JPH0522754A - 投射式立体映像生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の全周から空間に生成された立体映像を
観察できる立体映像生成装置において、回転体を軽量化
するとともに、回転数を１／２に減少しても映像を観察
できる装置を得る。 【構成】 すりガラス状の半透明スクリーン１１と、中
空回転軸２０と、該中空回転軸の下部からの映像を前記
スクリーンに投影する光学系１３を回転体１０上に設け
るとともに、該回転体の回転に対応した表示映像を表示
する発光表示体３０とを設け、発光表示器に表示された
映像を回転するスクリーン上に投射して回転円筒空間内
に立体映像を生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元の立体映像を空
間に表示する装置に関し、殊に、回転体を軽量とした投
射式立体映像生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体映像を生成する手段として、
画像処理センター発行：「ＰＩＸＥＬ」１９８８年２月
号（Ｐ１２４〜１３４）に記載されるように、二眼式と
多眼式、およびホログラフィ式、鏡による立体方式、人
間の生理を利用する方式、回転スクリーン方式等さまざ
まな方式が知られている。

【０００３】これらの方式のうち、偏向メガネや液晶シ
ャッターを用いる二眼式は、メガネ等を必要とする煩わ
しさや、目の焦点はテレビ画面やスクリーンに合わせて
いるのに、虚像は違う場所に現れる等の視覚的矛盾を有
しており、見ずらいという大きな欠点を持っている。

【０００４】レンチキュラーレンズを使用する多眼式の
立体映像方式では、メガネなどは不要であるが、見る位
置や角度が制限される欠点がある。

【０００５】ホログラフィ方式の立体映像では、メガネ
の必要はなくまた見る角度の制限もないが、後側や下側
といった極端な位置からの観察ができない欠点がある。

【０００６】本発明の出願人は、このような従来の装置
の欠点を補うものとして、既に立体映像生成装置に関す
る発明（特願平２−１４２８５２号）を平成２年５月３
１日に出願している。

【０００７】上記発明は、所定の軸心の周囲に軸方向お
よび径方向所定間隔にわたる表示面を形成する複数の発
光手段と、これら発光手段を前記軸心を回転軸として回
転させる回転駆動手段と、所定回転角毎の前記表示面に
合わせて作成した複数組の画像データを記憶する画像デ
ータ記憶手段と、この画像データ記憶手段が記憶してい
る複数組の画像データを順次呼び出し且つその呼び出さ
れた画像データに基づいて前記発光手段を発光させる発
光制御手段とを備えることによって回転円筒空間に立体
映像を表示することができるようにした立体映像生成装
置に関している。しかしながら、このような立体映像生
成装置は、回転板上に映像生成用の発光ダイオードを配
列したスクリーンと電子回路を載置しているので、回転
板の重量が大きく、これを所定速度以上の一定速度で回
転させることは強力な回転力が必要であった。また、表
示面が一面であるため人間の目の残像効果が十分機能す
るためには、少なくとも毎秒８回転の回転数が必要であ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の立体
映像が持つ問題点を解決した上記立体映像生成装置をさ
らに改良するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の先行発明に対し本
発明は、映像の生成を投射方式によって行うことを特徴
とし、すりガラス状の半透明スクリーンと投影機と光学
系を回転体上に設け、回転体の回転軸を中空とし、この
回転軸の下方に、発光表示器を設け、発光表示器とスク
リーンとの間を光学系で結んだものである。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の構成を説明す
る。

【００１１】図１は、本発明にかかる投射式立体映像生
成装置の概略構成を示す図である。

【００１２】投射式立体映像生成装置１は、中空回転軸
２０上に取り付けられた回転体１０と、中空回転軸２０
の下に設けられた発光表示器３０と、発光表示器３０を
駆動制御するマイクロコンピュータ４０とから構成され
る。回転体１０上にはすりガラス状の半透明スクリーン
１１が回転中心上に垂直に設けられている。半透明スク
リーン１１の一方の面に映像３を投影するようこの回転
体１０の周辺部に投影機１２が設けられている。発光表
示器３０に表示された映像４は中空回転軸２０の中に設
けられた光学系１３を介して投影機１２に導かれる。マ
イクロコンピュータ４０は、発光表示器３０上に表示さ
れる映像４を制御する手段で、具体的には、回転体１０
の回転位置に対応した表示映像４を発光表示器３０上に
表示させるよう制御するものである。

【００１３】図２は、上記した光学系１３を示す図であ
り、発光表示器３０に表示された映像４は中空回転軸２
０の内部に設けられたレンズ１９を通り、回転体１０の
中心部に設けられたミラー１８で反射されて、さらにレ
ンズ１７を通過しミラー１６、ミラー１５で反射され
て、最後にレンズ１４を通って半透明スクリーン１１に
投影されて映像３になる。

【００１４】発光表示器３０上には映像がミラー１８の
回転に同期して回転中心軸２１を中心に順次回転移動さ
れて表示される。ミラー１８は回転体１０とともに回転
しスクリーン１１の回転角に同期して発光表示器３０に
表示される映像４を順次半透明スクリーン１１上の正確
な位置に投影する。

【００１５】図３は、本発明の立体映像生成の原理説明
図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），，（ｄ）はそれぞ
れ回転角が０°，４５°，９０°，１３５°のときに発
光表示器３０に表示される映像４と半透明スクリーン１
１の回転位置とこれに投影される映像３との関係を示し
ている。また（ｅ）は、回転体上に載置した半透明スク
リーン１１が連続的に回転することによって作られる回
転空間６に立体映像が生成されることを示している。

【００１６】ここでは、説明を簡単にするために、半透
明スクリーン１１が上記四つの位置に回転した場合につ
いてのみ説明する。

【００１７】図３（ａ）は、回転角０°のときで、この
ときの半透明スクリーン１１の位置と投影機１２の位置
関係、および、発光表示器３０上に表示された映像４と
半透明スクリーン１１に投影された映像３の関係を示
す。ここでは、対象物を基準となる位置から見た像が表
示される。半透明スクリーンと投影機は向き合って設け
られており、半透明スクリーン上に映像投影されてい
る。円を例にした表示映像は発光表示器上に示され、表
示映像の周囲にある鎖線で囲まれた区域がスクリーンに
投影される範囲すなわち投影領域５を示している。

【００１８】図３（ｂ）は、回転体１０が４５°回転し
た状態で、このときの半透明スクリーン１１の位置およ
び発光表示器３０上の表示映像４と半透明スクリーンに
投影された映像３の関係を示す。発光表示器上に矩形を
例として示された表示映像は、図３（ａ）の位置から４
５°回転した位置から見た像を示している。半透明スク
リーンに投影された映像３はこの位置から見た対象物の
映像を示している。

【００１９】同様に、図３（ｃ）は、回転体１０が９０
°回転した状態を示し、このときの半透明スクリーン１
１の位置および発光表示器３０上の表示映像４と半透明
スクリーンに投影された映像３の関係を示す。発光表示
器上に三角形を例として示された表示映像は、図３
（ｂ）の位置からさらに４５°回転した位置から見た像
を示している。半透明スクリーンに投影される映像はこ
の位置から見た対象物の映像を示している。

【００２０】同様に、図３（ｄ）は、回転体１０が１３
５°回転した状態を示し、このときの半透明スクリーン
１１の位置および発光表示器３０上の表示映像４と半透
明スクリーンに投影された映像３の関係を示す。発光表
示器上にジグザグ状に示された表示映像は、図３（ｃ）
の位置からさらに４５°回転した位置から見た像を示し
ている。半透明スクリーンに投影される映像はこの位置
から見た対象物の映像を示している。

【００２１】回転角が１８０°（半回転）になった状態
では、発光表示器３０上の表示映像４とちょうど線対称
の映像を表示すれば、半透明スクリーン１１上の映像は
図３（ａ）と同様のものとなる。それ以後３６０°（一
回転）になるまで、それぞれ図３（ｂ）から図３（ｄ）
に示した映像と線対称の映像を表示させれば、半透明ス
クリーン上の映像は前記半回転分の映像と同一内容にな
る。

【００２２】３６０°（一回転）以降は、回転角０°か
らの繰返しを行えば半透明スクリーン１１にはその回転
位置に対応した映像が常に投影されることになる。ここ
で回転体１０の回転速度を十分速くすれば（秒速４回転
以上）、観察者からは目の残像効果により、図３（ｅ）
に示すような円筒空間６内に浮かんだ映像として観察さ
れることになる。

【００２３】ここで、実際には１°毎に、あるいはもっ
と細かいピッチで映像を表示させ、半透明スクリーン１
１の作る円筒空間６内に連続的な映像を表示させれば、
建物や立体図形などを表示させることができる。

【００２４】なお、映像を投射する半透明スクリーンの
反射角および透過光の放射角を狭くすることによって、
観察者に対面する映像のみを観察することができる。

【００２５】本発明は、この原理により立体の映像を表
示するものである。

【００２６】図４は、本発明の要素である発光表示器３
０とマイクロコンピュータ４０の一実施例を示す。

【００２７】表示器アレイ３１は、ランプや発光ダイオ
ードなどの発光表示素子を面状に並べたものであり、表
示器駆動回路３２からの駆動信号により投射すべき映像
がこの発光表示面に表示される。

【００２８】表示器駆動回路３２は表示器アレイに配置
された各素子を点灯させるに必要な電力を供給する手段
であり、画像メモリ切り換え器３３からの信号によって
各素子が選択的に駆動され点灯される。画像メモリ切り
換え器３３は半透明スクリーン１１の回転位置毎に対応
した映像データを記憶した画像メモリ３４を半透明スク
リーン１１の回転位置にあわせて選び出し表示器駆動回
路３２へ表示素子駆動信号として送り出す回路である。
画像メモリ３４の記憶内容は、マイクロコンピュータ４
０からの指示に基づいて回転位置に対応した映像データ
がＢＵＳ４１を介して書き込まれ、読み出しが行われ
る。

【００２９】マイクロコンピュータ４０は通信インター
フェイス４２を介して外部パソコン４３から制御できる
ようになっている。従って、表示する立体映像は、外部
のパソコンからも制御できるものである。

【００３０】表示タイミング回路２４は、画像メモリ切
り換え器３３の切り換えを行う切り換えクロック信号２
７や半透明スクリーン１１の回転を制御するための回転
用クロック信号２８を作成するものであり、例えば、半
透明スクリーン１１の１回転に対して３６０枚の映像を
投射する場合には、、切り換えクロック信号２７を１ク
ロック発生させると同時に、半透明スクリーン１１を例
えば１°回転させるに必要な回転用クロック信号２８を
発生させる。

【００３１】上記の１°は１例を示すものであって、回
転用クロック信号２８によって回転させる角度は０．１
°であっても２°であってもよい。

【００３２】回転体１０は、回転用クロック信号２８に
よって駆動される駆動回路２５から出力される駆動パル
ス２９によって１°ずつ回転される。

【００３３】他方、表示タイミング回路２４から出力さ
れた切り換えクロック信号２７により０°の位置に対応
する映像データが画像メモリ３４から選択的に読みださ
れる。読みだされた映像データは表示器駆動回路３２に
送られて表示器アレイ３１の各表示素子を選択的に駆動
し、発光表示器３０上に０°の位置に対応した映像を表
示する。次ぎの切り換えクロック信号２７が出力される
と画像メモリ切り換え器３３は１°回転した位置に対応
する映像データを画像メモリ３４から選択的に読みだ
す。読みだされたデータは表示器駆動回路３２に送られ
て表示器アレイ３１の各表示素子を選択的に駆動し、発
光表示器３０上に１°回転した位置に対応した映像を表
示する。以下、１°毎に映像データを読みだして半透明
スクリーン１１上に映像を投影し、０°から１７９°の
間の前半の半回転の映像を得る。

【００３４】回転体１０が１８０°回転した時点から、
画像メモリから読みだした投影領域５内の映像データが
線対称となるように処理して１８０°から３５９°の間
の後半の半回転の映像データを得て半透明スクリーン１
１上に裏返しの映像を投影する。この後半の半回転の映
像を、半透明スクリーン１１の前半の半回転側から観察
すれば映像は正常な映像として観察できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、円筒空間内に
目の残像を利用して立体画像が表示されるため、装置の
全周から観察できるばかりでなく、装置の斜め上方から
も観察できるので、既存の立体表示装置に比較して大き
な自由度を持っている。

【００３６】さらに、本発明は、映像を回転体の外部に
設けた発光表示器に表示し、回転体上には半透明スクリ
ーンと投影機ならびに光学系を設けただけのものである
から、回転体を軽量化することができ、大型化や高速回
転化に有利である。また、発光機自体の大きさや重量の
制限の影響が小さくなることから、大出力の発光表示器
を用いることができ輝度の高い映像表示も可能となる。

【００３７】また、スクリーンをすりガラス状の半透明
体としたことにより１回転で立体映像を反射像および透
過像の２回表示することができ、従来は毎秒８回転の回
転速度が必要であったところ、本発明によれば半分の毎
秒４回転の回転速度で立体映像を観察することができる
ようになり、低速回転で人間の目の残像効果を高めるこ
とができる。

【００３８】さらに、同一の画像処理速度で画像処理を
行う場合には、２倍の映像データを得ることができるも
のである。

【００３９】発光表示器が回転体内部にないため、外部
コンピュターとのインターフェイスが極めて容易であ
り、高速、大容量のデータ転送と発光表示が行われるの
で、立体動画表示を行う場合に極めて有利な方式とな
る。

【００４０】光学系にズーム機能を付加することによ
り、立体映像の拡大縮小表示を行うことが可能となり、
目的と用途にあわせて柔軟に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投射式立体映像生成装置の概略構
成を示す図である。

【図２】本発明に用いる光学系を示す図である。

【図３】本発明の立体映像生成の原理説明図である。

【図４】本発明に係る発光表示器とコンピュータの実施
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 投射式立体映像装置 ３ 投影された映像 ４ 表示映像 ５ 投影領域 ６ 円筒空間 １０ 回転体 １１ 半透明スクリーン １２ 投影機 １３ 光学系 １４，１７，１９ レンズ １５，１６，１８ ミラー ２０ 中空回転軸 ２１ 回転中心軸 ２４ 表示タイミング回路 ２５ 回転駆動回路 ２６ 回転体駆動用同期モータ ２７ 切り換えクロック信号 ２８ 回転用クロック信号 ２９ 駆動パルス ３０ 発光表示器 ３１ 表示器アレイ ３２ 表示器駆動回路 ３３ 画像メモリ切り換え器 ３４ 画像メモリ ４０ マイクロコンピュータ ４１ ＢＵＳ ４２ 通信インターフェイス ４３ 外部パソコン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体上に配置されたすりガラス状の半
   透明スクリーンと、回転体の下部に設けた中空回転軸
   と、 該中空軸から見た映像を該半透明スクリーンに投影する
   光学系と、 中空軸の下に設けられた発光表示器と、 該発光表示器に所定の映像を表示させる手段とからなる
   投射式立体映像生成装置。
2. 【請求項２】 半透明スクリーンと中空回転軸と光学系
   とが回転体上に設けられていることを特徴とする請求項
   １記載の投射式立体映像生成装置。
3. 【請求項３】 光学系が中空回転軸の中に設けられたレ
   ンズと回転中心軸上に設けられたミラーと回転体の周辺
   部に設けられたミラーと投影機からなることを特徴とす
   る請求項２記載の投射式立体映像生成装置。
4. 【請求項４】 発光表示器は、複数の発光素子がアレイ
   に配列されていることを特徴とする請求項１記載の投射
   式立体映像生成装置。
5. 【請求項５】 発光表示器に表示される映像は、回転体
   の回転に対応して表示位置が順次変化するように制御さ
   れることを特徴とする請求項１記載の投射式立体映像生
   成装置。
6. 【請求項６】 発光表示器に表示される映像は、該発光
   表示器に所定の映像を表示させる手段に設けられた画像
   メモリーに記憶された映像データを順次読みだすことに
   よって生成されるものであることを特徴とする請求項５
   記載の投射式立体映像生成装置。