JPH0414086A - 立体表示装置 - Google Patents

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、三次元形状のデザインンステム等に好適であ
る立体的形状を表現する立体表示装置に関するものであ
る。

本発明は、立体的な形状を表現する立体表示装置におい
て、 多数の画像表示素子を平面状に配列し、その各画像表示
素子を、三次元情報に基づいて配列面に対し垂直に移動
させてその配列面を変化させることにより、 三次元形状を多数の者が具象的に種々の視点から即時に
見ることができるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来の、三次元の画像を表示する方式としては、（１）
通常の二次元のデイスプレィに表示し、入力操作により
視点が変えられるようなシステム、（２）ホログラフィ
−による立体表示、（３）二次元デイスプレィ等に左眼
、右眼用の２画像を表示し、液晶シャッタメガネ、偏光
メガネ、色メガネを利用して分離して見ることによる立
体映像、 などが提唱されている。

「発明が解決しようとする課題じ しかしかながら、上記従来の技術における三次元画像の
表示方式では、それぞれ以下のような問題点があった。

（１）の二次元デイスプレィ表示では、立体表示とは言
っても、二次元的な表示であるため、立体感を得るのが
困難であり、１つの表示における視点は１つに固定され
るので具体的に形状を把握し難い。

（２）のホログラフィ−では、まず、特殊なフィルムを
作成しなければならないため、動的、即時的に映像を提
供することが困難である。

（３）のメガネを利用した立体表示では、メガネを準備
し、それを作業の都度に着脱しなければならない煩わし
さがあることと、−人ないし小人数でしか見られないこ
となどの欠点がある。

さらに、二次元表示によるデザイン等においては、表示
されているものをそのまま操作するダイレクト　マニピ
ユレーション　という考え方が広く受は入れられ、マウ
スやタブレット、タッチスクリーンといった人力手段で
ボインティングかな−されているが、上記従来の（１）
、（２）、（３）の二次元画像の表示では、いずれら表
示に対するボインティングの操作が困難であった。

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、三次元形状を多くの者が具象的に種々の視点から即
時に見ることができるようにし、また、その三次元形状
を操作するポインティングを容易にする立体表示装置を
提供するこことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の立体表示装置の第
１の構成は、 多数の画像表示素子を二次元状に配列し、面記画像表示
素子をその配列面に垂直な方向に移動させる手段を該画
像表示素子のそれぞれに設け、三次元情報に基づいて前
記画像表示素子のそれぞれに移動量を指示して上記配列
面の形状を変化させ立体的な形状を表現することを特徴
とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の立体表示装
置の第２の構成は、 上記第１の構成において、画像表示素子のそれぞれにポ
インティング用のセンサーを設けることを特徴とする。

［作用］ 本発明は、三次元情報に基づいて、二次元状に配列した
多数の画像表示素子をその配列面に垂直に移動させ、そ
の配列面を変化させることにより、三次元形状を具象的
に表現し、即時に多数の者が種々の視点から同時に見ら
れるようにする。また、各画像表示素子にポインティン
グ用のセンサーを設けてダイレクトにその三次元形状を
操作可能にする。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す立体表示装
置の斜視図であり、第２図はその立体表示装置を構成す
る一個の画像表示素子の斜視図である。本実施例は、大
きな基板ｌ上に多数の画像表示素子２か二次元状、アレ
イ状に配列されて成る。回倒では、縦×横が８×８個の
画像表示素子２を等間隔て配列した例を示しであるか、
実用的には例えば２００Ｘ６４０個程度の配列例が好適
である。

画像表示素子２は、第２図に示すように、リニアステッ
ピングモータ２１により所定距離を上下に移動される軸
部２２の先端に圧力ゲージ２３を取り付け、その上に赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の発光部を有する発
光素子２４を配して構成される。リニアステッピングモ
ータ２１の底部は中央に軸部２２の抜ける穴を有する小
基板２５に取り付けられ、ステッピングモータ２＋、圧
力ゲージ２３１発光素子２４の各々の信号線、制御線等
は、小基板２５上の端子２５ａにそれぞれリード線２１
＋Ｌで、あるいはケーブル２３ａ、２４１を用いて接続
される。軸部２２の最大移動量が大きいような場合には
、ケーブル２３ａ、２４ａとしては伸縮量の大きいスパ
イラル線を用いたり、あるいは軸部２２上に電極を設け
るとともに、小基板２５側にその電極に対する接点を設
けて上下動時に摺動接触させて端子２５ａとの電気的接
続を行うようにしても良い。この場合には、圧力ゲージ
２３の微弱な検出信号は、圧力ゲージ２３側に増幅手段
を備えて授受を行うのが好適である。

小基板２５上には、必要により発光素子２４の駆動回路
やリニアステッピングモータ２Ｉの駆動回路を実装する
。発光素子２４は、Ｒ，Ｇ、Ｂ別の発光部を有するもの
以外に、ＲＧＢ三色を１つにまとめて任意の発色ができ
るものでも良く、あるいは単色の発色のものであっても
良い。

第３図は、上記第１の実施例の立体表示装置の使用例を
示すブロック図である。この使用例は、コンピュータ等
を有するシステムの三次元データの表現手段として、従
来のデイスプレィの代わりに使用する例を示している。

このシステムの構成において、３は第１の実施例の立体
表示装置、４はリニアステッピングモータ駆動装置、５
は発光素子制御装置、６は演算処理装置、７は操作入力
用のキーバッド、８は同じく操作人力用のトラックホー
ル、９は三次元データ格納装置である。

立体表示装置３は、画像表示索子２の二次元配列面の座
標軸をＸ、Ｙ軸とし、その配列面に垂直な方向軸をＺ軸
とする。三次元データ格納装置９には、ＣＡＤ　（コン
ピュータ　エイディト　デザイン）と同じ手法で作成さ
れた立体形状の三次元形状データが格納される。この三
次元形状データは、一般に三次元形状を構成する線分を
表すベクトルデータと、その線分で構成される面の色・
輝度データとから成る。演算処理装置６は座標変換手段
を有し、上記三次元形状データに基づいて立体表示装置
３を構成する各画像表示素子２の各座標位置（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）と色・輝度とを求める。これにより、演算処理装置
６は、その出力部から、ステッピングモータ駆動装置４
に対しては画像表示素子２を特定するＸ、Ｙ座標指定信
号とそのＺ方向の移動量を指示する変量指定信号を送出
し、発光素子制御装置５に対しては同しく画像表示素子
２を特定するＸ、Ｙ座標指定信号とその色・輝度信号を
送出する。

以上の信号を受けて、ステッピングモータ駆動装置４は
各画像表示素子２毎に変量を保持するとともに、その変
量に対応して各画像表示素子２にリニアステッピングモ
ータ２１（第２図）の駆動信号を送出する。また、発光
素子制御装置５は各画像表示素子２毎に色・輝度信号を
保持し、例えばライン毎の走査により指示された色・輝
度でそれらに設けられている発光素子２４（第２図）を
発光させる。なお、リニアステッピングモータ２１の駆
動方法としては、接続線数を減少させるために、ライン
毎に制御を行ったり、あるいは各画像素子２毎に駆動回
路を備え変量を保持して制御を行ったりしても良い。発
光素子２４の駆動についても、同様に各画像表示素子２
毎に駆動回路を備えて行うことができる。

立体表示装置３の各画像表示素子２の圧力ゲージ２３（
第２図）の出力は、圧力ゲージ入力として演算処理装置
６へその入力部を通して入力される。また、キーバッド
７は、「ダウンコ釦　「アップ」釦、「拡大」釦、「ズ
ーム」釦等を有し、操作モード等の選択情報を演算処理
装置６へその人力部を通して人力する。また、トラック
ボール８は、その視点を動かすための回転変量を演算処
理装置６へその入力部を通して入力する。

以上のように構成した第１の実施例の動作および作用を
述へる。

以下、第３図のシステムにおいて、乗用車のデザインを
行う場合を例に説明する。第４図（ａ）。

（ｂ）は、立体表示装置３の立体表示例を示す斜視図で
ある。まず、立体表示動作について述べる。

表示のための車体の三次元形状データは、標準形状デー
タとして三次元データ格納装置９に格納されたものを取
り出すなどして得る。演算処理装置６は、取り出した車
体の三次元形状データをその座標変換手段で展開し、各
画像表示素子２のリニアステッピングモータ２１（第２
図）の変量（移動量）を求めて、ステッピングモータ駆
動装置にその駆動を行わせる。また、車体の色・輝度デ
ータに従って、発光素子制御装置５を介して各画像表示
素子２の発光素子２４（第２図）を所定の色。

明度に発光させる。このようにして例えば第４図（ａ）
のような車体の上面を視点とする立体表示を行うことが
できる。しかし、この立体表示の向きではタイヤハウス
など車体の横方向にへこんだ部分を表現することができ
ない。そこで、トラックボール８を回転させることによ
り、その回転変量に合わせて車体形状の視点を変化させ
、例えば第４図（ｂ）のように横方向を視点として車体
形状を展開し立体表示を行う。また、解像度に点で細部
が不明確である場合には、キーバッド８の「拡大」釦や
「ズーム」釦を押し、画像表示素子２の先端を押すこと
によって拡大部分を指示することにより、車体の一部分
（例えばタイヤハウス）を拡大して展開し立体表示を行
う。このときの拡大率は、釦を押した期間などで決定す
る。立体表示装置３は机上等に画像表示素子２の配列面
を水平にして設置しても良いし、壁などにその配列面を
垂直にして配置しても良い。このように、三次元形状が
具体的、具象的に即時に見ることか可能になる。また、
具象的な立体表示であるため、つの表示においているい
ろな角度（視点）から観察を行うことも可能になる。

次に、立体表示された形状の操作について述べる。車体
形状の線や面に変更を加えたい場合は、キーバッド７の
「アップ」釦または「ダウン」釦を押しながら、画像表
示素子２の先端を押す。その押されたことは、圧力ゲー
ジ２３（第２図）により検出されて演算処理装置６に人
力され、演算処理装置６は、該当する各画像表示素子２
を指示して従って移動させるとともに、逆変換して三次
元形状データを変更する。これにより、容易に三次元形
状の操作即ちダイレクト　マニピユレーションが可能に
なる。この機能を利用すれば、無から新たに三次元形状
データを作成することも可能である。

第５図は、本発明の第２の実施例の立体表示装置の構成
を示す断面図である。本実施例の立体表示装置３′　も
、第１の実施例と同様に、大きな基板１上に画像表示素
子２′をアレイ状に配列して構成する。ただし、本実施
例の画像表示素子２′は、ポインティング用のセンサー
２３のみを、リニアステッピングモータ２Ｉで上下動さ
れろ軸部２２の先端に設け、発光素子に代えてそれらの
表面を白色ゴム膜等で形成した配列面を覆う大きさの柔
軟なスクリーン３１に取り付ける。さらに各発光素子の
発光に代えてスクリーン３１の上方にプロジェクタ１０
ａを設け、色・輝度信号を投影して表現する。ポインテ
ィング用のセンサーとしては圧力センサーでも構わない
が、例えば凹部内に収納するなどスクリーンの張力がか
からないような構造にする必要がある。この点では、磁
気センサーを用い、その操作は磁気を発するペンを近づ
けることで行うようにするのが好適である。

第６図は、第２の実施例の立体表示装置３′の使用例を
示すブロック図であり、第３図に対応するものである。

前述したように、本実施例では、立体表示装置３′の上
方にプロジェクタ１０ａを設ける。このプロジェクタＩ
Ｏａは、デイスプレィ表示装置１０ｂにより制御されて
、演算処理装置６から出力される各画像表示素子毎の色
・輝度信号をスクリーン３１上に投影する。上記以外の
同一符号の各部材は、第１の実施例の場合と同様に構成
され、機能するものである。第２の実施例によれば、滑
らかな輪郭の立体表示を行うことができる。

なお、いずれの実施例においても発光ないしは投影にて
立体形状を表現しているか、自然光のみで形状のみを立
体表現しても、本発明の目的は達せられる。また、各画
像表示素子に設けるポインティング用のセンサーとして
は、圧力ゲージや磁気センサーに限るものではなく、特
殊光による光センサーやあるいは機械式の接点、圧力ゲ
ージ以外の圧力センサーなど種々のものが使用可能であ
る。このように、本発明はその主旨に沿って種々に応用
され、種々の実施態様を取り得るものである。

「発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明の立体表示装置に
よれば、具象的に即時に立体表示ができるとともに、い
ろいろな角度から立体形状を見ることができ、わかりや
すく三次元形状を表現することができる。また、請求項
２の発明によれば、画像表示素子の先端にボインティン
グ用のセンサーを設けたので、三次元形状を直接操作す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図、第
２図は上記実施例の画像表示素子の斜視図、第３図は上
記第１の実施例の使用例を示すブロック図、第４図（ａ
）、（ｂ）は上記第１の実施例の立体表示例を示す斜視
図、第５図は本発明の第２の実施例の構成を示す斜視図
、第６図は上記第２の実施例の使用例を示すブロック図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の画像表示素子を二次元状に配列し、前記画
   像表示素子をその配列面に垂直な方向に移動させる手段
   を該画像表示素子のそれぞれに設け、 三次元情報に基づいて前記画像表示素子のそれぞれに移
   動量を指示して上記配列面の形状を変化させ立体的な形
   状を表現することを特徴とする立体表示装置。
2. （２）請求項１の立体表示装置において、 画像表示素子のそれぞれにポインティング用のセンサー
   を設けることを特徴とする立体表示装置。