(57)【要約】【課題】汎用のプロジェクタを利用でき、構造が簡素で、低コストで製造し得るディスプレイ装置を提供する。【解決手段】本発明は、半球状の透過スクリーン１と、該透過スクリーン１に表示される画像を投射するプロジェクタ２と、該プロジェクタ２から投射される画像を生成するコンピュータシステム３とを備えるディスプレイ装置であって、前記コンピュータシステム３が、平面像の画像データを記憶する記録媒体と、該記録媒体に記憶された画像データを補正し、曲面像の画像データを生成する生成手段と、該生成手段によって生成された曲面像の画像データを前記プロジェクタ２に送信する送信手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状の透過スクリーンと、該透過スクリーンに表示される画像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタから投射される画像を生成するコンピュータシステムとを備えるディスプレイ装置であって、前記コンピュータシステムが、平面像の画像データを記憶する記録媒体と、該記録媒体に記憶された画像データを補正し、曲面像の画像データを生成する生成手段と、該生成手段によって生成された曲面像の画像データを前記プロジェクタに送信する送信手段とを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記透過スクリーンが、可動に設置され、該透過スクリーンの変位を検出し得る検出手段を備え、前記コンピュータシステムは、前記透過スクリーンが変位したときに前記検出手段から出力される信号に従って前記記録媒体に記憶された画像データの中から前記透過スクリーンの変位に対応した画像データを読み込み、前記生成手段によって該画像データを補正して曲面像の画像データを生成し、前記送信手段によって生成された曲面像の画像データを前記プロジェクタに送信することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記検出手段が、前記透過スクリーンの変位を感知するためのアームを備え、該アームと前記透過スクリーンがジョイント部材を介して連結されていることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記検出手段が、２軸変位センサからなり、少なくとも３箇所に一定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記プロジェクタと前記透過スクリーンとの間に、前記プロジェクタから出力される光束を反射する１つ又は複数の平面反射手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲面像を表示するディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半球状のスクリーンに画像を投影する方法として、複数のプロジェクタから複数の分割画像を別々に投影し、スクリーン上で１つの画像に合成するものや、魚眼レンズ等の広角な光学系を用いて投影するものが知られている（下記特許文献１及び２参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の方法では、プロジェクタから投射される画像が平面像であるため、複数のプロジェクタを必要とし、又は平面像を曲面像に変換するための光学系を必要としていた。
【０００４】
一方、下記特許文献３には、平面像を曲面像に変換し得る光学系を内蔵したプロジェクタが開示されている。このプロジェクタによれば、プロジェクタから曲面像である画像が投射されるが、専用品であるため、汎用のプロジェクタを利用できず、ディスプレイ装置全体の製造コストが高くつくという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０３３６７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１６４８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、汎用のプロジェクタを利用でき、構造が簡素で、低コストで製造し得るディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下のディスプレイ装置を提供する。
１．半球状の透過スクリーンと、該透過スクリーンに表示される画像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタから投射される画像を生成するコンピュータシステムとを備えるディスプレイ装置であって、前記コンピュータシステムが、平面像の画像データを記憶する記録媒体と、該記録媒体に記憶された画像データを補正し、曲面像の画像データを生成する生成手段と、該生成手段によって生成された曲面像の画像データを前記プロジェクタに送信する送信手段とを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
２．前記透過スクリーンが、可動に設置され、該透過スクリーンの変位を検出し得る検出手段を備え、前記コンピュータシステムは、前記透過スクリーンが変位したときに前記検出手段から出力される信号に従って前記記録媒体に記憶された画像データの中から前記透過スクリーンの変位に対応した画像データを読み込み、前記生成手段によって該画像データを補正して曲面像の画像データを生成し、前記送信手段によって生成された曲面像の画像データを前記プロジェクタに送信することを特徴とする前記１に記載のディスプレイ装置。
３．前記検出手段が、前記透過スクリーンの変位を感知するためのアームを備え、該アームと前記透過スクリーンがジョイント部材を介して連結されていることを特徴とする前記２に記載のディスプレイ装置。
４．前記検出手段が、２軸変位センサからなり、少なくとも３箇所に一定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする前記２又は３に記載のディスプレイ装置。
５．前記プロジェクタと前記透過スクリーンとの間に、前記プロジェクタから出力される光束を反射する１つ又は複数の平面反射手段を備えることを特徴とする前記１〜４のいずれか１に記載のディスプレイ装置。
【発明の効果】
【０００８】
前記１に記載のディスプレイ装置によれば、コンピュータシステムが、平面像の画像データを記憶する記録媒体と、該記録媒体に記憶された画像データを補正し、曲面像の画像データを生成する生成手段と、該生成手段によって生成された曲面像の画像データをプロジェクタに送信する送信手段とを備えるため、平面像を曲面像に変換するための光学系を介することなく、１台の汎用のプロジェクタから曲面像である画像を投射することが可能になる。したがって、平面像を曲面像に変換し得る光学系をプロジェクタの内部又は外部に設ける必要がなく、また、複数のプロジェクタを用いる必要もないので、構造が極めて簡素であり、また、低コストで製造し得る。
前記２に記載のディスプレイ装置によれば、透過スクリーンが、可動に設置され、該透過スクリーンの変位を検出し得る検出手段を備え、コンピュータシステムは、前記透過スクリーンが変位したときに前記検出手段から出力される信号に従って記録媒体に記憶された画像データの中から前記透過スクリーンの変位に対応した画像データを読み込み、生成手段によって該画像データを補正して曲面像の画像データを生成し、送信手段によって生成された曲面像の画像データをプロジェクタに送信するため、透過スクリーンの動きに合った曲面像を表示することが可能になる。
前記３に記載のディスプレイ装置によれば、検出手段が、透過スクリーンの変位を感知するためのアームを備え、該アームと前記透過スクリーンがジョイント部材を介して連結されているため、透過スクリーンの微小な動きをジョイント部材を介してアームが感知することができ、その結果、透過スクリーンの変位と透過スクリーンに表示される曲面像の変化を一致させることが可能になる。
前記４に記載のディスプレイ装置によれば、検出手段が、２軸変位センサからなり、少なくとも３箇所に一定の間隔をおいて配置されているため、透過スクリーンの動きを３次元で把握することが可能になる。
前記５に記載のディスプレイ装置によれば、プロジェクタと透過スクリーンとの間に、前記プロジェクタから出力される光束を反射する１つ又は複数の平面反射手段を備えるため、プロジェクタの投写レンズと透過スクリーンとの距離を短縮でき、その結果、装置の小型化を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１に係るディスプレイ装置の斜視図である。
【図２】図２は、支持台上に配置された検出手段を示す図である。
【図３】図３は、検出手段及びジョイント部材を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、透過スクリーンの設置方法を説明するための部分斜視図である。
【図５】図５は、平面反射手段の作用を説明するための図である。
【図６】図６は、平面反射手段の作用を説明するための図である。
【図７】図７は、仮想の半球体を示す図である。
【図８】図８は、生成手段によって生成される２次元画像を示す図である。
【図９】図９は、実施例２に係るディスプレイ装置の斜視図である。
【図１０】図１０は、第１の平面反射手段の作用を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第１の平面反射手段の作用を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２の平面反射手段の作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下に述べる実施の形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す斜視図である。この図に示したように、本実施例に係るディスプレイ装置は、透過スクリーン１、プロジェクタ２、コンピュータシステム３を有して構成される。
【００１２】
透過スクリーン１は、内面に投射された画像を外面に表示し得る透過型のスクリーンである。透過スクリーン１は、スクリーン本体１ａが半球状に形成されている。本実施例で採用した透過スクリーン１は、その円形開口部に、外側に張り出したフランジ１ｂを有する。
【００１３】
透過スクリーン１は、フランジ１ｂが水平に配置されるように、所定の高さを有する支持台４によって支持されている。なお、本実施例では、透過スクリーン１の中心軸が垂直に配置されているが、透過スクリーン１の中心軸を垂直以外の方向（例えば、水平方向）に配置した構成であってもよい。
【００１４】
透過スクリーン１は、支持台４に不動に固定されていてもよい。本実施例で採用した透過スクリーン１は、可動に設置されている。また、本実施例では、透過スクリーン１の変位を検出し得る検出手段５が設けられている。
【００１５】
検出手段５としては、透過スクリーン１の水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）の変位を検出する２軸変位センサを用いることができる。検出手段５は、少なくとも３箇所に一定の間隔おいて配置されることが好ましい。検出手段５のこのような配置は、各検出手段５から出力される信号を合成し、解析することによって透過スクリーン１の傾き角度の変位も検出することを可能にする。本実施例では、図２に示したように、支持台４上に４つの検出手段５を等間隔に配置することによって、透過スクリーン１の動きを３次元で把握することを可能にし、また、各検出手段５からの信号を解析する負荷を軽減させている。
【００１６】
本実施例で採用した検出手段５は、図３に示したように、透過スクリーン１の変位を感知するためのアーム５ａと、該アーム５ａに加えられる外力に対する応力の変化を検出するセンサ部５ｂを備える。このような検出手段５は、力感知ポインティングデバイス（特表平９−５０７３１５号公報参照）として周知である。但し、検出手段５としては、このような構造のものに限定されず、透過スクリーン１の回転方向（Ｘ軸方向）若しくは高さ方向（Ｙ軸方向）のいずれか一方又は両方、好ましくは、さらに傾き角度の変位が検出できるものであればよい。
【００１７】
本実施例で採用した透過スクリーン１は、図４に示したように、検出手段５のアーム５ａとの間にジョイント部材６を介して連結されている。ジョイント部材６は、図３に示したように、アーム５ａに取り付けられる弾性キャップ６ａと、弾性キャップ６ａが嵌り込む穴を有し、透過スクリーン１のフランジ１ｂに取り付けられるブラケット６ｂとを有して構成される。このようにアーム５ａと透過スクリーン１がジョイント部材６を介して連結されることによって、透過スクリーン１に外力が加えられ、該透過スクリーン１に僅かでも変位が生じると、透過スクリーン１の微小な動きをジョイント部材６を介してアーム５ａが感知することが可能になる。その結果、透過スクリーン１の変位と、後述する構成によって透過スクリーン１に表示される曲面像の変化を一致させることが可能になる。
【００１８】
プロジェクタ２としては、平面像を曲面像に変換する光学系を備えていない汎用のプロジェクタを用いることができる。プロジェクタ２は、プロジェクタ２から出力される光束が透過スクリーン１の内面に対して直線的に照射される位置に配置することもできるが、このような配置は、プロジェクタ２の投写レンズと透過スクリーン１との間の距離を大きくすることになる。
【００１９】
本実施例では、図１に示したように、プロジェクタ２と透過スクリーン１との間に、プロジェクタ２から出力される光束８ａを反射する１つの平面反射手段７が設けられている。平面反射手段７は、平面からなる反射面を有するものであり、プロジェクタ２から出力された光束８ａは、図５に示したように、この反射面に向かって進み、この反射面で反射され、図６に示したように、その反射光束８ｂが透過スクリーン１の内面に照射される仕組みとなっている。
【００２０】
本実施例のように、プロジェクタ２と透過スクリーン１との間に平面反射手段７を介在させた構成は、図１に示したように、プロジェクタ２の投写レンズ２ａと透過スクリーン１との間の距離を小さくして、装置の高さを低くすることを可能にする。
【００２１】
コンピュータシステム３は、記録媒体、生成手段及び送信手段を有して構成される。記録媒体は、平面像の画像データを記憶するものである。記録媒体としては、コンピュータ本体に内蔵されたＣＰＵを含む制御手段によって読み取り可能な従来公知の記録媒体を用いることができる。
【００２２】
生成手段は、コンピュータプログラムからなる。このプログラムは、記録媒体に記憶された平面像の画像データを補正し、曲面像の画像データを生成するように構成されている。具体的には、透過スクリーン１の形状に対応した仮想の半球体９を、図７に示したように、多数のグリッド９ａに分割し、個々のグリッド９ａに対応する平面の画像を個々のグリッド９ａの曲面に合わせて歪ませ、全体として１つの曲面像（すなわち、透過スクリーン１に投射されたときに曲面像として表示される２次元画像（図８参照））を生成する。
【００２３】
制御手段は、透過スクリーン１に曲面像を表示させる起動信号に基づいて記録媒体から画像データを読み出し、生成手段に従って該画像データを補正する。制御手段は、生成手段に従って生成された画像データを、送信手段を介してプロジェクタ２に送信するように設定されている。送信手段は、無線又は有線のいずれであってもよい。コンピュータシステム３とプロジェクタ２は、少なくとも一方向に画像データを通信可能に設定されている。
【００２４】
コンピュータシステム３から送信された曲面像の画像データは、プロジェクタ２によって受信され、該プロジェクタ２から平面像の画像データを投射するのと同様の方式によって投射される。したがって、本実施例に係るディスプレイ装置によれば、平面像を曲面像に変換するための光学系を介することなく、１台の汎用のプロジェクタ２から曲面像である画像を投射することができる。
【００２５】
透過スクリーン１に外力が加えられることによって、該透過スクリーン１に変位が生じたときは、コンピュータシステム３の制御手段が、検出手段５から出力される信号に従って記録媒体に記憶された画像データの中から透過スクリーン１の変位に対応した画像データを読み込み、その後は、上記と同様に、生成手段によって該画像データを補正して曲面像の画像データを生成し、送信手段によって生成された曲面像の画像データをプロジェクタ２に送信する。したがって、本実施例に係るディスプレイ装置によれば、透過スクリーン１の動きに合った曲面像を表示することが可能になる。
【実施例２】
【００２６】
本実施例に係るディスプレイ装置は、図９に示したように、プロジェクタ２と透過スクリーン１との間に、複数の平面反射手段１０，１１を備える点で、実施例１に係るディスプレイ装置と異なる。
【００２７】
本実施例では、２の平面反射手段１０，１１が用いられており、各平面反射手段１０，１１は、平面からなる反射面をそれぞれ有するものであり、プロジェクタ２から出力された光束１２ａは、まず、図１０に示したように、第１の平面反射手段１０の反射面に進み、図１１に示したように、第１の平面反射手段１０の反射面で反射されて、その反射光束１２ｂが第２の平面反射手段１１の反射面に進み、次いで、図１２に示したように、第２の平面反射手段１１の反射面で反射されて、その反射光束１２ｃが透過スクリーン１の内面に照射される仕組みとなっている。
【００２８】
本実施例のように、プロジェクタ２と透過スクリーン１との間に複数の平面反射手段１０，１１を介在させた構成は、図９に示したように、プロジェクタ２の投写レンズ２ａと透過スクリーン１との間の距離をさらに小さくして、装置の高さをより低くすることを可能とし、装置の小型化を実現した。
【００２９】
上記した実施例１及び２において、画像データはどのようなものであってもよい。例えば、地球、地球以外の惑星又は天体を表したものや、１つの画像に他の１つ又は複数の画像を合成して１つの画像データとしたもの等、種々の画像データを使用することができる。また、透過スクリーン１に表示される曲面像は、静止画に限定されるものではなく、動画であってもよい。さらに、生成手段によって、予め曲面像の画像データを生成し、該画像データを記録手段に記録しておき、再生時には、曲面像の画像データを記録手段から読み出して、透過スクリーン１に表示させることも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  透過スクリーン
１ａ  スクリーン本体
１ｂ  フランジ
２  プロジェクタ
２ａ  投写レンズ
３  コンピュータシステム
４  支持台
５  検出手段
５ａ  アーム
６  ジョイント部材
６ａ  弾性キャップ
６ｂ  ブラケット
７  平面反射手段
８ａ  光束
８ｂ  反射光束
９  仮想の半球体
９ａ  グリッド
１０  第１の平面反射手段
１１  第２の平面反射手段
１２ａ  光束
１２ｂ，１２ｃ  反射光束
【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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【図１２】
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