JPH08280044A

JPH08280044A - 立体表示装置

Info

Publication number: JPH08280044A
Application number: JP7080009A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kamaya; 直樹釜谷; Yoshiki Shirochi; 義樹城地; Masami Tomita; 真巳冨田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】安全で容易かつ確実に３次元画像を映し出す
ことができる実用的な立体表示装置を提供する。【構成】立体表示装置１のテレビモニター型のキャビ
ネットの中には、透明でブロック状の３次元ディスプレ
イ３を内蔵してある。この３次元ディスプレイ３は、３
次元画像に表示しようとする被表示物を端から順に切っ
た各切断面像をそれぞれ２次元画像２Ｄで表示する高分
子分散液晶板としてのポリマーネマティック液晶板１０
を複数枚垂直に重ね合わせて積層することにより構成す
る。この各液晶板１０は、通常その表面が光を散乱して
白濁のくもりガラス状になると共に、各液晶板１０内の
ドットマトリックス状に配置された電極に交流電圧を印
加すると、透明な素通しガラス状になる。これにより、
各液晶板１０に２次元画像２Ｄをそれぞれ表示して３次
元ディスプレイ３に立体像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ドットマトリックス
表示の２次元表示板を複数重ね合わせて積層することに
より被表示物を白色等の単一色の静止立体物として３次
元画像で表示するようにした立体表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、移動平面スクリーンで３次元像
を表示するスクリーン装置が知られている。これを、図
１２によって具体的に説明すると、図中１００はベルト
コンベア式スクリーン装置である。このスクリーン装置
１００は、タイミングベルト１０１上に複数の移動平面
スクリーン１０２を取り付けてある。

【０００３】そして、タイミングベルト１０１をプーリ
ー１０３を介して高速で回転させ、タイミングベルト１
０１の最上部に位置した移動平面スクリーン１０２に表
示させたい物体（被表示物）の端から順に切った各切断
面像をレーザービームＬＢで順次投影すると、タイミン
グベルト１０１の最上部を順次通過する各移動平面スク
リーン１０２による表示空間に、眼の残像現象により立
体像（３次元像）が認識される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の立体像を表
示するスクリーン装置１００では、高速で移動する複数
の移動平面スクリーン１０２が必要不可欠であるが、観
察者が高速で移動する移動平面スクリーン１０２に誤っ
て手を触れれば傷つくことになり、この動く範囲を大き
くガードする必要がある不都合があった。また、順次通
過する最上部に位置する各移動平面スクリーン１０２に
よる表示空間に描かれる立体像は、被表示物の輪郭線が
積層された形のいわゆるワイヤーフレームといわれる表
示であり、本来は影になり見えない対面まで見えてしま
うという不都合があり、これらの点から実用的でなかっ
た。

【０００５】そこで、この発明は、安全で容易かつ確実
に３次元画像を映し出して見ることができる実用的な立
体表示装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】装置本体内に設けられた
３次元ディスプレイに、被表示物を３次元画像で表示す
るようにした立体表示装置であって、上記被表示物を端
から順に切った各切断面像を、複数の透明な２次元表示
板に部分的に光を拡散することによりそれぞれ２次元画
像で表示し、これら各２次元表示板を重ね合わせて積層
することにより上記３次元ディスプレイを構成してあ
る。

【０００７】

【作用】重ね合わせて積層された各２次元表示板に被表
示物の各切断面像がそれぞれ２次元画像で表示される
と、これら各切断面像がまとまって３次元ディスプレイ
には立体像（３次元像）として表示される。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面と共に詳述す
る。

【０００９】図１，３及び図８，９において、１は立体
表示装置である。この立体表示装置１のテレビモニター
型の合成樹脂製のキャビネット（装置本体）２の中に
は、ちょうど水槽が組み込まれているような形をした透
明でブロック状の３次元ディスプレイ３を内蔵してあ
る。この３次元ディスプレイ３には立体像（３次元像で
あり、図中符号３Ｄで示す）が不透明なつや消し状の実
体物として表示されるようになっている。即ち、水槽の
中に静止している金魚のような状態の立体像３Ｄが表示
されるようになっている。

【００１０】図２，３及び図６に示すように、上記３次
元ディスプレイ３は、３次元画像３Ｄに表示しようとす
る被表示物を端から順に切った各切断面像をそれぞれ２
次元画像（図中符号２Ｄで示す）で表示する高分子分散
液晶板（２次元表示板）としてのポリマーネマティック
液晶板（ＰＮ−ＬＣＤパネル）１０を複数枚（例えば約
１０００枚）垂直に重ね合わせて積層することにより構
成されている。

【００１１】上記各ポリマーネマティック液晶板１０
は、通常（交流電圧を印加しない時）その表面が光を散
乱（拡散）して白濁のくもりガラス状（つや消しガラス
状）になると共に、該各ポリマーネマティック液晶板１
０内の図示しないドットマトリックス状に配置された電
極に交流電圧を印加すると、透明な素通しガラス状（透
き通ったガラス状）になるようになっている。このよう
に各ポリマーネマティック液晶板１０はくもりガラス状
と素通しガラス状に切り換えられるものであり、図４，
５に示すように、ドットマトリックス表示となってい
る。即ち、各ポリマーネマティック液晶板１０は、横
（Ｘ）方向が６４０画素、縦（Ｙ）方向が４８０画素の
合計３０７２０画素からできている。そして、この各ポ
リマーネマティック液晶板１０の各画素の任意の箇所
（点または部分）において白濁／透明とすることができ
るようになっている。例えば、図４に示すように、各ポ
リマーネマティック液晶板１０上に「Ａ」の文字２Ｄを
白濁またはつや消し状にして周囲を透明に表示すること
ができるようになっている。

【００１２】また、図５に示すように、上記各ポリマー
ネマティック液晶板１０は、Ｘドライバー回路１２とデ
ジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）信号変換回路１３及びサン
プルホールド（ＳＨ）回路１４が含まれたプリント基板
１１と、Ｙドライバー回路１５とにより駆動されるよう
になっている。そして、リフレッシュ回路付きのビデオ
メモリー・コントローラ回路１６によりコントロールさ
れて２次元画像２Ｄが表示されるようになっている。こ
の働きは、まずコンピューター６から８ビットデジタル
ビデオ信号がビデオメモリー・コンピューター回路１６
に入り、一旦メモリーされたあとＤ／Ａ信号変換回路１
３でアナログビデオ信号に変換される。この後の表示す
るまでの動きは、ガラスを基板として用いる通常の薄膜
トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ：ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス駆動液
晶板（ＴＦＴ−ＬＣＤパネル）と全く同様である。すな
わち、アナログビデオ信号はＸドライバー回路１２によ
り各画素のサンプルホールド回路１４の所定の位置にホ
ールドされる。次に、Ｙドライバー回路１５により横ラ
インの一つが開けば、サンプルホールド回路１４にホー
ルドされた信号は一斉にそのラインに転送されて表示さ
れる。これを繰り返してひとつの画になるわけである。
尚、各ポリマーネマティック液晶板１０は交流電圧で駆
動されるので１／３０〜１／６０秒でアナログビデオ信
号の極性を反転し次の画の書き込みをすることになる。
これを繰り返すことをリフレッシュ回路という。

【００１３】図２に示すように、３次元ディスプレイ３
は、複数枚の上記ポリマーネマティック液晶板１０が層
状になって構成されている。また、３次元ディスプレイ
３の上部はライト駆動回路１７で駆動される白色光源の
ライト１８により照明されるようになっている。このラ
イト１８の光は、反射板１９により各ポリマーネマティ
ック液晶板１０の面に対して平行に照射されるので、該
各ポリマーネマティック液晶板１０上の光を拡散する部
分は明るく光るようになっている。また、ライト１８の
色を変えたり、反射板１９に色フィルターを貼ったりす
れば、３次元ディスプレイ３に表示される立体像３Ｄは
白色ではなく、赤色とか緑色とかに表示できるようにな
っている。

【００１４】また、図２に示すように、プリント基板１
１とＹドライバー回路１５とは中継基板４を介してビデ
オメモリー・コントローラ回路１６と接続されている。
さらに、立体表示装置１はコンピューター６に接続され
ており、該コンピューター６の操作部７で操作されるよ
うになっている。さらに、コンピューター６には必要に
応じて外部メモリー９が接続されている。

【００１５】図３は、立体表示装置１とコンピューター
６の回路ブロック図である。この回路で、コンピュータ
ー６のビデオボード８より、３次元ディスプレイ３を構
成する各ポリマーネマティック液晶板１０の面の番号
（Ｚ＝１，…，Ｎ）を指定しながらビデオ信号を出力す
ることにより、３次元ディスプレイ３の各ポリマーネマ
ティック液晶板１０のビデオ信号が一旦ビデオメモリー
・コントローラ回路１６等に蓄えられ、それが作画され
るようになっている。そして、コンピューター６或は外
部メモリー９に記憶された立体像３Ｄの情報は、まず、
被表示物の端から順に切った各切断面像が計算され、こ
の各切断面像の情報を立体表示装置１の３次元ディスプ
レイ３に送り込むことにより、該３次元ディスプレイ３
に３次元画像（立体像）３Ｄが表示されるようになって
いる。

【００１６】図７に示すように、３次元ディスプレイ３
を構成する各ポリマーネマティック液晶板１０の間の左
右両端には透明のガラス板製のスペーサー２０を介在し
て等間隔に密着されている。また、各ポリマーネマティ
ック液晶板１０の上下面にも透明なガラス板２１が密着
されている。そして、各ポリマーネマティック液晶板１
０の間のスペーサー２０とガラス板２１とで囲まれた隙
間には該ポリマーネマティック液晶板１０の材質である
ガラスの屈折率（光学ガラス（ＢＫ−７）で絶対屈折率
ｎ＝１．５１９）と概略等しい屈折率の透明な液体であ
るシリコンオイル２２（屈折率ｎｄ＝１．５１６）を充
填してある。このように、シリコンオイル２２を充填し
たのは、ポリマーネマティック液晶板１０と隣接するポ
リマーネマティック液晶板１０との界面に例えば空気が
入っていると、反射が約４％起こり、ポリマーネマティ
ック液晶板１０の枚数が多いので無視できない値になっ
てしまうのを防ぐためである。このシリコンオイル２２
により３次元ディスプレイ３の内部では界面反射が発生
しなくなるので、３次元ディスプレイ３があたかも全部
ガラスでできた透明な直方体となるようになっている。
尚、スペーサー２０を設けずに、各ポリマーネマティッ
ク液晶板１０間でシリコンオイル２２を介して貼り合わ
せるようにしてもよい。

【００１７】また、図８に示すように、立体表示装置１
を正面から見たときに、空気とガラス（３次元ディスプ
レイ３）の屈折率の違いから厚み方向（Ｚ方向）につい
ては、空気の屈折率をｎ_A、ガラスの屈折率をｎ_Gとすれ
ば実際にある点の１／ｎ_Gに見えてしまう（図８におい
てｎ_A＝１．０でｓｉｎｉ／ｓｉｎｒ＝ｎ_G／ｎ_Aか
ら）。これは、例えば「池の底が浅く見える」のと同じ
現象である。そのため、本実施例では、Ｚ方向について
は見かけの表示上の厚さに対し、実際の３次元ディスプ
レイ３はｎ_G倍厚く構成されている。それゆえ、３次元
ディスプレイ３のガラス中に表示される立体像３Ｄは、
あたかも空気中にあるようなＺ方向上の長さをもって見
ることができるようになっている。

【００１８】なお、図７において、シリコンオイル２２
のかわりに水（屈折率ｎ＝１．３３３）を入れてもよ
い。この場合、シリコンオイル２２と比べ界面でも反射
は起こるが、空気のときよりはずっと優れている。Ｚ方
向の補正は、ガラスと水とのそれぞれの厚さの分に応じ
て補正すればよい。

【００１９】以上実施例の立体表示装置１によれば、図
９に示すように、立体表示装置１の３次元ディスプレイ
３には自動車の立体像３Ｄが表示されている。これは、
自動車のデザインを検討しているところであり、コンピ
ューター６で既に入力されている立体物である自動車の
前端から終端までの各切断面像２Ｄを３次元ディスプレ
イ３を構成する各ポリマーネマティック液晶板１０にコ
ンピューター６を介して転送し、３次元ディスプレイ３
に立体的に表示させ、これをデザイナーやマネージャー
等の観察者３０が見ているところである。

【００２０】この自動車の３次元画像３Ｄは３次元ディ
スプレイ３の中に白い立体のソリッドモデルとして表示
されているので、観察者３０は、立ったり座ったり、下
から見たり、左右から或は中央から見ることにより、あ
たかも立体模型が筐型の装置本体２の中にあるかのよう
に見えて自動車のデザインを検討することができる。し
かも、立体模型と異なり、一部を手直ししてみようとす
る時は、オペレーター３１に操作部７を操作させ、コン
ピューター６にデータを入れれば、短時間（例えば約３
０秒）で新たなスキャンが可能であるので、一部を手直
しした立体像３Ｄをすぐに見ることができる。さらに、
自動車のバックミラーやライト等の形を実物大で見たい
時には、３次元ディスプレイ３の大きさの範囲内ですぐ
に表示することが可能となる。さらにまた、従来の移動
平面スクリーン式のような動く部分もないので非常に安
全である。

【００２１】上記３次元ディスプレイ３を構成する重ね
合わせて積層された複数枚のポリマーネマティック液晶
板１０に被表示物の各切断面像が２次元画像２Ｄでそれ
ぞれ表示されると、３次元ディスプレイ３の中に上記各
切断面像がまとまって実体のある不透明な白いかたまり
の立体像（３次元画像）が表示されるので判り易い。ま
た、コンピューター６による被表示物の立体像情報を実
際のものとして３次元ディスプレイ３に表示できるの
で、観察者３０の目の位置を上下左右に移動させれば、
その方向からの立体映像が見え、極めて理解し易い。さ
らに、図８に示すように、上記３次元ディスプレイ３
は、Ｚ方向について見かけの表示上の厚さに対しｎ_G倍
厚く構成され、透明体である３次元ディスプレイ３の屈
折率を補正したので、空中にあるのと同じ感じで被表示
物の立体像を見ることができる。さらにまた、３次元デ
ィスプレイ３を覆う装置本体２をテレビモニター型にし
たので、設計室等のどこにでも置けて、しかも簡単に移
動させることができる。

【００２２】図１０は、他の実施例の立体表示装置１′
を示す。この立体表示装置１′の装置本体２′は上面が
開口していると共に、周囲の４側面２ａ，２ａ，…が透
明なガラス板製になって全体が筐型になっている。この
透明な水槽のような筐型の装置本体２′内にはシリコン
オイル（透明の液体）２２が充填されており、その底部
２ｂに直方体状の３次元ディスプレイ３を取付けてあ
る。この３次元ディスプレイ３は、装置本体２′の上縁
部に取付けられたライト１８で照明されており、該３次
元ディスプレイ３に表示された立体像３Ｄが装置本体
２′の各側面２ａ，２ａ，…のまわりから見ることでき
るようになっている。

【００２３】また、図１１に示すように、３次元ディス
プレイ３は前記実施例と略同様に構成されており、Ｙド
ライバー回路１５に向かう配線を一旦３次元ディスプレ
イ３の延長のガラス板３′に透明電極５で導くようにし
ている。

【００２４】そして、図１０に示すように、実際にはガ
ラス製等の３次元ディスプレイ３の透明部と透明で筐型
の装置本体２′の中のシリコンオイル２２の屈折率が略
同じであるため、３次元画像３Ｄはあたかも水槽の中に
あるような立体物として見ることができる。また、前記
実施例と比べて透明な筐型の装置本体２′の周囲の４方
（４つの側面２ａ，２ａ…）の広範囲な角度から立体像
３Ｄを見ることができる。

【００２５】尚、前記各実施例によれば、３次元ディス
プレイに白色の単一色の静止立体像を表示するようにし
たが、３次元ディスプレイを構成する各高分子分散液晶
板の２次元画像の切り換えを早く行って立体動画像、例
えば子犬等の動物が歩く様子などを表示するようにして
もよい。また、前記各実施例では、高分子分散液晶板と
してＰＮ−ＬＣＤパネルを用いて白色の単一色の静止立
体像を表示するようにしたが、高分子分散液晶板として
カラーＴＦＴ−ＬＣＤパネルを用いて静止立体像等をカ
ラー表示するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、装置
本体内に設けられた３次元ディスプレイに、被表示物を
３次元画像で表示するようにした立体表示装置であっ
て、上記被表示物を端から順に切った各切断面像を、複
数の透明な２次元表示板に部分的に光を拡散することに
よりそれぞれ２次元画像で表示し、これら各２次元表示
板を重ね合わせて積層することにより上記３次元ディス
プレイを構成したので、上記３次元ディスプレイに上記
被表示物を３次元画像として安全で容易かつ確実に映し
出すことができる。

【００２７】また、装置本体内に設けられた３次元ディ
スプレイに、被表示物を３次元画像で表示するようにし
た立体表示装置であって、上記被表示物を端から順に切
った各切断面像を、複数の透明な２次元表示板に部分的
に光を拡散することによりそれぞれ２次元画像で表示
し、これら各２次元表示板を重ね合わせて積層すること
により上記３次元ディスプレイを構成し、この３次元デ
ィスプレイを透明な上記装置本体内に入れて該３次元デ
ィスプレイを不透明で光を拡散する状態にして３次元画
像を表示するようにしたので、上記３次元ディスプレイ
に上記被表示物を３次元画像として安全で容易かつ確実
に映し出すことができると共に、上記透明な装置本体の
まわりより広い角度で３次元画像を見ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す立体表示装置の斜視
図。

【図２】上記立体表示装置の内部構造を示す斜視図。

【図３】上記立体表示装置の回路ブロック図。

【図４】上記立体表示装置に用いられる高分子分散液晶
板の正面図。

【図５】上記高分子分散液晶板の回路ブロック図。

【図６】上記高分子分散液晶板を複数枚積層した状態を
示す斜視図。

【図７】上記複数枚積層された各高分子分散液晶板の要
部を示す拡大斜視図。

【図８】上記立体表示装置の複数枚積層された各高分子
分散液晶板の屈折状態を示す説明図。

【図９】上記立体表示装置の使用状態を示す斜視図。

【図１０】他の実施例の立体表示装置の斜視図。

【図１１】上記他の実施例の立体表示装置の内部構造の
斜視図。

【図１２】従来例の立体表示装置としてのベルトコンベ
ア式スクリーン装置の斜視図。

【符号の説明】

１，１′…立体表示装置２…キャビネット（装置本体）２′…透明な装置本体３…３次元ディスプレイ１０…高分子分散液晶板（２次元表示板）２２…シリコンオイル（透明な液体）２Ｄ…２次元画像３Ｄ…３次元画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置本体内に設けられた３次元ディスプ
レイに、被表示物を３次元画像で表示するようにした立
体表示装置であって、上記被表示物を端から順に切った各切断面像を、複数の
透明な２次元表示板に部分的に光を拡散することにより
それぞれ２次元画像で表示し、これら各２次元表示板を
重ね合わせて積層することにより上記３次元ディスプレ
イを構成したことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】請求項１記載の立体表示装置において、上記各２次元表示板の任意の箇所を、光の拡散または透
明状態にドットマトリックス表示で切換え自在とし、こ
れを切換えることにより上記被表示物の各切断面像を上
記各２次元表示板にそれぞれ表示するようにしたことを
特徴とする立体表示装置。
【請求項３】請求項１記載の立体表示装置において、上記各２次元表示板として高分子分散液晶板を用いたこ
とを特徴とする立体表示装置。
【請求項４】請求項１記載の立体表示装置において、上記各２次元表示板の間の密閉空間内に透明な液体を入
れたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項５】請求項１記載の立体表示装置において、上記装置本体をテレビモニター型にしたことを特徴とす
る立体表示装置。
【請求項６】請求項４記載の立体表示装置において、上記透明な液体の光の屈折率と上記各２次元表示板の屈
折率を概略等しくしたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項７】請求項６記載の立体表示装置において、主に見る方向からの見かけの厚さを、３次元ディスプレ
イの屈折率と空気の空気率の違いの分補正するようにし
たことを特徴とする立体表示装置。
【請求項８】装置本体内に設けられた３次元ディスプ
レイに、被表示物を３次元画像で表示するようにした立
体表示装置であって、上記被表示物を端から順に切った各切断面像を、複数の
透明な２次元表示板に部分的に光を拡散することにより
それぞれ２次元画像で表示し、これら各２次元表示板を
重ね合わせて積層することにより上記３次元ディスプレ
イを構成し、この３次元ディスプレイを透明な上記装置
本体内に入れて該３次元ディスプレイを不透明で光を拡
散する状態にして３次元画像を表示するようにしたこと
を特徴とする立体表示装置。
【請求項９】請求項８記載の立体表示装置において、上記３次元ディスプレイを該３次元ディスプレイの屈折
率と概略等しい屈折率を有する上記透明な装置本体内に
入れたことを特徴とする立体表示装置。