクリーン膜の破裂防止のために
は、スクリーン膜の耐圧強度以下の一定圧力で気密性を
喪失する放圧部(図示せず)をそのスクリーン膜の一部
分に設けてもよい。筒状周壁11の透明端板12を透明な剛
性材料例えばガラス板製とすることができる。
The distortion and resolution of the image on the dome screen 8 can be controlled by adjusting the curvature of the dome shape. In the variable dome type screen device 10 used in the embodiment of FIG. 1, one end opening of a cylindrical peripheral wall 11 having both ends opened is hermetically closed by an elasto-plastic screen film serving as a dome type screen 8, and the other end opening is made of a transparent end plate 12 Closed more airtight,
It has a structure in which an exhaust port 13 is provided in the peripheral wall 11. If the exhaust pump 14 is connected to the exhaust port 13 by the exhaust hose 15 and the exhaust pump 14 is driven to adjust the pressure in the peripheral wall 11, the image distortion due to the type of lens and other various conditions at the time of shooting and projection of the environment can be achieved. Can be dealt with flexibly. Cylindrical wall
A pressure regulating valve (not shown) may be provided at a position inside the exhaust port 13 of the cylindrical peripheral wall 11 in order to keep the air pressure in the space inside 11 constant. The elasto-plastic screen film for the screen 8 has a cylindrical peripheral wall 11
In order to prevent rupture due to an excessive increase or decrease in the internal pressure of the screen, a sensor (not shown) using a laser beam for detecting the degree of deformation of the screen film is provided. The supply / exhaust from 13 may be controlled. Further, in order to prevent the rupture of the screen film, a pressure releasing portion (not shown) which loses hermeticity at a constant pressure equal to or lower than the pressure resistance of the screen film may be provided in a part of the screen film. The transparent end plate 12 of the cylindrical peripheral wall 11 can be made of a transparent rigid material, for example, a glass plate.

【0022】図2は、周壁11を円錐台状として運搬を容
易にし、人間の身長程度の径Dの弾塑性スクリーン膜を
ドーム型スクリーン8とし、板ガラスを透明端板12とし
て試作したスクリーン装置を示す。周壁11の両端開口間
の距離Lは撮像機2で使用する広角レンズ1の光学的特
性によって定まり、リア・プロジェクタ7に魚眼レンズ
を用いればこの距離Lを小さくすることができる。弾塑
性スクリーン膜には、リア・プロジェクタ7からの投映
に応じて映像を結ぶこと、ドーム型スクリーン8の表側
の体験者9がその映像を観察できるような表側透明性を
有すること、周壁11内部の圧力調節の反復に追随する強
度と可撓性を有することなどが求められる。この様なス
クリーン膜の材料の一例は、シリコーンゴム、テフロン
(デュポン社の商品名)又はビニル樹脂である。
FIG. 2 shows a screen device in which the peripheral wall 11 is made into a truncated cone to facilitate transportation, an elasto-plastic screen film having a diameter D of about human height is used as the dome-shaped screen 8, and a plate glass is used as the transparent end plate 12. Show. The distance L between the openings at both ends of the peripheral wall 11 is determined by the optical characteristics of the wide-angle lens 1 used in the image pickup device 2, and this distance L can be reduced by using a fisheye lens for the rear projector 7. The elasto-plastic screen film is to be connected to an image according to the projection from the rear projector 7, to have the front side transparency so that the user 9 on the front side of the dome-shaped screen 8 can observe the image, It is required to have the strength and flexibility to follow the repetition of the pressure adjustment. Examples of such a screen film material include silicone rubber, Teflon (trade name of DuPont) or vinyl resin.

【0023】図3は、体験者9が自己の頭の向きの如何
に拘らず、ドーム型スクリーン8上の映像を一定方向か
ら見るようにするためのターンテーブル20を示す。体験
者9はターンテーブル20の中心部に位置し、頭をドーム
型スクリーン8の中心軸線の方向、この場合ドーム型ス
クリーン8の中心へ向う方向Cに保つことが期待されて
いるものとする。この方向Cに対する頭の向きDのずれ
を検出するセンサー21を設け、その出力をターンテーブ
ルの角度位置制御手段22に入力として加える。この角度
位置制御手段22は、ターンテーブル20を入力と反対向き
に入力の大きさだけ回転させる機能を有する。センサー
21が、図3(A)のように前記中心への向きCに対し頭の
向きDが角度θだけずれていることを検出した場合に
は、角度位置制御手段22が図3(B)のようにその時のセ
ンサー21の出力に応答してターンテーブル20を前記ずれ
と反対向きに角度θだけ回転させる。従って、体験者9
は頭をどちらに向けても、その視線は常にドーム型スク
リーン8の中心へ向う方向Cに保たれる。なお、図3
(B)のRは、ターンテーブル20上の基準径方向を示す。
FIG. 3 shows a turntable 20 for allowing the user 9 to view an image on the dome-shaped screen 8 from a fixed direction regardless of the direction of his / her head. It is assumed that the user 9 is located at the center of the turntable 20 and is expected to keep his head in the direction of the central axis of the dome-shaped screen 8, in this case, the direction C toward the center of the dome-shaped screen 8. A sensor 21 for detecting a deviation of the head direction D with respect to the direction C is provided, and its output is applied as an input to an angular position control means 22 of the turntable. The angular position control means 22 has a function of rotating the turntable 20 in the direction opposite to the input by the magnitude of the input. sensor
If the angle position control means 22 detects that the head direction D is shifted by the angle θ with respect to the direction C toward the center as shown in FIG. In this way, the turntable 20 is rotated by the angle θ in the direction opposite to the displacement in response to the output of the sensor 21 at that time. Therefore, Experiencer 9
Regardless of which direction the head is turned, its line of sight is always kept in the direction C toward the center of the dome-shaped screen 8. Note that FIG.
R in (B) indicates the reference radial direction on the turntable 20.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明のドーム型環
境模擬方法及び装置は、例えば広角レンズで撮った環境
の広視野画像を凹面が表側のドーム型スクリーン上へそ
の裏側からリア・プロジェクタによって投映することに
より広角レンズに起因する画像歪をスクリーンの形状に
より打消すので、次の顕著な効果を奏する。
As described above, the method and apparatus for simulating a dome-shaped environment according to the present invention provide a wide-field image of an environment taken by a wide-angle lens, for example, onto a dome-shaped screen having a concave surface on the front side by a rear projector from behind. By projecting, the image distortion due to the wide-angle lens is canceled by the shape of the screen, so that the following remarkable effects are obtained.

【0025】(イ)体験者の視野全体に亘る画像により
臨場感の高い環境模擬空間を呈示する。 (ロ)広角レンズに起因する歪がドーム型スクリーンの
曲率によって打消された環境映像により、高い臨場感を
持って模擬環境を体験できる。 (ハ) 他のCG画像や動画を組込んだ広視野画像を容易
に編集し投映できる。(ニ) 災害その他危機に対する避難のシミュレーション
を高い環境臨場感で行うことができる。(ホ) 原子力発電所の中央制御室、窓なし空間、地下空
間、超々高層居住空間等の特殊空間の設計内容を高い臨
場感で模擬し、人間の心理・生理・精神活動に与える影
響を予備的に実験・研究することができる。(ヘ) 都市開発や地域開発等の開発計画の内容を高い臨
場感で模擬し、それらの計画の有力な説明支援手段とな
る。
(A) An environment simulation space with a high sense of reality is presented by an image covering the entire visual field of the user. (B) The distortion caused by the wide-angle lens is
High sense of reality with environmental image canceled by curvature
You can experience a simulated environment. (C) Wide-field images incorporating other CG images or moving images can be easily edited and projected. (D) Evacuation simulations for disasters and other crises can be performed with a high sense of realism. (E) Simulate the design content of special spaces such as the central control room, windowless space, underground space, and ultra-high-rise living space of a nuclear power plant with a high sense of reality, and reserve the effects on human psychology, physiology, and mental activities. Experiment and research (F) It simulates the contents of development plans such as urban development and regional development with a high sense of reality, and is an effective means of supporting those plans.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】は、本発明の一実施例の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention.

【図2】は、可変ドーム型スリーン装置の構造の一例の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of an example of the structure of a variable dome type screen device.

【図3】は、体験者が乗るターンテーブルの角度制御の
原理的説明図である。
FIG. 3 is a principle explanatory diagram of angle control of a turntable on which a rider rides;

【図4】は、本発明の異なる実施例の図式的説明図であ
る。
FIG. 4 is a schematic illustration of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…広角レンズ 2…撮像機 3…画像 4…画像処理装置 5…編集器 6…CG画像作成器 7…リア・プロジェクタ 8…ドーム型スクリーン 9…体験者 10…可変ドーム型スクリーン装置 11…周壁 12…透明端板 13…排気口 14…排気ポンプ 15…排気ホース 16…補助光学手段 20…ターンテーブル 21…センサー 22…制御装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wide-angle lens 2 ... Image pick-up device 3 ... Image 4 ... Image processing apparatus 5 ... Editor 6 ... CG image creator 7 ... Rear projector 8 ... Domed screen 9 ... Experienced person 10 ... Variable dome type screen device 11 ... Perimeter wall 12 ... Transparent end plate 13 ... Exhaust port 14 ... Exhaust pump 15 ... Exhaust hose 16 ... Auxiliary optical means 20 ... Turntable 21 ... Sensor 22 ... Control device.

フロントページの続き (72)発明者 藤田 茂明 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (72)発明者 伊藤 正 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平8−334845(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 G03B 21/56 G03B 37/00 G09B 9/00 Continued on the front page (72) Inventor Shigeaki Fujita 2-9-1-1, Tobita-Ki, Chofu-shi, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Tadashi Ito 2-9-1-1, Tobita-Kiita, Chofu-shi, Tokyo Kashima (56) References JP-A-8-334845 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03B 21/00 G03B 21/56 G03B 37/00 G09B 9/00

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】広角又は魚眼レンズ付き撮像機で環境画像
を作成し、表面が凹である球状曲面又は非球状曲面のド
ーム型スクリーンの表面を模擬環境体験者の視点に対向
させ、前記ドーム型スクリーンの裏側に排気ポンプによ
る負圧の調節が可能な閉鎖空間を形成し、前記ドーム型
スクリーンの突端から突出側に離れたリア・プロジェク
タによって前記環境画像を前記スクリーンの裏側へ投影
し、前記ドーム型スクリーン上の映像の解像度を前記閉
鎖空間の負圧調節に応ずる前記ドーム型スクリーンの曲
率の調節によって制御してなるドーム型環境模擬方法。
1. A creates an environment image in the wide-angle or fisheye lens with an imaging machine, the surface is opposed spherical curved or surface of the dome-type screen nonspherical curved surface which is concave in the simulated environment viewer's perspective, the dome type screen By the exhaust pump behind
Forming a closed space capable of adjusting the negative pressure, projecting the environmental image to the back side of the dome-shaped screen by a rear projector separated from the tip of the dome-shaped screen to the protruding side, and Resolution is closed
The curvature of the dome screen in response to the negative pressure adjustment of the chain space
A dome-shaped environment simulation method controlled by adjusting the rate .
【請求項2】請求項1の環境模擬方法において、前記画
像をフィルム・スライド画像とし、前記リア・プロジェ
クタをリア・スライド・プロジェクタとしてなるドーム
型環境模擬方法。
2. The method of claim 1, wherein the image is a film slide image and the rear projector is a rear slide projector.
【請求項3】請求項1の環境模擬方法において、前記画
像をビデオ画像とし、前記リア・プロジェクタをリア・
ビデオ・プロジェクタとしてなるドーム型環境模擬方
法。
3. The environment simulation method according to claim 1, wherein the image is a video image, and the rear projector is a rear image.
A dome-type environment simulation method used as a video projector.
【請求項4】請求項1から3の何れかの環境模擬方法に
おいて、前記リア・プロジェクタに魚眼レンズからなる
修正レンズを設けてなるドーム型環境模擬方法。
4. A method for simulating a dome environment according to claim 1 , wherein said rear projector is provided with a correction lens comprising a fisheye lens.
【請求項5】請求項1から4の何れかの環境模擬方法に
おいて、前記画像に対し画像処理を施し、処理後の画像
を前記リア・プロジェクタにより投映してなるドーム型
環境模擬方法。
5. The environment simulation method according to claim 1 , wherein the image processing is performed on the image, and the image after the processing is processed.
Is projected by the rear projector .
【請求項6】請求項1から5の何れかの環境模擬方法に
おいて、模擬環境体験者の視点と前記ドーム型スクリー
ンの表側との間に該スクリーン上の投映画像を明確化す
る補助光学手段を設けてなるドーム型環境模擬方法。
6. An environment simulating method according to claim 1 , wherein an auxiliary optical means for clarifying a projected image on the screen is provided between a viewpoint of the simulated environment experience person and a front side of the dome type screen. Dome type environment simulation method provided.
【請求項7】表側が凹の球状曲面又は非球状曲面のドー
ム型スクリーン、該スクリーンの突端から突出側に離れ
た位置に設けられ該スクリーンの裏側へ向け広角又は魚
眼レンズ付き撮像機で撮った環境画像を投映するリア・
プロジェクタ、及び前記ドーム型スクリーンの裏側に形
成した内部の負圧調節が可能な排気ポンプ付き閉鎖空間
を備え、前記ドーム型スクリーン上の映像の解像度を前
記閉鎖空間の負圧調節によって制御することにより立体
感のある環境映像を投映してなるドーム型環境模擬装
置。
7. A dome-shaped screen having a concave spherical surface or a non-spherical curved surface on the front side, an environment provided at a position away from the protruding end of the screen to the projecting side, and photographed with a wide-angle or fish-eye lens-equipped camera toward the rear side of the screen. Rear to project images
A projector, and a shape behind the dome screen
Closed space with exhaust pump that can adjust internal negative pressure
And the resolution of the image on the dome-shaped screen is increased.
A dome-type environment simulation device that projects an environmental image with a three-dimensional effect by controlling the negative pressure in the enclosed space .
【請求項8】請求項の環境模擬装置において、前記画
像に対し歪の修正処理を施す画像処理装置を備え、処理
後の画像を前記リア・プロジェクタにより投映してなる
ドーム型環境模擬装置。
8. An environment simulating apparatus according to claim 7 , further comprising an image processing apparatus for performing a distortion correction process on said image, wherein said processed image is projected by said rear projector.
【請求項9】請求項7又は8の環境模擬装置において、
前記画像に対する加工及び/又は別画像若しくは動画と
の合成を施す編集器を備え、編集後の画像を前記リア・
プロジェクタにより投映してなるドーム型環境模擬装
置。
9. The environment simulation device according to claim 7 , wherein
An editing device for processing the image and / or synthesizing the image with another image or a moving image;
A dome-type environment simulation device projected by a projector.
【請求項10】請求項7から9の何れかの環境模擬装置
において、前記画像を静止画像カメラ、光学的映画カメ
ラ、ビデオカメラ、又はCCDカメラで撮った環境画像
としてなるドーム型環境模擬装置。
10. An environment simulating apparatus according to claim 7 , wherein said image is an environment image taken by a still image camera, an optical movie camera, a video camera, or a CCD camera.
【請求項11】請求項7から10の何れかの環境模擬装
置において、前記スクリーンを等方的変形が可能な弾塑
性膜としてなるドーム型環境模擬装置。
11. A dome type environment simulating apparatus according to claim 7 , wherein said screen is an elasto-plastic film capable of isotropically deforming.
【請求項12】請求項11の環境模擬装置において、前
記スクリーンをシリコンゴム膜、テフロン膜又はビニル
樹脂膜としてなるドーム型環境模擬装置。
12. The simulated environment simulating apparatus according to claim 11 , wherein said screen is a silicon rubber film, a Teflon film or a vinyl resin film.
【請求項13】請求項7から12の何れかの環境模擬装
置において、前記広角又は魚眼レンズに起因する画像歪
の修正用の修正レンズを前記リア・プロジェクタに設け
てなるドーム型環境模擬装置。
13. A dome-type environment simulating apparatus according to claim 7 , wherein a correction lens for correcting image distortion caused by said wide-angle or fish-eye lens is provided in said rear projector.
【請求項14】請求項7から13の何れかの環境模擬装
置において、前記スクリーンの前面に臨む位置に設けた
ターンテーブル上の体験者席、前記ターンテーブルに臨
む位置に設けられ前記ドーム型スクリーンの中心軸線の
方向に対する前記体験者席上の体験者の頭あるいは眼球
の水平角度偏位を検出する偏位センサー、及び前記偏位
センサーの出力に応じ前記ターンテーブルを前記偏位が
零となるように回転する角度位置制御手段を設けてなる
ドーム型環境模擬装置。
14. The environment simulation apparatus according to claim 7, wherein the dome-shaped screen is provided at a position facing the front of the screen, and a user seat on a turntable provided at a position facing the front of the screen. A deviation sensor for detecting a horizontal angle deviation of a head or an eyeball of the experienced person on the experienced person's seat with respect to the direction of the central axis, and the deviation of the turntable becomes zero according to an output of the deviation sensor. Dome-shaped environment simulation device provided with angular position control means that rotates as described above.
【請求項15】両端開口の耐圧性筒形周壁、該周壁の一
端開口に気密に張設した弾塑性スクリーン膜、前記周壁
の他端開口に気密に固定した透明端板、前記周壁に穿っ
た排気口、及び該排気口に接続した排気ポンプを備え、
前記排気口からの排気により前記透明端板の方向へ吸引
される前記スクリーン膜の曲率を該スクリーン上の映像
の解像度に応じ制御してなる環境模擬装置用の可変曲率
ドーム型スクリーン装置。
15. A pressure-resistant cylindrical peripheral wall having openings at both ends, an elastic-plastic screen film stretched airtightly at one end opening of the peripheral wall, a transparent end plate airtightly fixed at the other end opening of the peripheral wall, and a perforation formed on the peripheral wall. An exhaust port, and an exhaust pump connected to the exhaust port,
Suction in the direction of the transparent end plate by exhaust from the exhaust port
The curvature of the screen film to be measured
Variable curvature dome screen device for an environment simulation device controlled according to the resolution of the dome.
【請求項16】請求項15のスクリーン装置において、
前記筒形周壁の前記排気口内側部位に調圧弁を設けてな
る環境模擬装置用の可変曲率ドーム型スクリーン装置。
16. The screen device according to claim 15 ,
A variable curvature dome type screen device for an environment simulation device, comprising a pressure regulating valve provided on the inner side of the exhaust port of the cylindrical peripheral wall.
【請求項17】請求項15のスクリーン装置において、
前記筒形周壁の前記スクリーン膜に許容される最大変形
に対応する前記スクリーン膜の最大許容変位を検出する
変位センサ、及び前記変位センサの出力に応じて前記排
気口からの排気又は給気を停止する手段を設けてなる環
境模擬装置用の可変曲率ドーム型スクリーン装置。
17. The screen device according to claim 15 , wherein
A displacement sensor that detects a maximum allowable displacement of the screen film corresponding to a maximum deformation allowed for the screen film of the cylindrical peripheral wall, and stops exhausting or supplying air from the exhaust port according to an output of the displacement sensor. Variable curvature dome type screen device for an environment simulation device provided with a means for performing the above.
【請求項18】請求項15のスクリーン装置において、
前記スクリーン膜の一部分に該スクリーン膜の耐圧強度
以下の一定圧力で気密性を喪失する放圧部を設けてなる
環境模擬装置用の可変曲率ドーム型スクリーン装置。
18. The screen device according to claim 15 , wherein
A variable curvature dome-type screen device for an environment simulation device, comprising a pressure release portion that loses airtightness at a constant pressure equal to or lower than the pressure resistance of the screen film in a part of the screen film.
【請求項19】請求項15のスクリーン装置において、
前記透明端板を透明な剛性材料製としてなる環境模擬装
置用の可変曲率ドーム型スクリーン装置。
19. The screen device according to claim 15 ,
A variable curvature dome screen device for an environment simulation device, wherein the transparent end plate is made of a transparent rigid material.
【請求項20】請求項19のスクリーン装置において、
前記透明端板を透明な剛性材料製のガラス板としてなる
環境模擬装置用の可変曲率ドーム型スクリーン装置。
20. The screen device according to claim 19 ,
A variable curvature dome screen device for an environment simulation device, wherein the transparent end plate is a glass plate made of a transparent rigid material.
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