JPS6287931A - 3次元画像表示装置及びその使用方法 - Google Patents

3次元画像表示装置及びその使用方法

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JPS6287931A
JPS6287931A JP60228202A JP22820285A JPS6287931A JP S6287931 A JPS6287931 A JP S6287931A JP 60228202 A JP60228202 A JP 60228202A JP 22820285 A JP22820285 A JP 22820285A JP S6287931 A JPS6287931 A JP S6287931A
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JP
Japan
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optical fiber
dimensional image
end surface
spiral
fiber sheets
Prior art date
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Pending
Application number
JP60228202A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Kubo
久保 和俊
Kimio Nishitani
公男 西谷
Hiroaki Yamada
山田 博昭
Koichi Miyaji
宮地 杭一
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、3次元画像表示装置とこの装置の使用方法と
に関するものである。
〔発明の概要〕
本願の第1発明は、3次元画像表示装置において、複数
の光ファイバシートを放射状に配列して螺旋体を形成す
ると共に、光ファイバシート同士の間で光ファイバシー
トに密接する様に遮光体を配することによって、簡単な
機構で3次元動画像を実時間表示することができる様に
したものである。
また本願の第2発明は、上記の様な3次元画像表示装置
の使用方法において、螺旋体と同軸で互いに所定の回転
角ずつずれている複数の螺旋状切断面像による3次元画
像を表示することによって、使用すべき3次元画像表示
装置の製造コストを低減させることができる様にしたも
のである。
[従来の技術〕 3次元画像表示装置は、両眼視差を主に利用するものと
、空間に3次元画像を実際に表示するものとに大別され
る。前者は2眼式立体映画に代表されるが、この方式で
は視点を変えても物体の見える面は変わらず、真の3次
元画像表示装置とは言い難い。後者はホログラフィがそ
の代表的なものであり、視点の変化によって物体の見え
る面も変化する。しかしながらホログラフィは、画像情
報を電気信号として伝送すること及び実時間表示が極め
て困難である。
3次元画像は、物体の各切断面の像或いは各奥行の位置
にある部分の像を順次表示することによっても得ること
ができる。
この原理に基づく第1の従来例としては、La5ers
&Applications  March  198
3 P、55〜56に示されている様に、回転している
螺旋面上にレーザ光を投影しこの投影点でレーザ光を散
乱させて3次元画像を表示し、この3次元画像をその周
囲から見る様にしたものがある。
また第2の従来例としては、特開昭57−171313
号公報に示されている様に、CRTとこのCRTとの間
に扇形空間を形成する様に揺動する可動反射鏡とによっ
て、立体的な線画を表示する様にしたものがある。
また第3の従来例としては、APPLIED  0PT
IC5/Vo1.21. rlkL20/15 0ct
ober  1982 p、3659〜3663に示さ
れている様に、奥行方向の面数だけのCRTを用意し、
これらのCRTからの像をハーフミラ−によって合成す
る様にしたものがある。
更に第4の従来例としては、古(から知られているバリ
フォーカルミラ一式がある。
ところで、上記の第1従来例の螺旋面は極座標走査で走
査をするのが好ましいが、この極座標走査をレーザで高
速に行うことは困難である。また、高速走査の可能なC
RTからの投影によって螺旋の1ピツチに相当する高さ
の範囲に亙って焦点ずれがなくしかも大きさが一定な像
を表示するための光学系を実現することも困難である。
従って、この第1従来例では、ベクトル走査による線画
以外の一般的なしかもカラーの3次元画像を表示するこ
とは困難である。
また上記の第2従来例も、ベクトル走査によって線画を
表示するものであり、線画以外の一般的な3次元画像を
表示することは困難である。
また上記の第3従来例では、奥行方向の面数だけのCR
Tが必要なために構成が複雑であり、ハーフミラ−によ
って合成できる像の故にも限度があるので奥行方向の分
解能の向上にも限度がある。
また上記の第4従来例では、焦点ずれを起こしている光
束からのノイズが多いために像が全体としてぼやけてお
り、しかも像の遠近と大小との関係が逆でありこれを予
め補正しておく必要があることから構成も複雑である。
そこで本願の出願人は、これらの問題点を解決するため
に、特願昭59−200301号において以下の様な提
案をした。
第5図及び第6図は、夫々この提案による3次元画像表
示装置を示している。これらの3次元画像表示装置は、
複数の光ファイバシート1または複数の光ファイバ1′
の夫々の一端面によって平面2を形成すると共に他端面
によって螺旋面3を形成する様に複数の光ファイバシー
ト1を放射状に配列するかまたは複数の光ファイバ1′
を柱状に配列して成る螺旋体4を有している。
そして、螺旋体4をその軸心5を中心として回転させ、
螺旋面3の高さを与える1つの半径に対応する平面2の
1つの半径上に線状の像6を極座標における動径として
投影しこの動径を」二記回転に同期して回転させること
によって、被表示物体の上記高さにおける軸心5に垂直
な切断面像を投影し、螺旋体4の略−回転ごとに順次異
なる半径上に上記投影を行い、光ファイバシートlまた
は光フアイバ1゛中を平面2から螺旋面3へ像6を伝搬
させ、回転している螺旋面3で形成される円柱空間内に
軸心5に垂直で高さが互いに異なる複数の切断面像を順
次表示することによって、3次元画像を表示するように
している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、この様にして3次元画像を表示すると、像6
が表示される螺旋面3上の半径の数または光ファイバシ
ート1の枚数をnとした場合、螺旋体4の0回の回転で
、3次元画像の1回の表示が完成される。
このために、例えばn=10とすると共に、3次元画像
の表示回数を経験的にフリッカが目立たない程度の毎秒
20回とすると、螺旋体4を200rpsという極めて
高速で機械的に回転させなければならない。しかし、そ
のためには高性能の駆動機構が必要であり、3次元画像
表示装置の製造コストが高くなってしまう。
〔問題点を解決するための手段〕
本願の第1発明による3次元画像表示装置は、互いに長
さの異なる複数の光ファイバシートlの夫々の一端面2
1.22.23によって平面2を形成すると共に他端面
31.32.33によって螺旋面3を形成する様に前記
複数の光フアイバシー)1を放射状に配列して成る螺旋
体4と、前記光ファイバシート1同士の間でこれらの光
ファイバシート1に密接する様に配されている遮光体1
1.12とを夫々具備している。
また本願の第2発明による3次元画像表示装置の使用方
法は、前記螺旋体4をその軸心5を中心として第1の速
度で回転させ、前記一端面21.22.23から前記他
端面31.32.33までの高さに対応する夫々の高さ
での被表示物体の切l折面のうちで前記他端面31.3
2.33の夫々に対応する部分の線状の像6をこれらの
他端面31.32.33と同一の前記光ファイバシート
1における前記一端面21.22.23の夫々に前記軸
心5を中心として前記第1の速度よりも速い第2の速度
で回転する動径として順次投影し、前記第1の速度での
前記回転の角度に対応する前記綿状の像6の前記投影を
前記第1の速度での前記回転に同期して順次行い、前記
光ファイバシート1中を前記一端面21.22.23か
ら前記他端面31.32.33へ前記線状の像6を伝搬
させることによって、回転している前記螺旋面3で形成
される円柱空間内に前記螺旋体4と同軸で互いに所定の
回転角ずつずれている複数の螺旋状切断面像による3次
元画像を表示するようにしている。
〔作 用〕
本願の第1発明による3次元画像表示装置では、放射状
に配列されている光ファイバシート1同士の間で光フア
イバシー)1に密接する様に遮光体11.12が配され
ているので、光ファイパートl以外の部分での螺旋面3
側への像6の伝搬が■止される。
また本願の第2の発明による3次元画像表示装置の使用
方法では、被表示物体の螺旋状切断面41.42.43
の像を形成するための線状の像6を、螺旋体4の回転速
度よりも早い速度で回転させるので、螺旋体4の1回の
回転によって3次元画像の1回の表示が完成され得る。
〔実施例〕
以下、本願の発明の一実施例を第1図〜第4図を参照し
ながら説明する。
第1図は、本実施例における3次元画像表示装置を示し
ている。この3次元画像表示装置は、複数の光ファイバ
シート1の放射状に並んでいる−端部同士の間で光ファ
イバシート1に密接する様に扇形の遮光体11.12、
・・−・・−・−・−・−・−・が配されており、光フ
ァイバシートIの一端面21.22.23、−・−・−
−−−−−−・・−・−と遮光体11.12、−・−−
−−−−一・−・とで平面2が形成されていることを除
いて、第5図に示した本出願人の先願における3次元画
像表示装置と実質的に同様の構成であってよい。
第2図は、この様な3次元画像表示装置によって3次元
画像を表示する方法の原理を示している。
3次元画像を表示するためには、まず、軸心5を中心と
して角速度ω、で螺旋体4を回転させる。
そして、第6図に示した様な線状の像6を、軸心5を中
心として角速度ωr (ω1)ωS)で回転させ、一端
部21.22.23、−・−・・−−−−−・−・・・
・−へ順次投影する。
この時、一端面21へ投影する像6としては、一端面2
1に対応する他端面31の高さの像、つまり表示すべき
3次元画像の底面の像とする。そして同様にして、一端
面22.23、・−m−−−・・−・−−一−−−−へ
投影する像6としては、他端面32.33、・・・・−
−−−−−−−−−−・−の高さの像とする。
動径としての像6が1回転すると、その間に螺旋体4が
角度θ。だけ回転しているので、2回転目に投影すべき
像6としては、1回転目よりも角度θ。だけ回転した位
置に対応する像とする。
そして、この様な投影を順次に360/θ。回繰り返す
ことによって、つまり螺旋体4が1回転するまで順次に
投影を行うことによって、3次元画像の1回の表示が完
成する。即ち、第3図及び第4図に示す様に、表示すべ
き物体の螺旋状切断面41.42.43またはその輪郭
の像が順次表示される。
従って、20rpsという比較的低速で螺旋体4を回転
させても、既述の様に経験的にフリフカが目立たない程
度の毎秒20回の3次元画像の表示を得ることができる
なお、上記の様にω、)ω、であるが、動径としての像
6は電子的に得られるので、高速回転が容易に得られる
。またω、とω9との回転方向は互いに同方向でも逆方
向でもよい。逆方向の場合も、ω、の符号を変で絶対値
が上記の不等式を満足する様にすれば、以下の各式はそ
のまま成立する。
ところで、動径としての像6が1回転目、2回転目、3
回転目、・−・−−−一−−−−−−・・−・・−に一
端面21へ投影される位置を夫々211.212.21
3、・・−・・−・−・−・−・・・・とすると、N回
転目に像6が一端面21へ投影される時刻t工は、 2π −(N −1) tlN  = ωr □−1 ω鴬 となる。同様に、像6が一端面22へ投影される位置を
夫々221.222.223、−・・・・−・・・−・
・・−一−−−とすると共に、螺旋面3の段数つまり他
端面31.32.33、・・−・・・・・−・・・・−
・の数をnとすると、N回転目に像6が一端面22へ投
影される時刻tzNは、(次頁に続く) □−1 ω8 となる。
そして、表示すべき3次元画像の例えば底面の高さの像
は、位置211.212.213、・−−−−・・−・
−・−・・・−・の順に離散的に表示される。従って、
位置211と212との間の角度θ。が回転方向の分解
能となり、この分解能θ。は、 2π θ。=ω、(t1□−tl+)”  □ωr □−1 ω。
となる。つまり回転方向の分解能θ。は、螺旋面3の段
数には関係な(、ω、/ω、の値で決定される。
また、表示すべき3次元画像の例えば螺旋面41の像は
、位置211.221.231、・−・・−一・・−・
・・・・−の順に離散的に表示される。そして、位置2
11と221との間の角度θ、は、 n    ωS となる。
一方、第4図から明らかな様に、角度θ、が角度θ。の
整数倍でなければ、離散的に表示される3次元画像に、
螺旋面3の段毎にねじれが生じる。
そしてこのねじれの角度は、最大でθ。/2となる。従
って、例えばθ1=θ。となる様に、つまりn−ω、/
ω5となる様に何れかの変数を設定すれば、このねじれ
は存在しなくなる。
なお、本実施例では平面2を形成する様な板状の遮光体
11.12が用いられているが、光ファイバシート1間
にこれらの光ファイバシートlの支持体を兼ねる遮光体
を配する様にしてもよい。
〔発明の効果〕
本願の第1発明による3次元画像表示装置は、光フアイ
バ以外の部分での螺旋面側への像の伝搬を阻止している
。従って、動径としての線状の像を連続的に表示しつつ
螺旋体の速度よりも速い速度で回転させることができて
、離散的に表示するための回路等が不要であり、簡単な
機構で3次元動画像を実時間表示することができる。
また本願の第2発明による3次元画像表示装置の使用方
法は、螺旋体の1回の回転によって3次元画像の1回の
表示を完成させることができるので、螺旋体の回転を遅
くしてもフリッカの目立たない3次元画像を表示するこ
とができる。従って、螺旋体を高速に回転させる必要が
なくて3次元画像表示装置に高性能の駆動機構を要せず
、使用すべき3次元画像表示装置の製造コストを低減さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示しており、第1
図は3次元画像表示装置の斜視図、第2図〜第4図は夫
々3次元画像の表示方法を示す原理図である。 第5図及び第6図は夫々本願の出願人が先に提案した3
次元画像表示装置の斜視図である。 なお図面に用いた符号において、 1−−−−m−−−−−−・−−一−−光ファイハシー
ト2・−−−一一一・−・−−−−−−一平面3−・・
−・・・−・−・・−螺旋面 4−・−−−−−一−−−−・・・−螺旋体5−〜−−
−・−・・・−・−・−軸心6−−−−−−−−−−・
−・−・−像11.12−・−一−−−−・−遮光体2
1 、2.2 、23−−−−−−・一端面31 、3
2 、33−−−−−一他端面である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、互いに長さの異なる複数の光ファイバシートの夫々
    の一端面によって平面を形成すると共に他端面によって
    螺旋面を形成する様に前記複数の光ファイバシートを放
    射状に配列して成る螺旋体と、 前記光ファイバシート同士の間でこれらの光ファイバシ
    ートに密接する様に配されている遮光体とを夫々具備す
    る3次元画像表示装置。 2、前記螺旋体をその軸心を中心として第1の速度で回
    転させ、 前記一端面から前記他端面までの高さに対応する夫々の
    高さでの被表示物体の切断面のうちで前記他端面の夫々
    に対応する部分の線状の像をこれらの他端面と同一の前
    記光ファイバシートにおける前記一端面の夫々に前記軸
    心を中心として前記第1の速度よりも速い第2の速度で
    回転する動径として順次投影し、 前記第1の速度での前記回転の角度に対応する前記線状
    の像の前記投影を前記第1の速度での前記回転に同期し
    て順次行い、 前記光ファイバシート中を前記一端面から前記他端面へ
    前記線状の像を伝搬させることによって、回転している
    前記螺旋面で形成される円柱空間内に前記螺旋体と同軸
    で互いに所定の回転角ずつずれている複数の螺旋状切断
    面像による3次元画像を表示するようにした3次元画像
    表示装置の使用方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0542747A1 (en) * 1990-08-08 1993-05-26 Trutan Pty Limited Multiple angle projection for 3-d imagery
JP2003295116A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 立体動画表示装置
US7663707B2 (en) 2006-12-11 2010-02-16 Technovates Co. Ltd. Three-dimensional display device

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EP0542747A4 (ja) * 1990-08-08 1994-02-23 Trutan Pty Limited
JP2003295116A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 立体動画表示装置
US7663707B2 (en) 2006-12-11 2010-02-16 Technovates Co. Ltd. Three-dimensional display device

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