(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンとを有する高没入感映像システムの設計支援に関し、
前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒ、
前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、
前記スクリーン中心Ｇより前方に設けられた映像中心Ｉから前記スクリーンを見込む角度によって決まる映像画角α、
前記スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、
前記スクリーン中心Ｇと前記映像中心Ｉとの間の距離を示すオフセットＷ、
といった５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを個別に決定可能な映像システム設計支援装置であって、
前記５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗのうち、α，βを除く任意の１個のパラメータ、又はα，βの組み合わせを除く任意の２個のパラメータ、又は３〜５個のパラメータが入力される入力手段と、
前記入力手段から１〜４個のパラメータが入力されたとき、当該１〜４個のパラメータに基づいて、入力されなかった残りのパラメータを算出し、当該算出したパラメータを含む５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力し、前記入力手段から５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗが入力されたとき、当該５個のパラメータを出力する演算手段と、
前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定手段と、
を備えており、
前記演算手段は、
パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記Ｒ式により算出し、
パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記Ｓ式により算出し、
パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記β式により算出し、
パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記α式により算出し、
パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記Ｗ式により算出し、
前記Ｒ式、前記Ｓ式、前記β式、前記α式及び前記Ｗ式からパラメータが得られない場合には、当該得られなかったパラメータを予め記憶された推奨値又は最適値を用いて決定し、
前記判定手段は、
前記矛盾があるか否かを判定するとき、
パラメータＳが下記Ｓ式を満たすか否かを判定し、
パラメータＷ，Ｒに関し、Ｗ＝ａＲとして係数ａが０．５８以下であるか否かを判定し、
パラメータαが９０°以上１６０°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータβが９０°以上１４４°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータα，βに関し、α＞βの関係を満たすか否かを判定し、
これらの判定結果が否の場合にパラメータを矛盾があると判定することを特徴とする映像システム設計支援装置。
【数１】
0004058916.tif 000016
【請求項２】
請求項１に記載の映像システム設計支援装置において、
前記演算手段は、
前記パラメータＲに関しては、前記Ｒ式に代えて、４個のパラメータＳ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｒ’式により算出し、
前記パラメータＳに関しては、前記Ｓ式に代えて、４個のパラメータＲ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｓ’式により算出し、
前記パラメータβに関しては、前記β式に代えて、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，Ｗに基づいて下記β’式により算出し、
前記判定手段は、
前記パラメータＳに関し、前記Ｓ式に代えて、下記Ｓ’式を満たすか否かを判定することを特徴とする映像システム設計支援装置。
【数２】
0004058916.tif 000017
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の映像システム設計支援装置において、
前記判定手段は、
前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗを角度に関するパラメータα，βよりも優先するように予め定められた優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定し、
矛盾の無い旨が判定されたパラメータを固定して、前記矛盾が無いパラメータとし、
矛盾がある旨が判定されたパラメータを前記演算手段の演算により修正して、前記矛盾を修正したパラメータとすることを特徴とする映像システム設計支援装置。
【請求項４】
複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンとを有する高没入感映像システムの設計支援に関し、
前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒ、
前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、
前記スクリーン中心Ｇより前方に設けられた映像中心Ｉから前記スクリーンを見込む角度によって決まる映像画角α、
前記スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、
前記スクリーン中心Ｇと前記映像中心Ｉとの間の距離を示すオフセットＷ、
といった５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを個別に決定可能な映像システム設計支援方法であって、
前記５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗのうち、α，βを除く任意の１個のパラメータ、又はα，βの組み合わせを除く任意の２個のパラメータ、又は３〜５個のパラメータが入力される入力ステップと、
前記入力ステップから１〜４個のパラメータが入力されたとき、当該１〜４個のパラメータに基づいて、入力されなかった残りのパラメータを算出し、当該算出したパラメータを含む５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力し、前記入力手段から５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗが入力されたとき、当該５個のパラメータを出力する演算ステップと、
前記演算ステップから出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定ステップと、
を含んでおり、
前記演算ステップは、
パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記Ｒ式により算出し、
パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記Ｓ式により算出し、
パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記β式により算出し、
パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記α式により算出し、
パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記Ｗ式により算出し、
前記Ｒ式、前記Ｓ式、前記β式、前記α式及び前記Ｗ式からパラメータが得られない場合には、当該得られなかったパラメータを予め記憶された推奨値又は最適値を用いて決定し、
前記判定ステップは、
パラメータＳが下記Ｓ式を満たすか否かを判定し、
パラメータＷ，Ｒに関し、Ｗ＝ａＲとして係数ａが０．５８以下であるか否かを判定し、
パラメータαが９０°以上１６０°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータβが９０°以上１４４°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータα，βに関し、α＞βの関係を満たすか否かを判定し、
これらの判定結果が否の場合にパラメータを矛盾があると判定することを特徴とする映像システム設計支援方法。
【数２】
0004058916.tif 000018
【請求項５】
請求項４に記載の映像システム設計支援方法において、
前記演算ステップは、
前記パラメータＲに関しては、前記Ｒ式に代えて、４個のパラメータＳ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｒ’式により算出し、
前記パラメータＳに関しては、前記Ｓ式に代えて、４個のパラメータＲ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｓ’式により算出し、
前記パラメータβに関しては、前記β式に代えて、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，Ｗに基づいて下記β’式により算出し、
前記判定ステップは、
前記パラメータＳに関し、前記Ｓ式に代えて、下記Ｓ’式を満たすか否かを判定することを特徴とする映像システム設計支援方法。
【数４】
0004058916.tif 000019
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の映像システム設計支援方法において、
前記判定ステップは、
前記演算ステップから出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗを角度に関するパラメータα，βよりも優先するように予め定められた優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定し、
矛盾の無い旨が判定されたパラメータを固定して、前記矛盾が無いパラメータとし、
矛盾がある旨が判定されたパラメータを前記演算ステップの演算により修正して、前記矛盾を修正したパラメータとすることを特徴とする映像システム設計支援方法。
【請求項７】
複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンとを有する高没入感映像システムの設計支援に関し、
前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒ、
前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、
前記スクリーン中心Ｇより前方に設けられた映像中心Ｉから前記スクリーンを見込む角度によって決まる映像画角α、
前記スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、
前記スクリーン中心Ｇと前記映像中心Ｉとの間の距離を示すオフセットＷ、
といった５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを個別に決定可能な映像システム設計支援装置に用いられる映像システム設計支援プログラムであって、
前記映像システム設計支援装置のコンピュータを、
前記５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗのうち、α，βを除く任意の１個のパラメータ、又はα，βの組み合わせを除く任意の２個のパラメータ、又は３〜５個のパラメータが入力される入力手段、
前記入力手段から１〜４個のパラメータが入力されたとき、当該１〜４個のパラメータに基づいて、入力されなかった残りのパラメータを算出し、当該算出したパラメータを含む５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力し、前記入力手段から５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗが入力されたとき、当該５個のパラメータを出力する演算手段、
前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定手段、
として機能させ、
前記演算手段は、
パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記Ｒ式により算出し、
パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記Ｓ式により算出し、
パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記β式により算出し、
パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記α式により算出し、
パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記Ｗ式により算出し、
前記Ｒ式、前記Ｓ式、前記β式、前記α式及び前記Ｗ式からパラメータが得られない場合には、当該得られなかったパラメータを予め記憶された推奨値又は最適値を用いて決定し、
前記判定手段は、
パラメータＳが下記Ｓ式を満たすか否かを判定し、
パラメータＷ，Ｒに関し、Ｗ＝ａＲとして係数ａが０．５８以下であるか否かを判定し、
パラメータαが９０°以上１６０°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータβが９０°以上１４４°以下の範囲内にあるか否かを判定し、
パラメータα，βに関し、α＞βの関係を満たすか否かを判定し、
これらの判定結果が否の場合にパラメータを矛盾があると判定することを特徴とする映像システム設計支援プログラム。
【数３】
0004058916.tif 000020
【請求項８】
請求項７に記載の映像システム設計支援プログラムにおいて、
前記演算手段は、
前記パラメータＲに関しては、前記Ｒ式に代えて、４個のパラメータＳ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｒ’式により算出し、
前記パラメータＳに関しては、前記Ｓ式に代えて、４個のパラメータＲ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｓ’式により算出し、
前記パラメータβに関しては、前記β式に代えて、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，Ｗに基づいて下記β’式により算出し、
前記判定手段は、
前記パラメータＳに関し、前記Ｓ式に代えて、下記Ｓ’式を満たすか否かを判定することを特徴とする映像システム設計支援プログラム。
【数６】
0004058916.tif 000021
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の映像システム設計支援プログラムにおいて、
前記判定手段は、
前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗを角度に関するパラメータα，βよりも優先するように予め定められた優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定し、
矛盾の無い旨が判定されたパラメータを固定して、前記矛盾が無いパラメータとし、
矛盾がある旨が判定されたパラメータを前記演算手段の演算により修正して、前記矛盾を修正したパラメータとすることを特徴とする映像システム設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高没入感映像システムの設計を支援するための映像システム設計支援装置、方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像表示システムの一種として、鑑賞者に高い没入感を与え得る高没入感映像システムが知られている。
【０００３】
この高没入感映像システムは、半径３ｍ〜１０ｍ程度で、水平視野角１５０°程度の球面や円柱面の一部からなる凹面形状のスクリーンや、複数の平面スクリーンを凹面形状に設けたスクリーン（以下、これらのスクリーンをカーブスクリーンという）に映像を投影する構成により、数十名の鑑賞者に映像を鑑賞させる際に、高い没入感を与えるものである。ここで、高没入感は、鑑賞者がスクリーンを見込む角度である映像視野角Γが標準的な視聴位置において従来４５°程度であった単一の平面スクリーンに代えて、９０°以上の広い映像視野角Γが得られるカーブスクリーンを用いることにより作成される。なお、「鑑賞」の語は、「視聴」と読み替えてもよい。
【０００４】
この種の高没入感映像システムは、マルチプロジェクション方式及び広角投影方式がある。
【０００５】
マルチプロジェクション方式は、ＶＲ(Virtual Reality: 仮想現実感)技術で一般的に用いられる方式であり、複数の投影装置の表示領域毎に映像を生成・出力し、各映像が連続になるように画像処理を行なう方法や、カーブスクリーン上で各映像を光学的に合成する構成により、カーブスクリーンのスクリーン中心角βと等しい画角の映像を表示するものである。
広角投影方式は、ＩＭＡＸ（登録商標）などの大型フィルム系方式として知られており、広角レンズによって一度にカーブスクリーンのスクリーン中心角βと等しい画角で映像を撮影し、フィルム上に記録された映像を投影するものである。
【０００６】
いずれの方式にしても、高没入感映像システムは、高没入感を与えるように、歪みの無い正確な映像を表示することが求められる。係る観点から、高没入感映像システムは、図９に一例を示すように、複数列に配置された複数の客席１と、各客席１よりも前方に配置された凹面形状のカーブスクリーン２と、客席１の上方に配置された３台の投影装置３を示す平面図上において、「スクリーン中心Ｇ」と「映像中心Ｉ」とを一致させるように設計される。なお、スクリーン中心Ｇ、映像中心Ｉはプロジェクタの光学中心とは無関係であり、従って、この場合、投影装置３の台数及び配置は任意であり、極端な例（リア・プロジェクタ）では、カーブスクリーン２の裏側から客席１の方向に向けてカーブスクリーン２上に投影する配置も可能である。
【０００７】
ここで、「スクリーン中心Ｇ」とは、スクリーンの弧に対する幾何学的な中心点（曲率中心Ｇともいう）である。スクリーン中心Ｇでは、例えば球面の一部をなすカーブスクリーン（スフェリカル・スクリーン）の場合、スクリーン中心Ｇからスクリーン表面までの距離がカーブスクリーンの全域において等しいため、カーブスクリーンに投影された映像が歪みのない正確な映像として鑑賞される。但し、鑑賞者がスクリーン中心Ｇから前後に離れるほど、図１０に示すように、鑑賞されるカーブスクリーン２の周辺の映像の歪みが顕著になる。
【０００８】
なお、カーブスクリーン２は、円柱面や球面の一部から構成されることもあるし、複数枚の平面スクリーンにより近似して凹面形状として構成されることもある。
【０００９】
次に、「映像中心Ｉ」について説明する。ＶＲ技術の場合、カーブスクリーン２に投影する映像は、次の（ａ）〜（ｃ）に示す手順に従い、映像生成装置により作成される。
（ａ）図１１に示すように、カーブスクリーン（曲面）２を複数枚の平面から構成される仮想平面スクリーン（多角形平面）２ｘで近似する。ただし、後述するマルチフラットスクリーンの場合は、各々のフラットスクリーンがそのまま仮想平面スクリーンに対応するため、近似は不要である。なお、多角形平面とは、ここでは、水平方向又は垂直方向のいずれか、あるいはその両方に一定のスクリーン角度をもって連続的に配置したスクリーンを言う。
（ｂ）現実世界での写真撮影と同様に、図１２に示すように、映像生成装置において仮想空間内に仮想カメラ（視点）Ｉｘを設定し、その位置、方向および画角の設定に基づいて、各仮想平面スクリーン２ｘに映像を投影する、いわゆる透視投影変換を実行する。なお、透視投影変換については、例えば文献「安生  健一他  著、コンピュータグラフィックス＜技術系ＣＧ標準テキストブック＞、財団法人  画像情報教育振興協会、ｐ．１０３−ｐ．１１５、１９９５年」に詳しい。
【００１０】
（ｃ）図１３に示すように、近似された各仮想平面スクリーン２ｘに並べて表示される各映像を連続した映像にするように、フレームバッファなどの画像処理装置や投影装置（例えば、プロジェクタ）の映像補正機能により、各映像のつなぎ目部分を補正してカーブスクリーン２に投影する。なお、カーブスクリーン２を用いず、複数枚の平面スクリーンを用いる場合には、投影変換によって得られた図１１に示す映像を補正せずにそのまま平面スクリーンに投影すればよい。
【００１１】
実際のカーブスクリーン２と映像中心Ｉとの位置関係は、図１４に示すように、複数枚の仮想平面スクリーン２ｘと仮想カメラＩｘとの位置関係に対応する。すなわち、実際のカーブスクリーン２は、仮想空間内の複数枚の仮想平面スクリーン２ｘに対応し、実際の映像中心Ｉは、仮想空間内の仮想カメラＩｘに対応する。なお、映像中心Ｉは、映像生成装置に設定する視点（仮想カメラＩｘ）の座標値を変更（操作）することで、任意の位置に設定が可能である。
【００１２】
このようにしてカーブスクリーン２に投影された映像は、映像生成装置に設定した映像画角αと等しい画角の映像になる。
【００１３】
また、この時、映像中心Ｉからカーブスクリーン２に投影された映像を鑑賞した場合、映像画角αと等しい映像視野角Γが得られ、望遠効果や広角効果のない正確な映像として鑑賞される。
【００１４】
一方、図１５に示すように、鑑賞者が映像中心Ｉから複数枚からなる仮想平面スクリーン２ｘの中心線上で離れるほど、前述のスクリーン中心Ｇからのズレに基づく映像の歪み、及び鑑賞者の映像視野角Γと映像画角αとの不一致による望遠・広角効果が顕著になる。
【００１５】
これは、現実世界での写真撮影において、広角レンズで撮影された写真を鑑賞した場合に知覚する歪みと同じ理由による。
【００１６】
さて高没入感映像システムは、鑑賞者が十分に高い没入感を得ることができる最適視聴領域、いわゆるスイートスポットを有することが必要である。スイートスポットとしては、（ｉ）スクリーン全体で湾曲した歪み等の無い映像を得ること、（ｉｉ）映像生成装置に設定した映像画角αと等しい視野角で鑑賞できること、といった２つの条件（ｉ），（ｉｉ）が求められている。
【００１７】
各条件（ｉ），（ｉｉ）は、夫々スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉの条件に等しいため、２つを同時に満たす視聴領域は、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉとなる。
【００１８】
従って、図１６に示すように、スクリーン中心Ｇに映像中心Ｉを一致させることにより、理想的なスイートスポットを得ている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のような高没入感映像システムの設計手法では、複数の客席１を設ける場合、鑑賞者の映像視野角Γがカーブスクリーン２のスクリーン中心角βを大幅に上回ることを避ける観点から、客席１がスイートスポットの後方に拡張される。
【００２０】
この場合、後方の客席１からの鑑賞は、図１０及び図１５に示したように、映像の正確さと、没入感とが共に劣化する。ここで、映像視野角Γは、鑑賞者が任意の位置からカーブスクリーン２（映像）を見込む角度とする。
映像の正確さの劣化は、鑑賞者がスクリーン中心Ｇから離れた場合に、鑑賞者とカーブスクリーン２上の各部との間の光学的距離が各部毎に異なる点と、鑑賞者が映像中心Ｉから離れた場合に、映像生成装置に設定した映像画角αに対して鑑賞者の映像視野角Γが不一致となる点と、の両者が複合された原因と考えられる。
【００２１】
没入感の劣化は、鑑賞者がカーブスクリーン２から離れることにより、鑑賞者の映像視野角Γが小さくなることが原因と考えられる。
【００２２】
すなわち、従来の設計手法では、後方の客席１からの鑑賞には不向きな高没入感映像システムを設計することになってしまう。
【００２３】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像システムを実現し得る映像システム設計支援装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンとを有する高没入感映像システムの設計支援に関し、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒ、前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、前記スクリーン中心Ｇより前方に設けられた映像中心Ｉから前記スクリーンを見込む角度によって決まる映像画角α、前記スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、前記スクリーン中心Ｇと前記映像中心Ｉとの間の距離を示すオフセットＷ、といった５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを個別に決定可能な映像システム設計支援装置であって、前記５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗのうち、α，βを除く任意の１個のパラメータ、又はα，βの組み合わせを除く任意の２個のパラメータ、又は３〜５個のパラメータが入力される入力手段と、前記入力手段から１〜４個のパラメータが入力されたとき、当該１〜４個のパラメータに基づいて、入力されなかった残りのパラメータを算出し、当該算出したパラメータを含む５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力し、前記入力手段から５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗが入力されたとき、当該５個のパラメータを出力する演算手段と、前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定手段と、を備えており、前記演算手段としては、パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記Ｒ式により算出し、パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記Ｓ式により算出し、パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記β式により算出し、パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記α式により算出し、パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記Ｗ式により算出し、前記Ｒ式、前記Ｓ式、前記β式、前記α式及び前記Ｗ式からパラメータが得られない場合には、当該得られなかったパラメータを予め記憶された推奨値又は最適値を用いて決定し、前記判定手段としては、パラメータＳが下記Ｓ式を満たすか否かを判定し、パラメータＷ，Ｒに関し、Ｗ＝ａＲとして係数ａが０．５８以下であるか否かを判定し、パラメータαが９０°以上１６０°以下の範囲内にあるか否かを判定し、パラメータβが９０°以上１４４°以下の範囲内にあるか否かを判定し、パラメータα，βに関し、α＞βの関係を満たすか否かを判定し、これらの判定結果が否の場合にパラメータを矛盾があると判定する映像システム設計支援装置である。
【数４】
0004058916.tif 000002
【００２５】
これにより、スクリーン中心Ｇの前方に映像中心Ｉを配置した高没入感映像システムを設計できるので、スイートスポットが拡大され、映像中心Ｉより後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像システムを実現させることができる。
【００２６】
また、請求項１に対応する発明は、前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定手段を備えたことにより、演算手段から出力された全てのパラメータの妥当性を確認することができる。
【００２８】
また、請求項１に対応する発明は、前記演算手段としては、パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記式により算出する映像システム設計支援装置である。
【００２９】
【数１７】
0004058916.tif 000003
【００３０】
このように、より少ないパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することができる。
【００３１】
また、請求項１に対応する発明は、前記演算手段としては、パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記式により算出する映像システム設計支援装置である。
【００３２】
【数１８】
0004058916.tif 000004
【００３３】
このように、より少ないパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することができる。
【００３４】
また、請求項１に対応する発明は、前記演算手段としては、パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記式により算出する映像システム設計支援装置である。
【００３５】
【数１９】
0004058916.tif 000005
【００３６】
このように、より少ないパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することができる。
【００３９】
また、請求項２に対応する発明は、前記演算手段としては、前記パラメータＲに関しては、前記Ｒ式に代えて、４個のパラメータＳ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｒ’式により算出し、前記パラメータＳに関しては、前記Ｓ式に代えて、４個のパラメータＲ，α，β，Ｗに基づいて下記Ｓ’式により算出し、前記パラメータβに関しては、前記β式に代えて、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，Ｗに基づいて下記β’式により算出し、前記判定手段としては、前記パラメータＳに関し、前記Ｓ式に代えて、下記Ｓ’式を満たすか否かを判定する映像システム設計支援装置である。
【数８】
0004058916.tif 000006
【００４１】
このように、他の４個のパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することに加え、他のパラメータとの整合性を容易且つ確実に向上させることができる。
【００４８】
さらに、請求項１に対応する発明は、前記演算手段としては、パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記式により算出する映像システム設計支援装置である。
【００４９】
【数９】
0004058916.tif 000007
このように、他の４個のパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することに加え、他のパラメータとの整合性を容易且つ確実に向上させることができる。
【００５０】
さらに、請求項１に対応する発明は、前記演算手段としては、パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記式により算出する映像システム設計支援装置である。
【００５１】
【数２４】
0004058916.tif 000008
【００５２】
このように、他の４個のパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した作用を簡易且つ迅速に奏することに加え、他のパラメータとの整合性を容易且つ確実に向上させることができる。
【００５３】
また、請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する映像システム設計支援装置において、前記判定手段としては、前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗを角度に関するパラメータα，βよりも優先するように予め定められた優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾の無い旨が判定されたパラメータを固定して、前記矛盾が無いパラメータとし、矛盾がある旨が判定されたパラメータを前記演算手段の演算により修正して、前記矛盾を修正したパラメータとする映像システム設計支援装置である。
【００５９】
また、請求項４〜６に対応する発明は、上記請求項１〜３に対応する発明における「装置」を「方法」として読替えると共に、「手段」を「ステップ」として読み替えたものである。
これにより、請求項１に対応する作用と同様の作用を奏する映像システム設計支援方法を提供することができる。
【００６０】
さらに、請求項７に対応する発明は、複数列に配置された複数の客席と、前記各客席よりも前方に配置された凹面形状のスクリーンとを有する高没入感映像システムの設計支援に関し、前記スクリーンの弧に対する幾何学的な中心であるスクリーン中心Ｇから前記スクリーンまでの距離を示すスクリーン半径Ｒ、前記スクリーンの両端間の直線距離を示すスクリーン幅Ｓ、前記スクリーン中心Ｇより前方に設けられた映像中心Ｉから前記スクリーンを見込む角度によって決まる映像画角α、前記スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示すスクリーン中心角β、前記スクリーン中心Ｇと前記映像中心Ｉとの間の距離を示すオフセットＷ、といった５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを個別に決定可能な映像システム設計支援装置に用いられる映像システム設計支援プログラムであって、前記映像システム設計支援装置のコンピュータを、前記５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗのうち、α，βを除く任意の１個のパラメータ、又はα，βの組み合わせを除く任意の２個のパラメータ、又は３〜５個のパラメータが入力される入力手段、前記入力手段から１〜４個のパラメータが入力されたとき、当該１〜４個のパラメータに基づいて、入力されなかった残りのパラメータを算出し、当該算出したパラメータを含む５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力し、前記入力手段から５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗが入力されたとき、当該５個のパラメータを出力する演算手段、前記演算手段から出力された５個のパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗに関し、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無いパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる全てのパラメータＲ，Ｓ，α，β，Ｗを出力する判定手段、として機能させ、前記演算手段としては、パラメータＲに関しては、２個のパラメータＳ，βに基づいて下記Ｒ式により算出し、パラメータＳに関しては、２個のパラメータＲ，βに基づいて下記Ｓ式により算出し、パラメータβに関しては、２個のパラメータＲ，Ｓに基づいて下記β式により算出し、パラメータαに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，β，Ｗに基づいて下記α式により算出し、パラメータＷに関しては、４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βに基づいて下記Ｗ式により算出し、前記Ｒ式、前記Ｓ式、前記β式、前記α式及び前記Ｗ式からパラメータが得られない場合には、当該得られなかったパラメータを予め記憶された推奨値又は最適値を用いて決定し、前記判定手段としては、パラメータＳが下記Ｓ式を満たすか否かを判定し、パラメータＷ，Ｒに関し、Ｗ＝ａＲとして係数ａが０．５８以下であるか否かを判定し、パラメータαが９０°以上１６０°以下の範囲内にあるか否かを判定し、パラメータβが９０°以上１４４°以下の範囲内にあるか否かを判定し、パラメータα，βに関し、α＞βの関係を満たすか否かを判定し、これらの判定結果が否の場合にパラメータを矛盾があると判定する映像システム設計支援プログラムである。
【数５】
0004058916.tif 000009
【００６１】
すなわち、請求項１に対応する発明をプログラム形式で表現したことにより、請求項１に対応する発明と同様の作用を奏する映像システム設計支援プログラムを提供することができる。
また、請求項７に対応する発明に関し、請求項２〜請求項３までの各発明をプログラム形式に直して適宜付加してもよい。 
【００６２】
すなわち、請求項２をプログラム形式で表現することにより、請求項２に対応する発明と同様の作用を奏する映像システム設計支援プログラムを提供してもよい。
また、請求項７に対応する発明に関し、請求項３に対応する発明を付加した発明は、上記請求項３に対応する発明における「装置」を「プログラム」として読替えたものである。このようにプログラム形式で表現することにより、請求項３に対応する作用と同様の作用を奏する映像システム設計支援プログラムを提供してもよい。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明するが、その前に本発明の原理について述べる。
本発明の原理は、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉとを必ずしも一致させず、且つスクリーン中心Ｇを映像中心Ｉよりも後方に配置する構成により、スイートスポット（最適視聴領域）を拡大して、映像中心Ｉより後方の客席からの鑑賞にも好適とした高没入感映像システムを対象とし、その高没入感映像システムの設計を支援することにある。
【００６４】
ここで、映像中心Ｉは、図７に示すように、例えば客席最前列に配置されてもよく、また、スクリーン中心Ｇは、客席最後列に配置されてもよい。さらに、映像生成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体のスクリーン中心角を「各々の仮想平面スクリーン２ｘの垂線が交わる点を中心とし、その点から複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体を見込む水平角」と定義したとき、この複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体のスクリーン中心角は、分離された映像中心Ｉから実際のカーブスクリーン２ｒを見込む角度に設定される。
【００６５】
従って、カーブスクリーン２には、映像生成装置に設定される複数枚の仮想平面スクリーン２ｘ全体の画角と等しい画角の映像が投影される。
【００６６】
なお、本発明に用いられるカーブスクリーン２ｒは、カーブスクリーン２のスクリーン中心Ｇより後方にスクリーン中心Ｇを配置した関係から、スクリーン中心Ｇとカーブスクリーン２ｒとの間の距離を示すスクリーン半径Ｒ（単位：メートル）が従来よりも大きい値となるために曲率（１／Ｒ）が減少されている。このため、従来よりもフォーカスが改善されることから、高没入感映像システムの画質を向上し得るものとなる。さらに、本発明に用いられるカーブスクリーン２ｒは、従来のカーブスクリーン２の曲率よりも小さい曲率のため、従来よりも設置スペースを節約できる。
【００６７】
なお、本発明に用いられるカーブスクリーンとしては、曲面と平面との組合せをも考慮すると非常に多くの種類が可能であるが、ここでは次の［１］〜［４］の４種類についてのみ述べる。
［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型スクリーン）
［２］スフェリカル・カーブスクリーン（球面型スクリーン）
［３］マルチ・フラットスクリーン（多面型平面スクリーン）
［４］エリプティカル・カーブスクリーン（楕円柱面型スクリーン）
以下、これらのスクリーンについて詳細に述べる。
［１］シリンドリカル・カーブスクリーン（円柱面型スクリーン）
スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（１ａ）〜（１ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（１ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーンまでの水平距離を示し、且つ一定の値である（Ｒ＝const.）。
【００６８】
（１ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００６９】
（１ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーンの両端間の直線距離を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００７０】
［２］スフェリカル・カーブスクリーン（球面型スクリーン）
スフェリカル・カーブスクリーンとは、次の（２ａ）〜（２ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（２ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーンまでの距離を示し、且つ一定の値である。
【００７１】
（２ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを見込む水平方向の角度を示し、且つ見上げる／見下げる角度に無関係に一定の値である。
【００７２】
（２ｃ）スクリーン幅Ｓは、スクリーン中央部の両端間の直線距離を示す。
【００７３】
［３］マルチ・フラットスクリーン（多面型平面スクリーン）
マルチ・フラットスクリーンとは、複数枚のフラット（平面）スクリーンを水平方向又は垂直方向のいずれか、又はその両方向に一定のスクリーン角度をもって連続的に配置した構成を有し、次の（３ａ）〜（３ｃ）に示すＲ，β，Ｓによって定義されるフラットスクリーン群である。
（３ａ）スクリーン半径Ｒは、スクリーン中心Ｇから各フラットスクリーンの中央までの距離を示し、且つ全てが互いに同一の値である。
【００７４】
（３ｂ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからフラットスクリーン群全体を水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００７５】
（３ｃ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心角βの円弧（マルチ・フラットスクリーンの近似円弧）の両端点間の直線距離を示す。
【００７６】
なお、このようなマルチ・フラットスクリーンは、図８に示すように、各平面スクリーンの法線間に角度をもたせて配置したスクリーンであり、例えば、映像視野角４０°の３枚の平面スクリーン２ｐ1〜２ｐ3を組合せると、１２０°の映像視野角をもつスクリーンとなる。また、投影変換により得られた図１１に示す映像は、補正せずにそのまま各平面スクリーンに投影される。
【００７７】
また、マルチ・フラットスクリーンでは、Ｒ，Ｓ，βが近似円弧により算出される。このため、平面スクリーンの水平方向の構成面数ｍは、Ｒ，Ｓ，βとは無関係であり、他のパラメータから算出すべきでなく、設計者により予め入力される必要がある。また、この構成面数ｍが入力されると、マルチ・フラットスクリーンでは、近似円弧で算出したスクリーン幅Ｓに基づき、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のように算出可能となる。
【００７８】
【数２５】
0004058916.tif 000010
【００７９】
［４］エリプティカル・カーブスクリーン（楕円柱面型スクリーン）
エリプティカル・カーブスクリーンとは、２つの楕円焦点によって定まる楕円の弧を導線とする柱面の一部によって構成され、次の（４ａ）〜（４ｄ）に示すｃ，Ｒ，β，Ｓによって定義されるカーブスクリーンである。
（４ａ）パラメータｃは、スクリーン中心Ｇと２つの楕円焦点が同一直線上にあるとき、スクリーン中心Ｇから２つの楕円焦点までの各々の距離が等しい場合に、スクリーン中心Ｇと楕円焦点までの距離を示す値である。
【００８０】
（４ｂ）曲率半径Ｒは、スクリーン中心Ｇからスクリーン中央までの距離を示す値であり、例えば次式のように表される。
Ｒ＝{ａ2cos2β＋ｂ2sin2β}1/2
但し、ａ，ｂは各々楕円の長軸２ａ、短軸２ｂより求まる値である。
【００８１】
（４ｃ）スクリーン中心角βは、スクリーン中心Ｇからスクリーンを水平に見込む水平方向の角度を示し、且つ高さに無関係に一定の値である。
【００８２】
（４ｄ）スクリーン幅Ｓは、半径Ｒ、中心角βの円弧（エリプティカル・カーブスクリーンの近似円弧）の両端点間の距離を示す。
【００８３】
なお、エリプティカル・カーブスクリーンは、パラメータｃが大きくなるに従い、近似円弧との誤差が大きくなる。このため、エリプティカル・カーブスクリーンでは、実際のスクリーン幅Ｓ’が次式のように、Ｒ，β，ｃの関係式で示される。
【００８４】
【数２６】
0004058916.tif 000011
【００８５】
なお、以下の実施の形態については、重複した説明を省略する観点から、「装置」として表現された場合について述べているが、これに限らず、「方法」、「システム」又は「記録媒体」もしくは「プログラム」といった他のカテゴリーや名称に表現を代えてもよいことは言うまでもない。
【００８６】
さて以上のような本発明の原理に基づいて、以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る映像システム設計支援装置の構成を示す模式図である。この映像システム設計支援装置は、広いスイートスポット（最適視聴領域）を備えた高没入感映像システムの設計を支援するものであり、入力部１０、演算部２０、参照テーブル２１及び判定部３０を備えている。また、各部１０，２０，２１，３０は、それぞれハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組合せにより構成可能となっている。なお、ソフトウェアにより構成される場合、各部１０，２０，２１，３０の機能を実現するためのプログラムが映像システム設計支援装置のコンピュータに予めインストールされている。
【００８７】
ここで、入力部１０は、高没入感映像システムを具現化するために必要な５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）のうち、操作者により入力されたパラメータを演算部２０に入力する機能をもっている。
【００８８】
ここで、Ｒは、図２に示すように、カーブスクリーン２ｒの幾何学的な半径（以下、スクリーン半径Ｒという）を意味している。
Ｓは、カーブスクリーン２ｒの両端ｅ１，ｅ２間の直線距離（以下、スクリーン幅Ｓという）を意味している。
【００８９】
Ｗは、図３に示すように、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの間の距離（以下、オフセットＷという）を意味している。すなわち、映像中心Ｉは最前列でなくてもよい。同様に、スクリーン中心Ｇも最後列でなくてもよい。但し、映像中心Ｉは、スクリーン中心Ｇよりも前方であることが必要である。また、映像中心Ｉと投影装置の光学的中心やその配置とは無関係であり、リア・プロジェクタで例示した通り、投影装置の台数及び配置は任意である。
【００９０】
αは、スクリーンに投影される映像の水平方向の画角であり、映像中心Ｉからカーブスクリーン２ｒを見込む水平方向の角度にセットしてある。詳しくは、αは、コンテンツで決めた投影変換のパラメータで一意に決定されており、鑑賞者の位置には無関係である。すなわち、どこから鑑賞してもカーブスクリーン２ｒに投影された映像の映像画角αは一定である。
【００９１】
βは、スクリーン中心Ｇにおける水平方向のスクリーン中心角βを意味しており、β＜αの関係にある。なお、鑑賞者の映像視野角Γとの関係は、スクリーン中心Ｇが最後列で映像中心Ｉが最前列にあり、且つ鑑賞者が直線ＧＩ上で最後列から最前列のいずれかの客席に座る場合、β≦Γ≦α  （β＜α）となる。従来は、β＝αの関係にあり、常にΓ≦α，βである。
【００９２】
演算部２０は、入力部１０から５個未満のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，βのいずれか５個未満）が入力されたとき、当該５個未満のパラメータに基づいて、残りのパラメータを決定し、当該決定したパラメータを含む５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）を判定部３０に出力する機能と、入力部１０から５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）が入力されたとき、当該５個のパラメータを判定部３０に出力する機能とをもっている。
【００９３】
また、演算部２０は、入力部１０から客席数ｎが入力されたとき、予め客席数ｎの範囲毎に最適なオフセットＷが設定された参照テーブル２１を用いてオフセットＷを決定し、このオフセットＷに基づいて残りのパラメータを決定し、当該決定したパラメータを含む５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）を判定部３０に出力する機能をもっている。なお、演算部２０は、参照テーブル２１に代えて、適宜な関数ｆ（ｎ）の演算によりオフセットＷを算出してもよい。
ここで、各パラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）は、例えば他のパラメータｘの関数ｆ（ｘ）の形式を用い、以下の表１に示すように表現される。なお、この表１に示されている推奨値や最適値は、予め演算部２０で用いられるように適宜に記憶されている。
【００９４】
【表１】
0004058916.tif 000012
【００９５】
このように、３個のパラメータＲ，Ｓ，βは、Ｒ，βについて推奨値を用いない場合、当該３個のパラメータＲ，Ｓ，βのうちの自己を除く２個又は４個のパラメータから決定可能である。一方、２個のパラメータα，Ｗは、α，β，Ｗについて最適値や推奨値を用いない場合でも、残りの４個のパラメータから決定可能である。また、パラメータＷに関しては、前述したが、参照テーブル２１を用いて客席数ｎからも決定可能である。
【００９６】
また、関数ｆ（ｘ）の具体的な内容は、各パラメータＲ，Ｓ，β，α，Ｗ毎に、次の（１）式〜（８）式によって示される。
【００９７】
【数２７】
0004058916.tif 000013
【００９８】
すなわち、演算部２０は、可能な限り推奨値を用いずに、それぞれ（１又は４）式、（２又は５）式及び（３又は６）式に基づいて３個のパラメータＲ，Ｓ，βを決定し、この決定結果と（７）式及び（８）式に基づいて残りのパラメータＷ，αを決定する構成となっている。逆に言えば、演算部２０は、（１）式〜（８）式からパラメータが得られない場合には、推奨値や最適値を用いる構成となっている。
【００９９】
次に、推奨値について述べる。
映像画角αの推奨値：９０°≦α≦１６０°の範囲内の値は、一般に没入感が得られるとされる映像視野角１１０°に約２０％のマージンを設けた９０°を下限とし、人間の一度に知覚可能な視野角１６０°を上限としたことによる。
【０１００】
スクリーン中心角βの推奨値：９０°≦βの範囲内の値は、αと同様、一般に没入感が得られるとされる映像視野角１１０°に約２０％のマージンを設けた９０°を下限としたことによる。また、β≦１４４°の範囲内の値は、映像画角αの上限の９０％を上限と仮定し、スクリーン中心角βの上限を１４４°としたことによる。
【０１０１】
なお、推奨値は、個別に設定する場合に限らず、例えば（α，β）＝（１２０°，９５°）のように、複数のパラメータの組として設定してもよい。
オフセットＷとスクリーン半径Ｒとの関係は、次式のように、αとβをパラメータとした関係式で表される。
【０１０２】
【数２８】
0004058916.tif 000014
【０１０３】
ここで、スクリーン中心角βを最小の９０°とすると、係数ａは次の値を取る。
・映像画角αが最大の１６０°のとき：ａ＝０．５８
・映像画角αが推奨の１２０°のとき：ａ＝０．３０
すなわち、スクリーン中心角β及び映像画角αを推奨値内に収め、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉとの間に生じる映像品質差を抑制するために、関係式Ｗ＝ａＲの係数ａをａ≦０．５８とし、好ましくはａ＝０．３とした。
【０１０４】
なお、各式は適宜、数学的に等価な式あるいは近似した式に変形して用いてもよい。
一方、判定部３０は、演算部２０から出力された５個のパラメータに関し、優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定する機能と、矛盾したパラメータを修正する機能と、矛盾がないパラメータ及び／又は矛盾を修正したパラメータからなる５個のパラメータを出力する機能をもっている。
【０１０５】
ここで、優先順位は任意であるが、例えば、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗの優先順位を高く設定し、角度に関するパラメータα，βの優先順位を低く設定することが修正を容易化する観点から好ましい。具体的には、例えば（かっこ）内を同一優先順位とした場合、（Ｓ，Ｒ，Ｗ），（α，β）の順、あるいはＳ，Ｒ，Ｗ，α，βの順で優先順位を付けるようにしてもよい。なお、優先順位は、省略可能であるが、設定した方が修正を容易化する観点から好ましい。
【０１０６】
また、矛盾があるか否かを判定する機能は、次の（I）〜（VI）の形態がある。
（I）オフセットＷとスクリーン半径Ｒが入力部１０により入力され、あるいは何れかが演算部２０により算出されたとき、Ｗ＝ａＲとして係数ａが推奨範囲内にあるか否かを判定する。
【０１０７】
（II）映像画角αが入力部１０により入力あるいは演算部２０により算出されたとき、映像画角αが推奨範囲内にあるか否かを判定する。
【０１０８】
（III）スクリーン中心角βが入力部１０により入力され又は演算部２０により算出されたとき、スクリーン中心角βが推奨範囲内にあるか否かを判定する。
【０１０９】
（IV）映像画角αとスクリーン中心βとが入力部１０により入力され又は何れかが演算部２０により算出されたとき、α＞βの関係を満たすか否かを判定する。
【０１１０】
（V）参照テーブル２１には、客席数ｎに対する最低スクリーン幅Ｓminが内蔵されている場合、該当する客席数ｎに対して入力部１０により入力され又は演算部２０により算出されたスクリーン幅Ｓが最低スクリーン幅Ｓmin以上あるか否かを判定する。
【０１１１】
（VI）入力部１０は、スクリーンの構成と設置場所の有効高さｈmaxを入力でき、スクリーン構成（例、３×１構成（横３画面、縦１画面：ｎｘ＝３,ｎｙ＝１））、アスペクト比５：４（ａｒ＝４／５）、有効表示領域ｖ＝９０％）とスクリーン半径Ｒ及びスクリーン中心角β（但し、単位：ラジアン）に基づいて、スクリーン高さｈを次式で計算し、このｈが入力された有効高さｈmaxに収まるか否かを判定する。
【０１１２】
【数２９】
0004058916.tif 000015
【０１１３】
なお、ここでいうスクリーン構成は、一つの大画面を何台のプロジェクタで投影するか、を表すものである。
アスペクト比ａｒは、一画面毎の幅に占める高さの比率である。例えば、幅１２８０ピクセル×高さ１０２４ピクセルによって構成される画面では、幅：高さの比が５：４であるから、アスペクト比ａｒ＝０．８となる。
【０１１４】
有効表示領域ｖは、隣接するプロジェクタから投影される映像の接続部の連絡化処理のために、映像同士を光学的に重ね合わせる領域（オーバーラップ領域）を除いた実際の表示面積が、全てのプロジェクタからの映像の総面積に占める割合を言う。例えば、幅１２８０ピクセル×高さ１０２４ピクセルによって構成される画面が横３面並んでいて、互いに１２８ドット分重なる場合、有効表示領域ｖ＝（１２８０−１２８）／１２８０＝０．９、よって９０％となる。
【０１１５】
また、判定部３０が５個のパラメータを出力する形態は、任意であるが、例えば各パラメータを列挙する形式としてもよく、各パラメータを模式図中に記載する形式としてもよく、あるいは両者を合せた形式としてもよい。
【０１１６】
なお、判定部３０は、演算部２０により決定された各パラメータの妥当性を確認する観点から設けられており、必須の構成要素ではないので省略してもよい。
【０１１７】
次に、以上のように構成された映像システム設計支援装置の動作について図４のフローチャートを用いて説明する。
入力部１０は、高没入感映像システムを具現化するために必要な５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）のうち、操作者により入力されたパラメータを演算部２０に入力する（ＳＴ１）。
【０１１８】
演算部２０は、図４に示すように、入力されたパラメータの個数を計数し（ＳＴ２）、パラメータの個数が５個未満（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，βのいずれか５個未満）のとき、当該５個未満のパラメータに基づいて、残りのパラメータを決定する。
【０１１９】
この決定過程においては、可能な限り推奨値を用いない観点から、入力済又は決定済のパラメータと（１）式〜（８）式に基づいて、演算により決定可能なパラメータがあるか否かを判定し（ＳＴ３）、演算により決定可能なパラメータを（１）式〜（８）式により優先的に算出する（ＳＴ４ａ）。
【０１２０】
しかる後、演算部２０は、未決定のパラメータの有無を判定し（ＳＴ５）、未決定のパラメータがあれば、ステップＳＴ３に戻る。また、ステップＳＴ３の結果、（１）式〜（８）式から決定可能なパラメータが無い場合には、残ったパラメータを推奨値や最適値を用いて決定し（ＳＴ４ｂ）、ステップＳＴ５に進む。
【０１２１】
なお、推奨値は、映像画角αのように所定の最適値１２０°をそのまま決定する場合や、オフセットＷのように予め客席数ｎの範囲毎にオフセットＷが設定された参照テーブル２１を用い、入力部１０から入力された客席数ｎに基づいて決定する場合などがある。
【０１２２】
また、ステップＳＴ５の結果、未決定のパラメータがないとき、演算部２０は、決定したパラメータを含む５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）を判定部３０に出力する（ＳＴ６）。また、ステップＳＴ１の結果、５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，Ｗ，α，β）が入力されたときにも同様に、当該５個のパラメータを判定部３０に出力する。
【０１２３】
判定部３０は、演算部２０から出力された５個のパラメータに関し、予め定められた優先順位に従って、互いに矛盾があるか否かを判定し、矛盾の無い場合には優先順位の高い方からパラメータを固定していく。
【０１２４】
具体的には、判定部３０は、未固定で高い優先順位のパラメータ（例、Ｓ）を抽出し（ＳＴ７）、当該パラメータを求める式（例、（２）式）や前述した形態(I)〜(VI)により矛盾の有無を判定する（ＳＴ８）。ステップＳＴ８の結果、矛盾の無い旨が判定されたパラメータを固定して固定済とする一方（ＳＴ９ａ）、矛盾が有る旨が判定されたパラメータを修正する（ＳＴ９ｂ）。なお、未固定のパラメータとは、ステップＳＴ９ａの固定処理を経ていないパラメータを意味している。
【０１２５】
しかる後、判定部３０は、未固定のパラメータの有無を判定し（ＳＴ１０）、未固定のパラメータがある場合には、ステップＳＴ７に戻り、未固定のパラメータがない場合には、矛盾無しとして固定された５個のパラメータを出力して（ＳＴ１１）、処理を終了する。
【０１２６】
なお、ステップＳＴ９ｂの修正処理は、設計者が行なうことも可能であり、また、再度、ステップＳＴ３の判断ステップにて再演算したり、推奨値を求めるようにＳＴ３に差し戻す処理も可能である。
【０１２７】
続いて、以上のような動作を幾つかの例を挙げて具体的に説明する。
【０１２８】
（例１）
映像システム設計支援装置では、利用者の操作により、本発明にかかわる映像システムを設計する場所の幅及び奥行きに基づき、スクリーン半径Ｒ及びスクリーン幅Ｓが入力部１０を介して演算部２０に入力されたとする。
【０１２９】
演算部２０は、入力されたパラメータＲ，Ｓから（３）式に基づいてスクリーン中心角βを算出し、また、映像画角αに関しては予め記憶されているパラメータαの最適値である１２０°を選択する。
【０１３０】
さらに、演算部２０は、パラメータＲ，Ｓ，α，βを用い、（８）式に基づいてオフセットＷを算出する。
【０１３１】
しかる後、演算部２０は、これら５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，α，β，Ｗ）を判定部３０に出力する。
【０１３２】
判定部３０は、優先順位に従い、角度以外のパラメータＳ，Ｒ，Ｗに基づいて、角度に関するパラメータα、βに矛盾があるか否かを判定し、矛盾が無い場合には５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，α，β，Ｗ）を出力して処理を終了する。
【０１３３】
一方、矛盾がある場合、判定部３０は、例えば、予め記憶されているパラメータα，βが推奨値に収まるように修正された複数の組合せを表示出力し、利用者の選択を促す。利用者は、α，βの複数の組合せから一つの組合せを選択し、映像システム設計支援装置を操作する。
【０１３４】
判定部３０は、利用者の操作により、選択されたα，βの組合せを含む５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，α，β，Ｗ）を出力して処理を終了する。
【０１３５】
（例２）
映像システム設計支援装置では、利用者の操作により、本発明にかかわる映像システムを設計するためのスクリーン幅Ｓ及び映像画角αが入力部１０を介して演算部２０に入力されたとする。
【０１３６】
演算部２０は、スクリーン中心角βを予め記憶されている推奨値内に収めるようにし、このパラメータβと入力されたパラメータＳ及び（１）式に基づいて、スクリーン半径Ｒを算出する。
【０１３７】
続いて、演算部２０は、これら４個のパラメータＲ，Ｓ，α，βを用い、（５）式に基づいてオフセットＷを算出する。なお、演算部２０は、事前の設定（Ｒは推奨値優先）により、このオフセットＷに基づいて、スクリーン半径ＲをＲ＝Ｗ／ａ（但し、ａ≦０．５８）として再度、算出してもよい。
【０１３８】
以下、前述同様に、演算部２０は、入力又は算出されたこれら５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，α，β，Ｗ）を判定部３０に出力する。判定部３０は、判定及び修正により、これら５個のパラメータを互いに矛盾の無い状態で出力する。
【０１３９】
（例３）
映像システム設計支援装置では、利用者の操作により、本発明に係る映像システムを設計するための客席数ｎが入力部１０を介して演算部２０に入力されたとする。
【０１４０】
演算部２０は、客席数ｎに基づいて参照テーブル２１よりオフセットＷを決定する。また、演算部２０は、予め記憶されている推奨値に基づき、オフセットＷからスクリーン半径Ｒ（＝Ｗ／ａ、但しａ≦０．５８、好ましくはａ＝０．３）を決定する。
【０１４１】
さらに、演算部２０は、（２）式，（３）式及び（７）式に基づいて、スクリーン幅Ｓ、スクリーン中心角β及び映像画角αを決定する。
【０１４２】
以下、前述同様に、演算部２０は、５個のパラメータ（Ｒ，Ｓ，α，β，Ｗ）を判定部３０に出力し、判定部３０は、判定及び適宜修正を行なって、これら５個のパラメータを出力する。
【０１４３】
上述したように本実施形態によれば、スクリーン中心Ｇの前方に映像中心Ｉを配置した高没入感映像システムを設計できるので、スイートスポットが拡大され、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像システムを実現させることができる。
【０１４４】
また、判定部３０の判定により、演算部２０から出力された全てのパラメータの妥当性を確認することができる。
【０１４５】
さらに、より少ないパラメータから算出可能な（１）式〜（３）式を用いる場合、上述した効果を簡易且つ迅速に奏することができる。
【０１４６】
さらに、他の４個のパラメータから算出可能な（４）〜（８）式を用いる場合、上述した効果を簡易且つ迅速に奏することに加え、他のパラメータとの整合性を向上させることができる。
【０１４７】
さらに、パラメータα，βの推奨範囲を規定したので、α，βの算出に必要なパラメータが揃わない時にも、上述した効果を簡易且つ迅速に奏することができる。
【０１４８】
また、オフセットＷを客席数ｎから算出することもできるので、Ｗの算出に必要なパラメータが揃わない時にも、上述した効果を簡易且つ迅速に奏することができる。
【０１４９】
さらに、スクリーン半径Ｒに関し、他のパラメータからの推奨値をも定めているので、Ｒの算出に必要なパラメータが揃わない時にも、上述した効果を簡易且つ迅速に奏することができる。
【０１５０】
具体的には、本実施形態により、以下に詳述する利点１〜３を有する高没入感映像システムの設計を支援することができる。
【０１５１】
（利点１：スイートスポットの拡大）
カーブスクリーン２，２ｒでは、図１０に示したように、鑑賞者がスクリーン中心Ｇからスクリーン２，２ｒの中心線上で前後に移動する場合、前方への移動の方が後方への移動に比べて映像歪みが少なく、映像視野角Γが増加する傾向にある。
【０１５２】
そこで、本実施形態では、図５の下段左に示すように、スクリーン中心Ｇを後方の客席に定めたので、スクリーン中心Ｇより前方の鑑賞者は、わずかな映像歪みを視認するものの、映像視野角Γの増加により高い没入感を得ることができる。
【０１５３】
一方、鑑賞者が映像中心Ｉからスクリーンの中心線上で前後に移動する場合、図１５に示したように、映像画角αと鑑賞者の映像視野角Γが一致しないことによる望遠効果や広角効果が生じる。
【０１５４】
実際に鑑賞者が知覚する映像歪みは、スクリーン中心Ｇからのズレ及び映像中心Ｉからのズレを複合した結果である。従来では、図５の上段右に示すように、スクリーン中心Ｇ且つ映像中心Ｉであるスイートスポットから移動すると、両中心Ｇ，Ｉから同時に離れることによる映像歪みと望遠・広角効果によって画質が大きく劣化する。
【０１５５】
一方、本実施形態では、図５の下段右に示すように、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉを分離し、映像歪みが少なく映像視野角Γの大きい領域（スクリーン中心Ｇよりも前方領域）且つ、映像視野角Γが映像画角αを越えない領域（映像中心Ｉよりも後方領域）に客席を配置するようにしたので、夫々の中心Ｇ，Ｉから同時に離れることによる映像の劣化が分散され、高没入感映像システムが、従来よりも拡大されたスイートスポット（最適視聴領域）を有するものとなる。
【０１５６】
補足すると、従来のスイートスポットは、両中心Ｇ，Ｉと一致する１つの客席（α＝β＝Γとなる映像視野角Γの席）であるのに対し、本発明のスイートスポットは、両中心Ｇ，Ｉの間の複数の客席（β≦Γ≦α  （β＜α）となる映像視野角Γの席）に拡大されたものとなる。
【０１５７】
なお、このスイートスポットの拡大効果に至るまでの説明は、次のように要約してもよい。
・映像中心Ｉからのズレによる影響により、望遠・広角効果が発生する。
・映像中心Ｉよりも後方の領域で視聴した場合、広角効果が発生するものの、スクリーン中心Ｇよりも後方で視聴した場合のような著しい映像の歪みは発生しない。
・スクリーン中心Ｇよりも前方の領域では、スクリーン中心Ｇよりも後方の領域に比して映像歪みが小さく、また、広い映像視野角Γを確保できる。
・これらにより、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉに挟まれた領域は、それぞれの中心Ｇ，Ｉから離れることによって生じる映像の劣化が少ない方の領域に属し、スクリーン中心Ｇと映像中心Ｉから同時に離れることによる映像の劣化が分散される。
・従って、本発明に係る高没入感映像システムは、従来よりも拡大されたスイートスポットを有するものになる。
【０１５８】
（利点２：画質の向上）
図６（ａ）に示すように、従来のカーブスクリーン２は、映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとが同一であるため、短いスクリーン半径Ｒに起因して曲率（１／Ｒ）が大きいので、スクリーン中央部とスクリーン周辺部の光学的距離差が生じ、スクリーン全域を投影装置の被写界深度内に収めることが困難である。
【０１５９】
一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、客席後方にスクリーン中心Ｇを配置することからスクリーン半径Ｒが大きくなるので、従来と比べて曲率が減少され、スクリーン全域が投影装置の被写界深度内に収まる。
【０１６０】
このため、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、被写界深度の問題が解決され、従来と比べてフォーカスが改善されるため、高没入感映像システムを従来よりも高い画質で表示可能なものにできる。
【０１６１】
（利点３：設置スペースの有効化）
従来のカーブスクリーン２は、曲率が大きいので、スクリーン後部に広いデッドスペースが生じ、設置スペースを有効利用する観点から効率が悪い。
【０１６２】
一方、本実施形態のカーブスクリーン２ｒは、従来と比べて曲率が減少されるため、従来よりも設置スペースを有効に利用することが可能なものとなる。
【０１６３】
なお、上記各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【０１６４】
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成用件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【０１６５】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１，４，７の発明によれば、スクリーン中心Ｇの前方に映像中心Ｉを配置した高没入感映像システムを設計できるので、スイートスポットが拡大され、後方の客席からの鑑賞にも好適な高没入感映像システムを実現できる映像システム設計支援装置、方法及びプログラムを提供できる。
【０１６７】
また、請求項１，３，４，６，７，９の発明は、前述した効果に加え、演算手段から出力された全てのパラメータの妥当性を確認できる。また、請求項３，６，９の発明は、優先順位に従って判定するので、修正を容易化することができる。
【０１６９】
また、請求項１，４，７の発明は、パラメータＲ，Ｓ，βに関しては、より少ないパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した効果を簡易且つ迅速に奏することができる。
【０１７１】
また、請求項２，５，８の発明は、パラメータＲ，Ｓ，β，α，Ｗに関しては、他の４個のパラメータから算出可能な数式を用いるので、前述した効果を簡易且つ迅速に奏することに加え、他のパラメータとの整合性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る映像システム設計支援装置の構成を示す模式図
【図２】同実施形態における各パラメータの関係を示す模式図
【図３】同実施形態におけるオフセットＷを説明するための模式図
【図４】同実施形態における動作を説明するためのフローチャート
【図５】同実施形態におけるスイートスポットの拡大効果を従来と比較して示す模式図
【図６】同実施形態における曲率の減少に伴うフォーカスの改善を説明するための模式図
【図７】本発明に係る映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【図８】本発明により設計可能なマルチ・フラットスクリーンを説明するための模式図
【図９】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【図１０】一般的なスクリーン中心Ｇからの移動に関し、映像視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図
【図１１】一般的な仮想平面スクリーン群によるカーブスクリーンの近似を説明するための模式図
【図１２】一般的な透視投影変換を説明するための模式図
【図１３】一般的な各仮想平面スクリーンに表示される映像の一例を示す模式図
【図１４】一般的な透視投影変換の際の位置関係を説明するための模式図
【図１５】一般的な映像中心Ｉからの移動に関し、映像視野角と映像歪みの変化を説明するための模式図
【図１６】従来の映像中心Ｉとスクリーン中心Ｇとの関係を示す模式図
【符号の説明】
１…客席
２，２ｒ…カーブスクリーン
２ｘ…仮想平面スクリーン
３…投影装置
１０…入力部
２０…演算部
２１…参照テーブル
３０…判定部
Ｒ…スクリーン半径
Ｓ…スクリーン幅
Ｗ…オフセット
α…映像画角
β…スクリーン中心角
Ｉ…映像中心
Ｉｘ…仮想カメラ
Ｇ…スクリーン中心
ｅ１，ｅ２…カーブスクリーンの端部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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