JP2007218945A - プロジェクションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】特殊なレンズを用いることなく、低コストで、円筒型のスクリーンに臨場感溢れるパノラマ画像を投影させることができるようにする。
【解決手段】円筒型に形成されたスクリーン２と、スクリーン２の中心軸に沿う方向へ投射光を投射する投射レンズ部材３ａを有するプロジェクタ３と、プロジェクタ３の投射方向に配設すると共に投射レンズ部材３ａからの投射光を反射させてスクリーン２にパノラマ画像を投影する反射光学系を有する反射部材４とを備え、プロジェクタ３をスクリーン２の上方に配設し、反射部材４に設けた反射光学系を凸面鏡１１とし、凸面鏡１１を、投射レンズ部材３ａと光軸を一致させた状態で配設する。プロジェクタ３からの投射光を凸面鏡１１で反射させるだけでスクリーン２にパノラマ画像を簡単に投影させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに設けた投射レンズ部材からの投射光を、円筒型に形成されたスクリーンに投射してパノラマ画像を投影するプロジェクションシステムに関する。

従来、プロジェクタから投射光を円筒型のスクリーンに投射してパノラマ画像を投影させる技術として、例えば特許文献１（特開２００５−９１４４９号公報）に開示されているようなものがある。

すなわち、同公報では、プロジェクタを、その投射方向を天井に向けて配設し、又、このプロジェクタの出射方向に、当該プロジェクタから出射されるパノラマ円形画像を３６０°に展開するパノラマ画像光学系を配設し、更に、パノラマ画像光学系の外周にスクリーンを配設する。そして、プロジェクタから出射されたパノラマ円形画像を、パノラマ画像光学系にて３６０°に展開して略水平方向へ投射し、スクリーンにパノラマ画像を投影する。
特開２００５−９１４４９号公報

しかし、上述した公報に開示されている技術では、プロジェクタから投射されたパノラマ円形画像を３６０°に展開するために特殊な形状の光学系を必要としており、製造コストが高くなる問題がある。

又、このパノラマ画像光学系に入射された画像は、このパノラマ画像光学系で３６０°に展開された後、略水平方向へ投射されるため、パノラマ画像光学系はスクリーンに対してほぼ水平方向の領域内に配設する必要がある。その結果、当該パノラマ画像光学系が配設されている位置、すなわち、鑑賞者が最も臨場感を得られる位置でスクリーンに投影された画像を観賞することができず、臨場感が半減されてしまう問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、特殊な光学系を用いることなく、低コストでスクリーンに臨場感溢れるパノラマ画像を投影させることのできるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１発明は、円筒型に形成されたスクリーンと、上記スクリーンの中心軸に沿う方向へ投射光を投射する投射レンズ部材を有するプロジェクタと、上記プロジェクタの投射方向に配設すると共に、上記投射レンズ部材からの投射光を反射させて上記スクリーンにパノラマ画像を投影する反射光学系を有する反射部材とを備えるプロジェクションシステムにおいて、上記プロジェクタが上記スクリーンの中心軸に沿う方向の一側に配設され、上記反射部材に設けられている上記反射光学系が凸面状に形成されていると共に該反射光学系が上記投射レンズ部材と光軸を一致させた状態で配設されていることを特徴とする。

このような構成では、プロジェクタから投射される投射光を反射光学系で反射させるだけで、円筒型のスクリーンにパノラマ画像を投影させることができるので、構造が簡単で、取扱性が良い。又、反射光学系は凸面状に形成されているだけであるため、製造が容易となり、特殊な光学系を用いることなく、低コストでスクリーン上に臨場感溢れるパノラマ画像を投影させることができる。更に、プロジェクタをスクリーンの中心軸に沿う方向の一側に配設したので、スクリーンに対して水平方向であってプロジェクタが配設されている部位の軸上に空間が確保されるため、観賞者は当該プロジェクタが配設されている軸上でパノラマ画像を観賞することができるため、臨場感をより一層効果的に体感することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記反射部材に、上記反射光学系と上記投射レンズ部材との間の距離を調整する調整機構を設けたことを特徴とする。

このような構成では、反射光学系に、反射光学系と投射レンズ部材との間の距離を調整する調整機構を設けたので、プロジェクタ側での表示補正が不要となり、しかも、プロジェクタを移動させることなく、スクリーンに投射されるパノラマ画像を適正な表示状態に簡単に調整することができるため取扱性がよい。

第３の発明は、第１或いは第２の発明において、上記反射光学系は、上記投射レンズ部材に対設する凸面鏡であることを特徴とする。

このような構成では、反射光学系を凸面鏡としたので、構造が容易になり、製造コストの低減を図ることができる。

第４の発明は、第１或いは第２の発明において、上記反射光学系は、上記投射レンズ部材に対設して該投射レンズ部材からの投射光を反射させる第１の凸面鏡と、該第１の凸面鏡からの反射光を反射させて上記スクリーンに上記パノラマ画像を投影する第２の凸面鏡とを備えていることを特徴とする。

このような構成では、反射光学系を、投射レンズ部材からの投射光を反射させる第１の凸面鏡と、この第１の凸面鏡からの反射光を反射させてスクリーンにパノラマ画像を投影する第２の凸面鏡とで構成したので、第１の凸面鏡とプロジェクタとの距離を近接させることが可能となり、構成部品全体のコンパクト化を実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図３に本発明の第１形態を示す。図１はプロジェクションシステムの構成を概略的に示す断面側面図、図２は図１のII-II断面図、図３は図１の要部拡大断面図である。

本形態によるプロジェクションシステム１は、円筒型のスクリーン２、プロジェクタ３、反射部材４を備えており、これらが室内５に配設されている。又、スクリーン２のほぼ中央にシート１４がセットされており、このシート１４に観賞者Ａが着座される。尚、図においては、観賞者Ａとスクリーン２とが比較的近接された状態で記載されているが、スクリーン２は、これよりも大きな半径を有していても良く、又、観賞者Ａも２人以上であっても良い。

スクリーン２は自立式であり、その外壁部２ａがプラスチック等の比較的軽量な材料で形成され、この外壁部２ａの内周に投影面２ｃが形成されている。又、このスクリーン２の後部に、出入り口２ｂが設けられており、この出入り口２ｂが扉６で開閉自在にされている。この扉６の内面はスクリーン２の内面と同一の曲率で形成されていると共に、投影面２ｃが形成されている。尚、投影面２ｃはスクリーン２の内面全周に形成されている必要はなく、シート１４に着座している観賞者Ａが頭を左右に振った際の視野範囲（200〜240°程度）がカバーされていればよく、観賞者Ａの背面側への投影は省略しても良い。観賞者Ａの背面側への投影を省略する場合は、背面側に配設されている投影面２ｃを省略することができ、従って、扉６自体を省略することも可能である。但し、以下においては、全周のパノラマ画像を投影面２ｃに投影させる態様について説明し、観賞者Ａの背面側への投影を省略する態様についての説明は省略する。

プロジェクタ３は室内５の天井５ａに対し吊下部材７を介して支持されている。図２に示すように、本形態ではプロジェクタ３が、スクリーン２の中心軸上に配設されているが、これよりも前後方向へ変位した位置に配設されていても良い。

吊下部材７は、天井５ａに固設される座面８と、この座面８に対して設定間隔を開けて対設すると共にプロジェクタ３を固設する取付け面９と、両面７，８間を連結するステー１０とを備えている。ステー１０は、比較的細く且つ透明な部材で形成されており、両面７，８間の四隅が連結されている。

座面８の取付け面９に対向する部位の中央にボス部８ａが突設されており、取付け面９に固設されているプロジェクタ３は、投射レンズ部材３ａがボス部８ａの方向へ指向されていると共に、この投射レンズ部材３ａの光軸とボス部８ａの中心軸とが一致された状態で配設されている。尚、ボス部８ａにはねじ孔が螺設されている。

反射部材４は反射光学系としての凸面鏡１１を有している。この凸面鏡１１は、その反射面が凸型の回転対称面をなしている。このような形状の凸面鏡１１としては、反射面が光軸を中心軸とする楕円形曲面や放物線曲面等に形成された回転双曲面体、或いは光軸を中心軸とする円錐面状の反射面を有する円錐体等がある。

図３に示すように、この凸面鏡１１の背面の光軸上にねじ軸部１１ａが突設されている。凸面鏡１１は、ねじ軸部１１ａが、吊下部材７の座面８に突設されているボス部８ａに螺入された状態で、プロジェクタ３に設けられている投射レンズ部材３ａに対設されると共に、凸面鏡１１と投射レンズ部材３ａとの光軸が一致される。

又、凸面鏡１１はねじ軸部１１ａをボス部８ａのねじ孔に螺入させる際の進退動作により、投射レンズ部材３ａと凸面鏡１１との距離Ｌを調整することができる。又、ボス部８ａの側面に剣先ねじ等の止めねじ１２が螺入されており、この止めねじ１２の先端が、ねじ軸部１１ａに食い込まされてねじ軸部１１ａの緩み止めが図られる。

プロジェクタ３は、ビデオプレーヤ１６やパーソナルコンピュータ１７と、室内ＬＡＮ等の通信回線１８を介して接続されている。ビデオプレーヤ１６やパーソナルコンピュータ１７は、ＤＶＤ、ＨＤＤ等の画像記憶手段（図示せず）に記憶されている静止画、動画等の画像を再生するもので、この再生された画像信号が通信回線１８を介してプロジェクタ３に送信される。プロジェクタ３はビデオプレーヤ１６やパーソナルコンピュータ１７から送信された画像信号に基づいて生成した画像を投射レンズ部材３ａから投射する。尚、プロジェクタ３としては、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）プロジェクタ、ＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタ等がある。

ところで、画像記憶手段（図示せず）にはパノラマ画像が記録されている。このパノラマ画像は、反射部材４に設けられている凸面鏡１１と同一形状の反射面を有する凸面鏡を用いて、ビデオカメラ等の撮像装置で撮像したもので、撮像装置では周囲360°の像がドーナツ状に記録される。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。スクリーン２のほぼ中央にセットされたシート１４に着座している観賞者Ａが画像を観賞するに際しては、先ず、ビデオプレーヤ１６或いはパーソナルコンピュータ１７を駆動させて画像記憶手段に記録されているパノラマ画像を再生させる。すると、この再生された画像信号が室内ＬＡＮ等の通信回線１８を介してプロジェクタ３に送信される。

プロジェクタ３は受信した画像信号に基づき画像を生成し、当該画像を投射レンズ部材３ａを通して出射する。この投射レンズ部材３ａから出射された投射光は、凸面鏡１１で反射されて全方位に出射される。

そして、凸面鏡１１から全方位に出射された画像は、スクリーン２（及び扉６）の内面に形成されている投影面２ｃに投射されて、この投影面２ｃにパノラマ画像が投影される。

このように、本形態では、画像を投影面２ｃに投射する際に使用する凸面鏡１１と同一の反射面を有する凸面鏡を用いて画像を撮像し、この画像をプロジェクタ３から出射するに際し、撮像に使用したものと同一形状の反射面を有する凸面鏡１１で投射光を反射させてスクリーン２の投影面２ｃに投射するようにしたので、特殊な光学系を使用することなく、プロジェクタ３は取り込んだ画像をそのまま出射するだけで、投影面２ｃにパノラマ画像を投影することができるので、当該反射部材４と通常市販されているプロジェクタ３とを用いて臨場感溢れるパノラマ画像を、低コストで投影させることができ、高い汎用性を得ることができる。

又、プロジェクタ３、及び反射部材４が天井５ａに固設されているので、このプロジェクタ３が配設されている部位の直下、すなわち、スクリーン２に対して水平方向であって、投射レンズ部材３ａの軸上に空間が確保されるため、この位置で観賞者Ａはパノラマ画像を観賞することができ、臨場感溢れるパノラマ画像をより一層体感することができる。

更に、撮像装置、或いはビデオプレーヤ１６やパーソナルコンピュータ１７において、取り込んだ全方位の画像をパノラマ画像に逐一変換する必要がなく、その分、画像変換に要するデータ処理、及び負荷を軽減することができる。

ところで、凸面鏡１１は、この凸面鏡１１で反射された投射光が、投影面２ｃに正確にパノラマ画像として投射されるように、投射レンズ部材３ａに対してその距離Ｌを正確に設定する必要がある。以下においては、この距離Ｌの調整作業について説明する。

先ず、プロジェクタ３から出射された投射光を凸面鏡１１で反射させて投影面２ｃにパノラマ画像を投射させている状態で、凸面鏡１１を右或いは左に回転させる。

すると、この凸面鏡１１の背面に突設されているねじ軸部１１ａは、吊下部材７の天井５ａに固設されている座面８から突出されているボス部８ａのねじ孔に螺入されているため、凸面鏡１１を回転させることで、この凸面鏡１１がねじ軸部１１ａに沿って進退動作し、投射レンズ部材３ａに対する凸面鏡１１の距離Ｌが可変される。

この距離Ｌが可変されると、凸面鏡１１に入射される投射光の反射角が可変されるため、投影面２ｃに投射されるパノラマ画像の投射状態が変化する。

作業者は、投影面２ｃに投射されるパノラマ画像を見ながら凸面鏡１１の位置を調整し、適正な表示状態が得られる位置で凸面鏡１１の回転を止める。そして、ボス部８ａの側面に螺入されている止めねじ１２をねじ込み、その先端をねじ軸部１１ａに食い込ませて、位置決め固定する。

このように、本形態では、凸面鏡１１と投射レンズ部材３ａとの間の距離Ｌを調整する機構を備えているので、投影面２ｃ上にパノラマ画像を鮮明に投射することができる。又、この調整機構を反射部材４と吊下部材７との連設部分に設けたので、位置調整に際して、プロジェクタ３自体での表示補正が不要となり、調整作業の簡略化を実現することができる。

又、図４に本発明の第２形態による図３相当の断面図を示す。尚、第１形態と同一の構成部分については同一の符号を付し、図面による記載を省略する。

上述した第１形態によるプロジェクションシステム１では、反射部材４に、反射光学系として１つの凸面鏡１１を設け、プロジェクタ３からの出射された投射光を、この凸面鏡１１で反射させてスクリーン２の投影面２ｃ上にパノラマ画像を投影させる構造としたが、本形態による反射部材２１は、反射光学系２４として、第１、第２の２つの凸面鏡２５，２６を有しており、プロジェクタ３の投射レンズ部材３ａから出射された投射光を第１の凸面鏡２５と第２の凸面鏡２６とで反射させた後、スクリーン２の投影面２ｃに投射させる構造とし、反射光学系２４とプロジェクタ３とを中心とする周辺機器をコンパクトに集約できるようにしたものである。

すなわち、プロジェクタ３は、投射レンズ部材３ａを下方に指向させた状態で天井５ａに取付けられている。従って、本形態では、第１形態の吊下部材７を省略することができる。又、反射部材２１は円筒状の支持部材２７を有し、この支持部材２７がプロジェクタ３を囲うように配設されていると共に、その上端部が天井５ａに固設されている。更に、この支持部材２７の下端部に第２の凸面鏡２６が反射面を下方に指向させた状態で固設されている。又、この第２の凸面鏡２６の下方に第１の凸面鏡２５が反射面を上方に指向させた状態で対設されており、この第１の凸面鏡２５が透明カバー２８に固設されている。この透明カバー２８は半球面状に形成されており、その開口端部が支持部材２７に固設されている。

両凸面鏡２５，２６の反射面は、第１形態と同様、光軸を中心とする回転双曲面で形成され、或いは円錐面をなしている。投射レンズ部材３ａ、及び両凸面鏡２５，２６の各光軸は一致されており、第２の凸面鏡２６の光軸中心には、投射レンズ部材３ａを臨ませるための軸孔２５ａが穿設されている。

このような構成では、プロジェクタ３の投射レンズ部材３ａから下方へ出射される投射光が、第１の凸面鏡２５の反射面にて上方に対設する第２の凸面鏡２６に拡がりながら投射される。そして、この第２の凸面鏡２６に投射された投射光が、この第２の凸面鏡２６の反射面にて下方へ再度拡がりながら反射されてスクリーン２の投影面２ｃに投射され、この投影面２ｃにパノラマ画像が投影される。

投射レンズ部材３ａからの投射光は、第１、第２の凸面鏡２５，２６で反射させて投影面２ｃに投射させるようにしたので、第１の凸面鏡２５とプロジェクタ３とを、第１形態の凸面鏡１１とプロジェクタ３間の距離よりも近接させることができる。その結果、反射光学系２４とプロジェクタ３とをコンパクトに集約させることができ、天井５ａ等に少ない突出量で簡単に取り付けることができる。

尚、プロジェクタ３から投射される画像は、反射光学系２４を構成する第２の凸面鏡２６と第１の凸面鏡２５と同一の構成を有する反射部材を用いて撮像したものであり、投射される画像は、360°である必要はなく、第１形態と同様、シート１４に着座している観賞者Ａが頭を左右に振った際の視野範囲（200〜240°程度）がカバーされていればよい。

このように、本形態では、プロジェクタ３からの投射光を第１、第２の反射鏡２５，２６にて反射させてスクリーン２の投影面２ｃにパノラマ画像を投影させるようにしたので、プロジェクタ３を天井５ａ側に固設させることができるため、プロジェクタ３の取付け構造を簡略化することができる。

又、図においては、第２の凸面鏡２６と投射レンズ部材３ａとの距離を調整する機構が明示されていないが、支持部材２７を内筒と外筒とで構成し、その一方を天井５ａに固設し、他方に第２の凸面鏡２６と透明カバー２８とを固設すると共に、内筒と外筒とを螺合させることで、当該螺合部分のねじ込み量にて距離を簡単に調整することができる。

又、図５に本発明の第３形態によるプロジェクションシステムの概略斜視図を示す。本形態によるプロジェクションシステム３１では、円筒状の透過型スクリーン３４を用い、この透過型スクリーン３４に投影された画像を外側から観察するようにしたものである。尚、プロジェクタ３、及び反射部材４の構成、及び支持構造は、第１形態と同様であるため説明を省略する
本形態では、プロジェクタ３から投射された画像を、反射部材４に設けた凸面鏡１１で反射させて透過型スクリーン３４に投射するようにしたので、例えば床面に固設する下部円筒部材３２と天井に固設する上部円筒部材３３との間に、円筒状の透過型スクリーン３４を配設し、その中心軸の天井５ａ側に、第１形態と同様の構成のプロジェクタ３、及び反射部材４を配設することで、展示場等でのディスプレイや、公共施設等でのインフォメーションディスプレイとして機能させることができる。この場合、第２形態によるプロジェクタ３、及び反射光学系２４を用いて透過型スクリーン３４に画像を投影させるようにしても良い。

尚、本発明は上述した各形態に限るものではなく、例えば投影面２ｃに投射される画像は、撮像装置で撮像した実写像に限らずコンピュータにより作成したＣＧであっても良い。又、設置場所も反射部材４（或いは２１）とプロジェクタ３とを床面に配設させる構造であっても良い。

本発明によるプロジェクションシステムは上述した各形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施が可能である。

第１形態によるプロジェクションシステムの構成を概略的に示す断面側面図 同、図１のII-II断面図 同、図１の要部拡大断面図 第２形態による図３相当の断面図 第３形態によるプロジェクションシステムの概略斜視図

符号の説明

１，３１…プロジェクションシステム、２…スクリーン、２ｃ…投影面、３…プロジェクタ、３ａ…投射レンズ部材、４，２１…反射部材、５ａ…天井、７…吊下部材、１１…凸面鏡、１２…止めねじ、２４…反射光学系、２５…第１の凸面鏡、２６…第２の凸面鏡、２７…支持部材、３４…透過型スクリーン、Ａ…観賞者、Ｌ…距離

Claims (4)

1. 円筒型に形成されたスクリーンと、
   上記スクリーンの中心軸に沿う方向へ投射光を投射する投射レンズ部材を有するプロジェクタと、
   上記プロジェクタの投射方向に配設すると共に、上記投射レンズ部材からの投射光を反射させて上記スクリーンにパノラマ画像を投影する反射光学系を有する反射部材と
   を備えるプロジェクションシステムにおいて、
   上記プロジェクタが上記スクリーンの中心軸に沿う方向の一側に配設され、
   上記反射部材に設けられている上記反射光学系が凸面状に形成されていると共に該反射光学系が上記投射レンズ部材と光軸を一致させた状態で配設されている
   ことを特徴とするプロジェクションシステム。
2. 上記反射部材に、上記反射光学系と上記投射レンズ部材との間の距離を調整する調整機構を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のプロジェクションシステム。
3. 上記反射光学系は、上記投射レンズ部材に対設する凸面鏡である
   ことを特徴とする請求項１或いは２に記載のプロジェクションシステム。
4. 上記反射光学系は、上記投射レンズ部材に対設して該投射レンズ部材からの投射光を反射させる第１の凸面鏡と、該第１の凸面鏡からの反射光を反射させて上記スクリーンに上記パノラマ画像を投影する第２の凸面鏡とを備えている
   ことを特徴とする請求項１或いは２に記載のプロジェクションシステム。

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