(57)【要約】【課題】デジタル地球儀等に用いることができる球状ディスプレイを提供する。【解決手段】球状ディスプレイ１０は、内周面に投影された映像を外周面に透過可能とされた半球スクリーン１２と、半球スクリーン１２を支持する支持部材２０と、半球スクリーン１２に加えられた外力の変位を検知するセンサを有する少なくとも３つの変位検知装置と、半球スクリーン１２の内周面に映像を投影するようにされ、魚眼レンズ系４２を有するプロジェクター４０と、プロジェクター４０と通信可能とされた映像生成装置５０とを備え、映像生成装置５０は、半球スクリーン１２の内周面に投影された映像が、外力の方向に外力の変位に応じた速度で移動して見えるように映像を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空半球形状であって、内周面に投影された映像を外周面に透過可能とされた半球スクリーンと、
該半球スクリーンの円形開口縁部を支持する支持部材と、
前記円形開口縁部の内周面側に設けられ、前記半球スクリーンに加えられた外力の変位及び方向を検知するセンサを有する少なくとも３つの変位検知装置と、
前記半球スクリーンの内周面に映像を投影するようにされ、魚眼レンズ系を有するプロジェクターと、
投影されるべき映像を格納した映像データベースと映像を変換可能な写像変換システムを有し、前記プロジェクターと通信可能とされ、映像を前記映像データベースから選択して選択された映像の映像信号を前記プロジェクターに出力するとともに、前記変位検知装置の出力信号が入力され、前記半球スクリーンの内周面に投影された映像が、前記外力の方向に前記外力の変位に応じた速度で移動して見えるように、映像を写像変換システムにより変化させる映像生成装置と、
を備えたことを特徴とする球状ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１において、
前記映像装置に設けられた前記映像における局部的な詳細情報を格納する詳細情報データベースと、
ディスプレイを有し、該ディスプレイに取得した前記詳細情報を表示する情報端末と、
前記半球スクリーンの内周面側に設けられ、前記情報端末の前記半球スクリーン上の位置を検知し、該位置に対応する前記詳細情報を前記情報端末に供給するようにされた送受信装置と、
を備えたことを特徴とする球状ディスプレイ。
【請求項３】
内周面に投影された映像を外周面に透過可能とされた半球スクリーンと、
該半球スクリーンを支持する支持部材と、
前記半球スクリーンの内周面に映像を投影するようにされ、魚眼レンズ系を有するプロジェクターと、
該プロジェクターと通信可能とされた映像生成装置と、
加えられた外力の変位及び方向を検知するセンサを有する少なくとも３つの変位検知装置を備え、前記映像生成装置と通信可能とされた球体のリモートコントロール装置と、
を備え、前記映像生成装置は、前記半球スクリーンに投影された映像を前記外力の方向に、前記外力の変位に応じた速度で移動するように前記映像を変化させるようにされていることを特徴とする球状ディスプレイ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
インターネットと通信可能とされ、前記半球スクリーンに投影する映像及び／又は前記情報端末に送信する情報を、インターネットを通じて取得可能とされたことを特徴とする球状ディスプレイ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの球状ディスプレイに表示される映像は地球表面を表わすものであることを特徴とするデジタル地球儀。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル地球儀等に用いることができる球状ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディスプレイは平面のものがほとんどであり、球面等立体形状のディスプレイはほとんど無かった。又、ユーザーが触れる等の外力によって映像が変化する平面ディスプレイは存在するが、このような立体形状のディスプレイは無かった。
【０００３】
一方、従来の地球儀は球体に地球表面を示す画像等が印刷されたものであり、軸を中心として移動させることはできたが、任意の方向に移動させることや、表面の画像を変化させることは不可能であった。
【０００４】
そこで、特許文献１の発明がなされたが、この発明は半球ドームの微小移動を検知するものであり、実現するのが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４１６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するために、外力によって表示される映像を変化させることのできる球状ディスプレイ、これに用いることのできる情報端末、及び地球表面の映像を投影することで実現されるデジタル地球儀となる球状ディスプレイを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、鋭意研究の結果、投影された映像を透過可能とされた半球スクリーンの内部に魚眼レンズ系を有するプロジェクターを設け、半球スクリーンに加えられた外力の変位及び方向を検知するセンサを備えた少なくとも３つの変位検知装置を用いることで、外力に応じて映像を変化させることのできる球状ディスプレイを提供できることを見出した。
【０００８】
即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。
【０００９】
（１）中空半球形状であって、内周面に投影された映像を外周面に透過可能とされた半球スクリーンと、該半球スクリーンの円形開口縁部を支持する支持部材と、前記円形開口縁部の内周面側に設けられ、前記半球スクリーンに加えられた外力の変位及び方向を検知するセンサを有する少なくとも３つの変位検知装置と、前記半球スクリーンの内周面に映像を投影するようにされ、魚眼レンズ系を有するプロジェクターと、投影されるべき映像を格納した映像データベースと映像を変換可能な写像変換システムを有し、前記プロジェクターと通信可能とされ、映像を前記映像データベースから選択して選択された映像の映像信号を前記プロジェクターに出力するとともに、前記変位検知装置の出力信号が入力され、前記半球スクリーンの内周面に投影された映像が、前記外力の方向に前記外力の変位に応じた速度で移動して見えるように、映像を写像変換システムにより変化させる映像生成装置と、を備えたことを特徴とする球状ディスプレイ。
【００１０】
（２）前記映像装置に設けられた前記映像における局部的な詳細情報を格納する詳細情報データベースと、ディスプレイを有し、該ディスプレイに取得した前記詳細情報を表示する情報端末と、前記半球スクリーンの内周面側に設けられ、前記情報端末の前記半球スクリーン上の位置を検知し、該位置に対応する前記詳細情報を前記情報端末に供給するようにされた送受信装置と、を備えたことを特徴とする（１）記載の球状ディスプレイ。
【００１１】
（３）内周面に投影された映像を外周面に透過可能とされた半球スクリーンと、該半球スクリーンを支持する支持部材と、前記半球スクリーンの内周面に映像を投影するようにされ、魚眼レンズ系を有するプロジェクターと、該プロジェクターと通信可能とされた映像生成装置と、加えられた外力の変位及び方向を検知するセンサを有する少なくとも３つの変位検知装置を備え、前記映像生成装置と通信可能とされた球体のリモートコントロール装置と、を備え、前記映像生成装置は、前記半球スクリーンに投影された映像を前記外力の方向に、前記外力の変位に応じた速度で移動するように前記映像を変化させるようにされていることを特徴とする球状ディスプレイ。
【００１２】
（４）インターネットと通信可能とされ、前記半球スクリーンに投影する映像及び／又は前記情報端末に送信する情報を、インターネットを通じて取得可能とされたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の球状ディスプレイ。
【００１３】
（５）（１）乃至（４）のいずれかの球状ディスプレイに表示される映像は地球表面を表わすものであることを特徴とするデジタル地球儀。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外力に応じて映像を変化させることのできる球体ディスプレイ、及びこれを用いた任意の方向に移動可能なデジタル地球儀を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る球状ディスプレイを模式的に示す断面図
【図２】同球状ディスプレイの構成部品の一部を示す斜視図
【図３】同球状ディスプレイの支持部材の一部を拡大して示す斜視図
【図４】同球状ディスプレイの変位検知装置を拡大して示す側面図
【図５】同球状ディスプレイの変位検知装置の一部を拡大して示す斜視図
【図６】同球状ディスプレイの変位検知装置の仕組みを示す斜視図
【図７】同球状ディスプレイの２軸変位センサと処理回路を示すブロック図
【図８】同球状ディスプレイに投影される、写像変換システムにより生成された映像を示す図
【図９】同球状ディスプレイに投影される、写像変換システムにより生成された映像を示す図
【図１０】同実施例に係る球状ディスプレイの使用例を示す模式図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１乃至図３に示されるように、本発明の実施例に係る球状ディスプレイ１０は、半球スクリーン１２と、支持部材２０と、近接センサを有する変位検知装置３０と、プロジェクター４０と、映像生成装置５０とを含んで構成される。
【００１８】
半球スクリーン１２は、直径１メートル程度の中空半球形状であって、アクリルからなる透過型のスクリーンであり、内周面に投影された映像を外周面側から見ることができるように投影された映像を透過可能とされている。内周面には、サンドブラスト加工等により適当な厚さの光拡散層（図示省略）が形成されている。
【００１９】
支持部材２０は、支持台２１、支持筐体２２、支持フレーム２３、ベースフレーム２４、変位伝達部材２５及び半球スクリーン固定部材２７を含んで構成され、半球スクリーン１２の円形開口縁部のフランジを支持するようにされている。
【００２０】
支持筐体２２は、半球スクリーン１２と同様の同径の中空半球形であって、光を透過しないようにされている。
【００２１】
支持台２１は、支持フレーム２３及びプロジェクター４０をその上に安定して支持し、支持フレーム２３は円環状のベースフレーム２４、変位検知装置３０及びプロジェクター４０を支持している。支持フレーム２３は、正方形のフレームを含んで構成される。
【００２２】
ベースフレーム２４は、半球スクリーン１２と支持筐体２２とが一つの球体を形成するように、半球スクリーン１２を、半球スクリーン固定部材２７を介して固定支持するようにされている。半球スクリーン１２と支持筐体２２とは、ドームフランジカバーにより、外部から円形開口縁部が視認できないようにされている。
【００２３】
変位伝達部材２５は、半球スクリーン固定部材２７を介して伝達された半球スクリーン１２の変位を、変位検知装置３０に伝達するようにされ、ベースフレーム２４の円周方向の４箇所に９０度間隔で設置されている。図３に示されるように、変位伝達部材２５は、支持フレーム２３に含まれる正方形のフレームの４つの頂点に対応する位置に設置される。
【００２４】
半球スクリーン固定部材２７は、下端を変位伝達部材２５に固定支持され、上端を半球スクリーン１２の円形開口縁部のフランジに固定されている。
【００２５】
変位検知装置３０は、図３乃至図６に示されるように、４つの変位伝達部材２５の位置で、締結金具２９により支持フレーム２３に固定支持されている。変位検知装置３０は、変位センサブロック２６、たわみロッド３１、距離測定板３３Ａ、３３Ｂ、距離測定板固定ロッド３４及びスライド調節コマ３５を含んで構成されている。
【００２６】
変位センサブロック２６は、直交２軸変位センサであり、半球スクリーン１２に対して垂直方向及び水平方向のそれぞれの変位を検知するようにされている。変位センサブロック２６に用いられるセンサは近接センサ３８Ａ、３８Ｂであり、変位センサブロック２６と距離測定板３３Ａ、３３Ｂとの距離を測定するものである。
【００２７】
たわみロッド３１は、高剛性金属からなり、変位センサブロック２６を固定支持するようにされている。たわみロッド３１は、変位伝達部材２５によって伝達される半球スクリーン１２の変位に従って、わずかに変位するようにされている。
【００２８】
距離測定板３３Ａ、３３Ｂは金属からなり、変位センサブロック２６と一定の間隔を置くように距離測定板固定ロッド３６により固定支持されている。
【００２９】
スライド調節コマ３５は、２つで１組であり、たわみロッドのたわみ量を調節できるようにされている。変位センサブロック２６側のスライド調節コマ３５は可動であり、たわみ量を調節した後に締結金具２９に固定される。支持フレーム２３側のスライド調節コマ３５は常に締結金具２９に固定される。
【００３０】
半球スクリーン１２に加えられた外力により変位伝達部材２５が変位すると、これに応じてたわみロッド３１に固定支持された変位センサブロック２６も変位し、距離測定板３３Ａ、３３Ｂとの距離が変化する。近接センサ３８Ａ、３８Ｂはこの距離変位を検知するようにされている。近接センサ３８Ａ、３８Ｂは差動変圧器であり、機械的な直線変位を電気信号に変換し、電気的に検出するようにされている。この電気信号は、映像生成装置５０に出力するようにされている。
【００３１】
例えば、歪みが伝達されたときに変形するリングに、ｘ軸方向のコイルばねを介して中心位置にｘ方向検出部材を配置し、且つ、同様のリングにｙ軸方向のコイルばねを介して中心位置にｙ方向検出部材を配置し、ｘ方向及びｙ方向検出部材の変位量を検出すれば、歪みの大きさと方向が２次元的に検出できる。本実施例では、近接センサ３８Ａをｘ方向検出部材、近接センサ３８Ｂをｙ方向検出部材としている。
【００３２】
この変位を検知する仕組みによれば、半球スクリーン１２を正面から見た場合の回転方向、即ち半球スクリーン１２の円形開口縁部を含む平面に直交して、半球スクリーン１２の中心を通る直線を軸として回転する方向を検知することが可能となる。この直線をｚ軸、半球スクリーン１２の円形開口縁部を含む平面上で直交する直線をｘ軸、ｙ軸とすれば、ｘ軸方向及びｙ軸方向の変位を検知するには１次元のセンサで十分である。なお、変位検知装置はｘ軸及びｙ軸上となるように設置されているが、平行でなくてもよい。平行でない場合は、変位のｘ軸成分及びｙ軸成分を計算して求めることとなる。
【００３３】
また、簡易的には半球スクリーン１２の円形開口縁部に等間隔に設けられた４組の変位センサブロックを１次元センサとし、ｘ軸方向及びｙ軸方向のみの回転を行うことも可能である。
【００３４】
プロジェクター４０は、支持筐体２２の内部に設けられ、画像素子及び光源を有し、半球スクリーン１２に映像生成装置５０から供給される電気信号を映像に変換し、魚眼レンズ系４２を通して投影するようにされており、支持フレーム２３によって固定されている。
【００３５】
魚眼レンズ系４２はプロジェクター４０の投影レンズであり、１８０度の半球状の投影が可能な等角写像魚眼レンズ系とされている。
【００３６】
映像生成装置５０は、半球スクリーン１２と支持筐体２２からなる球体の外部に設置され、プロジェクター４０と接続され通信可能とされており、且つ、投影されるべき映像の映像信号をプロジェクター４０に出力するとともに、変位検知装置３０で検知した電気信号である出力信号が入力され、半球スクリーン１２の内周面に投影された映像が、外力の方向に外力の変位に応じた速度で移動して見えるように映像を変化させるようにされており、プロジェクター４０に対して変化した映像を供給するようにされている。
【００３７】
映像生成装置５０は、映像データベース、詳細情報データベース及び写像変換システムを有する。映像データベースは、半球スクリーン１２に投影される映像のデータを有する。詳細情報データベースは、情報端末６０の位置に対応する投影される映像における局部的な詳細情報を有する。映像データベースが有する映像のデータは予め保存するようにされていてもよいし、インターネットから取得するようにしてもよい。
【００３８】
映像生成装置５０は、さらに、近接センサ３８Ａ、３８Ｂから供給された電気信号を処理する処理回路３７（図７参照）を有する。この処理回路３７により電気信号から半球スクリーン１２に加えられた外力及び外力の方向を求める。処理回路３７と４組の近接センサ３８Ａ、３８Ｂは図７のように接続されている。図７では、変位センサブロック２６の垂直方向及び水平方向のそれぞれの変位が別々に処理回路３７に供給されている。
【００３９】
映像は、魚眼レンズ系４２を通して半球スクリーン１２に投影されるため、投影時の変形を考慮して写像変換システムにより、生成される。半球スクリーン１２に外力が加えられると、近接センサ３８Ａ、３８Ｂから供給された半球スクリーン１２の変位に応じて移動して見えるように、写像変換システムにより映像が再生成される。
【００４０】
具体的には、図８に示すような太平洋側から見た地球表面の映像が半球スクリーン１２に投影されているときに、矢印の方向に外力を加えると、写像変換システムによる映像の再生が、半球スクリーン上での投影位置を変化させながら繰り返され、図９に示すような北極周辺側から見た地球表面の映像が半球スクリーン１２に投影される。図８から図９に映像が変化するときには、外部からは、地球儀が回転するように見えることとなる。
【００４１】
球状ディスプレイ１０は、図１０に示すように、地球表面の映像を半球スクリーン１２に投影されるようにされており、半球スクリーン１２に人の手等による外力が加えられると半球スクリーン１２の外力による変位を検知し、この変位に応じて映像を変化させるようにされている。映像は、外力が加えられた方向に、外力の変位に応じた速度で移動するように変化するため、球状ディスプレイ１０を鑑賞する者にとっては、一方向だけではなく、上下左右の様々な方向に自在に移動することのできる地球儀のように感じられることとなる。
【００４２】
また、地球表面の映像に重ねて、雲の映像や気温変化の映像を表示することにより、局地的ではない、地球全体の気象情報を提供することもできる。過去のデータや予測される未来のデータを表示することにより、長期的な気象の変化や、温暖化の影響、渡り鳥の飛行ルート等を分かりやすく提示することができる。即ち、地球のような球体に関する情報を球体のままで表現することができる。
【００４３】
情報端末６０は、携帯型の情報機器であり、ディスプレイ６２を有し、半球スクリーン１２に近づけると、近づけた場所に表示されている映像の部分について、映像生成装置５０から供給された情報をディスプレイ６２に表示・再生するようにされている。
【００４４】
詳細には、情報端末６０は、近赤外線を発光するようにされていて、送受信装置６４は、半球スクリーン１２の内周面側に設けられ、半球スクリーン１２の外周面側の表面近傍の物体を検知する近赤外線カメラであり、情報端末６０が発光する近赤外線を画像として認識して、映像生成装置５０に供給するようにされている。
【００４５】
映像生成装置５０は、送受信装置６４から供給された画像を処理し、情報端末６０が指し示す半球スクリーン１２上の位置を特定し、且つ、特定した位置に対応する詳細情報を送受信装置６４に供給する。送受信装置６４は、映像生成装置５０から取得した詳細情報を情報端末６０へ供給するようにされている。
【００４６】
ディスプレイ６２は、情報端末６０に備えられ、情報端末６０が取得した情報を表示するようにされている。
【００４７】
従って、情報端末６０は、これを半球スクリーン１２に近づけることによって、該当箇所の詳細な情報を取得することができる。取得した情報は、ディスプレイ６２に表示される。例えば、情報端末６０により指し示した地点の景色等の画像や気象情報等のデータ等が表示される。
【００４８】
なお、半球スクリーンの変位を検知するセンサは、上記実施例に用いたものとは別のストレインゲージであってもよいし、光学的距離変位センサ、静電容量により距離変位を検知するセンサ等であってもよい。また、実施例では４箇所にセンサを設置しているが、３箇所でもソフトウェア処理により実施例と同様の機能を実現することができる。さらに、距離変位の代わりに、又は距離変位に加えて圧力や角度の変位を検知するものであってもよい。
【００４９】
また、球状ディスプレイに直接外力を加えるのではなく、リモートコントロール用の小さな球体を別途用意し、この小さな球体に外力を加えることによって表示された映像が変化するようにしてもよい。この場合は、センサはリモートコントロール用の球体内部に設けられ、使用者はこのリモートコントロール用球体に手で外力を加えることによって球状ディスプレイに表示された映像を移動するように変化させることができる。
【００５０】
球状ディスプレイの大きさは特に限定されないが、現実的には直径１０ｃｍ程度から実施例のような１ｍ程度が適している。また、支持筐体は実施例のような半球でなく、直方体やサッカーボールのような多角形の組合せからなるものであってもよい。
【００５１】
半球スクリーンは、映像を透過できるものであればよく、アクリル以外の合成樹脂やガラス製であってもよい。
【００５２】
プロジェクターと映像生成装置は実施例のように有線で接続されていても、無線で接続されていてもよく、通信ができるようにされていればよい。
【００５３】
情報端末へ送信する情報は、実施例のように映像生成装置から供給するようにしてもよいし、別途情報供給装置を用意するようにしてもよい。球状ディスプレイをインターネットに接続することで、情報をダウンロードするようにしてもよい。このようにすることで、例えば、音声等をリアルタイムで再生することも可能である。
【００５４】
本発明の実施例では、実際に地球儀を回して見るのと同じ感覚でインタラクティブに任意の方向に移動・操作できるデジタル地球儀として用いることができ、さらに情報端末で詳細情報を得ることができる。これに加えて、インターネットを通じて情報を取得することで、例えば、災害発生時に発生地点の場所を示すこと、台風の進路や、気温の変化を表示することなど、マルチメディア媒体として用いることもできる。マルチメディア媒体として用いる場合は、映像生成装置にコントローラを接続して、映像の表示開始・停止・任意位置からの開始・表示速度の変更を可能とすることができる。また、表示する映像の選択・重ね合わせを可能とすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…球状ディスプレイ
１２…半球スクリーン
２０…支持部材
２１…支持台
２２…支持筐体
２３…支持フレーム
２４…ベースフレーム
２５…変位伝達部材
２６…変位センサブロック
２７…半球スクリーン固定部材
２８…ドームフランジカバー
２９…締結金具
３０…変位検知装置
３３Ａ、３３Ｂ…距離測定板
３４…距離測定板固定ロッド
３５…スライド調節コマ
３７…処理回路
３８Ａ、３８Ｂ…近接センサ
４０…プロジェクター
４２…魚眼レンズ系
５０…映像生成装置
６０…情報端末
６２…ディスプレイ
６４…送受信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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