JP3871209B2 - 劇場の映像・音響システム構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立体映写上映や映画を上映する劇場において使用する映像・音響システム構造に関し、特に、明るさと立体感度及び解像度を画期的に高め、映画撮影時の現場立体感を視聴することができる範囲を全スクリーンの範囲に拡大し、音響がスクリーンから飛び出す効果を提供することができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の劇場の映像・音響の構造は、映写機と平面スクリーン及び平面スクリーンの裏面に配された音響システムにより構成されている。 また、立体映画の場合は、図１１に示すように２つの映写装置（２，２）の投影レンズ前段にそれぞれ対称角に偏光板（４，４）を取り付け平面スクリーン（１１）に投射したあと、これを再び対称角の偏向度を有する偏光眼鏡（５）を介して立体映像を観測することは知られている。
【０００３】
偏光板（４）の最大透過率は５０％であり、通常は４０％台である。従って、投射された映写機の光はそれぞれ４０％だけ偏光板（４）を透過して平面スクリーン（１１）に投射されたあと視聴者の偏光眼鏡（５）により再び４０％だけ透過する。したがって、透過率５０％なら最終視聴者はスクリーンの映像を、２５〜１６％の明るさという非常に暗い画面を観ることになる。 左右映像の明るさのバランスが良いことによってのみ立体映像を観ることが可能となるが、上記のような明るさの問題があるため、今まで立体映画の上映を実用化することができなかった。 従って、立体映画ではスクリーンの明るさを増すことが最大の技術として浮き彫りにされている。
【０００４】
一般映画においては、図１に示すような外部の被写体（６）を撮影レンズ（７）を通してフィルム（１０）または各種映像媒体に録画することになる。被写体（６）は嵩のある３次元的物体やこれを撮影レンズ（７）の屈折率を設計学的に設計して撮影角度の映像を強制的に平面処理したあと平面のフィルム（１０）に記録したものである。これを図２のように映写機の投射レンズ（８）により再び平面スクリーン（１１）に平面映像として投射させることにより、多くの課程での映像を平面化する課程が立体感度を低下する主要因となっている。
【０００５】
また、経験上、劇場において、ある場所では他の場所に比べて特に立体感を感じることができる座席位置があることが知られている。その理由は、図２に示すように、平面スクリーン（１１）の上、下、左、右に入射された映像はスクリーンで入射角（∠Ａ）と同一な角度である反射角（∠Ｂ）で散乱方向に反射するためである。つまり、視聴者は散乱反射角（∠Ｂ）がなす逆角の範囲であるＡ範囲にだけ撮影時の撮影角度から来る立体感だけ感じるようになり、その視野感度の範囲が非常に狭くなり撮影時の立体感を感じることができなくなるためである。
【０００６】
即ち、図３の（ａ）に示すように平面スクリーン（１１）で上、下、左、右から投射される映像は上、下、左、右の反射角（∠Ｂ）で反射され、反射角（∠Ｂ）の逆角の範囲であるＡは図３（ｂ）に示すような劇場の座席（１３）の１〜２席に過ぎない極めて制限された範囲内でのみ撮影時の映像深さに伴う立体感を感じることができるに過ぎない。
【０００７】
また、上記のように反射角（∠Ｂ）による少ない視野範囲を克服するためにスクリーン自体の映像均一度を上げる方法で散乱を最大化すべきであったため、スクリーンの反射率を０．９〜１．２％に下げるほかなかったので、非常に暗い暗室以外では使用が不可能であり、映像の深さ感がなかった。
【０００８】
スクリーンの明るさを表す単位はゲイン（ＧＡＩＮ）であって、平面スクリーン（１１）の表面反射率を表すものであり、大体１ゲイン（ＧＡＩＮ）が反射率１％であることは知られている。
【０００９】
最近の劇場ではディジタル通信の発達でスポーツ中継、スクリーン実況講演などを必要として従来の劇場に比べ飛びきり明るい場所で鮮明な映像を要求するようになったが、従来の劇場スクリーンの明るさでは画面があまりにも暗くて視聴が不可能であった。
【００１０】
また、スクリーンの明るさが低いと映像感の深さが出てこなく、カラー再現が充分になされない。つまり、真昼の場面が夕方の場面のようになりコントラスト対比が落ちて色調の明度差が不分明になるなど、求める映像表現がなされない。
【００１１】
映画上映においても明るさを増大して映像の深さ感を再考しようとする努力などがあったが、映写機の光源を増大する方法以外にはこれといった方法がなかった。
【００１２】
また、デジタル映像を対比した小劇場の場合、座席配置とスクリーン間隔が近接する場合、映画の解像度が低下して小劇場での適用にも問題点が多かった。
【００１３】
劇場音響施設構造において、劇場音響であるドルビーサラウンド音響は大概幾つかの音響チャンネルとなっている。主に５.１Ｃｈのドルビーサラウンド音響の場合、スピーカーは、前、後面にステレオで合計２組と、低音を主としたウーファー（ＷＯＯＦＥＲ）前後１組とが配置され、主に出演陣たちの台詞、及び主要音響は、図５に示すセンタースピーカー（３）から出力される。
【００１４】
このようなセンタースピーカー（３）の音響は映画の場面の動きと密接した関係があるため、従来の劇場構造では図４に示すように平面スクリーン（１１）の裏面に図５に示すようなセンタースピーカー（３）を内蔵し平面スクリーン（１１）自体に空気孔（９）を数限りなく穿孔してその間に音響を送出するようになっている。
【００１５】
このような理由でスクリーンの表面がさらに粗くて解像度が低下し、よって反射率が低下して明るさがさらに減少する原因となった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を改善することを目的とする。すなわち、第１の目的はスクリーンの映像深さ感から来る立体感を視聴することができる視聴範囲を劇場の全座席範囲に拡大することである。第２の目的はスクリーンの映像明るさを５倍以上増配して立体映画の実用化を可能にすることである。第３の目的は明るい場所で映像鑑賞が可能にして劇場でスポーツ中継、スクリーンコンサートなどの実況中継などが可能とすることである。第４の目的はスクリーンの表面解像度を５倍以上増大して近接した位置で鮮明な映像が可能にならしめ小劇場構造に適用可能にすることである。最後の目的は、上記の条件を満たしながら同時にセンタースピーカー（３）の音響がスクリーンから出てくる効果を得ることができるよう映像と音響が同時に作用することができる映像・音響システム構造を提供することにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図５は本発明を実施した平面図であり、図６はその縦断面図である。劇場前面には下記で別途に説明する球面（ＣＯＮＣＡVＥ）スクリーン（１）を設置し、同球面スクリーン（１）が有する焦点位置（Ｆ）に映像装置（２）を設置する。また、映像装置（２）の左右（図５の上下方向）にセンタースピーカー（３）を設置する。
【００１８】
センタースピーカー（３）を中心とする左、右座席（１３）は、図５に示すように、球面スクリーン（１）の左、右長さ（Ｄ）の範囲内、すなわち、球面スクリーン（１）の両側端を通過する平行線に挟まれた範囲内に配置する。また、上、下座席（１３）は、図６に示すように、球面スクリーン（１）の上、下長さ（Ｄ１）の範囲内、すなわち、球面スクリーン（１）の上下端を通過する平行線に挟まれた範囲内に配置する。さらに、センタースピーカー（３）以外のスピーカーは、劇場の形状等に合わせて適切な位置に配置する。
【００１９】
映像装置（２）としては、たとえば、フィルムを使用する映写機や、またはＤVＤなどのディジタル電子媒体及びVＯＤ、衛星放送を受信することができる液晶プロジェクターやＤＬＰプロジェクターなどの各種映写装置を使用することができる。
【００２０】
本発明の構成は球面スクリーン（１）の光学的構成と映写装置（２）との光学的結合、センタースピーカー（３）との光学的結合構成が重要である。
【００２１】
立体感を増大させるか、映像効果深さ感を増大するためには、スクリーンの明るさ向上が必須である。また、スクリーンの明るさはスクリーンの反射率と比例する。従って、本発明ではスクリーン表面（Ｓ）の反射率を５〜５０％にする。
【００２２】
反射率を５〜５０％にした理由は、スクリーン表面（Ｓ）の反射率が５％以下である時は反射率の光量があまりにも少なく本発明で要求するスクリーンの光学的作用が微々たるものである一方、スクリーン表面（Ｓ）の反射率が５０％以上である時にはスクリーンの指向性があまりにも高くて視野角とコントラスト効果が減少するためである。
【００２３】
スクリーンの反射率の向上は、スクリーン表面（Ｓ）の反射率を上げる方法で行う。すなわち、反射率は、例を挙げるとアルミニウムなどの反射物質が塗布された反射面の表面の粗さである表面粒子度に従って決定される。
【００２４】
理解を深めるために一例を挙げて説明する。硝子面に研磨材を投入して表面を研磨し、その表面にアルミニウムなどの反射物質を蒸着すると反射面が形成される。このような方法で通常一般スクリーンの標準である反射率１％である１ゲインの表面粒子度を得るためには、通常使用される５０〜９０目間の金剛砂を研磨材として使用、研磨して表面を５０〜９０目間の粗さにしたあと、その表面にアルミニウム蒸着など反射物質を塗布すれば反射率１％内外の反射面が形成される。鏡のような１００ゲインの表面粒子度は通常３,０００目程度の研磨材で研磨する場合に得られる。
【００２５】
通常スクリーンの表面粒子度と反射率（ゲイン）値数は次のとおりである。
【表１】

【００２６】
上記実施例は理解を深めるために提示したもので、反射面の材質と研磨材の特性によって異なることもある。つまり、研磨方法と研磨材の特性を考慮してスクリーン表面（Ｓ）反射率を５〜５０％に構成するのが重要であり、このような反射率は照度測定器で簡単に測定可能である。
【００２７】
しかし、上記のようにスクリーン表面（Ｓ）反射率だけを上げたからといってスクリーン作用をするわけではない。即ち、スクリーン表面の反射率が増大すると図２に示す平面スクリーン（１１）においては投射角（∠Ａ）による反射角（∠Ｂ）がなすＡの範囲の極めて一部の映像を見ざるを得なくなるためである。
【００２８】
これを解決するために、図７及び図８に示すスクリーン（１）のように、それ自体を球面（ＣＯＮＣＡＶＥ）形態に構成する。しかし、スクリーンの形態だけを球面形態に構成するといって均一な映像が形成されるわけではない。即ち、スクリーン球面の焦点距離（Ｆ）と映写装置の投射距離（Ｆ１）を一致させ、スクリーン球面（Ｒ）と映写装置（２）の投射位置とを光学的に結合させなければ、これもまた画面の一部だけしか見えなかったりして視聴範囲が非常に狭くなる。従って、このような球面スクリーン(１)の球面曲率半径（１／Ｒ）は映写装置（２）の投射距離の２倍にする。
【００２９】
即ち、映写装置（２）の投射距離を、たとえば５ｍとしたときに球面スクリーン（１）の球面曲率半径（１／Ｒ）は１０ｍ（１０，０００ｍ／ｍ＝１０，０００Ｒ）にする。その理由は、球面スクリーン（１）の球面曲率半径（１／Ｒ）と同球面が有する焦点距離Ｆとの関係はＦ＝１／２Ｒになるためである。
【００３０】
上記の計算式により図５、図６、図７に示す球面スクリーン（１）の曲率（Ｒ）がなす焦点位置（Ｆ）に映像装置（２）を設置して投射させると、図７に示すように球面スクリーン（１）に入射した映像は直進反射するようになって反射角（∠Ｂ）と入射角（∠Ａ）が同一になるため（∠Ａ）がなくなり、視聴者は直進反射角（∠Ｃ）の逆角範囲であるＥ範囲を視聴するようになるためスクリーン画面の全面を均一に視聴することになる。
【００３１】
即ち、図８に示す球面スクリーン（１）では図２に示す平面スクリーン（１１）と異なり、球面スクリーン（１）の焦点距離（Ｆ１）で入射する映写装置（２）の映像は球面スクリーン（１）で直進反射するため平面スクリーン（１１）の入射角（∠Ａ）による反射角（∠Ｂ）がなくなることから球面映像状態で図１のような映画撮影時の撮影角度のまま球面スクリーン（１）の画面全体で均一に視聴が可能なるわけである。
【００３２】
また、球面スクリーン（１）の横長（Ｄ）以内に位置した視聴者は均一なスクリーン映像視聴が可能になり、同時に図２のような映画撮影時に同一な撮影視覚範囲の拡大と球面スクリーンの球面深さ感による立体感を全座席で鑑賞することができるようになるのである。
【００３３】
また、図１０に示す映写装置（２）で投射された平面画面（１４）を球面曲率（Ｒ）ほど映像の間隔を平面で球面曲率（Ｒ）の差である曲率深さ（Ｈ）ほど拡大することによって立体感が増配されるのである。
【００３４】
次に劇場音響システムに対して説明する。上記のように５〜５０％の反射面を有する球面スクリーン（１）の表面は非常に精巧になるため、図４に示す一般平面スクリーン（１１）のようにスクリーン表面（Ｓ）に数多くの孔（９）を穿孔する場合、そのまま映像に支障をもたらしスクリーン映像視聴自体が不可能となるため、本発明ではスクリーン表面（Ｓ）に孔（９）を形成したり変形したりすることができない。
【００３５】
ところが、スピーカーの音波は光のように移動速度のみが異なるだけで同一な屈折反射作用をすることは知られている。図９に示すように、センタースピーカー（３）の位置を球面スクリーン（１）の焦点距離（Ｆ）位置である映写機（２）の左右に配置する。
【００３６】
このような構造のセンタースピーカー（３）の音響は球面スクリーン（１）の表面により直進反射するため、視聴者はセンタースピーカー（３）の音響が直接スクリーンから飛び出してくるような効果が得られることになるのである。立体映像を投射しようとする場合には図１１に示すように本発明の論理内で映写装置（２）を複数に構成すればよいわけである。
【００３７】
【実施例】
このような本発明を図５及び図６により実施の例を挙げると次のとおりである。
１）球面スクリーン（１）の大きさ：横３７６ｃｍ×縦１６０ｃｍ（２．３５:１）スクリーンの大きさ対角線約１８５″
２）球面スクリーン（１）の表面反射率（Ｓ）：２０％（２０ゲイン）
３）映写装置（２）の球面スクリーン（１）の大きさ（１８５″の場合）で透写時、投射距離（Ｆ１）：６ｍ
４）球面スクリーン（１）の球面曲率Ｒ＝１２ｍ（１２０００Ｒ）
５）球面スクリーン（１）と映写装置（２）の設置間隔（Ｆ）＝６ｍ
６）球面スクリーン（１）とセンタースピーカー（３）の設置間隔（Ｆ）＝６ｍ
７）左右座席（１３）配置間隔（Ｄ）＝３７６ｃｍ
８）上下階別座席（１３）配置間隔（Ｄ１）＝１６０ｃｍ
一般的に映画館の画面比率は２．３５:１である。従って、上記の横×縦の大きさの画面は対角線基準約１８５″の大型スクリーンとなる。
【００３８】
球面スクリーン（１）のスクリーン表面（Ｓ）の反射率は２０％（２０ゲイン）であって、本発明のスクリーン表面（Ｓ）の反射率は５−５０％範囲内であり、一般スクリーン対比約２０倍明るい。
【００３９】
また、球面スクリーン（１）の曲率Ｒは１２ｍ（１２,０００Ｒ）であることに比べ映写装置（２）の投射距離（Ｆ１）は６ｍであるため、球面スクリーン（１）の焦点位置（Ｆ１）と投射距離（Ｆ）が一致するので球面スクリーン（１）の焦点位置（Ｆ１）に映写装置（２）を構成することができるようになるのである。
【００４０】
同時に、センタースピーカー（３）の位置もまた球面スクリーン（１）の球面曲率（Ｒ）が有する焦点位置（Ｆ）に位置するため、音響がスクリーンから観客の位置に直進反射するようになるので、まるで音響がスクリーンから飛び出てくるような効果を得るようになる。
【００４１】
球面スクリーン（１）の左右間隔が３．７６ｍであるため通常椅子間隔６０ｃｍで換算すると左右に一列６席配置が可能であり、通常このようなスクリーンは指向性が強いため最長視聴距離が１００ｍまで可能であるので、１０〜４０列で構成するとき６０〜２４０席まで可能である。
【００４２】
それだけでなく、スクリーン表面（Ｓ）は上記図表１により２０ゲインとして表面粒子度が３７５目であるのに比べ、従来一般スクリーンは１ゲインとして９０目に過ぎないので４倍以上の高解像度実現が可能であるため、それだけ４倍以上の短い視聴距離からでも視聴が可能となるのである。
【００４３】
【発明の効果】
従って、このような本発明はスクリーンを図５、図６、図７、図８、図９に示すように球面スクリーン（１）で構成し、球面スクリーン（１）のスクリーン表面（Ｓ）は５〜５０％の反射率を有する表面で形成し、同球面スクリーン（１）の球面曲率（Ｒ）が有する焦点距離（Ｆ）に映写装置（２）を結合することにより、球面スクリーン（１）に入射した映像は直進反射するようにさせて従来より５〜５０倍の明るい画面を均一視聴可能にするのである。
【００４４】
このような球面スクリーン（１）は図１０に示すように映写装置（２）から投射された平面画面（１４）を球面曲率（Ｒ）ほど平面映像面積を球面面積に拡大するため、映像自体の間隔が平面で球面ほど拡大され球面曲率がなすレンズ錯視効果で球面スクリーン（１）の曲率深さ（１１）ほど立体感が増大するようになるものである。
【００４５】
また、映像深さ感を増配するために映写装置（２）の投射距離を短くし、これに伴う球面スクリーン（１）の曲率（Ｒ）を深くする場合には、これに合う短い投射距離の投射レンズを使用することができる。しかし、このような場合にも上記球面スクリーン（１）と映写装置（２）の光学的位置は上記で説明した本発明の範囲以内でなければならない。
【００４６】
このような映像システムは、特に図１１のように立体映画を投射するために二つの映写装置（２）を球面スクリーン（１）の左右複数に投射したとき、左、右映像の立体感度が増配され非常に高い立体効果を得ることができるのである。従って、このような本発明は立体映画上映時、従来通常１６％台に明るさが落ちる立体映像の明るさを５〜５０倍にスクリーンの明るさを上げることにより鮮明な立体映画上映が可能であり、明るい室内でスポーツ中継、スクリーンコンサートなどを鑑賞することができ、劇場レストランなどの構造に変形も可能になるのである。
【００４７】
スクリーンの形態を球面曲率化した球面スクリーン（１）で構成し、同球面スクリーン（１）の横長（Ｄ）以内に椅子を配置することにより従来平面スクリーン（１１）が有しなかった立体感のある視聴範囲を球面スクリーン（１）の全範囲に拡大し映画の場面と密接した関係のあるセンタースピーカー（３）の位置もやはり球面スクリーン（１）の曲率Ｒが有する焦点位置（Ｆ）に位置することによりスクリーン自体の空気孔（９）形成なしにセンタースピーカー（３）の音響が球面スクリーン（１）の表面（Ｓ）で反射してスクリーンから音響が出てくるような効果を得ることができるようになるのである。
【００４８】
従って、このような本発明はディジタル映像のためのディジタル劇場、マルチフレックス形態の小劇場、学校の劇場教室、会社での小劇場、立体劇場及び劇場式レストランなどに非常に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来映像撮影に関する説明図である。
【図２】従来平面スクリーン映写に関する説明図である。
【図３】従来平面スクリーンの立体感度範囲説明図である。
【図４】従来劇場の音響システム及びスクリーンに関する説明図である。
【図５】本発明を実施した劇場の構造説明図である。
【図６】本発明を実施した劇場構造の断面説明図である。
【図７】本発明の球面スクリーン光学係構成説明図である。
【図８】本発明の球面スクリーン光学係の断面説明図である。
【図９】本発明の音響光学係の構成説明図である。
【図１０】本発明の光学球面スクリーンの立体深さ感に対する説明図である。
【図１１】立体映像投射時の構成説明図である。
【符号の説明】
１ 球面スクリーン
２ 映写装置
３ センタースピーカー
Ｒ スクリーンの球面曲率
Ｆ スクリーンの球面曲率Ｒが有する焦点位置
Ｓ スクリーン表面

Claims (3)

1. 劇場の映像・音響システム構造において、
   スクリーンは球面曲率（Ｒ）と曲率半径（１／Ｒ）と曲率半径（１／Ｒ）の半分の大きさで位置する単一の焦点を有する球面スクリーン（１）で構成し、
   上記球面スクリーン（１）の表面反射率は５−５０％で形成して上記球面スクリーン（１）の焦点位置（Ｆ）にフィルム映写機、または液晶プロジェクタなどの映写装置（２）を配置し、
   上記球面スクリーン（１）の横長以内に座席（１３）を配置し、
   上記スクリーン（１）の焦点位置から投射される映像の光を直進反射させてスクリーン（１）大の逆角の範囲（Ｅ）に拡大することを特徴とする劇場の映像・音響システム構造。
2. 劇場の映像・音響システム構造において、
   スクリーンは球面曲率（Ｒ）を有する球面スクリーン（１）で構成し、
   上記球面スクリーン（１）の表面反射率は５−５０％で形成して上記球面スクリーン（１）の球面曲率（Ｒ）が有する焦点位置（Ｆ）にフィルム映写機、または液晶プロジェクタなどの映写装置（２）を配置し、
   上記球面スクリーン（１）の横長以内に座席（１３）を配置し、
   上記スクリーン（１）の焦点位置から投射される映像の光を直進反射させてスクリーン（１）大の逆角の範囲（Ｅ）に拡大し、
   センタースピーカー（３）の位置を球面スクリーン（１）の球面曲率（Ｒ）が有する焦点位置（Ｆ）である焦点距離（Ｆ１）位置に設定してセンタースピーカー（３）の音響が映像と共に球面スクリーン（１）で同時に反射するように構成したことを特徴とする劇場の映像・音響システム構造。
3. 請求項１又は２において、映写装置（２）の構造を複数個に設置して立体映画上映が可能なことを特徴とする劇場の映像・音響システム構造。

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