JPH06273690A - ホログラムを用いたゲーム機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作者の操作に従って可動情報を表示するゲ
ーム機において、ホログラムを用いて、遠方表示、拡大
表示、立体動画表示等を可能にする。 【構成】 ホログラムコンバイナー４を用い、ＣＲＴ等
の表示装置１上に表示された可動情報をホログラムコン
バイナー４によって反射回折させて遠方拡大投影５をさ
せる。観察者は、その像５とホログラムコンバイナー４
の背後に配置された可動的又は固定的な表示体６とを合
成した表示を見ることができる。表示装置１の代わり
に、視点位置の変化に伴い再生立体像の再生角度が変わ
るホログラムを用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いたゲ
ーム機に関し、特に、表示情報を合成して表示するシュ
ーティングゲーム機、シュミレーションゲーム機等にお
いて、ホログラムを用いて、遠方表示、拡大表示、立体
動画表示が可能な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シューティングゲーム機、シュミ
レーションゲーム機においては、ハーフミラーを用いて
背景情報に可動情報を重畳して表示している。シューテ
ィングゲーム機の場合、例えば、図１７（ａ）に示すよ
うに、ＣＲＴ等の表示装置１上に可動情報を表示し、ハ
ーフミラー２によってこの表示の像を利用者の前方に映
し、その位置に可動的又は固定的に表示されている背景
等と光学的に合成している。また、例えば、フライトシ
ュミレーション・シューティングゲーム機においては、
同図（ｂ）に示すように、ＣＲＴ等の表示装置１上の可
動情報をハーフミラー２によって一旦反射させ、その像
をハーフミラー２の反射側に配置した放物面鏡３で反射
させ、今度はハーフミラー２を透過させ、拡大像を利用
者の前方に映し出している。また、ドライブシュミレー
ションゲーム機においては、同図（ｃ）に示すように、
ＣＲＴ等の表示装置１上の可動情報のみをそのまま利用
者の前方に表示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１７
（ａ）のような従来の構成の場合、ハーフミラー２によ
って形成された表示装置１の像は、ハーフミラー２から
表示装置１までの距離と同じ距離だけハーフミラー２か
ら離れた位置に表示装置１の大きさと同じ大きさでしか
形成されないため、表示像を遠方に映したい場合、装置
が大型化すると共に、ＣＲＴ等の表示装置１の小型化が
図れない。また、同図（ｂ）のような構成の場合には、
ハーフミラー２に加えて放物面鏡３が必要になり、部品
点数が余分に必要であると共に、上記と同様にＣＲＴ等
の表示装置１の小型化が図れない。さらに、同図（ｃ）
のような構成においては、ナビゲーション情報等を重ね
て同時に表示することができない。

【０００４】さらに、上記の図１７（ａ）〜（ｃ）の何
れにおいても、表示される可動情報は、ＣＲＴ等の平面
状の表示装置１に表示された平面的なもので、奥行き
感、立体感のあるものではなく、必ずしも現実感のある
魅力的なものではない。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、操作者の操作に従って可動
情報を表示するゲーム機において、ホログラムを用い
て、遠方表示、拡大表示、立体動画表示等が可能なもの
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１のホログラムを用いたゲーム機は、操作者の操
作に従って可動情報を表示する表示装置上の表示像を操
作者に表示するゲーム機において、ホログラムコンバイ
ナーを介して前記表示像を操作者に表示することを特徴
とするものである。

【０００７】この場合、ホログラムコンバイナーは、表
示装置の表示像と、この表示装置とは別の表示体の表示
像とを合成する位置に配置されているのが望ましい。ま
た、ホログラムコンバイナーをその反射回折像を拡大す
るような構成にすることもできる。

【０００８】本発明の第１のホログラムを用いたゲーム
機は、操作者の操作に従って可動情報を表示する表示装
置上の表示像を操作者に表示するゲーム機において、立
体像再生ホログラムであって視点位置の変化に伴い再生
立体像の再生角度も変わるホログラムを表示用に備えて
いることを特徴とするものである。

【０００９】この場合、立体像再生ホログラムをホログ
ラフィックステレオグラムから構成することも、ディス
クホログラムから構成することもできる。なお、操作者
の操作に従って立体像再生ホログラムを交換可能にする
ことが望ましい。さらに、、ホログラムコンバイナーを
介してこの立体像再生ホログラムの再生像を操作者に表
示するようにすることもできる。

【００１０】

【作用】本発明においては、ホログラムコンバイナーを
介して表示像を操作者に表示したり、立体像再生ホログ
ラムであって視点位置の変化に伴い再生立体像の再生角
度も変わるホログラムを表示用に備えているので、ゲー
ム機が小型でも、遠方表示、拡大表示、立体動画表示等
が可能になり、ゲーム機としての表示がより豊かにな
り、その魅力、使用者の満足度がより高まる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明のホログラムを用いたゲーム機
のいくつかの実施例について説明する。実施例に説明に
先立って、図７を参照にして、ホログラムコンバイナー
について説明する。ホログラムコンバイナーは１つの光
学素子であり、その機能は半透過反射性結像素子と言う
ことができる。図７（ａ）はその撮影方法を説明するた
めの図であり、レーザー１０から発振された光をハーフ
ミラー１１で２分し、それぞれのレーザー光をレンズ１
２、１３で１点からでる発散光に変え、フォトポリマー
等の体積型ホログラム記録材料１４の両側からこれら２
つの発散光を入射させて記録材料１４内で干渉させてリ
ップマンホログラムとして記録したものがホログラムコ
ンバイナーである。

【００１２】このようなホログラムコンバイナー４は、
同図（ｂ）に示すように、撮影の際の一方の発散点近傍
に配置した表示体１５から出た光を反射方向に回折し、
その回折をあたかも撮影の際の他方の発散点近傍に配置
された表示体１５の像１５′から出たように行うもの
で、その結像倍率及び像位置は、撮影の際の発散点と記
録材料の相対距離Ｌ、Ｌ′によって決まり、しかも、記
録の際の波長又はそれと特定の関係がある波長の光しか
回折せず、他の波長の光は透過するので、像を重畳又は
合成できるものである。

【００１３】本発明においては、まず、このような特性
のホログラムコンバイナー４をシューティングゲーム
機、シュミレーションゲーム機等のハーフミラーの代わ
りに用いる。図１は従来の図１７（ａ）のシューティン
グゲーム機に対応するものの断面図であり、ハーフミラ
ーの代わりに、ホログラムコンバイナー４を配置し、Ｃ
ＲＴ等の表示装置１上に表示された可動情報をホログラ
ムコンバイナー４によって反射回折し、符号５で示すよ
うに、遠方に拡大投影させるものである。観察者は、そ
の像５とホログラムコンバイナー４の背後に配置された
可動的又は固定的な表示体６とを合成した表示を見るこ
とができる。

【００１４】この場合、上記したように、ホログラムコ
ンバイナー４による像５の距離Ｌは撮影の際の配置によ
り自由に設定できるので、装置を大型化することなく像
５を遠方に表示することができ、また、拡大表示になる
ので、ＣＲＴ等の表示装置１を小型化できる。また、ホ
ログラムコンバイナー４の設置角度は、ハーフミラーと
異なり、任意な角度に設定できる。

【００１５】次に、図２は従来の図１７（ｂ）のフライ
トシュミレーション・シューティングゲーム機に対応す
るものであり、ハーフミラー及び放物面鏡の代わりに、
１枚のホログラムコンバイナー４を配置して、構成部品
点数の削減と表示装置１の小型化を図る例で、ＣＲＴ等
の表示装置１上に表示された可動情報をホログラムコン
バイナー４によって反射回折し、同様に符号５で示すよ
うに、遠方に可動情報の像を拡大投影させるものであ
る。この場合も、ホログラムコンバイナー４の背後に配
置された可動的又は固定的な表示体６と可動情報５を合
成して表示でき、また、ホログラムコンバイナー４によ
る像５の距離Ｌも自由に設定できるので、装置を大型化
することなく像５を遠方に表示することができ、さら
に、拡大表示になるので、ＣＲＴ等の表示装置１を小型
化でき、また、ホログラムコンバイナー４の設置角度を
任意な角度に設定できる。

【００１６】さらに、図３は従来の図１７（ｃ）のドラ
イブシュミレーションゲーム機に対応するものであり、
観察者前方に配置されたＣＲＴ等の表示装置１の手前に
ホログラムコンバイナー４を配置し、その物点に相当す
る位置にＣＲＴ、液晶表示装置等からなる別の表示装置
７を配置して、ナビゲーション情報、燃料情報等必要な
情報を表示装置１の表示に重ねて同時に表示することが
できる。

【００１７】また、図４は、ヘルメット８に組み込んだ
例えばバーチュアルリアリティ用のゲーム機であり、Ｃ
ＲＴ、液晶表示装置等からなる表示装置１の表示画像
は、観察者の目の前に配置したホログラムコンバイナー
４により遠方の虚像５に変換され、観察者の目の前の周
囲の外界像と重畳されて観察できる。なお、このゲーム
機は、ヘルメット８内にその姿勢を検知するジャイロ９
が設けられ、それからの姿勢情報はコンピュータ２０に
送られ、観察者の姿勢に応じて変わる情報を表示装置１
に表示するようになっている。

【００１８】ところで、ホログラムは立体表示できるこ
とが特徴である。本発明の別の実施例を説明する前に、
ホログラフィックステレオグラム及びディスクホログラ
ムについて説明する。これらは立体再生像であって視点
位置を変化させると再生像の再生角度も変わるホログラ
ムである。

【００１９】まず、ホログラフィックステレオグラムに
ついて、その原理を図８〜図１０を参照にして説明する
と、図８に示すように、まず、白色光で照明された３次
元物体２１を普通のカメラ２３とポジフィルム２４を用
いてある間隔ｄごとに移動しながら多数枚撮影し、多方
向から見た物体２１の画像を得る。次に、このフィルム
２４を図９に示すように拡散板３２を通して背後からコ
ヒーレント光３１で照明する。この波面を幅ｄ´のホロ
グラム感材３６の上に斜めから照射された参照光３３と
共に記録し、短冊状のホログラムを形成する。このホロ
グラムを物体２１を多数回撮影したそれぞれの画像に対
して作製し、同じ順序で配列して合成ホログラムとす
る。こうして作製した合成ホログラムに対して、図１０
に示すように参照光と共役な波面を有する再生照明光４
１として与えれば、ホログラム４２を通して立体的な物
体２１の像４３が見える。以上が、ホログラフィックス
テレオグラムの原理であるが、計算機で制御された回転
ステージに被写体をのせ、回転ステージを回転駆動して
任意の視差量を持った多方向の原画を撮影するホログラ
フィックステレオグラムの作製方法も提案されている
（特願昭６３−２０３５２８号）。

【００２０】また、ホログラム面に垂直な軸の回りに３
６０度の視域を持つ、ディスクホログラムと呼ばれる軸
対称白色光再生ホログラムも提案されており（特開昭５
６−１６７１７６号公報）、その原理を図１１〜図１３
を参照にして説明する。まず、ず第１段階として、図１
１に示すように、３次元被写体７３の上方に、もしくは
外周を取り囲んで、被写体７３の全周を見据えることの
できる位置にホログラフィー感光体７１を被写体７３に
対向して位置させる。感光体７１には開口７２を形成
し、ここを通して照明光７５で被写体７３を照明し、そ
の反射光（物体光）と参照光７６を感光体７１上で干渉
させてマスターホログラムを作製する。次に、第２段階
として、図１２に示すように、マスターホログラム７１
の上方に開口８１、円環状スリット８０を有するマスク
７９を配置し、製作時の参照光７６と反対の方向から再
生光７８を入射し、マスターホログラム中の円環状の部
分だけからの再生像８３を得る。そして、マスターホロ
グラム７１に対向する位置にホログラフィー感光体８２
を置き、参照光７７を与えてマスターホログラムの再生
像を記録することにより白色光再生ホログラムが作製さ
れる。こうして作製された白色光再生ホログラムに、図
１３に示すように参照光７７と逆の方向から白色光によ
る再生光９１を入射すれば立体再生像９２が得られ、こ
の再生像は、平面状のホログラムにあってはその中心に
立てた垂線、立体状のホログラムにあってはその中心軸
をそれぞれ中心として全周にわたる視点９３から立体像
として観察できる。すなわち水平方向３６０度の視域を
持つ。なお、このようなディスクホログラムの作製法に
おいて、露光時間を短くし、良質の画像を安定して得る
ために、第２段階における中間段階のホログラムの照明
光を作製する光学系の一部に円錐形状光学要素を使用
し、入射光ビーム光を円錐形状に拡げるようにすること
もも提案されている（特願昭６３−４１１９８号）。

【００２１】また、上記のホログラフィックステレオグ
ラムとディスクホログラムを組み合わせたディスク型ホ
ログラフィックステレオグラムも考えられる。その原理
を図１４〜図１６を参照にして説明する。まず、図１４
に示すように、３６０°回転可能なステージ１００上に
撮影する複写体１０１を置き（人物等の動きのある複写
体でも可能）、少しづつ回転させながらポジフィルム１
０２の各コマに順次記録を行う。次に、図１５に示すよ
うな光学系を用いて、図１４の工程で作製したポジフィ
ルム１０２を各コマ毎にレーザー光１０３でスクリーン
１０４上に投影し、それに連動して回転式スリット１０
５を移動しながら平行レーザー光１０７とスクリーン１
０４から拡散光を干渉させて、感材１０６にステレオグ
ラムを記録する。この時のスリット１０５の移動量は、
図１４での撮影時の１コマ毎の回転角に等しくするのが
普通だか、より大きくしたり小さくしたりすることによ
り、出来上がるステレオグラムの動きをある程度強調し
たり抑制したりすることができる。なお、ポジフィルム
１０２のスクリーン１０４への投影は、図示のように、
回転式スリット１０５及び感材１０６の穴１０８を通し
て行う。こうして記録した感材１０６を現像することに
より、レーザー再生型のディスク型ステレオグラム１０
９ができる。このディスク型ステレオグラム１０９を使
用して、図１２の光学系によりレインボーホログラムを
作製すると、ディスクの回転に従って立体動画が再生さ
れる白色光再生ホログラムができる。また、図１６に示
すような光学系を用いて、同様な動きをするリップマン
ホログラムも作製できる。すなわち、上記のディスク型
ステレオグラム１０９の中心の穴をマスク１１３で覆
い、記録時のレーザー光１０７と反対に進むレーザー光
１１０でステレオグラム１０９を照明して再生波面を再
生し、その再生波面と別のレーザー光１１１を干渉させ
て感材１１２に記録する。

【００２２】本発明の別の実施例においては、このよう
な視点位置を変化させると立体再生像の再生角度も変わ
るホログラフィックステレオグラム、ディスクホログラ
ム等のホログラムを用いる。以下、ディスクホログラム
を例にあげて説明するが、これに限定されるものではな
い。図５はその１つの実施例の断面図であり、この実施
例は、ディスクホログラム５１の再生を白色光源５２か
らの白色光により再生する例であり、表示体としてディ
スクホログラム５１が設けられ、それからの立体像５５
再生のために、白色光源５２が配置され、光源５２から
の光はレンズ５３によって断面が拡大された平行光にな
り、ミラー５４を経て図１３の再生光９１に相当する光
束としてディスクホログラム５１に入射する。ディスク
ホログラム５１からは３６０度の視域を持つ、立体再生
像５５が再生される。この像５５は、利用者の視線に対
して斜めに配置されたホログラムコンバイナー４又はハ
ーフミラー２により立体表示像５５′として利用者の前
方に映し出される。観察者は、その立体像５５′とホロ
グラムコンバイナー４又はハーフミラー２の背後に配置
された可動的又は固定的な表示体６とが合成された表示
を見ることができる。この場合、図６を参照にして説明
するように、ディスクホログラム５１は、図示しないオ
ートチェンジャー機構により例えば利用者の操作に従っ
て交換可能になっており、立体動画が表示可能である。

【００２３】図６の実施例は、ディスクホログラム５１
の再生をレーザー６１からのコヒーレント光により再生
する例であり、ディスクホログラム５１からの立体像５
５再生のために、レーザー６１が配置され、それからの
レーザー光はビームエキスパンダー６２によって断面が
拡大された平行光になり、ミラー６３を経て再生光とし
てディスクホログラム５１に入射する。この場合、再生
光がコヒーレント光であるので、立体再生像５５はディ
スクホログラム５１から遠く離れた位置にもシャープに
再生することができ、ホログラムコンバイナー４又はハ
ーフミラー２を経て利用者の手の上にも再生可能であ
る。この場合も、観察者は、その立体像とホログラムコ
ンバイナー４又はハーフミラー２の背後に配置された可
動的又は固定的な表示体６とが合成された表示を見るこ
とができる。この場合、ディスクホログラム５１はオー
トチェンジャー機構６４に支持されており、オートチェ
ンジャー機構６４は制御装置６６を介して利用者が操作
できる例えばスティック６５に接続されており、利用者
のスティック６５の操作に従ってディスクホログラム５
１が交換できるようになっており、種々の立体動画が表
示可能である。なお、ディスクホログラム５１からの立
体再生像５５をカラー化するには、レーザー光再生の場
合は、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のホログラムを同一記録材上に多
重記録もしくはＲ、Ｇ、Ｂ３枚のホログラムを積層し、
Ｒ、Ｇ、Ｂ３本のレーザー光もしくは白色レーザー光に
より再生すればよい。白色光再生の場合、レインボーホ
ログラムとリップマンホログラムとではカラー化の手法
は異なるが、レインボーホログラムでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ用
のレーザー再生ホログラムを作成し、それぞれ参照光と
物体光のなす角度を適切に変化させて順次多重記録する
ことにより得られる（特開平１−１０２４９３号）。リ
ップマンホログラムでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のレーザーを
用いて三重記録することにより、カラー再生像を得るこ
とができる。

【００２４】以上、本発明のホログラムを用いたゲーム
機をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発
明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。なお、立体像再生ホログラムであって視点位置の変
化に伴い再生立体像の再生角度も変わるホログラムとし
ては、ホログラフィックステレオグラム、ディスクホロ
グラム等に限らず他の方式のものも用いることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムを用いたゲーム機によると、ホログラムコ
ンバイナーを介して表示像を操作者に表示したり、立体
像再生ホログラムであって視点位置の変化に伴い再生立
体像の再生角度も変わるホログラムを表示用に備えてい
るので、ゲーム機が小型でも、遠方表示、拡大表示、立
体動画表示等が可能になり、ゲーム機としての表示がよ
り豊かになり、その魅力、使用者の満足度がより高ま
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例のシューティングゲーム機の
断面図である。

【図２】他の実施例のフライトシュミレーション・シュ
ーティングゲーム機の断面図である。

【図３】もう１つの実施例のドライブシュミレーション
ゲーム機の断面図である。

【図４】バーチュアルリアリティ用ゲーム機の実施例の
断面図である。

【図５】立体表示を行う１つの実施例の断面図である。

【図６】立体表示を行う他の実施例の断面図である。

【図７】ホログラムコンバイナーの作製方法と作用を説
明するための図である。

【図８】ホログラフィックステレオグラムの作製の第１
段階を説明するための図である。

【図９】ホログラフィックステレオグラムの作製の第２
段階を説明するための図である。

【図１０】ホログラフィックステレオグラムの再生工程
を説明するための図である。

【図１１】ディスクホログラムの作製の第１段階を説明
するための図である。

【図１２】ディスクホログラムの作製の第２段階を説明
するための図である。

【図１３】ディスクホログラムの再生工程を説明するた
めの図である。

【図１４】ディスク型ホログラフィックステレオグラム
の作製の第１段階を説明するための図である。

【図１５】ディスク型ホログラフィックステレオグラム
の作製の第２段階を説明するための図である。

【図１６】図１５の工程で作製されたディスク型ステレ
オグラムから立体動画再生可能なリップマンホログラム
を作製する工程を説明するための図である。

【図１７】従来の各種ゲーム機の断面図である。

【符号の説明】

１…表示装置 ２…ハーフミラー ４…ホログラムコンバイナー ５…表示像 ６…表示体 ７…表示装置 ８…ヘルメット ９…ジャイロ ２０…コンピュータ ５１…ディスクホログラム ５２…白色光源 ５３…レンズ ５４…ミラー ５５…立体再生像 ５５′…立体表示像 ６１…レーザー ６２…ビームエキスパンダー ６３…ミラー ６４…オートチェンジャー機構 ６５…スティック ６６…制御装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作者の操作に従って可動情報を表示す
   る表示装置上の表示像を操作者に表示するゲーム機にお
   いて、ホログラムコンバイナーを介して前記表示像を操
   作者に表示することを特徴とするホログラムを用いたゲ
   ーム機。
2. 【請求項２】 前記ホログラムコンバイナーは、前記表
   示装置の表示像と、該表示装置とは別の表示体の表示像
   とを合成する位置に配置されていることを特徴とする請
   求項１記載のホログラムを用いたゲーム機。
3. 【請求項３】 前記ホログラムコンバイナーがその反射
   回折像を拡大するような構成になっていることを特徴と
   する請求項１又は２記載のホログラムを用いたゲーム
   機。
4. 【請求項４】 操作者の操作に従って可動情報を表示す
   る表示装置上の表示像を操作者に表示するゲーム機にお
   いて、立体像再生ホログラムであって視点位置の変化に
   伴い再生立体像の再生角度も変わるホログラムを表示用
   に備えていることを特徴とするホログラムを用いたゲー
   ム機。
5. 【請求項５】 前記立体像再生ホログラムがホログラフ
   ィックステレオグラムからなることを特徴とする請求項
   ４記載のホログラムを用いたゲーム機。
6. 【請求項６】 前記立体像再生ホログラムがディスクホ
   ログラムからなることを特徴とする請求項４記載のホロ
   グラムを用いたゲーム機。
7. 【請求項７】 操作者の操作に従って前記立体像再生ホ
   ログラムが交換可能になっていることを特徴とする請求
   項４から６の何れか１項記載のホログラムを用いたゲー
   ム機。
8. 【請求項８】 ホログラムコンバイナーを介して前記立
   体像再生ホログラムの再生像を操作者に表示することを
   特徴とするホログラムを用いたゲーム機。