JP3014919B2 - 3次元情報再生装置 - Google Patents
3次元情報再生装置Info
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- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
Description
特殊な眼鏡を必要とせずに立体画像が再生できる3次元
情報再生装置に関する。
態、例えば進行方向を入力し、光線の進行方向を再現す
るインテグラルフォトグラフィ方式の3次元情報再生装
置が知られている。インテグラルフォトグラフィ方式の
3次元情報再生装置は、ピンホールアレイと写真技術と
が組み合わされて、立体写真として応用されている。
液晶パネル等の動画を表示可能な画像表示装置を用いた
3次元情報再生装置が知られている。この3次元情報再
生装置は、図20に示すように、画像を表示する液晶パ
ネル1と、液晶パネル1の表面側に配置されたピンホー
ルアレイパネル2と、液晶パネル1の裏面側に配置され
た光を拡散する拡散板3と、拡散板3に光を照射する光
源4とから構成されている。ピンホールアレイパネル2
には、図21に示すように、ピンホール5が縦横方向に
ピッチpの間隔で多数穿設されている。液晶パネル1に
は、ピンホールアレイパネル2のそれぞれのピンホール
5に対応して複数の画素6が空間的に規定されて2次元
的に配列されている。液晶パネル1及びピンホールアレ
イパネル2には同期制御回路8が接続されている。
生装置における立体像再生の原理を図22を用いて説明
する。図22において、ピンホールアレイパネル2上の
それぞれのピンホール5a,5b,5c…に対して液晶
パネル1上の4×4の16の画素6が割り当てられてい
る。液晶パネル1上のある画素6から放射状に放射され
た光の一部は、その画素6に対応するピンホール5の空
間的な位置で決定される方向に進む。画素6とピンホー
ル5の位置の組み合わせにより、種々の方向の光が再生
されることにより、複数のピンホール5から出射される
光線群によって観察空間に空間像が形成される。図22
の例では、物体Sから発する複数方向の光が再生されて
いる。
いるが、ピンホール5は物体Sから全方向に散乱してい
る光を空間的にサンプリングするという役目を担ってい
る。従って、ピンホール5の数は多いほうが光線の再現
性が高くなる。ピンホール5を多数並べて配置すること
により連続した被写体が再生できることはいうまでもな
い。
る光線を目で感知すれば、物体Sの3次元情報が認識さ
れ、物体Sは立体として認識される。このような、光線
状態を再現する方式の3次元情報再生装置では、特殊な
メガネが不要であり、いわゆるレンチキュラ方式のよう
に観察位置が極端に限定されることがなく、複数の人が
同時に再生画像を観察することが可能である。視点を移
動すると、視点の移動に応じて観察される像も変化する
という利点がある。再生画像が立体として認識される要
因は、両眼視差のみならず、目の焦点調節機能をも含ん
でいるので、観察時の疲労感が少なく、より自然な立体
像観察ができる。
生装置では、ピンホールの数は多いほうが望ましい。こ
れを実現するために、図21におけるピンホールアレイ
パネル2を液晶パネルのような光シャッタによって構成
する例が特開平5−191838号公報に開示されてい
る。プラスチック材料等によりピンホールアレイパネル
を構成した場合にはピンホールの位置は固定となるが、
液晶パネルのような光シャッタによってピンホールアレ
イパネルを構成した場合にはピンホールの位置は自由に
変えることが可能である。従って、ピンホールの位置と
それに対応する表示画像を同期させて高速に変化させる
ことにより立体像の時分割表示が行われ、実質的な解像
度を向上させることが可能である。
ンホールアレイパネルを構成した例の特徴は、ピンホー
ルアレイの位置を時間的に変化させることにあるが、こ
こでは1周期にピンホールの位置が、水平2ポジション
×垂直2ポジションの4通りに変化する場合を図23に
基づいて説明する。図中の点線は、ピンホールの位置を
比較し易いように書いたもので、特別な意味を持つもの
ではない。ピンホール5が、図23(a)に示すよう
に、点線で作られた格子の左上に位置しているものとす
ると、次の時刻には、図23(b)に示すように、ピン
ホール5は点線で作られた格子の右上に来るように位置
が変更される。この時、図23(b)に示すピンホール
5の位置は、図23(a)におけるピンホール5の配列
の水平方向の中央の位置に位置する。次の時刻には、図
23(c)に示すように、ピンホール5は点線で作られ
た格子の左下に来るように位置が変更される。この時、
図23(c)に示すピンホール5の位置は、図23
(a)におけるピンホール5の配列の垂直方向の中央の
位置に位置する。次の時刻には、図23(d)に示すよ
うに、ピンホール5は点線で作られた格子の右下に来る
ように位置が変更される。このように、図23(a)〜
(d)の状態が繰り返され、それぞれのピンホール位置
に対応するように、液晶表示パネルに表示する画像を同
期して切り換えることにより、立体像の時分割表示が行
われる。
を用いて説明する。
ら14の番号をつける。図24(a)に示すように、ピ
ンホールAは表示画素の4から7に対応しており、ピン
ホールBは表示画素の8から11に対応している。ピン
ホール位置が図24(b)に示すように、変化したとす
ると、ピンホール位置の変化に応じて光線再生の様子も
変化し、ピンホールAは表示画素の2から5に対応し、
ピンホールBは表示画素の6から9に対応する。
置に表示される3次元情報の入力方法を図25を用いて
説明する。
影するのではなく、小部分の画像を順番に撮影していく
という方法をとる。図23に示したように、1周期にピ
ンホールの位置を水平方向2ポジション×垂直方向2ポ
ジションの4通りに変化させる場合には、ピンホールア
レイパネル2のピンホールピッチpの1/2の間隔で、
ビデオカメラレンズ7が上下左右に平行移動されて各ピ
ンホール5に対応する位置で撮影される。すなわち、ビ
デオカメラレンズ7の中心が上記直線群の交点と一致す
る位置で撮影することにより、ピンホール5の数の4倍
だけ画像が撮影される。
の一つのピンホール5に対して、液晶パネル1上の4×
4の16の画素6が割り当てられているので、図25に
示した方法を用いてそれぞれのピンホール位置にカメラ
を置いて得られる画像については、図26に示すよう
に、その中心部分の4×4で16の画素分のみが必要と
なる。なお、破線で示す円は前記レンズ7で撮影される
画像の範囲を示す。
6に示すように、1から16までの番号を付けるとする
と、これを液晶パネル1に表示する際には、図27に示
すように、画素を並べ変える必要がある。これは、図2
6に示した画素のままで表示すると、奥行き方向におい
て奥側と手前側とが逆転した像が再生されてしまうため
であり、この並べ変えにより正しい像を再現することが
できる。この並べ変え処理はビデオカメラの撮影位置、
すなわちピンホールに対応する位置毎に行わなければな
らない。
生装置は、以上のように構成されているので、ピンホー
ルが、液晶パネル1から射出された光の一部だけを透過
し、残りのほどんどの光を遮断するため、光の利用効率
が非常に低く、再生される画像は暗いものとなる。ピン
ホールアレイパネルを使用した場合、再生される画像の
暗さが顕著であり、室内照明光の下では再生画像の観察
は困難である。
持つため、ピンホールからの射出光が広がり、再生像が
ぼける。ピンホールは理想的には無限小の大きさの穴で
あるが、ピンホールを液晶パネル等の光シャッタによっ
て構成する場合、ピンホール5の大きさは液晶パネルの
画素サイズ以下にはできない。そのため、図28に示す
ように、ピンホール5から出射した光は、ピンホール5
からの距離に比例して広がることにより、再生像がぼけ
てしまう。
生光のクロストークが生ずる。図28に示したように、
ピンホール5から出射した光は、ピンホールからの距離
に比例して広がっていき、その結果図中に斜線で示した
部分は画素1からの出射光と画素2からの出射光が混じ
ることになり、記録された光線を正確に再現できない。
めになされたもので、ぼけやクロストークが起こらず、
明るい高解像度の立体像を再生できる3次元情報再生装
置を提供することを目的とする。
目的は、離散的フーリエ変換像を表示する画像表示手段
と、画像表示手段の後方に配置され、平行光を出射する
照明手段と、前記画像表示手段に表示される離散的フー
リエ変換像及び前記照明手段から出射される平行光の角
度を時分割で切り換える同期制御手段とを具備する3次
元情報再生装置において、前記照明手段が、光を出射す
る一つの光源と、光源を光軸に対して直角方向に移動す
る光源移動手段と、前記光源から出射された光を平行光
にする一つのレンズとを有する請求項1の3次元情報再
生装置によって達成される。
ーリエ変換像を表示する画像表示手段と、画像表示手段
の後方に配置され、平行光を出射する照明手段と、前記
画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及び前
記照明手段から出射される平行光の角度を時分割で切り
換える同期制御手段とを具備する3次元情報再生装置に
おいて、前記照明手段が、光を出射する複数の光源から
なる光源アレイと、光源アレイを光軸に対して直角方向
に移動する光源アレイ移動手段と、前記光源アレイのそ
れぞれから出射された光を平行光にする複数のレンズか
らなるレンズアレイとを有する請求項2の3次元情報再
生装置によって達成される。
ーリエ変換像を表示する画像表示手段と、画像表示手段
の後方に配置され、平行光を出射する照明手段と、前記
画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及び前
記照明手段から出射される平行光の角度を時分割で切り
換える同期制御手段とを具備する3次元情報再生装置に
おいて、前記画像表示手段と前記照明手段とをそれぞれ
複数個備える請求項3の3次元情報再生装置によって達
成される。
像表示手段により離散的フーリエ変換像が表示され、照
明手段により平行光が出射され、同期制御手段により前
記画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及び
前記照明手段から出射される平行光の角度が時分割で切
り換えられる。ここで、照明手段が、光を出射する一つ
の光源と、光源を光軸に対して直角方向に移動する光源
移動手段と、光源から出射された光を平行光にする一つ
のレンズとを有する。これにより、ピンホール等の遮蔽
物を必要としないため、光が有効に利用でき、明るい立
体像を再生することができる。また、照明光として平行
光を用いるため、液晶パネルを透過した光が広がること
なく、再生像がぼけずに鮮明となると共に、隣り合う表
示画素から出射された光が交じり合うことなく、クロス
トークのない立体像を再生することができる。
照明空間を対応する光源とレンズとの組み合わせによっ
て分割することにより、再生できる光線の方向は光源の
移動量によって決定されるので、一つの仮想スリットに
対応する液晶パネル上の画素数を容易に変更することが
でき、光源の移動量の範囲内で無段階に変化させること
ができる。更に、光源の移動量を小さくできると共に、
それぞれのシリンドリカルレンズを小さくできるため、
収差の影響が小さくなる。
表示画像が複数の画像表示手段に振り分けられるので、
表示画像を時分割で切り換える速さが遅くてもよく、液
晶パネルの応答速度が高速でない場合に有効である。こ
れにより、合成画像1枚当たりの表示時間を長くするこ
とができ、再生される立体像がより明るくなる。表示画
像を切り換える速度が同一ならば、高解像度の立体像が
得られる。
実施例を図1を参照しながら説明する。
示すように、離散的フーリエ変換像を時分割にて表示す
る画像表示手段としての液晶パネル10と、照明手段と
しての液晶パネル10の後面側に配置された水平方向に
曲率を持ったシリンドリカルレンズ11及びシリンドリ
カルレンズ11の後面側にレンズ11の焦点距離に等し
い距離だけ離間して配置された光を出射する光源アレイ
12と、前記液晶パネル10に表示される離散的フーリ
エ変換像及び前記光源アレイ12から出射され、シリン
ドリカルレンズ11によって平行光となった光の角度を
時分割で切り換える同期制御手段としての同期制御回路
13とを具備している。
に、一つの表示画素14がRGBのサブピクセル15に
よって構成されており、RGBのサブピクセル15が垂
直方向に配列されている。この表示画素14をピッチP
で2次元的に配列することにより、表示面が形成され
る。なお、水平方向にRGBのカラーフィルタが配列さ
れた一般の液晶パネルを90度回転させて使用してもよ
い。
用いて説明する。焦点距離がfのレンズ16から所定距
離d1 だけ前方に離間した位置に物体101を置いた
時、レンズ16の後方の焦点距離fの位置にできる像は
フーリエ変換像となる。焦点距離fの位置に配置される
3次元情報入力装置の感光フィルム、CCD等の撮像素
子は、光の強度のみが記録され、その位相が棄却される
ため、前記撮像素子には位相が棄却されたフーリエ変換
像が記録される。すなわち、レンズ16に対する光線の
入射角度が、レンズ16の後方の焦点距離fに置かれた
撮像素子の撮像面上において、光軸からの距離に変換さ
れる。なお、焦点距離がfのレンズ16から所定距離d
1 だけ前方に離間した位置の物体101の実像は、レン
ズ16の後方の所定距離d2 の位置にでき、光線状態を
再生しない通常のカメラ等の2次元情報入力装置におい
ては、撮像面をレンズ19の後方の所定距離d2 の位置
に配置する。焦点距離f、所定距離d1 、d2 は次式の
関係にある。
のレンズについて説明されているが、離散的フーリエ変
換像を得るためには、複数のレンズを2次元状に配置し
た蠅の目状の2次元レンズアレイを用い、各レンズ毎に
フーリエ変換を行う必要がある。2次元レンズアレイを
用いた場合には、水平、垂直両方向にサンプリングさ
れ、1次元のシリンドリカルレンズアレイすなわちレン
チキュラレンズを用いた場合には、水平方向のみにサン
プリングされる。
ンホールアレイパネルあるいはスリットパネルに置き換
えることが可能である。ピンホールには、焦点という概
念はないが、図4に示すように、ピンホール17に対す
る光線の入射角度を撮像素子18の撮像面上における光
軸すなわちピンホール17を通りかつピンホールアレイ
パネル19に垂直な軸20からの距離dに変化させるフ
ーリエ変換作用を有するため、撮像素子18の撮像面上
のフーリエ変換像と実像とは同一となる。このとき、撮
像素子18とパネル19との間隔は、隣り合うピンホー
ル17によるフーリエ変換像が撮像素子18の撮像面上
で重ならないように位置決めし、光線の記録範囲である
入射角度の範囲に応じて自由に位置決めすることが可能
である。離散的フーリエ変換像を得る手段をまとめると
図5のようになる。
する方法を図6を用いて説明する。この方法では、撮像
面の前面に仮想的なスリットアレイが想定され、各仮想
スリットの位置毎に、順に撮影していくことにより、水
平方向にのみサンプリングされ、垂直方向には連続的に
記録される。図6の例では、一画面分の画像を一度に撮
影するのではなく、小部分の画像を順番に撮影していく
という方法をとる。図2に示された液晶パネル10の表
示画素ピッチPと同じ間隔で、ビデオカメラレンズ7が
左右に平行移動されて撮影が行われる。図6における垂
直の線は液晶パネルの表示画素1列に相当し、水平の線
はその垂直方向の中心線に相当する。液晶パネルの表示
画素がm(水平)×n(垂直)であるとすると、ビデオ
カメラレンズ7の中心が直線群の交点と一致する位置で
撮影することにより、m枚の部分画像が撮影される。こ
れらの部分画像は実像であるが、これらの部分画像から
一画面分の表示画像が合成される。この際、レンズの中
心軸近傍の領域しか用いないため、この領域では実像と
フーリエ変換像はほとんど変わらず、合成画像はビデオ
カメラレンズ7の位置によってサンプリングされた離散
的フーリエ変換像となる。
画像の合成方法について説明する。仮想スリットアレイ
上の一つの仮想スリットに対して、液晶パネル10上の
5×nの画素を割り当てる。これは、一つの仮想スリッ
ト当たり5方向の光線角度が再現されることを意味す
る。実際には、本実施例の3次元情報再生装置におい
て、スリットアレイは用いないが、説明を容易とするた
め、スリットアレイが液晶パネル10の前面にあると仮
定する。図6に示した方法を用いて、それぞれの仮想ス
リット位置にカメラを置いて得られる画像については、
図7に示すように、その中心部分の5×n画素分のみが
必要となる。
央部の5×n画素を抽出したものを抽出画像A、仮想ス
リットBの位置で得られた画像の中央部の5×n画素を
抽出したものを抽出画像Bと名付ける。仮想スリットA
と仮想スリットBとの間隔は液晶パネル10の画素ピッ
チPに一致している。図6の方法によってm枚の部分画
像を記録したので、抽出画像もm枚となる。このm枚の
抽出画像から、図8に示すように、最も左の列だけを集
めて1枚の画像が合成され、これを合成画像1とする。
同様に、左から2列目だけを集めて合成画像2が合成さ
れ、順次m枚の抽出画像から同じ列の抽出画像だけが集
められて合成画像が5枚合成される。合成の仕方から明
らかなように、1枚の合成画像は、m×n画素からなる
画像となる。この合成画像は離散的フーリエ変換像を光
線の入射角度の違いによって、5枚に分割して表現した
ものといえる。
画像の再生動作について説明する。上述した方法によっ
て得られた離散的フーリエ変換像は、仮想スリットに対
する光線の水平方向の入射角度が撮像面上におけるスリ
ットを通りスリットアレイパネルに垂直な光軸からの距
離に変換されたものである。従って、これを再生するに
は、光軸からの距離に応じて、入射角度と同じ角度で光
線を出射させればよい。本実施例では、表示パネルの照
明光の角度を変化させることにより達成している。
り5方向の光線角度を再現する場合には、液晶パネル1
0を照射する光線の角度が5方向に変化すればよい。本
実施例の3次元情報再生装置においては、図9に示すよ
うに、五つの光源12a〜12eからなる光源アレイ1
2と、シリンドリカルレンズ11を組み合わせることに
より、液晶パネル10を照射する光線の角度が5方向に
変化される。光源アレイ12はシリンドリカルレンズ1
1からレンズ11の焦点距離fだけ離れた位置に置かれ
ている。この位置にある光源から出た光は、レンズ11
を通った後は平行光となる。光源の位置がレンズ11か
ら光軸に対して直角方向にずれている場合、そのずれ量
Δdに応じて、レンズ11から出ていく平行光の角度が
異なる。従って、五つの光源を水平方向に配置し、点灯
する光源を順次切り換えることにより、照明光の角度を
変化させることができる。
12aを点灯する際には液晶パネル10に図8の合成画
像1が表示され、光源12bを点灯する際には液晶パネ
ル10に図8の合成画像2が表示されるように、液晶パ
ネル10に表示する合成画像を点灯する光源に同期して
変化させる。液晶パネル10を透過することによって、
光の角度は変化しないので、光源12aが点灯している
ときには、光線の再生状態は、図10(a)に示すよう
になり、光源12bが点灯しているときには、光線の再
生状態は、図10(b)に示すようになる。この時分割
表示は、光源12a点灯から光源12e点灯までの5ス
テップで1周期が構成され、そのとき入射光の角度は、
図10(c)に示すように変化するので、液晶パネル1
0から出射する光の角度も同様に変化する。本実施例で
は、液晶パネル10への入射光線の角度を変化させる際
に機械的な移動を必要としないので、高速な応答が可能
である。
図11(a)のようになる。仮想スリットパネル21の
一つの仮想スリットに対して液晶パネル10上の五つの
表示画素が割り当てられ、それぞれの表示画素を異なる
光源からの平行光によって照明することにより、異なる
角度に光線が出射される。なお、上述のように考えた場
合の仮想スリットパネル21における仮想スリットの間
隔は、液晶パネル10の表示画素ピッチPと同一であ
る。図8で説明した抽出画像を図11(a)に対応させ
て考えると、図11(b)に示すようになる。撮像面2
2に記録される画像は図8に示した抽出画像の一枚、例
えば抽出画像Aそのものである。図11(a)と図11
(b)とを比較して分かるように、図11(b)の記録
画素1に入射する光線角度と図11(a)の表示画素1
から出射する光線角度は、仮想スリットに関して対称と
なっている。これは、液晶パネルを介して物体を観察す
る際には、物体を記録した面の反対側から物体を観察す
るため、奥行き方向に関して奥と手前とが逆転するから
である。本実施例では、表示する合成画像と点灯する光
源の組み合わせにより表示画素から出射する光線の角度
は、仮想スリットに関して対称となっている。
の光を再生することにより、観察空間に立体像が形成さ
れる。本来、物体からは全方向に光が散乱しているのだ
が、仮想スリットアレイによってそれを水平方向にサン
プリングしていることになる。観察者は、再生された光
線を目で感知することにより、物体の3次元情報を認識
することができる。このような、光線状態を再現する方
式の3次元情報再生装置では、特殊なメガネが不要であ
り、いわゆるレンチキュラ方式のように観察位置が極端
に限定されることがない。複数の人が同時に再生画像を
観察することが可能であると共に、視点を移動すると、
視点の移動に応じて観察される像も変化するという利点
がある。両眼視差のみならず、目の焦点調節機能により
再生画像の遠近感すなわち立体感が認識されるため、観
察時の疲労感が少なく、より自然な立体像観察ができ
る。
向にのみ視差を持ち、垂直方向に視点を移動しても観察
される像は変化しない。しかしながら、垂直解像度が高
いために視覚的に鮮明な像が得られる。さらに、ピンホ
ール等の遮蔽物を必要としないため、光が有効に利用で
き、明るい立体像を再生することができる。また、照明
光として平行光を用いるため、液晶パネルを透過した光
が広がることがなく、再生像がぼけずに鮮明となると共
に、隣り合う表示画素から出射された光が交じり合うこ
とがなく、クロストークのない立体像を再生することが
できる。
グによって離散的フーリエ変換像を得る方法について説
明したが、水平方向にのみサンプリングし、垂直方法に
は連続的に記録する場合には、図12に示すようなスリ
ットアレイパネルを用いてもよい。スリットアレイパネ
ル23は、ピッチpの間隔で垂直方向に細長いスリット
24が穿設されている。図13(a)に示すように、撮
像面25の前面にスリットアレイパネル23が配置さ
れ、パネル23の前面に垂直方向に曲率を持つシリンド
リカルレンズ26が配置される。図13(a)に示すよ
うに、物体27からの光がスリットアレイ23によって
水平方向に離散的なフーリエ変換像として撮像面25上
に記録される。水平方向に関してはレンズ26はなにも
作用しない。レンズ26は、垂直方向に関して結像させ
るために用いられる。レンズ26と撮像面25との間隔
は、レンズ26の結像条件を満たすように設定される。
の位置を時間的に変化させることによって行われる。一
つのスリットに対して液晶パネル10上の5×nの画素
を対応させる場合には、スリットの位置を5通りに変化
させる。スリットの位置を変化させるには、機械的に移
動してもよいし、スリットアレイパネルが液晶パネルの
ような光シャッタによって構成され、光シャッタを電気
的に変化させてもよい。最初のスリット位置が図14
(a)に示す位置であるとすると、スリットの位置は図
14(a)に示す位置へ水平方向に移動される。図中の
点線は、スリットの位置を比較しやすいように、図14
(a)、(b)に共通の位置に書いたものであり、特別
な意味を持つものではない。スリットの移動量は液晶パ
ネルの画素ピッチPに等しい。この水平方向のスリット
移動を順次行うことにより、5枚の記録画像を得る。な
お、1枚の記録画像はm×n画素からなる。
画像の合成方法について図15を参照しながら説明す
る。
列を一つのユニットとし、それが繰り返し配列されたも
のである。まず、それぞれの記録画像についてユニット
毎に最も左の列だけを抽出する。このとき、1枚の記録
画像からは5列おきに合計m/5列が抽出される。5枚
の記録画像からこのようにして抽出された画像を集めて
1枚の画像が合成され、これを合成画像1とする。同様
に、ユニット毎に左から2列目だけを抽出し集めること
により合成画像2が合成され、順次に5枚の記録画像か
ら同じ列の抽出画像だけが集められて合成画像が5枚合
成される。合成の仕方から明らかなように、1枚の合成
画像は、m×n画素からなる画像となる。この合成画像
は離散的フーリエ変換像を光線の入射角度の違いによっ
て、5枚に分割して表現したものであり、図8の合成画
像と同じである。
対して5列の画素を割り当てる場合について説明した
が、本発明は割り当てる画素の列数は5列に限定される
ものではない。
カルレンズ11、26は、それと等価なフレネルレンズ
に置き換えてもよい。本実施例では、表示パネルあるい
は撮像面と同じ大きさのシリンドリカルレンズが必要と
なるが、フレネルシリンドリカルレンズとすることによ
って薄型化、軽量化を図ることができる。
の実施例を図16を参照しながら説明する。
に示すように、離散的フーリエ変換像を時分割にて表示
する画像表示手段としての液晶パネル10と、照明手段
としての液晶パネル10の後面側に配置された水平方向
に曲率を持ったシリンドリカルレンズ11及びシリンド
リカルレンズ11の後面側にレンズ11の焦点距離fに
等しい距離だけ離間して配置された光を出射する光源1
2aと、光源12aを光軸に対して直角方向に移動する
光源移動手段としての光源移動装置28と、前記液晶パ
ネル10に表示される離散的フーリエ変換像及び光源移
動装置28による光源12aの位置を制御する同期制御
手段としての同期制御回路13とを具備している。離散
的フーリエ変換像の表示、再生により空間像を形成する
原理については第1の実施例と同様であり、液晶パネル
への照明光の入射角度を変化させて光線再生が行われ
る。シリンドリカルレンズ11を透過した光は、上述図
9の説明と同様に平行光となり、光源12aの移動に応
じてその出射角度が変化する。この光源12aの移動量
に応じて液晶パネル10の表示画像を同期制御回路13
によって切り換える。例えば、光源12aが第1の位置
にあるときに、図8に示した合成画像1が表示され、光
源12aが第2の位置にあるときに合成画像2が表示さ
れる。
できる光線の方向は光源の移動量によって決定されるの
で、一つの仮想スリットに対応する液晶パネル上の画素
数を容易に変更することができ、光源の可動範囲内で無
段階に変化させることができる。
ルレンズ11は、それと等価なフレネルレンズに置き換
えてもよい。本実施例では、表示パネルあるいは撮像面
と同じ大きさのシリンドリカルレンズが必要となるが、
フレネルシリンドリカルレンズとすることによって薄型
化、軽量化を図ることができる。また、光源12aを移
動する代わりにシリンドリカルレンズを移動するように
してもよい。
の実施例を図17を参照しながら説明する。
は図16に示した第2の実施例と同様であるが、シリン
ドリカルレンズ11はシリンドリカルレンズアレイ29
に、光源12aは光源アレイ30に、光源移動装置28
は光源アレイ移動装置31に起き代わっている。離散的
フーリエ変換像の表示、再生により空間像を形成する原
理については第1の実施例と同様であり、液晶パネルへ
の照明光の入射角度を変化させて光線再生が行われる。
光源をアレイとするのは、第1の実施例で説明したよう
に光源を時分割で点灯させるためではなく、照明光を空
間的に分割するためであり、全ての光源は常時点灯して
いる。図17においては、一つの光源と一つのシリンド
リカルレンズの組み合わせごとに、シリンドリカルレン
ズを透過した光は平行光となり、光源の移動に応じてそ
の出射角度が変化する。これを水平方向に並べると図1
7に示すようになる。図17では光源アレイ30を4つ
の光源で構成しているが、それぞれの光源の光軸からの
ずれ量は同じであり、シリンドリカルレンズから出射さ
れる光線の方向は全て同じである。また、平行光である
から、光線の重なりは生じない。光源アレイ移動装置3
1によって、光源間の間隔を保ったまま各光源を連動さ
せて移動することにより、照明全体の角度が変化させら
れる。この時、同期制御回路13によって光源の移動量
に応じて液晶パネル10の表示画像を切り換える。
の実施例の利点に加えて、光源の移動量を小さくできる
という利点がある。またそれぞれのシリンドリカルレン
ズを小さくできるため、収差の影響を受けにくくなる。
なお、光源アレイ30を移動する代わりにシリンドリカ
ルレンズアレイ29を移動してもよい。
の実施例を図18を参照しながら説明する。
フーリエ変換像を時分割にて表示する第1の画像表示手
段としての液晶パネル10と、第1の照明手段としての
液晶パネル10の後面側に配置された水平方向に曲率を
持ったシリンドリカルレンズ11及びシリンドリカルレ
ンズ11の後面側のレンズ11の焦点距離に等しい距離
だけ離間して配置された光を出射する光源12aと、光
源12aを光軸に対して直角方向に移動する第1の光源
移動手段としての光源移動装置28と、液晶パネル10
の前面側に配置された光の一部を反射し、残りを透過す
るビームコンバイナー32と、ビームコンバイナー32
の前面側に臨んで配置された第2の画像表示手段として
の液晶パネル33と、第2の照明手段としての液晶パネ
ル33の後面側に配置された水平方向に曲率を持ったシ
リンドリカルレンズ34及びシリンドリカルレンズ34
の後面側のレンズ34の焦点距離に等しい距離だけ離間
して配置された光を出射する光源35と、光源35を光
軸に対して直角方向に移動する第2の光源移動手段とし
ての光源移動装置36と、前記液晶パネル10、33に
表示される離散的フーリエ変換像及び前記光源12、3
5の移動量を時分割で切り換え制御する同期制御手段と
しての同期制御回路37とを具備している。2枚の液晶
パネル10、33から出た光は、ビームコンバイナー3
2によって合成される。離散的フーリエ変換像の表示、
再生により空間像を形成する原理については第1の実施
例と同様であり、液晶パネルへの照明光の入射角度を変
化させて光線再生が行われる。また、ビームコンバイナ
ー32によって反射されると像の左右が反転してしまう
ので、光が反射される側の液晶パネル33に表示される
画像の左右を予め反転しておく。照明光として平行光を
用いるため、図19に示すように、液晶パネルを透過し
た光が広がることがなく、再生像がぼけることがなく鮮
明にすることができる。
施例において1枚の表示パネルを用いたものを、2枚に
振り分けたものと考えることができ、光源12aから出
た光と、光源35から出た光が、ビームコンバイナー3
2を通った後に異なる角度で出射するように二つの光源
の位置が制御される。もちろん、それぞれの光線の出射
方向は、記録された光線方向を再現する方向でなければ
ならない。本実施例においては、ビームコンバイナー3
2によって結合される2組の3次元情報再生装置は、第
1から第3の実施例のどのタイプであってもよい。ま
た、結合する3次元情報再生装置は2組に限定されるも
のではなく、3組以上であってもよい。
画像を時分割で切り換える速さが遅くてもよく、例えば
2組の3次元情報再生装置を結合する場合には、結合し
ない場合の1/2の切り換え速度でよい。これは、液晶
パネルの応答速度が高速でない場合に有効である。切り
換え速度が遅いということは、合成画像1枚当たりの表
示時間が長くなり、再生される立体像はより明るいもの
となる。
速度で表示画像を切り換える場合には、結合しない場合
よりも高解像度の立体像が得られる。例えば、2組の3
次元情報再生装置を結合する場合には、結合しない場合
の2倍の解像度が得られる。3次元情報を入力する場
合、上述実施例においては、全て離散的フーリエ変換像
を1次元サンプリングする場合について説明してきた
が、これは容易に2次元サンプリングに拡張することが
できる。その場合、スリットをピンホールに、スリット
アレイパネルをピンホールアレイパネルに、シリンドリ
カルレンズを普通の凸レンズに、シリンドリカルレンズ
アレイを2次元レンズアレイに、1次元光源アレイを2
次元光源アレイにそれぞれ置き換えればよい。図13に
示した撮影方法におけるシリンドリカルレンズは不要と
なる。
方向のみならず垂直方向にも視差を持つ立体像が再現さ
れるため、垂直方向に視線を移動した場合にも観察され
る像が変化し、より自然な立体視が可能となる。
は、ピンホール等の遮蔽物を必要としないため、光が有
効に利用でき、明るい立体像を再生することができる。
また、照明光として平行光を用いるため、液晶パネルを
透過した光が広がることがなく、再生像がぼけずに鮮明
となると共に、隣り合う表示画素から出射された光が交
じり合うことがなく、クロストークのない立体像を再生
することができる。
一つの仮想スリットに対応する液晶パネル上の画素数を
容易に変更することができ、光源の可動範囲内で無段階
に変化させることができる。更に、光源の移動量を小さ
くできると共に、それぞれのシリンドリカルレンズを小
さくできるため、収差の影響が小さくなる。
合成画像1枚当たりの表示時間を長くすることができ、
再生される立体像がより明るくなる。表示画像を切り換
える速度が同一ならば、高解像度の立体像が得られる。
置の概略構成図である。
る液晶パネルの構造図である。
ある。
である。
て記録する方法の説明図である。
図である。
の説明図である。
の関係を示す図である。
図である。
る。
エ変換像を1次元サンプリングして記録する方法の説明
図である。
示す図である。
像の合成方法を示す図である。
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
る。
る。
る。
形成する原理の説明図である。
る。
生の変化を示す図である。
して記録する方法の説明図である。
出する画素範囲を示した図である。
す図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 離散的フーリエ変換像を表示する画像表
示手段と、 画像表示手段の後方に配置され、平行光を出射する照明
手段と、 前記画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及
び前記照明手段から出射される平行光の角度を時分割で
切り換える同期制御手段とを具備する3次元情報再生装
置において、 前記照明手段が、光を出射する一つの光源と、 光源を光軸に対して直角方向に移動する光源移動手段
と、 前記光源から出射された光を平行光にする一つのレンズ
とを有することを特徴とする3次元情報再生装置 。 - 【請求項2】 離散的フーリエ変換像を表示する画像表
示手段と、 画像表示手段の後方に配置され、平行光を出射する照明
手段と、 前記画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及
び前記照明手段から出射される平行光の角度を時分割で
切り換える同期制御手段とを具備する3次元情報再生装
置において、 前記照明手段が、光を出射する複数の光源からなる光源
アレイと、 光源アレイを光軸に対して直角方向に移動する光源アレ
イ移動手段と、 前記光源アレイのそれぞれから出射された光を平行光に
する複数のレンズからなるレンズアレイとを有すること
を特徴とする 3次元情報再生装置。 - 【請求項3】 離散的フーリエ変換像を表示する画像表
示手段と、 画像表示手段の後方に配置され、平行光を出射する照明
手段と、 前記画像表示手段に表示される離散的フーリエ変換像及
び前記照明手段から出射される平行光の角度を時分割で
切り換える同期制御手段とを具備する3次元情報再生装
置において、 前記画像表示手段と前記照明手段とをそれぞれ複数個備
えることを特徴とする 3次元情報再生装置。
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-
1994
- 1994-05-20 JP JP6106801A patent/JP3014919B2/ja not_active Expired - Fee Related
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