(57)【要約】【課題】映像を提示する環境に合わせて、現在の状況において観察者が見ている映像の精度を提示することができる映像提示システムを提供する。【解決手段】観察者に提示する映像を表示するディスプレイ１５と、ディスプレイ１５によって表示される映像の画素数を入力する解像度入力部１１と、ディスプレイ１５の映像提示領域を入力する映像提示領域入力部１２と、観察者の視点位置を入力する視点位置入力部１３と、視点位置入力部１３によって入力した視点位置からディスプレイ１５により表示された映像を構成する画素を見るために必要な視角を算出する視角演算部１４を備える。このような構成において、ディスプレイ１５は、当該ディスプレイ１５と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、視角演算部１４に演算させた視角を提示する。【選択図】      図２
2009156955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者に提示する映像を表示する映像表示手段と、
前記映像表示手段によって表示される映像の画素数を入力する解像度入力手段と、
前記映像表示手段の映像提示領域を入力する映像提示領域入力手段と、
観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段と、
前記視点位置入力手段によって入力した視点位置から前記映像表示手段により表示された映像を構成する画素を見るために必要な視角を算出する視角演算手段とを備え、
前記映像表示手段は、当該映像表示手段と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、前記視角演算手段に演算させた視角を提示することを特徴とする映像提示システム。
【請求項２】
観察者に提示する映像を表示する映像表示手段と、
前記映像表示手段の映像提示面に映像光を投影する映像投影手段と、
前記映像投影手段が投影する映像光の解像度を入力する解像度入力手段と、
前記映像投影手段が投影する映像光の画角、光出射位置、映像光の光軸のシフト量を含む性能情報を入力する投影性能入力手段と、
前記観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段と、
前記映像投影手段の位置及び姿勢を入力する投影状態入力手段と、
前記映像表示手段の位置及び姿勢を入力する表示状態入力手段と、
前記投影性能入力手段によって入力した性能情報と、前記投影状態入力手段によって入力した前記映像投影手段の位置及び姿勢と、前記表示状態入力手段によって入力した前記映像表示手段の位置及び姿勢とに基づいて、前記映像表示手段に映像光が投影される映像提示領域を算出する映像提示領域算出手段と、
前記映像提示領域算出手段により算出された映像提示領域に前記解像度入力手段によって入力した解像度の映像を表示させた場合に、前記視点位置入力手段によって入力した視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算する視角演算手段とを備え、
前記映像表示手段は、当該映像表示手段と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、前記視角演算手段に演算された視角を提示することを特徴とする映像提示システム。
【請求項３】
前記映像表示手段の任意な投影面形状を入力する投影面形状入力手段を更に備え、
前記映像提示領域算出手段は、前記投影性能入力手段によって入力された性能情報と、前記投影状態入力手段によって入力された前記映像投影手段の位置及び姿勢と、前記表示状態入力手段によって入力された前記映像表示手段の位置及び姿勢と、前記投影面形状入力手段によって入力された投影面形状とに基づいて、前記映像表示手段の任意な投影面形状に映像光が投影される映像提示領域を算出し、
前記視角演算手段は、前記任意な投影面形状の映像提示領域に前記解像度入力手段によって入力した解像度の映像を表示させた場合に、前記視点位置入力手段によって入力した視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算すること
を特徴とする請求項２に記載の映像提示システム。
【請求項４】
前記視点位置入力手段は、観察者の視点位置を自動的に計測するものであり、
前記視角演算手段は、前記任意な投影面形状の映像提示領域に前記解像度入力手段によって入力した解像度の映像を表示させた場合に、前記視点位置入力手段によって計測した視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の映像提示システム。
【請求項５】
前記視角演算手段は、任意の所定時間ごとに、前記視点位置入力手段によって計測した視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算するものであり、当該観察者の視点位置が更新された場合に、自動的に新たに視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算することを特徴とする請求項４に記載の映像提示システム。
【請求項６】
前記映像表示手段の映像提示面における画素サイズを指定する画素サイズ指定手段と、
前記画素サイズ指定手段によって指定された画素サイズで視認させるために必要な前記映像表示手段の映像提示面と視点位置との距離を演算する距離演算手段と、
前記距離演算手段により演算された距離となるように前記映像表示手段の位置を駆動させる駆動手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の映像提示システム。
【請求項７】
前記視点位置入力手段は、観察者の視点位置を自動的に計測するものであり、
前記距離演算手段は、前記視点位置入力手段によって入力された視点位置が更新された場合に、自動的に前記画素サイズ指定手段によって指定された画素サイズで視認させるために必要な前記映像表示手段の映像提示面と視点位置との距離を演算すること
を特徴とする請求項６に記載の映像提示システム。
【請求項８】
前記映像表示手段に表示される映像内の物体のサイズを指定する物体サイズ指定手段と、
前記物体サイズ指定手段によりサイズが指定された物体を見る視点位置を入力する視点位置入力手段とを備え、
前記距離演算手段は、前記視点位置入力手段により入力した視点位置から映像を見た時に、前記物体サイズ指定手段により指定されたサイズの物体であることを観察者が認知できるように、前記映像表示手段と視点位置との距離を演算することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の映像提示システム。
【請求項９】
前記映像表示手段に立体映像を表示させる立体映像作成手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の映像提示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレータ等に搭載され、高解像度の映像を観察者に提示する映像提示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人間の視角特性に応じて、画像処理を施した映像を提示する技術としては、下記の特許文献１に記載された発明などが知られている。この特許文献１に記載された発明も含み、ディスプレイやプロジェクタなどディジタル映像機器の映像精度（映像提示の細かさ）は、モニタやスクリーンの映像提示面における映像のピクセル数で表されていた。
【特許文献１】特開２００４−２３５７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、同じピクセル数のディジタル映像機器であっても、実際の映像提示面でのピクセルの実際のサイズや鑑賞者の視点位置の違いによって、鑑賞者が受ける映像提示精度は異なる。したがって、映像を表示する環境、すなわち、映像提示面に対する視点位置の変化などによって映像の精度（細かさ）を考慮していないのが現状である。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、映像を提示する環境に合わせて、現在の状況において観察者が見ている映像の精度を提示することができる映像提示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、観察者に提示する映像を表示する映像表示手段と、映像表示手段によって表示される映像の画素数を入力する解像度入力手段と、映像表示手段の映像提示領域を入力する映像提示領域入力手段と、観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段とを備え、上述の課題を解決するために、視点位置入力手段によって入力した視点位置から映像表示手段により表示された映像を構成する画素を見るために必要な視角を算出する視角演算手段を備える。このような本発明において、映像表示手段は、当該映像表示手段と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、視角演算手段に演算させた視角を提示する。
【０００６】
また、本発明は、観察者に提示する映像を表示する映像表示手段と、映像表示手段の映像提示面に映像光を投影する映像投影手段と、映像投影手段が投影する映像光の解像度を入力する解像度入力手段と、映像投影手段が投影する映像光の画角、光出射位置、映像光の光軸のシフト量を含む性能情報を入力する投影性能入力手段と、観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段と、映像投影手段の位置及び姿勢を入力する投影状態入力手段と、映像表示手段の位置及び姿勢を入力する表示状態入力手段と、投影性能入力手段によって入力した性能情報と、投影状態入力手段によって入力した映像投影手段の位置及び姿勢と、表示状態入力手段によって入力した映像表示手段の位置及び姿勢とに基づいて、映像表示手段に映像光が投影される映像提示領域を算出する映像提示領域算出手段とを備える。この本発明は、上述の課題を解決するために、映像提示領域算出手段により算出された映像提示領域に解像度入力手段によって入力した解像度の映像を表示させた場合に、視点位置入力手段によって入力した視点位置から映像の画素を見るために必要な視角を演算する視角演算手段とを備え、映像表示手段は、当該映像表示手段と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、視角演算手段に演算された視角を提示する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、視点位置から映像表示手段により表示された映像を構成する画素を見るために必要な視角を算出する視角演算手段を備え、映像表示手段によって、当該映像表示手段と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、視角演算手段に演算させた視角を提示するので、映像を提示する環境に合わせて、現在の状況において観察者が見ている映像の精度を提示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
本発明を適用した映像提示システムは、例えば図１に示すように、任意形状のスクリーン１にプロジェクタ２から出射された映像光を投影させて、観察者に各種映像を提示するものや、液晶ディスプレイ等の自発光ディスプレイに各種の映像を表示させるものに適用される。
【００１０】
従前のように、例えばディスプレイ、プロジェクタの映像提示精度（映像提示の細かさ）によって表示される映像の細かさが映像の解像度だけで決定されていることに対し、この映像提示システムは、観察者が実際にスクリーン１やディスプレイに表示された映像を見たときの映像の細かさを演算して提示するものである。すなわち、この映像提示システムは、スクリーン１やディスプレイに対する観察者の視点位置を考慮して、スクリーン１やディスプレイと視点位置との距離の違いによって観察者から見た画素サイズが変化し、観察者に認識される映像の細かさが異なることを演算、提示するものである。
【００１１】
具体的には、本発明を適用した映像提示システムは、映像の解像度、スクリーン１やディスプレイから視点位置までの距離に基づいて、映像の画素サイズを観察者の視点位置に対する視角として表現する。これにより、実際にスクリーン１やディスプレイに表示させていて観察者に認知されている映像提示の細かさ（以下、視角解像度と呼ぶ。）を提示することを可能とする。そして、この映像提示システムは、実際にスクリーン１やディスプレイに表示されている映像を観察者が見たときに感じる視角解像度を設定して、実際に観察者に必要な細かさで映像を提示するものである。
【００１２】
この視角解像度は、スクリーン１やディスプレイと観察者の視点位置との距離をｌ、スクリーン１やディスプレイ上における映像の画素サイズをｄとしたときに、当該画素サイズの映像を距離ｌから離れて見るために必要な視角θである。この視角解像度θのｔａｎθは、ｄ／ｌで表され、従って、視角解像度θはｔａｎ−１（ｄ／ｌ）で表される。
【００１３】
なお、本発明を適用した映像提示システムは、映像を観賞するだけでなく、視機能検査やシミュレータ等の訓練などに用いる場合に活用され、観察者を主体とした解像度（視角解像度）を定量化した映像の精度として表現するものである。
【００１４】
この映像提示システムは、図１に示すように、スクリーン１、立体視用にも対応できるような２台のプロジェクタ２Ｒ、２Ｌ（総称する場合には「プロジェクタ２」と呼ぶ。）、操作端末３、ミラー４から構成される。また、この映像提示システムは、図２に示すように、スクリーン１に代えてディスプレイ１５を用いても良い。
【００１５】
このディスプレイ１５を用いた映像提示システムは、ディスプレイ１５によって表示される映像の画素数を入力する解像度入力部１１と、ディスプレイ１５の映像提示領域を入力する映像提示領域入力部１２と、観察者の視点位置を入力する視点位置入力部１３と、視点位置入力部１３によって入力した視点位置からディスプレイ１５により表示された映像を構成する画素の大きさを視角（視角解像度）として算出する視角演算部１４とを備える。そして、この映像提示システムは、ディスプレイ１５によって、当該ディスプレイ１５と視点位置の距離に応じた映像の見え方の指標として、視角演算部１４によって視角解像度を演算させて提示する。なお、解像度入力部１１、映像提示領域入力部１２、視点位置入力部１３、視角演算部１４は、パーソナルコンピュータの操作デバイスやデータインターフェース等で構成されて、ディスプレイ１５を駆動させることができるもので構成される。
【００１６】
解像度入力部１１は、ディスプレイ１５の解像度又はディスプレイ１５を制御する映像処理部（図示せず）に蓄積された映像信号によって実現できる映像の解像度を入力する。映像提示領域入力部１２は、ディスプレイ１５の映像提示領域として、ディスプレイ１５の寸法を表す情報を入力する。視点位置入力部１３は、観察者の視点位置が所定位置に設定されている場合には当該所定位置を入力する。また、観察者の視点位置が不定である場合には、観察者のマウス操作等によって入力された視点位置やセンサ等によって検出した視点位置を入力する。なお、解像度入力部１１は、ディスプレイ１５に供給されている映像信号を解析して当該映像の解像度を取得して、ディスプレイ１５に提示する解像度としても良い。
【００１７】
視角演算部１４は、解像度入力部１１によって入力された映像の解像度で、映像提示領域入力部１２によって入力された映像提示領域に映像を提示した時に、視点位置入力部１３によって入力された観察者の視点位置から、どのような視角で画素が見えるかを表す視角解像度を演算する。なお、この視角解像度は、１つの画素を見るために必要な視角でも良く、所定面積の表示範囲（例えば４画素といった任意の画素数）を見るために必要な視角であっても良いことは勿論である。以下の説明では、１つの画素を見るために必要な視角を視角解像度とした例について説明する。
【００１８】
視角演算部１４は、上述したように、観察者の視点位置からディスプレイ１５の映像提示領域までの距離ｌと、映像の解像度及び映像提示領域のサイズから求められる１画素当たりのサイズｄとを用いて、視角解像度θを、
θ＝ｔａｎ−１（ｄ／ｌ）
なる演算式によって求める。
【００１９】
そして、視角演算部１４は、上記式によって求めた視角解像度をディスプレイ１５に表示させることによって、観察者に提示する。
【００２０】
このような映像提示システムは、その概略動作を図３に示すように、観察者に映像を提示する設定場面などにおいて、解像度入力部１１によるディスプレイ１５の解像度の入力処理（ステップＳ１）、映像提示領域入力部１２によるディスプレイ１５の映像提示領域の入力処理（ステップＳ２）、視点位置入力部１３による観察者の視点位置の入力処理（ステップＳ３）が行われる。このステップＳ１〜ステップＳ３の処理は、被験者自身や映像提示システムの管理者の操作デバイスの操作に従って行われる。そして、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理が行われると、ステップＳ４において、視角演算部１４によって、視角解像度を演算して、ディスプレイ１５に提示する。
【００２１】
このように、映像提示システムによれば、ディスプレイ１５における映像提示面での画素数で映像の細かさを表現するのではなく、本来人間が情報を受け取る方法である１画素が占める網膜上での大きさ（視角θ）を視角解像度として表現して、現在の映像の見え方として視角解像度を提示することができる。
【００２２】
したがって、この映像提示システムによれば、映像を提示する環境に合わせて、現在の状況において観察者が見ている映像の精度を提示することができる。したがって、この映像提示システムによれば、観察者のみならず、視機能検査をしている時における検査実施者や、シミュレータとして各種の疑似体験映像を提示している時の管理者にも、実際に観察者に映像がどの程度細かく見えているかの視角解像度を提示することができる。
【００２３】
なお、この映像提示システムにおいては、観察者の視点位置とディスプレイ１５とがほぼ正対しているとして、ディスプレイ１５に提示している映像に対する視角解像度を演算して提示する例について説明したが、観察者の視点位置に対してディスプレイ１５の姿勢が斜めなどになっていても、当該観察者の視点位置とディスプレイ１５との相対的な姿勢に基づく視角解像度を求めることができる。このことは、後述する。
【００２４】
また、この映像提示システムは、ディスプレイ１５における映像提示面での明るさ、コントラスト比や輝度を入力する手段を備えることで、映像を観察するのに十分な明るさや輝度が確保されているかを自動的に判断しても良く、予め通常モード/シアターモードのように明るさを設定しておいて選択することもできる。
【００２５】
つぎに、本発明を適用した他の映像提示システムについて説明する。この映像提示システムは、図４に示すように、上述のディスプレイ１５に代えて、プロジェクタ２６及びスクリーン２７を備えて、視角解像度を演算して提示するものである。
【００２６】
この映像提示システムは、観察者に提示する映像を表示するスクリーン（映像表示手段）２７と、スクリーン２７の映像提示面に映像光を投影するプロジェクタ（映像投影手段）２６と、プロジェクタ２６が投影する映像光の解像度を入力する解像度入力部（解像度入力手段）２１と、プロジェクタ２６が投影する映像光の画角、光出射位置、映像光の光軸のシフト量を含む性能情報を入力するプロジェクタ性能入力部（投影性能入力手段）２２と、プロジェクタ２６の位置及び姿勢を入力するプロジェクタ位置姿勢入力部（投影状態入力手段）２３と、スクリーン２７の位置及び姿勢を入力するスクリーン位置姿勢入力部（表示状態入力手段）２４とを備える。これら解像度入力部２１，プロジェクタ性能入力部２２，プロジェクタ位置姿勢入力部２３，スクリーン位置姿勢入力部２４は、例えばパーソナルコンピュータの操作デバイスやデータインターフェース等によって構成される。
【００２７】
また、この映像提示システムは、プロジェクタ性能入力部２２によって入力した性能情報と、プロジェクタ位置姿勢入力部２３によって入力したプロジェクタ２６の位置及び姿勢と、スクリーン位置姿勢入力部２４によって入力したスクリーン２７の位置及び姿勢とに基づいて、スクリーン２７に映像光が投影される映像提示領域を算出する映像提示領域算出部（映像提示領域算出手段）２５を備える。
【００２８】
この映像提示領域算出部２５は、プロジェクタ２６の位置とスクリーン２７との位置とからプロジェクタ２６とスクリーン２７との距離を演算する。また、映像提示領域算出部２５は、求めた距離、プロジェクタ２６の姿勢及びスクリーン２７の姿勢、プロジェクタ２６が投影する映像光の画角、光出射位置、映像光の光軸のシフト量から、プロジェクタ２６から投影された映像光がスクリーン２７において投影される映像提示領域を演算する。
【００２９】
なお、プロジェクタ２６の性能情報は、観察者等によって打ち込み角が変更された場合には自動的に更新して映像提示領域算出部２５に供給するようにしても良く、プロジェクタ２６やスクリーン２７に水平器などを取り付けて、所定時間毎に姿勢の変更を計測して映像提示領域算出部２５に供給しても良い。また、プロジェクタ２６とスクリーン２７との距離についても、超音波センサや赤外線センサ等のスクリーン２７の形状やスクリーン２７との距離を計測できる機器を用いて、所定時間毎に距離の変更を計測して映像提示領域算出部２５に供給しても良い。更に、映像提示領域を演算するタイミングも、所定の閾値を超えた時に映像提示領域を演算するパラメータを映像提示領域算出部２５に供給して、後述する視角解像度の信頼性を保持するようにしても良い。更にまた、その他のプロジェクタ２６やスクリーン２７のパラメータについても、更新されたことを自動的に検出して視角演算部１４に供給して、映像提示領域を更新することが望ましい。
【００３０】
視角演算部１４は、映像提示領域算出部２５によって演算された映像提示領域と、解像度入力部２１によって入力された映像信号の解像度とから、スクリーン２７の映像提示領域に解像度入力部２１が入力した解像度の映像を表示させた場合に、所定の視点位置から映像の１画素を見るために必要な視角（視角解像度）を演算する。なお、観察者の視点位置は、図示しない観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段によって予め入力されていてもよく、実際の計測値であっても良い。
【００３１】
プロジェクタ２６は、スクリーン２７に提示するシミュレータや視機能検査を実現するための映像信号が供給されて、映像光を投影する。また、プロジェクタ２６は、視角演算部１４から視角解像度が供給されると、当該視角解像度を含む映像光を投影する。これによって、プロジェクタ２６は、現状においてスクリーン２７に投影している視角解像度を提示する。
【００３２】
このような映像提示システムは、その概略動作を図５に示すように、観察者に映像を提示する設定場面などにおいて、解像度入力部２１によるプロジェクタ２６又は映像信号の解像度の入力処理（ステップＳ１１）、プロジェクタ性能入力部２２によるプロジェクタ２６の性能情報の入力処理（ステップＳ１２）、プロジェクタ位置姿勢入力部２３によるプロジェクタ２６の位置及び姿勢の入力処理（ステップＳ１３）、スクリーン位置姿勢入力部２４によるスクリーン２７の位置及び姿勢の入力処理（ステップＳ１４）が行われる。このステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理は、被験者自身や映像提示システムの管理者の操作デバイスの操作に従って行われる。そして、ステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理が行われると、ステップＳ１５において、映像提示領域算出部２５によって映像提示領域を演算し、視角演算部１４によって、演算した映像提示領域及び解像度に基づく視角解像度を演算して、スクリーン２７に提示する。
【００３３】
この映像提示システムによれば、プロジェクタ２６の性能、位置及び姿勢、スクリーン２７の位置及び姿勢によって映像提示領域を保持されにくい構成であっても、当該映像提示領域を決定する上述のパラメータを入力して映像提示領域を決定し、当該映像提示領域に映像を投影した時の視角解像度を演算して提示することができる。したがって、このような環境下においても、実際に観察者が映像を見ている細かさを視角解像度として提示できる。
【００３４】
つぎに、本発明を適用したプロジェクタ２６を備えた映像提示システムにおいて、スクリーン２７の投影面形状を任意形状としたものについて説明する。
【００３５】
この映像提示システムは、図６に示すように、スクリーン２７の任意な投影面形状を入力するスクリーン形状入力部（投影面形状入力手段）２８を更に備える。スクリーン２７の任意形状としては、図１に示したドーム型、アーチ型などが挙げられる。このスクリーン形状入力部２８は、ＣＡＤデータを取り込むことによってスクリーン２７の投影面形状を取り込んでも良く、図示しないカメラによってスクリーン２７を撮像して解析を行うことによってスクリーン２７の投影面形状を取得しても良く、超音波センサなどの距離計測デバイスで投影面形状を走査して投影面形状を取得しても良く、観察者等の操作入力によってスクリーン２７の投影面形状を取得しても良い。このスクリーン形状入力部２８により取得したスクリーン２７の投影面形状は、映像提示領域算出部２５に供給される。
【００３６】
映像提示領域算出部２５は、プロジェクタ性能入力部２２によって入力された性能情報と、プロジェクタ位置姿勢入力部２３によって入力されたプロジェクタ２６の位置及び姿勢と、スクリーン位置姿勢入力部２４によって入力されたスクリーン２７の位置及び姿勢と、スクリーン形状入力部２８によって入力された投影面形状とに基づいて、スクリーン２７の任意な投影面形状に映像光が投影される映像提示領域を算出する。
【００３７】
視角演算部１４は、任意な投影面形状の映像提示領域に解像度入力部２１によって入力した解像度の映像を表示させた場合に、所定の視点位置から映像の１画素を見るために必要な視角（視角解像度）を演算する。
【００３８】
このような映像提示システムは、その概略動作を図７に示すように、観察者に映像を提示する設定場面などにおいて、解像度入力部２１によるプロジェクタ２６又は映像信号の解像度の入力処理（ステップＳ１１）、プロジェクタ性能入力部２２によるプロジェクタ２６の性能情報の入力処理（ステップＳ１２）、プロジェクタ位置姿勢入力部２３によるプロジェクタ２６の位置及び姿勢の入力処理（ステップＳ１３）、スクリーン位置姿勢入力部２４によるスクリーン２７の位置及び姿勢の入力処理（ステップＳ１４）に加えて、スクリーン形状入力部２８によるスクリーン２７の形状の入力処理（ステップＳ１７）が行われる。このステップＳ１７の処理は、被験者自身や映像提示システムの管理者の操作デバイスの操作に従って行われる。そして、ステップＳ１１〜ステップＳ１４，ステップＳ２７の処理が行われると、ステップＳ１５において、映像提示領域算出部２５によって映像提示領域を演算し、視角演算部１４によって、演算した映像提示領域及び解像度に基づく視角解像度を演算して、スクリーン２７に提示する。
【００３９】
ここで、視角演算部１４は、例えばドーム型のスクリーン２７の場合には、観察者とスクリーン２７とが正対している状況においては、観察者の視野中心とスクリーン２７の最深部とが正対しており、観察者の周辺視野にスクリーン２７の縁部が認知される。この場合、視角演算部１４は、観察者の視野中心において映像の１画素を見るために必要な視角を視角解像度として演算して提示する。また、視角演算部１４は、観察者の周辺視野において見えているスクリーン２７の縁部の映像を見ている場合、観察者の視点位置とスクリーン２７の縁部との距離が近く１画素を見るための視角が大きくなるために視角解像度が大きくなる。したがって、映像提示システムは、必要に応じて、スクリーン２７の部位に応じた視角解像度を演算して提示するようにしても良い。更に、任意の投影面形状の全体で平均した視角解像度を演算して提示しても良い。
【００４０】
つぎに、本発明を適用したプロジェクタ２６を備えた映像提示システムにおいて、視点位置を自動的に計測して、視角解像度を演算するものについて説明する。
【００４１】
この映像提示システムは、図８に示すように、観察者の視点位置を自動的に計測する視点位置計測部２９と、当該視点位置計測部２９によって計測された視点位置を映像提示領域算出部２５に供給する視点位置自動入力部３０とを備える。
【００４２】
視点位置計測部２９は、例えば、観察者に装着された眼鏡等に磁気や赤外線を用いた位置センサを取り付けて、当該位置センサの検出値に基づいて観察者の視点位置の変化を検出する。そして、視点位置計測部２９は、観察者の視点位置からプロジェクタ２６の投影面までの距離、観察者の視点位置がプロジェクタ２６の投影面に正対しているかや、鉛直上下方向や水平方向に対するずれについて計測する。ここで、観察者の視点位置がプロジェクタ２６の投影面に正対しているかや、鉛直上下方向や水平方向に対するずれは、プロジェクタ２６の投影面中心が観察者に対して正面になっているかどうかによって計測する。
【００４３】
視点位置自動入力部３０は、例えば所定時間毎に視点位置を取得する。また、観察者の視点位置を更新するタイミングとしては、所定時間毎とする他に、観察者が予め設定した閾値以上の距離だけ移動した時としても良い。これにより、ある程度視角解像度の値が変動する場合に、映像提示領域、視角解像度の更新を行っても良い。
【００４４】
そして、映像提示領域算出部２５は、スクリーン２７の性能情報、位置及び姿勢、プロジェクタ２６の位置及び姿勢から求められた映像提示領域を、視点位置自動入力部３０から供給された観察者の視点位置から見た時に、どのような映像提示領域となっているかを再演算する。
【００４５】
視角演算部１４は、映像提示領域算出部２５によって観察者の視点位置に応じて演算された映像提示領域に投影された映像の１画素を見るために必要な視角を視角解像度として演算する。この視角演算部１４によって求められた視角解像度は、視点位置自動入力部３０によって自動的に取得された観察者の視点位置によって更新される。
【００４６】
このような映像提示システムは、その概略動作を図９に示すように、上述したステップＳ１１〜ステップＳ１４及びステップＳ１７の各種情報の入力処理と並列して、ステップＳ１９において、視点位置計測部２９によって観察者の視点位置を計測し、ステップＳ２０において、視点位置自動入力部３０によって観察者の視点位置を自動的に入力して、映像提示領域算出部２５に供給する。
【００４７】
そして、ステップＳ１５においては、映像提示領域算出部２５によって、ステップＳ１１〜ステップＳ１４及びステップＳ１７で入力した各種情報に加えて、観察者の視点位置から見た映像提示領域を演算する。次のステップＳ１８においては、視角演算部１４によって、映像提示領域算出部２５が再演算した映像提示領域の視角解像度を更新演算して、スクリーン２７に提示する。
【００４８】
したがって、この映像提示システムによれば、観察者の視点位置を自動的に追従して更新して映像提示領域を更新して、観察者が見ている映像の細かさを視角解像度として演算するので、観察者が移動して視点位置の移動が伴う場合であっても、観察者から見た映像の見え方を視角解像度として提示することができる。したがって、所望とする視角解像度で映像を見たい場合に、観察者が任意に移動しながら視角解像度を確認することができる。
【００４９】
また、この映像提示システムは、図１０に示すように、視角演算部１４と同じく視角解像度を演算する処理を自動的に更新するために行う視角演算更新部３１を備え、視角演算更新部３１によって、任意の所定時間ごとに、視点位置計測部２９及び視点位置自動入力部３０によって計測した視点位置から映像の１画素を見るために必要な視角解像度を演算しても良い。このような映像提示システムは、図１１に示すように、ステップＳ１１〜ステップＳ１４及びステップＳ１７の処理と並列してステップＳ２１にて観察者の視点位置を計測する処理を行い、ステップＳ２２にて視角演算更新部３１によって視角解像度の更新することとなる。
【００５０】
つぎに、本発明を適用した他の映像提示システムにおいて、表示される映像の画素サイズを指定するものについて説明する。
【００５１】
この映像提示システムは、図１２に示すように、映像を表示するためにディスプレイ１５を用いたものであり、ディスプレイ１５の映像提示面における画素サイズを指定する画素サイズ指定部３４と、画素サイズ指定部３４によって指定された画素サイズで映像を視認させるために必要なディスプレイ１５の映像提示面と視点位置との距離を演算する視点距離演算部３２と、視点距離演算部３２により演算された距離となるようにディスプレイ１５の位置を駆動させるディスプレイ可動部３３とを備えている。この映像提示システムは、例えば画素サイズ指定部３４がパーソナルコンピュータの操作デバイス又はデータ入力インターフェース等からなり、視点距離演算部３２がパーソナルコンピュータの演算回路からなり、ディスプレイ可動部３３がディスプレイ１５を載置したテーブル及びレール機構及びモータ回路等からなる。
【００５２】
このような映像提示システムは、図１３に示すように、上述したステップＳ１〜ステップＳ３と共に、ステップＳ２３にて、画素サイズ指定部３４が画素サイズを指定する。次のステップＳ２４においては、視点距離演算部３２によって、ステップＳ２３にて指定された画素サイズで観察者の視点位置から映像を見させるための、観察者の視点位置からディスプレイ１５の映像提示面までの距離を演算する。すなわち、指定された画素サイズが小さいほど、小さい視角解像度で映像を見させる必要があるために、観察者の視点位置とディスプレイ１５との距離を長く算出する。次のステップＳ２５においては、ディスプレイ可動部３３によって、ステップＳ２４にて演算された観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面までの距離となるように、ディスプレイ１５を駆動させるモータ回路を制御して、レール機構に沿ってディスプレイ１５をスライドさせる。
【００５３】
このような映像提示システムは、予め観察者が希望する視角解像度に相当する画素サイズを指定しておくことにより、１画素を所望の視角解像度で見させる映像を提示することができる。したがって、視機能検査やシミュレータにて、どの程度まで細かく映像を見させるのかを設定しておき、観察者の視点位置を設定するのみで、ディスプレイ１５を自動的に移動させて、希望とする視角解像度の映像を表示させることができる。
【００５４】
なお、この映像提示システムは、ディスプレイ１５を移動させる例について説明したが、プロジェクタからの投影光によって映像を表示するスクリーンを移動させてもよく、観察者の位置を移動させる者であっても良い。また、映像提示面を移動させる構成と観察者を移動させる構成との双方を備えて、何れかを選択できるようにしても良い。
【００５５】
また、この映像提示システムにおいては、図１４に示すように、視点距離演算更新部３５及びディスプレイ可動更新部３６とを備えていても良い。この映像提示システムは、観察者の視点位置を自動的に計測した時に、視点距離演算更新部３５によって、新たに所望の画素サイズ（視角解像度）で映像を見させるような観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面までの距離を演算する。そして、視点距離演算更新部３５が演算した距離となるように、ディスプレイ可動更新部３６によって、ディスプレイ１５を移動させるようにディスプレイ可動部３３を制御させる。
【００５６】
なお、この映像提示システムは、任意の指定時間において観察者の視点位置を計測して、観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面との距離を更新する演算をして、ディスプレイ１５の位置を駆動させることとなる。この他に、視点位置が所定量以上移動した場合や、観察者の操作デバイスに対する操作検出時などに観察者の視点位置を更新しても良い。
【００５７】
このような映像提示システムは、図１５に示すように、ステップＳ１〜ステップＳ３と共にステップＳ２３にて画素サイズが指定されると、ステップＳ２４にて、自動的に計測された観察者の視点位置に基づいて、所望の画素サイズで映像を見させるための観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面との距離を演算し、ステップＳ２５にて、自動的に計測された観察者の視点位置に基づいて更新された距離となるようにディスプレイ１５の映像提示面を移動させる。このステップＳ２４及びステップＳ２５は、新たに観察者の視点位置の移動が検出される度に繰り返して実行される。
【００５８】
このように、映像提示システムによれば、観察者の視点位置に制限を設けることなく、一旦所望の画素サイズ（視角解像度）を指定すれば、観察者の視点位置の移動に応じて、観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面との距離を移動させることができる。したがって、この映像提示システムによれば、観察者の視点位置の移動に追従して、常に所望の映像細かさ、すなわち一定の視角解像度によって映像を見させることができる。
【００５９】
つぎに、本発明を適用した映像提示システムにおいて、所望の視角解像度で映像を見させている時に、当該映像内に存在する物体のサイズと視点位置とを指定して、当該指定した視点位置から、指定された物体のサイズで見えるように、当該物体を見るための視角を変化させるものについて説明する。
【００６０】
この映像提示システムは、図１６に示すように、ディスプレイ１５に表示される映像内の被写体（物体）のサイズを指定する被写体サイズ入力部（物体サイズ指定手段）３７と、当該被写体サイズ入力部３７によりサイズが指定された被写体を見る視点位置を入力する視点位置入力部３８とを備える。このような映像提示システムは、ディスプレイ１５の移動によって、視点位置入力部３８により入力した視点位置から、被写体サイズ入力部３７により指定されたサイズの被写体が見えるように、ディスプレイ１５の映像提示面と視点位置との位置関係となるように、視角を調整させるものである。
【００６１】
このような映像提示システムは、図１７に示すように、ステップＳ１〜ステップＳ３と平行して、予め、ステップＳ３１においてディスプレイ１５に表示する被写体のサイズを入力すると共に、ステップＳ３２において観察者の視点位置を入力する。
【００６２】
そして、この映像提示システムは、ステップＳ２４にて、ステップＳ３２にて入力された観察者の視点位置から被写体を視認した時に、ステップＳ３１にて指定された被写体のサイズと認知できるように、視点位置とディスプレイ１５の映像提示面との距離を変更する。
【００６３】
このような映像提示システムは、例えば、実際の等身大で観察したい映像のある観察者に対し、映像中の物体の大きさと物体からどのくらい離れた視点で観察したいかという直感的な入力だけで、実際にその場にいる状況と物体を見る視角が同じになるように、観察者の視点位置とディスプレイ１５の映像提示面とを調整することができる。また、この映像提示システムによれば、上述したように、一旦入力した視点位置からの変動があったことをセンサ等によって入力して、被写体を見る視角を一定とするようにしても良い。
【００６４】
なお、この映像提示システムにおいて、物体を視認するための視角を調整する手法としては、観察者の位置又はディスプレイ１５の位置の何れかを移動させても良く、両方を組み合わせて調整を行っても良い。また、この映像提示システムは、起動初期状態では、観察者とディスプレイ１５の映像提示面との最低距離（例えば５０センチメートル）を設定しておき、観察者やディスプレイ１５を移動させる代わりに映像自体を縮小又は拡大して、被写体を見るための視角を調整してもよい。この場合、別途、映像再描画部が必要となる。
【００６５】
更に、上述した映像提示システムは、立体映像を提示するに際して、視角解像度を演算して提示しても良い。このような映像提示システムは、図１８に示すように、立体映像提示部３９を備える。
【００６６】
この立体映像提示部３９は、ディスプレイ１５に立体映像を表示させるために、外部から立体映像用に視差が設けられた映像信号が供給される。また、立体映像提示部３９は、プロジェクタ２６によって映像光をスクリーン２７に投影させる方式である場合には、プロジェクタ２６Ｒ、２６Ｌといった右眼用、左眼用のプロジェクタから、それぞれに視差が設けられた映像光を出射することとなる。具体的には、プロジェクタ２６としてシルバースクリーンを用い、液晶シャッタ眼鏡を観察者に装着させて右眼用映像と左眼用映像とを交互に表示する時分割方式や、偏光眼鏡や分光眼鏡を利用した方式、レンチキュラーレンズを用いた方式などによって、立体映像を表示させる。
【００６７】
このような映像提示システムによれば、立体映像を表示する場合においても、当該立体映像を構成する１画素を見るための視角解像度を所望のものにすることによって、観察者が感じる映像の細かさで映像を提示することができる。
【００６８】
また、この映像提示システムによれば、右眼用の映像と左眼用の映像とで別個に１画素のサイズを変更して、右眼用の映像と左眼用の映像とで異なる視角解像度で立体映像を見せることもできる。更に、この映像提示システムは、スクリーンとして任意の投影面形状のものを用いても良い。
【００６９】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を適用した映像提示システムの外観構成図である。
【図２】本発明を適用した映像提示システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用した映像提示システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明を適用した映像提示システムの他の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明を適用した映像提示システムの他の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明を適用した映像提示システムにおいて、スクリーン形状を任意とした場合の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明を適用した映像提示システムにおいて、スクリーン形状を任意とした場合の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した映像提示システムにおいて、視点位置を計測して視角解像度の更新を行う構成を示すブロック図である。
【図９】本発明を適用した映像提示システムにおいて、視点位置を計測して視角解像度の更新を行う動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明を適用した映像提示システムにおいて、視点位置を計測して視角解像度の更新を行う構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用した映像提示システムにおいて、視点位置を計測して視角解像度の更新を行う動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明を適用した映像提示システムにおいて、画素サイズを指定して、観察者の視点位置とディスプレイの映像提示面との距離を変更させる構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明を適用した映像提示システムにおいて、画素サイズを指定して、観察者の視点位置とディスプレイの映像提示面との距離を変更させる動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明を適用した映像提示システムにおいて、画素サイズを指定して、計測した観察者の視点位置とディスプレイの映像提示面との距離を変更させる構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明を適用した映像提示システムにおいて、画素サイズを指定して、計測した観察者の視点位置とディスプレイの映像提示面との距離を変更させる動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明を適用した映像提示システムにおいて、所望とする被写体サイズ及び視点位置を指定して映像を提示する構成のブロック図である。
【図１７】本発明を適用した映像提示システムにおいて、所望とする被写体サイズ及び視点位置を指定して映像を提示する処理を示すフローチャートである。
【図１８】本発明を適用した映像提示システムにおいて、立体映像を提示する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  スクリーン
２  プロジェクタ
３  操作端末
４  ミラー
１１  解像度入力部
１２  映像提示領域入力部
１３  視点位置入力部
１４  視角演算部
１５  ディスプレイ
２１  解像度入力部
２２  プロジェクタ性能入力部
２３  プロジェクタ位置姿勢入力部
２４  スクリーン位置姿勢入力部
２５  映像提示領域算出部
２６  プロジェクタ
２７  スクリーン
２８  スクリーン形状入力部
２９  視点位置計測部
３０  視点位置自動入力部
３１  視角演算更新部
３２  視点距離演算部
３３  ディスプレイ可動部
３４  画素サイズ指定部
３５  視点距離演算更新部
３６  ディスプレイ可動更新部
３７  被写体サイズ入力部
３８  視点位置入力部
３９  立体映像提示部
【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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【図１７】
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【図１８】
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