JPH11502095A - 電子式立体画像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＬＣＤスクリーン（１）の視認角度を印加電圧と比例するようにさせることのできるスクリーン（１）の特性を利用することに基づく。以前に記憶した立体画像の関数として、視聴者には不連続が感知されないほどの高速にてこの角度を視聴者の目に対して交互に方向付けることにより、視聴者が知覚する画像の立体感が得られる。本発明の一つのブロック図には、ＬＣＤスクリーン（１）と、角度生成システム（４）と接続した画像同期回路（３）とに接続した画像生成システム（２）を備えており、角度生成システムが、スクリーンからの画像を視聴者の両目に方向付けるために前記スクリーン（１）に必要な電圧を印加するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 電子式立体画像システム 発明の目的 本明細書の名称が示すように、本発明は、三次元画像をテレビや映写機、音声 映像再生手段などに適用することにより、視聴者としては専用眼鏡を用いる必要 はなく、また、画像の立体効果を知覚するのに何らかの特別な見方を採る必要も ない、三次元画像を提示するのを目的とした電子式立体画像システムに関する。 発明の背景 一方の目が他方の目とは僅かだけ異なった視点から物体の像の奥行きと浮き上 がりを知覚すると、それが見る人の脳で積分処理されることにより、自然な立体 感が得られる。 以前に記憶した三次元画像に特別な方法で順応するために、自然な立体感を模 倣した異なったシステムが知られている。 写真や映画が出現して以来、立体画像を再現してみられる試みが無限になされ ている。 最も簡単なシステムは、それぞれのカメラのレンズの間隔が人の目の間隔に対 応して隔てた状態で、僅かだけ異なった角度から一つの被写体の画像を二つ同時 に撮影するようになっている。このように撮影した二枚の画像は現像後に平坦な ところに置いた上で、二枚の画像が左右に来るように当該平面とは直交に不透明 の遮蔽板を立て、左目で左画像を、右目で右画像見ることで立体感を得るように している。 例えば赤と緑の如く互いに補完色をなす二つの色の画像を一枚の印画紙に重ね 合わせた写真から立体感を得る立体写真も知られているところである。この場合 立体感を得るためには、画像に使われている補完色と同一色のフィルターを備え た眼鏡を用いて、それぞれの目でそれぞれの色の画像を見ることで立体感を得る ようにしている。 他方、映写機に偏光フィルターを用いて垂直方向に偏光したビームと水平方向 に偏光したビームとを一つのスクリーンに投影する偏光システムも知られている 。この場合での視者は対応する偏光ビームだけが入射するようになっている偏光 メガネを着用する必要がある。 また、立体メガネやそのような見る道具類を用いないですむ自動立体三次元画 像装置も知られている。即ち、レーザー光を用いた写真術であるホログラム、画 像を細かく分けて視者が目の焦点をどこかに合わせることで画像を浮き立たせる マジック写真、それに本発明に最も類似するシステムとしての視差ステレオグラ ムなどがある。 視差ステレオグラムでは、感光乳剤とコントラストをなす痕跡ないし線の格子 がマスクとして作用するようになっていて、左右の画像を垂直線群として別々に 合わせられるようになっている。それぞれの目で適切な画像が見られるように、 類似の格子を介してスクリーンに陽画を投写する。通常の格子では大量の光（８ ０５）の損失が発生するので、現代のシステムではほとんど、細いシリンドリカ ルレンズ(cylindrical and fine lenses)からなる格子を用いている。 発明の説明 発明の目的の見出しの下で説明した目的を達成するために、本発明は、視差ス テレオグラフの一種で、電子的に得られ、より大きい画像解像度が得られる電子 式立体画像システムからなる。このために、本発明では、液晶スクリーンの特性 を利用している。この特性とは、投映画像の視認角度が、液晶スクリーンでの電 圧を帰ることにより変化する可能性をさしている。 携帯式コンピュータに用いられている種の液晶スクリーンは、ピクセルと称す る沢山の光点が行列配置をなす集まりで構成されている。これらのピクセルがつ くる画像の視認角度は減少しており、それらの投写方向付け(projecting direc- tionalization)はそれに供給される電圧で電子的に変化させることができる。 液晶スクリーンにおいて視差ステレオグラムシステムにおけるのと同一角度と 方向をピクセルごとに再現させると、その視差ステレオグラムシステムで得られ るのと同一の立体感を得ることができる。 本発明は、画像の解像度を減少させることなく、視差ステレオグラムシステム の鮮明度を優れたものにする。このために、液晶スクリーンの画像を視聴者の右 目と左目に対して電子的かつ断続的に、画像の瞬きが感じられない程の高速で仕 向けるようにしている。 型式と銘柄から言えば、連続させると動いているような感じのする秒当たり５ ０〜７０の固定画像ないし駒(square)を、携帯式コンピュータのスクリーン上に 再生する。その駒は一つづつ左目と右目とに交互に小さな群をなして指向され、 それにより画像の解像度を減少させることなく立体感を得ることができる。 本発明のブロック図には、液晶スクリーンと画像同期回路とに接続されたデジ タル画像生成システムが含まれており、画像同期回路は角度生成システムを介し て液晶スクリーンとも接続されている。 角度生成システムは異なった電圧ないし電位差を、液晶スクリーンに臨まれて いる視認角度として液晶スクリーンに印加するようになっている。 本発明は、発光スクリーンやそうでないもの、モノクロスクリーンやカラース クリーンなど問わず、液晶(LCD)スクリーンの視認特性（指向角度）(viewing ch aracteristics(directable angle))を備わっている限り、発光性スクリーン、Ｔ ＦＴスクリーン、蛍光スクリーン、電機式スクリーン(electromechanical type screen)などあらゆる種のスクリーンに適用できる。 また、本発明は、テレビ受像機やコンピュータで用いられている如くの立体陰 極線管式(CRT)スクリーンにも適用でき、スライド投写機やその他一般の画像生 成方法にも適用できる。従って、テレビモニターや生成した画像などの前に、視 認者の左目と右目とに前述したようにピクセルが指向された透明液晶スクリーン を置く。言うまでもないことではあるが、この場合では、テレビモニターや生成 した画像は、前記した透明スクリーン上で実行する方向と同期した立体画像を発 していなければならない。 テレビの画像駒と左右目への電子式方向付けとの間の同期化は種々の方法で達 成できるが、テレビモニターと電機接続した透明スクリーンに対して放たれると すれば、大きな汎用性は次のものである。即ち、ＣＲＴスクリーン上に光点を生 ずる電子ビームは上部左隅から走査を始めて、下部右隅で走査が終わる。画像の 最後の光点の動きを検出することで、駒の終わりが得られる。この検出は、活性 化されると透明ＬＣＤスクリーンを一方向ないし他方向に仕向ける一種のライト ペン(opticalo pencil)を以て得ることができる。このシステムは、視聴者とテ レビモニターとの間の視界距離が１メートルないし１.５メートルを越えない限 り有効である。この視界距離が大きい場合では、ＬＣＤスクリーンを視聴者へ近 づけ、テレビモニターから離す方向へ移動させることも考えられ、その場合では ＬＣＤスクリーンとテレビモニターに宛った「ライトペン」との接続はケーブル や、超音波ないし赤外線を介して行うことができる。また、視聴者がテレビモニ ターからはるかに離れているところにいる場合では、ＬＣＤスクリーンと鑑賞位 置との間の距離を小さくすることも考えられ、その場合では、ＬＣＤスクリーン としては単一の偏光器で構成する一方、ＬＣＤに電圧が印加されていると視聴者 は一方の目で、また、電圧が印加されていないと他方の目で見ることにより立体 感が得られるように互いに反対関係の偏光方向を有する偏光レンズのある偏光メ ガネを着用することになる。 本発明の変形例は、ピクセルの半分が左目に向かって、また、残りの半分が右 目に向かってそれぞれ永久に方向付けられていることよりなる。この場合では、 スクリーン上での一方向又は他方向に方向付けられたピクセルの分布は、ライン 、スポット或いは小さい面積ごとに交互になして、網膜が感ずる画像の各駒が、 視聴者の片目だけに影響するものではあるが、スクリーン全体にわたって均一に 分布するようにする。 液晶スクリーンのピクセルを方向付けする別の解決策に、液晶スクリーンの背 後に二つのレンズを互いに角度を持たせて配置し、各レンズの背後にマスクない し偏光器とランプとを配置して、ランプで照明で視聴者の左目へと光ビームを生 ずる一方、他方のランプの照明で右目へと光ビームを生ずるようにすればよい。 この場合、前記ランプは交互に、しかも、視聴者の目に向けるべきスクリーンの 画像駒と同期してオン、オフする必要がある。 以後、本明細書がよりよく理解されるように、また、その一部を構成するもの として、本発明の目的が一例として限定することなく示されている幾つかの図面 を添付しておく。 図面の簡単な説明 図１は、液晶スクリーンに異なった電圧を印加したときでの当該液晶スクリー ンの異なった視認角度を示す、本発明の電子式立体画像システムの概略図である 。 図２は、視聴者の左目と右目とに交互に、しかも、所望により視認角度を方向 付けるために、時間経過に伴って本発明のシステムの液晶スクリーンに供給する 電圧のグラフである。 図３は、本発明の電子式立体画像システムの概略ブロック図である。 図４は、陰極線管型スクリーンを有する従来公知のテレビ受像機に適用した場 合での本発明の立体画像システムの変形例を示す概略斜視図である。 図５は、ピクセルないし観点(viewing spots)が永久に二つの異なった方向を 有するものであって、本発明の電子式立体画像システムの変形例に用いる特殊ス クリーンの全面図である。 図６は、本発明の電子式立体画像システムに適用し得る別の画像方向付け手段 の概略平面図である。 発明の幾つかの実施の形態の説明 以後、添付図面で用いた符号を参照しながら、本発明の幾つかの実施の形態を 説明する。 第１実施の形態による電子式立体画像システムは、図１において用いた液晶ス クリーン１の特性を利用している。この特性は、スクリーン１に特定の電圧Ｅ₁ を印加することよりなり、視認角度ａはスクリーン１に対してある程度の傾斜角 を有している一方、そのスクリーン１に別の電圧Ｅ₂を印加すると、前記傾斜角 は変化する。従って、スクリーン１の視認性(visibility)は印加電圧により方向 付けでき、視聴者の右目と左目とにそれを交互に方向付ける。このために、スク リーン１に対しては、図２に示した如くの電圧波Ｖを印加するだけで充分であり 、図２におけるＥ₁はスクリーンの視認性を視聴者の左目に方向付ける電圧を表 し、また、Ｅ₂はスクリーンの視認性を視聴者の右目に方向付ける電圧を表す。 Ｅ₁とＥ₂とを維持するそれぞれの時間は同一であり、ビジュアルプログラムの 一駒ないしフォトグラムと等しい最小時間から前記駒ないしフォトグラムの小さ い群に等しい最大時間の範囲内にあって、視聴者の脳が方向の交互変化を知覚し ないほど短いものである。 Ｅ₁とＥ₂とが保持される時間が一駒ないしフォトグラムに等しい最小時間であ れば、ビジュアルプログラムの放映(emission)ないし表示(registering)も、あ る一つの駒が一方の目に対してはステレオ画像に対応し、その次の駒が他方の名 に対してはステレオ画像に対応するように対応していなければならない。他方、 Ｅ₁とＥ₂とが小さい群の駒に等しい最大時間だけ保持されているのであれば、放 映されているが像はその小さい群に対応している必要がある。何れにしても、放 映されているステレオ画像と液晶スクリーン１に印加されている電圧Ｅ₁、Ｅ₂と の間で同期をとる必要がある。 図３は、本発明の電子式立体が像システムを動作させることにより同期がとら れるようにしたブロック図を示している。同図において、スクリーン１にはデジ タル画像生成手段２からビデオ信号が供給されている。このデジタル画像生成手 段２は画像同期回路３とも接続されており、この画像同期回路３は角度生成シス テム４に更に接続されている。この角度生成システム４は、前記スクリーン１に 、デジタル画像生成手段２が生成するステレオ画像に一致する所望の視認角に応 じて電圧Ｅ₁、Ｅ₂を供給するためにスクリーン１と接続されている。 回路５は他の回路ないしシステム２、３、４の供給源(feed)を示している。 別の実施の形態では、陰極線管スクリーン７を備えた従来公知のテレビ受像機 ６に本発明を適用している。このために、スクリーン７の前に、前述のように電 圧Ｅ₁、Ｅ₂により視認性が方向付けられる透明ＬＣＤスクリーン８を設ける必要 がある。 論理的には、テレビ受像機６が放映する画像はステレオ画像でなければならな い、換言すれば、電圧Ｅ₁、Ｅ₂が持続している間に両目で交互に知覚されるもの でなければならない。従って、テレビ受像機６と透明スクリーン８の方向付けと の間で同期がとられている必要がある。これは、従来公知のＣＲＴスクリーン７ の下部右隅に取り付けた一種のライトペン９が前記スクリーン７の駒の終わりを 検出するから、前記エレメント間を直接接続しなくとも達成できる。この場合、 図４に示したようにライトペン９は透明スクリーン８とは接続線８で接続されて 、適時に電圧Ｅ₁、Ｅ₂を供給するようになっている。しかし、前記接続線８は、 ケーブルによるもの以外に、無線による接続であってもよく、例えば赤外線や超 音波で接続できるようであってもよく、そうすればすべての構成部品を別々に離 すことができ、物理的独立を保てる利点がある。これは、透明スクリーン８だけ を視認者の近くにおくだけでもシステムが有効であるから、視認者がテレビ受像 機６と遠くに離れていたい場合に特に有用である。また、視界距離が比較的大き い場合、前記スクリーン８を偏光器で構成する一方、視聴者としては偏光特性が 互いに異なった左目用と右目用のレンズを着用することも考えられる。 本発明のまた別の実施の形態では、システムのスクリーン１１には、図５に示 したように左目と右目とに交互に永久に方向付けられたイメージスポットないし ピクセル１２、１３を備えており、対応するステレオ画像がそれぞれのスクリー ンから入射する左目用と右目用の二つのスクリーンが融合したもの(two fused s creens)に相当する。異なった方向付けでのスポット１２、１３の分布はスクリ ーン１１の全面にわたって均質均一でなければならず、それ故に画像を知覚する 際に不規則性がない。ピクセルとしてはＬＥＤダイオードや、ライトバルブ、光 ファイバーケーブルの端部であっても良い。 これから説明する最後の実施の形態では、一つの液晶スクリーン１４のピクセ ルを電圧Ｅ₁、Ｅ₂ではなくて、光ビーム１５、１６で方向付けるようにしている 。このために、スクリーン１４の背後に互いに傾斜状態で二つのレンズ１７、１ ８を設け、レンズ１７、１８と液晶スクリーン１４との間には対応するマスクな いし格子１９、２０を、その反対側には対応する光源ないしランプ２１、２２を 設けており、これにより一方のランプ２１の照明光が視聴者の右目２３に、他方 のランプ２２の照明光が視聴者の左目２４に入射するようにしている。ランプ２ １、２２は、ステレオ画像を得るために右目２３と左目２４に方向付けられてい るべきスクリーン１４のビデオ駒に対して交互に、しかも同期してオン、オフさ れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＰＬ，ＳＧ，ＵＡ， ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．以前に記憶した画像の立体感を得るために視差ステレオグラムシステムと同 様な方法で視聴者の左目と右目に対して異なった画像を送り込む電子式立体画像 システムにおいて、視聴者の目（２３、２４）には不連続が知覚されない速度で 視聴者の左目（２４）と右目（２３）とに独立して、以前に記憶した或いは知覚 した立体画像に対応する液晶スクリーン（１、８、１１、１４）、又は、方向付 けできるスポットを有する別のスクリーンのスポットを方向付ける手段（３；４ 、１２；１３、１７〜２２）を設けたことを特徴とする電子式立体画像システム 。 ２．請求項１に記載のものであって、視聴者の目（２３、２４）への画像の方向 付けが、テレビの駒、フィルムのフォトグラム、ないしその小さい群に対応する 数分の１秒で断続的に交互に行われることを特徴とする電子式立体画像システム 。 ３．請求項１に記載のものであって、前記手段が、液晶スクリーン（１）と接続 したスクリーン（４）上の視認角生成システムと、液晶スクリーン１に接続した デジタル画像生成システム２と接続した画像同期回路３とからなることを特徴と する電子式立体画像システム。 ４．請求項３に記載のものであって、前記視認角生成システム（４）が、同期回 路（３）からの信号に応じて液晶スクリーン（１）に異なった電位差（Ｅ₁、Ｅ₂ ）を印加して、前記スクリーン（１）の視認性の異なった方向付けをなす電子回 路であることを特徴とする電子式立体画像システム。 ５．請求項３に記載のものであって、デジタル画像生成システム（２）が、立体 画像を放映する従来のテレビ受像機（６）と置換しうる構成部品からなり、その 場合に、液晶スクリーン（１）と前記構成部品との直結をなくしており、前記液 晶スクリーン（１）が透明スクリーン（８）であって、従来のテレビ受像機（６ ）の陰極線管スクリーン（７）の直前に配置されており、また、前記構成部品と 同期回路（３）との接続をなくすことも可能であり、その場合に、前記同期回路 （３）にはテレビ受像機（６）の陰極線管スクリーン（７）の隅部に位置決め下 来とペン（９）が補助的に備わっていて、テレビ受像機（６）の画像の駒の終わ りが 発生する時期を決定するようになっていることを特徴とする電子式立体画像シス テム。 ６．請求項５に記載のものであって、液晶スクリーン（８）とシステムの残りの 部分との接続（１０）が超音波、赤外線、長尺のケーブルなどにより達成されて いて、前記スクリーン（８）をテレビ受像機（６）の陰極線管スクリーンと大き く離せるようにしていると共に、前記テレビ受像機（６）に対して視認者が知覚 した画像の立体感を失うことなく大きく離れておれることを特徴とする電子式立 体画像システム。 ７．請求項５に記載のものであって、液晶スクリーン（８）は、偏光器で構成で きるようになっていて、視認者が互いに反対側に偏光するプラスチック製又はガ ラス製レンズを備えたメガネを着用することにより、システムが許容し得る距離 よりも大きく離れて立体画像の視認ができることを特徴とする電子式立体画像シ ステム。 ８．請求項１に記載のものであって、前記手段が、スクリーン（１１）のイメー ジスポットないしピクセル（１２、１３）の半分が視聴者の左目に永久に方向付 けられ、園のこりの半分が視聴者の右目に永久に方向付けられることよりなり、 そのために一方の方向付け（１２、１３）の一つのスポットと他方の方向付け（ １３、１２）のスポットとがスクリーン（１１）の全面にわたって均一な分布を なしていることを特徴とする電子式立体画像システム。 ９．請求項１に記載のものであって、前記手段が、液晶スクリーン（１４）の背 後に二つの互いに傾斜したレンズ（１７、１８）を配置し、各レンズ（１７、１ ８）の背後にマスクないし偏光器（１９、２０）とランプ（２１、２２）を配置 することよりなり、而して、一方のランプ（２２）の照明により視聴者の左目（ ２４）に指向された光ビーム（１６）を、他方のランプ（２１）の照明により視 聴者の右目（２３）に指向された光ビーム（１５）を生成し、前記ランプ（２１ 、２２）を、視聴者の目（２３、２４）に送り込むべき前記スクリーン（１４） の画像駒と同期して交互にオン、オフすることを特徴とする電子式立体画像シス テム。