JPH04339488A - 三次元映像表示方法および装置 - Google Patents
三次元映像表示方法および装置Info
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- JPH04339488A JPH04339488A JP3162318A JP16231891A JPH04339488A JP H04339488 A JPH04339488 A JP H04339488A JP 3162318 A JP3162318 A JP 3162318A JP 16231891 A JP16231891 A JP 16231891A JP H04339488 A JPH04339488 A JP H04339488A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像を表示する装置に関
し、さらに詳細には、テレビ画像を表示する装置に関す
る。
し、さらに詳細には、テレビ画像を表示する装置に関す
る。
【０００２】
【従来技術】立体のまたは見掛け上三次元（３−Ｄ）の
表示を発生するするための映像表示方法は公知である。
表示を発生するするための映像表示方法は公知である。
【０００３】１つの方法では立体画面的に異なるチャン
ネルを分離して各映像が視聴者の該当する目に到達する
ようにするために一般に視覚的補助具を用いる必要があ
る。このような方法が英国特許出願第ＧＢ １５２３４
３６号に記載されている。その英国特許出願は１箇の陰
極線管上に順次フレ−ムされる若干異なった映像を表示
するシステムを開示している。そのシステムでは画像は
液晶偏光スイッチの作用で形成され偏光眼鏡を用いて見
られる。
ネルを分離して各映像が視聴者の該当する目に到達する
ようにするために一般に視覚的補助具を用いる必要があ
る。このような方法が英国特許出願第ＧＢ １５２３４
３６号に記載されている。その英国特許出願は１箇の陰
極線管上に順次フレ−ムされる若干異なった映像を表示
するシステムを開示している。そのシステムでは画像は
液晶偏光スイッチの作用で形成され偏光眼鏡を用いて見
られる。
【０００４】しかし、上述した眼鏡のような視覚的補助
具を用いるのは視聴者にとって不愉快であるばかりでな
く、異なる映像をそれに該当する方の目で見なければな
らないということは、こ種の方法はすべて単一の二次元
（２−Ｄ）映像の発生を基本とした既存の写真またはテ
レビ画像等とは適合し得ないことを意味する。この後述
した制限はスリットマスクまたはレンズ状スクリ−ンを
用いて立体のまたはパノラマの３−Ｄ映像を発生する種
々の公知の方法と、また例えば陰極線管を振動ミラ−で
反射させそれの映像が「立方体」の容積を描くようにそ
の映像を移動させるようにすることによってその立方体
の容積内の種々の点から光を放出させるいわゆる「立方
体」３−Ｄ映像表示とにも該当する。従って、これらの
方法はいずれも、フラットな２−Ｄ映像を従来の態様で
生ずるテレビや写真とは適合し得ない。
具を用いるのは視聴者にとって不愉快であるばかりでな
く、異なる映像をそれに該当する方の目で見なければな
らないということは、こ種の方法はすべて単一の二次元
（２−Ｄ）映像の発生を基本とした既存の写真またはテ
レビ画像等とは適合し得ないことを意味する。この後述
した制限はスリットマスクまたはレンズ状スクリ−ンを
用いて立体のまたはパノラマの３−Ｄ映像を発生する種
々の公知の方法と、また例えば陰極線管を振動ミラ−で
反射させそれの映像が「立方体」の容積を描くようにそ
の映像を移動させるようにすることによってその立方体
の容積内の種々の点から光を放出させるいわゆる「立方
体」３−Ｄ映像表示とにも該当する。従って、これらの
方法はいずれも、フラットな２−Ｄ映像を従来の態様で
生ずるテレビや写真とは適合し得ない。
【０００５】他の１つの方法では１つの映像の実像また
は実際の映像を形成するために大きいレンズまたはミラ
−を用いる。この技術は、技術的に公知の用語である”
ｖｕｅｄ’ｏｐｔｉｑｕｅ”として知られている。この
ような技術の一例が英国特許第ＧＢ２０６２２８１ Ｂ
に記載されている。この英国特許にはベル状のまたはサ
ドル状の画像形成面上に１つの画像の実像を形成するた
めに大きい傾斜されたフレネルレンズを用いることが記
載されている。その形成された映像は、傾斜したまたは
湾曲した面上に形成されるがために歪んでしまうし、ま
たその映像が見える角度はミラ−またはレンズの有限の
開口数および形成される映像とミラ−またはレンズのエ
ッジとの間の視差によって制限される。
は実際の映像を形成するために大きいレンズまたはミラ
−を用いる。この技術は、技術的に公知の用語である”
ｖｕｅｄ’ｏｐｔｉｑｕｅ”として知られている。この
ような技術の一例が英国特許第ＧＢ２０６２２８１ Ｂ
に記載されている。この英国特許にはベル状のまたはサ
ドル状の画像形成面上に１つの画像の実像を形成するた
めに大きい傾斜されたフレネルレンズを用いることが記
載されている。その形成された映像は、傾斜したまたは
湾曲した面上に形成されるがために歪んでしまうし、ま
たその映像が見える角度はミラ−またはレンズの有限の
開口数および形成される映像とミラ−またはレンズのエ
ッジとの間の視差によって制限される。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、直接視認できるように空間に浮されかつ二次元のシ
−ンのような原映像からまたは被写体から三次元として
観察されるように派生された実像を発生するための装置
を提供することである。これは、例えばステレオスコピ
ック・バイノキュラ−・ディスパリティ（ｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ｄｉｓｐａｒｉ
ｔｙ）、コンバ−ジェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）
、アコモデ−ション（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）お
よびモ−ション・パララックスｍｏｔｉｏｎｐａｒａｌ
ｌａｘ）ような、オリジナル映像がフラットにすなわち
二次元に視認される原因となるその原映像に存在する奥
行きキュ−（ｄｅｐｔｈ ｃｕｅｓ）を減少させること
によって実現される。
は、直接視認できるように空間に浮されかつ二次元のシ
−ンのような原映像からまたは被写体から三次元として
観察されるように派生された実像を発生するための装置
を提供することである。これは、例えばステレオスコピ
ック・バイノキュラ−・ディスパリティ（ｓｔｅｒｅｏ
ｓｃｏｐｉｃ ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ｄｉｓｐａｒｉ
ｔｙ）、コンバ−ジェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）
、アコモデ−ション（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）お
よびモ−ション・パララックスｍｏｔｉｏｎｐａｒａｌ
ｌａｘ）ような、オリジナル映像がフラットにすなわち
二次元に視認される原因となるその原映像に存在する奥
行きキュ−（ｄｅｐｔｈ ｃｕｅｓ）を減少させること
によって実現される。
【０００７】本発明の他の目的は、二次元シ−ンのよう
な被写体または原映像から得られた実像を三次元のもと
して視認されるように空間内に発生させる方法を提供す
ることである。
な被写体または原映像から得られた実像を三次元のもと
して視認されるように空間内に発生させる方法を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、被写体または原映像の見掛け上の三次元映像を表
示する装置であって、逆反射体の少なくとも１つのアレ
イと、少なくとも１つのビ−ムスプリッタ−を具備して
おり、上記被写体または原映像から、上記見掛け上の三
次元映像として視認できる空間に浮いた実像を発生する
ようになされた三次元映像表示装置が提供される。
れば、被写体または原映像の見掛け上の三次元映像を表
示する装置であって、逆反射体の少なくとも１つのアレ
イと、少なくとも１つのビ−ムスプリッタ−を具備して
おり、上記被写体または原映像から、上記見掛け上の三
次元映像として視認できる空間に浮いた実像を発生する
ようになされた三次元映像表示装置が提供される。
【０００９】このようにして、歪みまたは収差を伴う大
きくて高価なレンズまたは曲面ミラ−を用いることなし
に、またこのようなレンズまたは曲面ミラ−の開口数に
よって実際に受けるのと同程度の視認角に対する制限を
受けることなしに、さらに投写スクリ−ンが実像を見え
るようにするために散乱させたりまたは拡散させたりす
る必要をなくして、実像が空間に形成される。
きくて高価なレンズまたは曲面ミラ−を用いることなし
に、またこのようなレンズまたは曲面ミラ−の開口数に
よって実際に受けるのと同程度の視認角に対する制限を
受けることなしに、さらに投写スクリ−ンが実像を見え
るようにするために散乱させたりまたは拡散させたりす
る必要をなくして、実像が空間に形成される。
【００１０】逆反射体はプラスチックのような適当な材
料のシ−トの主表面上に凸部または凹部として形成され
たコ−ナ・キュ−ブ（ｃｏｒｎｅｒ−ｃｕｂｅ）のアレ
イの形をしていることが好ましい。
料のシ−トの主表面上に凸部または凹部として形成され
たコ−ナ・キュ−ブ（ｃｏｒｎｅｒ−ｃｕｂｅ）のアレ
イの形をしていることが好ましい。
【００１１】透明な材料の表面上に凸部として形成され
たコ−ナ・キュ−ブにはアルミのような反射性金属をコ
−ティングしてもよい。これによって空間に浮んだ映像
の解像度を高めることができる。
たコ−ナ・キュ−ブにはアルミのような反射性金属をコ
−ティングしてもよい。これによって空間に浮んだ映像
の解像度を高めることができる。
【００１２】透明材料の表面上に凸部としてコ−ナ・キ
ュ−ブを形成した構成では、その固体の透明材料内にお
ける全反射を利用するだけでもよい。
ュ−ブを形成した構成では、その固体の透明材料内にお
ける全反射を利用するだけでもよい。
【００１３】コ−ナキュ−ブは、シ−トの表面上に凹部
として形成された場合には、アルミのような反射性金属
でコ−テイングすることによって反射性としなければな
らない。このような構成はシ−トの正面からの望ましく
ない鏡面反射が回避されるとともに、コ−ナキュ−ブア
レイを作成する場合の製作上の公差に基因する逆反射光
のビ−ムスプレッド（ｂｅａｍ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）
が透明材料から出て来る時に回折によって誇張されない
という利点を有している。
として形成された場合には、アルミのような反射性金属
でコ−テイングすることによって反射性としなければな
らない。このような構成はシ−トの正面からの望ましく
ない鏡面反射が回避されるとともに、コ−ナキュ−ブア
レイを作成する場合の製作上の公差に基因する逆反射光
のビ−ムスプレッド（ｂｅａｍ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）
が透明材料から出て来る時に回折によって誇張されない
という利点を有している。
【００１４】逆反射体のアレイはガラスビ−ド型のシ−
トの形態をなしていてもよく、かつそのビ−ドはルネベ
ルグレンズに存在するようなグレ−デッド（ｇｒａｄｅ
ｄ）型の屈折率分布を有していてもよい。小径のガラス
ビ−ド逆反射体を用いることによって、殆どかすめ入射
までの非常に広い範囲の逆反射特性が可能であり、かつ
これによって非常に大きい開口数が可能となるから、大
きい視認角が利用可能となる。
トの形態をなしていてもよく、かつそのビ−ドはルネベ
ルグレンズに存在するようなグレ−デッド（ｇｒａｄｅ
ｄ）型の屈折率分布を有していてもよい。小径のガラス
ビ−ド逆反射体を用いることによって、殆どかすめ入射
までの非常に広い範囲の逆反射特性が可能であり、かつ
これによって非常に大きい開口数が可能となるから、大
きい視認角が利用可能となる。
【００１５】空間に浮いた実像を形成する装置内で逆反
射体を用いることによって、原映像のフラットネス・キ
ュ−（ｆｌａｔｎｅｓｓ ｃｕｅｓ）は、実像に絵画的
に記録された奥行きキュ−の知覚が支配的となりそして
３−Ｄ知覚が実現されるのに十分なだけ弱められる。固
体の被写体も妨害を伴うことなしに実像を通過すること
ができる。
射体を用いることによって、原映像のフラットネス・キ
ュ−（ｆｌａｔｎｅｓｓ ｃｕｅｓ）は、実像に絵画的
に記録された奥行きキュ−の知覚が支配的となりそして
３−Ｄ知覚が実現されるのに十分なだけ弱められる。固
体の被写体も妨害を伴うことなしに実像を通過すること
ができる。
【００１６】ビ−ムスプリッタ−は部分的に透明で半反
射性のミラ−であることが好ましい。これによってオリ
ジナル・シ−ンの映像を２つのチャンネルに分けること
ができ、それらのチャンネルはそれぞれ空間内に実像を
生ずるように逆反射されそして再結合されうる。
射性のミラ−であることが好ましい。これによってオリ
ジナル・シ−ンの映像を２つのチャンネルに分けること
ができ、それらのチャンネルはそれぞれ空間内に実像を
生ずるように逆反射されそして再結合されうる。
【００１７】このようにして、本発明は、輝度を増大さ
せることを除き、テレビ画面上に表示される映像を調節
したりあるいは修正したりする必要をなくして従来のテ
レビ受像機から空間に浮いた見掛け上の三次元実像を形
成することもできる。さらに、ビデオ画像またはコンピ
ュ−タで発生した画像のような任意適当な二次元シ−ン
を用いてもよい。
せることを除き、テレビ画面上に表示される映像を調節
したりあるいは修正したりする必要をなくして従来のテ
レビ受像機から空間に浮いた見掛け上の三次元実像を形
成することもできる。さらに、ビデオ画像またはコンピ
ュ−タで発生した画像のような任意適当な二次元シ−ン
を用いてもよい。
【００１８】本発明の他の態様によれば、被写体または
原映像の見掛け上の三次元映像を表示する方法であって
、原映像からの光ビ−ムを少なくとも１つのビ−ムスプ
リッタ−を通じて照射して少なくとも１つの逆反射体ア
レイに入射させ、そして逆反射された光ビ−ムを形成し
なおして見掛け上の三次元映像として視認されうるよう
に空間に浮いた実像を形成することよりなる三次元映像
表示方法が提供される。
原映像の見掛け上の三次元映像を表示する方法であって
、原映像からの光ビ−ムを少なくとも１つのビ−ムスプ
リッタ−を通じて照射して少なくとも１つの逆反射体ア
レイに入射させ、そして逆反射された光ビ−ムを形成し
なおして見掛け上の三次元映像として視認されうるよう
に空間に浮いた実像を形成することよりなる三次元映像
表示方法が提供される。
【００１９】
【実施例】本発明はオリジナル・シ−ンで知覚される奥
行きキュ−の同化作用に基づいた人間による深度の知覚
を基礎としている。
行きキュ−の同化作用に基づいた人間による深度の知覚
を基礎としている。
【００２０】多くの奥行きキュ−が存在しているが、そ
のうちの２つだけ、すなわちステレオ・ディスパリティ
（ｓｔｅｒｅｏ−ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）およびコンバ−
ジェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）だけが基本的に両
方の目を使うことを必要とする。 他の奥行きキュ−はすべて、当業者には公知であって、
片方の目だけで感知され得る。従って、これらの他の奥
行きキュ−の多くはビデオカメラや写真等で捕えること
ができ、かつ多くものがコンピュ−タかア−チストによ
って発生され写真や絵画等で表示され得る。
のうちの２つだけ、すなわちステレオ・ディスパリティ
（ｓｔｅｒｅｏ−ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）およびコンバ−
ジェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）だけが基本的に両
方の目を使うことを必要とする。 他の奥行きキュ−はすべて、当業者には公知であって、
片方の目だけで感知され得る。従って、これらの他の奥
行きキュ−の多くはビデオカメラや写真等で捕えること
ができ、かつ多くものがコンピュ−タかア−チストによ
って発生され写真や絵画等で表示され得る。
【００２１】このような絵画的奥行きキュ−の例として
は、パ−スペクティブ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）、フ
ォアショ−トニング（ｆｏｒｅｓｈｏｔｅｎｉｎｇ）、
インタ−ポジション（ｉｎｔｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）、
アコモデ−ション（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）、モ
−ション・パララックス（ｍｏｔｉｏｎ ｐａｒａｌａ
ｌａｘ）、カイネティック・インタ−ポジション（ｋｉ
ｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）がある。 これよりさらに多くの奥行きキュ−が存在しており、上
記のものは単に例示にすぎないことを当業者は知ってい
る。
は、パ−スペクティブ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）、フ
ォアショ−トニング（ｆｏｒｅｓｈｏｔｅｎｉｎｇ）、
インタ−ポジション（ｉｎｔｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）、
アコモデ−ション（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）、モ
−ション・パララックス（ｍｏｔｉｏｎ ｐａｒａｌａ
ｌａｘ）、カイネティック・インタ−ポジション（ｋｉ
ｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）がある。 これよりさらに多くの奥行きキュ−が存在しており、上
記のものは単に例示にすぎないことを当業者は知ってい
る。
【００２２】これらの絵画的奥行きキュ−のうちの幾つ
かあるいは多くはシ−ンの表示または画像に内在してい
るから、原理的にはそれらはその画像内に奥行きの知覚
を生じさせるために用いることができる。しかし、人間
は例えばテレビ映像をフラットまたは二次元のものとし
て感知する。なぜなら、その映像にはフラットネス・キ
ュ−（例えばステレオスコピック・ディスパリティ、コ
ンバ−ジェンス、アコモデ−ションおよびフレ−ミング
効果）が多すぎるか、あるいは奥行きキュ−の数と強度
が小さすぎるからである。本発明の装置は、人間の目と
脳の組合せが絵画的奥行きキュ−を利用しかかつ形成さ
れた映像内に奥行きを感知するのに十分なだけフラット
ネス・キュ−を弱める傾向がある。このフラットネス・
キュ−を弱める作用は、例えば、実像が空間に浮いてい
る時にその実像からの反射または散乱が存在しないこと
、周囲のフレ−ムから離れたり、あるいは逆反射体の正
面に浮いたりまたは現実の世界に重畳されたりする異常
な発生のような多数の要因から生ずる。これは逆反射体
を用いて実現される。
かあるいは多くはシ−ンの表示または画像に内在してい
るから、原理的にはそれらはその画像内に奥行きの知覚
を生じさせるために用いることができる。しかし、人間
は例えばテレビ映像をフラットまたは二次元のものとし
て感知する。なぜなら、その映像にはフラットネス・キ
ュ−（例えばステレオスコピック・ディスパリティ、コ
ンバ−ジェンス、アコモデ−ションおよびフレ−ミング
効果）が多すぎるか、あるいは奥行きキュ−の数と強度
が小さすぎるからである。本発明の装置は、人間の目と
脳の組合せが絵画的奥行きキュ−を利用しかかつ形成さ
れた映像内に奥行きを感知するのに十分なだけフラット
ネス・キュ−を弱める傾向がある。このフラットネス・
キュ−を弱める作用は、例えば、実像が空間に浮いてい
る時にその実像からの反射または散乱が存在しないこと
、周囲のフレ−ムから離れたり、あるいは逆反射体の正
面に浮いたりまたは現実の世界に重畳されたりする異常
な発生のような多数の要因から生ずる。これは逆反射体
を用いて実現される。
【００２３】逆反射体の原理が図１に概略的に示されて
いる。逆反射体に入射した光は、入射角に関係なく（そ
の入射角の範囲は用いられた逆反射体の種類で画定され
る）それのもとの通路に沿って実質的に反射されること
がわかる。
いる。逆反射体に入射した光は、入射角に関係なく（そ
の入射角の範囲は用いられた逆反射体の種類で画定され
る）それのもとの通路に沿って実質的に反射されること
がわかる。
【００２４】図２を参照すると、本発明は空間に浮いた
実像を形成することを含んでいる。
実像を形成することを含んでいる。
【００２５】好ましい実施例では、本発明の装置は、ス
クリ−ン３が水平面内にあるように配置された従来のテ
レビ受像機１を具備している。スクリ−ン３のすぐ上に
は同様に水平面内に配置された逆反射体５ａが設けられ
ている。この逆反射体５ａに対して直交関係をもってか
つ垂直面内に他の逆反射対５ｂが配置されている。
クリ−ン３が水平面内にあるように配置された従来のテ
レビ受像機１を具備している。スクリ−ン３のすぐ上に
は同様に水平面内に配置された逆反射体５ａが設けられ
ている。この逆反射体５ａに対して直交関係をもってか
つ垂直面内に他の逆反射対５ｂが配置されている。
【００２６】本発明の装置で選択された逆反射体の種類
はリフレクサイト、インコ−ポレイテッド、カンパニで
製造されているようなコ−ナ・キュ−ブ型のものである
。
はリフレクサイト、インコ−ポレイテッド、カンパニで
製造されているようなコ−ナ・キュ−ブ型のものである
。
【００２７】両方の逆反射体５ａ、５ｂの間にかつそれ
らの逆反射体に対して４５ｏの角度をなして一部透明で
半反射性のミラ−７が配置されている。
らの逆反射体に対して４５ｏの角度をなして一部透明で
半反射性のミラ−７が配置されている。
【００２８】スクリ−ン３上のピクセル９について考え
る。ピクセル９からの光は発散光として放出されて半反
射性ミラ−７に当る。図２では、図示を簡明にするため
に、このような光の３つ１１、１３および１５だけしか
示されていない。その光は半反射性ミラ−７によって分
割され、そのミラ−では、ある光が逆反射体５ｂに反射
され、またある光は逆反射体５ａに透過される。逆反射
体５ａ、５ｂは両方ともそれらに入射した光をそれらの
各原通路に沿って、すなわち半反射性ミラ−７に反射す
る。これらの光は半反射性ミラ−７によってもう一度分
割されるが、これらの光は散開時に逆反射されているか
ら、今度は収斂して焦点１７に集るように結合ないし再
形成されて空間に浮いたピクセルの実像を形成する。
る。ピクセル９からの光は発散光として放出されて半反
射性ミラ−７に当る。図２では、図示を簡明にするため
に、このような光の３つ１１、１３および１５だけしか
示されていない。その光は半反射性ミラ−７によって分
割され、そのミラ−では、ある光が逆反射体５ｂに反射
され、またある光は逆反射体５ａに透過される。逆反射
体５ａ、５ｂは両方ともそれらに入射した光をそれらの
各原通路に沿って、すなわち半反射性ミラ−７に反射す
る。これらの光は半反射性ミラ−７によってもう一度分
割されるが、これらの光は散開時に逆反射されているか
ら、今度は収斂して焦点１７に集るように結合ないし再
形成されて空間に浮いたピクセルの実像を形成する。
【００２９】上記の例では単一のピクセル９について考
えているが、テレビ映像はこのようなピクセルのアレイ
にすぎず、観察者２１は全体のテレビ映像の投影された
映像を視認しうるものであるから、テレビスクリ−ン３
の映像は１９で示すように空間に浮いて見える。オリジ
ナル映像には多くの奥行きキュ−が存在するから、それ
らは空間に浮いた実像にも存在する。しかし、この実像
は空間に浮いているから、窓を通じて見るような外観を
有しており、かつフラットネス・キュ−が弱められで観
察者に映像の奥行きキュ−を用いて三次元視認効果を生
じさせ得る。
えているが、テレビ映像はこのようなピクセルのアレイ
にすぎず、観察者２１は全体のテレビ映像の投影された
映像を視認しうるものであるから、テレビスクリ−ン３
の映像は１９で示すように空間に浮いて見える。オリジ
ナル映像には多くの奥行きキュ−が存在するから、それ
らは空間に浮いた実像にも存在する。しかし、この実像
は空間に浮いているから、窓を通じて見るような外観を
有しており、かつフラットネス・キュ−が弱められで観
察者に映像の奥行きキュ−を用いて三次元視認効果を生
じさせ得る。
【００３０】さらに、従来技術に記載されているような
大きいミラ−やレンズに対して逆反射面を利用すること
によって広い視認角を可能にする大きい開口数が得られ
るとともに、大きいレンズと曲面ミラ−の高いコストお
よびそれらに伴う収差と歪が回避される。逆反射性シ−
トは大量にかつ手頃な値段で商業的に入手可能である。 レンズまたは曲面ミラ−を用いた場合には正確に整列さ
せかつ配向させないと、発生される映像に歪を生ずるこ
とになるが、これとは著しく対照的に、逆反射性シ−ト
の位置決めと配向は厳密な事項ではない。
大きいミラ−やレンズに対して逆反射面を利用すること
によって広い視認角を可能にする大きい開口数が得られ
るとともに、大きいレンズと曲面ミラ−の高いコストお
よびそれらに伴う収差と歪が回避される。逆反射性シ−
トは大量にかつ手頃な値段で商業的に入手可能である。 レンズまたは曲面ミラ−を用いた場合には正確に整列さ
せかつ配向させないと、発生される映像に歪を生ずるこ
とになるが、これとは著しく対照的に、逆反射性シ−ト
の位置決めと配向は厳密な事項ではない。
【００３１】図４を参照すると、拡大された視認角がど
のようにして得られるかが分るであろう。図４の装置は
図２のものと類似しているが、２つの平面ミラ−２３ａ
、２３ｂを具備している。ミラ−２３ａ、２３ｂは逆反
射体５ａ、５ｂとビ−ムスプリッタ−７との側面に位置
している。ミラ−２３ａ、２３ｂは逆反射体５ａ、５ｂ
とビ−ムスプリッタ−７とに対してフィットするように
配置されている。
のようにして得られるかが分るであろう。図４の装置は
図２のものと類似しているが、２つの平面ミラ−２３ａ
、２３ｂを具備している。ミラ−２３ａ、２３ｂは逆反
射体５ａ、５ｂとビ−ムスプリッタ−７との側面に位置
している。ミラ−２３ａ、２３ｂは逆反射体５ａ、５ｂ
とビ−ムスプリッタ−７とに対してフィットするように
配置されている。
【００３２】図２では、見掛け上の３−Ｄ映像が形成さ
れるために、各逆反射体５ａ、５ｂは本質的に、ピクセ
ル９とビ−ムスプリッタ−７に対して直接光学的に整列
していている。すなわち、ピクセル９からの光は図面の
紙面に対して高められた角度をもって放出され、ビ−ム
スプリッタ−７を通過するが、逆反射体５ａ、５ｂには
入射しないので、見掛け上の３−Ｄ映像を形成しない。
れるために、各逆反射体５ａ、５ｂは本質的に、ピクセ
ル９とビ−ムスプリッタ−７に対して直接光学的に整列
していている。すなわち、ピクセル９からの光は図面の
紙面に対して高められた角度をもって放出され、ビ−ム
スプリッタ−７を通過するが、逆反射体５ａ、５ｂには
入射しないので、見掛け上の３−Ｄ映像を形成しない。
【００３３】図４の構成はこの問題を回避している。な
ぜなら、ミラ−２３ａ、２３ｂから反射されて見掛け上
の３−Ｄ映像を形成するように作用する光は、この光が
ミラ−に入射する点がビ−ムスプリッタ−７を通過する
前か後かに応じて、ビ−ムスプリッタ−７あるいは逆反
射体５ａまたは５ｂの方に反射されるようになされてい
るからである。
ぜなら、ミラ−２３ａ、２３ｂから反射されて見掛け上
の３−Ｄ映像を形成するように作用する光は、この光が
ミラ−に入射する点がビ−ムスプリッタ−７を通過する
前か後かに応じて、ビ−ムスプリッタ−７あるいは逆反
射体５ａまたは５ｂの方に反射されるようになされてい
るからである。
【００３４】ミラ−２３ａ、２３ｂは互いに直交関係に
ある必要はないが、角度をもっていてもよく、それでも
増大した視認角が許容される。
ある必要はないが、角度をもっていてもよく、それでも
増大した視認角が許容される。
【００３５】単純な光学的形状を考慮することにより、
ミラ−２３ａ、２３ｂは上述したのと同じ原理で図２に
示された実施例より大きな視認角を可能にすることが当
業者には明らかであろう。
ミラ−２３ａ、２３ｂは上述したのと同じ原理で図２に
示された実施例より大きな視認角を可能にすることが当
業者には明らかであろう。
【００３６】観察者２１の視認からテレビスクリ−ンを
遮蔽することによって、空間に浮いた実像の場合には、
さらにドラマティックな３−Ｄ効果が観察されることも
認められた。図３を参照すると、これはスクリ−ン３を
ル−バ−スクリ−ン２３等で覆うことによって実現され
ることがわかる。このル−バ−スクリ−ンは、限定され
た角度範囲だけ光がそれを通過できるようになされてい
る。従って、垂直に近い光はそれを通って逆反射体に到
達して実像を形成するが、原映像すなわちスクリ−ン３
からの斜に放出された光は吸収され、原映像は直接には
見えない。
遮蔽することによって、空間に浮いた実像の場合には、
さらにドラマティックな３−Ｄ効果が観察されることも
認められた。図３を参照すると、これはスクリ−ン３を
ル−バ−スクリ−ン２３等で覆うことによって実現され
ることがわかる。このル−バ−スクリ−ンは、限定され
た角度範囲だけ光がそれを通過できるようになされてい
る。従って、垂直に近い光はそれを通って逆反射体に到
達して実像を形成するが、原映像すなわちスクリ−ン３
からの斜に放出された光は吸収され、原映像は直接には
見えない。
【００３７】上述した実施例では、２つの逆反射面が用
いられたが、開孔を有する球体の内表面上に形成された
逆反射面のような任意の数および構成の逆反射体でも本
発明を首尾よく実施することができることが当業者には
明らかであろう。実際に、上述の逆反射体のうちの１つ
５ａまたは５ｂがシステムから除去されても、視認可能
な映像１９は作成され続けるが、輝度はほぼ半分に低下
される。また、上記の実施例で逆反射体のうちの１つを
除去することによって、他の実像または実際の像を見掛
け上の３−Ｄ像１９と結合して、その３−Ｄ映像を背景
または前景シ−ンに重ねることができる。偏光分割層あ
るいは円ダイクロイックのコレステリックまたはスメク
ティック・液晶または液晶ポリマよりなる１つ以上の層
のような円ダイクロイックのビ−ムスプリッタおよび必
要に応じて逆反射性壁の前に配置された四分の一波長リ
タ−ダで、半反射性のミラ−７を置換することによって
、映像１９の輝度の増加が実現されうる。右円偏波また
は左円偏波光の上記層による透過または反射が行なわれ
、その光は逆反射されると（必要に応じて四分の一波長
リタ−ダを通じて）偏光を反転され、そして反射および
透過され、半反射性のミラ−７が用いられた場合より高
い輝度を有する偏光されていない映像を生ずるように再
結合する。
いられたが、開孔を有する球体の内表面上に形成された
逆反射面のような任意の数および構成の逆反射体でも本
発明を首尾よく実施することができることが当業者には
明らかであろう。実際に、上述の逆反射体のうちの１つ
５ａまたは５ｂがシステムから除去されても、視認可能
な映像１９は作成され続けるが、輝度はほぼ半分に低下
される。また、上記の実施例で逆反射体のうちの１つを
除去することによって、他の実像または実際の像を見掛
け上の３−Ｄ像１９と結合して、その３−Ｄ映像を背景
または前景シ−ンに重ねることができる。偏光分割層あ
るいは円ダイクロイックのコレステリックまたはスメク
ティック・液晶または液晶ポリマよりなる１つ以上の層
のような円ダイクロイックのビ−ムスプリッタおよび必
要に応じて逆反射性壁の前に配置された四分の一波長リ
タ−ダで、半反射性のミラ−７を置換することによって
、映像１９の輝度の増加が実現されうる。右円偏波また
は左円偏波光の上記層による透過または反射が行なわれ
、その光は逆反射されると（必要に応じて四分の一波長
リタ−ダを通じて）偏光を反転され、そして反射および
透過され、半反射性のミラ−７が用いられた場合より高
い輝度を有する偏光されていない映像を生ずるように再
結合する。
【００３８】図５を参照すると、このような偏光スプリ
ッタの特性を用いた上述の構成の変形例によっても、見
掛け上３−Ｄの空間に浮いた映像が形成されうることが
わかるであろう。
ッタの特性を用いた上述の構成の変形例によっても、見
掛け上３−Ｄの空間に浮いた映像が形成されうることが
わかるであろう。
【００３９】スクリ−ン３は円偏光器２５によって覆わ
れており、その偏光器２５を通ったピクセル９からの光
は、あるシ−ンでは円偏光たとえば右円偏光される。散
開した右円偏波光が半銀付けされた逆反射体２７を通り
、そしてコレステリック液晶層２９の形態をなした円ダ
イクロイックのビ−ムスプリッタに入射する。層２９は
１つの円方向、例えば左方向に偏波された光を透過させ
かつ他の方向の右方向の光を反射する光学的特性を有し
ている。
れており、その偏光器２５を通ったピクセル９からの光
は、あるシ−ンでは円偏光たとえば右円偏光される。散
開した右円偏波光が半銀付けされた逆反射体２７を通り
、そしてコレステリック液晶層２９の形態をなした円ダ
イクロイックのビ−ムスプリッタに入射する。層２９は
１つの円方向、例えば左方向に偏波された光を透過させ
かつ他の方向の右方向の光を反射する光学的特性を有し
ている。
【００４０】従って、層２９に入射する右偏波光は半銀
付けされた逆反射体２７に向う散開ビ−ムとして反射さ
れるであろう。逆反射体２７に入射すると、その光の一
部がそれの原通路に沿って反射される。従って、逆反射
された光の円偏波の方向は右から左に変化しているであ
ろう。このようにして、左円偏波光が層２９に入射する
と、透過されて２１で視認される見掛け上の３−Ｄ映像
を形成する。
付けされた逆反射体２７に向う散開ビ−ムとして反射さ
れるであろう。逆反射体２７に入射すると、その光の一
部がそれの原通路に沿って反射される。従って、逆反射
された光の円偏波の方向は右から左に変化しているであ
ろう。このようにして、左円偏波光が層２９に入射する
と、透過されて２１で視認される見掛け上の３−Ｄ映像
を形成する。
【００４１】入射光の互いに直交した直線偏波成分を分
離す非コ−ナ・キュ−ブ型逆反射体を用いて同様の実施
例が可能であり、必要に応じて四分の一波長リタ−ダを
用いてもよい。
離す非コ−ナ・キュ−ブ型逆反射体を用いて同様の実施
例が可能であり、必要に応じて四分の一波長リタ−ダを
用いてもよい。
【００４２】スクリ−ン３とビ−ムスプリッタ−７との
間の距離が増大すると、従来の光学理論に従って、ビ−
ムスプリッタ７と浮いた映像１９との間の距離がそれに
対応して大きくなることが理解されるであろう。観察者
２１は映像１９に触れたりあるいはそれを通って歩く冴
えできる。この効果は広告用の表示や特殊な効果を発生
させる場合に価値があると考えられる。さらに、逆反射
体のシ−トは非常に大きくすることができるから実物サ
イズの被写体の映画またはビデオ録画の実像を三次元映
像として部屋の中に入れるために、その部屋の壁と天井
を覆うために用いることができ、その場合には、その映
像に近づいたり、それを通って歩くことさえ可能で、あ
るいは例えば望遠鏡のようなレンズを通じて視認するこ
ともできる。
間の距離が増大すると、従来の光学理論に従って、ビ−
ムスプリッタ７と浮いた映像１９との間の距離がそれに
対応して大きくなることが理解されるであろう。観察者
２１は映像１９に触れたりあるいはそれを通って歩く冴
えできる。この効果は広告用の表示や特殊な効果を発生
させる場合に価値があると考えられる。さらに、逆反射
体のシ−トは非常に大きくすることができるから実物サ
イズの被写体の映画またはビデオ録画の実像を三次元映
像として部屋の中に入れるために、その部屋の壁と天井
を覆うために用いることができ、その場合には、その映
像に近づいたり、それを通って歩くことさえ可能で、あ
るいは例えば望遠鏡のようなレンズを通じて視認するこ
ともできる。
【００４３】本発明は、例えば店のウインドウ内の高価
な宝石類の展示のような３−Ｄ被写体の３−Ｄ映像を発
生し、それの実像ウインドウのガラスを通して街路に出
し、客がその宝石類をウインドウから外に出さずに調べ
ることができるようにするために適用されうるものであ
る。本発明を採用しうる他の例は、１つ以上の実際のラ
ンプまたは光源の空間に浮いた実像を発生することであ
る。実像では三次元の物体が内側を外にして回転され、
従って顔が中空のマスクに似た実像を生ずることに注目
すべきである。
な宝石類の展示のような３−Ｄ被写体の３−Ｄ映像を発
生し、それの実像ウインドウのガラスを通して街路に出
し、客がその宝石類をウインドウから外に出さずに調べ
ることができるようにするために適用されうるものであ
る。本発明を採用しうる他の例は、１つ以上の実際のラ
ンプまたは光源の空間に浮いた実像を発生することであ
る。実像では三次元の物体が内側を外にして回転され、
従って顔が中空のマスクに似た実像を生ずることに注目
すべきである。
【００４４】「バック・ツ−・バック」フォ−マットで
、すなわち一方の出力（見掛け上の３−Ｄ映像）が他方
の入力（被写体）となるように上述の実施例のうちの２
つを構成することによって、見掛け上の３−Ｄ映像が形
成される。
、すなわち一方の出力（見掛け上の３−Ｄ映像）が他方
の入力（被写体）となるように上述の実施例のうちの２
つを構成することによって、見掛け上の３−Ｄ映像が形
成される。
【００４５】本発明では、３ＭカンパニによってＳｃｏ
ｔｃｈｌｉｔｅという商標で製造されているような他の
種類の逆反射体を用いてもよいことが理解されるであろ
う。
ｔｃｈｌｉｔｅという商標で製造されているような他の
種類の逆反射体を用いてもよいことが理解されるであろ
う。
【００４６】表示されるべき原被写体または映像は上述
した例に限定されないことがさらに理解されるであろう
。他の適当な被写体としてはコンピュ−タによって発生
される画像、視覚的表示ユニット、スクリ−ン上のム−
ビ−やシネマ画像、あるいはスライド等がある。
した例に限定されないことがさらに理解されるであろう
。他の適当な被写体としてはコンピュ−タによって発生
される画像、視覚的表示ユニット、スクリ−ン上のム−
ビ−やシネマ画像、あるいはスライド等がある。
【００４７】このようにして、上述した本発明はオリジ
ナルシ−ンに存在する奥行きキュ−の知覚に基づきかつ
逆反射体を用いて、そのオリジナルシ−ンの見掛け上の
３−Ｄ映像を発生する装置および方法を提供するもので
ある。
ナルシ−ンに存在する奥行きキュ−の知覚に基づきかつ
逆反射体を用いて、そのオリジナルシ−ンの見掛け上の
３−Ｄ映像を発生する装置および方法を提供するもので
ある。
【図１】本発明で利用される逆反射体の光学的性質を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】本発明の光学的構成を概略的に示している。
【図３】本発明の他の構成を概略的に示している。
【図４】本発明のさらに他の構成の展開図である。
【図５】図４の構成の他の例を示している。
１ テレビ受像機
３ スクリ−ン
５ａ、５ｂ 逆反射体
７ ビ−ムスプリッタ−９
ピクセル ２３ａ、２３ｂ 平面ミラ− ２３ ル−バ−スクリ−ン２５
円偏光器 ２７ 逆反射体
ピクセル ２３ａ、２３ｂ 平面ミラ− ２３ ル−バ−スクリ−ン２５
円偏光器 ２７ 逆反射体
Claims (15)
- 【請求項１】被写体または原映像の見掛け上の三次元映
像を表示する装置であって、逆反射体の少なくとも１つ
のアレイと、少なくとも１つのビ−ムスプリッタ−を具
備しており、上記被写体または原映像から、上記見掛け
上の三次元映像として視認できる空間に浮いた実像を発
生するようになされた三次元映像表示装置。 - 【請求項２】前記逆反射体が主表面上に凸部または凹部
として形成されたコ−ナ・キュ−ブのアレイを有する材
料の形態をなしている請求項１の装置。 - 【請求項３】前記逆反射体のアレイがビ−ドのシ−トま
たはマイクロレンズの形態をなしている請求項１の装置
。 - 【請求項４】前記ビ−ムスプリッタ−が半反射性のミラ
−の形態をなしている請求項１〜３の装置。 - 【請求項５】前記ビ−ムスプリッタ−が偏光スプリッタ
−の形態をなしている請求項１〜３の装置。 - 【請求項６】前記偏光スプリッタがダイクロイックのコ
レステリックまたはスメクティック液晶を具備している
請求項５の装置。 - 【請求項７】前記被写体または原映像が直接視認されな
いようになされたル−バ−手段を具備している請求項１
〜６の装置。 - 【請求項８】空間に浮いた映像に関連した視認角を増加
させるようになされた少なくとも１つの平面ミラ−を具
備している請求項１〜７の装置。 - 【請求項９】第１および第２の逆反射体アレイが各端部
で合うように配置されかつ互いに実質的に直交関係に配
向され、１つのビ−ムスプリッタ−が逆反射体の間にか
つ各逆反射体に対して実質的に４５ｏで配置され、映出
されるべき被写対または原映像が前記第１の逆反射体に
対して実質的に直交関係に配置され、そして見掛け上の
三次元映像が前記第２の逆反射体に対して実質的に直交
関係にある位置から視認されるようになされた請求項１
〜８の装置。 - 【請求項１０】円偏波手段をさらに具備しており、かつ
前記少なくとも１つの逆反射体アレイが半銀付けされて
いる請求項５の装置。 - 【請求項１１】前記円偏波手段は、被写体または原映像
と半銀付けした逆反射体との間に配置されており、その
半銀付けした逆反射体を通った被写体または原映像から
の光が円偏波されそして偏波スプリッタ−に入射し、第
１の円偏波方向の偏波光を反射させ、そして第２の円偏
波方向の偏波光を見掛け上の三次元映像として視認でい
くように透過させるようになされている請求項１０の装
置。 - 【請求項１２】被写体または原映像がテレビ表示システ
ムよりなる請求項１〜１１の装置。 - 【請求項１３】前記テレビ表示システムに与えられる信
号がビデオ信号および／またはコンピュ−タにより発生
された信号を含む請求項１２の装置。 - 【請求項１４】被写体または原映像の見掛け上の三次元
映像を表示する方法であって、原映像からの光ビ−ムを
少なくとも１つのビ−ムスプリッタ−を通じて照射して
少なくとも１つの逆反射体アレイに入射させ、そして逆
反射された光ビ−ムを形成しなおして見掛け上の三次元
映像として視認されうるように空間に浮いた実像を形成
することよりなる三次元映像表示方法。 - 【請求項１５】被写体または原映像の見掛け上の三次元
映像を表示する方法であって、前記原映像からの光ビ−
ムを円偏波手段と半銀付けされた逆反射体を通じて照射
して偏波・分割手段に入射させ、第１の円偏波方向の偏
波光を反射させ、そして第２の円偏波方向の偏波光を見
掛け上の三次元映像として視認でいくように透過させる
ようにすることよりなる三次元映像表示方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909012667A GB9012667D0 (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Apparatus for displaying an image |
| GB9012667.3 | 1990-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339488A true JPH04339488A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=10677189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162318A Pending JPH04339488A (ja) | 1990-06-07 | 1991-06-07 | 三次元映像表示方法および装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5764411A (ja) |
| EP (1) | EP0460873B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04339488A (ja) |
| KR (1) | KR100228116B1 (ja) |
| AT (1) | ATE120918T1 (ja) |
| CA (1) | CA2043924A1 (ja) |
| DE (1) | DE69108609T2 (ja) |
| GB (1) | GB9012667D0 (ja) |
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| CN111829449A (zh) * | 2019-04-23 | 2020-10-27 | 上海图漾信息科技有限公司 | 深度数据测量头、测量装置和测量方法 |
| JP2023003979A (ja) * | 2021-06-25 | 2023-01-17 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 空中映像表示装置 |
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| GB2287549B (en) * | 1994-03-05 | 1997-05-28 | Central Research Lab Ltd | Apparatus for displaying a suspended image |
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