TWI491924B - 立體像形成系統及其方法 - Google Patents

Description

立體像形成系統及其方法 技術領域

本發明係有關於一種可於自由空間內(現實之生活空間內)形成立體像之立體像形成系統及立體像形成方法。

背景技術

迄今，雖已提案有可自形成於顯示器內之2次元影像明視立體像之裝置及方法，但可明視立體像之視野狹窄，且尚存需要用以明視立體像之特殊眼鏡等問題。

因此，諸如專利文獻1中，已提案一種可於顯示器內之空間(物理上具備景深之空間)中直接顯示立體像之系統及其方法。上述立體像因由電子資料形成立體像，故獲致之立體像並無限制，可供觀察者觀看對應觀看位置之影像，舉例言之，其具有若由右方觀看，則可明視右側之影像，亦可由上方進行查看之優點。

且，諸如專利文獻2、3中，則揭露了使用實在之物體而將其實像(立體像)顯示於自由空間內之裝置及方法。上述立體像由於形成於自由空間內，故具有立體像之大小並無限 制(舉例言之，可顯示與物體同一尺寸之立體像)，亦可以人手進行觸摸(實際上並無實體，故人手將穿過影像)之優點。

【先行技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利特表第2005-500578號公報

【專利文獻2】日本專利特開第2011-175297號公報

【專利文獻3】日本專利特開第2011-090117號公報

發明概要

然而，專利文獻1之立體像因在顯示器內之空間中顯示立體像，故有大小受限且無法直接以人手觸摸之問題。

另，專利文獻2、3因需要作為立體像之來源之物體以獲致立體像，故有獲致之立體像受限，且獲致之立體像呈靜止狀態，而無法獲致動態之立體像之問題。

本發明即有鑑於上述實情而設計，目的在提供一種可由電子資料於自由空間內形成靜態或動態之立體像之立體像形成系統及其方法。

基於前述目的之第1發明之立體像形成系統包含有：光學成像機構，鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距(pitch)而平行配置之帶狀之第1、 第2反射面，且前述第1、第2反射面進而配置成交叉之狀態；及，立體像播放裝置，配置於前述光學成像機構之背面側，可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A；前述顯示器內之前述立體像A則於前述光學成像機構之前面側之自由空間內成像為立體像B。

基於前述目的之第2發明之立體像形成系統包含 有：光學成像裝置，於同一面上設有複數之光學成像機構；前述光學成像機構係鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面；進而依同一間距所配置之前述第1、第2反射面形成正交狀態；甚且，前述各光學成像機構之對向之前述第1、第2反射面在平視時交叉之交叉角度之平分線之一集中於一點；及，立體像播放裝置，配置於前述光學成像裝置之背面側，可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A；使前述顯示器內之前述立體像A於前述光學成像裝置之前面側之自由空間內成像為立體像B。

第1、第2發明之立體像形成系統中，前述第1、 第2反射構件分別為2層以上之N層構造，且前述第1、第2反射構件分別使平視時相鄰之前述第1、第2反射面之位置偏移間距之1/N。

第1、第2發明之立體像形成系統中，前述立體像 播放裝置包含可將由前述電子資料形成之影像訊號轉換為影像而加以投影之投影器部、以及於前述影像之投影方向 上設間隔而配置有可放映前述影像之電子屏幕之前述顯示器，前述電子屏幕可進行光之穿透狀態與散射狀態之選擇之電子控制(即，電性地進行光之穿透狀態與散射狀態之選擇控制)，並可配置成方向與前述光學成像機構平行或正交。

基於前述目的之第3發明之立體像形成方法係在 光學成像機構之背面側配置可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A之立體像播放裝置，並使前述顯示器內之前述立體像A於前述光學成像裝置之前面側之自由空間內成像為立體像B；前述光學成像機構係鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面，且前述第1、第2反射面進而配置成交叉之狀態。

另，以上之第1~第3發明中，立體像B之背景雖宜為黑色，但立體像B與背景重複時，亦可以其它影像(立體像或平面像)作為背景。

第1發明之立體像形成系統、第3發明之立體像形成方法中，自立體像A放射之光中之自光學成像機構之背面側入射之光為第1反射面所反射，進而為配置成與第1反射面交叉之狀態之第2反射面所反射而穿透至光學成像機構之前面側時，已穿透光學成像機構之反射光與自光學成像機構之背面側入射之入射光在平視時為平行狀態。因此， 自立體像A之一點呈放射狀而射出之光中，分別為不同之第1、第2反射面所反射而穿透光學成像機構後之光將聚焦於光學成像機構之前面側之自由空間內，而可於自由空間內成像為立體像B(即，可將顯示器內之立體像A映出作為自由空間內可直接以人手觸摸之立體像B)。

第2發明之立體像形成系統中，自立體像A放射 之光中之自光學成像裝置之背面側入射之光為第1反射面所反射，進而為配置成與第1反射面交叉之狀態之第2反射面所反射而穿透至光學成像裝置之前面側時，已穿透光學成像裝置之反射光與自光學成像裝置之背面側入射之入射光在平視時為平行狀態。因此，自立體像A之一點呈放射狀而射出之光中，分別為不同之第1、第2反射面所反射而穿透光學成像裝置之光將聚焦於光學成像裝置之前面側之自由空間內，而可於自由空間內成像為立體像B(即，可將顯示器內之立體像A映出作為自由空間內可直接以人手觸摸之立體像B)。

其次，第1、第2反射面已依同一間距而配置，並在第1、第2反射面已呈正交狀態之光學成像機構於同一平面上排列配置有複數個時，各光學成像機構所包含之第1、第2反射面之平視時之交叉角度之平分線中之一將集中於一點，故各光學成像機構中，可對已為第1、第2反射面所分別反射而穿透光學成像機構之光減少僅被第1或第2反射面反射1次而穿透光學成像機構之光之比例，並可避免第1或第2反射面所倒映之立體像A之鏡像與立體像B重疊而被觀察為 重影或雜訊，且使立體像B更為明亮。

又，組合光學成像機構，即可以低成本實現第1、第2反射構件之大面積化，故可以低成本提供可供多數觀看者同時觀看高清晰之立體像之立體像形成系統。

第1、第2發明之立體像形成系統中，第1、第2 反射構件分別為2層以上之N層構造，且第1、第2反射構件個別使平視時隣接之第1、第2反射面之位置偏移間距之1/N時，可使第1、第2反射構件個別之平視時，第1、第2反射面之間距(間隔)為實際之間距(各層上之第1、第2反射面之間距)之1/N。藉此，舉例言之，可使自立體像A之1點放射之放射角度差較小之光彼此或自立體像A之鄰近點放射之光彼此分別為第1反射構件之第1反射面所反射，並可以第2反射構件之第2反射面再度反射前述反射光，而加以聚焦於光學成像機構之前面側之自由空間內。其結果，即可實現立體像B之高解析度化。

第1、第2發明之立體像形成系統中，立體像播放 裝置包含可將由電子資料形成之影像訊號轉換為影像再加以投影之投影器部、以及在影像之投影方向上設間隔而配置有可放映影像之電子屏幕之顯示器，電子屏幕則可進行光之穿透狀態與散射狀態之選擇之電子控制，若配置成方向與光學成像機構平行或正交，則可於3次元空間內實際形成立體像A。其次，立體像A係由電子資料所形成，故可輕易形成各種各樣狀態之立體像A。

10‧‧‧立體像形成系統

11、12‧‧‧第1、第2反射面

13、14‧‧‧第1、第2反射構件

15‧‧‧光學成像機構

16‧‧‧顯示器

17‧‧‧立體像播放裝置

18、19‧‧‧第1反射體

20、21‧‧‧第2反射體

22‧‧‧入光部

23‧‧‧出入光部

24‧‧‧出入光部

25‧‧‧出入光部

26‧‧‧出光部

27‧‧‧入光部

28‧‧‧出入光部

29‧‧‧出入光部

30‧‧‧出入光部

31‧‧‧出光部

32‧‧‧影像源

33‧‧‧顯示控制部

34‧‧‧投影器部

35‧‧‧電子屏幕

36‧‧‧驅動器

37‧‧‧顯示部

38‧‧‧電壓施加電路

39‧‧‧光學成像裝置

40、41‧‧‧第1、第2反射面

42、43‧‧‧第1、第2反射構件

44‧‧‧光學成像機構

45、46‧‧‧第1反射體

47、48‧‧‧第2反射體

49‧‧‧孔部

50‧‧‧阻光部

51‧‧‧投影器部

52‧‧‧電子屏幕

53‧‧‧顯示器

54‧‧‧顯示器

55‧‧‧電子屏幕

56‧‧‧反射鏡

57‧‧‧投影器部

A‧‧‧立體像

B‧‧‧立體像

M1、M2‧‧‧2點

M1’、M2’‧‧‧位置點

P‧‧‧中心線

圖1係本發明第1實施例之立體像形成系統之說明圖。

圖2係說明上述立體像形成系統之光學成像機構之光反射之立體圖。

圖3係本發明第2實施例之立體像形成系統之光學成像裝置之平面圖。

圖4係構成上述立體像形成系統之光學成像裝置之光學成像機構之說明圖。

圖5係說明本發明第3實施例之立體像形成系統之光學成像機構與電子屏幕之配置之說明圖。

圖6係說明本發明第4實施例之立體像形成系統之光學成像機構與電子屏幕之配置之說明圖。

用以實施發明之形態

以下，參照附圖說明本發明具體化之實施例，以利理解本發明。

如圖1、圖2所示，本發明第1實施例之立體像形成系統10包含：光學成像機構15，係抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件13、14，第1、第2反射構件13、14則分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面11、12，且第1、第2反射面11、12進而配置成交叉狀態例如正交狀態；及，立體像播放裝置17，配置於光學成像機構15之背面側，可由電子資料於顯示器16內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A；使顯示器16內之 立體像A於光學成像機構15之前面側之自由空間內成像為立體像B。以下，即分別說明光學成像機構15及立體像播放裝置17。

如圖2所示，構成光學成像機構15之第1反射構件 13係由已積層之2個第1反射體18、19所構成之2層構造(N層構造之一例)，第1反射面11則分別依一定之間距而配置於第1反射體18、19上，第1反射體18之第1反射面11之位置與第1反射體19之第1反射面11之位置在平視時僅平行地偏移第1反射面11之間距之1/2。且，構成光學成像機構15之第2反射構件14係由已積層之2個第2反射體20、21所構成之2層構造，第2反射面12分別依一定之間距(諸如與第1反射面11之間距相同)而配置於第2反射體20、21上，第2反射體20之第2反射面12之位置與第2反射體21之第2反射面12之位置在平視時僅平行偏移第2反射面12之間距之1/2。

具備透光性之第1反射構件13之第1反射體18、 19、具備透光性之第2反射構件14之第2反射體20、21係由透明物質諸如玻璃或透明合成樹脂所形成。在此，玻璃宜為石英玻璃，透明合成樹脂宜為丙烯樹脂。另，石英玻璃剛性較高而熱膨脹係數較小，故使用石英玻璃而分別構成第1反射體18、19及第2反射體20、21，則即便第1、第2反射體18~21承重或溫度改變，亦可避免分別形成於第1、第2反射體18~21之第1、第2反射面11、12之偏移及間隔改變。

且，第1、第2反射面11、12可構成諸如鋁或銀等金屬之反射面(諸如金屬鍍層或金屬蒸鍍層)，以鋁形成反射面時， 則可以低成本形成反射率較高之反射面。

第1、第2反射體18~21係諸如於表背兩面上分別 形成有金屬之反射面之一定厚度之透明物質所構成之透明板配置成使反射面彼此相對，並積層多片而製成積層體，接著由上述積層體切出形成對各反射面垂直之切出面而製成。其次，第1反射構件13係使第1反射體18與第1反射體19高低不同而加以抵接配置(諸如於第1反射體18之上方配置第1反射體19)，以使第1反射體18之第1反射面11與第1反射體19之第1反射面11平行，並使第1反射體19之第1反射面11之位置對第1反射體18之第1反射面11之位置僅偏移第1反射面11之間距之1/2，再使用未圖示之限制構件固定第1反射體18、19而製成。同樣地，第2反射構件14係使第2反射體20與第2反射體21高低不同而加以抵接配置(諸如於第2反射體20之上方配置第2反射體21)，以使第2反射體20之第2反射面12與第2反射體21之第2反射面12平行，並使第2反射體21之第2反射面12之位置對第2反射體20之第2反射面12之位置僅偏移第2反射面12之間距之1/2，再使用未圖示之限制構件固定第2反射體20、21而製成。

在此，透明板之厚度相當於第1、第2反射面11、12之間距，由積層體切出時之厚度即決定第1、第2反射體18~21之厚度。

其次，光學成像機構15係使第1反射構件13與第2 反射構件14高低不同，且在第1反射構件13之第1反射面11與第2反射構件14之第2反射面12在平視時呈正交狀態下加 以抵接配置，再使用未圖示之限制構件固定第1、第2反射構件13、14彼此而製成。

另，亦可構成具備可分別固定第1反射體18、19、第2反射體20、21彼此而形成第1、第2反射構件13、14之限制構件，以及固定第1、第2反射構件13、14彼此之限制構件之各作用之固定構件，而一體固定第1、第2反射體18~21。

進而，亦可藉透明之黏著劑黏著第1、第2反射體18~21而形成光學成像機構15。此時，黏著劑之厚度須為可相對於第1、第2反射面11、12之間距而加以忽略之厚度(諸如間距之1/80~1/20)。

將光學成像機構15構成如上，則如圖2所示，自 與第1反射構件13設有間隙而配置之立體像A不同之2點M1、M2放射之光一旦朝光學成像機構15之背面側(第1反射構件13之一側)自第1反射構件13(第1反射體18)之一側之面上之入光部22入射，則入射之光將進入第1反射體18內，而於第1反射面11之a1點上被反射，其反射光將再經第1反射體18之他側之面上且與第1反射體18抵接之第1反射體19之一側之面上之出入光部23而進入第1反射體19內。接著，已進入第1反射體19內之反射光將通第1反射體19內，並經第1反射體19之他側之面上且與第1反射體19抵接之第2反射體20之一側之面上之出入光部24而進入第2反射體20內。其次，已進入第2反射體20內之反射光將在第2反射面12之b1點上再被反射，其再反射光則經第2反射體20之他側之面上且與第2反射體20抵接之第2反射體21之一側之面上之出入 光部25而進入第2反射體21內，再自第2反射體21之他側之面上之出光部26而射出至第2反射構件14(第2反射體21)之外部。

又，自立體像A不同之2點M1、M2放射之其它光 一旦自第1反射構件13(第1反射體18)之一側之面上之入光部27入射，則入射光將進入第1反射體18內，並經第1反射體18之他側面上且與第1反射體18抵接之第1反射體19之一側面上之出入光部28而進入第1反射體19內。接著，已進入第1反射體19內之光則在第1反射面11之a2點上被反射，其反射光則經第1反射體19之他側面上且與第1反射體19抵接之第2反射體20之一側面上之出入光部29而進入第2反射體20內，並穿透第2反射體20內，再經第2反射體20之他側面上且與第2反射體20抵接之第2反射體21之一側面上之出入光部30而進入第2反射體21內。接著，已進入第2反射體21內之反射光將在第2反射面12之b2點上再被反射，其再反射光則自第2反射體21之他側面上之出光部31射出至第2反射構件14(光學成像機構15)之外部。

在此，第1、第2反射面11、12在平視時係正交而 配置，故朝第1反射構件13入射之入射光將在第1反射面11之a1點、a2點上被反射第1次，其反射光將在第2反射構件14之第2反射面12之b1點、b2點上被反射第2次，而在自第2反射體21之出光部26、31朝第2反射構件14之外部(光學成像機構15之前面側)射出時，使自光學成像機構15之背面側朝光學成像機構15入射之入射光與穿透光學成像機構15而 射出至光學成像機構15之前面側之反射光在光學成像機構15之平視狀態下呈平行狀態。因此，自配置於光學成像機構15之背面側之立體像A不同之2點M1、M2放射而朝光學成像機構15入射之光中，為第1、第2反射面11、12所連續分別反射1次再朝光學成像機構15之外部(前面側)射出之再反射光將分別聚焦於光學成像機構15之前面側之自由空間中夾隔光學成像機構15而與立體像A對稱之位置點M1’、M2’上而成像為立體像B。

雖已分別說明第1反射構件13之第1反射體18之 第1反射面11所反射之反射光、第1反射構件13之第1反射體19之第1反射面11所反射之反射光分別再為第2反射構件14之第2反射體20之第2反射面12及第2反射構件14之第2反射體21之第2反射面12所反射之情形，但若為被第1反射構件13之第1反射體18、19之任一方之第1反射面11反射1次，接著被第2反射構件14之任一方之第2反射體20、21之第2反射面12反射第2次後之反射光，則可聚焦於光學成像機構15之前面側之自由空間中夾隔光學成像機構15而與立體像A對稱之位置上，而成像為立體像B。

立體像A與立體像B以光學成像機構15為中心而 呈面對稱之關係，故立體像A之鄰近光學成像機構15之部位在立體像B中存在於鄰近光學成像機構15之位置上，立體像A之遠離光學成像機構15之部位則存在於立體像B中遠離光學成像機構15之位置上。因此，自光學成像機構15之前面側觀看立體像B，則立體像B之凹凸關係將與立體像A之 凹凸關係相反。故而，為獲致凹凸關係與立體像A相同之立體像B，須重疊使用2個光學成像機構15。

另，切出第1、第2反射體18~21時之厚度雖須對 應第1、第2反射構件13、14之強度、第1、第2反射構件13、14之縱向尺寸及橫向尺寸而進行調整，但為諸如0.5~10mm。其次，第1、第2反射體18~21之厚度宜相對於第1、第2反射面11、12之間距而為其0.1~10倍之範圍(0.9~1.1倍之範圍較佳，1倍則更佳)。藉此，即可擴大第1、第2反射面11、12之面積而確保反射光量，並避免初始為第1、第2反射面11、12所反射之光再為旁鄰之反射面11、12(分別與初始反射之第1、第2反射面11、12對向之第1、第2反射面11、12)所反射，而重複朝初始加以反射之第1、第2反射面11、12入射而再被反射。

第1反射體18、19之第1反射面11之位置已偏移第 1反射面11之間距之1/2，故自立體像A之同一點放射而朝光學成像機構15入射之放射角度差較小之入射光中，一方之入射光可為第1反射構件13之第1反射體18之第1反射面11所反射，他方之入射光則可為第1反射構件13之第1反射體19之第1反射面11所反射。

且，第2反射體20、21之第2反射面12之位置亦已偏移第2反射面12之間距之1/2。因此，第1反射體18之第1反射面11所反射之反射光與第1反射體19之第1反射面11所反射之反射光之反射角度差即便較小，一方之反射光亦可為第2反射構件14之第2反射體20之第2反射面12所反射，他方之反 射光則可為第2反射構件14之第2反射體21之第2反射面12所反射。其結果，則可使用自立體像A之同一點朝光學成像機構15入射之放射角度差較小之反射光生成立體像B，並實現高清晰之成像。

第1實施例中，雖使第1反射構件13為已積層之2 個第1反射體18、19所構成之2層構造，並使第2反射構件14為已積層之2個第2反射體20、21所構成之2層構造，但亦可分別由單一之第1、第2反射體構成第1、第2反射構件。

且，亦可將第1、第2反射構件分別構成諸如3層以上10層以下之N層構造。另，第1、第2反射構件為N層構造時，將使第1、第2反射構件個別之平視時相鄰之第1、第2反射面之位置偏移間距之1/N而加以配置。構成如上，即可使平視狀態下之第1、第2反射構件之第1、第2反射面之間距為第1、第2反射體個別之第1、第2反射面之間距之1/N，而獲致較高解析度之立體像。

立體像播放裝置17則諸如圖1所示，包含可由已保存之電子資料形成立體像訊號而加以輸出之影像源32、可由立體像訊號形成影像訊號及影像訊號之輸出控制訊號之顯示控制部33、可基於輸出控制訊號而將影像訊號轉換為影像並加以投影之投影器部34。進而，立體像播放裝置17設有顯示部37，顯示部37則包含在投影方向上設間隔而積層有S枚可電性地進行光之穿透狀態與散射狀態之選擇(電子控制)之與投影器部34之投影方向正交之電子屏幕35而構成之顯示器16，以及可基於輸出控制訊號而進行電子 屏幕35之光之穿透狀態與散射狀態之選擇之驅動器36。另，電子屏幕35配置成方向與光學成像機構15正交。

影像源32可藉諸如於設有資訊記憶裝置之泛用之電腦中搭載繪圖用程式、用於與顯示控制部33之間進行資料及訊號之輸出入之介面而形成。在此，影像源32所輸出之立體像訊號諸如由三次元之數位影像之訊號、景深值(諸如於數位影像中已設定電子屏幕35之面上為X軸及Y軸，而電子屏幕35之積層方向為Z軸之座標系時之Z座標值)所構成。

顯示控制部33則具備可由三次元之數位影像之訊號及景深值分別作成對應景深值之切片影像(slice image)之訊號以作為影像訊號之切片影像形成功能，以及可作成代表由切片影像之訊號作成之切片影像之形成部位之輸出控制訊號而由切片影像形成體積影像(volume image)之復原功能。其次，顯示控制部33可藉諸如於微電腦中搭載可實現切片影像形成功能及復原功能之程式而形成。

投影器部34係可由影像訊號形成切片影像而加以投影者，需要每秒1000~5000圖幀之呈像速度及充分之光輸出。因此，投影器部34可使用諸如DMD(Digital Micromirror Device)方式之投影器。另，DMD方式之投影器之光源宜係使用光強度較大而焦點景深不受限制之雷射光源之形式者。

電子屏幕35可使用諸如PNLC(Polymer Network Liquid Crystal(高分子網狀架構型液晶))而形成之。在此， 未施加電壓之狀態之電子屏幕35中，液晶分子乃不規則排列之狀態，故自外部朝電子屏幕35入射之光可因液晶層而形成散射狀態。另，已施加電壓之狀態之電子屏幕35中，液晶分子乃對電子屏幕35之兩表面上配置之玻璃面垂直而排列之狀態，故朝電子屏幕35入射之光將穿透而可使電子屏幕35形成透明狀態。

因此，設置可對已積層配置之各電子屏幕35個別 進行電壓之施加及阻斷之電壓施加電路38，並使景深值之最大值及最小值分別對應已積層配置之電子屏幕35之兩端位置(第1個電子屏幕35之位置及第S個電子屏幕35之位置)，且基於來自顯示控制部33之輸出控制訊號而藉驅動器36進行電壓施加電路38之動作控制，即可將自投影器部34依序顯示之對應景深值之切片影像分別放映於對應景深值之部位之電子屏幕35上。

圖1中，顯示有對第1、2、…、i-1、i+1、…、S-1、 S個電子屏幕35施加電壓，而對第i個電子屏幕35未施加電壓之狀態。第i個電子屏幕35呈光之散射狀態，故一旦自投影器部34投影欲使第i個電子屏幕35顯示之切片影像，則形成切片影像之光將穿透第1、2、…、i-1個電子屏幕35而於第i個電子屏幕35中形成散射狀態，散射光則穿透第1、2、…、i-1、i+1、…、S-1、S個電子屏幕35，故可明視自外部朝第i個電子屏幕35投影之切片影像。

另，作為立體像A之1圖框之切片影像之顯示在複數之電子屏幕35上巡迴進行一次而完成。其次，一旦於顯示器 16內以每秒50圖框以上之速度進行圖框之切換，即可藉肉眼之殘像效果而如圖1所示般明視立體像A。

另，圖1中，雖顯示就顯示器16之複數電子屏幕 35使用1台投影器部34而進行切片影像之投影，但亦可在積層方向上將複數之電子屏幕35分割為複數段，並就各段配置可朝該段所設之複數電子屏幕35投影切片影像之投影器部。此時，各投影器部分別連接顯示控制部33。構成如上，即可增大顯示器之尺寸，而形成大尺寸之立體像A。

接著，說明本發明第1實施例之使用立體像形成系統10之立體像形成方法。

如圖1所示，於光學成像機構15之前面側之自由空間內成像立體像B時，首先，將於配置於光學成像機構15之背面側之立體像播放裝置17之顯示器16內形成發光之立體像A。

立體像A若存在光學成像機構15之背面側，則自立體像A放射之光中，自光學成像機構15之背面側入射之光1將為第1反射面11所反射，進而為平視時與第1反射面11呈交叉配置之第2反射面12所反射而穿透至光學成像機構15之前面側。在此，穿透光學成像機構15後之反射光在平視時將與自光學成像機構15之背面側入射之入射光平行，故自立體像A之一點呈放射狀射出之光中，為個別不同之第1、第2反射面11、12所反射而穿透光學成像機構15之光將聚焦於光學成像機構15之前面側之自由空間內，並於自由空間內成像為立體像B。其結果，顯示器16內之立體像B即於自由空間內形成可直接以人手觸摸之狀態之立體像B。

另，光學成像機構15中，第1、第2反射構件13、 14分別構成2層構造，設於第1反射體19之第1反射面11之位置對第1反射體18之第1反射面11之位置偏移間距之1/2，設於第2反射體21之第2反射面12之位置則對第2反射體20之第2反射面12之位置偏移間距之1/2。因此，分別平視第1、第2反射構件13、14時，第1、第2反射面11、12之間距(間隔)可為實際之間距之1/2，諸如自立體像A之1點放射之放射角度差較小之光彼此，以及自立體像A之鄰近點放射之光彼此，均可分別為第1反射構件13之第1反射面11所反射，其等之反射光可再度為第2反射構件14之第2反射面12所反射，而聚焦於光學成像機構15之前面側之自由空間內。其結果，即可提昇立體像B之解析度，並明視鮮明之立體像B。

在此，形成於顯示器16內之立體像A若為靜態(靜 像)，則立體像B將為靜態(靜像)，形成於顯示器16內之立體像A若為動態(動像)，立體像B即為動態(動像)。

又，立體像A之電子資料亦可為本於實際之物體而形成者，或藉電腦繪圖而形成者。因此，舉例言之，若基於X光之CT影像資料及MRI影像資料而形成特定臟器之電子資料，則可藉上述臟器之立體像A而於自由空間內形成臟器之立體像B。

另，藉光學成像機構15而形成之立體像B之凹凸關係與實際之立體像A之凹凸關係相反，故若採用立體像播放裝置17之顯示器16內發光之立體像A之凹凸關係與實際之立體像A之凹凸關係相反之電子資料，即可使立體像B之凹凸關 係與立體像A之實際之凹凸關係一致。

本發明第2實施例之立體像形成系統與本發明第1實施例之立體像形成系統10相較，其特徵在於使用圖3、圖4所示之光學成像裝置39取代光學成像機構15。因此，僅就光學成像裝置39加以詳細說明。

光學成像裝置39於同一面上設有複數之光學成像機構44，光學成像機構44係抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件42、43，第1、第2反射構件42、43則分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面40、41，進而第1、第2反射面40、41依同一間距而配置並形成正交狀態。其次，各光學成像機構44之對向之第1、第2反射面40、41之平視時交叉之交叉角度之平分線之一集中於一點上。以下，即詳細加以說明。

另，圖3中，為明示反射面40、41，而分別重疊顯示第1、第2反射構件42、43之反射面40、41。

如圖4所示，構成光學成像機構44之第1反射構件42係由已積層之2個第1反射體45、46所構成之2層構造(N層構造之一例)，第1反射面40分別依一定之間距而配置於第1反射體45、46上，第1反射體45之第1反射面40之位置與第1反射體46之第1反射面40之位置在平視時僅平行偏移第1反射面40之間距之1/2。且，構成光學成像機構44之第2反射構件43係由已積層之2個第2反射體47、48所構成之2層構造，第2反射面41分別依一定之間距(諸如與第1反射面40之間距相同)而配置於第2反射體47、48上，第2反射體47之第 2反射面41之位置與第2反射體48之第2反射面41之位置在平視時僅平行偏移第2反射面41之間距之1/2。

如圖3所示，光學成像機構44係例如形狀為同一 尺寸之台形，光學成像機構44之對向之斜邊所對應之中心線P與二等分第1、第2反射面40、41之平視時交叉之交叉角度之平分線之一一致時，可於同一平面上配置T個光學成像機構44而使光學成像機構44之中心線P集中於1點，以構成平視時外形呈正T角形之光學成像裝置39。其次，光學成像裝置39之中央部(以各光學成像機構44之中心線P集中之一點為中心之領域)形成有不存在第1、第2反射面40、41之正T角形之孔部49，故於該孔部49內嵌入平板狀之阻光部50，並將立體像A(未圖示)配置於阻光部50之背面側。設置阻光部50，即可於來自立體像A之光中阻遮未為第1、第2反射面40、41所反射而穿透光學成像裝置39之光(未反射之穿透光)。且，亦可在來自立體像A之光中，有效率地阻遮以較小之入射角度朝光學成像裝置39入射再被第1、第2反射面40、41僅反射一次而穿透光學成像裝置39之光。藉此，即可避免對立體像B出現映射於第1、第2反射面40、41之立體像A之鏡像而作為重影或雜訊。

另，T係諸如4~100之範圍內之整數。其次，T愈 大，光學成像機構44所包含之第1、第2反射面40、41所對應之中心線P上之第1、第2反射面40、41之比例將提高。中心線P上之第1、第2反射面40、41之比例若提高，則可相對增加分別被第1、第2反射面40、41僅反射1次而穿透光學成 像裝置39之光之比例(相對減少被第1、第2反射面40、41僅反射1次而穿透光學成像裝置39之光之比例)，而可使實像更明亮，並避免立體像A之鏡像之出現。

雖使光學成像機構44為台形，並使光學成像裝置 39為於中央部設有正T角形之孔部49而外形為正T角形，但亦可於形成光學成像裝置39後，再將外周形狀調整為諸如圓形或四角形。進而，亦可於形成光學成像裝置39後，再加工正T角形之孔部49之緣部而加以改為圓形之孔部。

又，第2實施例中，雖使第1反射構件42為已積層之2個第1反射體45、46所構成之2層構造，並使第2反射構件43為已積層之2個第2反射體47、48所構成之2層構造，但亦可分別以單一之第1、第2反射體構成第1、第2反射構件。

其次，亦可使第1、第2反射構件分別為諸如3層以上10層以下之N層構造。另，第1、第2反射構件為N層構造時，第1、第2反射構件則分別使平視時相鄰之第1、第2反射面之位置偏移間距之1/N而加以配置。構成如上，即可使平視狀態之第1、第2反射構件之第1、第2反射面之間距為第1、第2反射面之間距之1/N，以獲致更高解析度之立體像。

另，使用本發明第2實施例之立體像形成系統之立體像形成方法與使用第1實施例之立體像形成系統10之立體像形成方法相同，故省略其說明。

本發明第3實施例之立體像形成系統與本發明第1實施例之立體像形成系統10相較，一如圖5所示，其特徵在於配置有投影器部51以使立體像播放裝置之投影器部51 之投影方向對光學成像機構15構成垂直方向，並於投影器部51與光學成像機構15之間配置有對光學成像機構15分別設成平行之電子屏幕52而成之顯示器53。另，第3實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置之作用與立體像形成系統10之立體像播放裝置17相同，故就相同之構成構件附以相同之標號而省略其詳細說明。

電子屏幕52分別設成與光學成像機構15平行，故自形成於顯示器53內之立體像A放射之光可有效率地朝光學成像機構15入射，並藉光學成像機構15而形成明亮、鮮明之立體像B。

本發明第4實施例之立體像形成系統與本發明第1實施例之立體像形成系統10相較，一如圖6所示，其特徵在於配置於光學成像機構15之背面側之立體像播放裝置中，顯示器54之電子屏幕55分別設成與光學成像機構15平行，顯示器54之背面側則配置有反射鏡56，而使其反射面對電子屏幕55之積層方向傾斜45度，投影器部57則配置成投影方向對反射鏡56之反射面傾斜45度。另，第4實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置之作用與立體像形成系統10之立體像播放裝置17相同，故就相同之構成構件附以相同之標號而省略其詳細說明。

構成如上，即可藉反射鏡56反射自投影器部57投影之切片影像，並使其自垂直方向朝電子屏幕55入射。其次，對光學成像機構15分別平行設置電子屏幕55，故自形成於顯示器54內之立體像A放射之光可有效率地朝光學 成像機構15入射，而藉光學成像機構15形成明亮、鮮明之立體像B。

進而，顯示器54之背面側未配置投影器部57，故可使立體像播放裝置小型化，而亦使立體像形成系統之構造小型化。

本發明第5實施例之立體像形成系統與本發明第2實施例之立體像形成系統相較，其特徵在於使用第3實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置作為立體像播放裝置。且，本發明第6實施例之立體像形成系統與本發明第2實施例之立體像形成系統相較，其特徵在於使用第4實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置作為立體像播放裝置。

因此，第5、6實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置分別與本發明第3、4實施例之立體像形成系統之立體像播放裝置相同，其作用亦與立體像形成系統10之立體像播放裝置17相同，故省略其詳細說明。且，第5、6實施例之立體像形成系統之作用及立體像形成方法亦與第2實施例之立體像形成系統之作用及立體像形成方法相同，故省略其詳細說明。

以上，雖已參照實施例而說明本發明，但本發明完全不受限於上述實施例所揭露之構造，而亦包含在申請專利範圍所揭露之內容範圍內可得而知之其它實施例及變形例。

進而，組合本案實施例與其它實施例或變形例所分別包 含之構成要素而成者，亦包含於本發明之範圍內。

舉例言之，雖抵接配置具備透光性之板狀之第 1、第2反射構件，但亦可鄰近配置其等。在此，已鄰近配置之第1、第2反射構件間之距離宜在第1、第2反射構件之厚度之2倍以內之範圍內。另，第1、第2反射構件之距離若設為超過第1、第2反射構件之厚度之2倍，則射入面板(光學成像機構)之入射光線之第1反射構件之反射點與第2反射構件之反射點之距離將為第1、第2反射構件之厚度之2倍以上，而使參與上述第1、第2反射構件各1次合計2次反射後之成像點上之成像之反射光線彼此之偏差亦成比例而增大，故成像區域之解析度將降低，較不適用。

產業上之可利用性

本發明可不使用實際之物像，而於自由空間內顯示藉電子資料而作成之立體像。因此，人體可接觸所作成之立體像，而不僅可利用於廣告之範疇，亦可利用於顯示複雜之機械構造之細節等工程學之範疇、藉立體像說明人體組織等醫學之範疇。

10‧‧‧立體像形成系統

15‧‧‧光學成像機構

16‧‧‧顯示器

17‧‧‧立體像播放裝置

32‧‧‧影像源

33‧‧‧顯示控制部

34‧‧‧投影器部

35‧‧‧電子屏幕

36‧‧‧驅動器

37‧‧‧顯示部

38‧‧‧電壓施加電路

A‧‧‧立體像

B‧‧‧立體像

Claims (5)

1. 一種立體像形成系統，其特徵在於包含有：光學成像機構，係鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距(pitch)而平行配置之帶狀之第1、第2反射面，且前述第1、第2反射面進而配置成交叉之狀態；及立體像播放裝置，配置於前述光學成像機構之背面側，可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A；使前述顯示器內之前述立體像A於前述光學成像機構之前面側之自由空間內成像為立體像B。
2. 一種立體像形成系統，其特徵在於包含有：光學成像裝置，於同一面上設有複數之光學成像機構；前述光學成像機構係鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面；進而依同一間距所配置之前述第1、第2反射面形成正交狀態；而且，前述各光學成像機構之對向之前述第1、第2反射面在平視時交叉之交叉角度之平分線之一集中於一點；及立體像播放裝置，配置於前述光學成像裝置之背面側，可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光 之立體像A；使前述顯示器內之前述立體像A於前述光學成像裝置之前面側之自由空間內成像為立體像B。
3. 如申請專利範圍第1或2項之立體像形成系統，其中前述第1、第2反射構件分別為2層以上之N層構造，且前述第1、第2反射構件分別使平視時相鄰之前述第1、第2反射面之位置偏移間距之1/N。
4. 如申請專利範圍第1或2項之立體像形成系統，其中前述立體像播放裝置包含：可將由前述電子資料形成之影像訊號轉換為影像而加以投影之投影器部、以及於前述影像之投影方向上設間隔而配置有可放映前述影像之電子屏幕之前述顯示器，前述電子屏幕可進行光之穿透狀態與散射狀態之選擇之電子控制，並配置成方向與前述光學成像機構平行或正交。
5. 一種立體像形成方法，其特徵在於：在光學成像機構之背面側配置可由電子資料於顯示器內顯示呈靜態或動態而發光之立體像A之立體像播放裝置，使前述顯示器內之前述立體像A於前述光學成像裝置之前面側之自由空間內成像為立體像B；前述光學成像機構係鄰近或抵接配置具備透光性之板狀之第1、第2反射構件，前述第1、第2反射構件分別包含對板面呈垂直且依一定之間距而平行配置之帶狀之第1、第2反射面，且前述第1、第2反射面進而配置成交叉之狀態。