JPH077747A - 立体表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、被写体からの発色を自然
光のまま観察でき、３次元的動画の表示が可能な立体表
示システムを提供することにある。 【構成】 略半円柱状の凸レンズ１２が軸を平行に複数
本整列されて形成された第１のレンズ１０がカメラ４の
乾板８上に装着される。このカメラを同一平面内に複数
個並べて用意し、被写体２の任意の点ｍの像がカメラの
乾板上の所定の点ｍ´に常に結像するように配置する。
そして各カメラが被写体を同時に撮影した瞬間的な画像
デ−タをデ−タ処理装置１４で１つの画像デ−タに合成
し、デ−タ出力装置１６によって被写体の動きに応じて
連続して得られる画像デ−タを用意し、液晶表示器１８
に供給する。表示器には、第１のレンズと同一の形状に
形成された第２のレンズ１１が備えられており、このレ
ンズを介して立体的な動画を観察することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、３次元的な動画を表
示する立体表示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、静止画像或いは動画を２次元的に
表示する表示装置には、液晶表示装置や陰極線管による
表示装置などが知られている。液晶表示装置は、ワ−ド
プロセッサ−やパ−ソナルコンピュ−タなどの表示器と
して用いられており、近年では、画質が著しく向上され
た美しいカラ−表示が主流を占めつつある。また、陰極
線管による表示装置は、大画面で高精細なハイビジョン
テレビの採用などのように高品質でリアリティ−のある
映像が得られるようになってきた。

【０００３】近年、更に高品質でリアリティ−のある画
像が望まれており、立体感のある画像表示が求められて
いるが、従来使用されている表示装置では、装置に供給
される表示デ−タ（画像デ−タ）及び表示画面の構造が
２次元的であり、画像を３次元的に立体表示する表示装
置は知られていない。

【０００４】一般的に、３次元的な動画を表示する方法
としては、左右それぞれ異なる位置から撮影した２つの
画像を２色のインク、即ち赤インクと青インクを用いて
重ねて印刷し、このように印刷した画像を赤と青のフィ
ルタ−をそれぞれ左右に設けた眼鏡を掛けて見る方法が
知られている。このように左右の目で別々の画像を同時
に見ることにより画像を立体的に浮き立たせて見ること
ができる。また、立体映画などのように、左右それぞれ
異なる位置から撮影した２つの画像をそれぞれ異なる２
つの偏光レンズを通してスクリ−ンに重ねて映写し、こ
の異なる２つの偏光レンズを左右の目に取り付けた眼鏡
を掛けて映像を見る方法が知られている。この場合にも
上記と同様に立体的な映像を見ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような方法によ
って得られる立体映像は、その映像の表示形態に適応す
る特殊な眼鏡を掛けなければ立体的に見ることができな
いといった不便さがある。また、特定の色のついた偏向
レンズを用いて立体映像を撮影し、この偏向レンズと同
一の偏向レンズを備えた眼鏡を掛けて立体映像を観察す
る場合には、被写体から発色される色を自然光のまま観
察することができないといった問題がある。

【０００６】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、被写体からの発色を自然光のまま観察
でき、３次元的動画の表示が可能な立体表示システムを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、被写
体からの光を受光する面に対し、上記光の入射角に対応
した上記被写体からの光を複数の領域に分けて集光する
とともに上記各領域に対応した被写体の像を結像する第
１のレンズを備えた複数台のカメラと、表示画面上に上
記第１のレンズと同一の構造を有する第２のレンズを備
えた表示器と、上記複数台のカメラで上記被写体を同時
に撮影して得られるカメラの台数に対応した複数の画像
デ−タを１つの画像デ−タに合成する合成手段と、上記
合成手段で合成された画像デ−タを上記被写体の連続し
た動きに応じて経時的に複数個用意し、この画像デ−タ
を上記表示器に連続して供給する供給手段と、を有する
ことを特徴とする立体表示システムが提供される。

【０００８】

【作用】カメラの受光面上には、所定の入射角で入射さ
れる被写体からの光を複数の領域に分けて集光し、各領
域に対応する被写体の像を受光面に結像するための第１
のレンズが設けられており、これと同一の構造を有する
第２のレンズが表示器の表示画面上にも設けられてい
る。

【０００９】第１のレンズを備えたカメラは、受光面が
同一平面内に整列するように複数台配置され、被写体に
対してそれぞれ異なる角度から対向するように配置され
ている。各カメラで撮影された画像デ−タは、合成手段
によって１つの画像デ−タに合成されて供給手段に送ら
れる。供給手段は、被写体の経時的な動きに伴う連続的
な画像デ−タを複数個用意し、この連続した画像デ−タ
を表示器に供給する。表示器に供給された画像デ−タ
は、表示画面において表示され、第２のレンズを介して
ユ−ザ−によって目視観察される。従って、ユ−ザ−
は、３次元的な動画を観察することができる。また、上
記領域の幅は、表示器の表示画面の１画素ピッチの整数
倍であることが望ましい。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
に係る立体表示システムについて詳細に説明する。ま
ず、静止した被写体２を立体的に表示する方法について
説明する。

【００１１】図１に示すように、カメラ４は、図示しな
い台車に載置され、図中の矢印Ｘ方向に移動可能に被写
体２に対向して配置されている。カメラ４の受光面とし
ての乾板８上には、後述する第１のレンズが取り付けら
れている。また、被写体２と乾板８との間には、被写体
２上の任意の点ｍの像が乾板８上の所定の点ｍ´に常に
結像するように、乾板８の移動に伴い連動されるレンズ
５が設けられている。

【００１２】図２に示すように、第１のレンズ１０は、
矩形板状に形成され、その一方の表面には略半円柱状の
多数の凸部が互いに平行に且つ隣接して形成されてい
る。そして、これらの凸部により多数の凸レンズ１２が
構成されている。凸レンズ１２は、第１のレンズ１０に
入射する光を凸レンズ１２の幅方向に分割された複数の
領域毎に集光し、カメラ４の乾板８上に複数の集光ポイ
ントを提供する。

【００１３】図３に示すように、第１のレンズ１０を介
して乾板８に入射される被写体２からの光は、入射角に
応じて乾板８上の異なる複数のポイントに集光される。
つまり、図３（Ａ）に示すように、光が第１のレンズ１
０に対してＡ方向から入射する場合、即ち乾板８が図１
における位置Ｐにある場合には、入射光は、第１のレン
ズ１０の複数の凸レンズ１２の幅に対応する各領域毎に
集光され、各領域に対応する被写体の像が乾板８上の所
定の複数のポイントａにそれぞれ結像される。そして、
乾板８上に上記領域の数に対応した複数の縞模様が形成
される。一方、図３（Ｂ）に示すように、第１のレンズ
１０に対してＢ方向から光が入射する場合、即ち乾板８
が図１における位置Ｑにある場合には、同様にして被写
体の像は乾板８上のポイントｂに結像されて乾板８上に
複数の縞模様が形成される。

【００１４】従って、乾板８を図中矢印Ｘ方向に一定速
度で移動して被写体２からカメラ４に入射される光の入
射方向をＡ方向からＢ方向へ徐々に変化させながら被写
体２の像を乾板８上に結像することにより、光の入射角
に対応した連続した縞模様が乾板８上に形成されること
になる。

【００１５】このように乾板８上に形成された画像は、
画像形成に使用された第１のレンズ１０と同一の構造を
有する第２のレンズ１１を介して見ることにより、ユ−
ザ−によって立体的な画像として観察することができ
る。つまり、ユ−ザ−は、上記画像の上に第２のレンズ
１１を載置し、凸レンズ１２の軸に直交する平面内にユ
−ザ−の目が位置するように対向して画像を観察する。
すると、ユ−ザ−の左右の目に結像する画像が微妙にず
れる。そして、左右の目で微妙にずれる別々の画像を観
察することになる。従って、ユ−ザ−は左右の目で微妙
に異なる角度から被写体を観察した場合と略同じ画像を
観察でき、画像を立体的に観察することができる。尚、
被写体２上の任意の点ｍの像は、乾板８上の所定の点ｍ
´に結像されるので、点ｍは常に被写体２の一番手前に
あるように見える。また、被写体２上の他の点ｎの像
は、乾板８上の点ｎ´にそれぞれ結像される。

【００１６】上述した立体画像の表示方法では、１つの
立体画像を作成するためにカメラ４を一定速度で一定距
離移動させる必要がある。そのため、移動する被写体２
の立体映像（動画）を表示するために、被写体２の移動
に伴う連続した立体画像を各瞬間毎に複数個撮影するこ
とは困難であり、この方法では動画を立体的に表示する
ことは困難である。

【００１７】次に、移動する被写体２を立体的に表示す
る方法について説明する。図４に示すように、立体表示
システム１は、経時的に移動する被写体２を撮影する複
数台のカメラ４を備えている。これらのカメラ４は、そ
れぞれ前述の第１のレンズ１０を乾板８上に備え、この
乾板８が同一平面内に整列するように被写体２に対向し
て２次元的に配置されている。各カメラ４と被写体２と
の間には、被写体２の任意の点ｍの像を常に乾板８上の
所定の点ｍ´に結像するためのレンズ５が移動可能に配
置されている。

【００１８】各カメラ４の出力側には、各カメラ４で撮
影された画像デ−タを１つのデ−タに合成する合成手段
としてのデ−タ処理装置１４が接続され、デ−タ処理装
置１４の出力側には、供給手段としてのデ−タ出力装置
１６が接続されている。このデ−タ出力装置１６は、合
成された画像デ−タを被写体２の移動に伴い複数個用意
し、この画像デ−タを表示器としての液晶表示器１８に
連続して供給する。また、デ−タ出力装置１６の出力側
には、録画装置１７が取り付けられ、カメラ４で撮影し
た動画を録画しておくこともできる。尚、液晶表示器１
８の表示画面上には、第１のレンズ１０と同一の構造を
有する第２のレンズ１１が設けられている。

【００１９】カメラ４及び液晶表示器１８に備えられる
第１及び第２のレンズ１０、１１の各凸レンズ１２の幅
ａは、液晶表示器１８の１画素ピッチの整数倍になるよ
うに形成されており、幅ａは、立体画像を表示する際に
画面に違和感を生じることのないようにできるだけ小さ
く形成されている。

【００２０】また、立体画像を高精度に表示するために
は、液晶表示器１８の画素は、高精細で各画素の幅が狭
い程好ましい。一般的に、動画を表示する場合には、被
写体２の瞬間的な画像を被写体２の移動に伴い連続して
撮影し、撮影した画像を連続して出画している。従っ
て、動画を立体的に表示する場合に、上述したような静
止した被写体２を撮影する場合のように１台のカメラ４
を移動させて１つの画像デ−タを得ることは不可能であ
る。そのため、本発明の立体表示システム１は、同一平
面内に複数のカメラ４を備え、異なる方向から被写体２
を同時に撮影している。特に、第１のレンズ１０を備え
たカメラ４を用いて撮影する場合には、第１のレンズ１
０の幅方向に複数のカメラ４を一直線に配置する。この
場合においても、静止画像を撮影する場合と同様に、被
写体２の任意の点ｍの像が常に各カメラ４の乾板８上の
同一位置にある点ｍ´に結像するようにカメラ４及びレ
ンズ６を配置するとともに、各カメラ４の甲板８上に
は、同一の構造を有する第２のレンズ１１を取付けるこ
とはいうまでもない。

【００２１】移動する被写体２に対向された複数台のカ
メラ４は、ある瞬間の被写体２の動きをそれぞれ異なる
角度から同時に撮影する。各カメラ４で同時に撮影され
た被写体２の瞬間的な画像デ−タは、デ−タ処理装置１
４において１つの画像デ−タに合成されてデ−タ出力装
置１６に送られる。デ−タ出力装置１６は、合成された
瞬間的な画像デ−タを被写体２の動きに伴い複数個用意
し、連続した動画信号として液晶表示器１８に連続的に
出力する。

【００２２】図５に示すように、液晶表示パネル２０、
及びサイドライト２２を備えた液晶表示器１８は、カメ
ラ４に取付けられた第１のレンズ１０と同一の構造を有
する第２のレンズ１１を備えている。この液晶表示器１
８に表示される動画は、第２のレンズ１１を介して観察
することにより、立体的な動画としてユ−ザ−によって
観察される。つまり、デ−タ出力装置１６から液晶表示
器１８に供給される動画信号は、第１のレンズ１０を介
して撮影した画像を基に作成されていることから、第１
のレンズ１０の幅方向に対してのみ立体画像として処理
されている。そのため、ユ−ザ−は、第２のレンズ１１
の軸に直交する平面内に左右の目が位置するように液晶
表示器１８に対向して画像を観察することにより、画像
を立体的に観察することができる。しかし、第２のレン
ズ１１の軸方向には立体画像としての処理をしていない
ため、ユ−ザ−が第２のレンズ１１の軸に略平行な平面
内に左右の目を位置して液晶表示器１８に対向する場合
には、画像を立体的に観察することができない。

【００２３】また、図６に示すように、テレビ２４など
のように陰極線管２６を備えた表示器を使用する場合に
は、第２のレンズ１１は、テレビ２４の表示画面上に装
着される。

【００２４】本願の立体表示システム１に上述したよう
な第１及び第２のレンズ１０、１１を用いる場合には、
画像を立体視できる視角範囲がレンズの幅方向のみに規
定されてしまう。そこで、立体視可能な視角範囲を更に
広げるために、第１及び第２のレンズ１０、１１は、図
７及び図８に示すように構成される。

【００２５】図７に示す第２の実施例によれば、第１及
び第２のレンズ１０、１１は、矩形状に形成され、一方
の表面に略半球形状の複数の凸部が縦横に整列されて形
成されている。これらの凸部により複数の凸レンズ３２
が構成されている。凸レンズ３２の幅ｂは、図９に示す
ように、液晶表示器１８の１画素ピッチｅの整数倍にな
るように形成されており、立体表示に際して画面に違和
感を生じることのないようにできるだけ小さく形成され
ている。

【００２６】このように形成された第１のレンズ１０を
備えたカメラ４を用いて被写体２を撮影する場合には、
被写体２に対向する同一平面内に複数のカメラ４を縦横
に整列させ、被写体２の瞬間の動きを同時に撮影する。
各カメラ４によって撮影されたある瞬間における画像デ
−タは、デ−タ処理装置１４、及びデ−タ出力装置１６
を介して連続した動画信号として液晶表示器１８へ供給
される。液晶表示器１８は、カメラ４に備えた第１のレ
ンズ１０と同一の構造を有する第２のレンズ１１を備え
ており、ユ−ザ−は、この第２のレンズ１１を介して表
示画面を見ることにより立体的な動画を見ることができ
る。また、この場合の立体視可能な視角範囲は、上述し
た第１の実施例に係る第２のレンズ１１を装着する場合
のようにレンズの幅方向のみ（一方向のみ）に規定され
ることなく、多方向に広がっている。

【００２７】図８に示す第３の実施例によれば第１及び
第２のレンズ１０、１１は、矩形状に形成され、一方の
表面に楕円球を長軸に沿って２等分した形状の複数の凸
部が縦横に整列されて形成されている。これらの凸部に
より複数の凸レンズ４２が構成されている。凸レンズ４
２の長軸ｃ及び短軸ｄは、液晶表示器の１画素ピッチｅ
の整数倍になるように形成されており、立体表示に際し
て画面に違和感を生じることのないようにできるだけ小
さく形成されている。

【００２８】このように形成された第１及び第２のレン
ズ１０、１１を備えた立体表示システム１を用いて上記
と同様に立体的な動画を表示する場合の立体視可能な視
角範囲を調べた。その結果、視角範囲は、比較的長軸ｃ
方向（横方向）に広く短軸ｄ方向（縦方向）に狭くな
る。

【００２９】以上のように、カメラ４及び液晶表示器１
８に装着する第１及び第２のレンズ１０、１１の形状を
異ならせることにより立体視可能な視角範囲を種々変更
することができる。つまり、上記レンズは、個々の凸レ
ンズ１２の形状に起因する立体視可能な視角範囲を有し
ており、この視角範囲は、画像を立体視可能な所定の方
向から入射される光に対するレンズの焦点位置に所望の
画像が形成されるように決定されている。尚、この発明
は、上述した実施例に限定されることなく、発明の要旨
を変更することなく種々変更可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の立体表
示システムによれば、３次元的な動画を観察することが
でき、表示画面を直接目視することにより被写体からの
発光を自然光のまま観察することができる立体表示シス
テムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、静止画像を立体的に表示する立体表示
システムを示す概略図。

【図２】図２は、図１の立体表示システムに装着される
第１の実施例に係る第１及び第２のレンズを示す正面
図。

【図３】図３（Ａ）は、図１においてカメラがＰ点に位
置する場合にカメラに入射される光が甲板に結像される
様子を示す図。図３（Ｂ）は、図１においてカメラがＱ
点に位置する場合にカメラに入射される光が甲板に結像
される様子を示す図。

【図４】図４は、この発明の実施例に係る動画の立体表
示システムを示す概略図。

【図５】図５は、図２の第１のレンズを備えた液晶表示
器を示す断面図。

【図６】図６は、図２の第１のレンズを備えたテレビを
示す断面図。

【図７】図７は、第２の実施例に係る第１及び第２のレ
ンズを示す正面図。

【図８】図８は、第３の実施例に係る第１及び第２のレ
ンズを示す正面図。

【図９】図９は、図７のレンズを液晶表示器に装着した
場合の表示画面を部分的に示す正面図。

【符号の説明】

１…立体表示システム、２…被写体、４…カメラ、５、
６…レンズ、８…乾板、１０…第１のレンズ、１１…第
２のレンズ、１２…凸レンズ、１４…デ−タ処理装置、
１６…デ−タ出力装置、１８…液晶表示器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光面と、被写体からの光を上記受光面上
   の複数の領域に集光して結像する第１のレンズと、をそ
   れぞれ備えた複数台のカメラと、 表示画面上に上記第１のレンズと同一の構造を有する第
   ２のレンズを備えた表示器と、 上記複数台のカメラで上記被写体を同時に撮影して得ら
   れるカメラの台数に対応した複数の画像デ−タを１つの
   画像デ−タに合成する合成手段と、 上記合成手段で合成された画像デ−タを上記被写体の連
   続した動きに応じて経時的に複数個用意し、この画像デ
   −タを上記表示器に連続して供給する供給手段と、を有
   することを特徴とする立体表示システム。
2. 【請求項２】上記領域の幅は、上記表示器の１画素ピッ
   チの整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の立
   体表示システム。
3. 【請求項３】上記複数台のカメラは、カメラの受光面が
   同一平面内に整列するように配置されていることを特徴
   とする請求項１に記載の立体表示システム。