CN1338184A - 三维图像摄影装置及方法、三维图像显示装置及方法、以及三维图像显示位置变换装置及方法 - Google Patents

三维图像摄影装置及方法、三维图像显示装置及方法、以及三维图像显示位置变换装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明能够用简单的结构来得到用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息,并且能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。来自物体(10)的光入射到偏转板(11)。偏转板(11)只让入射光中与偏转板(11)成规定角度的光通过,作为与偏转板(11)的面垂直的平行光而出射。该光经聚光透镜(12)、针孔部件(13)及聚光透镜(14),入射到CCD(15)。在偏转板(11)中选择的入射光的角度随时间依次改变。因此,从CCD(15)输出的图像信息为摄影方向随时间变化的多个二维图像信息,这是用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息。

Description

三维图像摄影装置及方法、三维图像显示装置及方法、 以及三维图像显示位置变换装置及方法
技术领域
本发明涉及用于得到在空间上显示物体的三维图像(立体图像)所需的图像信息的三维图像摄像装置及方法、以及将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别沿与观察方向对应的方向投射而在空间上显示物体的三维图像的三维图像显示装置及方法。本发明还涉及将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别沿与观察方向对应的方向投射而在空间上显示物体的三维图像的***所用的、变换在空间上显示的物体的三维图像的位置的三维图像显示位置变换装置及方法。
背景技术
近年来，随着光技术的进展，对显示立体图像的技术提出各种方案。其中之一是双眼式立体观看装置，例如像アイマツクスシアタ一(商标名)那样，通过安装专用眼镜来看左眼图像和右眼图像叠加所得的图像，使立体表现成为可能。在该装置中，通过利用左右眼视差的立体图使立体表现成为可能。
此外，也通过使用激光等相干光的全息摄影来进行立体显示。该技术是预先用物体光和参照光在干板上形成全息摄影，通过在该全息摄影上照射原来的参照光来得到再生光，以进行立体图像显示。
此外，作为无需专用眼镜的立体图像显示技术，有所谓的IP(Integral Photography，一体化摄影)法、和视差法等。
IP法是里普曼提出的，首先，在多个小凸透镜组构成的称为蝇眼透镜的透镜板的焦面上配置照相干板，经该透镜板用物体光曝光而在照相干板上记录多个小物体像后，对该照相干板进行显影，将其放置在与以前完全相同的位置上从背面照射光。
视差法是通过与左右各眼对应的长方形图像前配置的纵格子状的开口来分离观察长方形图像的方法。
在以上中，在上述立体观看装置中必须安装专用眼镜，所以对观看者不便，并且图像不自然，所以容易疲劳，不适合长时间欣赏。
此外，上述基于全息摄影技术的立体显示技术需要激光等相干光，所以装置庞大，制作成本也高，而且激光特有的斑点干涉图案也引起画质降低。此外，全息摄影技术用预先在照相干板上作成的全息摄影来进行立体显示，所以适于静止图像，而不适于动画的三维显示。这点在上述IP法中也同样，由于需要预先在照相干板上记录多个小物体像的步骤，所以不适于动画。
此外，不需要专用眼镜的视差法充其量是利用左右眼的视差来进行模拟的立体显示，不能进行真正意义上的三维显示。因此，虽然能够显示画面的左右方向的立体感，但是不能表现上下方向的立体感，例如不能躺着观看。此外，由于是利用视差的技术，所以即使改变视点也只能以立体感(纵深感)看到同一图像，即使左右摇头也看不到物体的侧面。
此外，为了实现视差法，需要用多个摄像机从不同方向对物体进行摄影，对各摄像机摄影得到的胶片进行显影后，用多个放映机通过开口将各胶片洗印在印相纸上，来形成长方形图像。因此，为了实现视差法，需要庞大的装置。
从以上可知，在现有技术中，难以用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
此外，在现有立体显示技术中，都只能在预定的位置上显示三维图像。因此，在现有立体显示技术中，难以进行使三维图像相对于观察者时近时远的演出，缺乏表现力。
发明概述
本发明就是鉴于这些问题而提出的，其第1目的在于提供一种三维图像摄影装置及方法以及三维图像显示装置及方法，能够用简单的结构来得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，并且能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
本发明的第2目的在于提供一种三维图像显示位置变换装置及方法，能够在空间上显示物体的三维图像的***中，变换在空间上显示的物体的三维图像的位置。
本发明的第1三维图像摄影装置用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，包括：一个摄影部件，对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；以及摄影方向控制部件，依次变化摄影部件的摄影方向。
在该三维图像摄影装置中，通过用一个摄影部件对物体进行摄影，来生成物体的二维图像信息，并且用摄影方向控制部件来依次变化摄影方向。
此外，在本发明的第1三维图像摄影装置中，摄影方向控制部件例如可以具有偏转部件，该偏转部件被配置在物体和摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转；可以具有驱动部件，该驱动部件移动摄影部件；也可以具有驱动部件，该驱动部件移动物体和摄影部件之间配置的光学***的一部分。
此外，在本发明的第1三维图像摄影装置中，摄影方向控制部件可以对二维图像信息的所有像素设定相同的摄影方向，并且依次变化摄影方向；也可以对二维图像信息的每个像素设定不同的摄影方向，并且依次变化各像素的摄影方向。
本发明的第1三维图像摄影方法用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，包括：摄影步骤，由一个摄影部件对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；以及摄影方向控制步骤，依次变化摄影步骤的摄影方向。
在该三维图像摄影方法中，在摄影步骤中，通过由一个摄影部件对物体进行摄影，来生成物体的二维图像信息；而在摄影方向控制步骤中，依次变化摄影步骤的摄影方向。
此外，在本发明的第1三维图像摄影方法中，摄影方向控制步骤例如可以通过在物体和摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转，来变化摄影方向；可以通过移动摄影部件，来变化摄影方向；也可以通过移动物体和摄影部件之间配置的光学***的一部分，来变化摄影方向。
此外，在本发明的第1三维图像摄影方法中，摄影方向控制步骤例如可以对二维图像信息的所有像素设定相同的摄影方向，并且依次变化摄影方向；也可以对二维图像信息的每个像素设定不同的摄影方向，并且依次变化各像素的摄影方向。
本发明的第2三维图像摄影装置用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，包括：摄影部件，对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；摄影方向设定部件，能够对摄影部件设定因二维图像信息的每个像素而异的摄影方向；以及摄影控制部件，控制摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比摄影部件的分辨率低的二维图像信息，并且一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行得到低分辨率的二维图像信息的处理，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
在本发明的第2三维图像摄影装置中，用摄影部件对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息。此外，用摄影控制部件来控制摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比摄影部件的分辨率低的二维图像信息，并且一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行得到低分辨率的二维图像信息的处理，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
此外，在本发明的第2三维图像摄影装置中，摄影控制部件例如将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有摄影方向分别设定给小区域内的一个像素，得到分辨率为摄影部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，并且一边在小区域内改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行A次生成低分辨率的二维图像信息的处理，得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。在此情况下，摄影控制部件例如将能够设定的所有摄影方向分割为每组分别A个摄影方向，对A个摄影方向得到低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有摄影方向得到低分辨率的二维图像信息。
此外，在本发明的第2三维图像摄影装置中，摄影方向设定部件例如也可以具有偏转部件，该偏转部件被配置在物体和摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转。
本发明的第2三维图像摄影方法用对物体进行摄影而生成物体的二维图像信息的摄影部件、和能够对摄影部件设定因二维图像信息的每个像素而异的摄影方向的摄影方向设定部件，来得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，包括：第1步骤，控制摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比摄影部件的分辨率低的二维图像信息；以及第2步骤，一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行第1步骤，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
在该三维图像摄影方法中，在第1步骤中，控制摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比摄影部件的分辨率低的二维图像信息。此外，在第2步骤中，一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行第1步骤，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
此外，在本发明的第2三维图像摄影方法中，例如，第1步骤将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有摄影方向分别设定给小区域内的一个像素，得到分辨率为摄影部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，第2步骤一边在小区域内改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行A次第1步骤，得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。在此情况下，第1步骤例如将能够设定的所有摄影方向分割为每组分别A个摄影方向，对A个摄影方向得到低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有摄影方向得到低分辨率的二维图像信息。
本发明的三维图像显示装置通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像，包括：投射部件，投射物体的二维图像信息；投射方向设定部件，能够对投射部件设定因二维图像信息的每个像素而异的投射方向；以及显示控制部件，控制投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像，并且一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行投射低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的三维图像。
在该三维图像显示装置中，用投射部件来投射物体的二维图像信息。此外，用显示控制部件来控制投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像，并且一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行投射低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的三维图像。
此外，在本发明的三维图像显示装置中，例如，显示控制部件将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有投射方向分别设定给小区域内的一个像素，投射分辨率为投射部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像，并且一边在小区域内改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行A次投射低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的二维图像信息。在此情况下，显示控制部件例如将能够设定的所有投射方向分割为每组分别A个投射方向，对A个投射方向投射低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有投射方向投射低分辨率的二维图像信息。
此外，在本发明的三维图像显示装置中，投射方向设定部件例如也可以具有偏转部件，该偏转部件选择出射光的方向，使光偏转。
本发明的三维图像显示方法通过用投射物体的二维图像信息的投射部件、和能够对投射部件设定因二维图像信息的每个像素而异的投射方向的投射方向设定部件，将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像，包括：第1步骤，控制投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像；以及第2步骤，一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行第1步骤，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的三维图像。
在该三维图像显示方法中，在第1步骤中，控制投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像。此外，在第2步骤中，一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行第1步骤，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的三维图像。
此外，在本发明的三维图像显示方法中，例如，第1步骤将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有投射方向分别设定给小区域内的一个像素，投射分辨率为投射部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像，第2步骤一边在小区域内改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行A次投射低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的二维图像信息。在此情况下，第1步骤例如将能够设定的所有投射方向分割为每组分别A个投射方向，对A个投射方向投射低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有投射方向投射低分辨率的二维图像信息。
本发明的三维图像显示位置变换装置用于通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上来在空间上显示物体的三维图像的***，变换在空间上显示的物体的三维图像的位置，包括：移动量计算部件，根据三维图像的位置的移动量的信息和观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动移动量所需的、二维图像信息的位置的面内方向的移动量；以及位置变更部件，将二维图像信息的位置变更移动量计算部件求出的移动量。
在本发明的三维图像显示位置变换装置中，用移动量计算部件根据三维图像的位置的移动量的信息和观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动移动量所需的、二维图像信息的位置的面内方向的移动量，而用位置变更部件将二维图像信息的位置变更移动量计算部件求出的移动量。
此外，在本发明的三维图像显示位置变换装置中，在三维图像的位置的移动量为a、观察方向或投射方向为θi时，移动量计算部件例如将b＝a×tan θi表示的与b成比例的值作为二维图像信息的位置的移动量。
此外，在本发明的三维图像显示位置变换装置中，位置变更部件例如具有：存储部件，存储二维图像信息；以及地址控制部件，通过控制向存储部件中写入信息时的写入地址和从存储部件中读出信息时的读出地址，来变更二维图像信息的位置。
此外，本发明的三维图像显示位置变换装置可以设有三维图像摄影装置，该三维图像摄影装置从多个观察方向对同一物体进行摄影，生成同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息；也可以设有三维图像显示装置，该三维图像显示装置通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像。
本发明的三维图像显示位置变换方法用于通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上来在空间上显示物体的三维图像的***，变换在空间上显示的物体的三维图像的位置，包括：移动量计算步骤，根据三维图像的位置的移动量的信息和观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动移动量所需的、二维图像信息的位置的面内方向的移动量；以及位置变更步骤，将二维图像信息的位置变更移动量计算步骤求出的移动量。
在该三维图像显示位置变换方法中，在移动量计算步骤中，根据三维图像的位置的移动量的信息和观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动移动量所需的、二维图像信息的位置的面内方向的移动量，而在位置变更步骤中，将二维图像信息的位置变更移动量计算步骤求出的移动量。
此外，在本发明的三维图像显示位置变换方法中，在三维图像的位置的移动量为a、观察方向或投射方向为θi时，移动量计算步骤例如将b＝a×tanθi表示的与b成比例的值作为二维图像信息的位置的移动量。
此外，在本发明的三维图像显示位置变换方法中，位置变更步骤例如通过控制向存储二维图像信息的存储部件中写入信息时的写入地址和从存储部件中读出信息时的读出地址，来变更二维图像信息的位置。
本发明的其他目的、特征及利益通过以下的说明将变得十分明白。
附图的简单说明
图1是本发明第1实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。
图2是本发明第1实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。
图3是用于说明本发明第1实施例的三维图像摄影装置和三维图像显示装置的位置关系的说明图。
图4是用于说明本发明第1实施例的三维图像摄影装置和三维图像显示装置的位置关系的说明图。
图5是本发明第1实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。
图6是图5中的偏转板选择的入射光的角度和CCD取入的图像之间的对应关系的说明图。
图7是图5中的偏转板所用的液晶单元的结构的说明图。
图8是图5中的偏转板的结构的说明图。
图9是用于说明图8所示的偏转板的动作的说明图。
图10是用于说明图8所示的偏转板的动作的说明图。
图11是本发明第1实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。
图12是图11中的LCD形成的二维图像和偏转板的出射光的角度之间的对应关系的说明图。
图13是图12中的聚光透镜、偏转板及扩散片的透视图。
图14是用于说明图11中的偏转板的动作的说明图。
图15是用于说明图11中的偏转板的动作的说明图。
图16是用于说明本发明第1实施例的显示位置变换装置的原理的说明图。
图17是图5及图11中的显示位置变换装置的结构的示例方框图。
图18是本发明实施例1的三维图像摄影方法的示例说明图。
图19是本发明第1实施例的三维图像显示方法的示例说明图。
图20是本发明第2实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。
图21是本发明第2实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。
图22是本发明第2实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。
图23是本发明第2实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。
图24是本发明第3实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。
图25是本发明第3实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。
图26是本发明第3实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。
图27是本发明第3实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。
图28是在本发明第3实施例的变形例中用于变化二维图像的摄影方向及投影方向的光学部件的示例说明图。
图29是在本发明第3实施例的变形例中用于变化二维图像的摄影方向及投影方向的光学部件的另一示例说明图。
图30是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图31是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图32是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图33是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图34是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图35是本发明第4实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式的说明图。
图36是本发明第5实施例的电视会议***的结构的说明图。
实施发明的最好形式
以下，参照附图来详细说明本发明实施例的三维图像摄影装置及方法、三维图像显示装置及方法、以及三维图像显示位置变换装置及方法。
(第1实施例)
首先，参照图1及图2来说明本发明第1实施例的三维图像摄影和显示的原理。
图1是本实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像摄影装置包括：偏转板11，能够在规定的角度范围内选择入射光的方向和出射光的方向；聚光透镜12，配置得面对该偏转板11的一个面；以及针孔部件13、聚光透镜14及CCD(电荷耦合元件)15，依次配置在该聚光透镜12的与偏转板11相反的一侧。针孔部件13具有让光通过的针孔。
在该三维图像摄影装置中，偏转板11的与聚光透镜12相反的一侧的面朝向作为摄影对象物的物体10。偏转板11对应于本发明的摄影方向控制部件。在从偏转板11侧垂直入射平行光时，聚光透镜12对光进行聚光，使得出射光在针孔部件13的针孔位置处直径最小。该聚光透镜12例如使用菲涅耳透镜。聚光透镜14对通过针孔而扩散的光进行聚光，将物体10的像成像在CCD 15的摄影面上。聚光透镜12、针孔部件13、聚光透镜14及CCD 15对应于本发明的摄影部件。
这里，说明图1所示的三维图像摄影装置的作用。来自物体10的光入射到偏转板11。偏转板11选择性地只让该入射光中与偏转板11的面成规定角度的光通过，变为与偏转板11的面垂直的平行光而出射。聚光透镜12对来自偏转板11的平行光进行聚光。该光通过针孔部件13的针孔，由聚光透镜14聚光，入射到CCD 15。从规定方向观看到的物体10的二维图像成像在CCD 15的摄影面上。在该三维图像摄影装置中，假定观察点16位于隔着偏转板11及聚光透镜12、与物体10面对的位置来进行摄影。偏转板11中选择的入射光的角度随时间依次变化。
这样，在图1所示的三维图像摄影装置中，用一个摄影部件(CCD15等)对物体10进行摄影，生成物体10的二维图像信息，并且依次变化摄影方向。因此，从CCD 15输出的图像信息是摄影方向随着时间变化的多个二维图像信息，这是在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息。
图2是本实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像显示装置具有：作为空间光调制器的透过型液晶显示元件(以下，记作LCD)21，根据二维图像信息对通过的光在空间上进行调制；以及聚光透镜22、针孔部件23、聚光透镜24及偏转板25，依次配置在该LCD 21的光的出射侧。针孔部件23具有让光通过的针孔。
聚光透镜22对LCD 21的出射光进行聚光，使其在针孔部件23的针孔的位置处直径最小。聚光透镜24使通过针孔的光变为平行光。该聚光透镜24例如使用菲涅耳透镜。偏转板25使来自聚光透镜24的光变为与偏转板25的面成规定角度的平行光而出射。LCD 21、聚光透镜22、针孔部件23、聚光透镜24及偏转板25对应于本发明的投射部件。偏转板25对应于本发明的投射方向设定部件。
这里，说明图2所示的三维图像显示装置的作用。LCD 21根据图1所示的三维图像摄影装置得到的二维图像信息对光在空间上进行调制。LCD 21调制过的光由聚光透镜22聚光，通过针孔部件23的针孔，由聚光透镜24变为平行光，入射到偏转板25。偏转板25使来自聚光透镜24的光变为与偏转板25的面成规定角度的平行光而出射。来自偏转板25的出射光的角度随着时间依次变化，与摄影时偏转板11的入射光的角度一致。
这样，在图2所示的三维图像显示装置中，根据图1所示的三维图像摄影装置得到的、摄影方向变化的二维图像信息，由LCD 21对光进行调制，再现二维图像。该二维图像以与摄影时偏转板11的入射光的角度一致的角度，从偏转板25出射。由此，在空间上，形成物体10的三维图像(立体图像)20。位于偏转板25的光的出射侧的观察者26能够观察该三维图像20。
提供给LCD 21的二维图像信息是将图1所示的三维图像摄影装置得到的二维图像信息沿上下方向及左右方向反转所得的二维图像信息。但是，在显示只在左右方向上为立体的三维图像的情况下，提供将图1所示的三维图像摄影装置得到的二维图像信息沿左右方向反转所得的二维图像信息即可。此外，在此情况下，需要在偏转板25的光的出射侧设置使光沿上下方向扩散的扩散片。该扩散片例如是沿上下方向排列多个沿水平方向延伸的微小的半圆锥体透镜而构成的。
接着，参照图3及图4，以显示只在左右方向上为立体的三维图像的情况为例，来原理性地说明本实施例的三维图像摄影装置和三维图像显示装置的位置关系。图3是在图1所示的三维图像摄影装置的光学***上、叠加图2所示的三维图像显示装置的光学***的情况下的光学***的说明图。图4是在图2所示的三维图像显示装置的光学***上、叠加图1所示的三维图像摄影装置的光学***的情况下的光学***的说明图。在这些图所示的光学***中，在聚光透镜12和针孔部件13之间，配置有假想的半透半反镜27。该半透半反镜27配置得使得其反射面的法线与三维图像摄影装置的光学***的光轴成45度。在来自聚光透镜12的光由半透半反镜27反射而行进的方向上，配置有三维图像显示装置的针孔部件23、聚光透镜22及LCD 21.
在摄影时，物体10的像成像在CCD 15上。此时，如果假设来自聚光透镜12的光由半透半反镜27反射而成像在LCD 21上，则成像在LCD 21上的像是将成像在CCD 15上的像沿左右方向反转所得的像。在显示时，驱动LCD 21，以便形成该反转所得的像。
接着，参照图5来详细说明本实施例的三维图像摄影装置的结构。图5是本实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。该三维图像摄影装置除了图1所示的结构以外，还包括：CCD驱动电路31，驱动CCD 15；信号处理电路32，处理CCD 15的输出信号，输出图像信号；显示位置变换电路33，输入该信号处理电路32的输出信号，按照需要来进行后述的显示位置变换处理；操作部34，用于向该显示位置变换电路33提供显示位置的移动量的信息；以及输出电路35，在显示位置变换电路33的输出上叠加同步信号，作为视频信号来输出。三维图像摄影装置还包括：偏转板驱动电路36，驱动偏转板11；角度图案产生电路37，向该偏转板驱动电路36提供选择的入射光的角度在空间上及时间上的图案的信息；以及定时控制电路38，控制上述各电路的动作的定时。
CCD 15可以是单色图像用，也可以是彩色图像用。作为彩色图像用的CCD 15，例如可以是包括R、G、B各色滤光片的单片式彩色滤光片方式的CCD，也可以是三片式CCD，它包含将入射光分离为R、G、B各色的颜色分离部件、和接受分离出的各光的3个单色用的CCD。
这里，说明图5所示的三维图像摄影装置的动作。偏转板驱动电路36驱动偏转板11，使得偏转板11选择的入射光的角度按一定周期依次变化。在以下的说明中，假设偏转板11选择的入射光的角度从θ1到θ60、以Δθ为间隔来变化。Δθ例如为1度。
CCD驱动电路31与偏转板驱动电路36对偏转板11的驱动同步地驱动CCD 15，使得在偏转板11选择的入射光的各角度上，得到一个二维图像信息。CCD 15的输出信号由信号处理电路32处理，变为图像信号。该图像信号按照需要由显示位置变换电路33实施显示位置变换处理，送至输出电路35。然后，从该输出电路35输出视频信号。显示位置变换电路33的结构和动作将在后面详细说明。
图6是偏转板11选择的入射光的角度和CCD 15取入的图像之间的对应关系的说明图。如该图所示，偏转板11选择的入射光的角度从θ1到θ60以Δθ(＝1度)为间隔来变化。CCD 15在各角度θi(i＝1，2，…，60)上，取入作为摄影对象物的物体的二维图像。在本实施例中，将在各角度θi上取入的1个二维图像称为1场图像。因此，通过从角度θ1到θ60的入射光的角度的扫描，得到60场二维图像。在以下的说明中，将该通过从角度θ1到θ60的扫描而得到的二维图像的集合体称为60空间场图像。60空间场图像形成一个三维静止图像。因此，将从角度θ1到θ60的60空间场称为1空间帧。此外，假设θ1～θ60的各角度的图像取入分别在定时t1～t60处进行。
在从角度θ1到θ60的60空间场图像的取入结束后，在其后的定时t61～t120处再次进行从角度θ1到θ60的60空间场图像的取入。以下同样，重复每次60空间场的图像的取入。然后，通过进行60次该重复，得到合计3600场图像。此时，如果着眼于某个角度θi，则在定时ti～t(i+60×59)处得到60场图像。在以下的说明中，将在各角度θi上在定时ti～t(i+60×59)处得到的二维图像称为60时间场图像。
这里，如果假设以1/60秒的时间来进行从角度θ1到θ60的入射光的角度的变化及60空间场图像的取入，则入射光的角度变化的周期及图像取入周期Δt为1/3600秒，1秒钟得到3600场图像。
接着，说明三维图像摄影装置中的偏转板11的结构的一例。图7示出偏转板11所用的液晶单元的结构。该液晶单元40用称为高分子分散液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)或高分子-液晶复合体(Liquid Crystal Polymer Composite)的单元构成。该高分子分散液晶单元具有下述功能：能够通过向高分子和液晶的复合体施加电压，使液晶分子的排列方向沿电场的方向对齐，利用高分子和液晶的折射率的匹配效果，根据观看的方向来切换白浊状态和透明状态。
液晶单元40包括：高分子-液晶复合层43，是使数微米以下的针状液晶分子42分散到高分子材料41中而形成的；以及微小宽度的带状电极44、45，在该高分子-液晶复合层43的入射面及出射面上，隔着高分子-液晶复合层43而相互面对，并且沿与纸面垂直的方向来延伸。带状电极44、45可以如上所述使带子的方向(电极的长度方向)相互平行来配置，但是也可以例如采用使带子的方向垂直的、所谓的单纯矩阵配置。或者，也可以采用用TFT(薄膜晶体管)等构成的有源矩阵配置。在这些情况下，能够对2个方向进行偏转方向的控制。
带状电极44、45例如由ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)等透明导电膜形成，沿与纸面垂直的方向(纵方向)延伸。在带状电极44和带状电极45之间，选择性地施加规定的电压。图中的lPx表示1个像素的区域。带状电极44、45的排列间距尽可能小，使得能实现60个角度θ1到θ60。
液晶分子42在未施加电压的状态下，在高分子材料41中，液晶光轴(长轴)朝向随机的方向。在此状态下，液晶分子42的有效折射率和高分子材料的折射率不一致，由于液晶分子42和高分子材料41之间的界面上的光散射效应，整个高分子-液晶复合层43呈现不透明的白色状态。另一方面，在带状电极44、45间选择性地施加电压后，在由此产生的狭窄电场所及的范围内，液晶分子42的光轴方向与电场方向一致，液晶分子42的视在折射率成为与液晶分子42的正常光线对应的值n0。因此，如果使用折射率与n0大致相等的高分子材料41，则液晶分子42和高分子材料41之间的界面上的折射率之差消失，在电场方向上光散射效应减弱，高分子-液晶复合层变得透明。即，只在电场方向上才有光通过。
这里，例如设高分子-液晶复合层43的厚度为L，带状电极44、45的排列间距为p。在此情况下，如果设通过高分子-液晶复合层43的光的方向与高分子-液晶复合层43的面的法线所成的角度为δi，将此时的带状电极44、45间的水平方向的偏移量用间距数来表示所得的值为ni，将带状电极44、45间的水平方向的偏移量用距离来表示所得的值为di，则由于
tanδi＝di/L＝p×ni/L
所以用于得到规定角度δi的带状电极44、45间的水平方向的偏移间距数ni由下式(1)来表示。这里，i＝1，2，…，60。
ni＝L×tanδi/p  …(1)
图8示出使用上述液晶元件40的偏转板11的结构。如该图所示，作为三维图像摄影装置中的偏转板，使用将2个液晶元件重合的结构。以下，用标号40A来表示偏转板11的入射侧的液晶元件40，而用标号40B来表示出射侧的液晶元件40。在图8中，省略了带状电极44、45的图示。液晶元件40A、40B间的界面为光散射面。
该偏转板11的驱动如下进行。在液晶元件40A中，控制对带状电极44、45施加的电压，使得通过的光的角度δi成为选择的入射光的角度θ1到θ60。通过液晶元件40A的光由液晶元件40A、40B之间的光散射面散射。在液晶元件40B中，控制对带状电极44、45施加的电压，使得在由光散射面散射的光中，只有与液晶元件40B的面垂直的光通过液晶元件40B。由此，如图8所示，只有以角度θ1入射的光通过偏转板11，而且与偏转板11的面垂直而出射。
图9示出入射光的角度为θ1时偏转板11的动作，图10示出入射光的角度为θ60时偏转板11的动作。如这些图所示，对各液晶元件40A、40B中的带状电极44、45施加的电压的控制如下进行：将连接施加电压的一对电极间的直线与偏转板11的面所成的角度保持在θi，使施加电压的一对电极例如如图中的箭头所示，从图的左方向右方依次移动。更具体地说，与对入射面侧排列的各带状电极45陆续以规定的时间间隔施加脉冲电压来进行的扫描(以下，称为电压施加扫描。)同步，对出射侧排列的各带状电极44陆续施加脉冲电压来进行电压施加扫描。此时，进行控制，使得在入射面侧的施加电压的带状电极45和出射面侧的施加电压的带状电极44之间，保持与角度θi对应的水平偏移距离。这种动作在与各像素对应的各区域中同时进行。
对1个角度θi进行的电压施加扫描以1/3600秒的时间周期来进行。因此，对从角度θ1到θ60的所有角度进行的电压施加扫描所需的时间是1/60秒。
高分子-液晶复合层43例如通过下述方法来形成：将高分子和液晶的溶液涂敷在基板上后使溶媒蒸发的方法，或利用高分子材料的单体重合、硬化时液晶从高分子材料中析出而形成液晶小滴这一效应的方法；但是用其他方法也能够形成。例如，也可以是将向列型液晶分散到聚乙烯醇(PVA)等的水溶液中而使液晶小滴微囊化(マィクロカプセル化)的结构、或将少量的高分子材料以凝胶状分散到液晶中的结构。在现有高分子分散液晶中使用球状的液晶分子，但是在本实施例这样需要方向性的用途中，最好液晶分子的形状是如上所述的针状。为了形成这种针状的液晶，例如有在均匀磁场中使液晶析出而微囊化的方法。在该方法中，通过磁场方向上的潮汐效应，形成针状的液晶分子42。
接着，参照图11来详细说明本实施例的三维图像显示装置的结构。图11是本实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。该三维图像显示装置除了图2所示的结构之外，还包括：光源部50，向LCD21提供平行照明光；同步分离电路51，输入视频信号，从该视频信号中分离同步信号，输出视频信号和同步信号；信号处理电路52，对从该同步分离电路51输出的视频信号，加以信号处理，输出图像信号；显示位置变换电路53，输入该信号处理电路52的输出信号，按照需要进行后述的显示位置变换处理；操作部54，用于向该显示位置变换电路53提供显示位置的移动量的信息；以及LCD驱动电路55，根据显示位置变换电路53的输出信号，来驱动LCD 21。三维图像显示装置进一步包括：偏转板驱动电路56，驱动偏转板25；角度图案产生电路57，向该偏转板驱动电路56提供选择的入射光的角度的空间上及时间上的图案的信息；以及定时控制电路58，输入从同步分离电路51输出的同步信号，与该同步信号同步，来控制上述各电路的动作的定时。
LCD 21可以是形成单色图像的LCD，也可以是形成彩色图像的LCD。在形成彩色图像的情况下，LCD 21例如使用包括R、G、B各色滤光片的单片式彩色滤光片方式的LCD。LCD 21的液晶部分例如使用能够高速动作的强电介质液晶(FLC：Ferroelectric LiquidCrystal)。此外，也可以设下述部件来取代光源部50及LCD 21：白色光源；分色镜或分色棱镜等颜色分离部件，将从该白色光源出射的光分离为R、G、B各色；3个单色LCD，分别按照R、G、B各个图像信号对该颜色分离部件分离出的各光在空间上进行调制；以及合成部件，合成各单色LCD调制过的R、G、B各光并出射。
这里，说明图11所示的三维图像显示装置的动作。向该三维图像显示装置输入例如图5所示的三维图像摄影装置得到的视频信号。同步分离电路51从输入的视频信号中分离同步信号，输出视频信号和同步信号。视频信号由信号处理电路52处理，成为图像信号。该图像信号按照需要由显示位置变换电路53实施显示位置变换处理，送至LCD驱动电路55。然后，该LCD驱动电路55根据图像信号来驱动LCD 21。
从光源部50出射的平行照明光由LCD 21在空间上进行调制。由此，形成二维图像。LCD 21的出射光经聚光透镜22、针孔部件23的针孔及聚光透镜42，作为平行光束入射到偏转板25。
偏转板驱动电路56驱动偏转板25，使得偏转板25的出射光的角度按一定周期依次变化。这里，对LCD 21形成的各二维图像，偏转板25的出射光的角度被控制得与三维图像摄影装置摄影时的入射光的角度一致。这种角度的控制由定时控制电路58根据同步分离电路51分离出的同步信号来进行。
图12是LCD 21形成的二维图像和偏转板25的出射光的角度之间的对应关系的说明图。这里，假设显示只在左右方向上为立体的三维图像。因此，如图12所示，在偏转板25的光的出射侧，设有沿上下方向对光进行扩散的扩散片29。图13是聚光透镜24、偏转板25及扩散片29的透视图。如该图所示，扩散片29沿上下方向以规定的角度α对偏转板25的光的出射光进行扩散。
如图12所示，偏转板25的出射光的角度从角度θ1到θ60以角度Δθ(＝1度)为间隔来变化。LCD 21对各角度θi(i＝1，2，…，60)形成与该角度对应的二维图像。因此，通过从角度θ1到θ60的出射光的角度的扫描，60空间场的二维图像分别被投影到不同的方向上。θ1～θ60的各角度的二维图像的形成分别在定时t1～t60处进行。
在从角度θ1到θ60的60空间场图像的形成结束后，在其后的定时t61～t120处再次进行从角度θ1到θ60的60空间场图像的形成。以下同样，重复每次60空间场的图像的形成。然后，通过进行60次该重复，投影合计3600场二维图像。
接着，说明三维图像显示装置中的偏转板25的结构的一例。图14及图15示出偏转板25的结构。如这些图所示，偏转板25由1个液晶元件40构成。偏转板25的入射侧的面为光散射面49。因此，入射到偏转板25的光由光散射面49散射，只有其中的选择出的方向的光通过液晶元件40而出射。
在该偏转板25中，控制对液晶元件40的带状电极44、45施加的电压，使得出射光的角度依次为θ1～θ60。图14示出出射光的角度为θ1时偏转板25的动作，图15示出出射光的角度为θ60时偏转板25的动作。如这些图所示，对液晶元件40中的带状电极44、45施加的电压的控制如下进行：将连接施加电压的一对电极间的直线与偏转板25的面所成的角度保持在θi，使施加电压的一对电极例如如图中的箭头所示，从图的左方向右方依次移动。更具体地说，与对入射面侧排列的各带状电极44陆续以规定的时间间隔施加脉冲电压来进行的电压施加扫描同步，对出射侧排列的各带状电极45陆续施加脉冲电压来进行电压施加扫描。此时，进行控制，使得在入射面侧的施加电压的带状电极44和出射面侧的施加电压的带状电极45之间，保持与角度θi对应的水平偏移距离。这种动作在与各像素对应的各区域中同时进行。
对1个角度θi进行的电压施加扫描以1/3600秒的时间周期来进行。因此，对从角度θ1到θ60的所有角度进行的电压施加扫描所需的时间是1/60秒。
液晶分子42的取向作用具有迟滞性，所以即使在电场移动后，其取向状态也保持某种程度的时间。因此，在偏转板25的整个面上进行这种取向后，使LCD 21以1/3600秒周期来显示图像即可。更具体地说，如果假设被定义为其实际所需时间与电压施加扫描的周期(＝1/3600秒)之比的扫描占空比例如为50％以下，被定义为其实际显示时间与LCD 21的显示周期(＝1/3600秒)之比的显示占空比同样为50％以下，则在1/3600秒这一时间内，进行1次电压施加扫描和LCD21中的1个图像的显示。此外，在如上所述用矩阵电极来取代带状电极44、45的情况下，通过在将液晶分子42的取向方向暂时随机打乱后，只使1个像素的区域中的一部分液晶分子42沿角度θ1取向，还能够实现中间色调的显示。
接着，参照图16来说明本实施例的显示位置变换处理的原理。图16与图2同样，示出本实施例的三维图像显示装置的示意结构。在该图中，用标号20A来表示不进行显示位置变换处理的情况下显示的三维图像，而用标号20B来表示对该三维图像20A进行显示位置变换处理以使显示位置沿前后方向移动距离a的情况下显示的三维图像。为了进行这种显示位置变换处理，将光以角度θ1从偏转板25出射的二维图像的位置在偏转板25上沿二维图像信息的面内方向、即水平方向移动b即可。其中，b是下式(2)表示的值。
b＝a×tanθi  …(2)
这里，假设a在三维图像靠近观察者26的情况下取负值，而在远离的情况下取正值。此外，假设θi在来自偏转板25的出射光朝向图16的左侧的情况下取负值，而在朝向右侧的情况下取正值。此外，假设b在将偏转板25上的二维图像的位置移动到图16的右侧的情况下取正值，而在移动到左侧的情况下取负值。
因此，通过按照三维图像的显示位置的移动量a、和来自偏转板25的出射光的角度θi，将偏转板25上投影的二维图像的位置偏移b，能够使三维图像的显示位置移动。为了将偏转板25上投影的二维图像的位置偏移b，将LCD 21上的二维图像的位置沿水平方向偏移将b乘以一定比率所得的值、即与b成比例的值即可。在为了得到在垂直方向(纵方向)上也具有视野角的立体映像的情况下，垂直方向也进行同样的变换。
图5中的显示位置变换电路33及图11中的显示位置变换电路53为了根据上述原理来变换三维图像的显示位置，进行将二维图像的位置沿水平方向偏移的处理。
图17是显示位置变换电路33、53的结构的示例方框图。这里，假设输入到显示位置变换电路33、53中的图像信号是数字信号。显示位置变换电路33、53具有：帧存储器61，以二维图像为单位来存储输入图像信号；以及写入-读出地址控制电路62，控制该帧存储器61的写入地址及读出地址。从操作部34、35向写入-读出地址控制电路62提供显示位置的移动量的信息。此外，从定时控制电路38、58向写入-读出地址控制电路62提供定时信号。
在该显示位置变换电路33、53中，输入图像信号根据写入-读出地址控制电路62的控制被写入到帧存储器61后，被读出，输出到后级。这里，写入-读出地址控制电路62根据从操作部34、54提供的显示位置的移动量的信息和从定时控制电路38、58提供的定时信号，来求二维图像的位置的偏移量。显示位置的移动量的信息提供与式(2)的移动量a对应的值。定时信号提供式(2)中的角度θi的信息。然后，写入-读出地址控制电路62控制写入地址和读出地址，使得输出图像信号表示的二维图像的位置相对于输入图像信号表示的二维图像的位置偏移求出的偏移量。写入-读出地址控制电路62对应于本发明的移动量计算部件，而帧存储器61及写入-读出地址控制电路62对应于本发明的位置变更部件。
在输入图像信号是模拟信号的情况下，在进行模拟-数字变换后，存储到帧存储器61。
这种显示位置变换处理可以由图5所示的三维图像摄影装置中的显示位置变换电路33进行，也可以由图11所示的三维图像显示装置中的显示位置变换电路53进行。因此，也可以省略显示位置变换电路33、53中的一个。
接着，参照图18及图19来说明效果更好的三维图像的摄影及显示方法的一例。图18与图1同样示出三维图像摄影装置的示意结构，而图19与图2同样示出三维图像显示装置的示意结构。在图18中，在作为摄影对象物的物体10的后侧，配置有反射镜70。在此情况下，在反射镜70上映出物体10的后侧的面。三维图像摄影装置对这些物体10及反射镜70进行摄影，将得到的二维图像信息提供给三维图像显示装置，使其显示三维图像，则如图19所示，从观察者来看，在物体10的三维图像20的后侧，显示反射镜70的三维图像71。而且，在该反射镜70的三维图像71上映出物体10的后侧的面的像。就像根据观察的方向的不同、物体10的三维图像20看起来也变化那样，根据观察的方向的不同，反射镜70的三维图像71中映出的物体10的后侧的面的像看起来也变化。因此，与不设反射镜70的情况相比，能够实现立体感进一步增加了的三维图像的显示。
再者，如果通过显示位置变换处理来进行三维图像的显示位置的变换，使得反射镜70的三维图像71中的镜面的位置与偏转板25的表面的位置一致，则偏转板25的表面看起来向镜面一样，效果更好。
如上所述，根据本实施例的三维图像摄影装置及方法，一边依次变化摄影方向，一边用一个摄影部件对物体进行摄影，得到摄影方向不同的多个二维图像信息，所以能够用简单的结构来得到用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息。
此外，根据本实施例的三维图像摄影装置及方法，能够用一个摄影部件对物体连续进行摄影，所以即使物体是运动物体，也能够用简单的结构来得到用于显示运动所需的图像信息。因此，根据本实施例的三维图像显示装置及方法，能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
此外，根据本实施例，只通过附加显示位置变换电路33、53的简单结构、和将二维图像的位置偏移的简单处理，就能够变换三维图像的显示位置，能够使三维图像显示在空间上的期望位置。
(第2实施例)
接着，说明本发明的第2实施例。本实施例是下述例子：通过移动一个摄影部件，来一边依次变化摄影方向，一边用一个摄影部件对物体进行摄影，得到摄影方向不同的多个二维图像信息。
首先，参照图20及图21来说明本实施例的三维图像的摄影和显示的原理。
图20是本实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像摄影装置包括：聚光透镜12；以及针孔部件13、聚光透镜14及CCD 15，依次配置在该聚光透镜12的一个面侧。在本实施例中，将针孔部件13、聚光透镜14及CCD 15称为摄像机110。摄像机110由后述的摄像机驱动装置沿水平方向来摇动。摄像机110摇动的中心位置位于聚光透镜12的光轴的延长线上。
在该三维图像摄影装置中，聚光透镜12的与针孔部件13相反的一侧的面朝向作为摄影对象物的物体10。在从物体10侧垂直入射平行光时，聚光透镜12对光进行聚光，使得出射光在针孔部件13的针孔位置处直径最小。该聚光透镜12例如使用菲涅耳透镜。聚光透镜14对通过针孔而扩散的光进行聚光，将物体10的像成像在CCD 15的摄影面上。
这里，说明图20所示的三维图像摄影装置的作用。摄像机110沿水平方向来摇动。在摄像机110处于摇动的中心位置时，在来自物体10的光中，只有垂直入射到聚光透镜12的光的像被成像在CCD 15上。而在摄像机110不处于摇动的中心位置时，在来自物体10的光中，只有以规定的角度斜着入射到聚光透镜12的光的像被成像在CCD15的摄像面上。这里，规定的角度按照摄像机110的位置来变化。
这样，在图20所示的三维图像摄影装置中，一个摄影部件(摄像机110)对物体10进行摄影，生成物体10的二维图像信息，并且摄影方向依次变化。因此，从CCD 15输出的图像信息为摄影方向随时间变化的二维图像信息，这是用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息。
图21是本实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像显示装置包括：作为空间光调制器的透过型LCD21，根据二维图像信息，对通过的光在空间上进行调制；以及聚光透镜22、针孔部件23及聚光透镜24，依次配置在该LCD 21的光的出射侧。在本实施例中，将向LCD 21提供照明光的后述的光源部、LCD21、聚光透镜22及针孔部件23称为放映机120。放映机120由后述的放映机驱动装置沿水平方向来摇动。放映机120摇动的中心位置位于聚光透镜24的光轴的延长线上。
聚光透镜22对LCD 21的出射光进行聚光，使其在针孔部件23的针孔位置处直径最小。聚光透镜24将通过针孔的光变为平行光。
这里，说明图21所示的三维图像显示装置的作用。LCD 21根据图20所示的三维图像摄影装置得到的二维图像信息，对光在空间上进行调制。LCD 21调制过的光由聚光透镜22聚光，通过针孔部件23的针孔，由聚光透镜24变为平行光而出射。放映机120沿水平方向来摇动，所以从聚光透镜24出射的光的方向依次变化。这里，放映机120摇动，使得来自聚光透镜24的出射光的角度与摄影时入射光的角度一致。
这样，在图21所示的三维图像显示装置中，根据图20所示的三维图像摄影装置得到的、摄影方向变化的二维图像信息，由LCD 21对光进行调制，再现二维图像。该二维图像以与摄影时入射光的角度一致的角度，由聚光透镜24投射。由此，在空间上，形成物体10的三维图像20。
接着，参照图22来详细说明本实施例的三维图像摄影装置的结构。图22是本实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。该三维图像摄影装置除了图20所示的结构之外，还包括：CCD驱动电路31，驱动CCD 15；信号处理电路32，处理CCD 15的输出信号，输出图像信号；显示位置变换电路33，输入该信号处理电路32的输出信号，按照需要来进行显示位置变换处理；操作部34，用于向该显示位置变换电路33提供显示位置的移动量的信息；以及输出电路35，在显示位置变换电路33的输出上叠加同步信号，作为视频信号来输出。三维图像摄影装置进一步包括：摄像机驱动装置111，用于驱动摄像机110；摄像机驱动电路112，用于控制该摄像机驱动装置111；摄像机控制电路113，用于控制该摄像机驱动电路112；以及定时控制电路38，控制上述各电路的动作的定时。
这里，说明图22所示的三维图像摄影装置的动作。摄像机驱动电路112及摄像机驱动装置111摇动摄像机110，使得摄像机110的摄影方向依次变化。CCD驱动电路31与摄像机110的摇动同步来驱动CCD 15，使得对规定的多个摄影方向中的每一个摄影方向，得到1个二维图像信息。CCD 15的输出信号由信号处理电路32处理，变为图像信号。该图像信号按照需要由显示位置变换电路33实施显示位置变换处理，被送至输出电路35。然后，从该输出电路35输出视频信号。此外，摄像机驱动装置111具有下述功能：驱动摄像机110中的光学***等，进行调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等。这些功能由摄像机控制电路113经摄像机驱动电路112来控制。摄像机控制电路113将调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等信息作为控制信号送至输出电路35。输出电路35将该控制信号对应于时间，与视频信号一起输出到外部。
接着，参照图23来详细说明本实施例的三维图像显示装置的结构。图23是本实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。该三维图像显示装置除了图21所示的结构之外，还包括：光源部50，向LCD21提供平行照明光；同步分离电路51，输入视频信号，从该视频信号中分离同步信号，输出视频信号和同步信号；信号处理电路52，对从该同步分离电路51输出的视频信号，加以信号处理，输出图像信号；显示位置变换电路53，输入该信号处理电路52的输出信号，按照需要进行显示位置变换处理；操作部54，用于向该显示位置变换电路53提供显示位置的移动量的信息；以及LCD驱动电路55，根据显示位置变换电路53的输出信号，来驱动LCD 21。三维图像显示装置进一步包括：放映机驱动装置121，用于摇动放映机120；放映机驱动电路122，用于控制该放映机驱动装置121；放映机控制电路123，用于根据从外部输入的控制信号，来控制放映机驱动电路122；以及定时控制电路58，输入从同步分离电路51输出的同步信号，与该同步信号同步，来控制上述各电路的动作的定时。
这里，说明图23所示的三维图像显示装置的动作。向该三维图像显示装置输入例如图22所示的三维图像摄影装置得到的视频信号。同步分离电路51从输入的视频信号中分离同步信号，输出视频信号和同步信号。视频信号由信号处理电路52处理，变为图像信号。该图像信号按照需要由显示位置变换电路53实施显示位置变换处理，被送至LCD驱动电路55。然后，该LCD驱动电路55根据图像信号来驱动LCD 21。
从光源部50出射的平行照明光由LCD 21在空间上进行调制。由此，形成二维图像。LCD 21的出射光经聚光透镜22、针孔部件23的针孔及聚光透镜24而出射。
放映机驱动电路122及放映机驱动装置121摇动放映机120，使得聚光透镜24的出射光的方向依次变化。这里，进行控制，使得对LCD 21形成的各二维图像，聚光透镜24的出射光的角度与图22所示的三维图像摄影装置摄影时入射光的角度一致。这种角度的控制由定时控制电路58根据同步分离电路51分离出的同步信号来进行。此外，放映机驱动装置121具有下述功能：驱动摄像机120中的光学***等，进行调焦、变焦、光圈调整等。这些功能由放映机控制电路123经放映机驱动电路122来控制。放映机控制电路123从外部输入调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等信息作为控制信号，根据该控制信号，来进行放映机120中的调焦、变焦、光圈调整等。由此，能够使焦点位于与摄影时摄像机110和物体之间的距离对应的位置来显示物体的三维图像，或者按照摄影时变焦的条件来进行变焦，按照摄影时的光圈调整、快门速度调整等条件来进行景深的设定，能够进行更真实的三维图像显示。在进行了显示位置变换处理的情况下，焦点信息也按照变换后的位置来变更。
在本实施例中，沿水平方向来摇动摄像机110及放映机120，但是为了得到在纵方向(垂直方向)上也具有视野角的立体映像，也可以沿水平方向及垂直方向来摇动它们(例如使它们进行二维运动)。
本实施例的其他结构，作用及效果与第1实施例相同。
(第3实施例)
接着，说明本发明的第3实施例。本实施例是下述例子：通过移动光学***的一部分，来一边依次变化摄影方向，一边用一个摄影部件对物体进行摄影，得到摄影方向不同的多个二维图像信息。
首先，参照图42及图25来说明本实施例的三维图像的摄影和显示的原理。
图24是本实施例的三维图像摄影装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像摄影装置包括：聚光透镜12；以及针孔部件13、聚光透镜14及CCD 15，依次配置在该聚光透镜12的一个面侧。在本实施例中，聚光透镜12由后述的透镜驱动装置沿水平方向来摇动。聚光透镜12摇动的中心位置位于聚光透镜14的光轴的延长线上。
在该三维图像摄影装置中，由一个摄影部件对物体10进行摄影，生成物体10的二维图像信息；并且通过聚光透镜12沿水平方向摇动，使摄影方向依次变化。因此，从CCD 15输出的图像信息为摄影方向随时间变化的二维图像信息，这是用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息。
图25是本实施例的三维图像显示装置的示意结构的说明图。本实施例的三维图像显示装置包括：作为空间光调制器的透过型LCD21，根据二维图像信息，对通过的光在空间上进行调制；以及聚光透镜22、针孔部件23及聚光透镜24，依次配置在该LCD 21的光的出射侧。在本实施例中，聚光透镜24由后述的透镜驱动装置沿水平方向来摇动。聚光透镜24摇动的中心位置位于聚光透镜22的光轴的延长线上。
在该三维图像显示装置中，LCD21根据图24所示的三维图像摄影装置得到的二维图像信息，对光在空间上进行调制。LCD 21调制过的光由聚光透镜22聚光，通过针孔部件23的针孔，由聚光透镜24变为平行光而出射。聚光透镜24沿水平方向来摇动，所以从聚光透镜24出射的光的方向依次变化。这里，摇动聚光透镜24，使得来自聚光透镜24的出射光的角度与摄影时入射光的角度一致。
这样，在图25所示的三维图像显示装置中，根据图24所示的三维图像摄影装置得到的、摄影方向变化的二维图像信息，由LCD 21对光进行调制，再现二维图像。该二维图像以与摄影时入射光的角度一致的角度，由聚光透镜24投射。由此，在空间上，形成物体10的三维图像20。
图26是本实施例的三维图像摄影装置的结构的方框图。该三维图像摄影装置包括：透镜驱动装置131，用于摇动聚光透镜12；以及透镜驱动电路132，用于控制该透镜驱动装置131；来取代图22所示的三维图像显示装置中的摄像机驱动装置111及摄像机驱动电路112。该三维图像摄影装置进一步包括：调整部134，驱动三维图像摄影装置的光学***等，进行调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等；以及摄像机控制电路133，控制该调整部134。摄像机控制电路113将调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等信息作为控制信号送至输出电路35。输出电路35将该控制信号对应于时间，与视频信号一起输出到外部。
图27是本实施例的三维图像显示装置的结构的方框图。该三维图像显示装置包括：透镜驱动装置141，用于摇动聚光透镜24；以及透镜驱动电路142，用于控制该透镜驱动装置141；来取代图23所示的三维图像显示装置中的放映机驱动装置121及放映机驱动电路122。该三维图像显示装置进一步包括：调整部144，驱动三维图像显示装置的光学***等，进行调焦、变焦、光圈调整等；以及放映机控制电路143，控制该调整部144。放映机控制电路123从外部输入调焦、变焦、光圈调整、快门速度调整等信息作为控制信号，根据该控制信号，来进行调焦、变焦、光圈调整等。
在本实施例中，沿水平方向来摇动聚光透镜12、24，但是为了得到在纵方向(垂直方向)上也具有视野角的立体映像，也可以沿水平方向及垂直方向来摇动它们(例如使它们进行二维运动)。
在本实施例中，作为光学***的一部分，沿水平方向来摇动聚光透镜12、24，但是也可以如图28及图29所示，通过移动其他光学部件来变化二维图像的摄影方向及投影方向。
图28是用于变化二维图像的摄影方向及投影方向的光学部件的示例说明图。该光学部件151由玻璃等透明的平板构成，以与光的行进方向垂直的轴152为中心来摇动。通过该光学部件151的光按照光学部件151的位置沿水平方向来摇动。因此，通过将该光学部件151***到三维图像摄影装置及三维图像显示装置的光学***中，能够变化二维图像的摄影方向及投影方向。
图29是用于变化二维图像的摄影方向及投影方向的光学部件的另一示例说明图。该光学部件具有：反射镜153，使入射光的行进方向变化90度；反射镜154，配置在入射到该反射镜153的光被反射而行进的方向上，使入射光的行进方向变化90度来反射；以及音圈电机155，用于使该反射镜154沿与其反射面垂直的方向往复运动。反射镜153的反射面和反射镜154的反射面平行。通过该光学部件的光按照音圈电机155驱动的反射镜154的位置，沿水平方向来摇动。因此，通过将该光学部件***到三维图像摄影装置及三维图像显示装置的光学***中，能够变化二维图像的摄影方向及投影方向。
本实施例的其他结构、作用及效果与第2实施例相同。
(第4实施例)
接着，说明本发明的第4实施例。在本实施例中，在三维图像的摄影时，对每个像素设定不同的摄影方向来生成1个二维图像信息，并且依次变化各像素的摄影方向，连续生成二维图像信息。此外，在本实施例中，在三维图像的显示时，通过对各像素将如上所述得到的连续的二维图像信息投影到与摄影时的摄影方向对应的方向上，来形成三维图像。
首先，参照图30至图35来说明本实施例的表示每个像素的摄影方向及投射方向的格式。在以下的说明中，将水平方向N个像素、垂直方向M个像素的二维图像表示为N×M个像素的二维图像。在本实施例中，假设三维图像摄影装置中的二维图像信息的摄影部件的分辨率及三维图像显示装置中的二维图像信息的投射部件的分辨率是640×480个像素，即，二维图像由640×480个像素构成。假设摄影方向及投射方向为θ1～θ60这60个方向。在图30至图35中，图中的数字1～60分别表示方向θ1～θ60。此外，在本实施例中，5个空间场形成一个空间帧。一个空间帧形成一个三维静止图像。此外，12个空间帧形成1秒钟的三维图像。
此外，在本实施例中，将640×480个像素的二维图像区域分割为水平方向160个、垂直方向160个的小区域。小区域由4×3个像素构成。
图30示出构成第1空间帧Fm1的第1空间场Fd1至第5空间场Fd5。图中的4×3个像素的区域表示小区域。如果按扫描方向顺序来看各小区域中的各像素的方向，则在第1空间帧Fm1的第1空间场Fd1中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ1～θ12。在第2空间场Fd2中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ13～θ24。在第3空间场Fd3中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ25～θ36。在第4空间场Fd4中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ37～θ48。在第5空间场Fd5中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ49～θ60。
图31示出构成第2空间帧Fm2的第1空间场Fd1至第5空间场Fd5。图中的4×3个像素的区域表示小区域。如果按扫描方向顺序来看各小区域中的各像素的方向，则在第2空间帧Fm2的第1空间场Fd1中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ2～θ12、θ1。在第2空间场Fd2中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ14～θ24、θ13。在第3空间场Fd3中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ26～θ36、θ25。在第4空间场Fd4中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ38～948、θ37。在第5空间场Fd5中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ50～θ60、θ49。
图32示出构成第3空间帧Fm3的第1空间场Fd1至第5空间场Fd5。图中的4×3个像素的区域表示小区域。如果按扫描方向顺序来看各小区域中的各像素的方向，则在第3空间帧Fm3的第1空间场Fd1中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ3～θ12、θ1、θ2。在第2空间场Fd2中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ15～θ24、θ13、θ14。在第3空间场Fd3中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ27～θ36、θ25、626。在第4空间场Fd4中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ39～θ48、θ37、θ38。在第5空间场Fd5中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ51～θ60、θ49、θ50。
以下，同样，在各空间场Fd1～Fd5中分配给各小区域的方向的组合相同，但是每当空间帧前进一个，则在各小区域中，各方向被分配的像素沿扫描方向偏移1个像素。
图33示出构成第12空间帧Fm12的第1空间场Fd1至第5空间场Fd5。图中的4×3个像素的区域表示小区域。如果按扫描方向顺序来看各小区域中的各像素的方向，则在第12空间帧Fm12的第1空间场Fd1中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ12、θ1～θ11。在第2空间场Fd2中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ24、θ13～θ23。在第3空间场Fd3中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ36、θ25～θ35。在第4空间场Fd4中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ48、θ37～θ47。在第5空间场Fd5中，各小区域中的各像素的方向被设定为θ60、θ49～θ59。
在图30至图33中，为了知道某个方向被分配的像素如何变化，将方向θ12、θ24、θ36、θ48、θ60被分配的像素用四角包围来表示。
图34及图35表示分配给一个小区域中的各像素的方向。图34表示第1空间帧Fm1～第6空间帧Fm6，而图35表示第7空间帧Fm7～第12空间帧Fm12。
本实施例的三维图像摄影装置的结构与图5相同。在本实施例中，角度图案产生电路37根据上述格式来产生表示各像素的方向的角度图案，提供给偏转板驱动电路36。偏转板驱动电路36根据提供的角度图案，对偏转板11的各像素，设定入射光的角度。图5中的CCD驱动电路31、偏转板驱动电路36、角度图案产生电路37及定时控制电路38对应于本发明的摄影控制部件。
本实施例的三维图像显示装置的结构与图11相同。在本实施例中，角度图案产生电路57根据上述的格式来产生表示各像素的方向的角度图案，提供给偏转板驱动电路56。偏转板驱动电路56根据提供的角度图案。对偏转板25的各像素，设定出射光的角度。图11中的LCD驱动电路55、偏转板驱动电路56、角度图案产生电路57及定时控制电路58对应于本发明的显示控制部件。
对每个二维图像，显示二维图像时的角度图案必须与摄影时的角度图案一致。这可以如下实现：根据视频信号中包含的同步信号，使二维图像的空间帧及空间场的变化和角度图案的变化同步。
如上所述，在本实施例中，5个空间场构成的一个空间帧形成三维静止图像。在一个空间场中，对于12个方向，同时形成160×160个像素的静止图像。然后，用5个空间场、即一个空间帧，对于全部60个方向，形成160×160个像素的分辨率的静止图像。因此，能够用一个空间帧来显示160×160个像素的分辨率的三维图像。再者，能够用12个空间帧，对于全部60个方向，以640×480个像素的分辨率、即最大分辨率，来显示三维图像。而且，从某一个方向能够观察大致完全的、60场/秒的三维运动图像。
在本实施例中，用各空间场来形成全部60个方向中的12个方向的图像，用5个空间场(即，一个空间帧)来形成全部60个方向的图像。此外，在本实施例中，用各空间帧来形成160×160个像素的分辨率的三维图像，但是对每个帧，各方向被分配的像素改变。由此，用12个空间帧来形成640×480个像素的分辨率的三维图像。因此，在本实施例中，也可以说，通过时间上及空间上的交织方式来构成用于显示三维图像所需的信息。
根据本实施例，能够减少1秒钟的场数，同时进行在图像更新的周期及分辨率方面耐观察的三维动画显示。
在本实施例中，用5个空间场来形成一个空间帧，用12个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像，但是也可以进行以下各种变更。
例如，也可以用4个空间场来形成一个空间帧，用15个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像。在此情况下，例如，设小区域为5×3个像素，在一个空间场中沿一个方向投影128×160像素的分辨率的二维静止图像。
此外，也可以用3个空间场来形成一个空间帧，用20个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像。在此情况下，例如，设小区域为5×4个像素，在一个空间场中沿一个方向投影128×120个像素的分辨率的二维静止图像。
此外，也可以用2个空间场来形成一个空间帧，用30个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像。在此情况下，例如，设小区域为5×6个像素，在一个空间场中沿一个方向投影128×80个像素的分辨率的二维静止图像。
此外，也可以用一个空间场来形成一个空间帧，用60个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像。在此情况下，例如，设小区域为10×6个像素，在一个空间场中沿一个方向投影64×80个像素的分辨率的二维静止图像。
在本实施例中，设1秒钟的空间场数为60，但是如果使其更多，则能够进行运动更圆滑的三维运动图像显示。例如，如果设1秒钟的空间场数为120，则在1秒钟能够重复2次本实施例中说明过的60场的角度图案的变化，能够更圆滑地表现运动。
此外，在本实施例中，假设二维图像由640×480个像素构成，但是如果使像素数更多，则能够进行更精密(细致)的三维图像显示。例如，考虑二维图像由1024×768个像素构成的情况。在此情况下，如果假设将空间按每个规定角度分割为60个，并且用60场来形成三维图像，则例如设小区域为4×3个像素，将1024×768个像素的图像区域分割为256×256个小区域。此外，例如，用5个空间场来形成一个空间帧，用12个空间帧(60个空间场)来形成1秒钟的三维图像。可以改变小区域的大小，为了提高空间分辨率或为了提高视野角，可以增加将空间按每个规定角度进行分割的分割数，也可以增加1秒钟的场数。
如果二维图像由1024×768个像素构成，1秒钟的场数是120，则能够相当精密地进行运动圆滑的三维动画显示。为了其实现，对CCD或LCD要求1024×768个像素的像素数，并且要求120场/秒的高速率。然而，这足以由近年来的CCD或LCD的像素数的增加、或支持非隔行扫描的CCD的技术等来实现。
此外，在本实施例中，在执行显示位置变换处理的情况下，在将摄影方向及投射方向因每个像素而异的60空间场的二维图像信息变换为60个各摄影方向及投射方向的二维图像信息后，对变换后的二维图像信息进行显示位置变换处理，然后变换为摄影方向及投射方向因每个像素而异的60空间场的二维图像信息即可。
本实施例的其他结构、作用及效果与第1实施例相同。
(第5实施例)
接着，参照图36来说明本发明的第5实施例。本实施例是将本发明应用于电视会议***的例子。图36是本实施例的电视会议***的结构的说明图。该电视会议***包括2个三维图像摄影显示装置201、202。2个三维图像摄影显示装置201、202经双向传输信号的信号传输线路203相连。
三维图像摄影显示装置201、202是将三维图像摄影装置和三维图像显示装置一体化的装置。在三维图像摄影显示装置201、202中，在图1所示的三维图像摄影装置中的聚光透镜12和针孔部件13之间，配置有半透半反镜211。该半透半反镜211被配置得使得其反射面的法线与三维图像摄影装置的光学***的光轴成45度。然后，沿来自聚光透镜12的光由半透半反镜211反射而行进的方向，配置有三维图像显示装置的针孔部件23、聚光透镜22及LCD 21。虽然未图示，但是三维图像摄影显示装置201、202的线路结构兼有三维图像摄影装置中的电路和三维图像显示装置中的电路。此外，三维图像摄影显示装置201、202中包含的三维图像摄影装置及三维图像显示装置的结构可以是第1至第4实施例中的任一个实施例的结构。
接着，说明本实施例的电视会议***的动作。在三维图像摄影显示装置201、202中，同时进行三维图像的摄影和显示。即，在偏转板11中，同时选择摄影方向和二维图像信息的投射方向。入射到偏转板11的光经聚光透镜12、半透半反镜211、针孔部件13、聚光透镜14入射到CCD 15。来自LCD 21的光经聚光透镜22、针孔部件23、半透半反镜211、聚光透镜12由偏转板11投射。
这里，例如假设用三维图像摄影显示装置201对物体220进行摄影，用三维图像摄影显示装置202对物体230进行摄影。三维图像摄影显示装置201对CCD 15的输出信号进行信号处理，生成视频信号。该视频信号经信号传输线路203被传输到三维图像摄影显示装置202。然后，在三维图像摄影显示装置202中，LCD 21根据传输的视频信号来形成二维图像信息，该二维图像信息由偏转板11投射到选择出的方向。由此，三维图像摄影显示装置202显示物体220的三维图像221。
同样，三维图像摄影显示装置202对CCD 15的输出信号进行信号处理，生成视频信号。该视频信号经信号传输线路203被传输到三维图像摄影显示装置201。然后，在三维图像摄影显示装置201中，LCD 21根据传输的视频信号来形成二维图像信息，该二维图像信息由偏转板11投射到选择出的方向。由此，三维图像摄影显示装置201显示物体230的三维图像231。
在物体220、230都是人的情况下，位于三维图像摄影显示装置201侧的人能够观察位于三维图像摄影显示装置202侧的人的三维图像，而位于三维图像摄影显示装置202侧的人能够观察位于三维图像摄影显示装置201侧的人的三维图像。
因此，根据本实施例的电视会议***，能够一边靠近观看对方脸的三维图像一边进行电视会议，能够进行有临场感的电视会议。此外，根据该***，用于三维图像摄影的光入射部和用于三维图像显示的光出射部是通用的，所以对方脸的三维图像被显示在正面，因此，能够一边观看对方的眼一边谈话，能够进行更有临场感的电视会议。
通过将本实施例的三维图像摄影显示装置设置在3个以上的场所，相互经信号传输线路相连，在各三维图像摄影显示装置中，切换显示、或合成显示从其他三维图像摄影显示装置送来的视频信号，也能够在3处以上之间进行电视会议。
本实施例的其他结构、作用及效果与第1至第4实施例相同。
本发明不限于上述各实施例，而是可以进行各种变更。例如，在三维图像摄影装置中对二维图像进行摄影的部件也可以使用CCD以外的其他摄像元件。此外，在三维图像显示装置中显示二维图像的部件也可以使用LCD以外的其他显示元件。
此外，变化三维图像摄影装置中的入射光方向或三维图像显示装置中的出射光方向的部件不限于上述各实施例中使用的部件，例如也可以使用旋转的棱镜、或旋转的反射镜等。
如上所述，根据本发明的第1三维图像摄影装置或三维图像摄影方法，用一个摄影部件对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息，并且依次变化摄影方向，所以能够用简单的结构来得到用于在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，并且能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
此外，根据本发明的第2三维图像摄影装置或三维图像摄影方法，控制摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比摄影部件的分辨率低的二维图像信息，并且一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行得到低分辨率的二维图像信息的处理，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与摄影部件的分辨率相同的二维图像信息，所以有下述效果：能够进行在图像更新的周期及分辨率方面耐观察的三维动画显示，能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
此外，根据本发明的三维图像显示装置或三维图像显示方法，控制投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比投射部件的分辨率低的二维图像信息，并且一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行投射低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与投射部件的分辨率相同的三维图像，所以有下述效果：能够进行在图像更新的周期及分辨率方面耐观察的三维动画显示，能够用简单的结构来实现真正意义上的立体动画显示。
此外，根据本发明的三维图像显示位置变换装置或三维图像显示位置变换方法，通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，在空间上显示物体的三维图像的***中，根据三维图像的位置的移动量的信息和观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动该移动量所需的、二维图像信息的位置的面内方向的移动量，将二维图像信息的位置变更求出的移动量，所以有下述效果：能够变换在空间上显示的物体的三维图像的位置。
根据以上说明，可知能够实施本发明的各种形态和变形例。因此，在以下的权利要求书的均等范围内，也能够以上述最佳形态以外的形态来实施本发明。

Claims (34)

1.一种三维图像摄影装置，用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，其特征在于，包括：
一个摄影部件，对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；以及
摄影方向控制部件，依次变化上述摄影部件的摄影方向。
2.如权利要求1所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向控制部件具有偏转部件，该偏转部件被配置在上述物体和上述摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转。
3.如权利要求1所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向控制部件具有驱动部件，该驱动部件移动上述摄影部件。
4.如权利要求1所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向控制部件具有驱动部件，该驱动部件移动上述物体和上述摄影部件之间配置的光学***的一部分。
5.如权利要求1所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向控制部件对二维图像信息的所有像素设定相同的摄影方向，并且依次变化摄影方向。
6.如权利要求1所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向控制部件对二维图像信息的每个像素设定不同的摄影方向，并且依次变化各像素的摄影方向。
7.一种三维图像摄影方法，用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，其特征在于，包括：
摄影步骤，用一个摄影部件对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；以及
摄影方向控制步骤，依次变化上述摄影步骤的摄影方向。
8.如权利要求7所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述摄影方向控制步骤通过在上述物体和上述摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转，来变化摄影方向。
9.如权利要求7所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述摄影方向控制步骤通过移动上述摄影部件，来变化摄影方向。
10.如权利要求7所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述摄影方向控制步骤通过移动上述物体和上述摄影部件之间配置的光学***的一部分，来变化摄影方向。
11.如权利要求7所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述摄影方向控制步骤对二维图像信息的所有像素设定相同的摄影方向，并且依次变化摄影方向。
12.如权利要求7所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述摄影方向控制步骤对二维图像信息的每个像素设定不同的摄影方向，并且依次变化各像素的摄影方向。
13.一种三维图像摄影装置，用于得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，其特征在于，包括：
摄影部件，对物体进行摄影，生成物体的二维图像信息；
摄影方向设定部件，能够对上述摄影部件设定因二维图像信息的每个像素而异的摄影方向；以及
摄影控制部件，控制上述摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比上述摄影部件的分辨率低的二维图像信息，并且一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行得到上述低分辨率的二维图像信息的处理，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与上述摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
14.如权利要求13所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影控制部件
将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有摄影方向分别设定给上述小区域内的一个像素，得到分辨率为上述摄影部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息；并且
一边在上述小区域内改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行A次生成上述低分辨率的二维图像信息的处理，得到分辨率与上述摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
15.如权利要求14所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影控制部件将能够设定的所有摄影方向分割为每组分别A个摄影方向，对A个摄影方向得到低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有摄影方向得到低分辨率的二维图像信息。
16.如权利要求13所述的三维图像摄影装置，其特征在于，上述摄影方向设定部件具有偏转部件，该偏转部件被配置在上述物体和上述摄影部件之间，选择入射光的方向，使光偏转。
17.一种三维图像摄影方法，用对物体进行摄影而生成物体的二维图像信息的摄影部件、和能够对上述摄影部件设定因二维图像信息的每个像素而异的摄影方向的摄影方向设定部件，来得到在空间上显示物体的三维图像所需的图像信息，其特征在于，包括：
第1步骤，控制上述摄影方向设定部件，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率比上述摄影部件的分辨率低的二维图像信息；以及
第2步骤，一边改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行上述第1步骤，对于能够设定的所有摄影方向，分别得到分辨率与上述摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
18.如权利要求17所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述第1步骤将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有摄影方向分别设定给上述小区域内的一个像素，得到分辨率为上述摄影部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息；
上述第2步骤一边在上述小区域内改变各摄影方向被分配的像素，一边重复执行A次上述第1步骤，得到分辨率与上述摄影部件的分辨率相同的二维图像信息。
19.如权利要求18所述的三维图像摄影方法，其特征在于，上述第1步骤将能够设定的所有摄影方向分割为每组分别A个摄影方向，对A个摄影方向得到低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有摄影方向得到低分辨率的二维图像信息。
20.一种三维图像显示装置，通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像，其特征在于，包括：
投射部件，投射物体的二维图像信息；
投射方向设定部件，能够对上述投射部件设定因二维图像信息的每个像素而异的投射方向；以及
显示控制部件，控制上述投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比上述投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像，并且一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行投射上述低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与上述投射部件的分辨率相同的三维图像。
21.如权利要求20所述的三维图像显示装置，其特征在于，上述显示控制部件
将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有投射方向分别设定给上述小区域内的一个像素，投射分辨率为上述投射部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像；并且
一边在上述小区域内改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行A次投射上述低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与上述投射部件的分辨率相同的三维图像信息。
22.如权利要求21所述的三维图像显示装置，其特征在于，上述显示控制部件将能够设定的所有投射方向分割为每组分别A个投射方向，对A个投射方向投射低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有投射方向投射低分辨率的二维图像信息。
23.如权利要求20所述的三维图像显示装置，其特征在于，上述投射方向设定部件具有偏转部件，该偏转部件选择出射光的方向，使光偏转。
24.一种三维图像显示方法，通过用投射物体的二维图像信息的投射部件、和能够对上述投射部件设定因二维图像信息的每个像素而异的投射方向的投射方向设定部件，将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像，其特征在于，包括：
第1步骤，控制上述投射方向设定部件，对于能够设定的所有投射方向，分别投射分辨率比上述投射部件的分辨率低的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像；以及
第2步骤，一边改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行上述第1步骤，显示分辨率与上述投射部件的分辨率相同的三维图像。
25.如权利要求24所述的三维图像显示方法，其特征在于，上述第1步骤将二维图像的区域分割为分别由A个像素(A是2以上的整数)构成的多个小区域，将能够设定的所有投射方向分别设定给上述小区域内的一个像素，投射分辨率为上述投射部件的分辨率的A分之一的低分辨率的二维图像信息，显示低分辨率的三维图像；
上述第2步骤一边在上述小区域内改变各投射方向被分配的像素，一边重复执行A次投射上述低分辨率的二维图像信息的处理，显示分辨率与上述投射部件的分辨率相同的三维图像信息。
26.如权利要求25所述的三维图像显示方法，其特征在于，上述第1步骤将能够设定的所有投射方向分割为每组分别A个投射方向，对A个投射方向投射低分辨率的二维图像信息，通过重复执行上述处理，对能够设定的所有投射方向投射低分辨率的二维图像信息。
27.一种三维图像显示位置变换装置，用于通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上来在空间上显示物体的三维图像的***，变换在空间上显示的物体的三维图像的位置，其特征在于，包括：
移动量计算部件，根据三维图像的位置的移动量的信息和上述观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动上述移动量所需的、上述二维图像信息的位置的面内方向的移动量；以及
位置变更部件，将上述二维图像信息的位置变更上述移动量计算部件求出的移动量。
28.如权利要求27所述的三维图像显示位置变换装置，其特征在于，在上述三维图像的位置的移动量为a、上述观察方向或投射方向为θi时，上述移动量计算部件将b＝a×tanθi表示的与b成比例的值作为上述二维图像信息的位置的移动量。
29.如权利要求27所述的三维图像显示位置变换装置，其特征在于，上述位置变更部件具有：存储部件，存储上述二维图像信息；以及地址控制部件，通过控制向上述存储部件中写入信息时的写入地址和从上述存储部件中读出信息时的读出地址，来变更上述二维图像信息的位置。
30.如权利要求27所述的三维图像显示位置变换装置，其特征在于，设有三维图像摄影装置，该三维图像摄影装置从多个观察方向对同一物体进行摄影，生成同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息。
31.如权利要求27所述的三维图像显示位置变换装置，其特征在于，设有三维图像显示装置，该三维图像显示装置通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上，来在空间上显示物体的三维图像。
32.一种三维图像显示位置变换方法，用于通过将同一物体的观察方向不同的多个二维图像信息分别投射到与观察方向对应的方向上来在空间上显示物体的三维图像的***，变换在空间上显示的物体的三维图像的位置，其特征在于，包括：
移动量计算步骤，根据三维图像的位置的移动量的信息和上述观察方向或投射方向，来求用于将三维图像的位置移动上述移动量所需的、上述二维图像信息的位置的面内方向的移动量；以及
位置变更步骤，将上述二维图像信息的位置变更上述移动量计算步骤求出的移动量。
33.如权利要求32所述的三维图像显示位置变换方法，其特征在于，在上述三维图像的位置的移动量为a、上述观察方向或投射方向为θi时，上述移动量计算步骤将b＝a×tanθi表示的与b成比例的值作为上述二维图像信息的位置的移动量。
34.如权利要求32所述的三维图像显示位置变换方法，其特征在于，上述位置变更步骤通过控制向存储上述二维图像信息的存储部件中写入信息时的写入地址和从上述存储部件中读出信息时的读出地址，来变更上述二维图像信息的位置。
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