(57)【要約】【課題】  発光源を球体またはその一部の内面に沿って配する形式の球形画像の表示装置を発光モジュール間の隙間を最小限に止めて実現する。【解決手段】  複数の発光素子１０の集合により構成される発光モジュール１０を、球体またはその一部の内面に沿って複数枚タイリングした球形画像の表示装置において、正２０面体イに外接する球体ロを想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域ハを求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域ホを求め、上記分割三角形領域に合致した大きさおよび形状の発光モジュール１０をタイリングする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子の集合により構成される発光モジュールを、球体またはその一部の内面に沿って複数枚タイリングすることにより、球体またはその一部の内方向に画像を表示するに際し、正２０面体に外接する球体を想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域を求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域を求め、上記分割三角形領域をもってタイリングされる三角形状の発光モジュールの単位としたことを特徴とする球形画像の表示方法。
【請求項２】
球体またはその一部はドーム状の映像施設である請求項１記載の球形画像の表示方法。
【請求項３】
発光モジュールはＬＥＤまたは有機ＥＬによる多数の発光素子をマトリックス状に配したものである請求項１または２記載の球形画像の表示方法。
【請求項４】
複数の発光素子の集合により構成される発光モジュールを、球体またはその一部の内面に沿って複数枚タイリングすることにより、球体またはその一部の内方向に画像を表示する球形画像の表示装置において、正２０面体に外接する球体を想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域を求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域を求め、上記分割三角形領域に合致した大きさおよび形状の発光モジュールをタイリングしたことを特徴とする球形画像の表示装置。
【請求項５】
球体またはその一部はドーム状の映像施設である請求項１記載の球形画像の表示装置。
【請求項６】
発光モジュールはＬＥＤまたは有機ＥＬによる多数の発光素子をマトリックス状に配したものである請求項４または５記載の球形画像の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は球体またはその一部からなるドーム内に動画や静止画などの画像を表示する球形画像の表示方法および表示装置に関し、特に発光源をドーム内側の球面に沿って配する形式の画像の表示方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラネタリウムなどの天文・宇宙・地球に関する動画や静止画などの画像、学術的な動画や静止画などの画像、動画や静止画などのエンターテイメント画像などを軸とする画像を表示するに際し、それを球体またはその一部からなるドーム状映像施設のドーム内に表示する試みがなされている。
【０００３】
前記において、画像を表示するに際しては、プラネタリウムの恒星球やプロジェクターからの投映による手段が一般的であった（特許文献１〜３）。
【０００４】
しかしながら、前記従来技術においては、以下の問題点があった。
(1) 従来技術においては投映により画像を表示するのでドーム内面にスクリーンを設けるが、プロジェクターの照度性能に限界があるため、高いコントラスト比を確保するために基本的に無指向性のホワイトマットスクリーンを使用する。従って、投映される画像によってドーム内に相互反射が生じ、ドーム内全体が明るく照らされ、プロジェクター照度を上げるほどコントラスト比は低下してしまう。最近のドーム映像空間ではプラネタリウムだけでなくビデオプロジェクターを使用したデジタル映像を上映することが多いが、映像の高輝度化が求められるため反射率４５〜６０％のスクリーンを使用するのが一般的である。理想としてはスクリーン反射率を極限まで低くするという方法もあるが、プロジェクター照度が追い付かないというのが現実で、スクリーンサイズと反射率とプロジェクター照度はトレードオフの関係にある。また、プラネタリウムとデジタル映像を同時に投映する場合はさらに高コントラストのプロジェクターを使用しないとプラネタリウムの星空の背景が暗黒にならない問題が生じた。
【０００５】
(2) 従来技術においては画像を投映するプラネタリウムの恒星球やプロジェクターをドーム内に配置しなくてはならず、そのために座席配置や観客の導線に制限が生じる問題が生じた。
【０００６】
一方、ドーム内に画像を表示する手段としては、前記のプロジェクターによる投映による手段の他、ドーム内面に発光素子を敷設することによりドーム内面を能動的に発光させて画像を表示することも提案されている（特許文献４、５）。
【０００７】
前記の場合、敷設の手法が重要な要素となるが、これに関しては球体の表面に画像を表示する技術であるが、複数の発光素子の集合により構成される発光モジュールをタイリングするという周知技術（特許文献６）を応用し、球体の表面に矩形の発光モジュールをタイリングして敷きつめた球形画像の表示装置が公知である（非特許文献１、２）。
【０００８】
非特許文献１においては、９６ｍｍ角の矩形の有機ＥＬ小型パネル（発光モジュール）１万３６２枚を、アルミニウム製の球体に敷きつめ、直径約６ｍの球体ディスプレイにした技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５９−１７２６７４号公報
【特許文献２】特許第４５３８３５２号公報
【特許文献３】特許第４３５５５０８号公報
【特許文献４】特公平６−４２１１９号公報
【特許文献５】特開平５−２７６６６号公報
【特許文献６】特開２００４−１９１４８７号公報
【非特許文献１】日本科学未来館「Geo-Cosmos」向けオーロラビジョンOLED納入のお知らせ、平成２４年７月１６日インターネット検索、ＵＲＬ（http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2011/pdf/0601.pdf）
【非特許文献２】日本科学未来館常設展示、平成２４年７月１６日インターネット検索、ＵＲＬ（http://www.miraikan.jst.go.jp/sp/exhibition/geo-cosmos.html ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記の非特許文献１、２記載の技術は球体またはその一部の内面に沿って発光モジュールを敷設するに際し適用可能である。しかしながら、発光モジュールをタイリングする場合、球形面は多数の矩形の領域では等しく分割することはできず、図１１に示すように、球体１００の内面にタイリングされた発光モジュールＭ同士の間には隙間Ｓが発生する問題があった。
【００１１】
また、球形面を多数の矩形の領域に等しく分割できない結果、分割に際しての規則性を欠き、発光モジュールをタイリングするに際し、タイリング位置や発光モジュールのタイリング角度などをその都度工夫しなければならない問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の球形画像の表示方法は以上の問題点に鑑みて創作されたものであり、複数の発光素子の集合により構成される発光モジュールを、球体またはその一部の内面に沿って複数枚タイリングすることにより、球体またはその一部の内方向に画像を表示するに際し、正２０面体に外接する球体を想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域を求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域を求め、上記分割三角形領域をもってタイリングされる三角形状の発光モジュールの単位としたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の球形画像の表示装置は、複数の発光素子の集合により構成される発光モジュールを、球体またはその一部の内面に沿って複数枚タイリングすることにより、球体またはその一部の内方向に画像を表示する球形画像の表示装置において、正２０面体に外接する球体を想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域を求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域を求め、上記分割三角形領域に合致した大きさおよび形状の発光モジュールをタイリングしたことをしたことを特徴とする。
【００１４】
以上の球形画像の表示方法および装置における球体またはその一部としては、ドーム状の映像施設が想定できる。
【００１５】
また、発光モジュールはＬＥＤまたは有機ＥＬによる多数の発光素子をマトリックス状に配したものが想定できる。
【発明の効果】
【００１６】
図１は本願発明の基本原理を説明するための図である。本願発明は３次元空間で最大の面数を持つ正多面体、すなわち見かけ上もっとも球体に近い正多面体は正２０面体であり、その構成面は正三角形であることに着目して創作された。
【００１７】
図１においてイは正２０面体であり、同一寸法の構成面である正三角形２０面で構成される。仮に正２０面体イに球体ロを外接させた場合、外接する各点１２箇所を大円（円弧）からなる辺で結めば、３つの辺に囲まれる領域は球面三角形ハを構成し、球体ロはすべて同じ寸法と形状をしている２０面の球面三角形に分割されることとなる。球面三角形ハの辺ＡＢ、辺ＢＣ、辺ＣＡは同じ寸法であり、例えばニに示すようにこの３つの辺を４分割すれば１６に分割された分割三角形領域ホが得られ、３２０面からなる細かい分割三角形領域で埋め尽くされた球面ができあがる。同様に５分割、６分割、７分割、８分割、９分割、１０分割、１１分割、１２分割、１３分割、１４分割、１５分割、１６分割のように細かく分割してゆくと、分割三角形領域が５００面、７２０面、９８０面、１２８０面、１６２０面、２０００面、２４２０面、２８８０面、３３８０面、３９２０面、４５００面、５１２０面・・・・の球面ができあがる。
【００１８】
ハの球面三角形をｎ分割した場合にできる球体の三角形の総数Ｘは
Ｘ＝２０ｎ2 
で計算される。
図７は前記の球面三角形を４分割した分割三角形領域３２０面で埋め尽くされた球面Ｄ、図８は同じく球面三角形を８分割した分割三角形領域１２８０面で埋め尽くされた球面Ｄ、図９は同じく球面三角形を１６分割した分割三角形領域５１２０面で埋め尽くされた球面Ｄを示す。
【００１９】
この発明は前記の分割三角形領域ホをもってタイリングされる三角形状の発光モジュールの単位としたものである。よって、この発明によれば隙間を限りなく小さくでき、鑑賞する場合にあたかも継ぎ目が見えないような球形画像の表示装置が実現される。
【００２０】
また、球形面を多数の分割三角形領域にほぼ等しく分割できるので、分割に際しての規則性を有し、発光モジュールをタイリングするに際し、タイリング位置や発光モジュールのタイリング角度などの設定が容易であるという効果も有する。
【００２１】
一方、この発明をドーム状の映像施設に実施し、ドーム内の観客がプラネタリウムなどの天文・宇宙・地球に関する動画や静止画などの画像、学術的な動画や静止画などの画像、動画や静止画などのエンターテイメント画像を観覧することを想定した場合、次の効果を奏する。
【００２２】
(1) 投映によりドーム内面に画像を表示する従来技術においては、プロジェクターの照度性能に限界があるため、高いコントラスト比を確保するために基本的に無指向性のホワイトマットスクリーンを使用していた。従って、投映される画像によってドーム内に相互反射が生じ、ドーム内全体が明るく照らされ、プロジェクター照度を上げるほどコントラスト比は低下してしまう問題があった。この発明で想定するＬＥＤモジュールは屋外での画像表示用として発展してきたため、必然的に高輝度・高コントラストが求められ、その製造技術は確立している。ＬＥＤチップの基板表面は外光の反射を極力制限するような工夫がなされており、その技術が応用できる。すなわち、これをドーム内で使用した場合、外光は遮断されるものの対向する表示部の光が球体内の相互反射となり、その反射光が基板表面を照らし黒レベルが多少落ちるが屋外での外光の影響に比べればはるかに小さい。有機ＥＬはさらにコントラスト比（１００万：1 以上）が高く、屋内用に設計されているため球体の内面表示用のデバイスとしては最適である。
【００２３】
(2) ＬＥＤモジュールは輝度が高いので、巨大ドームで使用した場合に特に効果を発揮する。
【００２４】
(3) ＬＥＤまたは有機ＥＬによる発光モジュールは応答速度が速いので、動画を上映する際に特に効果を発揮する。
【００２５】
(4) この発明においては、ドーム内面自体が能動的に発光して画像を表示するので、ドーム内・外にプラネタリウムやプロジェクターなどの機材を置く必要が無く、空間利用の自由度が高くなる。さらに外光の侵入に影響されないので、座席配置や観客の導線に制限がなく、ステージ配置や照明装置を組み合わせるなど、演出手段を従来よりも多様化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の基本原理を示す説明図。
【図２】この発明に使用する発光モジュールの正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線部分拡大図。
【図４】この発明に使用する発光モジュールの平面図。
【図５】同上、背面図。
【図６】同上、右側面図。
【図７】この発明の球面画像の表示装置の実施例の正面図。
【図８】この発明の球面画像の表示装置の異なる実施例の正面図。
【図９】この発明の球面画像の表示装置の異なる実施例の正面図。
【図１０】この発明の球面画像の表示装置の使用方法を示す実施例の斜視図。
【図１１】従来技術の球面画像の部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の球面画像の表示装置の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６はこの発明に使用する発光モジュール１を示す図である。この発光モジュール１は球体状の基体（図示せず）の内面に複数枚が敷きつめられる、すなわちタイリングされることにより、その内面を覆って球面画像の表示装置Ｄを完成させるものであり、前記した図１における分割三角形領域ホに合致する三角形状に構成される。
【００２８】
前記したように、発光モジュール１は正２０面体に外接する球体を想定して、外接する各点が頂点となる２０の球面三角形領域を求めるとともに、これらの三角形の各辺を等分割することにより、複数の分割三角形領域を求め、上記分割三角形領域に合致した大きさおよび形状のものである。よって、本来はその三辺は弧状とならなくてはならず、表面も球面を構成しなくてはならない。しかしながら、球面三角形を４分割した場合、分割三角形領域は１６面得られ、球面画像の表示装置は３２０面、すなわち３２０の発光モジュールが敷きつめられたものとなる。よって、仮に表示装置の直径を２．１２ｍとした場合、発光モジュールの各辺の寸法は２９４ｍｍとなり、発光モジュールの三辺を直線状に、表面を平坦にしても、見かけ上表示装置は球体に近く表現できる。ちなみに２．１２ｍという数値は球面画像の表示装置を地球に見立てた場合、地球の直径の１／６００万となる数値である。
【００２９】
前記の見かけ上の現象は球面画像の表示装置の大きさにかかわらず、発光モジュールは共通のものを使用できることを意味し、例えば直径２．１２ｍの表示装置が３２０モジュールで構成されているとすると、同じモジュールを球面三角形ハを８分割した分割三角形領域の単位として１２８０個使用すれば直径４．２５ｍ（地球の直径の１／３００万）の球体が、同じく球面三角形ハを１６分割した分割三角形領域の単位として５１２０個使用すれば８．５ｍ（地球の直径の１／１５０万）の球体ができることになる。
【００３０】
図中符号１０は発光モジュール１の正面に配される表示素子面である。この表示素子面１には図３のＡ−Ａ線拡大図に示すように例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの多数の発光素子１１がマトリックス状に配される。各辺の寸法は２９４ｍｍとしたこの実施例の発光モジュール１においては２０８０個の発光素子１１を配している。
【００３１】
この発光モジュール１は背面３箇所から突設されたラッチボルト１２をもって球体状の基体（図示せず）の表面に取り付けられる。この場合、発光モジュール１は三角錐を底面に対して平行に切ったような形状をしている。
【００３２】
なお、図中符号１３は発光モジュールの背面に設けられる電源出力コネクター、同じく１４は電源入力コネクター、同じく１５は信号出力コネクター、同じく１６は信号入力コネクター、同じく１７は冷却用吸気口である。                                            
【００３３】
図７はこの発光モジュール１を、球面三角形ハを４分割した分割三角形領域の単位として使用し、分割三角形領域３２０面で埋め尽くした直径２．１２ｍの球形画像の表示装置Ｄを、図８は同じく、この発光モジュール１を、球面三角形ハを８分割した分割三角形領域の単位として使用し、分割三角形領域１２８０面で埋め尽くした直径４．２５ｍの球形画像の表示装置Ｄを、図９は同じく、この発光モジュール１を、球面三角形ハを１６分割した分割三角形領域の単位として使用し、分割三角形領域５１２０面で埋め尽くした直径８．５ｍの球形画像の表示装置Ｄを示す図である。
【００３４】
以上の構成よりなるこの発明の球形画像の表示装置Ｄは図１０に示すように例えばドーム状の映像施設のドーム２０内面に実施されて使用に供される。
【符号の説明】
【００３５】
１        発光モジュール
イ        正２０面体
ロ        ２０面体に外接する球体
ハ        球面三角形領域
ホ        分割三角形領域
【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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【図１１】
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