曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステム
【課題】前方の曲面スクリーンに、あたかも実際に走っているような印象を与えることで違和感ない映像を提供できるようにする。
【解決手段】曲面型スクリーン装置１は、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４等を立体枠ユニット５で支持した構成である。
立体枠ユニット５に収められている曲面スクリーン２は楕円状であり、かつ湾曲ミラー３の面に映像を受ける面が略対向するように傾斜されているため、曲面スクリーン２の全域に渡って映像を投射する。
【解決手段】曲面型スクリーン装置１は、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４等を立体枠ユニット５で支持した構成である。
立体枠ユニット５に収められている曲面スクリーン２は楕円状であり、かつ湾曲ミラー３の面に映像を受ける面が略対向するように傾斜されているため、曲面スクリーン２の全域に渡って映像を投射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランニングマシーン等のトレーニング装置用いて運動する利用者に対して、前方の曲面スクリーンに、あたかも実際に走っているような印象を与える映像を提供できる曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動不足を解消するため、或いはリハビリテーション等の目的のためのトレーニングマシーンがある。
【０００３】
一般に、トレーニングマシーンは、ベルトをローラで動かす走行装置と、走行装置の前にある操作盤等を備え、この操作盤を操作して所望の速度で走行させる。
【０００４】
また、近年は操作盤の表示機に散歩コース、マラソンコース等の画像を表示するものがある。
【０００５】
例えば、特開２００４−１２１５９２号公報（特許文献１）には、走行者の速度に応じた速度でビデオ画像を再生させることが開示されている。
【０００６】
また、特開２００６−３３０４８号公報（特許文献２）には、３台のスクリーンを使ってコの字状に配置し、各スクリーンの正面にプロジェクターを配置し、正面のスクリーン、に道路前方の画像及び右のスクリーンに右側の画像、左に左側の画像を表示することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に散歩、ランニングを行う際には人間の目線視野は左右・後方よりも前方を中心にとらえている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように走行装置の前に表示器を備えた場合は、画像を再生したとしても、その画像を見るためには走行しながら目線を下げなければならない。
【００１０】
また、例え表示器を大型にして走行者の前面に１台設けたとしても、視野が９０度程度の画像しか得られず、現実感に薄れる。また、表示器を大型にすると装置が高額になる。
【００１１】
さらに、特許文献２は、前方、左右にスクリーンを設けてコの字状を形成するものであるが、スクリーン及びプロジェクターを３台最低必要とするので装置がコスト高になる。また、前面、左右毎にスクリーンを個別に設けるので、映像の連続感が欠けてしまう。
【００１２】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、前方の曲面スクリーンに、視野角は９０度以上で連続性のある映像を投影ずることで、あたかも実際に走っているような印象を与える提供するための曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の曲面型スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが前記トレーニング装置の利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備えたことを要旨とする。
【００１４】
また、本発明の曲面スクリーンシステムは、曲面型スクリーン装置と映像生成装置とを備えた曲面スクリーンシステムである。
【００１５】
前記曲面スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備え、
前記映像作成装置は、
所定速度で走行しながら前方を撮影したときの原画像から前記湾曲ミラーに対応した長方形状に切り出され、この切り出し画像に対して偏歪処理を施した変換画像を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から変換画像を、入力された指定の速度で再生し、この再生画像を前記プロジェクターに送出して前記湾曲ミラーに投影させる手段と
を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の曲面型スクリーン装置によれば、立体枠ユニット５に収められている曲面スクリーン２は楕円状又は円型としているので、曲面スクリーン２の全域に渡って映像を投射できる。
【００１７】
つまり、人間の走行時の視野特性を再現するための曲面スクリーンであって、利用者にとっては違和感がない印象を与えることができるという効果が得られている。
【００１８】
また、曲面スクリーン２は楕円形にしたことで、例えば走行向けのトレーニング装置（トレッドミル、エアロバイク等）に適用した場合は、それらの装置を覆うように配置でき、スペースを取らず、多数並列に配置することができる。
【００１９】
さらに、本発明の曲面スクリーンシステムは、湾曲ミラー３の面形状に合わせた長方形状の画像を生成して、この画像の中心線から次第に画素を引き伸ばして、これを再生してプロジェクター４に送出する。プロジェクター４からの映像は湾曲ミラー３に投射させられて曲面スクリーン２の全域に投射される。
【００２０】
また、曲面スクリーン２に映し出される映像は、視野の９０°以上の左右部分の映像が中心部より大きく、速く、移動するために、いかにも実際に走った感じを得ることができるので非常に臨場感が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態の曲面型スクリーン装置１の斜視図である。
【図２】湾曲ミラーの調整を説明する説明図である。
【図３】プロジェクター４の調整を説明する説明図である。
【図４】図１の曲面型スクリーン装置１の上面図である。
【図５】図１の曲面型スクリーン装置１の側面図である。
【図６】曲面スクリーン２の構造を説明する説明図である。
【図７】本実施の形態の湾曲型スクリーン装置１をトレッドミル２０に適用した場合の説明図である。
【図８】湾曲型スクリーン２に映し出された映像を説明する説明図である。
【図９】湾曲ミラーに投射される映像範囲を説明する説明図である。
【図１０】実施の形態２の曲面型スクリーンシステムの概略構成図である。
【図１１】原画像からの切り出し画像を説明する説明図である。
【図１２】切り出し画像に対しての黒ベタ処理をかけたときの説明図である。
【図１３】画像変換部の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】中心線に近くなるに従って画素を横方向に引き延ばす処理を説明する説明図である。
【図１５】レンズディストレーション処理による得られる画像を説明する説明図である。
【図１６】その他の実施の形態の画像を説明する説明図である。
【図１７】ステップＳ１１及びステップＳ１２の補足説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施の形態は、ランニングマシーンやエアロバイクなどを用いた運動時に、あたかも走っているような臨場感のある映像を曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムを提供する。
【００２３】
＜実施の形態１：トレーニング装置＞
図１は本実施の形態１の曲面型スクリーン装置１の斜視図である。曲面型スクリーン装置１は、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４等を立体枠ユニット５で支持した構成である。
【００２４】
前述の立体枠ユニット５は、底部枠６と、天井枠７と、左面枠８と右面枠９と奥面枠１０とを接続してなる。
【００２５】
底部枠６は、フレーム６ｄとフレーム６ｂとをフレーム６ｃと６ａとで挟んで四角形状の底部枠６を構成する。但し、フレーム６ｃと６ａとは、前方に長い。つまり、前方に倒れ難くしている。
【００２６】
左面枠８と右面枠９と奥面枠１０は例えば１４０〜２６０ｃｍ程度の高さを調整可能である。
【００２７】
左面枠８は、高さ調整可能な縦フレーム８ａ（８ａ１、８ａ２：スライド構造）と、高さ調整可能な縦フレーム８ｂ（８ｂ１、８ｂ２：スライド構造）等で構成されている。
【００２８】
右面枠９は、高さ調整可能な縦フレーム９ａ（９ａ１、９ａ２：スライド構造）と、高さ調整可能な縦フレーム９ｂ（９ｂ１、９ｂ２：スライド構造）等で構成されている。
【００２９】
奥面枠１０は、高さ調整可能な縦フレーム１０ａ（１０ａ１、１０ａ２：スライド構造）と、縦フレーム１０ａを補強支持するための補強フレーム１０ｃ、１０ｂによって補強されている。前述の縦フレーム１０ａは、底部枠６の最も奥にあるフレーム６ｄの中央に垂直に立てられている。
【００３０】
天井枠７は、底部枠６のフレーム６ｄと同じ長さの上フレーム７ａ、７ｆ、７ｄとを上フレーム７ｂ、７ｃで接続している。また、上フレーム７ａの中央と上フレーム７ｄの中央とには、上フレーム７ｅが接続されている。この上フレーム７ｅは上フレーム７ｅ１と７ｅ２とからなり、上フレーム７ｅ１の一方は、上フレーム７ｄの中央に接続され、他方が上フレーム７ｆの中央に接続されている。さらに、上フレーム７ｅ２は、一方が上フレーム７ｆの中央に接続され、他方が上フレーム７ａの中央に接続されている。
【００３１】
すなわち、上フレーム７ｆと上フレーム７ｅとで十字架状のフレームを形成している。
【００３２】
この十字架上のフレームの下にはプロジェクター４が接続され、上フレーム７ｄの中央には湾曲ミラー３が接続されている。この湾曲ミラー３は、図２に示す調整具３ａが取り付けられ、上下移動、左右角、傾斜角度を調整可能である。
【００３３】
また、上フレーム７ｃ及び上フレーム７ｂは、底部枠のフレーム６ｃ、６ａより長い寸法である。これは暗幕を上部枠７にかぶせた場合に、投影する輝度を保ったためである。
【００３４】
さらに、プロジェクター４の上には図３に示すように天板４ａが取り付けられ、この天板４ａのネジ４ｂによって角度調整が可能である。
【００３５】
図４は図１の曲面型スクリーン装置１の上面図である。図５は図１の曲面型スクリーン装置１の側面図である。
【００３６】
図４及び図５に示すように、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４とを支持する立体枠ユニット５は、幅が約９７ｃｍ（上フレーム７ａの長さ）で、高さが約２０６ｃｍ（縦フレーム８ａの長さ）である。また、上部枠８の上フレーム７ｃは、長さを調整できるようにしている。さらに、底部枠６のフレーム６ｃの長さは約１１０ｃｍ〜１４３ｃｍ程度に調整可能である（１４０ｃｍ程度が好ましい）。
【００３７】
また、プロジェクター４の天板４ａは、十字フレーム（７ｅ、７ｆ）に対して水平に取り付けられ、ネジ４ｂによってレンズからの映像の中心光軸が湾曲ミラー３の中心より僅かに下向けになるように調整されている。なお、プロジェクター４と湾曲ミラー３との距離は約７０ｃｍ（焦点距離相当）にされている。
【００３８】
プロジェクター４には図示しないサーバが接続されており、このサーバに移動されているデータは、湾曲ミラー３の横幅に対応するピクセルサイズ（長方形状）で、中心線から次第に画素が引き伸ばされた画像（動画）が作成されて送出される。この画像については後述する。
【００３９】
前述の湾曲ミラー３は、幅が約３９３ｍｍで、左右の高さが約２３５ｍｍで、曲面Ｒが中（８６０Ｒ）程度である。
【００４０】
一方、曲面スクリーン２は、図６に示すように、高さが約８０ｃｍ×約２００ｃｍの反射スクリーン２ａ（白っぽい、下が黒のゴム磁石）をまげて楕円枠２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）に取り付けたものである。この楕円枠２ｂは、楕円板２ｂ１と楕円板２ｂ２とを繋げて構成している。また、軽量化のために、穴２ｃをあけている。
【００４１】
そして、奥面の縦フレーム１０ａに取り付けたブラケット２ｄによって、水平軸に対して５〜１２度程度傾けている。そして、枠に取り付けたときの側面の寸法は約８０ｍである。
【００４２】
すなわち、曲面スクリーン２は、枠に取り付けたときは楕円形状になるように取り付けられ、この曲面スクリーン２のほぼ中心が湾曲ミラー３の反射面に対向するように取り付けられている。
【００４３】
図７は本実施の形態の曲面スクリーン装置１をトレッドミル２０（ランニングマシーン２０ともいう）に適用した場合の説明図である。図８は曲面スクリーン２に映し出された映像を説明する説明図である。図８のほぼ一定速度で走行しながら撮影したときの画像である。
【００４４】
図７に示すように、トレッドミル２０の前部を曲面スクリーン装置１の底部枠６に入れる。この位置は、湾曲ミラー３が利用者の頭上より僅かに前になるようにトレッドミル２０を置くのが好ましい。
【００４５】
そして、プロジェクター４に入力する画像の横軸のピクセル数は、湾曲ミラー３の横幅に対応するように処理されている。この画像がプロジェクター４から湾曲ミラー３に投射されると、この投射光の中心軸は湾曲ミラー３のほぼ中心にあたる（投射点という）。この映像の投射範囲は図９に示すようになる。
【００４６】
また、曲面スクリーン２と湾曲ミラーとはそれぞれの面がほぼ対向しているようにされている（湾曲ミラー３の投射点は、曲面スクリーン２の中心部分と対向しており、また湾曲型スクリーン２は水平軸に対して５度〜１２度（好ましくは約１０度）傾いている）。
【００４７】
このため、図８に示すように曲面スクリーン２のほぼ中心に撮影方向中心の映像を映し出すことになる。なお、図８に示す映像については詳細に説明する。
【００４８】
一般に、走行時には視点は、前方が中心となり、走行時よりも視野範囲が狭くなっている。曲面スクリーン２は楕円型で、この曲面スクリーン２には湾曲ミラー３から反射される映像が左右端までの範囲で投影されている（視野９０度以上相当）。このため、運動者は曲面スクリーン３に映し出された映像のほぼ中心を見ながら走ることになる。
【００４９】
また、トレッドミル２０はできるだけ多く配置するために詰めて配置されることが多い。
【００５０】
曲面スクリーン２は、トレッドミル（ランニングマシーン）を覆うように設計されているので、余分なスペースが少なく、ランニングマシーンの配置で影響を与え難い。
【００５１】
すなわち、ラニングマシーン上の利用者は、スクリーン上の映像中心を見ながら走ることになり、かつスクリーンの両袖が両目の近傍当たりに来ていることになり、また中心より外側になるほど画素が引き伸ばされているため、曲面スクリーン２の両端に向かうほど縮尺が大きく、また対地速度が速くなるために、いかにも実際に走った感じを得ることができ。
【００５２】
＜実施の形態２＞
実施の形態２はトレッドミル２０に曲面スクリーン装置１を適用した場合を一例として説明する。
【００５３】
図１０は実施の形態２の曲面スクリーンシステムの概略構成図である。本実施の形態ではソフトウエアを主にして説明する。
【００５４】
図１０に示すようにトレッドミル２０には、速度等をコントロールするためのマシーンコントローラ２１と、曲面スクリーン２に映し出す映像を選択したり、映像を早送り、巻き戻ししたりする映像用コントローラ２２等を備えている。
【００５５】
また、プロジェクター４には、サーバ４０が専用ケーブル３５で接続されている。また、サーバ４０には端末５０が接続されている。
【００５６】
端末５０又は他のパソコンには、前方を撮影した原画像（全周囲画像）を記憶したデータベース４１と、画像変換部４２と、登録部４３と、サブ画面作成部４５を備え、サーバ４０に変換された画像が記憶されるデータベース４４と、後方或いは左右の画像が記憶されるデータベース４６と、画像ファイル引当部４７と、再生・出力部４８等を備えている。
【００５７】
（データベース）
データベース４１に記憶される原画像（動画）は、自動車、電動自転車等に搭載した前後左右を撮影する最大４台までのビデオカメラ（ハイビジョン）或いは全周囲３６０度カメラ等により、ほぼ一定速度（時速１０ｋｍ程度が好ましい、自動車の場合は法定速度）で撮影した原画像を記憶されている。これらの原画像としては、例えばマラソンコース毎日、サイクリングコース毎、風景街道毎に分離されて記憶されている。また、原画像の再生時間は、約２０分程度である。
【００５８】
画像変換部４２は、例えば原画像が２０４８×１０２４ピクセル（ｐｘ）のサイズの場合は、図１１に示すように横方向６２．５％（１２８０ｐｘ）、縦方向４６．９％（４８０ｐｘ）のエリア部分（以下長方形状）を取り出す。このエリア部分の横サイズは、プロジェクターから約７０ｃｍに位置する湾曲ミラー３に画像を投射したときにミラーの横全体を満たし、ミラーから反射した映像が曲面スクリーン２に縦方向及び横方向全体を満たすピクセルサイズとなる。
【００５９】
また、原画像の上部１８０ｐｘは例えば空の部分が写った内で不要な部分であり、下部の３６４ｐｘは撮影車輌が写っている部分であり、その部分は黒（色情報無し：「０」）となるようにデータ変換する。
【００６０】
さらに、この長方形状の切り出し画像に対して幾何学的画像変換を行う。これは中心部分の画素を引き伸ばす。これは、中心程遠くに左右程近くにあるように走行時の人間の視野感覚を再現するためである。
【００６１】
また、画像変換部４２は切り出し画像に対して偏歪処理を中心とした画像処理をかける。例えば図１２に示すように上部は、曲率を弱めに設定し、下部は強めに設定する。これは画像を偏歪しないで、湾曲ミラー３を介して曲面スクリーン２に映像を投射した場合は、曲面スクリーン２の範囲を超えてしまう。このようなことを防止するための処理である。
【００６２】
このようにして生成した曲面スクリーン用画像をデータベース４４に予め保存しておく。
【００６３】
サブ画像作成部４５は、前述の原画像にリンク付け（年月日、時刻等）されている後方を撮影しているビデオカメラの原画像（３８４×３８４ｐｘ）の範囲を切り出す（図１１と同様である）。そして、これを１６０×１６０ｐｘサイズにして、データベース４６に保存する。
【００６４】
本実施の形態ではこの後方の右画像、左画像をサブ画面として表示した例を示している。
【００６５】
画像ファイル引当部４７は、映像コントローラ２２で選択されたモードのコースを読み込み、このコースに該当する曲面スクリーン用画像のファイルをデータベース４４から引当て、これを再生・出力部４８に知らせる。
【００６６】
再生・出力部４８は、コントローラ２２に選択された速度を読み込み、選択された曲面スクリーン用画像を、選択された速度に対応するようにシーンを再生し、これをプロジェクター４に送出する。
【００６７】
一方、プロジェクター４と湾曲ミラー３と曲面スクリーン２と利用者の関係は、図４及び図５並びに図７に示すような関係にある（プロジェクターと湾曲ミラーは７０ｃｍ、利用者と曲面スクリーンとは１１０ｃｍ〜１４３ｃｍ、曲面スクリーンの傾斜角度は１０度）。
【００６８】
このため、プロジェクター４から曲面スクリーン用画像（１２８０×４８０）が湾曲ミラー３に映像として投射されると、この映像光は湾曲ミラー３にあたって反射して曲面スクリーン２に投射される。
【００６９】
図８に示すように曲面スクリーン２のほぼ中心に撮影方向中心の映像を映し出すことになる。なお、図８に示す映像は、中心線から横方向に従って画素が引き伸されている。
【００７０】
なお、図８の映像は曲面スクリーン２の全面に映し出されていることを示すものである。
【００７１】
前述の画像変換部の処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態ではビデオカメラ（ハイビジョン）又は全周囲画像等の撮影データ（原画像）を図１１に示すようにして切り出す（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）。
【００７２】
本実施の形態では全周囲画像の例であり、サブ画面を表示している。ここでは、後方の画像からの例であり、サブ画面用の画像を切り出し、前方画像と合成する（Ｓ５、Ｓ６）。サブ画面の合成は、サブ画面作成部が行っている。
【００７３】
次に、動画化処理を行った後（Ｓ７）で揺れ補正を行う（Ｓ８）。
【００７４】
前述の動画化処理は、ピントが甘い場合は必要に応じて軽くシャープネス（強調処理）を施す。
【００７５】
そして、偏歪処理のために、原画像（動画）に黒ベタ（「０」にする）の余白を付ける。これは上：１６０ｐｘ、下２４０ｐｘが好ましい（図１２参照）。
【００７６】
ただし、映像の上端は水平になるようにするよりは、上端部もある程度曲げたほうがしっくりする。その理由は、上端部はミラー経由でも直線が綺麗に左右方向に投影されるものの、下端部のカーブがミラー経由でスクリーンに投影されたときカーブが残るためである。
【００７７】
次に、画像偏歪に伴う処理（例えばＡｄｏｂｅ Ｐｒｅｍｉｅｒｅ Ｐｒｏ ＣＳ３を利用）について説明する。原画像を読み込んで数種のエフェクト処理を適用する。
【００７８】
適用エフェクトは以下の通りである。
【００７９】
トランスフォームにて、パラメータ設定を行う。
【００８０】
トランスフォーム
原画像のスケール（高さ）；９０％
スケール（幅）；７０％
と設定する。
【００８１】
つまり、画像の引き伸ばし処理による幾何補正（縦横比補正）を行う（Ｓ９）。
【００８２】
トランスフォームにて幅を７０％に狭めているのは、レンズディストレーションで周辺が引き伸ばされて左右両端（スクリーン）で画面外に出てしまう量を抑えるためである。
【００８３】
次に、レンズ偏歪処理を行う（Ｓ１０）。
【００８４】
これは、レンズディストーションに関する計数を指定する。
【００８５】
曲率；−４０
水平方向；１
水平プリズム；−１０
というパラメータを設定することで実現される。
【００８６】
ここでは、曲率をマイナス方向にすることで凹レンズでの撮影イメージにすることができる。水平方向、水平プリズムのパラメータでは、映像上下の適用量を変えることで、下部を大きく湾曲するように処理する（図１５参照）。マイナス方向でレンズ中心原点（画面上）に移動し、逆に位置するレンズ周辺部で大きく歪むようになる。
【００８７】
その結果、曲面スクリーンから映像が大きくはみ出しせずに投影する画像を作成することができる（図１５）。
【００８８】
（Ｓ９）（Ｓ１０）の処理の結果、画像中心部分が縦に伸張された状態になっている。このため、中心軸（縦）に近くなるに従って図１４に示すように、画素を横方向に引き伸ばすフィルタを適用することで中央部分を引き伸ばす（Ｓ１１）。
【００８９】
例えば、中心を横に１．５倍引き伸ばす場合の画素毎の倍率は次の数式になる。
【００９０】
〔数１〕
倍率＝０．５×（６４０−α）／６４０
α：中心軸から横方向の画素数
但し、水平方向のピクセル数が変わらないように横方向スケール変換（８０％）を、また処理途中ではアップスケールして行い、最後に線形補完を行う（Ｓ１２）。
【００９１】
さらに、オフセットによる調整処理を行うことで、出力領域を調整する（Ｓ１３）。
【００９２】
オフセット
中央をシフト；６４０．０ ３８０．０
というパラメータを設定する。
【００９３】
すなわち、このオフセットで曲面スクリーンでの出力領域に収まるように、下に伸びた映像の端を画面内に収めるようにする。但し、この部分は、動画編集ソフト（ＡｖｉＵｔｌ）の黒ベタフィルタの適用量を調整して対応する。
【００９４】
このような幾何処理を映像に施すことにより曲面スクリーン２に視覚的違和感のない映像を投影することができる。
【００９５】
このようにして生成した画像に対して、ＷＭＶ（マイクロソフト・ウンドウズメディアビデオ）に映像フォーマット変換処理を施して、最終的に曲面型スクリーン用画像を生成してデータベースに保存する（Ｓ１３，Ｓ１４）。この処理は登録部４３が行う。
【００９６】
ここで、上記Ｓ１１及びＳ１２の処理について図１７を用いて説明する。
【００９７】
図１７（ａ）は、ステップＳ１０までの処理によって得られた画像を説明している。そして、図１７（ｂ）が中心部分を引き伸ばした図である（ステップＳ１１）。このため、図１７（ｂ）に示すように横方向に画像全体が引き伸ばされることになる。中心部分は例えば数１を適用して倍率ｎにしている。図１７（ｂ）は、中心部分が一番拡大されて次第に小さくなっていることを示す。
【００９８】
そして、図１７（ｃ）に示すように、線形補完を併用して全ての画素の横方向を中心軸に向かうに従って縮小する（Ｓ１２に対応）。
【００９９】
なお、ｎは現状ではｎ＝１．５前後が適当である。
【０１００】
また、 n=1.5のように整数値ではないとき、ピクセル単位の離散的な値しか保持できないビットマップでは、整数になるよう内部的にはさらに2倍しておく（アップスケールする）必要がある。そして、最後に１／２倍する。
【０１０１】
特にnが2以上のときは、補間アルゴリズムは、線形補間（バイリニア法）よりも、双三次補間（バイキュービック法）あるいは平均画素法のほうが情報の欠落が少なく高品位に出力できる。
【０１０２】
なお、上記実施の形態では、速度を映像用コントローラ２２で選択としたが、マシーンコントローラ２１で設定された速度を読み取って、この速度にあわせて画像を再生させてもよい。
【０１０３】
また、上記の原画像に対しては、必要に応じてプライバシー対策のために顔消し処理を施しておく。
【０１０４】
また、曲面スクリーン用画像に対してサイド部分に視覚的なギミックを追加して、動画に擬似的にスピード感を与えた映像を曲面スクリーンに表示させてもよい。
【０１０５】
さらに、再生・出力部４８が画像再生時において、数シーン後の画像を読み出して、図１６に示すように小さく前方に表示したり、或いは予め設定されている数シーン、数シーン、数百シーン前後の店の画像を表示したり、サイドにコマーシャルを表示させてもよい。
【０１０６】
また、原画像の各シーンに緯度経度がリンク付けされている場合は、これを読み出して表示させてもよい。
【０１０７】
また、上記実施の形態の原画像は、カヌー等の船からの画像、洞窟の画像、ヘリコプターなどの空中の画像であってもよい。
【０１０８】
さらに、上記の曲面スクリーン用画像に対しては、上下の調整を施してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 曲面型スクリーン装置
２ 曲面スクリーン
３ 湾曲ミラー
４ プロジェクター
５ 立体枠ユニット
４０ サーバ
４２ 画像変換部
４７ 画像ファイル引当部
４８ 再生・出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランニングマシーン等のトレーニング装置用いて運動する利用者に対して、前方の曲面スクリーンに、あたかも実際に走っているような印象を与える映像を提供できる曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動不足を解消するため、或いはリハビリテーション等の目的のためのトレーニングマシーンがある。
【０００３】
一般に、トレーニングマシーンは、ベルトをローラで動かす走行装置と、走行装置の前にある操作盤等を備え、この操作盤を操作して所望の速度で走行させる。
【０００４】
また、近年は操作盤の表示機に散歩コース、マラソンコース等の画像を表示するものがある。
【０００５】
例えば、特開２００４−１２１５９２号公報（特許文献１）には、走行者の速度に応じた速度でビデオ画像を再生させることが開示されている。
【０００６】
また、特開２００６−３３０４８号公報（特許文献２）には、３台のスクリーンを使ってコの字状に配置し、各スクリーンの正面にプロジェクターを配置し、正面のスクリーン、に道路前方の画像及び右のスクリーンに右側の画像、左に左側の画像を表示することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に散歩、ランニングを行う際には人間の目線視野は左右・後方よりも前方を中心にとらえている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように走行装置の前に表示器を備えた場合は、画像を再生したとしても、その画像を見るためには走行しながら目線を下げなければならない。
【００１０】
また、例え表示器を大型にして走行者の前面に１台設けたとしても、視野が９０度程度の画像しか得られず、現実感に薄れる。また、表示器を大型にすると装置が高額になる。
【００１１】
さらに、特許文献２は、前方、左右にスクリーンを設けてコの字状を形成するものであるが、スクリーン及びプロジェクターを３台最低必要とするので装置がコスト高になる。また、前面、左右毎にスクリーンを個別に設けるので、映像の連続感が欠けてしまう。
【００１２】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、前方の曲面スクリーンに、視野角は９０度以上で連続性のある映像を投影ずることで、あたかも実際に走っているような印象を与える提供するための曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の曲面型スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが前記トレーニング装置の利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備えたことを要旨とする。
【００１４】
また、本発明の曲面スクリーンシステムは、曲面型スクリーン装置と映像生成装置とを備えた曲面スクリーンシステムである。
【００１５】
前記曲面スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備え、
前記映像作成装置は、
所定速度で走行しながら前方を撮影したときの原画像から前記湾曲ミラーに対応した長方形状に切り出され、この切り出し画像に対して偏歪処理を施した変換画像を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から変換画像を、入力された指定の速度で再生し、この再生画像を前記プロジェクターに送出して前記湾曲ミラーに投影させる手段と
を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の曲面型スクリーン装置によれば、立体枠ユニット５に収められている曲面スクリーン２は楕円状又は円型としているので、曲面スクリーン２の全域に渡って映像を投射できる。
【００１７】
つまり、人間の走行時の視野特性を再現するための曲面スクリーンであって、利用者にとっては違和感がない印象を与えることができるという効果が得られている。
【００１８】
また、曲面スクリーン２は楕円形にしたことで、例えば走行向けのトレーニング装置（トレッドミル、エアロバイク等）に適用した場合は、それらの装置を覆うように配置でき、スペースを取らず、多数並列に配置することができる。
【００１９】
さらに、本発明の曲面スクリーンシステムは、湾曲ミラー３の面形状に合わせた長方形状の画像を生成して、この画像の中心線から次第に画素を引き伸ばして、これを再生してプロジェクター４に送出する。プロジェクター４からの映像は湾曲ミラー３に投射させられて曲面スクリーン２の全域に投射される。
【００２０】
また、曲面スクリーン２に映し出される映像は、視野の９０°以上の左右部分の映像が中心部より大きく、速く、移動するために、いかにも実際に走った感じを得ることができるので非常に臨場感が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態の曲面型スクリーン装置１の斜視図である。
【図２】湾曲ミラーの調整を説明する説明図である。
【図３】プロジェクター４の調整を説明する説明図である。
【図４】図１の曲面型スクリーン装置１の上面図である。
【図５】図１の曲面型スクリーン装置１の側面図である。
【図６】曲面スクリーン２の構造を説明する説明図である。
【図７】本実施の形態の湾曲型スクリーン装置１をトレッドミル２０に適用した場合の説明図である。
【図８】湾曲型スクリーン２に映し出された映像を説明する説明図である。
【図９】湾曲ミラーに投射される映像範囲を説明する説明図である。
【図１０】実施の形態２の曲面型スクリーンシステムの概略構成図である。
【図１１】原画像からの切り出し画像を説明する説明図である。
【図１２】切り出し画像に対しての黒ベタ処理をかけたときの説明図である。
【図１３】画像変換部の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】中心線に近くなるに従って画素を横方向に引き延ばす処理を説明する説明図である。
【図１５】レンズディストレーション処理による得られる画像を説明する説明図である。
【図１６】その他の実施の形態の画像を説明する説明図である。
【図１７】ステップＳ１１及びステップＳ１２の補足説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施の形態は、ランニングマシーンやエアロバイクなどを用いた運動時に、あたかも走っているような臨場感のある映像を曲面型スクリーン装置及び曲面スクリーンシステムを提供する。
【００２３】
＜実施の形態１：トレーニング装置＞
図１は本実施の形態１の曲面型スクリーン装置１の斜視図である。曲面型スクリーン装置１は、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４等を立体枠ユニット５で支持した構成である。
【００２４】
前述の立体枠ユニット５は、底部枠６と、天井枠７と、左面枠８と右面枠９と奥面枠１０とを接続してなる。
【００２５】
底部枠６は、フレーム６ｄとフレーム６ｂとをフレーム６ｃと６ａとで挟んで四角形状の底部枠６を構成する。但し、フレーム６ｃと６ａとは、前方に長い。つまり、前方に倒れ難くしている。
【００２６】
左面枠８と右面枠９と奥面枠１０は例えば１４０〜２６０ｃｍ程度の高さを調整可能である。
【００２７】
左面枠８は、高さ調整可能な縦フレーム８ａ（８ａ１、８ａ２：スライド構造）と、高さ調整可能な縦フレーム８ｂ（８ｂ１、８ｂ２：スライド構造）等で構成されている。
【００２８】
右面枠９は、高さ調整可能な縦フレーム９ａ（９ａ１、９ａ２：スライド構造）と、高さ調整可能な縦フレーム９ｂ（９ｂ１、９ｂ２：スライド構造）等で構成されている。
【００２９】
奥面枠１０は、高さ調整可能な縦フレーム１０ａ（１０ａ１、１０ａ２：スライド構造）と、縦フレーム１０ａを補強支持するための補強フレーム１０ｃ、１０ｂによって補強されている。前述の縦フレーム１０ａは、底部枠６の最も奥にあるフレーム６ｄの中央に垂直に立てられている。
【００３０】
天井枠７は、底部枠６のフレーム６ｄと同じ長さの上フレーム７ａ、７ｆ、７ｄとを上フレーム７ｂ、７ｃで接続している。また、上フレーム７ａの中央と上フレーム７ｄの中央とには、上フレーム７ｅが接続されている。この上フレーム７ｅは上フレーム７ｅ１と７ｅ２とからなり、上フレーム７ｅ１の一方は、上フレーム７ｄの中央に接続され、他方が上フレーム７ｆの中央に接続されている。さらに、上フレーム７ｅ２は、一方が上フレーム７ｆの中央に接続され、他方が上フレーム７ａの中央に接続されている。
【００３１】
すなわち、上フレーム７ｆと上フレーム７ｅとで十字架状のフレームを形成している。
【００３２】
この十字架上のフレームの下にはプロジェクター４が接続され、上フレーム７ｄの中央には湾曲ミラー３が接続されている。この湾曲ミラー３は、図２に示す調整具３ａが取り付けられ、上下移動、左右角、傾斜角度を調整可能である。
【００３３】
また、上フレーム７ｃ及び上フレーム７ｂは、底部枠のフレーム６ｃ、６ａより長い寸法である。これは暗幕を上部枠７にかぶせた場合に、投影する輝度を保ったためである。
【００３４】
さらに、プロジェクター４の上には図３に示すように天板４ａが取り付けられ、この天板４ａのネジ４ｂによって角度調整が可能である。
【００３５】
図４は図１の曲面型スクリーン装置１の上面図である。図５は図１の曲面型スクリーン装置１の側面図である。
【００３６】
図４及び図５に示すように、曲面スクリーン２と、湾曲ミラー３と、プロジェクター４とを支持する立体枠ユニット５は、幅が約９７ｃｍ（上フレーム７ａの長さ）で、高さが約２０６ｃｍ（縦フレーム８ａの長さ）である。また、上部枠８の上フレーム７ｃは、長さを調整できるようにしている。さらに、底部枠６のフレーム６ｃの長さは約１１０ｃｍ〜１４３ｃｍ程度に調整可能である（１４０ｃｍ程度が好ましい）。
【００３７】
また、プロジェクター４の天板４ａは、十字フレーム（７ｅ、７ｆ）に対して水平に取り付けられ、ネジ４ｂによってレンズからの映像の中心光軸が湾曲ミラー３の中心より僅かに下向けになるように調整されている。なお、プロジェクター４と湾曲ミラー３との距離は約７０ｃｍ（焦点距離相当）にされている。
【００３８】
プロジェクター４には図示しないサーバが接続されており、このサーバに移動されているデータは、湾曲ミラー３の横幅に対応するピクセルサイズ（長方形状）で、中心線から次第に画素が引き伸ばされた画像（動画）が作成されて送出される。この画像については後述する。
【００３９】
前述の湾曲ミラー３は、幅が約３９３ｍｍで、左右の高さが約２３５ｍｍで、曲面Ｒが中（８６０Ｒ）程度である。
【００４０】
一方、曲面スクリーン２は、図６に示すように、高さが約８０ｃｍ×約２００ｃｍの反射スクリーン２ａ（白っぽい、下が黒のゴム磁石）をまげて楕円枠２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）に取り付けたものである。この楕円枠２ｂは、楕円板２ｂ１と楕円板２ｂ２とを繋げて構成している。また、軽量化のために、穴２ｃをあけている。
【００４１】
そして、奥面の縦フレーム１０ａに取り付けたブラケット２ｄによって、水平軸に対して５〜１２度程度傾けている。そして、枠に取り付けたときの側面の寸法は約８０ｍである。
【００４２】
すなわち、曲面スクリーン２は、枠に取り付けたときは楕円形状になるように取り付けられ、この曲面スクリーン２のほぼ中心が湾曲ミラー３の反射面に対向するように取り付けられている。
【００４３】
図７は本実施の形態の曲面スクリーン装置１をトレッドミル２０（ランニングマシーン２０ともいう）に適用した場合の説明図である。図８は曲面スクリーン２に映し出された映像を説明する説明図である。図８のほぼ一定速度で走行しながら撮影したときの画像である。
【００４４】
図７に示すように、トレッドミル２０の前部を曲面スクリーン装置１の底部枠６に入れる。この位置は、湾曲ミラー３が利用者の頭上より僅かに前になるようにトレッドミル２０を置くのが好ましい。
【００４５】
そして、プロジェクター４に入力する画像の横軸のピクセル数は、湾曲ミラー３の横幅に対応するように処理されている。この画像がプロジェクター４から湾曲ミラー３に投射されると、この投射光の中心軸は湾曲ミラー３のほぼ中心にあたる（投射点という）。この映像の投射範囲は図９に示すようになる。
【００４６】
また、曲面スクリーン２と湾曲ミラーとはそれぞれの面がほぼ対向しているようにされている（湾曲ミラー３の投射点は、曲面スクリーン２の中心部分と対向しており、また湾曲型スクリーン２は水平軸に対して５度〜１２度（好ましくは約１０度）傾いている）。
【００４７】
このため、図８に示すように曲面スクリーン２のほぼ中心に撮影方向中心の映像を映し出すことになる。なお、図８に示す映像については詳細に説明する。
【００４８】
一般に、走行時には視点は、前方が中心となり、走行時よりも視野範囲が狭くなっている。曲面スクリーン２は楕円型で、この曲面スクリーン２には湾曲ミラー３から反射される映像が左右端までの範囲で投影されている（視野９０度以上相当）。このため、運動者は曲面スクリーン３に映し出された映像のほぼ中心を見ながら走ることになる。
【００４９】
また、トレッドミル２０はできるだけ多く配置するために詰めて配置されることが多い。
【００５０】
曲面スクリーン２は、トレッドミル（ランニングマシーン）を覆うように設計されているので、余分なスペースが少なく、ランニングマシーンの配置で影響を与え難い。
【００５１】
すなわち、ラニングマシーン上の利用者は、スクリーン上の映像中心を見ながら走ることになり、かつスクリーンの両袖が両目の近傍当たりに来ていることになり、また中心より外側になるほど画素が引き伸ばされているため、曲面スクリーン２の両端に向かうほど縮尺が大きく、また対地速度が速くなるために、いかにも実際に走った感じを得ることができ。
【００５２】
＜実施の形態２＞
実施の形態２はトレッドミル２０に曲面スクリーン装置１を適用した場合を一例として説明する。
【００５３】
図１０は実施の形態２の曲面スクリーンシステムの概略構成図である。本実施の形態ではソフトウエアを主にして説明する。
【００５４】
図１０に示すようにトレッドミル２０には、速度等をコントロールするためのマシーンコントローラ２１と、曲面スクリーン２に映し出す映像を選択したり、映像を早送り、巻き戻ししたりする映像用コントローラ２２等を備えている。
【００５５】
また、プロジェクター４には、サーバ４０が専用ケーブル３５で接続されている。また、サーバ４０には端末５０が接続されている。
【００５６】
端末５０又は他のパソコンには、前方を撮影した原画像（全周囲画像）を記憶したデータベース４１と、画像変換部４２と、登録部４３と、サブ画面作成部４５を備え、サーバ４０に変換された画像が記憶されるデータベース４４と、後方或いは左右の画像が記憶されるデータベース４６と、画像ファイル引当部４７と、再生・出力部４８等を備えている。
【００５７】
（データベース）
データベース４１に記憶される原画像（動画）は、自動車、電動自転車等に搭載した前後左右を撮影する最大４台までのビデオカメラ（ハイビジョン）或いは全周囲３６０度カメラ等により、ほぼ一定速度（時速１０ｋｍ程度が好ましい、自動車の場合は法定速度）で撮影した原画像を記憶されている。これらの原画像としては、例えばマラソンコース毎日、サイクリングコース毎、風景街道毎に分離されて記憶されている。また、原画像の再生時間は、約２０分程度である。
【００５８】
画像変換部４２は、例えば原画像が２０４８×１０２４ピクセル（ｐｘ）のサイズの場合は、図１１に示すように横方向６２．５％（１２８０ｐｘ）、縦方向４６．９％（４８０ｐｘ）のエリア部分（以下長方形状）を取り出す。このエリア部分の横サイズは、プロジェクターから約７０ｃｍに位置する湾曲ミラー３に画像を投射したときにミラーの横全体を満たし、ミラーから反射した映像が曲面スクリーン２に縦方向及び横方向全体を満たすピクセルサイズとなる。
【００５９】
また、原画像の上部１８０ｐｘは例えば空の部分が写った内で不要な部分であり、下部の３６４ｐｘは撮影車輌が写っている部分であり、その部分は黒（色情報無し：「０」）となるようにデータ変換する。
【００６０】
さらに、この長方形状の切り出し画像に対して幾何学的画像変換を行う。これは中心部分の画素を引き伸ばす。これは、中心程遠くに左右程近くにあるように走行時の人間の視野感覚を再現するためである。
【００６１】
また、画像変換部４２は切り出し画像に対して偏歪処理を中心とした画像処理をかける。例えば図１２に示すように上部は、曲率を弱めに設定し、下部は強めに設定する。これは画像を偏歪しないで、湾曲ミラー３を介して曲面スクリーン２に映像を投射した場合は、曲面スクリーン２の範囲を超えてしまう。このようなことを防止するための処理である。
【００６２】
このようにして生成した曲面スクリーン用画像をデータベース４４に予め保存しておく。
【００６３】
サブ画像作成部４５は、前述の原画像にリンク付け（年月日、時刻等）されている後方を撮影しているビデオカメラの原画像（３８４×３８４ｐｘ）の範囲を切り出す（図１１と同様である）。そして、これを１６０×１６０ｐｘサイズにして、データベース４６に保存する。
【００６４】
本実施の形態ではこの後方の右画像、左画像をサブ画面として表示した例を示している。
【００６５】
画像ファイル引当部４７は、映像コントローラ２２で選択されたモードのコースを読み込み、このコースに該当する曲面スクリーン用画像のファイルをデータベース４４から引当て、これを再生・出力部４８に知らせる。
【００６６】
再生・出力部４８は、コントローラ２２に選択された速度を読み込み、選択された曲面スクリーン用画像を、選択された速度に対応するようにシーンを再生し、これをプロジェクター４に送出する。
【００６７】
一方、プロジェクター４と湾曲ミラー３と曲面スクリーン２と利用者の関係は、図４及び図５並びに図７に示すような関係にある（プロジェクターと湾曲ミラーは７０ｃｍ、利用者と曲面スクリーンとは１１０ｃｍ〜１４３ｃｍ、曲面スクリーンの傾斜角度は１０度）。
【００６８】
このため、プロジェクター４から曲面スクリーン用画像（１２８０×４８０）が湾曲ミラー３に映像として投射されると、この映像光は湾曲ミラー３にあたって反射して曲面スクリーン２に投射される。
【００６９】
図８に示すように曲面スクリーン２のほぼ中心に撮影方向中心の映像を映し出すことになる。なお、図８に示す映像は、中心線から横方向に従って画素が引き伸されている。
【００７０】
なお、図８の映像は曲面スクリーン２の全面に映し出されていることを示すものである。
【００７１】
前述の画像変換部の処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態ではビデオカメラ（ハイビジョン）又は全周囲画像等の撮影データ（原画像）を図１１に示すようにして切り出す（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）。
【００７２】
本実施の形態では全周囲画像の例であり、サブ画面を表示している。ここでは、後方の画像からの例であり、サブ画面用の画像を切り出し、前方画像と合成する（Ｓ５、Ｓ６）。サブ画面の合成は、サブ画面作成部が行っている。
【００７３】
次に、動画化処理を行った後（Ｓ７）で揺れ補正を行う（Ｓ８）。
【００７４】
前述の動画化処理は、ピントが甘い場合は必要に応じて軽くシャープネス（強調処理）を施す。
【００７５】
そして、偏歪処理のために、原画像（動画）に黒ベタ（「０」にする）の余白を付ける。これは上：１６０ｐｘ、下２４０ｐｘが好ましい（図１２参照）。
【００７６】
ただし、映像の上端は水平になるようにするよりは、上端部もある程度曲げたほうがしっくりする。その理由は、上端部はミラー経由でも直線が綺麗に左右方向に投影されるものの、下端部のカーブがミラー経由でスクリーンに投影されたときカーブが残るためである。
【００７７】
次に、画像偏歪に伴う処理（例えばＡｄｏｂｅ Ｐｒｅｍｉｅｒｅ Ｐｒｏ ＣＳ３を利用）について説明する。原画像を読み込んで数種のエフェクト処理を適用する。
【００７８】
適用エフェクトは以下の通りである。
【００７９】
トランスフォームにて、パラメータ設定を行う。
【００８０】
トランスフォーム
原画像のスケール（高さ）；９０％
スケール（幅）；７０％
と設定する。
【００８１】
つまり、画像の引き伸ばし処理による幾何補正（縦横比補正）を行う（Ｓ９）。
【００８２】
トランスフォームにて幅を７０％に狭めているのは、レンズディストレーションで周辺が引き伸ばされて左右両端（スクリーン）で画面外に出てしまう量を抑えるためである。
【００８３】
次に、レンズ偏歪処理を行う（Ｓ１０）。
【００８４】
これは、レンズディストーションに関する計数を指定する。
【００８５】
曲率；−４０
水平方向；１
水平プリズム；−１０
というパラメータを設定することで実現される。
【００８６】
ここでは、曲率をマイナス方向にすることで凹レンズでの撮影イメージにすることができる。水平方向、水平プリズムのパラメータでは、映像上下の適用量を変えることで、下部を大きく湾曲するように処理する（図１５参照）。マイナス方向でレンズ中心原点（画面上）に移動し、逆に位置するレンズ周辺部で大きく歪むようになる。
【００８７】
その結果、曲面スクリーンから映像が大きくはみ出しせずに投影する画像を作成することができる（図１５）。
【００８８】
（Ｓ９）（Ｓ１０）の処理の結果、画像中心部分が縦に伸張された状態になっている。このため、中心軸（縦）に近くなるに従って図１４に示すように、画素を横方向に引き伸ばすフィルタを適用することで中央部分を引き伸ばす（Ｓ１１）。
【００８９】
例えば、中心を横に１．５倍引き伸ばす場合の画素毎の倍率は次の数式になる。
【００９０】
〔数１〕
倍率＝０．５×（６４０−α）／６４０
α：中心軸から横方向の画素数
但し、水平方向のピクセル数が変わらないように横方向スケール変換（８０％）を、また処理途中ではアップスケールして行い、最後に線形補完を行う（Ｓ１２）。
【００９１】
さらに、オフセットによる調整処理を行うことで、出力領域を調整する（Ｓ１３）。
【００９２】
オフセット
中央をシフト；６４０．０ ３８０．０
というパラメータを設定する。
【００９３】
すなわち、このオフセットで曲面スクリーンでの出力領域に収まるように、下に伸びた映像の端を画面内に収めるようにする。但し、この部分は、動画編集ソフト（ＡｖｉＵｔｌ）の黒ベタフィルタの適用量を調整して対応する。
【００９４】
このような幾何処理を映像に施すことにより曲面スクリーン２に視覚的違和感のない映像を投影することができる。
【００９５】
このようにして生成した画像に対して、ＷＭＶ（マイクロソフト・ウンドウズメディアビデオ）に映像フォーマット変換処理を施して、最終的に曲面型スクリーン用画像を生成してデータベースに保存する（Ｓ１３，Ｓ１４）。この処理は登録部４３が行う。
【００９６】
ここで、上記Ｓ１１及びＳ１２の処理について図１７を用いて説明する。
【００９７】
図１７（ａ）は、ステップＳ１０までの処理によって得られた画像を説明している。そして、図１７（ｂ）が中心部分を引き伸ばした図である（ステップＳ１１）。このため、図１７（ｂ）に示すように横方向に画像全体が引き伸ばされることになる。中心部分は例えば数１を適用して倍率ｎにしている。図１７（ｂ）は、中心部分が一番拡大されて次第に小さくなっていることを示す。
【００９８】
そして、図１７（ｃ）に示すように、線形補完を併用して全ての画素の横方向を中心軸に向かうに従って縮小する（Ｓ１２に対応）。
【００９９】
なお、ｎは現状ではｎ＝１．５前後が適当である。
【０１００】
また、 n=1.5のように整数値ではないとき、ピクセル単位の離散的な値しか保持できないビットマップでは、整数になるよう内部的にはさらに2倍しておく（アップスケールする）必要がある。そして、最後に１／２倍する。
【０１０１】
特にnが2以上のときは、補間アルゴリズムは、線形補間（バイリニア法）よりも、双三次補間（バイキュービック法）あるいは平均画素法のほうが情報の欠落が少なく高品位に出力できる。
【０１０２】
なお、上記実施の形態では、速度を映像用コントローラ２２で選択としたが、マシーンコントローラ２１で設定された速度を読み取って、この速度にあわせて画像を再生させてもよい。
【０１０３】
また、上記の原画像に対しては、必要に応じてプライバシー対策のために顔消し処理を施しておく。
【０１０４】
また、曲面スクリーン用画像に対してサイド部分に視覚的なギミックを追加して、動画に擬似的にスピード感を与えた映像を曲面スクリーンに表示させてもよい。
【０１０５】
さらに、再生・出力部４８が画像再生時において、数シーン後の画像を読み出して、図１６に示すように小さく前方に表示したり、或いは予め設定されている数シーン、数シーン、数百シーン前後の店の画像を表示したり、サイドにコマーシャルを表示させてもよい。
【０１０６】
また、原画像の各シーンに緯度経度がリンク付けされている場合は、これを読み出して表示させてもよい。
【０１０７】
また、上記実施の形態の原画像は、カヌー等の船からの画像、洞窟の画像、ヘリコプターなどの空中の画像であってもよい。
【０１０８】
さらに、上記の曲面スクリーン用画像に対しては、上下の調整を施してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 曲面型スクリーン装置
２ 曲面スクリーン
３ 湾曲ミラー
４ プロジェクター
５ 立体枠ユニット
４０ サーバ
４２ 画像変換部
４７ 画像ファイル引当部
４８ 再生・出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが前記トレーニング装置の利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備えた曲面型スクリーン装置。
【請求項２】
前記曲面スクリーンは、長方形の平板を中央からまげた楕円型又は半円形であり、これを前記所定角度傾斜を付けさせて取り付けていることを特徴とする請求項１記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項３】
前記曲面スクリーンは、
表面が反射スクリーンの長方形状の平板であり、この平板の中央の下部を前記立体枠ユニットの奥面の中央に取り付け、左袖側の端の上部を前記立体枠ユニットの左面に取り付け、右袖側の端の上部を前記立体枠ユニットの右面に取り付けて前記所定角度傾斜させていることを特徴とする請求項２記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項４】
前記所定角度は、５度〜１２度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項５】
前記湾曲ミラーと前記プロジェクターとの前記所定距離は、７０ｃｍ程度以内にされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項６】
前記立体枠ユニットの天井枠は、前記利用者が使用するトレーニング装置が置かれるほうに向かって長棒を取り付けていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項７】
前記天井枠には、撮影した映像の輝度を保つための暗幕を張って奥面、左面及び右面にたらしていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項８】
前記立体枠ユニットの全体は、軽量の支柱で形成され、これらの支柱は長さを調整可能にされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項９】
曲面型スクリーン装置と映像生成装置とを備えた曲面スクリーンシステムであって、
前記曲面スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備え、
前記映像作成装置は、
所定速度で走行しながら前方を撮影したときの原画像から前記湾曲ミラーに対応した長方形状に切り出され、この切り出し画像に対して偏歪処理を施した変換画像を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から変換画像を、入力された指定の速度で再生し、この再生画像を前記プロジェクターに送出して前記湾曲ミラーに投影させる手段と
を有することを特徴とする曲面スクリーンシステム。
【請求項１０】
前記変換画像は、
前記切り出し画像に対して、縦方向より横方向が狭められた縦横幾何補正が施された後に、中心部分の画素が引き伸ばされていることを特徴とする請求項９記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１１】
前記変換画像は、
画像の下端が前記中心軸で最も大きな曲率にされ、画像の上端が僅かな曲率が施されて、画像以外の部分は黒ベタが施されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１２】
前記切り出し画像は、縦方向よりも横方向に縮小が施されていることを特徴とする請求項９、１０又は１１のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１３】
前記映像作成装置は、
前記湾曲ミラーの曲率、大きさ並びに前記湾曲スクリーンの曲率、湾曲ミラーとの距離とに基づいて、前記変換画像を得る手段を有することを特徴とする請求項９、１０、１１又１２のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１４】
前記トレーニング装置は、ランニング用又はウォーキング用の運動装置或いは二輪車又は四輪車
であることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１】
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが前記トレーニング装置の利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備えた曲面型スクリーン装置。
【請求項２】
前記曲面スクリーンは、長方形の平板を中央からまげた楕円型又は半円形であり、これを前記所定角度傾斜を付けさせて取り付けていることを特徴とする請求項１記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項３】
前記曲面スクリーンは、
表面が反射スクリーンの長方形状の平板であり、この平板の中央の下部を前記立体枠ユニットの奥面の中央に取り付け、左袖側の端の上部を前記立体枠ユニットの左面に取り付け、右袖側の端の上部を前記立体枠ユニットの右面に取り付けて前記所定角度傾斜させていることを特徴とする請求項２記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項４】
前記所定角度は、５度〜１２度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項５】
前記湾曲ミラーと前記プロジェクターとの前記所定距離は、７０ｃｍ程度以内にされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項６】
前記立体枠ユニットの天井枠は、前記利用者が使用するトレーニング装置が置かれるほうに向かって長棒を取り付けていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項７】
前記天井枠には、撮影した映像の輝度を保つための暗幕を張って奥面、左面及び右面にたらしていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項８】
前記立体枠ユニットの全体は、軽量の支柱で形成され、これらの支柱は長さを調整可能にされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の曲面型スクリーン装置。
【請求項９】
曲面型スクリーン装置と映像生成装置とを備えた曲面スクリーンシステムであって、
前記曲面スクリーン装置は、
前面部にトレーニング装置が入る程度に開口され、高さが利用者の頭部より上の所定高さにされ、所定の奥行長を有した立体枠ユニットと、
前記利用者の頭部上となる前記立体枠ユニットの天井枠の中央下の位置に反射面を前記立体枠ユニットの奥面に向けて設けられ、長方形状にされて両端方向及び下端方向に従って湾曲した湾曲ミラーと、
前記立体枠ユニットの天井枠の中央の下で奥面側に設けられて、映像が前記湾曲ミラーに結像する所定距離にされたプロジェクターと、
前記湾曲ミラーからの映像を受けるように、所定角度傾斜され、かつ前記湾曲ミラーから所定距離離されて前記立体枠ユニットの内部に取り付けられた曲面スクリーンと
を備え、
前記映像作成装置は、
所定速度で走行しながら前方を撮影したときの原画像から前記湾曲ミラーに対応した長方形状に切り出され、この切り出し画像に対して偏歪処理を施した変換画像を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段から変換画像を、入力された指定の速度で再生し、この再生画像を前記プロジェクターに送出して前記湾曲ミラーに投影させる手段と
を有することを特徴とする曲面スクリーンシステム。
【請求項１０】
前記変換画像は、
前記切り出し画像に対して、縦方向より横方向が狭められた縦横幾何補正が施された後に、中心部分の画素が引き伸ばされていることを特徴とする請求項９記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１１】
前記変換画像は、
画像の下端が前記中心軸で最も大きな曲率にされ、画像の上端が僅かな曲率が施されて、画像以外の部分は黒ベタが施されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１２】
前記切り出し画像は、縦方向よりも横方向に縮小が施されていることを特徴とする請求項９、１０又は１１のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１３】
前記映像作成装置は、
前記湾曲ミラーの曲率、大きさ並びに前記湾曲スクリーンの曲率、湾曲ミラーとの距離とに基づいて、前記変換画像を得る手段を有することを特徴とする請求項９、１０、１１又１２のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【請求項１４】
前記トレーニング装置は、ランニング用又はウォーキング用の運動装置或いは二輪車又は四輪車
であることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３のいずれかに記載の曲面スクリーンシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１７５８４４（Ｐ２０１０−１７５８４４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８５５６（Ｐ２００９−１８５５６）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（５９１０７４１６１）アジア航測株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（５９１０７４１６１）アジア航測株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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