JP5646110B2 - 立体像形成システム及びその方法 - Google Patents
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Description
そこで、例えば特許文献1には、表示器内の空間(物理的に奥行きのある空間)に立体像を直接表示するシステム及びその方法が提案されている。この立体像では、電子データから立体像を形成するため、得られる立体像に制約が無く、見る位置に応じた画像を観察者は見ることができ、例えば、右から見れば右側の画像が視認でき、上から覗き込むこともできるという利点がある。
また、例えば特許文献2、3には、現実の物体を用いて、その実像(立体像)を自由空間内に表示する装置及び方法が開示されている。この立体像は、自由空間内に形成されるので、立体像の大きさに制約がなく(例えば、物体と同一サイズの立体像を表示することができる)、手で触れることもできる(実際は、実体が無いので、手はすり抜けてしまう)という利点がある。
一方、特許文献2、3では、立体像を得るには立体像の基になる物体が必要となるため、得られる立体像に制約が生じると共に、得られる立体像は静止状態となって、動的状態の立体像は得られないという問題がある。
前記光学結像手段の背面側に配置され、電子データから表示器内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置とを有し、
前記表示器内の前記立体像Aを、前記光学結像手段の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させている。
前記光学結像装置の背面側に配置され、電子データから表示器内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置とを有し、
前記表示器内の前記立体像Aを、前記光学結像装置の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させている。
そして、第1、第2の反射面が同一ピッチで配置され、第1、第2の反射面が直交した状態となった光学結像手段を同一平面上に複数並べて配置した場合、各光学結像手段に含まれる第1、第2の反射面の平面視した交差角度の二等分線の中の一つは一点に集まるので、各光学結像手段において、第1、第2の反射面でそれぞれ反射して光学結像手段を通過する光に対して、第1又は第2の反射面で1回のみ反射して光学結像手段を通過する光の割合を減少させることができ、第1又は第2の反射面に映った立体像Aの鏡像が、立体像Bと重なり合ってゴースト又はノイズとして視認されることを抑制できると共に、立体像Bを明るくすることができる。
また、光学結像手段を組合わせることで、第1、第2の反射部材の大面積化を安価に達成することができるので、高精細な立体像を、多数の観察者が同時に観察可能な立体像形成システムを安価に提供できる。
図1、図2に示すように、本発明の第1の実施例に係る立体像形成システム10は、
光透過性を有する板状の第1、第2の反射部材13、14を当接させて配置し、第1、第2の反射部材13、14は板面に対して垂直にかつ一定のピッチで平行配置された帯状の第1、第2の反射面11、12をそれぞれ備え、更に第1、第2の反射面11、12が交差した状態、例えば直交した状態で配置された光学結像手段15と、光学結像手段15の背面側に配置され、電子データから表示器16内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置17とを有し、表示器16内の立体像Aを、光学結像手段15の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させるものである。以下、光学結像手段15及び立体像再生装置17について、それぞれ説明する。
また、第1、第2の反射面11、12は、例えば、アルミニウムや銀等の金属の反射面(例えば、金属めっき層又は金属蒸着層)とすることができ、アルミニウムで反射面を形成する場合、反射率の高い反射面を安価に形成することができる。
ここで、透明板の厚みが第1、第2の反射面11、12のピッチに相当し、積層体から切り出す際の厚みで第1、第2の反射体18〜21の厚みが決定される。
なお、第1の反射体18、19、第2の反射体20、21同士をそれぞれ固定して第1、第2の反射部材13、14を形成する拘束部材と、第1、第2の反射部材13、14同士を固定する拘束部材の各作用を備えた固定部材を構成して、第1、第2の反射体18〜21を一体的に固定するようにしてもよい。
更に、第1、第2の反射体18〜21を透明な接着剤で接着して光学結像手段15を形成することもできる。この場合、接着剤の厚みを第1、第2の反射面11、12のピッチに対して無視できる厚さ(例えば、ピッチの1/80〜1/20)とする必要がある。
また、第2の反射体20、21の第2の反射面12の位置も、第2の反射面12のピッチの1/2ずれている。このため、第1の反射体18の第1の反射面11で反射した反射光と第1の反射体19の第1の反射面11で反射した反射光は反射角度差が小さくても、一方の反射光は第2の反射部材14の第2の反射体20の第2の反射面12で反射し、他方の反射光は第2の反射部材14の第2の反射体21の第2の反射面12で反射することができる。その結果、立体像Aの同一点から光学結像装置10に入射する放射角度の差の小さな入射光を用いて立体像Bを生成することができ、高精細な像を形成することができる。
なお、第1、第2の反射部材を2層構造とした場合、第1、第2の反射部材はそれぞれ、平面視して隣り合う第1、第2の反射面の位置をピッチの1/2ずらして配置する。このような構成とすることにより、平面視した状態の第1、第2の反射部材における第1、第2の反射面のピッチが、第1、第2の反射体それぞれの第1、第2の反射面のピッチの1/2となり、より高解像度の立体像を得ることが可能になる。
なお、立体像Aとしての1フレームは、スライスイメージの表示が複数の電子スクリーン35を一巡することにより完成される。そして、表示器16内に毎秒50フレーム以上の速度でフレームの切換えを行うと、目の残像効果により、図1に示すように立体像Aを視認することができる。
図1に示すように、光学結像手段15の前面側の自由空間内に立体像Bを結像させる場合、先ず、光学結像手段15の背面側に配置した立体像再生装置17の表示器16内に発光する立体像Aを形成する。
また、立体像Aの電子データは、実際の物体に基づいて形成されたものであっても、コンピュータグラフィックで形成したものであってもよい。このため、例えば、X線のCT画像データやMRI画像データに基づいて、特定の臓器の電子データを形成すると、その臓器の立体像Aを介して、自由空間内に臓器の立体像Bを形成することができる。
なお、光学結像手段15を用いて形成する立体像Bの凹凸関係は実際の立体像Aの凹凸関係と逆転するので、立体像再生装置17の表示器16内に発光する立体像Aの凹凸関係が実際の立体像Aの凹凸関係と逆転する電子データを用いると、立体像Bの凹凸関係は、立体像Aの実際の凹凸関係に一致する。
なお、図3では、反射面40、41を明示すため、第1、第2の反射部材42、43び反射面40、41をそれぞれ重ねて示している。
また、第2の実施例では、第1の反射部材42を積層された2つの第1の反射体45、46からなる2層構造とし、第2の反射部材43を積層された2つの第2の反射体47、48からなる2層構造としたが、第1、第2の反射部材を、それぞれ1つの第1、第2の反射体で構成してもよい。
なお、第1、第2の反射部材を2層構造とした場合、第1、第2の反射部材はそれぞれ、平面視して隣り合う第1、第2の反射面の位置をピッチの1/2ずらして配置する。このような構成とすることにより、平面視した状態の第1、第2の反射部材における第1、第2の反射面のピッチが、第1、第2の反射面のピッチの1/2となり、より高解像度の立体像を得ることが可能になる。
なお、本発明の第2の実施例に係る立体像形成システムを用いた立体像形成方法は、第1の実施例に係る立体像形成システム10を用いた立体像形成方法と同一なので、説明は省略する。
電子スクリーン52が光学結像手段15に対してそれぞれ平行に設けられているので、表示器53内に形成される立体像Aから放射される光を効率的に光学結像手段15に入射させることができ、光学結像手段15を用いて明るく、鮮明な立体像Bを形成することができる。
更に、表示器54の背面側にプロジェクタ部57が配置されないので、立体像再生装置をコンパクトにすることができ、立体像形成システムもコンパクトな構成にすることができる。
このため、第5、6の実施例に係る立体像形成システムの立体像再生装置の構成は、それぞれ本発明の第3、4の実施例に係る立体像形成システムの立体像再生装置と同様となり、その作用も立体像形成システム10の立体像再生装置17と同様となるので、詳細な説明は省略する。また、第5、6の実施例に係る立体像形成システムの作用及び立体像形成方法も、第2の実施例に係る立体像形成システムの作用及び立体像形成方法と同様なので、詳細な説明は省略する。
更に、本実施例とその他の実施例や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
Claims (5)
- 光透過性を有する板状の第1、第2の反射部材を近接又は当接させて配置し、前記第1、第2の反射部材は板面に対して垂直にかつ一定のピッチで平行配置された帯状の第1、第2の反射面をそれぞれ備え、更に前記第1、第2の反射面が交差した状態で配置された光学結像手段と、
前記光学結像手段の背面側に配置され、電子データから表示器内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置とを有し、
前記表示器内の前記立体像Aを、前記光学結像手段の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させることを特徴とする立体像形成システム。 - 光透過性を有する板状の第1、第2の反射部材を近接又は当接させて配置し、前記第1、第2の反射部材は板面に対して垂直にかつ一定のピッチで平行配置された帯状の第1、第2の反射面をそれぞれ有し、更に同一ピッチで配置された前記第1、第2の反射面が直交した状態となった光学結像手段を同一面上に複数備え、しかも、前記各光学結像手段の対向する前記第1、第2の反射面が平面視して交差する交差角度の二等分線の一つが一点に集まる光学結像装置と、
前記光学結像装置の背面側に配置され、電子データから表示器内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置とを有し、
前記表示器内の前記立体像Aを、前記光学結像装置の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させることを特徴とする立体像形成システム。 - 請求項1又は2記載の立体像形成システムにおいて、前記第1、第2の反射部材は、それぞれ2層構造となって、かつ前記第1、第2の反射部材はそれぞれ、平面視して隣り合う前記第1、第2の反射面の位置がピッチの1/2ずれていることを特徴とする立体像形成システム。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体像形成システムにおいて、前記立体像再生装置は、前記電子データから形成した画像信号を画像に変換して投影するプロジェクタ部と、前記画像を映し出す電子スクリーンを該画像の投影方向に間隔を設けて配置した前記表示器とを有し、前記電子スクリーンは、光の透過状態と散乱状態の選択の電子制御が可能で、前記光学結像手段に対して平行又は直交させて配置されていることを特徴とする立体像形成システム。
- 光透過性を有する板状の第1、第2の反射部材を近接又は当接させて配置し、前記第1、第2の反射部材は板面に対して垂直にかつ一定のピッチで平行配置された帯状の第1、第2の反射面をそれぞれ備え、更に前記第1、第2の反射面が交差した状態で配置された光学結像手段の背面側に、電子データから表示器内に静的状態又は動的状態の発光する立体像Aを表示する立体像再生装置を配置して、前記表示器内の前記立体像Aを、前記光学結像装置の前面側の自由空間内に立体像Bとして結像させることを特徴とする立体像形成方法。
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