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THREE-DIMENSIONAL DISPLAY commons meetings

Patent code P140010660
File No. 09-31
Posted date Jun 17, 2014
Application number P2009-198470
Publication number P2011-048273A
Patent number P5187639
Date of filing Aug 28, 2009
Date of publication of application Mar 10, 2011
Date of registration Feb 1, 2013
Inventor
  • (In Japanese)吉田 俊介
  • (In Japanese)矢野 澄男
  • (In Japanese)安藤 広志
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人情報通信研究機構
Title THREE-DIMENSIONAL DISPLAY commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional display which presents a three-dimensional image to be observed by an arbitrary number of observers from arbitrary positions around without requiring the observers to mount specific devices or requiring a device which occupies a working space.
SOLUTION: A light beam-control element 1 has a conical and trapezoidal shape, and is fitted into a circular pore part of a top plate 51 so that a bottom aperture of large diameter may face upward. The light beam-control element 1 transmits light beams while diffusing them in the ridgeline direction, but does not diffuse them in the circumferential direction to transmit them linearly. A rotary module 6 is provided below a table 5. One or more scanning projectors 2 are arranged on the circumference, whose center is the axis of the light beam-control element 1, on the turntable 63 of the rotary module 6. The one or more scanning projectors 2 are rotated by the rotary module 6. A control device 3 controls the one or more rotating scanning projectors 2 on the basis of three-dimensional shape data stored in a storage device 4.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

テーブルの周囲に複数の人が集い、共同作業をする場面が多々見られる。テーブルを共同作業するためのツールとみなし、このツールを用いた共同作業をコンピュータを使用して支援する種々の研究が行われている。例えば、CSCW(Computer Supported Cooperative Work:コンピュータ支援協調作業)およびグループウェアの研究が挙げられる。

テーブル上の作業をデジタル化することの利点としては、作業の過程を電子的に記録できたり、遠隔地間での情報の共有ができる等が挙げられる。従来の研究で表示される画像はテーブルにプロジェクタで投影されるか、またはテーブル自体がLCD(液晶表示装置)等のディスプレイからなる。いずれの場合も二次元の平面画像が表示される。

このような平面画像では、書類のような情報しか提示できず、立体的な三次元形状の情報は提示できない。また、単一の平面画像を表示した場合、テーブルを取り囲む人の位置によっては情報が逆になるため、非常に見にくい。

前者の課題を解決するために、人に特殊な眼鏡を装着させて平面画像を立体視をさせる方法が提案されている。しかしながら、この方法では、人の位置を追跡しつつ平面画像を表示する必要があるので、参加人数が制限されたり、眼鏡の装着の違和感があるため、自然な立体画像の観察にはほど遠い。

後者の課題を解決するために、テーブルの上面を特殊なスクリーンで構成することにより、四角いテーブルの4方向の観察者にそれぞれ異なる画像を提供するシステムが提案されている。この場合、4方向に平面画像が提示されるので、画像の立体視のためには、別途特殊な眼鏡が必要になる。

また、複数のCRT(陰極線管)映像表示装置、複数の光路折り返しミラーおよび複数の凸レンズを円環状に並べることにより、複数の方向から画像を見ることが可能な複数方向実像表示装置が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、この複数方向実像表示装置においても、複数のCRT映像表示措置により複数の平面画像を表示しているに過ぎない。

一方、ディスプレイに映された像を、レンズによるリレー光学系で空中に結像させたり、ハーフミラーで背景と混在させるシステムも提案されている。このようなシステムによると、像が空中に浮かんで見えるので、擬似的な立体感を得ることができる。しかしながら、提示されるのは二次元の平面画像であるため、十分な立体感が得られない。また、画像を観察することができる位置は特定の視点位置に限定される。したがって、気軽に複数人が画像を観察できない。

また、回転する円盤または前後方向に移動する板からなるスクリーンに画像を投影することにより、擬似的な空間像を再現する方式も提案されている。この方式では、裸眼で複数人が擬似的な立体画像を共有することができる。しかしながら、立体画像をテーブル上に提示するためには、上記のようなスクリーンをテーブル上に配置する必要がある。その場合、テーブル上の作業空間が制限される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、立体画像を提示する立体ディスプレイに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
立体形状データに基づいて立体画像を提示するための立体ディスプレイであって、
錐体形状または柱体形状を有するとともに前記錐体形状または前記柱体形状の底部が基準面上に開口するように配置される光線制御子と、
前記基準面の下方でかつ前記光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を前記光線制御子の外周面に照射するように前記光線制御子の周囲に配置された少なくとも1つ光線発生器と、
前記少なくとも1つの光線発生器を光線制御子の中心軸周りで回転させる回転機構と、
前記立体形状データに基づいて、回転する前記少なくとも1つの光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように前記少なくとも1つの光線発生器を制御する制御手段とを備え、
前記光線制御子は、前記少なくとも1つの光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させるとともに稜線方向において拡散させて透過させるように形成されたことを特徴とする立体ディスプレイ。

【請求項2】
 
前記基準面は、テーブルの天板の上面であり、前記天板は開口部を有し、前記光線制御子は、前記天板の前記開口部に嵌め込まれたことを特徴とする請求項1記載の立体ディスプレイ。

【請求項3】
 
前記少なくとも1つの光線発生器はプロジェクタを含むことを特徴とする請求項1または2記載の立体ディスプレイ。

【請求項4】
 
前記光線制御子は、前記周方向に延びるとともに前記稜線方向に並ぶように形成された突条部を前記錐体形状または前記柱体形状の外周面または内周面に有することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項5】
 
前記光線制御子は、光線を第1の方向において拡散させずに透過させるとともに前記第1の方向に直交する第2の方向において拡散させて透過させるシート材により形成されることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項6】
 
前記制御手段は、前記少なくとも1つの光線発生器により前記光線制御子に照射される光線の色を出射方向ごとおよび前記少なくとも1つの光線発生器の回転位置ごとに制御することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項7】
 
前記基準面の下方でかつ前記光線制御子の外側に設けられた反射部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの光線発生器は、前記反射部材よりも内側において前記反射部材に向けて光線群を出射するように配置され、
前記反射部材は、前記少なくとも1つの光線発生器により出射される光線群を反射して前記光線制御子の外周面に照射するように配置されたことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項8】
 
前記少なくとも1つの光線発生器は、前記光線制御子の周囲に等角度間隔で配置された複数の光線発生器を含むことを特徴とする請求項1~7のいずかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項9】
 
観察者の眼の位置を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された眼の位置に基づいて、前記少なくとも1つの光線発生器を制御することを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項10】
 
前記制御手段は、前記観察者の眼の位置にかかわらず観察者により認識される立体画像の各画素の位置が一定になるように前記少なくとも1つの光線発生器を制御することを特徴とする請求項9記載の立体ディスプレイ。

【請求項11】
 
前記制御手段は、前記観察者の眼が予め設定された視域にある場合に基準の立体画像が提示されるように前記少なくとも1つの光線発生器を制御し、前記観察者の眼が予め設定された視域から外れた位置にある場合に提示される立体画像が前記基準の立体画像と一致するように前記少なくとも1つの光線発生器により発生される光線群を補正することを特徴とする請求項10記載の立体ディスプレイ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2009198470thum.jpg
State of application right Registered
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