　文献を調べてみると、意外にもさまざまな方法があることが分かり、その中で、われわれの技術で実現可能で、かつ短期間で開発できそうな手法を見つけた。それが、図5に示す空間走査型ディスプレイだ。その原理はシンプルで、平面の2次元ディスプレイをその面と垂直な方向に往復移動（空間走査）させ、目の残像効果を利用して3次元表示を行うというものである。

図5　空間走査型デイスプレイの原理（参考文献［1］144ページより）［クリックで拡大］

　文献では、原理が説明されているのみで適用例はなかった。そのため、自分たちで原理に基づいて試作することにした。図6に、試作機とそれを用いた表示結果を示す。2次元ディスプレイには、発光ダイオード（LED）のパネルを使用した。

図6　試作機と表示例（参考文献［1］143ページより）［クリックで拡大］

　実用化のめどが立ったため、少し大型の装置を作成することになった。図7に、その装置の外観と仕組みを示す。表示部は約10cm四方で、これを上下に約10cm駆動させている。これにより、10cm立方の空間に3次元像を生成し、北半球上の全ての角度から観察することが可能となった。駆動方法としては、回転運動を往復直線運動に変換する方式を採用した。これにより、定格600rpmでの長時間の上下運動が可能となっている。

図7　大型装置の外観と仕組み（参考文献［1］144ページより）［クリックで拡大］

　図8に、表示部の詳細を示す。表示部には、0.3mm角のLEDチップを1mmピッチで96×96画素実装しており、LEDのON／OFFを制御するためのPCB（プリント回路基板）と、計算機とのI/Oを担うPCBがある。これら駆動部からの信号線は、フラットケーブルによって外部に取り出され、計算機に接続される。表示アルゴリズムは、基本的にはテレビと同等の方式を用いた。

図8　表示部の詳細（参考文献［1］145ページより）［クリックで拡大］

　図8の装置を用いて表示した結果のいくつかを、図9に示す。このように、1つの3次元像を北半球状のいずれの方向からも、また同時に複数の人が見ることができるというのは、新たな経験であった。また、動画の表示や、3次元マウスを用いたインタラクティブなゲームも可能である。一方、この装置で表示できるのはボクセルデータに限られるため、機械設計には向いていないと感じた。

図9　表示例（参考文献［1］149ページより）［クリックで拡大］

参考文献：

［2］仲町英治｜ヴァーチャルファクトリー～未来工場への挑戦～｜3.2.3 直接的設計手法｜工業調査会（1994）
［3］大富浩一、亀山研一｜残像型立体像表示装置の開発｜可視化情報学会（1992）

医療への立体が見える装置の応用

　前項では、立体が見える装置について述べた。実現した装置は、強いインパクトを与える3次元像を提供したが、表示がボクセルデータに限定されるため、機械設計には向かない。

　一方、もともとボクセルデータを扱うのは医療分野である。ちょうどそのころ、脳外科の先生が本装置に興味を持ち、共同研究を行うことになった。その結果、手術シミュレーションに使えそうだということで、データを提供いただき、本装置で試してみた。その結果、手術箇所が3次元的にリアルに把握でき、従来の両眼視差による立体像と比べて、はるかに正確に手術箇所を特定できるとの評価を得た。図10に、3次元ディスプレイを用いた手術シミュレーションの概念図を示す。

図10　手術シミュレーションの概念図（参考文献［1］150ページの図版を基に作成）［クリックで拡大］

参考文献：

［4］仲町英治｜ヴァーチャルファクトリー～未来工場への挑戦～｜3.3 医療とVR｜工業調査会（1994）
［5］伊関洋｜バーチャルリアリティと医療への応用｜BME（1995）

　次回は、宇宙機開発とシミュレーションについて紹介する。　（次回へ続く）

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筆者プロフィール：

大富浩一（https://1dcae.jp/profile/）

日本機械学会設計研究会
本研究会では、“ものづくりをもっと良いものへ”を目指して、種々の活動を行っている。1Dモデリングはその活動の一つである。

最新著書：1Dモデリングの方法と事例（日本機械学会）
研究会HP：https://1dcae.jp/
代表者アドレス：ohtomi3@outlook.jp

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