(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体収容部と可変磁界発生部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、上側発生部と下側発生部とを備えており、前記上側発生部は、前記磁性流体収容部の上側に配置されており、前記下側発生部は、前記磁性流体収容部の下側に配置されており、前記上側発生部または下側発生部は複数とされており、前記上側発生部および下側発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっていることを特徴とする立体形状表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の立体形状表示装置を用い、前記複数の上側または下側発生部のうち、一つの上側または下側発生部によって、前記磁性流体に対して下向きまたは上向きの弱い磁界を作用させ、ついで、この一つの上側または下側発生部に隣接する他の上側または下側発生部によって、前記磁性流体に対して、前記弱い磁界と反対方向に、この磁界よりも強い磁界を作用させることにより、前記磁性流体に渦を発生させることを特徴とする立体形状表示方法。
【請求項３】
磁性流体収容部と可変磁界発生部と発光部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記発光部は、前記磁性流体の自由液面に光または紫外線を照射するものとなっていることを特徴とする立体形状表示装置。
【請求項４】
磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と入力部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記制御部は、次の制御を行う構成となっていることを特徴とする立体形状表示装置。
（１）初期状態では、前記磁性流体が上方へ移動した状態で重力と釣り合う磁界を、前記可変磁界発生部から前記磁性流体に付与する。
（２）前記入力部から外部入力があると、その外部入力に対応して、前記磁界を弱くする。
【請求項５】
磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と入力部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記制御部は、前記入力部から入力された外部入力に応じて、前記可変磁界発生部から生じる磁界を変化させる構成となっていることを特徴とする立体形状表示装置。
【請求項６】
前記入力部に入力される外部入力は音であることを特徴とする請求項４または５に記載の立体形状表示装置。
【請求項７】
磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と形状データベースとを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記形状データベースは、前記磁性流体の形状と、この形状を実現するための条件とが対応して記録されており、前記制御部は、前記記録された条件を実現するように前記可変磁界発生部を制御することにより、前記磁性流体に所定の形状を形成させることを特徴とする立体形状表示装置。
【請求項８】
磁性流体収容部と可変磁界発生部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、上側発生部と下側発生部とを備えており、前記上側発生部は、前記磁性流体収容部の上側に配置されており、前記下側発生部は、前記磁性流体収容部の下側に配置されており、前記上側発生部と下側発生部とは、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記上側発生部と前記下側発生部とは、軸心をずらして配置されている立体形状表示装置を用い、前記上側および下側発生部のうち、一方によって、前記磁性流体に磁界を作用させ、ついで、他方によって、前記磁性流体に磁界を作用させることにより、前記磁性流体に渦を発生させることを特徴とする立体形状表示方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、立体形状表示装置に関するものである。
背景技術
磁性流体は、磁性体の性質と流体の性質とを併せ持っている。このため、磁界中に磁性流体を置けば、その自由液面は、複雑な立体形状を呈示できると考えられる。
本発明の目的は、種々の立体形状を表示する装置を提供することである。
発明の開示
請求項１記載の立体形状表示装置は、磁性流体収容部と可変磁界発生部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、上側発生部と下側発生部とを備えており、前記上側発生部は、前記磁性流体収容部の上側に配置されており、前記下側発生部は、前記磁性流体収容部の下側に配置されており、前記上側発生部または下側発生部は複数とされており、前記上側発生部および下側発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっている。
請求項２記載の立体形状表示方法は、請求項１記載の立体形状表示装置を用い、前記複数の上側または下側発生部のうち、一つの上側または下側発生部によって、前記磁性流体に対して下向きまたは上向きの弱い磁界を作用させ、ついで、この一つの上側または下側発生部に隣接する他の上側または下側発生部によって、前記磁性流体に対して、前記弱い磁界と反対方向に、この磁界よりも強い磁界を作用させることにより、前記磁性流体に渦を発生させることを特徴とするものである。
請求項３記載の立体形状表示装置は、磁性流体収容部と可変磁界発生部と発光部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記発光部は、前記磁性流体の自由液面に光または紫外線を照射するものとなっていることを特徴とするものである。
請求項４記載の立体形状表示装置は、磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と入力部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記制御部は、次の制御を行う構成となっていることを特徴とするものである。
（１）初期状態では、前記磁性流体が上方へ移動した状態で重力と釣り合う磁界を、前記可変磁界発生部から前記磁性流体に付与する。
（２）前記入力部から外部入力があると、その外部入力に対応して、前記磁界を弱くする。
請求項５記載の立体形状表示装置は、磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と入力部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記制御部は、前記入力部から入力された外部入力に応じて、前記可変磁界発生部から生じる磁界を変化させる構成となっていることを特徴とするものである。磁界を変化させるとは、磁界の大きさおよび／または方向を変化させることである。
請求項６記載の立体形状表示装置は、請求項４または５に記載のものにおいて、前記入力部に入力される外部入力は音であることを特徴とするものである。
請求項７記載の立体形状表示装置は、磁性流体収容部と可変磁界発生部と制御部と形状データベースとを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記形状データベースは、前記磁性流体の形状と、この形状を実現するための条件とが対応して記録されており、前記制御部は、前記記録された条件を実現するように前記可変磁界発生部を制御することにより、前記磁性流体に所定の形状を形成させることを特徴とするものである。
請求項８記載の立体形状表示方法は、磁性流体収容部と可変磁界発生部とを備えており、前記磁性流体収容部は、内部に磁性流体を収容しており、前記磁性流体は、自由液面を備えており、前記可変磁界発生部は、上側発生部と下側発生部とを備えており、前記上側発生部は、前記磁性流体収容部の上側に配置されており、前記下側発生部は、前記磁性流体収容部の下側に配置されており、前記上側発生部と下側発生部とは、前記磁性流体の自由液面に交差する磁界を発生するものとなっており、前記上側発生部と前記下側発生部とは、軸心をずらして配置されている立体形状表示装置を用い、前記上側および下側発生部のうち、一方によって、前記磁性流体に磁界を作用させ、ついで、他方によって、前記磁性流体に磁界を作用させることにより、前記磁性流体に渦を発生させることを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置を、添付の図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る表示装置は、磁性流体収容部１０と、可変磁界発生部２０と、磁性流体３０と、発光部４０と、制御部５０と、入力部６０と、形状データベース７０と、装置全体を支持するためのフレーム８０と、フレーム下端に取り付けられたキャスター９０とを備えている。
磁性流体収容部１０は、上面が開口された浅い立方体状に形成されている。収容部１０の内部には、磁性流体３０が収容されている。磁性流体３０の上面は、自由液面３１となっている。磁性流体３０としては、各種のものを用いることができる。一般には、流体媒質中に磁性体を分散させたものを用いることができる。具体的な例としては、磁性体をマグネタイト、媒質をイソパラフィンとし、磁化４８ｍＴ、粘度１５ｍＰａ・ｓｅｃ、比重１．３２のものがある。自由液面３１は、この実施形態では、空気中に開放されたものとなっている。しかし、自由液面３１としては、その上面に、液体などの流動性のある物質が存在していてもよい。要するに、自由液面３１としては、そこに作用する磁界によって形状が変化するものであればよい。
可変磁界発生部２０は、上側発生部２１と下側発生部２２とを備えている。上側発生部２１は、磁性流体収容部の上側に配置されている。上側発生部２１は、例えばコイルを用いて構成できる。下側発生部２２は、磁性流体収容部１０の下側に配置されている。下側発生部２２は、複数とされている（図２および図３参照）。この明細書においては、中央のものを下側発生部２２ａ、その周囲のものを、順に、下側発生部２２ｂ〜ｅと称する（図１では、中央の下側発生部２２ａのみ示した。）。上側発生部２１と下側発生部２２ａとは、同軸となるように配置されている。また、この両者は、基本的には、対向部分が同極となるように設定されている。ただし、これは、電流の方向を変えることで容易に変更できる。中央の下側発生部２２ａと、その周囲の下側発生部２２ｂ〜ｅとは、軸心が平行とされている。各下側発生部２２は、上側発生部２１と同様に、コイルによって構成できる。
上側発生部２１と下側発生部２２とは、磁性流体３０の自由液面３１に交差する磁界を発生するように構成されている。この設計は、コイルの巻き数やそれを流れる電流などを制御すれば容易である。
発光部４０としては、本実施形態では、蛍光灯および／またはブラックライトが用いられている。発光部４０は、図１に示されるように、磁性流体収容部１０の側方であって、かつ、磁性流体３０の自由液面を照らすことができる位置に配置されている。発光部４０は、複数（例えば二つ）設けることが、光量の増加や美観の向上の観点から望ましい。
制御部５０は、図４に示すように、可変磁界発生部２０に接続されており、この発生部２０から生じる磁界の強さと方向とを制御することができるものである。具体的には、可変磁界発生部２０を構成するコイルに流れる電流の大きさと方向を制御できるようになっている。制御部５０は、適宜なコンピュータを用いることによって容易に実現可能である。制御部５０の動作については後述する。
入力部６０は、制御部５０に接続されており、外部入力を制御部５０に送ることができるものである。入力部６０としては、本実施形態では、音を収集するマイクロフォンが用いられている。しかし、これに限らず、受光素子を利用した光センサなどを用いても良い。
形状データベース７０は、磁界によって形成される磁性流体３０の形状と、この形状を実現するための条件（例えば磁界の強度、タイミング、使用する可変磁界発生部など）とが対応して記録されている。形状データベース７０は、記録されたデータが、制御部５０から参照できるようになっている。
ついで、制御部５０の構成を、その動作と共に詳しく説明する。この動作には、いくつかの異なるパターンを含む。以下に列記する。
（１）制御部５０では、形状データベース７０に記録された条件を実現するように可変磁界発生部を制御することができる。これにより、磁性流体３０に、データベース７０に記録された所定の形状を再現させることができる。こうした所定の形状が一定の順序で再現されるように、順序を予め記録させておいたり、あるいは、データベース７０に記録された条件をランダムに採用するようにしておいてもよい。こうした手段は、制御部５０側あるいはデータベース７０側を適宜設計することで容易に実現できる。
（２）制御部５０では、入力部６０からの入力（例えば外部音）の入力レベルを取得し、その大きさに応じて、可変磁界発生部２０からの磁界の強さを変化させることができる。例えば、音が強ければ強い磁界、音が弱ければ弱い磁界を発生させることができる。そのようにすると、音の違いに対応して、磁性流体３０の形状を異ならせることができる。
また、入力部６０からの外部入力が閾値を越えることを条件として、前記したデータベース７０に記録された条件を、次のまたは別の条件に変更するように、設定することもできる。そのようにしておけば、大きな音が発生したときに、順次、違った条件を利用して、違った形状を磁性流体３０によって表現していくことができる。
（３）制御部５０では、次の制御も行うことができる設定となっている。
（ａ）初期状態では、磁性流体５０が上方へ移動した状態で重力と釣り合う磁界を、可変磁界発生部２０から磁性流体５０に付与しておく。
（ｂ）入力部６０から外部入力があると、その外部入力に対応して、磁界を弱くする。
このように設定しておくと、磁界が少し変化しただけでも、磁性流体の形状変化が明瞭となる。すると、形状が常時揺らいでいるような、あたかも生物のような印象を、見る者に与えることができる。
（４）さらに、制御部５０では、次の制御も行うことができる設定となっている。図５（ａ）に概略的に示したように、まず、複数の下側発生部２２のうち、一つの下側発生部（例えば中央の下側発生部２２ａ）によって、磁性流体３０に対して、下向きの弱い磁界を作用させる（同図ｂ）。ついで、この下側発生部２２ａに隣接する他の下側発生部（例えば下側発生部２２ｂ）によって、磁性流体３０に対して、上向きの強い磁界を作用させる（同図ｃ）。この強い磁界は、急激に作用させることが、渦を確実に発生させるために好ましい。このような制御を実行すれば、上向きの強い磁界を受けた部分において、磁性流体に渦を発生させることができる。これにより、立体形状の表現が豊かな立体形状表示方法を実現できる。
また、制御部５０では、先に、上向きの弱い磁界を作用させた後、下向きの強い磁界を作用させることもできる。この場合でも、前記と同様な利点を有する。
（５）さらに、制御部５０では、つぎのような制御も行えるようになっている。この制御では、図６に概略的に示したように、上側発生部２１と、これとは軸心をずらして配置されている下側発生部（例えば下側発生部２２ｂ）とを用いる。図６では、距離ｄだけ軸心が離間している状態を示している。まず、上側発生部２１および下側発生部２２ｂのうち、一方によって、磁性流体３０に磁界を作用させる。この磁界は強いものでも良い。ついで、他方によって、磁性流体３０に磁界を作用させる。このようにしても、磁性流体３０に渦を発生させることができる。この場合、上側発生部２１と下側発生部２２ｂを構成する電磁石は、異極であることが好ましい。図６に示す例では、上側発生部２１の下端をＮ極、下側発生部２２ｂの状態をＳ極としている。
本実施形態の立体形状表示装置では、発光部４０から磁性流体３０の自由液面３１に光を照射することができる。自由液面３１に形成された立体形状で反射した光をスクリーンに投影すれば、形状変化に伴う多様な画像を得ることができるという利点もある。ここで、発光部４０をブラックライトとした場合には、発光部４０から、非可視光（一般には紫外光）が発光する。しかしながら、ビデオカメラの受光素子の性質によっては、非可視光を撮影できるため、磁性流体３０を撮影した映像において、ブラックライトによる着色の効果を得ることができるという利点がある。
なお、前記した実施形態においては、下側発生部２２を複数設けるものとしたが、上側発生部２１を複数設ける構成も可能である。この場合には、上下を読み替えることで、前記（４）に示すものと等価な動作および利点を実現することができる。
［実施例］
前記した本実施形態の装置を用いて、磁性流体に磁界を付与した結果を、図７〜図１１に示す。これらの形状は、他の条件を一定にすれば、磁界の強さやタイミングによって制御できる。したがって、磁界の強さ等の条件を予めデータベース７０に記録しておけば、所定の立体形状を、高い再現性で表現することができる。
また、前記のように形成された立体形状に光を照射し、反射をカメラで撮影してスクリーンに投影した状態を図１２に示す。
なお、前記実施形態および実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
産業上の利用可能性
本発明によれば、多様な表現のできる立体形状表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置の一部を省略した概略的な斜視図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置を側面視した状態における概略的な説明図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置を平面視した状態における概略的な説明図であって、下側発生部の配置状態を示す図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置に用いられる制御部の構成を示すブロック図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置に用いられる制御部の構成を説明するための概念的な説明図であって、同図（ａ）は、表示装置の一部省略側面図、同図（ｂ）は、一方の下側発生部によって形成された立体形状の平面図、同図（ｃ）は、他方の下側発生部によって形成された立体形状の平面図である。
図６は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置に用いられる制御部の構成を説明するための概念的な説明図であって、表示装置の一部省略側面図である。
図７は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状を示す図である。
図８は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状を示す図である。
図９は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状を示す図である。
図１０は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状を示す図である。
図１１は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状を示す図である。
図１２は、本発明の一実施形態に係る立体形状表示装置によって形成された立体形状に光を照射し、反射をカメラで撮影してスクリーンに投影した状態を示す図である。
【図１】
0004158146.tif 000002
【図２】
0004158146.tif 000003
【図３】
0004158146.tif 000004
【図４】
0004158146.tif 000005
【図５】
0004158146.tif 000006
【図６】
0004158146.tif 000007
【図７】
0004158146.tif 000008
【図８】
0004158146.tif 000009
【図９】
0004158146.tif 000010
【図１０】
0004158146.tif 000011
【図１１】
0004158146.tif 000012
【図１２】
0004158146.tif 000013