JP3266427B2

JP3266427B2 - ビデオ画像の投映方法

Info

Publication number: JP3266427B2
Application number: JP24829294A
Authority: JP
Inventors: 隆一郎五藤
Original assignee: Goto Optical Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Goto Optical Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 2002-03-18
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH0888822A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオ画像を投映す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＣＤやブラウン管等、電気的信
号により映像面に映像を表示し、光学系を介してこれを
スクリーンに投映するビデオ投映機が広く普及してい
る。これらは、現在では家庭用の小型のものでなく、従
来の映写機に代わるものとして映画劇場やプラネタリウ
ム劇場などの大型の映像施設においても使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本来、投映
機においては物体面（映像面）と投映面は平行、言い換
えれば投映面に対し光軸が垂直でなければ、映像が正し
い形状に投映できないことはいうまでもない。即ち、投
映面に対し光軸が傾斜している場合には本来矩形に見え
なければならない映像面が、例えば台形等に歪んで見え
ることになる。

【０００４】一方、現実の映像施設を想定した場合、平
面的なスクリーンに投映する場合は投映面に対し光軸が
垂直となるような位置に投映機を設置すること（以下、
本件明細書では、便宜上この位置を「理想的な投映機設
置位置」と称する。）は比較的容易ではあるが、それで
も時には映像施設の建築構造上の理由によりこの理想的
な位置に設置できない場合もあり得る。又、投映面に対
し光軸が垂直である場合に映像が最も正しい形状に投映
できるということは、裏を返せば観客にとって投映機の
設置位置から映像を見るのが最も望ましい鑑賞方法であ
ることを意味するが、この要請を満たすためには座席の
配置のために投映機の設置位置を変更しなくてはなら
ず、そうすると投映機は理想的な設置位置から外れ、映
像が歪むという二律背反が生じる。

【０００５】更に、一つの映像を複数個の投映機により
分割してスクリーンに投映することを想定した場合、各
投映機を理想位置に設置することは、スクリーンと対向
する壁面いっぱいに各投映機を分布して設置しなくては
ならないことを意味し、到底現実的でなかった。そし
て、この場合、各投映機を理想位置に設置しない限り、
それぞれの歪みのために各映像を合成して一つの映像を
構成することが不可能であった。

【０００６】さて、現実の映像施設においてこの種ビデ
オ投映機が多用される場面は、現況では平面的なスクリ
ーンの場合より、例えばプラネタリウム施設のようなド
ーム状のスクリーンである場合が多く、この場合にはよ
り切実な問題が生じることとなる。即ち、この場合には
スクリーンがドーム面を形成している以上、厳密には物
体面と投映面は平行になり得ないが、投映機の設置位置
をドームの中心とすることで、すべての観客に対しても
っとも歪みの少ない映像を鑑賞可能にできるが、実際に
は、他のより重要な投映機（プラネタリウム施設の場合
は恒星投映機）や観客席の配置、或いは投映機の設置環
境から、そのような位置に設置することは不可能であっ
た。このため、投映角を狭くし、変形が目立たない程度
の映像を投映するか、或いは変形自体を無視して大きな
映像をそのまま映像しているが、前者では画角が狭いこ
とによって、後者では大きな変形によって本来映像が持
っている臨場感を再現できなかった。

【０００７】更に、一つの映像を複数個の投映機により
分割してスクリーンに投映することを想定した場合、各
投映機を理想位置に設置することは、ドームの中心に各
投映機を集中して設置することを意味し、前述の平面的
なスクリーンの場合以上に非現実的であった。

【０００８】又、特にプラネタリウム施設においては投
映機を可動軸を持った架台に設置し、動画像を投映しな
がら投映位置を変化させることでより良い演出効果を得
ようとする要請があったが、前述の理論より移動に伴い
映像の形状が変化し、不自然な映像となるため十分な演
出効果を得ることができなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、以上の
問題点を解決するためにこの発明を創作したものであ
り、この発明はドーム状のスクリーンに投映するに際
し、投映機をドームの中心に設置した場合の投映映像の
各画素の位置を仮定し、現実の設置位置における投映機
による各画素の位置をこれに合致するように補正して投
映することを特徴とするビデオ画像の投映方法におい
て、投映機が単数或いは複数の可動軸により投映位置が
変化するものである場合に、可動軸の位置情報を参照し
て、変化する投映位置を求めることを特徴とする。

【００１０】

【作用】よって、この発明によれば、投映機が理想位置
に設置されておらず、投映面に対し光軸が垂直でないに
もかかわらず、垂直の場合と同様な歪みのない完全な映
像を得られるので、投映機を任意の位置に設置すること
が可能となる作用を生じる。

【００１１】又、歪みのない完全な映像を保ったまま、
投映機を任意の位置に設置することが可能となるので、
投映機の設置位置の問題から実現が困難であった、一つ
の映像を複数個の投映機により分割してスクリーンに投
映することを容易に実現できる作用を生じる。

【００１２】又、投映機を可動軸を持った架台に設置
し、動画像を投映しながら投映位置を変化させても、歪
みのない完全な映像を得られる作用を生じる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を説明する。
ドーム状投映面（図３、図５、図６においてドーム面
１として図示）では、ドーム中心を原点とした３次元座
標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と投映面上の位置を表す為の極座標
（α、δ）で位置を表現する。

【００１４】ドーム状投映面では、理想設置位置をド
ーム状投映面の中心に設定する。多くの場合、この位置
には何らかの投映装置（映写機やプラネタリウム）が設
置されており、実際に他の投映装置を設置することは困
難である。

【００１５】実際の投映機の位置を（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚ
ｐ）とする。又、設置された投映機の光軸がドーム面１
と交わる点の座標を（αｉ、δｉ）、または（Ｘｉ、Ｙ
ｉ、Ｚｉ）とする。

【００１６】投映機の映像面４（ＬＣＤまたはブラウ
ン管等の映像を表示している面）からレンズ２のレンズ
主点３までの距離（図４参照）、或いはレンズ主点３か
ら任意の距離における投映画像５を用いて、画像サイズ
から（図５参照）映像を構成する画素の間隔を求める
（前者に対しては実際の、後者に対しては仮想的な間隔
となる。）。

【００１７】以上の情報から、全画素について、演算
装置により次の手順による演算を用いて画像を変形す
る。尚、図１はこの場合の手順を示すフローチャートで
ある。

【００１８】（ａ）選択された画素（Ｘｄｏｔ、Ｙｄｏ
ｔ）を画素の間隔を用いて、理想設置位置にレンズ主点
があると仮定して、選択された画素の投映面上の光軸と
なす角度（αｋ、δｋ）を求める（手順Ｓ１）。

【００１９】（ｂ）ドーム上の投映面における光軸位置
が（Ｒ、Ｏ、Ｏ）となるように、（αｉ、δｉ）を用い
て座標を回転させ、投映機の設置位置座標を（Ｘｐ’、
Ｏ、Ｚｐ’）とする。これにより、画素の投映位置が
（αｋ、δｋ）で表現される（手順Ｓ２）。

【００２０】（ｃ）理想設置位置から投映された画素の
投映位置（αｋ、δｋ）と実際の投映位置のレンズ主点
を結ぶ直線が、レンズ主点から任意の距離だけ離れた仮
想平面との交点の座標（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を求める。
また、実際の投映位置からの光軸がこの仮想平面と交わ
る点を（ＸＯ’、ＹＯ’、ＺＯ’）とする（手順Ｓ
３）。

【００２１】（ｄ）求めた座標（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）
が、仮想平面上の位置を示すＸＹ座標と重なるように、
まず、（ＸＯ’、ＹＯ’、ＺＯ’）を用いて座標の原点
を平面上に移動し、更に平面の法線ベクトルを用いて座
標を回転し、光軸をＺ軸と重ね、このときの（Ｘ’、
Ｙ’、Ｏ）を求める（手順Ｓ４）。

【００２２】（ｅ）求めた座標を画素間隔を用いて、画
素位置（Ｘｄｏｔ’、Ｙｄｏｔ’）に換算する（手順Ｓ
５）。

【００２３】（ｆ）求めた画素位置（Ｘｄｏｔ’、Ｙｄ
ｏｔ’）に、元の画素（Ｘｄｏｔ、Ｙｄｏｔ）を移動す
る（手順Ｓ６）。

【００２４】ここでは、単数或いは複数の可動軸１０に
より投映位置が変化する投映機によりドーム状のスクリ
ーンに投映する場合を説明する。

【００２５】前記の方法では、この場合のように刻々
と投映位置が変化するようなシステムにおける変形処理
装置が非常に大がかりなものとなってしまうことから、
ここでは以下の３つのブロックに分解して処理を行い、
簡素化を図る。

【００２６】（ａ）機器によりあらかじめ定めることの
できる数値 (1）全画素の位置情報を画素単位から、レンズ主点から
の角度（αｋ、δｋ）に変換する。

【００２７】（ｂ）投映方向によって定まる定数 (1）ドーム上の投映面における光軸位置が（Ｒ、Ｏ、
Ｏ）となるように座標を回転させ、投映機の設置位置座
標を変換する。 (2）求めた座標（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）が、仮想平面上の
位置を示すＸＹ座標と重なるための回転角を求める。

【００２８】（ｃ）画素毎に演算を必要とする数値 (1）理想設置位置から投映された画素の投映位置（α
ｋ、δｋ）と実際の投映位置のレンズ主点を結ぶ直線
が、レンズ主点から任意の距離だけ離れた仮想平面との
交点の座標（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を求める。 (2）求めた座標（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）が、仮想平面上の
位置を示すＸＹ座標と重なるように座標を回転する。 (3）求めた座標を画素位置の単位に換算する。 (4）求めた画素位置に、元の画素を移動する。

【００２９】図２は以上の処理を行うためのシステムの
ブロック図である。図中符号１３は記憶装置であり、上
記（ａ）の数値に関しては、計算によって求めた値を基
準データとしてこの記憶装置１３に保存する。

【００３０】図中符号１１は処理装置であり、上記
（ｂ）の定数に関しては、投映位置情報の入力されるコ
ンピューター或いは処理装置１１によって単純な演算処
理によって求め、結果を演算装置１２に与える。

【００３１】図中符号１２は演算装置であり、上記
（ｃ）の数値に関しては、専用の演算装置１２で演算を
行う。

【００３２】図中符号１４は画像変換装置であり、以上
の処理により与えられた変換画素位置に基づき、入力映
像を補正して出力し、刻々と変わる投映位置に対して投
映機を理想の位置に設置した場合の投映映像を実時間で
得る。

【００３３】

【発明の効果】以上の構成よりなるこの発明は次の特有
の効果を奏する。投映機をどのような位置に設置して
も、理想の位置に設置した場合と同様の歪みのない完全
な映像を得られるので、従来設置位置の関係から歪みを
少なくするために画角を狭くせざるを得なかった映像を
広い画角で投映することが可能となり、映像が持ってい
る臨場感を充分再現できることができる。

【００３４】上記と同様の理由より、従来技術では
不可能であった投映機の理想の設置位置に観客の座席を
配して完全な映像を鑑賞することが可能となる。

【００３５】投映機をどのような位置に設置しても、
理想の位置に設置した場合と同様の歪みのない完全な映
像を得られるので、映像の接続部分が連続となり、投映
機の設置位置の問題から実現が困難であった、一つの映
像を複数個の投映機により分割してスクリーンに投映す
ることが可能となる。

【００３６】投映機を可動軸を持った架台に設置し、
動画像を投映しながら投映位置を変化させても、歪みの
ない完全な映像を得られる作用を生じるので、十分な演
出効果が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の要部のフローチャート。

【図２】同上、ブロック図。

【図３】同上、処理を説明するための図。

【図４】同上、処理を説明するための図。

【図５】同上、処理を説明するための図。

【図６】同上、処理を説明するための図。

【図７】同上、処理を説明するための図。

【符号の説明】１ドーム面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドーム状のスクリーンに投映するに際
し、投映機をドームの中心に設置した場合の投映映像の
各画素の位置を仮定し、現実の設置位置における投映機
による各画素の位置をこれに合致するように補正して投
映することを特徴とするビデオ画像の投映方法におい
て、投映機が複数の可動軸により投映位置が変化するも
のである場合に、可動軸の位置情報を参照して、変化す
る投映位置を求めることを特徴とするビデオ画像の投映
方法。