JPH0434543A - 立体映像生成装置 - 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〕 この発明は、立体（三次元）映像を生成する立体映像生
成装置に関し、特に、空間に完全な立体映像を生成でき
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

立体映像を生成する従来の技術としては、例えば、画像
処理情報センター発行、ｒＰ　Ｉ　ＸＥＬ。

１９８８年２月号（Ｎｏ　、　６５）の１２４〜１３４
頁に記載されているように、多種多様のものが知られて
いる。

これら従来の技術の多くは、二次元スクリーンに投影さ
れる二次元画像を特殊メガネ等を用いて観ることにより
、三次元画像を生成したような効果を得るものである。

代表的なものとしては、赤及び青に色分けされた映像を
赤及び青のフィルタで出来たメガネをかけて観る方法や
、偏光レンズを付けた映写機と偏光フィルタで出来たメ
ガネとを利用する方法等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような技術では、観察者は特殊メガ
ネをかける煩わしさがあると共に、赤及び青で色分けを
行う方法ではカラー表示が難しく、また、偏光フィルタ
を用いる方法では、観察者が僅かでも顔を傾けると立体
効果がなくなってしまうので、長時間の観察には不向き
であった。

なお、特殊メガネを使用しないで立体映像を生成する技
術も提案されてはいる（上記文献参照）が、実用的でな
かったり、充分な効果が望めない（極単純な線画しか描
けない、カラー映像が生成できない等）という欠点があ
る。

そこで、この発明は、上述したような従来の技術におけ
る未解決の課題に着目してなされたものであり、特殊メ
ガネ等を用いる必要がなく、充分実用的である立体映像
生成装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）記載の発明で
ある立体映像生成装置は、所定の軸心の周囲に軸方向及
び径方向所定間隔に渡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、を備えた。

また、請求項（２）記載の発明は、上記請求項（１）記
載の発明において、発光手段の回転数及び発光制御手段
の制御周期の内の少なくとも一方を可変とした。

〔作用〕

請求項（１）記載の発明にあっては、回転駆動手段が複
数の発光手段を回転させると、それら複数の発光手段は
軸心の周囲に軸方向及び径方向所定間隔に渡る表示面を
形成しているから、発光手段の軌跡は三次元空間を形成
する。

そして、発光制御手段が、画像データ記憶手段に記憶さ
れている複数組の画像データを順次呼び出し、その呼び
出された画像データに基づいて複数の発光手段を発光さ
せる。

すると、画像データ記憶手段に記憶されている複数組の
画像データは、所定回転角毎の表示面に合わせて作成し
たものであるから、これらが順次呼び出され且つその呼
び出された画像データに基づいて表示面を構成する複数
の発光手段が発光すると、上記三次元空間には、人間の
目の残像効果によって立体映像が生成される。

また、複数の発光手段（即ち、表示面）が一回転する間
に、発光制御手段によって画像データ記憶手段に記憶さ
れている複数組の画像データが一巡するようにすれば、
上記三次元空間には、静止状態の立体映像が生成される
し、それらの間にずれが生じると、三次元空間には、回
転している状態の立体映像が生成される。

従って、請求項（２）記載の発明のように、発光手段の
回転数及び発光制御手段の制御周期の内の何れか一方が
可変であれば、それを適宜変化させることにより、静止
している状態の立体映像又は回転している状態の立体映
像が生成される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

先ず、構成を説明すると、第１図番こおいて、立体映像
生成装置１は、ハウジング２と、このハウジング２内に
回転自在に設置された回転スクリーン３と、この回転ス
クリーン３を回転駆動させる回転駆動装置４と、を有し
ている。

なお、ハウジング２の内、回転スクリーン３を覆う上部
は、例えば硬質ガラス等からなる透明壁２Ａとなってい
る。

そして、回転スクリーン３は、第１図及び第２図に示す
ように、横長の状態に起立した長方形の薄い平板状をし
ていて、その長手方向の中心線と円板５の中心軸とが一
致するように、円板５の上面に固定されている。

さらに、円板５の下面には、ハウジング２内に設置され
たリング状の軌道面２ａ上を転勤する複数のローラ５ａ
が設けられるとともに、円板５の中心軸に一致した回転
軸６が突設されている。

回転軸６は、ハウジング２内の設置台２ｂに設けられた
軸受７に回転自在に支持されていて、その先端部に回転
方向に一体に設けられたブーＩＪ　８ａと、電動モータ
９の回転力が伝達される変速機１０の出力軸１０ａに回
転方向に一体に設けられたプーリ８ｂとが、無端ベルト
１１を介して動力伝達可能に連結されている。

なお、変速機１０には、その変速比を調整する速度調整
つまみ１０ｂが設けられている。

ここで、本実施例では、プーリ８ａ、８ｂ、電動モータ
９．変速機１０．無端ベルト１１によって、回転駆動手
段としての回転駆動装置４が構成されている。

さらに、ハウジング２内には、回転軸６の下方に設置さ
れた本体１２ａと、この本体１２ａの上面に設けられた
送受光機１２ｂと、この送受光機１２ｂに対向するよう
に回転軸６の先端面に設けられた送受光機１２ｃとから
なる光通信機１２が設けられていて、この光通信機１２
を介して、回転スクリーン３内外の回路間でのデータ通
信が可能となっている。

また、回転スクリーン３は、その側面の部分拡大図であ
る第３図に示すように、ＬＥＤ　（発光ダイオード）等
の発光素子をマトリックス状に配設した表示面として表
示パネル１５と、この表示パネル１５の裏側に設けられ
た回路部１６との二重構造になっている。

そして、第４図に示すように、回路部１６は、この立体
映像生成装置１が生成する立体の画像データを記憶する
画像データ記憶手段としてのデータ記憶装置ｆ１７と、
このデータ記憶装置１７に記憶されている画像データに
基づいて表示パネル１５を構成する個々の発光素子を点
灯若しくは消灯する表示ドライブ回路１８と、データ記
憶装置１７に所定周波数の表示クロック信号φを供給す
る表示信号発生器１９と、交換型メモリ２Ｉ内に記憶さ
れているプログラムに応じてデータ記憶装置１７内の画
像データを作成若しくは変更し且つ通信回路２２．光通
信機１２及び回転スクリーン３外に設けられた通信回路
２３を介して外部コンピュータ２４と通信可能なマイク
ロコンピュータ２０と、を備えている。

データ記憶装置１７は、第５図に示すように、ＲＡＭ等
から構成される記憶部１７Ａと、マルチプレクサ等から
構成される切換器１７Ｂとを有している。

ここで、この立体映像生成装置１は、回転スクリーン３
を回転させつつ表示パネル１５を構成する個々の発光素
子を画像データに基づいて点灯若しくは消灯することに
より、回転スクリーン３の回転軌跡内に人間の目の残像
効果によって立体映像を生成する装置である。

従って、画像データを記憶するデータ記憶装置１７の記
憶部１７Ａは、表示パネル１５の回転軌跡に対応したメ
モリ構造とする。

実際には、表示パネル１５を構成する発光素子のマトリ
ックス形式と同じ形式のフレームメモリ１７ａを複数枚
備えたメモリ構造とする。

例えば、表示パネル１５の発光素子を横方向に２５６個
、高さ方向に１２８個設けるとともに、表示パネル１５
の回転軌跡を円周方向に２０４８分割した場合、記憶部
１７Ａの総記憶容量は、２５６Ｘ１２８Ｘ２０４Ｂ＝６
７１０８８６４ビツト（約６７メガビツト）となる。

そして、切換器１７Ｂは、表示信号発生器１９から供給
される表示クロック信号φに同期して、記憶部１７Ａの
フレームメモリ１７ａを、表示パネル１５の回転角の順
に、−枚ずつ表示ドライブ回路１８に接続する。

具体的には、第６図に示すように、個々の発光素子１５
ａ毎に、切換器１７ｂ及び表示ドライブ回路ｌｅａが設
けられていて、各切換器１７ｂは、表示信号発生器１９
から供給される表示クロック信号φに同期して、各フレ
ームメモリ１７ａ内のビット情報の内、発光素子１５ａ
の表示パネル１５内の位置に対応したアドレスの情報を
、表示パネル１５の回転角の順序（その回転角の順にフ
レームメモリ１７ａを構築すれば、フレームメモリ１７
ａの番号０−Ｎの順序）で、１ビツトずつ表示ドライブ
回路１８ａに供給する。

第１図に戻って、設置台２ｂと、回転軸６と一体に回転
するフランジ部６ａとの間に、電源供給用のスリップリ
ング２６が設けられている。

即ち、第７図に示すように、ハウジング２内に設置され
た直流電源２７から供給される電源は、スリップリング
１６を介して回転スクリーン３の回路部１６に供給され
、安定化電源回路２８において電気的に安定化した後、
蓄電池２９及び電圧調整回路３０に供給される。

そして、電圧調整回路３０は、供給される電源を、発光
素子１５ａ及び回路部１６内の各回路用として電圧調整
を行った後、発光素子１５８等に供給する。また、電圧
調整回路３０は、スリ・ンプリング２６に瞬間′的な接
触不良等が生じても必要な電源が確保できるように、蓄
電池２９にも接続されている。

次に、本実施例の動作を説明する。

電動モータ９で発生した回転力は、変速機１０゜プーリ
８ｂ、無端ベル１−１１及びプーリ８ａを介して回転軸
６に伝達され、回転軸６と回転方向に一体となった円板
５及び回転スクリーン３が回転し、回転スクリーン３の
回転軌跡は、第２図に示すように、円筒形の三次元空間
を形成する。

そして、回転スクリーン３の回路部１６では、表示クロ
ック信号φに同期して、データ記憶装置１７内の各フレ
ームメモリ１７ａに記憶されている画像データが切換器
１７Ｂによって順次呼び出され、その呼び出されたフレ
ームメモリ１７ａの画像データに基づいて、表示ドライ
ブ回路１８が表示パネル１５の発光素子１５ａを点灯若
しくは消灯させる。

すると、表示クロック信号φの周波数が回転スクリーン
３の回転数の整数倍であり、且つ、回転スクリーン３が
一回転する間に記憶部１７Ａのフレームメモリ１７ａが
一巡するようにすれば、人間の目の残像効果によって、
上記三次元空間には静止状態の立体映像が生成されるし
、変速機１０の速度調整つまみ１０ｂを操作して回転ス
クリーン３の回転速度を変えるか、若しくは表示クロッ
ク信号φの周波数を変えることにより、回転スクリーン
３の回転周期と、フレームメモリ１７ａが一巡するのに
要する周期との間に差を与えると、上記三次元空間には
回転軸の周囲を回転した状態の立体映像が生成される。

なお、データ記憶装置１７に記憶される画像データは、
第２図に示した円筒形の三次元空間内に映像として生成
される立体を置いたと仮定し、その立体の線又は面と、
所定回転角毎（円周方向を上述のように２０４８分割す
れば、３６０／２０４８度毎）の表示パネル１５との交
点を求め、その交点が対応するフレームメモリ１７ａの
ビット情報を例えば論理値“１゛とし、それ以外のビッ
ト情報を論理値“°０″として構築すればよい。

また、データ記憶装置１７に記憶される画像データは、
マイクロコンピュータ２０が、交換型メモリ２１に記憶
されている情報に従って作成・変更されるが、その方法
としては、交換型メモリ２１に記憶される情報を例えば
ＬＩＮＥ、ＢＯＸ。

ＢＯＷＬ等のマクロコードの形式で記憶し、そのコード
に従ってマイクロコンピュータ２０が所定の演算処理を
行ってデータ記憶装置１７の画像データを作成・変更す
る方法と、交換型メモリ２１には立体に関するビット情
報を記憶させ、そのビット情報に従ってマイクロコンピ
ュータ２０がデータ記憶装置の画像データ１７を作成・
変更する方法とが考えられる。

前者の方は、交換型メモリ２１の記憶容量が少なくて済
む、従って、−度に多くの情報を記憶することができる
という利点があり、後者の方は、記憶容量が多くなる反
面、データ記憶装置１７内の画像データの作成・変更に
要する時間が短くなるという利点がある。

なお、交換型メモリ２１としては、カードＲＡＭ、カー
ドＲＯＭ、バブルメモリ、レーザーカード等が考えられ
るが、いずれも、回転スクリーン３の回転が停止してい
る間に交換される。

ここで、上記実施例では、発光素子１５ａが発光手段に
対応し、表示パネル１５が表示面に対応し、切換器１７
Ｂ、表示ドライブ回路１８及び表示信号発生器１９が発
光制御手段に対応する。

そして、本実施例の立体映像生成装置１で生成される立
体映像は、現実の三次元空間に描かれているため、従来
の立体視のように視差や焦点距離の差から生じる視覚的
不調和は起こらないし、何れの方向からでも観ることが
できるし、特殊メガネ等が不要であるから観察者に煩わ
しさを与えることもない。

また、上記のような立体映像生成装置１であれば、任意
の立体映像を生成することができるから、娯楽設備とし
て好適であるとともに、大型の立体映像生成装置１であ
れば演劇等の背景セット等にも利用できるし、その他、
工学や医学における種々の現象の解析装置や、構造物の
モデル、立体レーダ等にも応用できる。

さらには、住宅や自動車等の大型展示物の代わりに立体
映像生成装置１を利用すれば、外部コンピュータ２４を
操作してマイクロコンピュータ２０に指令を送ることに
より、色彩等を変更した展示物を即座に顧客に示すこと
ができるし、変速機１０の速度調整つまみ１０ｂを操作
して立体映像がゆっくり回転した状態に描かれるように
すれば、観る者の注意を引き、展示物としての効果が更
に発揮される。

また、動画を描くには、データ記憶装置１７に記憶され
るデータを所定時間毎に変更すれば、立体映像の動画が
作成される。

さらに、上記実施例では、ＬＥＤ等の発光素子を点滅さ
せて映像を生成しているため、単色の映像が生成される
が、例えば発光素子を赤、緑及び青の三原色から構成す
るとともに、データ記憶装置１７に色の情報をも記憶さ
せるようにすれば、カラーの立体映像も生成できる。

そして、本発明者等の実験によれば、従来のＬＥＤを横
方向に２５６個、高さ方向に１２８個並べて表示パネル
１５を構成するとともに、２０４８枚のフレームメモリ
１７ａを備え、そして、回転スクリーン３を毎秒８回転
させて立体映像を生成すると、充分実用的な立体映像が
生成されることが確認されているし、回転スクリーン３
の厚さも１〜２ｃｍ程度に構成することができるので、
三次元空間内に大きな死角ができて立体映像め一部が欠
けてしまうようなこともない。

なお、表示パネル１５を回転スクリーン３の両面に設け
れば、より鮮明な立体映像を描くことができるし、その
表示パネル１５の形状も上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば、第８図（ａ）に示すように複数の平面
を合わせた多面型としてもよいし、或いは、第８図（ｂ
）に示すように１／２回転で最高位置から最低位置に変
化する曲面型、第８図（Ｃ）に示すように１／４回転で
最高位置から最低位置に変化する曲面型であってもよく
、要は、軸方向及び径方向所定間隔に渡る面（即ち、回
転の軌跡が三次元空間を形成する面）であればよい。

また、上記実施例では、光通信機１２を介して回転スク
リーン３内外の通信を行っているが、これに限定される
ものではなく、例えば、電波や磁界等を利用した通信機
を用いてもよいし、或いはスリップリングを介して通信
を行ってもよい。同様に、電源の供給も、上記実施例の
ようにスリップリング２６を利用した形式に限定される
ものではなく、その他の形式であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、現実の空間に完
全な立体映像を生成することができるから、従来の立体
視のように視差や焦点距離の差から生じる視覚的不調和
は起こらないし、何れの方向からでも観ることができる
し、特殊メガネ等が不要であるから観察者に煩わしさを
与えることもな（、さらには、カラー画像や動画の生成
も容易であるという効果がある。

また、請求項（２）記載の発明では、静止した状態の画
像及び回転した状態の画像を描くことができるから、観
る者の注意を引き、展示物等に適用した場合の効果が更
に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す一部破断正面図
、第２図は回転スクリーンの斜視図、第３図は回転スク
リーンの拡大側面図、第４図は回路構成を示すブロック
図、第５図はデータ記憶装置及びその周辺の構成例を示
すブロック図、第６図は発光素子と記憶部との関係を示
すブロック図、第７図は電源供給部の構成を示すブロッ
ク図、第８図（ａ）乃至（Ｃ）は表示パネルの他の例を
示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の軸心の周囲に軸方向及び径方向所定間隔に
   渡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、を備えた
   ことを特徴とする立体映像生成装置。
2. （２）発光手段の回転数及び発光制御手段の制御周期の
   内の少なくとも一方を可変とした請求項（１）記載の立
   体映像生成装置。