JP3589356B2

JP3589356B2 - 体感映像装置

Info

Publication number: JP3589356B2
Application number: JP06990894A
Authority: JP
Inventors: 典雄大賀; 勝利砂賀
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH07253751A

Description

【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段（図１）
作用（図１）
実施例（図１〜図７）
発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は体感映像装置に関し、特に大型映像を用いたアミユーズメント機器に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種の体感映像装置として、６軸姿勢制御機構を有する箱型装置内に、スクリーンと映写装置としてのビデオプロジエクタと座席とが一体に配置されたものがある。この体感映像装置では、安全ベルトで座席に固定された観客が、映像の変化に応じて６軸方向へ姿勢制御されることにより、自らの遠心力と重力を体感し、映像と一体となる臨場感を覚え、仮想現実感を得るようになされている。
【０００４】
また半球内面形状を有するスクリーンに、超広角レンズ搭載のビデオプロジエクタから視野を覆う程の広視野角の映像を投射すると共に、スクリーンの球内エリアに６軸姿勢制御装置を備えた座席を配置した体感映像装置がある。この体感映像装置では、広視野角の映像の変化に応じて座席が６軸姿勢制御されることにより、安全ベルトで座席に固定された観客が、自らの重力と遠心力を体感すると共に、広視野の映像から視覚心理による臨場感を得、かくして仮想現実感を得るようになさていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述のように従来のスクリーンとビデオプロジエクタと座席等が一体で箱型に構成された体感映像装置は、６軸姿勢制御機構が装置全体を支える構造であつた。従つて、装置自体が必然的に大型で重くなつてしまう。このため、映像内容に応じて６軸姿勢制御を行うには、６軸姿勢制御機構として相当の動力やパワーを必要とする問題があつた。
【０００６】
またこのような箱型構造では座席数に限度があり、スペース的にも無駄が多く高コストになる問題があつた。さらにこの体感映像装置では、体感効果を高めるために６軸姿勢制御機構の各軸の制御スピードを早めたり、動きを急激に反転させることが頻繁に行われる。このためシヨツクに弱いビデオプロジエクタ等を使用すると、セツテイングずれや機材故障の原因になりやすい欠点があつた。
【０００７】
一方上述のように半球内面形状のスクリーンとプロジエクタが固定され、座席のみが球内エリアで６軸姿勢制御可能な体感映像装置は、装置の小規模化が困難であるという問題があつた。すなわち半球内面形状のスクリーンで広視野を得るには、座席の位置を球内エリア内に設置する必要がある。ところが装置の小規模化を計るには座席数を減らすか、座席の位置を球内エリア外に設置せざるを得なくなる。従つて視野角が狭くなり観客と投射映像との一体感が得られにくく、本来の仮想現実感が得られなくなる欠点があつた。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、全体として小型軽量化し得ると共に簡易な制御で最大限の仮想現実感を体感し得る体感映像装置を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、投射映像２が映出されるスクリーン１と、そのスクリーン１と別に配され、所定方向の姿勢制御手段４を有するビデオプロジエクタ３と、スクリーン１及びビデオプロジエクタ３と別に配され、所定方向の姿勢制御手段６を有する座席５とを設け、姿勢制御手段６は、上下、左右及び前後方向でなる３軸方向と各軸の捻り方向の６軸方向について座席５の姿勢を制御し、姿勢制御手段４は、上下、左右及び傾斜方向の３軸方向についてビデオプロジエクタ３の姿勢を制御し、座席５と相対する正面のスクリーン１に投射映像２を映出するようにした。
【００１０】
【作用】
スクリーン１と、ビデオプロジエクタ３及びその姿勢制御手段４と、座席５及びその姿勢制御手段６とを別々に設け、当該姿勢制御手段６は、上下、左右及び前後方向でなる３軸方向と各軸の捻り方向の６軸方向について座席５の姿勢を制御し、姿勢制御手段６は、上下、左右及び傾斜方向の３軸方向についてビデオプロジエクタ３の姿勢を制御することにより、ビデオプロジエクタ３に必ずしも座席５と同じ動きをさせることなく、座席と相対する正面のスクリーン１に映像を投射することができ、簡易な制御で最大限の仮想現実感を体感させ得る。
【００１１】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１２】
図１においては全体として本発明による体感映像装置の構成を示す。この体感映像装置はスクリーン１と、ビデオプロジエクタ３と座席５より構成される。このビデオプロジエクタ３は、その投射方向を上下方向でなるＸ軸、左右方向でなるＹ軸、傾斜方向でなるＺ軸の３軸方向に制御する３軸姿勢制御装置４に取り付けられている。また座席５は、その向きを上下方向でなるＹ軸、左右方向でなるＸ軸、前後方向でなるＺ軸と各軸の回転でなる６軸方向へ姿勢制御する６軸姿勢制御装置６に取り付けられている。さらにスクリーン１は球内面の部分形状でなり、ビデオプロジエクタ３より映出される投射映像２のフレームに対し、縦２倍及び横２倍の広さに選定されている。
【００１３】
この体感映像装置の信号処理の流れを図２に示す。すなわち映像源として例えばビデオデイスクプレーヤ７にデイスクをセツトしてスタートすると、ビデオデイスクプレーヤ７からは、ビデオ信号とビデオ信号に付随するフレームＮｏ及び２チヤンネル（Ｌ／Ｒ）のオーデイオ信号が、それぞれ出力される。まずオーデイオ信号出力の２チヤンネルはオーデイオアンプ８、９を経てスピーカ１２、１３へ供給される。またビデオ信号出力はビデオプロジエクタ３へ供給され、スクリーン１へ投射映像が映出される。なお映像信号に付随するフレームＮｏは、映像の進行と共にフレームカウンタ１０で読取られ、データメモリ回路１１へ入力される。
【００１４】
データメモリ回路１１は、図３に示すように、３回路のデータメモリでビデオプロジエクタ３の投射映像を３軸方向へ制御し、６回路のデータメモリで座席５を６軸方向へ姿勢制御する。すなわちデータメモリ回路１１には９回路のデータメモリが並列に装備されている。この９回路のデータメモリは、内部でゲートされてビデオ信号に付随するフレームＮｏに対応した制御信号を出力する。
【００１５】
またこの体感映像装置におけるスクリーン１と投射映像２のフレームの関係を図４に示す。このスクリーン１は投射映像２のフレームの大きさに対し、縦２倍及び横２倍の面積がある。従つて投射映像２のフレームは、ビデオプロジエクタ３の３軸方向の制御に応じ、固定されたスクリーン面を３軸方向へ移動し得るようになされている。例えばビデオプロジエクタ３のＺ軸の捻りによる傾斜角度は±３０〔°〕度以内で移動でき、またＸ軸及びＹ軸の捻りによる上下及び左右方向の位置移動範囲は、フレームサイズの±５０〔％〕以内まで自在に投射位置を移動できる。
【００１６】
実際上ビデオプロジエクタ３は、図５に示すように例えば３管式のプロジエクタ装置でなり、３軸姿勢制御装置４に装着されている。この３軸姿勢制御装置４が、図３に上述したデータメモリ回路１１から得られる３軸姿勢制御信号により制御される。なお３軸姿勢制御装置４の動作状況は、電子回路のセツテイングずれや破損等、故障の原因になるような急激なシヨツクをビデオプロジエクタ３に与えることの無いよう、常にソフトな動作を行う。
【００１７】
一方座席５は、図６に示すように例えば８人分が６軸姿勢制御装置６上に配置されている。この６軸姿勢制御装置６が、データメモリ回路１１から得られる６軸姿勢制御信号によりビデオプロジエクタ３と並行して制御される。このためビデオプロジエクタ３からスクリーン１に投射される投射映像２のフレームは、常に座席５の正面にある。なお常にソフトな動きをするビデオプロジエクタ３に対し、座席５の動き方は映像の内容に合わせ、アクシヨンを強調する場面では、姿勢制御のスピードや量を任意に設定し、姿勢制御に時間差を任意に設けることもある。従つて座席５はビデオプロジエクタ３のソフトな動きに対し、激しい動き方をする。
【００１８】
以上の構成において、例えば自動車等の移動体にビデオカメラを固定し、移動体を右方向にカーブさせながら周りの景色を撮影すると、移動体側から見た景色が撮影される。この映像を通常のスクリーンに映出すると、本来は視点側が動き景色側は静止しているにも関わらず、スクリーン上では景色が右から左へ流れ、視点側は静止して見える。これに対してこの体感映像装置では、まずこの映像をスクリーン１の中心部に投射し、映像に合わせて座席５の６軸姿勢制御装置６を制御してＹ軸を右に捻り座席５に遠心力を与えると共にＸ軸を左から右方向へスライドさせて座席５に重力を与える。同時にビデオプロジエクタ３の３軸姿勢制御装置４を制御して、Ｙ軸は座席５のＹ軸捻りに同期して右に捻り、これによりスクリーン１の投射映像２のフレームと座席５とが平行に相対する状態を作る。
【００１９】
次にビデオカメラを固定した移動体が坂を登る状況の映像では、座席５の動きを正面又は下向きから映像に合わせてＸ軸を上向き方向に捻り、Ｙ軸は下から上へ押上げ、遠心力と重力を座席５に与える。同時にビデオプロジエクタ３本体のＸ軸は、座席５のＸ軸捻りに同期して、正面又は下向きから映像に合わせてＸ軸を上向き方向に捻り、スクリーン１の投射映像２のフレームと座席５とが、平行に相対する状態を作る。
【００２０】
従つてスクリーン１と座席５の関係は、スクリーン１がビデオカメラの被写体に相当し、座席５がビデオカメラに相当する。このため映像に合わせて動く座席５の位置は、ビデオカメラの動いた位置であり、ビデオプロジエクタ３の動きは座席５の動きに応じ、常に座席５と相対する正面のスクリーン１に映像を投射する。このように撮影時のビデオカメラの軌跡をたどる視点側、すなわち座席５が移動することにより、観客は体感を覚えると共にその体感が映像の動きとマツチし、自らが映像に入り込んでいるという仮想現実感を体感できる。
【００２１】
以上の構成によれば、スクリーン１と、ビデオプロジエクタ３及びその３軸姿勢制御装置４と、座席５及びその６軸姿勢制御装置６とを、それぞれ分離することにより、ビデオプロジエクタ３本体に与える急激な動きやシヨツクを避け得る体感映像装置を実現できる。
【００２２】
すなわち、座席５側が激しい振動や急カーブの動きを体感している時、映像側の動きが全く同じ動きをする必要は無く、映像は常に座席５の動きに応じて、座席５の前方にあれば、体感映像としての効果に変わりは無い。従つてシヨツクに弱いビデオプロジエクタ３は常に緩やかな動作で座席５の動きに応じれば良いため、セツテイングずれや故障を避け得る体感映像装置を実現できる。
【００２３】
また上述の構成によれば、全体を覆う枠を必要としないため材料を節約し得ると共に装置全体を軽量化できる。同時に座席５の６軸姿勢制御装置６は、装置自体の負荷荷重が軽減するため、動力やパワーが大幅に削減され、その分構造を簡略化し得る。さらにスクリーン１と、ビデオプロジエクタ３及びその３軸姿勢制御装置４と、座席５及びその６軸姿勢制御装置６との各稼働部が個々に分離しているため、装置の運搬や設置が容易で改装等に柔軟に対応し得、限定されたスペースや変形スペース、規模の大小に柔軟に対応し得る体感映像装置を実現できる。
【００２４】
なお上述の実施例においては、スクリーンとして球内面の部分形状のものを用いた場合について述べたが、スクリーンの形状はこれに限らず、例えば円筒内面の部分形状のものや平面状のものを用いるようにしても良い。この場合、ビデオプロジエクタとしてオートフオーカスレンズ機構を有するものを用いれば、スクリーンの全域に亘つて容易にフオーカスさせることができ、スクリーンの形状を簡易なものにできる分全体として装置を簡略化し得る。
【００２５】
また上述の実施例においては、ビデオプロジエクタを３軸方向に姿勢制御し、座席を６軸方向に姿勢制御した場合について述べたが、姿勢制御の方向はこれに限らず、映像や装置に応じて種々選定するようにしても良い。
【００２６】
また上述の実施例においては、データメモリ回路でビデオプロジエクタの３軸方向制御用の３回路分のデータメモリと、座席の６軸姿勢制御用の６回路分のデータメモリを設けた場合について述べたが、これに代え、ビデオプロジエクタのデータメモリを、座席の６軸姿勢制御用のデータメモリと共用しても良い。
【００２７】
すなわちビデオプロジエクタの３軸（上下、左右、傾斜）方向の制御と、座席の６軸（上下、左右、傾斜と各軸の捻り）方向の制御のうち、上下、左右、傾斜の３軸については、常に並行して動作している。このためこの３軸については、制御スピードと制御量を各ドライバ回路でタイミング補正することにより、双方の３軸制御データメモリを共用できる。
【００２８】
また上述の実施例においては、ビデオプロジエクタとして、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー映像をスクリーン上で合成する３管式のものを用いた場合について述べたが、ビデオプロジエクタはこれに限らず、液晶等を用いてカラー映像を投射する、いわゆる液晶プロジエクタ等を用いるようにしても上述の実施例と同様の効果を実現できる。
【００２９】
また上述の実施例においては、６軸姿勢制御装置に８人分の座席を配置した場合について述べたが、座席の数はこれに限らず、６軸姿勢制御装置の動力やパワーに応じて所望の人数分設けるようにしても良く、さらに図７に示すように、座席１８と６軸姿勢制御装置１９を一対とし、これを複数台設けるようにしても上述の実施例と同様の効果を実現できる。
【００３０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、スクリーンと、姿勢を３軸方向に制御可能なビデオプロジエクタ及びその姿勢制御手段と、姿勢を６軸方向に制御可能な座席及びその姿勢制御手段とを別々に設け、当該ビデオプロジエクタの姿勢を制御して常に座席と相対する正面のスクリーンに映像を投射するようにしたことにより、ビデオプロジエクタ３に必ずしも座席５と同じ動きをさせることなく、簡易な制御で最大限の仮想現実感を体感させ得る体感映像装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による体感映像装置の一実施例の全体を示す略線的斜視図である。
【図２】図１の体感映像装置の信号処理の流れを示すブロツク図である。
【図３】図２のデータメモリ回路を用いてビデオプロジエクタと座席の動作を説明するチヤート図である。
【図４】図１の体感映像装置におけるスクリーンに対する投射映像の投射位置と傾斜角の説明に供する略線図である。
【図５】図１の体感映像装置におけるビデオプロジエクタとその３軸姿勢制御装置を示す略線的斜視図である。
【図６】図１の体感映像装置における複数座席とその６軸姿勢制御装置を示す略線的斜視図である。
【図７】体感映像装置の他の実施例における単一座席とその６軸姿勢制御装置を示す略線的斜視図である。
【符号の説明】
１……スクリーン、２……投射映像、３……ビデオプロジエクタ、４……３軸姿勢制御装置、５……座席、６……６軸姿勢制御装置、７……ビデオデイスクプレーヤ、８……オーデイオアンプ（Ｌ）、９……オーデイオアンプ（Ｒ）、１０……フレームカウンタ、１１……データメモリ回路、１２……スピーカ（Ｌ）、１３……スピーカ（Ｒ）、１４……ドライバ（３軸姿勢制御装置駆動用）、１５……ドライバ（６軸姿勢制御装置駆動用）、１８……座席、１９……６軸姿勢制御装置。

Claims

投射映像が映出されるスクリーンと、
上記スクリーンと別に配され、所定方向の姿勢制御手段を有するビデオプロジエクタと、
上記スクリーン及び上記ビデオプロジエクタと別に配され、所定方向の姿勢制御手段を有する座席と
を具え、
上記座席の上記姿勢制御手段は、上下、左右及び前後方向でなる３軸方向と各軸の捻り方向の６軸方向について上記座席の姿勢を制御し、
上記ビデオプロジエクタの上記姿勢制御手段は、上下、左右及び傾斜方向の３軸方向について上記ビデオプロジエクタの姿勢を制御し、上記座席と相対する正面の上記スクリーンに上記投射映像を映出する
ことを特徴とする体感映像装置。
上記スクリーンは、上記投射映像のフレームの大きさに対し、縦２倍及び横２倍の面積を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。
上記３軸方向に上記ビデオプロジエクタの姿勢を制御する姿勢制御手段の制御データと、上記６軸方向に上記座席の姿勢を制御する姿勢制御手段の制御データとを格納するデータメモリ回路を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。
上記３軸方向に上記ビデオプロジエクタの姿勢を制御する姿勢制御手段の制御データと、上記６軸方向に上記座席の姿勢を制御する姿勢制御手段の制御データとを共用するようにした
ことを特徴とする請求項３に記載の体感映像装置。
上記スクリーンは球内面の部分形状でなり、上記ビデオプロジエクタを上記球内面の球心点付近に設置すると共に、上記座席を上記球内面の球内エリアに設置するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。
上記スクリーンは円筒内面の部分形状でなり、上記ビデオプロジエクタを上記円筒内面の円筒中心付近に設置すると共に、上記座席を上記円筒内面の筒内エリアに設置するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。
上記スクリーンは平面状でなり、上記ビデオプロジエクタ及び上記座席を上記スクリーンの前面に設置するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。
上記ビデオプロジエクタはオートフオーカスレンズ機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の体感映像装置。