JP2000305042A - レンズを応用し平面的な映像を立体映像化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 視覚の持つ立体視能力を活用するために、左
右の目に僅かに違う映像を映し出し、平面的なテレビや
映画の映像を立体的な効果のある映像に変え、自由に気
軽に迫力ある立体映像を楽しむことができる。 【構成】 平面的な映像をレンズ(５)(６)によってスク
リーン上に収差を含んだ映像が映し出され、それを右目
(３)・左目(４)でみるとレンズの収差により、左右の目
に僅かに違った映像が写り、その視差を脳が合成するこ
とによって、立体的な効果のある映像として見ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レンズの収差
(像の歪み)を利用し、視覚の立体
視能力を応用した立体映像技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】立体映画は、１９３５年ジャック・ノー
リンブが発明した。左右の映像を赤と青で１本のフィル
ムを焼き付け、それを赤青のフィルター眼鏡をかけて見
るもので、いわば同色の映像を打ち消して反対色の映像
を左右に振り分ける方式、モノクロ作品にしか使えない
し、目も疲れる欠点があった。カラー立体映画は、シル
トン・ガンずバーグが発明。ポラロイド(偏向)眼鏡を用
いるもので、同調する２台のカメラで左右の映像を撮影
し、同調した映写機で同時映写する。この時、両方の映
写レンズの前に相互の光軸が直角になった偏向フィルタ
ーを装着する。それをポラロイド眼鏡で振り分けてみる
と立体感がえられる。また、１コマを分割して、左右の
映像を１本のフィルムに収める方式が開発される。この
方式の欠点は、フィルムの効果面積が半分以下のサイズ
になるため、光量が不足し、映写画面が薄暗くなる欠点
があった。ソ連で開発された眼鏡の要らない立体映画
は、細かいトタン板のような縦筋の波上スクリーンに映
写し、その反射によって左右の目に映像を振り分けるも
のであった。テレビジョンでは、モニターの画面を細か
く縦縞上に分割し、少し角度の違う２つのカメラで撮っ
た少し違った映像をその１列ごとに映し出し、その２本
の映像の違った縦縞の間にスリットを取り付け、左右の
目にその違った映像を振り分けるように動き立体的な映
像を得るもの。この方式も立体効果があるが、視覚範囲
が狭い。このように従来の立体映像技術はそれを鑑賞す
るには特殊な道具が必要であったり、限られた場所限ら
れた範囲でしか見ることができず、一般的ではなく気軽
に立体映像を楽しむことができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、左右の
目に違った映像を結ばせるために、２台のカメラで撮影
した映像が必要である。つまり、特別な映像でないと立
体映像は見ることができない。また２台のカメラで撮ら
れた映像を左右の目に振り分け、２つの映像が１つの目
に入らないようにするため、眼鏡をかけたり、限られた
場所や限られた位置でしか立体効果のある映像を見るこ
とができない。これらの欠点を解決し、どんな映像でも
立体感のある映像として自由に見ることができる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】普通のレンズを通して物
体を見ると、ある部分ははっきりしても、その周りの部
分がぼけたり、歪んだり、物体の縁の所に色が着いたり
する事が多い。このように像が歪んだりぼやけたりする
事を、一般に収差とよんでいる。レンズや球面鏡などの
球面、あるいは球面を組み合わせたものに現れる収差を
ひろく球面収差と呼ばれていて、この球面収差は、物体
と光軸との距離、絞りの大きさに関係する。たとえば方
眼紙を写真にとると、中心を通らない直線の像が直線に
ならず、図１のような形になる。この収差を(像)の歪み
という。これは絞りの大きさには関係なく、絞りの半径
をいくら小さくしても残る収差である。歪みという収差
は、光軸に垂直な平面の像は、曲がった面になる(図
２)。この収差を像面のそり(像面の湾曲)という。歪み
と像のそりという二つの収差は、１点の像が１点になる
としても残るものであるが、光軸から離れた点からの光
線は、たとえ十分に狭い束のものに限っても、反射、屈
折の後、一般に一つの点で交わらない、光線の方向に垂
直な切り口を見ると、切り取る位置によって違い、図３
の下のようになる。以上の３種の収差は、どちらかとい
えば、物体の点が光軸から相当に離れている場合に、め
だって現れる。物体と光軸との距離が小さくても、、光
線の軸に対する傾きが大きくなると、つまり絞りの半径
が大きくなると、コマという収差が現れる。これは光軸
光線による１点の像が６０度の角度の尾を引いたような
形になる収差である(図４)。歪みからコマまでの４つの
収差は、物体の点が光軸の上にくるとなくなるが、この
場合でも完全な像ができるとは限らない。光線の光軸に
対する傾きによって、反射光線や屈折光線の交わる所が
違う。上記の説明にありますこれらの収差を考え平面的
な一つの映像であるテレビの画面をレンズを通してみる
と図５のようになり、レンズの左側に虚像（１）がで
き、テレビの画面は小さく見える。この時レンズの右側
には、レンズ（２）の屈折率に応じた光の広がりがあ
る。つまり、右の目（３）・左の目（４）には左右の目
の視点の違いにより、角度の違う光が入ることになる。
このことは、非点収差やコマの説明でもわかるようにテ
レビの画面は１つであるが左右の目には、収差によって
僅かに違った像が写る事になる。この視差を脳が１つの
像に合成する事で、テレビの平面的な映像が立体的な映
像として見る事ができる。この収差による左右の目に映
る像の違いが、従来の立体映像が人間の目の視点の違い
を考えた２台のカメラで撮られた映像を左右の目に映す
のと比べるとあまりにも少なすぎると考えるられるが、
人間の通常の立体視が数百メーター離れた物体を立体的
に見る事ができ、この場合の左右の目に映る像の違いも
人間の感覚では判別できないほど僅かである事を考えれ
ば充分説明できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】上記の方法を応用するための基本
的な形態が図６でテレビの映像に応用した場合、テレビ
の画面の前に焦点が合うように置くとスクリーン（８）
に立体的な映像が映し出される。テレビの映像の光を凸
レンズ（５）で小さく映像化し、凹レンズ（６）で拡大
する。このとき、テレビの映像が凸レンズ（５）を通り
抜けると、凸レンズ（５）の屈折率による映像の広がり
を持ち映像となり、この映像は上記の説明でわかります
ようにレンズの収差を含んだ映像で、鏡（７）に反射
し、スクリーン（８）に映り通りぬけた後もその状態は
変化せず、収差を含んだ光である。これはテレビの映像
の光が電子ビームよりでた電子線がブラウン管の蛍光物
質に当たり映像化したもので、その電子線は水平・垂直
に偏向された光で拡散しにくく進行力が強い光であるた
めスクリーンを通過後も光の状態は変化せず収差(像の
歪み)は保たれる。このスクリーンに映し出された映像
を見ると凹レンズで直接見る場合と同じで左右の目の視
点の違いにより、収差による左右の目に結ばれる像が僅
かに違う。この左右の視差を脳が１つの像として合成す
ることでテレビの映像を立体感のある映像としてみるこ
とができる。

【０００６】

【発明の効果】この立体映像化方法を応用すれば、映像
の撮影時や制作時には何も手を加えることがなく、出来
上がっているテレビの映像・コンピューターグラフィッ
ク・フィルムに撮られた映像などあらゆる映像に対して
有効であり、テレビに応用すれば家庭で楽しむことがで
き、映画の映写機に応用すれば眼鏡をかけることなく、
限られた範囲内だけではなく自由に大きなスクリーンの
迫力ある立体映像を鑑賞することができる。

【０００７】

【実施例】図７は、映画の映写機でアーク（９）の光を
レンズ(１１)で集め、映画フィルム（１３）に当てそれ
によってできた映像を拡大レンズ（１５）によってスク
リーンに映す装置である。レンズによって拡大されるの
であるからレンズの収差によってスクリーン（１６）の
映像は立体的に見える筈のであるが、立体的には見な
い。これは、拡大レンズ（１５）の収差は映像をクリヤ
ーに映すためできるだけ収差を少なくしようと作られて
いる。この収差が映像の大きさに比べ小さすぎ左右の目
に立体感を得るほどの視差が生じない。そこで、このフ
ィルム（１３）と拡大レンズ（１５）との間に収差を立
体感が得るように調整したレンズ（１４）を設置する。
このことにより映像が大きくても立体感のある映像とな
り、大スクリーンに映し出された迫力ある立体映像を眼
鏡をかけたり、頭を固定したりすることなく自由に鑑賞
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】像の歪み。

【図２】像のそり。

【図３】非点収差 自他はB−G間の各位置で、光線に垂
直な面にできる像。

【図４】コマを表す図。

【図５】左右の目に入る像の違いを示す図。

【図６】レンズの収差を利用した立体映像機。

【図７】レンズの収差を調整するレンズを組み込んだ映
写機。

【符号の説明】

１ テレビ画面の虚像 ２ 凹レンズ ３ 右目
４ 左目 ５ 凸レンズ ６ 凹レンズ ７ 反射鏡 ８
スクリーン ９球面鏡 １０ 投影用光源 １１ 集光レンズ １２ フィ
ルムマガジン １３ フィ ルム １４ 収差調整レンズ １５ 映写レンズ
１６ スクリーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】平面的なテレビや映画の映像を、凸レンズ
   によって小さく映像化し、レンズによってできる収差
   (像の歪み)のある像を凹レンズにより拡大し、スクリー
   ンに映し出す事で、それを見る左右の目にレンズの収差
   による僅かに違う像を結ばせ、それを脳が一つの像に合
   成する事により、立体映像化する方法