特許 7458095 表示システム及びプラネタリウムシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】表示システム及びプラネタリウムシステム

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240322BHJP

   G09B 27/00 20060101ALI20240322BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20240322BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240322BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20240322BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20240322BHJP

   G09G 3/32 20160101ALI20240322BHJP

   G09G 3/3208 20160101ALI20240322BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20240322BHJP

   G09G 5/10 20060101ALI20240322BHJP

   G09G 5/37 20060101ALI20240322BHJP

   G09G 5/377 20060101ALI20240322BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 Z

G09B27/00 B

G09F9/00 313

G09F9/00 360D

G09F9/00 360K

G09F9/00 362

G09F9/30 308A

G09F9/30 365

G09F9/33

G09G3/20 612U

G09G3/20 621E

G09G3/20 642E

G09G3/20 680C

G09G3/20 680E

G09G3/32 A

G09G3/3208

G09G5/00 510B

G09G5/00 510V

G09G5/10 B

G09G5/37 320

G09G5/377 100

H04N5/74 C

H04N5/74 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022534119

(86)(22)【出願日】2021-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2021025055

(87)【国際公開番号】W WO2022004866

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-01-27

(31)【優先権主張番号】P 2020115410

(32)【優先日】2020-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】508067839

【氏名又は名称】有限会社大平技研

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大平 貴之

【審査官】石本 努

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２１０２９７９３３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開平０９－１１４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７８３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０７７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３２９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８８７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０１２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ２１／００－２１／１０

２１／１２－２１／３０

２１／５６－２１／６４

３３／００－３３／１６

Ｇ０９Ｂ２３／００－２９／１４

Ｇ０９Ｆ９／００－９／４６

Ｇ０９Ｇ３／００－３／０８

３／１２－３／１６

３／１９－３／２６

３／３０－３／３４

３／３８－５／４２

Ｈ０４Ｎ５／６６－５／７４

Ｈ０５Ｂ３３／００－３３／２８

４４／００

４５／６０

Ｈ１０Ｋ５０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の映像を表示するように構成された、光を放射する複数の画素を含む表示パネルを有する表示面と、
第２の映像を前記表示面に投影するように構成されたプロジェクタと、
前記第１の映像を前記表示パネルに表示させ、前記第２の映像を前記プロジェクタにより前記表示面に投影して表示させ、全体として前記第１の映像と前記第２の映像とが重畳した映像を表示させる制御装置と
を備え、
前記表示パネルが表示可能である第１の輝度範囲は、前記プロジェクタが表示可能である第２の輝度範囲より高輝度な範囲を含み、
前記プロジェクタは、単色の映像を表示するように構成されている、
表示システム。

【請求項2】

第１の映像を表示するように構成された、光を放射する複数の画素を含む表示パネルを有する表示面と、
第２の映像を前記表示面に投影するように構成されたプロジェクタと、
前記第１の映像を前記表示パネルに表示させ、前記第２の映像を前記プロジェクタにより前記表示面に投影して表示させ、全体として前記第１の映像と前記第２の映像とが重畳した映像を表示させる制御装置と
を備え、
前記表示パネルが表示可能である第１の輝度範囲は、前記プロジェクタが表示可能である第２の輝度範囲より高輝度な範囲を含み、
前記プロジェクタは、前記表示パネルよりも低解像度の映像を表示するように構成されている、
表示システム。

【請求項3】

前記プロジェクタは、前記表示パネルよりも低解像度の映像を表示するように構成されている、請求項１に記載の表示システム。

【請求項4】

前記表示パネルには、前記放射された光を透過し、前記プロジェクタから投影された光を反射する機能を有することでスクリーンとして機能するように構成された、半透過膜が設けられている、請求項１～３の何れかに記載の表示システム。

【請求項5】

前記表示パネルは、前記画素を構成する複数の自発光素子を有する、請求項１～４の何れかに記載の表示システム。

【請求項6】

前記自発光素子は、ＬＥＤ素子又は有機ＥＬ素子を含む、請求項５に記載の表示システム。

【請求項7】

前記制御装置は、元映像データを取得し、当該元映像データに基づいて、前記第１の輝度範囲内で構成される前記第１の映像と、前記第２の輝度範囲内で構成される前記第２の映像とを作成する機能を有する、請求項１～６の何れかに記載の表示システム。

【請求項8】

請求項１～７の何れかに記載の表示システムを備え、
前記表示面は、ドームの内面に設けられている、
プラネタリウムシステム。

【請求項9】

ドームの内面に設けられ、第１の映像を表示するように構成された、光を放射する複数の画素を含む表示パネルを有する表示面と、
第２の映像を前記表示面に投影するように構成されたプロジェクタと、
前記第１の映像を前記表示パネルに表示させ、前記第２の映像を前記プロジェクタにより前記表示面に投影して表示させ、全体として前記第１の映像と前記第２の映像とが重畳した映像を表示させる制御装置と
を備え、
前記表示パネルが表示可能である第１の輝度範囲は、前記プロジェクタが表示可能である第２の輝度範囲より高輝度な範囲を含み、
前記制御装置は、各星の座標と輝度値の情報を有している元映像データを取得し、当該元映像データに基づいて、所定の閾値よりも高い輝度を有する星を抽出して元映像データの輝度値を階調値に変換することで当該星について前記第１の輝度範囲内で構成される前記第１の映像を作成し、前記所定の閾値以下の輝度を有する星を抽出して元映像データの輝度値を階調値に変換することで当該星について前記第２の輝度範囲内で構成される前記第２の映像を作成する機能を有する、
プラネタリウムシステム。

【請求項10】

星の像を前記表示面に投影するように構成された光学式プラネタリウムをさらに備える、請求項８又は９に記載のプラネタリウムシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示システム及びプラネタリウムシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

投影機によって天体像をドーム状のスクリーンに投影するプラネタリウムが一般に知られている。これに対し、ドームの内面全面に発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）素子を配置したＬＥＤパネルによって天体を表示するプラネタリウムが提案されている。例えば特許文献１には、このようなプラネタリウムについて開示されている。ＬＥＤパネルによれば、シャープな天体像が表示される。

【0003】

一方、実際の夜空には、月及び恒星のような明るい天体から天の川のような暗い天体まで存在する。天の川のような暗い天体の輝度は、明るい天体の輝度のわずか数百万分の一程度しかない。このため、夜空を忠実に再現しようとする場合、表示装置には極めて広いダイナミックレンジが要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特開昭６３－２８５５７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

広いダイナミックレンジを有する表示を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、表示システムは、第１の映像を表示するように構成された、光を放射する複数の画素を含む表示パネルを有する表示面と、第２の映像を前記表示面に投影するように構成されたプロジェクタであって、前記表示パネルが表示可能である第１の輝度範囲と当該プロジェクタが表示可能である第２の輝度範囲とは互いに他方に含まれない範囲を少なくともその一部に有している、プロジェクタと、前記第１の映像を前記表示パネルに表示させ、前記第２の映像を前記プロジェクタにより前記表示面に投影して表示させ、全体として前記第１の映像と前記第２の映像とが重畳した映像を表示させる制御装置とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、広いダイナミックレンジを有する表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係るプラネタリウムシステムの構成例の概略を示す模式図である。

【図2】図２は、プラネタリウムシステムによる映像の表示を説明するための模式図である。

【図3A】図３Ａは、比較例に係る映像の表示について説明するための図である。

【図3B】図３Ｂは、比較例に係る映像の表示について説明するための図である。

【図4】図４は、ＬＥＤパネルユニットにおけるＬＥＤ素子の配列パターンの一例を示す図である。

【図5】図５は、ＬＥＤパネルユニットの断面を模式的に示す図である。

【図6】図６は、ＬＥＤパネルユニットの他の例を模式的に示す図である。

【図7】図７は、制御装置の構成例の概略を示す機能ブロック図である。

【図8】図８は、変形例に係るプラネタリウムシステムの構成例の概略を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、ＬＥＤパネルを用いつつ広いダイナミックレンジを実現できる表示システムに関する。特に、本実施形態は、半球状のドームの内面に星空や景色などを表示するプラネタリウムシステムに、当該表示システムを適用した例に関する。本実施形態のプラネタリウムシステムは、天の川のような暗いものから月や夜景など明るいものまで適切に表現できる、広いダイナミックレンジを有する表示システムを有している。

【0010】

［プラネタリウムシステムの構成］
図１は、本実施形態に係るプラネタリウムシステム１の構成例の概略を示す模式図である。プラネタリウムシステム１は、その内面に星空などの映像が表示されるドーム２を備える。プラネタリウムシステム１が表示する映像は、星に関する映像に限らず、景色、人物、建築物、乗物、空想物など、様々な映像を含む。プラネタリウムシステム１は、ＬＥＤパネル３とプロジェクタ５と制御装置６とを含む表示システム１０を用いて映像を表示する。すなわち、ドーム２の内面全面には、３色の発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）素子が多数並べられたＬＥＤパネル３が設けられている。ＬＥＤパネル３は、ＬＥＤ駆動回路４によって駆動される。ＬＥＤパネル３の表面の表示面３０には、ＬＥＤパネル３によって映像が表示される。ＬＥＤパネル３は、表示面３０における明るい映像の表示を担う。

【0011】

ドーム２内には、ドーム２の内面に設けられたＬＥＤパネル３の表示面３０に映像を投影するプロジェクタ５が設けられている。プロジェクタ５は、暗い映像の表示を担う。このように、ＬＥＤパネル３が表示可能である第１の輝度範囲とプロジェクタ５が表示可能である第２の輝度範囲とは互いに他方に含まれない範囲を少なくともその一部に有している。より具体的には、ＬＥＤパネル３が表示可能である第１の輝度範囲は、プロジェクタ５が表示可能である第２の輝度範囲よりも高輝度な範囲を含んでいる。プラネタリウムシステム１は、ＬＥＤパネル３とプロジェクタ５とを併用することによって、暗い映像から明るい映像まで、多階調の表示を実現する。

【0012】

プラネタリウムシステム１は、制御装置６と映像提供装置８とを備える。映像提供装置８は、ドーム２の内面に表示する映像を表す元映像データを出力する。映像提供装置８は、プラネタリウムに関する元映像データを出力する専用の装置であってもよいし、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のような情報端末であってもよいし、その他の映像再生装置であってもよい。また、映像提供装置８は、遠隔地に設けられたサーバなどであってもよく、通信ネットワークを介して制御装置６に元映像データが提供されてもよい。制御装置６は、映像提供装置８から入力された元映像データに基づいて、ＬＥＤ駆動回路４の動作とプロジェクタ５の動作とを制御し、これらにドーム２の内面に映像を表示させる。

【0013】

図２は、プラネタリウムシステム１による映像の表示を説明するための模式図である。図２（ａ）は、映像提供装置８から出力される元映像データが表す星空の映像を模式的に示す図である。この図において、明るい星は大きな円で、暗い星は小さい円で示されている。この映像（元映像９１と称することにする）には、明るい星々と暗い星々とが含まれている。例えば、天の川は暗い星々が多く集まっている領域である。プラネタリウムシステム１では、制御装置６が、図２（ｂ）に模式的に示すように、明るい星々を含む映像（高輝度映像９２と称することにする）と、図２（ｃ）に模式的に示すように、暗い星々を含む映像（低輝度映像９３と称することにする）とに分割する。制御装置６は、明るい星々を含む高輝度映像９２（図２（ｂ））をＬＥＤパネル３に表示させ、暗い星々を含む低輝度映像９３（図２（ｃ））をプロジェクタ５により表示面３０に投影して表示させる。その結果、ドーム２の内面の表示面３０には、図２（ｄ）に模式的に示すように、高輝度映像９２と低輝度映像９３とが重畳された映像（合成映像９４と称することにする）が表示されることになる。合成映像９４は、元映像９１を精度よく再現する。

【0014】

仮に、本実施形態のプラネタリウムシステム１と異なり、ダイナミックレンジが狭い表示システムを用いて、図２（ａ）のような元映像９１を表示しようとすると、図３Ａに模式的に示すように、暗い星々が表示されなかったり、図３Ｂに模式的に示すように、暗い星々までが明るく表示されたりして、図２（ｄ）に模式的に示す合成映像９４のように、精度よく元映像９１が再現されない。

【0015】

［ＬＥＤパネルの構成］
ＬＥＤパネル３は、複数のＬＥＤパネルユニット３１を含む。複数のＬＥＤパネルユニット３１が継ぎ合わされてドーム２の内面の全面を覆うＬＥＤパネル３が形成されている。ＬＥＤパネル３における複数のＬＥＤパネルユニット３１への分割の態様やＬＥＤパネルユニット３１の配置は、任意であり、種々の態様の何れが採られてもよい。各々のＬＥＤパネルユニット３１の表面は、平面でもよいが、ドーム２の曲率に合わせて湾曲していることが好ましい。

【0016】

図４は、ＬＥＤパネルユニット３１におけるＬＥＤ素子の配列パターンの一例を示す。図４に示すように、ＬＥＤパネルユニット３１には、複数のＬＥＤ画素ユニット３２が配列されている。複数のＬＥＤ画素ユニット３２は、横線を付した円で模式的に図示する赤色ＬＥＤ素子３３と、縦線を付した円で模式的に図示する緑色ＬＥＤ素子３４と、斜線を付した円で模式的に図示する青色ＬＥＤ素子３５とを含む。赤色ＬＥＤ素子３３、緑色ＬＥＤ素子３４及び青色ＬＥＤ素子３５の配置は、図４に示すものに限らず、どのような配置であってもよい。

【0017】

各々の赤色ＬＥＤ素子３３、緑色ＬＥＤ素子３４及び青色ＬＥＤ素子３５の発光の有無及び発光輝度は、ＬＥＤ駆動回路４によるパルス幅変調（pulse width modulation；ＰＷＭ）方式の駆動によって制御される。制御装置６の制御下で、ＬＥＤ駆動回路４が各ＬＥＤ素子の輝度を調整することで、ＬＥＤパネル３にはフルカラーの高輝度映像９２が表示される。

【0018】

ＬＥＤパネル３の表示面３０には、プロジェクタ５により低輝度映像９３が投影される。低輝度映像９３の表示を最適化するために、ＬＥＤパネル３の表面の反射状態は制御されていることが好ましい。図５は、ＬＥＤパネルユニット３１の断面を模式的に示す図である。この図に示すように、ＬＥＤパネルユニット３１では、基板３６上に、赤色ＬＥＤ素子３３、緑色ＬＥＤ素子３４、及び青色ＬＥＤ素子３５が形成されており、これらを覆うように、透光板３７が設けられている。透光板３７の上には、半透過膜３８が設けられていることが好ましい。半透過膜３８は、赤色ＬＥＤ素子３３、緑色ＬＥＤ素子３４、及び青色ＬＥＤ素子３５から放射された光を透過させるとともに、プロジェクタ５から投影された光を反射する機能を有することでスクリーンとして機能するように構成されている。半透過膜３８によって、観客からは、ＬＥＤパネル３による表示とプロジェクタ５による表示とが適切に見える。

【0019】

あるいは、透光板３７の上に半透過膜３８を設けることに代えて、図６に模式的に示すように、ＬＥＤ素子が設けられていない部分に、プロジェクタ５による投影光を反射する機能を有することでスクリーンとして機能するように構成されている反射面３９が設けられてもよい。反射面３９がプロジェクタ５による投影光を反射することで、観客からは、ＬＥＤパネル３による表示とプロジェクタ５による表示とが適切に見える。

【0020】

［プロジェクタの構成］
プロジェクタ５は、ドーム２の内面全面に設けられたＬＥＤパネル３の表示面３０に映像を投影できるように構成されている。このため、プロジェクタ５は、１台のプロジェクタユニット５１で構成されていてもよいが、複数台のプロジェクタユニット５１で構成されていてもよい。本実施形態のプラネタリウムシステム１では、広い投影範囲に容易に映像を投影するために、複数台のプロジェクタユニット５１が用いられている。プロジェクタユニット５１の数は、いくつであってもよい。複数台のプロジェクタユニット５１は、ドーム２の中央部に集めて配置されてもよいが、ドーム２の円周部に分散して配置されるなど、他の態様で配置されてもよい。

【0021】

各々のプロジェクタユニット５１は、制御装置６から送られてくる映像信号に従って、ドーム２の内面の互いに異なる領域に当該映像信号が表す映像を投影する。隣り合う領域は、一部で重なり合っていてもよい。複数のプロジェクタユニット５１によって、ドーム２の内面全体に映像が投影される。制御装置６は、各々のプロジェクタユニット５１に映像信号を伝達し、各々のプロジェクタユニット５１に投影を行わせることで、ドーム２の内面に全体として一つの低輝度映像９３を表示させる。

【0022】

プロジェクタ５は、フルカラー表示を行えるものであってもよいし、極めて低輝度の映像の表示のみを行う場合には、例えば白色などの単色の表示のみを行えるものであってもよい。これは、ヒトの視覚は、低輝度の光の感知において、色をほとんど識別できないことによる。

【0023】

ＬＥＤパネル３は、プロジェクタ５による表示の輝度範囲よりも高い輝度範囲の表示を行えるように調整されている。プロジェクタ５は、ＬＥＤパネル３による表示の輝度範囲よりも低い輝度範囲の表示を行えるように調整されている。プラネタリウムシステム１は、ＬＥＤパネル３による表示とプロジェクタ５による表示とによって、広い輝度範囲の映像を表示することができる。

【0024】

［制御装置の構成］
図７は、制御装置６の構成例の概略を示す機能ブロック図である。制御装置６は、映像データ取得部６１と、映像分割部６２と、高輝度映像処理部６３と、駆動信号作成部６４と、駆動信号出力部６５と、低輝度映像処理部６６と、映像信号出力部６７とを備える。

【0025】

映像データ取得部６１は、映像提供装置８から出力された、ドーム２の内面に表示する元映像９１を表す元映像データを取得する。映像データ取得部６１は、取得した元映像データを映像分割部６２へと伝達する。元映像データは、どのような形式のものであってもよい。例えば、ドーム２の各位置に対応する画素の赤緑青の各色の輝度値を示すデータであってもよい。また、各星のドーム２における座標と各星の色及び輝度を示すデータであってもよい。また、各星の基準となる座標と各星の色及び輝度を示すデータと、表示すべき座標と基準座標との関係を示すデータとを含むデータであってもよい。また、これらの組み合わせのデータであってもよい。

【0026】

映像分割部６２は、取得した元映像９１に関する元映像データに基づいて、ＬＥＤパネル３を用いて表示する高輝度な映像（高輝度映像９２）のデータと、プロジェクタ５を用いて表示する低輝度な映像（低輝度映像９３）のデータとを生成する。

【0027】

一例として、元映像データにおいて画素ごとの輝度値が１６ビット階調で与えられており、プロジェクタ５とＬＥＤパネル３との輝度比が１：２５６である場合について、最も簡素化した例を示す。

【0028】

１６ビットで与えられている元映像９１の階調値をＩＮとする。８ビットで与えられるＬＥＤパネル３を用いて表示する高輝度映像９２の階調値をＯＵＴ_Ｈとする。８ビットで与えられるプロジェクタ５を用いて表示する低輝度映像９３の階調値をＯＵＴ_Ｌとする。

【0029】

ＯＵＴ_Ｌは、以下のように決定される。ＩＮが２５５以下である場合、ＯＵＴ_ＬをＩＮの下位８ビットとする。ＩＮが２５５以上である場合、ＯＵＴ_Ｌ＝２５５とする。すなわち、ＯＵＴ_Ｌは、２５５でリミットされる。

【0030】

一方、ＯＵＴ_Ｈは、以下のように決定される。
ＯＵＴ_Ｈ＝（ＩＮ－ＯＵＴ_Ｌ）／２５６

【0031】

実際には、入力する映像データの階調値と、出力であるＬＥＤパネル３又はプロジェクタ５を用いて表示される物理的な輝度との関係は、比例関係（リニアの関係）ではなく、例えば２．２乗関数といった所定の関係（ガンマカーブ）を有する。このため、実際には、この関係を補正することが行われる。

【0032】

また、例えば、惑星のような明るい天体から天の川のような暗い天体までをリアルに表示しようとすると、１６ビットでは足りず、さらに大きいビット数が必要であることにも留意する必要がある。

【0033】

上述の例は、高輝度な部分をプロジェクタ５とＬＥＤパネル３との両方を使って表現する例であるが、輝度に応じてプロジェクタ５とＬＥＤパネル３との一方を使って表現してもよい。この場合、例えば、元映像データが画素ごとの輝度値の情報を有しているとき、元映像９１のうち所定の閾値よりも高い輝度を有する画素を抽出して元映像９１の輝度値を階調値に変換することで高輝度映像９２のデータを生成し、元映像９１のうち所定の閾値以下の輝度を有する画素を抽出して元映像９１の輝度値を階調値に変換することで低輝度映像９３のデータを生成することができる。また、元映像データが各星の座標と輝度値の情報を有しているとき、所定の閾値よりも高い輝度を有する星を抽出して元映像９１の輝度値を階調値に変換することで高輝度映像９２のデータを生成し、所定の閾値以下の輝度を有する星を抽出して元映像９１の輝度値を階調値に変換することで低輝度映像９３のデータを生成することができる。

【0034】

ＬＥＤパネル３を用いて表示する第１の輝度範囲とプロジェクタ５を用いて表示する第２の輝度範囲とは、重なり合っていなくてもよいし、重なり合っていてもよい。ＬＥＤパネル３を用いて表示する第１の輝度範囲とプロジェクタ５を用いて表示する第２の輝度範囲とが重なり合っている場合、映像分割部６２は、ＬＥＤパネル３でもプロジェクタ５でも表示できる場合には、表示内容に応じて当該表示内容を高輝度映像９２に含めるか低輝度映像９３に含めるか両方に含めるかを決定してもよい。

【0035】

映像分割部６２は、高輝度映像９２のデータを高輝度映像処理部６３に伝達し、低輝度映像９３のデータを低輝度映像処理部６６に伝達する。

【0036】

高輝度映像処理部６３は、高輝度映像９２に関する各種処理を行う。例えば、高輝度映像９２を複数のＬＥＤパネルユニット３１を用いて表示するために、高輝度映像処理部６３は、高輝度映像９２を各々のＬＥＤパネルユニット３１に表示させる映像に分割する。また、高輝度映像処理部６３は、表示が適切に行われるように、各々の映像に対して、必要な画像処理を行う。高輝度映像処理部６３は、処理後の映像のデータを駆動信号作成部６４に伝達する。

【0037】

駆動信号作成部６４は、高輝度映像処理部６３から取得した映像のデータに基づいて、各々のＬＥＤパネルユニット３１に当該映像を表示させるためのＬＥＤ素子を駆動するための駆動信号を作成する。駆動信号作成部６４は、作成した駆動信号を、駆動信号出力部６５を介して、ＬＥＤ駆動回路４へと出力する。

【0038】

低輝度映像処理部６６は、低輝度映像９３に関する各種処理を行う。例えば、低輝度映像９３を複数のプロジェクタユニット５１を用いて表示するために、低輝度映像処理部６６は、低輝度映像９３を各々のプロジェクタユニット５１に表示させる映像に分割する。また、複数のプロジェクタユニット５１が映像を投影する領域に重なりがある場合、当該重なる領域の映像が自然に表示されるように分割した映像に対する処理を施す。その他、低輝度映像処理部６６は、表示が適切に行われるように、各々の映像に対して、必要な画像処理を行う。低輝度映像処理部６６は、処理後の映像信号を、映像信号出力部６７を介して、各々のプロジェクタユニット５１へと出力する。

【0039】

制御装置６は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）、ストレージなど、集積回路やその他の装置によって構成されていてよく、ＣＰＵで動作するソフトウェアによって、上述の処理の一部又は全部が行われてもよい。また、制御装置６は、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Graphics Processing Unit（ＧＰＵ）等の集積回路を有していてもよく、ハードウェアによって、上述の処理の一部又は全部が行われてもよい。

【0040】

［プラネタリウムシステムの動作］
映像提供装置８から出力された元映像データは、上述のとおり制御装置６で処理される。制御装置６の駆動信号出力部６５から出力された駆動信号を受信したＬＥＤ駆動回路４は、この駆動信号に基づいて、各々のＬＥＤパネルユニット３１のＬＥＤ素子を、すなわち、ＬＥＤパネル３を駆動する。その結果、ＬＥＤパネル３は、その表示面３０に、高輝度映像９２を表示する。また、制御装置６の映像信号出力部６７から出力された映像信号を受信した各々のプロジェクタユニット５１は、受信した映像信号に基づいて、ドーム２の内面の表示面３０に映像を投影する。このようにして、プロジェクタ５は、低輝度映像９３を表示面３０に表示する。

【0041】

ＬＥＤパネル３から放射された光は、観客の目に届き、プロジェクタ５から投影された光は、ＬＥＤパネル３の表示面３０で反射して観客の目に届く。すなわち、ＬＥＤパネル３によって表示面３０に表示された高輝度映像９２と、プロジェクタ５によって投影されて表示面３０に表示された低輝度映像９３とが、観客の目に届く。観客は、高輝度映像９２と低輝度映像９３とが合成された合成映像９４を知覚する。このようにして、観客は、元映像９１が再現よく表示された合成映像９４を見ることができる。

【0042】

ＬＥＤ素子による明るさは、ＰＷＭ信号のパルス幅に比例する。このため、ＬＥＤをＰＷＭ制御により調光すると、特に低輝度のときに明るさが段階的に変化するように見えてしまう。例えば、１２ビット分解能のＰＷＭ信号では、最小の明るさのときのパルス幅は、１／４０９６となる。そして、これより一段明るくしたときのパルス幅は２／４０９６となり、明るさが２倍になる。その結果、低光量の領域では、明るさが段階的に変化するように見えてしまう。プロジェクタ５の場合も同様である。本実施形態の表示システム１０を用いたプラネタリウムシステム１では、ＬＥＤパネル３は高輝度領域の映像を表示し、プロジェクタ５は低輝度領域の映像を表示する。このようにして、ＬＥＤパネル３が表現する階調の範囲とプロジェクタ５が表現する階調の範囲とが異なることで、互いの階調が補われ、プラネタリウムシステム１は、低輝度領域から高輝度領域まで滑らかな階調表示が可能となっている。

【0043】

本実施形態に係る表示システム１０を用いたプラネタリウムシステム１によれば、高階調な表示が行われる。例えば、ＬＥＤパネル３によるダイナミックレンジが１２ビット相当であり、プロジェクタ５によるダイナミックレンジが８ビット相当である場合、ＬＥＤパネル３の低輝度側２ビット相当でプロジェクタ５の階調と重複するとしても、プラネタリウムシステム１は、１８ビット相当のダイナミックレンジで映像の表示を行うことができる。

【0044】

本実施形態に係る表示システム１０を用いたプラネタリウムシステム１では、プロジェクタ５は、低輝度のプロジェクタでもよい。また、ヒトの視覚の空間分解能は、極低輝度においては低下するので、プロジェクタ５の解像度はある程度低くても許容される。したがって、プロジェクタ５に関しては、コストが比較的抑制される。

【0045】

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

【0046】

例えば、ＬＥＤパネル３が低輝度映像９３を表示し、プロジェクタ５が高輝度映像９２を表示してもよい。ＬＥＤパネル３が表示する第１の映像の輝度範囲と、プロジェクタ５が表示する第２の映像の輝度範囲とが、互いに異なっていることで、表示システム１０及びそれを用いたプラネタリウムシステム１は広いダイナミックレンジで映像の表示を行うことができる。

【0047】

上述のプラネタリウムシステム１に係る実施形態は、表示を担う輝度範囲が互いに異なるＬＥＤパネル３とプロジェクタ５とを組み合わせた表示システム１０をプラネタリウムに適用した例である。表示を担う輝度範囲が互いに異なるＬＥＤパネルとプロジェクタとを組み合わせた表示システム１０は、プラネタリウムへの使用に限定されず、例えば、他の表示を行うためのシステムにも適用され得る。すなわち、表示面がドーム２の内面に設けられている必要はなく、表示面は平面などであってもよい。また、表示される映像は、星空などに限定されず、どのような映像であってもよい。例えば、表示面が平面状のものとされ、そこに広告等が表示される、大型のサイネージディスプレイなどに表示システム１０が用いられてもよい。

【0048】

また、上述の実施形態では、ＬＥＤ素子を用いたＬＥＤパネルを例に挙げて説明したが、これに限らない。ＬＥＤ素子ではなく、例えば有機ＥＬ（organic electro-luminescence）素子（ＯＬＥＤ素子）といった他の自発光素子を用いた表示パネルが用いられてもよい。さらに、液晶表示パネルなど、光を放射する複数の画素を含む表示パネルであれば、他の種類の表示パネルが用いられてもよい。

【0049】

また、プラネタリウムシステム１では、図８にその構成例の概略を示すように、ＬＥＤパネル３及びプロジェクタ５に加えて、光学式プラネタリウム７が併用されてもよい。図８に示す例では、ドーム２の中央に光学式プラネタリウム７が配置され、ドーム２の周縁部にプロジェクタ５のプロジェクタユニット５１が分散して配置されている。

【0050】

このプラネタリウムシステム１では、これに限らないが、例えば、次のようにして映像が表示される。すなわち、明るい星の像は、光学式プラネタリウム７を用いてＬＥＤパネル３の表示面３０に投影される。中程度の明るさの星、景色、星座を示す絵その他の映像などは、ＬＥＤパネル３を用いて表示される。暗い星の像や、景色、星座を示す絵その他の映像は、プロジェクタ５のプロジェクタユニット５１を用いて、ＬＥＤパネル３の表示面３０に投影される。このような構成によっても、プラネタリウムシステム１は上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0051】

１ プラネタリウムシステム
２ ドーム
３ ＬＥＤパネル
１０ 表示システム
３０ 表示面
３１ ＬＥＤパネルユニット
３２ ＬＥＤ画素ユニット
３３ 赤色ＬＥＤ素子
３４ 緑色ＬＥＤ素子
３５ 青色ＬＥＤ素子
３６ 基板
３７ 透光板
３８ 半透過膜
３９ 反射面
４ ＬＥＤ駆動回路
５ プロジェクタ
５１ プロジェクタユニット
６ 制御装置
６１ 映像データ取得部
６２ 映像分割部
６３ 高輝度映像処理部
６４ 駆動信号作成部
６５ 駆動信号出力部
６６ 低輝度映像処理部
６７ 映像信号出力部
７ 光学式プラネタリウム
８ 映像提供装置
９１ 元映像
９２ 高輝度映像
９３ 低輝度映像
９４ 合成映像

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】