JP5417677B2 - 組み立て式球面スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、撮影画像やコンピュータグラフィクス画像を球面の内側と外側の両面に投影することが可能な組み立て式球面スクリーンであって、使用する前に組み立て、組み立て後に持ち運びができ、使用しない場合には収納し、省スペース化を図る組み立て式球面スクリーンに関する。

従来の球面スクリーン（特許文献１〜５）は、大規模で固定式であるが、省スペース化をねらって小型にしたものもある。また、球面スクリーンとしてではなく、創作物としてのドームがある。今まで、木や竹の骨組みで製作がされてきた。（例えば、正五角形６個、正三角形１０個、２等辺三角形（Ａ）３０個、２等辺三角形（Ｂ）３０個の多面体で構成された半球状のドームがある。展開図は非特許文献１を参照。）
特許第２９１６１４２号 特開平６−１４８５６３号 特開２００２−１４６１１号 特開平１０−１１１５３４号 特表２０００−５１０２０６号 スタードーム・ホームページ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔａｒｄｏｍｅ．ｊｐ

以上に述べた、従来の球面スクリーンでは、一般的に大型であり、小型化しても移動しにくく、組み立て式でなく、設置式であるため、保管に場所をとるものであった。また、球面の内側か、球面の外側の片面のみに投影を行う方式しかなかった。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、移動しやすく、収納時に場所をとらない、省スペース化を図り、球面の内側、外側の両面に投影することを目的とするものである。

そして本発明は、上記目的を達成するために多角形のシートを合わせた球面スクリーンと、力を加えた時にわん曲できる、一本の支柱の組か、あるいは継ぐことのできる複数本の支柱の組と、前記支柱を両端あるいは、中央から挿入し、通すことのできる帯状の袋を前記スクリーンに取り付け、前記スクリーンが球面のカーブが作られるよう、前記帯状の袋の末端に、前記支柱が固定できるような固定具を取り付けたものである。

そして本発明は、上記目的を達成するために上記シートに白色で半透明の素材を用いるようにしたものである。

上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、支柱を継ぎ、それをスクリーンに付けた帯状の袋に通し、張力を与えながら末端を固定することで、球面スクリーンを形作ることができる。また、組み立てた球面スクリーンを分解し、シートを折りたたみ、継いだ支柱を分割することで、収納スペースを小さくすることができる。また、構造が簡単であるため、例えば、シートの材料として布、ビニール等、支柱の材料としてプラスチック（園芸用のポールなど）等を用い、全体の重量を比較的軽くすることで、運びやすくすることができる。

上記第２の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、上記シートに白色で半透明の素材を用いることで、球面の内側、外側の両面に映像を投影することができる。

上述したように、本発明の組み立て式球面スクリーンは、軽量化することで使用時には、スクリーンが球面の形状を保ったまま移動でき、分解時に折りたたむことで、収納スペースを小さくすることができる。

上述したように、本発明の組み立て式球面スクリーンは、球面の内側、外側の両面に映像を投影することで、球面の内側からは、例えば、臨場感の持てる実写映像を見ることができたり、プラネタリウムとして利用することができたり、また、球面の外側からは、例えば、地球儀として利用できたりする。

球面スクリーンの内側から映像を見ることによって、観察者がさもその場にいるかのような効果（臨場感）を持たせることができる。これは投影する映像の大きさに関係するとされている。
さらに、球面スクリーンに映った映像が観察者の視野を覆い、全体を捉えるために目や頭を動かす必要があるほどの広角であることから、単なる平面に投影された映像に比べ、映像をより体感できる（没入感）。これは投影される映像の視野角に関係するとされている。

例として、観察する周辺に夜間の照明が多い都市部で、星空が観察しづらい場合や、プラネタリウム施設を使って観察しなくても、球面スクリーンを代替的にプラネタリウムとして使用することができる。

例として、世界各地の自然や都市の風景映像を投影することにより、その場所に居るという疑似体験を持つことができる。また、例として、建築物などの現実の物体、あるいは仮想のモデルなどを映像として投影することで、三次元的な構造の理解を行うことができる。

例として、球面に正確に位置が表示されるように、衛星画像を調整しながら投影することで、地球儀として使用できる。この場合、従来の地球儀に比べ、表示物であるデジタル画像の劣化はなく、再現性に優れている。また、編集が容易で、この場合の地球儀の上に印を付けたり、大気の循環や海流、地震や津波の伝搬などの多様な画像を挿入したりすることで、従来の地球儀よりも広範囲な利用が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図においては、１は球面スクリーンとして映像を投影するシートである。
球面スクリーンの内側、外側の両側から映像を見ることを可能にするために、白色で半透明のシートを用いる。例として、白布、半透明のポリエチレンシート、和紙、模造紙等があげられる。しかし、使用時には、これらのシートが支柱の張力に耐えうるような強度の厚さとする必要がある。また、逆にシートが厚すぎると、支柱がたわんでもうまく球面が構成されない。球面を形成するための、ほどよい厚さのシートを用いる。

２は、力を加えた時にわん曲できる、一本の支柱の組か、あるいは継ぐことのできる複数本の支柱の組である。支柱は半球上部用と底辺部用に分かれる。底辺部の支柱は、組み立て時に円型となるため、少なくとも１つの継ぎ目が必要である。映像投影を行う際、支柱は透明色で、光を透過しやすいものが望ましい。支柱の材質の例として、プラスチック（園芸用のポール等）のものがある。支柱の断面は、例として、円や長方形の場合がある。また例として、支柱どうしを２，３本つなぎ合わせ、全体の長さとする場合がある。上記のつなぎあわせる場合、一方の支柱の端に管（３）を取り付ける。管は支柱の形状に合わせたものとする。例として、円や長方形の場合がある。管は力を加えたときに容易に曲がらないものとする。また、管の幅は、支柱の幅と同じにするとつなぐことが困難で、利用しにくい。また、大きすぎると固定ができにくく、スクリーンの球面のためのカーブが作れない。組み立てに支障がないような若干のすきまを持つものとする。また上記のつなぎあわせる場合、例として支柱どうしを伸縮性のひも（ゴムひも等）等でつなぎ、折りたたむ使用もある。
使用時に帯状の袋を破損することを防止するため、支柱の両端は鋭くしない。例として、両端は帯状の袋をスムーズに通るくらいのキャップを付ける場合が考えられる。支柱どうしを固定する方法として、例として帯状の袋に通し、固定具で固定することにより行う場合がある。また例として、半球上部の支柱と底辺部の支柱をちょうねじ等で固定する場合がある。

４は、支柱を通す帯状の袋である。支柱を両端と中央部分から通すことができるようにしている。帯状の袋は、半球上部と底辺部に分かれる。半球上部の帯状の袋どうしは、立体交差をさせ、支柱が交差しやすくするガイドの役目を持つ。半球上部の帯状の袋の末端は、固定のため長めにとる場合がある。帯状の袋は例として、球面外部に取り付ける場合や、球面内部に取り付ける場合がある。映像投影を行う際、帯状の袋は白色か透明色のものが望ましい。
帯状の袋に必要な条件として、支柱の幅より大きく、支柱がスムーズに通るように、帯状の袋の壁面や内部に障害物がないこと、内面が吸着あるいは摩擦を生じるような材料を用いないことである。また、例としてスムーズに支柱が通るために、摩擦係数の小さい材料でできたガイドを取り付ける場合が考えられる。また、帯状の袋の保護のために、帯状の袋の末端の内面に、支柱がスムーズに通るくらいの保護シートを付ける場合が考えられる。また、例として半球上部帯状の袋の両端のうち、片方を閉じておく場合が考えられる。支柱が交差する帯状の袋の部分に、立体的な交差を設ける。支柱がスムーズに通るよう、容易に折れ曲がったりすることがなく、たわみを持たせられるガイドの役割を持つ素材である必要がある。例として帯状の袋と同じ素材か、また、この部分に違う素材を使う場合が考えられる。

５、６は、帯状の袋の末端近くに取り付けた固定具である。
球面スクリーンに張力を与えるためには、シートにつけた半球上部の帯状の袋の先を引っ張り、固定具を使って固定し、均等に張力を与える。例として、５のように帯状の袋の先をベルト止め金具等に通して固定する方法がある。例として、帯状の袋の先の外部にフック等を取り付け、帯状の袋の中央よりの外部に上記フック等の受け金具を取り付けて固定する方法もある。例として、帯状の袋の先の外部と、帯状の袋の中央よりの外部にマジックテープ等を取り付けて固定する方法もある。例として、帯状の袋の先の外部と、帯状の袋の中央よりの外部にスナップ等を取り付けて固定する方法もある。例として、帯状の袋の先の外部に伸縮性のひも（ゴムひも等）等を取り付け、帯状の袋の中央よりの外部にフック等を取り付けて固定する方法もある。例として、帯状の袋の先の外部にリング等を取り付け、帯状の袋の中央よりの外部に突起状の金具等を取り付けて固定する方法もある。例として、帯状の袋の先の外部と、帯状の袋の中央よりの外部にちょうねじ等の金具を取り付けて固定する方法もある。また図６のように、固定に帯状の袋等を使わず、支柱の両端に管を取り付け、球面スクリーンの底辺部（シート等）にピン（６）等を取り付けて、支柱に張力を与える方法もある。この場合、ピン等は方向を変えられることと、支柱に張力を与えたとき、管がピン等から容易に離脱しない程度のピン等の強度と長さを持つこと、またピン等が容易にシート等からはがれない程度のシート等とピン等との接合強度を持つこと必要である。
また、上記の固定方法それぞれにおいて、固定具の位置を入れ替える方法もある。
また例として、図５に示す複数のベルト金具の代わりに、１つのベルトと金具等を帯状の袋の間に取り付け、固定する方法もある。上記ベルトは、複数の支柱を止めることができるくらいの幅の広さと、支柱を固定する強度が必要である。
また例として、図５に示す複数のベルト金具の代わりに、幅を持った複数の支柱用の当て具を帯状の袋の間に取り付け、さらに、当て具に複数の固定具と、シート等に上記固定具に対する同じ数の固定具を取り付けて、上記支柱を固定する方法もある。当て具は、複数の支柱を止めることができるくらいの幅の広さと支柱を固定する強度が必要である。当て具の例として、帆布、プラスチック等があげられる。
映像投影を行う際、当て具等のように面積の大きいものは、白色か透明色のものが望ましい。

支柱がたわんだときに理想的な球面スクリーンを構成するために、支柱の材質や幅、必要な張力の大きさ、シートの材質や厚さは、相互に関連しあう。構造全体に必要なこれらの条件は、それぞれの部分の強度を調整しながら総合的に決める。

以下、上記構成の動作を説明する。スクリーンに取り付けた帯状の袋に支柱を通し、両端を固定し、張力を与えることで、スクリーンの球面を形成する。そして、複数本のスタンドを使って高さを調節しながら固定し、球面スクリーンとして使用する。また一枚のシートと短い支柱に分解することで、収納スペースを小さくすることができる。
厳密に言えば、スクリーンは多面体によって構成されているが、球とみなしたスクリーンとして利用するのにさしつかえない。
折りたたんであったシートは、組み立てると、張りが持たせられるので、球面スクリーンとして機能する。また、上記シートは、手で押さえると一時的に凹凸ができるが、利用時には、張力やスタンドによる固定のための力以外はかからない。

組み立て時の一例として、支柱を継ぐ必要がない場合は、まず帯状の袋のいずれかの端から支柱を挿入し、両端に支柱が出るようにする。
また複数の支柱を継ぐ必要がある場合は、例として、それぞれの帯状の袋に継いだ支柱が均等な本数入るように、帯状の袋のいずれかの端から支柱を挿入し、両端に支柱が出るようにする。また、この場合支柱を中央で継ぐタイプであれば、それぞれの部品である支柱を、あらかじめ両端あるいは帯状の袋の中央にある窓から入れた後、中央で継ぐ方法も考えられる。

全部の支柱を通した後、帯状の袋に設けた交差部分によって支柱どうしは自動的に交差する。

次に、帯状の袋からはみ出ている支柱を帯状の袋に押し込め、固定具で固定する。そして張力が均等になるように調整する。

底辺部骨組み用の支柱を、シートの底辺部にあいた穴から入れ、底辺に付けた帯状の袋に通す。帯状の袋の中でそれぞれの支柱をつなぎ合わせる。

このように組み立ててできた球面スクリーンを、３本以上のスタンドで固定する。投影装置の種類に応じ、高さを調節する。投影装置の種類に応じ、映像が球面スクリーンに投影されるよう調整する。例として、半球の中心を目の高さとし、複数のスタンドで位置を固定する。スタンドの例として、高さが調節でき、シートをいためない固定のための部品（バネ付きのクリップ、ねじ止め金具等（プラスチック製、木製など））が上部についたものを用いる。

特許第２９１６１４２号（全周球面スクリーン投影装置）の、凸面鏡と液晶プロジェクターの組み合わせによる投影方法であれば、中心より低い位置に直径方向に固定軸を置き、その上に凸面鏡を、球面スクリーンの内部で、面近くに固定し、液晶プロジェクターは、中心付近で凸面鏡とは逆側に固定する。なお、球面に映像を広範囲に投影できるよう、固定軸の高さ、凸面鏡、液晶プロジェクターの位置を調節するものとする。
したがって、この場合には複数の観察者は投影装置をさけて位置するものとする。

特開２００２−１４６１１号（プラネタリウムのまたは球面スクリーンへのビデオ投影方法と装置）に見られる、魚眼レンズを用いた投影装置であれば、レンズが中央に位置し、光が中心から放射状に出る。したがって、この場合には中心にあるレンズの位置より下で、外に複数の観察者が位置するものとする。

映像投影の一例として、天球画像を球面スクリーンの内側に投影し、プラネタリウムとして使用する場合がある。また、風景画像を投影することで、都市の中を歩いて町並みを見たり、周りが山や海に囲まれた場所に自分が居たりするかのような印象を持たせる利用がある。また、太陽や月の表面の写真、人工衛星によって撮影された写真などを使って、球体である天体（太陽、月、地球など）を立体的に表現し、球体の外側から観察するという利用がある。凸面鏡と液晶プロジェクターを使う場合には、元になる画像をあらかじめ歪ませておくなど、投影装置の違いによって投影方法が異なる。また部屋を暗くし、液晶プロジェクターから出る光を球面に投影したとき、十分観察できるような液晶プロジェクターの光量を持つものを利用する。

球面スクリーン本体を示す斜視図である。 支柱を示す正面図である。 球面スクリーン本体に取り付けた帯状の袋と帯状の袋に通した支柱を示す斜視図である。 帯状の袋に取り付けた固定具の一例を示す斜視図である。 帯状の袋に取り付けた固定具による、支柱の固定の一例を示す図である。 固定のために帯状の袋等を用いない、支柱の固定の一例を示す図である。

１ シート
２ 支柱
３ 管
４ 帯状の袋
５ 固定具（ベルト金具）
６ 固定具（ピン）

Claims (2)

1. 多角形のシートを縫い合わせた球面スクリーンと、力を加えた時にわん曲できる支柱の組と、前記球面スクリーンに設けられ、前記支柱を両端から挿入し通すことのできる帯状の袋と、前記球面スクリーンが球面のカーブが作られるよう、前記帯状の袋の末端に前記支柱を固定する固定具と、を有することを特徴とする組み立て式球面スクリーン。
2. 前記帯状の袋は、前記支柱を、両端から挿入し通すことのできるのみならず、中央から挿入し通すことのできる構成を有し、上記シートは、白色で半透明の素材を用いるものとすることで、前記球面の内側、外側の両面に映像投影されることを特徴とする請求項１記載の組み立て式球面スクリーン。

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