JPH04215687A - ３次元表示装置用ポインタ - Google Patents
３次元表示装置用ポインタInfo
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- JPH04215687A JPH04215687A JP3027281A JP2728191A JPH04215687A JP H04215687 A JPH04215687 A JP H04215687A JP 3027281 A JP3027281 A JP 3027281A JP 2728191 A JP2728191 A JP 2728191A JP H04215687 A JPH04215687 A JP H04215687A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
- G02B27/20—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective for imaging minute objects, e.g. light-pointer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/54—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being generated by moving a 2D surface, e.g. by vibrating or rotating the 2D surface
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/363—Image reproducers using image projection screens
-
- H—ELECTRICITY
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- H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
- H04N13/393—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume the volume being generated by a moving, e.g. vibrating or rotating, surface
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- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/398—Synchronisation thereof; Control thereof
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次元表示装置用ポイ
ンタに関し、特に、リアルタイムの３次元表示における
３次元空間内の点の位置を指示するための変調式集束光
源に関する。
ンタに関し、特に、リアルタイムの３次元表示における
３次元空間内の点の位置を指示するための変調式集束光
源に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームなどのビームを変調または
走査した後、その走査されたビームをスクリーン上に投
射する装置は、従来技術において周知である。このよう
な装置の例は、Ｂａｋｅｒによる米国特許第３，４７１
，６４１号および第３，５４９，８００号に記載されて
いる。
走査した後、その走査されたビームをスクリーン上に投
射する装置は、従来技術において周知である。このよう
な装置の例は、Ｂａｋｅｒによる米国特許第３，４７１
，６４１号および第３，５４９，８００号に記載されて
いる。
【０００３】上述の装置および他の周知の装置より優れ
た装置は、１９８９年８月３日出願の、同時係属出願で
ある、Ｆｅｌｉｘ Ｇａｒｃｉａ，Ｊｒ．による、米
国特許出願第０７／３９０，４７３号に開示されている
。 そこに開示されている装置は、Ｇ力の影響を実質的に受
けない３次元表示装置であり、その装置においては、表
示画像およびスクリーンの寸法は、円板およびモータの
寸法によって決定される。この装置は、例えば、立体ア
ニメーション、レーダ表示、分子研究、共振周波数およ
び調波表示、軍事、コンピュータグラフィックスなど、
事務および産業に利用されうる。
た装置は、１９８９年８月３日出願の、同時係属出願で
ある、Ｆｅｌｉｘ Ｇａｒｃｉａ，Ｊｒ．による、米
国特許出願第０７／３９０，４７３号に開示されている
。 そこに開示されている装置は、Ｇ力の影響を実質的に受
けない３次元表示装置であり、その装置においては、表
示画像およびスクリーンの寸法は、円板およびモータの
寸法によって決定される。この装置は、例えば、立体ア
ニメーション、レーダ表示、分子研究、共振周波数およ
び調波表示、軍事、コンピュータグラフィックスなど、
事務および産業に利用されうる。
【０００４】この装置は、モータ軸の端部に連結された
円板状スクリーンを含む。この円板は、モータ軸に対し
、好ましくは該軸と４５°の角をなして取付けられるが
、この角は、円板が回転する時、円板上の任意の点のｚ
軸に沿っての変位を起こす目的で、高さすなわちｚ軸方
向寸法を拡大または縮小させるように、変化させうる。 レーザなどからの光ビームを、変調器を通した後、光ビ
ームのスクリーン上におけるｘ−ｙ走査を行なう走査器
に送り、その走査器からのビームを投射することによっ
てスクリーン上に画像が形成される。この場合のスクリ
ーンは、上述の円板である。この円板は、画像がその前
面および／または後面上に投射されうるような、ルーサ
イトなどの、半透明なものでありうる。
円板状スクリーンを含む。この円板は、モータ軸に対し
、好ましくは該軸と４５°の角をなして取付けられるが
、この角は、円板が回転する時、円板上の任意の点のｚ
軸に沿っての変位を起こす目的で、高さすなわちｚ軸方
向寸法を拡大または縮小させるように、変化させうる。 レーザなどからの光ビームを、変調器を通した後、光ビ
ームのスクリーン上におけるｘ−ｙ走査を行なう走査器
に送り、その走査器からのビームを投射することによっ
てスクリーン上に画像が形成される。この場合のスクリ
ーンは、上述の円板である。この円板は、画像がその前
面および／または後面上に投射されうるような、ルーサ
イトなどの、半透明なものでありうる。
【０００５】走査の変調すなわちストロービングは、モ
ータ速度および／またはストローブ速度の制御により、
回転する円板と同期せしめられて、スクリーン上に３次
元パターンが出現せしめられる。スクリーン上に入射す
る、走査器からのｘ−ｙ走査上の任意の点は、その点に
おいてスクリーン、すなわち円板がｚ軸運動を生ぜしめ
るために、ｚ軸方向に沿って移動することがわかる。表
示された画像のこの移動は、３次元的効果を与える。円
板表面と、走査されたｘ−ｙ画像のｘ−ｙ平面との間の
角の調節により、３次元画像のｚ方向寸法すなわち高さ
が決定され、この円板角は、もし所望ならばオンライン
で調節可能である。
ータ速度および／またはストローブ速度の制御により、
回転する円板と同期せしめられて、スクリーン上に３次
元パターンが出現せしめられる。スクリーン上に入射す
る、走査器からのｘ−ｙ走査上の任意の点は、その点に
おいてスクリーン、すなわち円板がｚ軸運動を生ぜしめ
るために、ｚ軸方向に沿って移動することがわかる。表
示された画像のこの移動は、３次元的効果を与える。円
板表面と、走査されたｘ−ｙ画像のｘ−ｙ平面との間の
角の調節により、３次元画像のｚ方向寸法すなわち高さ
が決定され、この円板角は、もし所望ならばオンライン
で調節可能である。
【０００６】円板は、好ましくは、その１表面上に走査
画像を受ける平面的な不透明スクリーンとする。しかし
、このスクリーンは、例えばルーサイトのような半透明
のものなどの、他の形式のものとすることもでき、それ
によって、走査画像を双方の主表面に受けうるようにし
、あるいは１表面上に受けた画像を反対側の表面へ伝達
して観察または他の操作のために利用されるようにする
こともできる。ルーサイトの円板は、ある角度で切断さ
れた１対の円柱を、その角度つき切断面において互いに
取付けて新しい円柱を形成し、切断された両表面が半透
明になるようにした形式のものとすることができる。 さらに、スクリーンは平面以外の形状のものであっても
よく、必要なことは、その上にｘ−ｙ画像の投射が行な
われている間の回転中にその少なくともある部分がｚ方
向に運動して、３次元画像を生じうることのみである。 さらに、円板は、ガス入り陰極線管内に置くこともでき
、その場合は、円板上に入射する画像は陰極線管の走査
ビームによって形成される。円板上には、励起された時
３次元画像を形成する蛍光体が配置される。さらにまた
、スクリーンを平面的なものとして、これを投射される
ｘ−ｙ画像に対し垂直に配置することもできる。
画像を受ける平面的な不透明スクリーンとする。しかし
、このスクリーンは、例えばルーサイトのような半透明
のものなどの、他の形式のものとすることもでき、それ
によって、走査画像を双方の主表面に受けうるようにし
、あるいは１表面上に受けた画像を反対側の表面へ伝達
して観察または他の操作のために利用されるようにする
こともできる。ルーサイトの円板は、ある角度で切断さ
れた１対の円柱を、その角度つき切断面において互いに
取付けて新しい円柱を形成し、切断された両表面が半透
明になるようにした形式のものとすることができる。 さらに、スクリーンは平面以外の形状のものであっても
よく、必要なことは、その上にｘ−ｙ画像の投射が行な
われている間の回転中にその少なくともある部分がｚ方
向に運動して、３次元画像を生じうることのみである。 さらに、円板は、ガス入り陰極線管内に置くこともでき
、その場合は、円板上に入射する画像は陰極線管の走査
ビームによって形成される。円板上には、励起された時
３次元画像を形成する蛍光体が配置される。さらにまた
、スクリーンを平面的なものとして、これを投射される
ｘ−ｙ画像に対し垂直に配置することもできる。
【０００７】上述のＧａｒｃｉａの出願の応用により、
リアルタイムの自動立体式多平面３次元表示装置が得ら
れるが、走査器自体のほかには、リアルタイムで表示内
の任意の点の位置を、講義または討論の進行中に物品の
指示のための映画スクリーン上のポインタのようにして
、表示内の特定の点にポインタを向けるなどして正確に
指示する設備は備えられていない。
リアルタイムの自動立体式多平面３次元表示装置が得ら
れるが、走査器自体のほかには、リアルタイムで表示内
の任意の点の位置を、講義または討論の進行中に物品の
指示のための映画スクリーン上のポインタのようにして
、表示内の特定の点にポインタを向けるなどして正確に
指示する設備は備えられていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
技術における問題を解決しようとするものであり、上述
の表示内の任意の所定の点または諸点を表示の外部位置
から選択的に指示し照明しうる集束光源を提供しようと
するものである。
技術における問題を解決しようとするものであり、上述
の表示内の任意の所定の点または諸点を表示の外部位置
から選択的に指示し照明しうる集束光源を提供しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
が提供するポインタ装置は、３次元表示内の所定の点ま
たは諸点を照明するために、表示に対し手などによって
配置されうる変調光源、好ましくは変調レーザを含む。 この光源からの光ビームは、表示装置の回転と同期して
オンおよびオフを行なうように変調され、それによって
、この光源からの光は、表示上の所定の点または諸点が
それらの回転界内の所定位置にある時、その所定の点ま
たは諸点に入射することになる。このようにして、３次
元表示体積内に任意の点を照明しうる光を生じるポイン
タが提供されるが、そのわけは、円板上の任意の点が、
その点の回転径路内の任意の点において円板上に入射す
る光源からの光を受けうるからである。
が提供するポインタ装置は、３次元表示内の所定の点ま
たは諸点を照明するために、表示に対し手などによって
配置されうる変調光源、好ましくは変調レーザを含む。 この光源からの光ビームは、表示装置の回転と同期して
オンおよびオフを行なうように変調され、それによって
、この光源からの光は、表示上の所定の点または諸点が
それらの回転界内の所定位置にある時、その所定の点ま
たは諸点に入射することになる。このようにして、３次
元表示体積内に任意の点を照明しうる光を生じるポイン
タが提供されるが、そのわけは、円板上の任意の点が、
その点の回転径路内の任意の点において円板上に入射す
る光源からの光を受けうるからである。
【００１０】本発明の第２実施例においては、光点また
は諸光点が入射しつつある空間内の点の位置をエンコー
ドするために、円板は円板上に入射する光を通過せしめ
うるように透明または半透明のものとされる。複数の光
パイプが、円板の表示と反対の側に配置され、円板と共
に回転する。円板上に入射する光は、円板を通過した後
光パイプを通過して、複数の検出素子から構成されたセ
ンサへ送られ、これらの検出素子は入射した光のｘ−ｙ
位置を決定する。さらに、エンコーダが、円板の瞬間的
回転位置の指示を与え、これからｚ−位置が決定されう
る。従って、ポインタによって選択された点の空間内に
おける位置は、ポインタが照明した特定の光パイプによ
り決定される円板上の光入射点と、円板を駆動する軸上
のエンコーダにより決定される円板の軌道内における円
板位置と、によって決定される。
は諸光点が入射しつつある空間内の点の位置をエンコー
ドするために、円板は円板上に入射する光を通過せしめ
うるように透明または半透明のものとされる。複数の光
パイプが、円板の表示と反対の側に配置され、円板と共
に回転する。円板上に入射する光は、円板を通過した後
光パイプを通過して、複数の検出素子から構成されたセ
ンサへ送られ、これらの検出素子は入射した光のｘ−ｙ
位置を決定する。さらに、エンコーダが、円板の瞬間的
回転位置の指示を与え、これからｚ−位置が決定されう
る。従って、ポインタによって選択された点の空間内に
おける位置は、ポインタが照明した特定の光パイプによ
り決定される円板上の光入射点と、円板を駆動する軸上
のエンコーダにより決定される円板の軌道内における円
板位置と、によって決定される。
【００１１】
【実施例】図１には、本発明の装置の概略図が示されて
いる。この装置は、レーザ７を含み、このレーザは、変
調器４を経て光ビームをｘ−ｙ走査器５上に投射する。 変調器４は所定の様式（図示されていない）で外部から
制御され、ｘ−ｙ走査器５へ通過するレーザ光ビーム３
の強度を制御する。光弁の使用、または図示されている
光ビーム径路３からの光ビームの全てまたは一部の偏向
、により、もし所望ならば、変調器を光が通過しないよ
うに光強度を制御することができる。標準的な様式（図
示されていない）により外部から走査速度を制御しうる
ｘ−ｙ走査器５は、変調器からの光ビーム３をｘ−ｙ平
面に沿って走査し、このｘ−ｙ画像６を、好ましくは後
述されるように円板の形式を有するスクリーン１上に投
射する。スクリーン１は、これが取付けられた軸２を経
て、モータ８によって回転せしめられ、モータの速度は
標準的制御装置（図示されていない）により制御されう
る。モータの速度は、好ましくは走査器５の走査速度に
同期せしめられる。周知のように、円板１は、ちらつき
などを避けるために好ましくは毎秒１８回転以上の回転
速度を有するようにされる。このような同期を実現して
、円板上の同一点が常に円板上に投射されるｘ−ｙ走査
の特定部分を受けるようにする１つの典型的回路は、前
述のＧａｒｃｉａ，Ｊｒ．の出願の図２に示されている
。
いる。この装置は、レーザ７を含み、このレーザは、変
調器４を経て光ビームをｘ−ｙ走査器５上に投射する。 変調器４は所定の様式（図示されていない）で外部から
制御され、ｘ−ｙ走査器５へ通過するレーザ光ビーム３
の強度を制御する。光弁の使用、または図示されている
光ビーム径路３からの光ビームの全てまたは一部の偏向
、により、もし所望ならば、変調器を光が通過しないよ
うに光強度を制御することができる。標準的な様式（図
示されていない）により外部から走査速度を制御しうる
ｘ−ｙ走査器５は、変調器からの光ビーム３をｘ−ｙ平
面に沿って走査し、このｘ−ｙ画像６を、好ましくは後
述されるように円板の形式を有するスクリーン１上に投
射する。スクリーン１は、これが取付けられた軸２を経
て、モータ８によって回転せしめられ、モータの速度は
標準的制御装置（図示されていない）により制御されう
る。モータの速度は、好ましくは走査器５の走査速度に
同期せしめられる。周知のように、円板１は、ちらつき
などを避けるために好ましくは毎秒１８回転以上の回転
速度を有するようにされる。このような同期を実現して
、円板上の同一点が常に円板上に投射されるｘ−ｙ走査
の特定部分を受けるようにする１つの典型的回路は、前
述のＧａｒｃｉａ，Ｊｒ．の出願の図２に示されている
。
【００１２】スクリーン１は、ここにこれまで説明して
来た装置におけるように、一方の側のみから観察される
べきものであるならば、剛性の標準形映画スクリーンと
することができる。スクリーンの角度は、走査器から受
ける画像に対し、好ましくは４５°とされるが、この角
度はいずれの方向へも約４５°まで、４５°より小さい
角度だけ変化させることができ、このような角度の変化
は、この角度の連続的変化に伴う表示画像の高さ、すな
わちｚ方向寸法の変化を生ぜしめる効果をもつ。もし所
望ならば、スクリーンの角度は、スクリーンを軸２上に
おいて回転させる周知の形式の構造（図示されていない
）により、オンラインで変化せしめうるようにできる。 スクリーン１は平面的である必要はなく、起状のあるも
のでもよく、他の多くの形状をとりうる。
来た装置におけるように、一方の側のみから観察される
べきものであるならば、剛性の標準形映画スクリーンと
することができる。スクリーンの角度は、走査器から受
ける画像に対し、好ましくは４５°とされるが、この角
度はいずれの方向へも約４５°まで、４５°より小さい
角度だけ変化させることができ、このような角度の変化
は、この角度の連続的変化に伴う表示画像の高さ、すな
わちｚ方向寸法の変化を生ぜしめる効果をもつ。もし所
望ならば、スクリーンの角度は、スクリーンを軸２上に
おいて回転させる周知の形式の構造（図示されていない
）により、オンラインで変化せしめうるようにできる。 スクリーン１は平面的である必要はなく、起状のあるも
のでもよく、他の多くの形状をとりうる。
【００１３】細いビームの光源をなし、レーザ１０とし
て図示されているポインタ１２と、変調器１１とは、好
ましくは手持ち形のもので、円板すなわちスクリーン１
上へ細い光ビーム１４を送りうるようになっている。こ
の細いビームが空間内に点として現われ、円板の１回転
毎に円板１の同一点上に当るように、光ビーム１４は変
調器１１によってオンおよびオフの変調を受け、それに
よって光ビームは、軸２のそれぞれの１回転中の短い瞬
間だけオン状態にされる。円板１は、変調器１１と、ｘ
およびｙ入力に対する軸エンコーダ９とに同期して回転
する。ｚ入力は、円板１上の点を不規則的に選択するた
めに＋または−に同期外れにされる。画像の高さを決定
する同期外れのｚ入力は、ポインタ１０上に配置された
制御装置１７を経て変調器１１に入る。
て図示されているポインタ１２と、変調器１１とは、好
ましくは手持ち形のもので、円板すなわちスクリーン１
上へ細い光ビーム１４を送りうるようになっている。こ
の細いビームが空間内に点として現われ、円板の１回転
毎に円板１の同一点上に当るように、光ビーム１４は変
調器１１によってオンおよびオフの変調を受け、それに
よって光ビームは、軸２のそれぞれの１回転中の短い瞬
間だけオン状態にされる。円板１は、変調器１１と、ｘ
およびｙ入力に対する軸エンコーダ９とに同期して回転
する。ｚ入力は、円板１上の点を不規則的に選択するた
めに＋または−に同期外れにされる。画像の高さを決定
する同期外れのｚ入力は、ポインタ１０上に配置された
制御装置１７を経て変調器１１に入る。
【００１４】動作に際しては、表示装置は前述のＧａｒ
ｃｉａ，Ｊｒ．の出願に説明されているように動作し、
レーザ７からの光ビームは外部的に制御可能な変調器４
によって変調されて、ｘ−ｙ走査器５に入射する変調ビ
ームとなる。この走査器は外部的に制御可能な走査速度
を有する。走査器５は光ビームをｘ−ｙ平面内において
走査して回転円板すなわちスクリーン１上へ送り、スク
リーン１の回転速度は走査器５の走査速度に同期せしめ
られる。前述のように、スクリーン１上に入射するｘ−
ｙ平面内の任意の光点は、スクリーン上の諸点が単振動
形の運動を行なうために、ｚ平面内において単振動形の
運動を表示する。従って、もし走査器の走査速度と、ス
クリーンの回転速度とが十分大きければ、スクリーン上
の任意の点に入射する光は、ｚ軸に沿って十分高速度で
運動するので、周知のように完全な線として現われる。 結果として３次元表示が得られ、その高さは入射光の方
向に対するスクリーンの角度によって決定される。この
角度は、ｚ入力により決定される。
ｃｉａ，Ｊｒ．の出願に説明されているように動作し、
レーザ７からの光ビームは外部的に制御可能な変調器４
によって変調されて、ｘ−ｙ走査器５に入射する変調ビ
ームとなる。この走査器は外部的に制御可能な走査速度
を有する。走査器５は光ビームをｘ−ｙ平面内において
走査して回転円板すなわちスクリーン１上へ送り、スク
リーン１の回転速度は走査器５の走査速度に同期せしめ
られる。前述のように、スクリーン１上に入射するｘ−
ｙ平面内の任意の光点は、スクリーン上の諸点が単振動
形の運動を行なうために、ｚ平面内において単振動形の
運動を表示する。従って、もし走査器の走査速度と、ス
クリーンの回転速度とが十分大きければ、スクリーン上
の任意の点に入射する光は、ｚ軸に沿って十分高速度で
運動するので、周知のように完全な線として現われる。 結果として３次元表示が得られ、その高さは入射光の方
向に対するスクリーンの角度によって決定される。この
角度は、ｚ入力により決定される。
【００１５】上述の表示動作中に、３次元表示空間内の
所定の点を特に明示、すなわち指摘すべき場合には、レ
ーザ１０と変調器１１とによって構成されたポインタ１
２をオン状態にし、これから発生する光ビーム１４を空
間内の選択された点に入射するように向ける。円板１の
回転中のある時刻において、空間内の所望点は円板の１
回転毎に少なくとも一度、円板の表面上にある。円板の
それぞれの１回転中におけるその時刻または諸時刻にお
いて、変調器１１は上述のように周知の方法でレーザ１
０からのビームを瞬間的に変調、すなわちターンオンし
、それによってレーザからの光が円板１上に入射して点
照明源を与えるようにする。容易にわかるように、光ビ
ーム１４は、例えば矢印の形状などの、点光源より大き
いものとすることができ、変調器１１を適切に同期せし
めれば、矢印の形状の多数の点光源からの、または矢印
の形状の単一光源からの光を円板１上に入射させるこに
よって、空間内の所定の位置に矢印を出現せしめうる。
所定の点を特に明示、すなわち指摘すべき場合には、レ
ーザ１０と変調器１１とによって構成されたポインタ１
２をオン状態にし、これから発生する光ビーム１４を空
間内の選択された点に入射するように向ける。円板１の
回転中のある時刻において、空間内の所望点は円板の１
回転毎に少なくとも一度、円板の表面上にある。円板の
それぞれの１回転中におけるその時刻または諸時刻にお
いて、変調器１１は上述のように周知の方法でレーザ１
０からのビームを瞬間的に変調、すなわちターンオンし
、それによってレーザからの光が円板１上に入射して点
照明源を与えるようにする。容易にわかるように、光ビ
ーム１４は、例えば矢印の形状などの、点光源より大き
いものとすることができ、変調器１１を適切に同期せし
めれば、矢印の形状の多数の点光源からの、または矢印
の形状の単一光源からの光を円板１上に入射させるこに
よって、空間内の所定の位置に矢印を出現せしめうる。
【００１６】円板１の回転速度に対する変調器１１の同
期を制御するための典型的な制御装置は図３および図４
に示されており、図３からわかるように、コンピュータ
２１は同期用使用者インタフェースソフトウェア２３の
制御下にあり、このソフトウェアは、同期信号とデータ
信号とをコンピュータへ供給する。コンピュータ２１は
、データ信号と同期信号とに応答して、必要な情報を、
ｘ−ｙセンサ１５、軸エンコーダ９、変調器１１、およ
び変調器を経由したｚ入力装置１７、のそれぞれへ供給
し、これらを制御する。
期を制御するための典型的な制御装置は図３および図４
に示されており、図３からわかるように、コンピュータ
２１は同期用使用者インタフェースソフトウェア２３の
制御下にあり、このソフトウェアは、同期信号とデータ
信号とをコンピュータへ供給する。コンピュータ２１は
、データ信号と同期信号とに応答して、必要な情報を、
ｘ−ｙセンサ１５、軸エンコーダ９、変調器１１、およ
び変調器を経由したｚ入力装置１７、のそれぞれへ供給
し、これらを制御する。
【００１７】図４からわかるように、コンピュータ２１
への情報の帰還も存在し、ｚ入力装置１７から変調器１
１を経てのコンピュータ２１への帰還情報は使用者が選
択した高さを表わし、変調器１１からの帰還情報はビー
ム１４がオンまたはオフされる時を表わし、ｘ−ｙセン
サ１５からの情報は指示座標ｘ、ｙを表わし、軸エンコ
ーダ９からの情報は円板１の回転位置を表わす。
への情報の帰還も存在し、ｚ入力装置１７から変調器１
１を経てのコンピュータ２１への帰還情報は使用者が選
択した高さを表わし、変調器１１からの帰還情報はビー
ム１４がオンまたはオフされる時を表わし、ｘ−ｙセン
サ１５からの情報は指示座標ｘ、ｙを表わし、軸エンコ
ーダ９からの情報は円板１の回転位置を表わす。
【００１８】センサ１５に対する円板のタイミング関係
を定めると、
を定めると、
【数１】時刻＝１に対しては：ｔ＝１において（Ｘ１
，Ｙ１ ）（Ｒｈｏ１ ，Ｍｉ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚとなる
。ただし、ｉはｚ入力装置すなわちスイッチ１７の位置
を表わし、Ｒｈｏ１ は軸エンコーダ９により決定され
た円板の角であり、Ｘ１ ，Ｙ１ は時刻ｔ＝１におけ
るセンサ１５の出力であり、
，Ｙ１ ）（Ｒｈｏ１ ，Ｍｉ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚとなる
。ただし、ｉはｚ入力装置すなわちスイッチ１７の位置
を表わし、Ｒｈｏ１ は軸エンコーダ９により決定され
た円板の角であり、Ｘ１ ，Ｙ１ は時刻ｔ＝１におけ
るセンサ１５の出力であり、
【数２】ｔ＝１かつスイッチ１７の位置がｉである時Ｚ
＝（Ｒｈｏ１ ，Ｍｉ ）である。また、
＝（Ｒｈｏ１ ，Ｍｉ ）である。また、
【数３】時刻
＝２に対しては：ｔ＝２において（Ｘ２ ，Ｙ２ ）（
Ｒｈｏ２ ，Ｍｉ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚとなる。
＝２に対しては：ｔ＝２において（Ｘ２ ，Ｙ２ ）（
Ｒｈｏ２ ，Ｍｉ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚとなる。
【００１９】表示体積の最頂部および最低部におけるボ
クセル（体積画素）は、次のように定められる。
クセル（体積画素）は、次のように定められる。
【数４】Ｚの最大値に対しては：時刻ｔにおいて＝（Ｘ
ｔ ，Ｙｔ）（Ｒｈｏｔ ，Ｍｍａｘ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚ
ｔ ，Ｙｔ）（Ｒｈｏｔ ，Ｍｍａｘ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚ
【数５】Ｚの最小値に対しては：時刻ｔにおいて＝（Ｘ
ｔ ，Ｙｔ）（Ｒｈｏｔ ，Ｍｍｉｎ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚ
ｔ ，Ｙｔ）（Ｒｈｏｔ ，Ｍｍｉｎ ）＝Ｘ，Ｙ，Ｚ
【００２０】図２には、本発明の第２実施例が示されて
おり、この実施例においては、図１の円板１は透明また
は半透明にされることによって光を通しうるようにされ
、それによって、光が入射した円板１上の特定点の位置
が決定されうるようになっている。この決定は、図１の
実施例におけると同様に、軸２およびこれと共に回転す
る円板１の瞬間的角位置の指示を与えるための、軸２に
関連する標準設計の軸エンコーダ９を用いることにより
行なわれる。透明または半透明な円板１の光が入射する
表面の反対側には、これに平行に、かつ好ましくは隣接
して、光ファイバまたはホログラフ板１３が配置され、
これは円板１を通過した光を定置センサ１５へ送る。光
ファイバまたはホログラフ板１３は軸２と共に回転して
、それを通過した光を、複数の光応答素子を含む定置セ
ンサ１５上へ投射する。センサ１５の光応答素子は、ポ
インタからの光が入射した特定の素子または諸素子が、
その光ビームのｘ−ｙ位置を与えるように、周知のよう
にしてそれらの位置につきあらかじめアドレスされてい
る。ｚ位置は、標準様式によるエンコーダ９の読取りに
よって決定され、ｚ位置は軸２の回転位置から知られる
。
おり、この実施例においては、図１の円板１は透明また
は半透明にされることによって光を通しうるようにされ
、それによって、光が入射した円板１上の特定点の位置
が決定されうるようになっている。この決定は、図１の
実施例におけると同様に、軸２およびこれと共に回転す
る円板１の瞬間的角位置の指示を与えるための、軸２に
関連する標準設計の軸エンコーダ９を用いることにより
行なわれる。透明または半透明な円板１の光が入射する
表面の反対側には、これに平行に、かつ好ましくは隣接
して、光ファイバまたはホログラフ板１３が配置され、
これは円板１を通過した光を定置センサ１５へ送る。光
ファイバまたはホログラフ板１３は軸２と共に回転して
、それを通過した光を、複数の光応答素子を含む定置セ
ンサ１５上へ投射する。センサ１５の光応答素子は、ポ
インタからの光が入射した特定の素子または諸素子が、
その光ビームのｘ−ｙ位置を与えるように、周知のよう
にしてそれらの位置につきあらかじめアドレスされてい
る。ｚ位置は、標準様式によるエンコーダ９の読取りに
よって決定され、ｚ位置は軸２の回転位置から知られる
。
【００２１】図５には、典型的なホログラムの平面図と
、図２に示された回転配置において円板１を取去ったホ
ログラムの側面図とが示されている。
、図２に示された回転配置において円板１を取去ったホ
ログラムの側面図とが示されている。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明からわかるように、前述の出
願に開示されている表示装置と併用されることにより、
３次元表示空間内において指示のための点または他の形
状を与え、また空間内の点の３次元的位置を指示するこ
とができる、光学的ポインタが提供された。
願に開示されている表示装置と併用されることにより、
３次元表示空間内において指示のための点または他の形
状を与え、また空間内の点の３次元的位置を指示するこ
とができる、光学的ポインタが提供された。
【００２３】以上においては、走査ビームのｘ−ｙ平面
に対しある角度をなして配置される円板の形式の回転ス
クリーンに関して本発明を説明してきたが、これに代え
て他の形状のスクリーンを用いることも可能であること
を理解すべきである。
に対しある角度をなして配置される円板の形式の回転ス
クリーンに関して本発明を説明してきたが、これに代え
て他の形状のスクリーンを用いることも可能であること
を理解すべきである。
【００２４】以上においては、本発明を特定の実施例に
関して説明してきたが、本技術分野に精通した者ならば
、多くの変形および改変が可能であることがわかるはず
である。従って、特許請求の範囲は、従来技術に鑑み、
全てのそのような変形および改変を含むべく、できるだ
け広く解釈されうるようにしてある。
関して説明してきたが、本技術分野に精通した者ならば
、多くの変形および改変が可能であることがわかるはず
である。従って、特許請求の範囲は、従来技術に鑑み、
全てのそのような変形および改変を含むべく、できるだ
け広く解釈されうるようにしてある。
【００２５】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）次の各項記載のものを含む３次元表示装置用ポイ
ンタ。 （イ）光ビームを発生するための光源。 （ロ）所定の２次元空間内に該光ビームによって画像を
形成し、該空間を通過する軸を有する所定径路に沿って
該画像を送るための手段。 （ハ）回転する受光表面を有する回転受光手段であって
、該表面の回転軸が該表面上に前記画像を受けて表示を
行なうための該軸に沿った成分を有しており、前記表面
上へ入射する前記光ビームの生じる前記空間内における
固定照明点が前記表面の前記回転に応答して前記軸に沿
う方向の実質的な単振動を表示するようになっている、
前記回転受光手段。 （ニ）該回転受光手段の前記軸に対して移動可能である
変調式集束光源。
る。 （１）次の各項記載のものを含む３次元表示装置用ポイ
ンタ。 （イ）光ビームを発生するための光源。 （ロ）所定の２次元空間内に該光ビームによって画像を
形成し、該空間を通過する軸を有する所定径路に沿って
該画像を送るための手段。 （ハ）回転する受光表面を有する回転受光手段であって
、該表面の回転軸が該表面上に前記画像を受けて表示を
行なうための該軸に沿った成分を有しており、前記表面
上へ入射する前記光ビームの生じる前記空間内における
固定照明点が前記表面の前記回転に応答して前記軸に沿
う方向の実質的な単振動を表示するようになっている、
前記回転受光手段。 （ニ）該回転受光手段の前記軸に対して移動可能である
変調式集束光源。
【００２６】（２）前記回転受光手段の所定位置に応答
して前記変調式光源の変調を制御するための手段をさら
に含む、第１項記載のポインタ。
して前記変調式光源の変調を制御するための手段をさら
に含む、第１項記載のポインタ。
【００２７】（３）前記変調式集束光源が、前記回転受
光手段の所定位置に応答して変調を制御する変調器と、
該変調器によって変調される光源と、を含む、第１項記
載のポインタ。
光手段の所定位置に応答して変調を制御する変調器と、
該変調器によって変調される光源と、を含む、第１項記
載のポインタ。
【００２８】（４）前記光源がレーザである、第３項記
載のポインタ。 （５）前記回転受光手段上における前記光ビームの入射
点の３次元的指示を与 えるための、該回転受光手段に関連する手段をさらに含
む、第１項記載のポインタ。
載のポインタ。 （５）前記回転受光手段上における前記光ビームの入射
点の３次元的指示を与 えるための、該回転受光手段に関連する手段をさらに含
む、第１項記載のポインタ。
【００２９】（６）所定方向における前記回転受光手段
上の点の位置の瞬間的指示を与えるための、該回転受光
手段に関連する軸エンコーダをさらに含む、第５項記載
のポインタ。
上の点の位置の瞬間的指示を与えるための、該回転受光
手段に関連する軸エンコーダをさらに含む、第５項記載
のポインタ。
【００３０】（７）所定の２次元空間内における前記回
転受光手段上の点の位置の瞬間的指示を与えるための、
該回転受光手段の前記入射点の反対側に隣接する表面を
形成する光ファイバ装置をさらに含む、第５項記載のポ
インタ。
転受光手段上の点の位置の瞬間的指示を与えるための、
該回転受光手段の前記入射点の反対側に隣接する表面を
形成する光ファイバ装置をさらに含む、第５項記載のポ
インタ。
【００３１】（８）前記所定方向が通過する所定の２次
元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬間
的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点の
反対側に隣接する表面を形成する光ファイバ装置をさら
に含む、第６項記載のポインタ。
元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬間
的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点の
反対側に隣接する表面を形成する光ファイバ装置をさら
に含む、第６項記載のポインタ。
【００３２】（９）前記所定方向が通過する所定の２次
元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬間
的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点の
反対側に隣接する表面を形成するホログラフ板をさらに
含む、第５項記載のポインタ。
元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬間
的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点の
反対側に隣接する表面を形成するホログラフ板をさらに
含む、第５項記載のポインタ。
【００３３】（１０）前記所定方向が通過する所定の２
次元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬
間的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点
の反対側に隣接する表面を形成するホログラフ板をさら
に含む、第６項記載のポインタ。
次元空間内における前記回転受光手段上の点の位置の瞬
間的指示を与えるための、該回転受光手段の前記入射点
の反対側に隣接する表面を形成するホログラフ板をさら
に含む、第６項記載のポインタ。
【００３４】（１１）前記回転受光手段が平面的部材で
ある、第１項記載の表示装置。 （１２）前記平面的部材が前記ｘ−ｙ平面に垂直な直線
と鋭角をなす、第１１項記載の表示装置。
ある、第１項記載の表示装置。 （１２）前記平面的部材が前記ｘ−ｙ平面に垂直な直線
と鋭角をなす、第１１項記載の表示装置。
【００３５】（１３）本発明は３次元表示装置用のポイ
ンタ１２に関し、この表示装置においては、固定軸２の
回りに回転する回転表示部材１、１３上に走査光ビーム
により表示が行なわれ、この表示部材は第１表面上に走
査光ビームを受けて表示を行なうようになっており、こ
の表示部材上に入射する走査光ビームの生じる固定照明
点は表示部材の回転に応答して、その走査光ビームを通
る軸に沿って単振動を表示する。好ましくはレーザ１０
からの集束光ビームは、表示内の所定位置に可視光点を
与えるように表示部材の回転に同期して変調１１される
。第２実施例は、ポインタにより指示された点の３次元
的位置を決定するための、エンコーダ９と、光伝導ロッ
ド束と、センサ１５と、を含む。
ンタ１２に関し、この表示装置においては、固定軸２の
回りに回転する回転表示部材１、１３上に走査光ビーム
により表示が行なわれ、この表示部材は第１表面上に走
査光ビームを受けて表示を行なうようになっており、こ
の表示部材上に入射する走査光ビームの生じる固定照明
点は表示部材の回転に応答して、その走査光ビームを通
る軸に沿って単振動を表示する。好ましくはレーザ１０
からの集束光ビームは、表示内の所定位置に可視光点を
与えるように表示部材の回転に同期して変調１１される
。第２実施例は、ポインタにより指示された点の３次元
的位置を決定するための、エンコーダ９と、光伝導ロッ
ド束と、センサ１５と、を含む。
【図１】本発明の第１実施例のスクリーンを用いた３次
元表示装置の概略図。
元表示装置の概略図。
【図２】表示円板上の光点の位置を示す本発明の第２実
施例の図。
施例の図。
【図３】制御装置の回路のブロック図。
【図４】使用者インタフェース同期用ソフトウェアの動
作を示すブロック図。
作を示すブロック図。
【図５】ホログラフ板の動作説明図。
１ 円板
２ 軸
３ レーザ光ビーム
４ 変調器
５ ｘ−ｙ走査器
６ ｘ−ｙ画像
７ レーザ
８ モータ
９ 軸エンコーダ
１０ レーザ
１１ 変調器
１２ ポインタ
１４ 光ビーム
１５ ｘ−ｙセンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 次の各項記載のものを含む３次元表示
装置用ポインタ。 （イ）光ビームを発生するための光源。 （ロ）所定の２次元空間内に該光ビームによって画像を
形成し、該空間を通過する軸を有する所定径路に沿って
該画像を送るための手段。 （ハ）回転する受光表面を有する回転受光手段であって
、該表面の回転軸が該表面上に前記画像を受けて表示を
行なうための該軸に沿った成分を有しており、前記表面
上へ入射する前記空間内における固定照明点が前記表面
の前記回転に応答して前記軸に沿う方向の実質的な単振
動を表示するようになっている、前記回転受光手段。 （ニ）該回転受光手段の前記軸に対して移動可能である
変調式集束光源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US482471 | 1990-02-21 | ||
| US07/482,471 US5024494A (en) | 1987-10-07 | 1990-02-21 | Focussed light source pointer for three dimensional display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215687A true JPH04215687A (ja) | 1992-08-06 |
| JP2791225B2 JP2791225B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=23916217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3027281A Expired - Lifetime JP2791225B2 (ja) | 1990-02-21 | 1991-02-21 | ３次元表示装置用ポインタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5024494A (ja) |
| EP (1) | EP0443817B1 (ja) |
| JP (1) | JP2791225B2 (ja) |
| DE (1) | DE69110921T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109596067A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-09 | 东南大学 | 一种钢厂行车调度用三维激光扫描可见光确认方法 |
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