JPH07193841A

JPH07193841A - 三次元画像撮像方法および三次元画像表示装置

Info

Publication number: JPH07193841A
Application number: JP5333865A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Ogiwara; 昭文荻原; Koji Akiyama; 浩二秋山; Yukio Tanaka; 幸生田中; Kuni Ogawa; 久仁小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】眼鏡を用いることなく、かつ広い視野角で自
然な立体画像を観察できる三次元画像表示装置、および
被写体や被写体を照らす光源に制約を持たず、複雑な信
号処理を必要としない安価な撮像方法の提供。【構成】三次元画像表示装置は、画像表示装置１０１
で順次時分割表示した複数の画像を、画像偏向装置１０
２によって複数の方向に偏向し、三次元画像の表示を行
う。画像表示装置１０１で表示する画像は、予め順次時
分割され、偏向装置１０２によって複数の方向に偏向で
きるため、装置構成が簡便化でき、眼鏡等を用いること
なく広い視野角で自然な立体画像を表示できる。また、
三次元画像撮像方法は、被写体を順次時分割で異なる方
向から撮像するため、被写体の奥行き、光源等を選ば
ず、自然な映像を撮像できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体画像を撮像する方
法、および立体画像を映し出す三次元画像表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体画像を映し出す三次元画像表示装置
としては、従来より２色または互いに直交する偏光特性
を持つ眼鏡を用いるものが知られている。これらの方式
のものは、眼鏡の左右眼部の光学的特性の違いを利用し
て、観察者の左右の目にそれぞれ別々の画像を認識さ
せ、両眼視差と呼ばれる、人間の脳の生理的機能により
立体感を感じさせるものである。

【０００３】また、最近眼鏡等を必要としない方式も提
案されてきた。その代表的なものとしては、例えばレン
ティキュラレンズシートにより、両眼の水平方向の間隔
による結像位置のずれを利用して、左右の目に別々の画
像を見せ、立体視を行うものである。この方式の表示画
像の撮像方法としては、三次元物体を２台以上の撮像装
置を用いて多方向から同時に撮像し、画像を一旦メモリ
に記憶した後、これらの複数の画像を用いて新たに三次
元用の画像の合成処理を行っている。

【０００４】上述したもの以外の方式としては、例えば
レーザ光を用いて物体の反射光と参照光との干渉縞を記
録し、この干渉縞からの回折で三次元波面を再生するホ
ログラフィ技術を用いた立体表示の方式がある。この方
式によれば、元の物体と全く同様の立体画像を再生する
ことが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】眼鏡等を使用して立体
視を行う場合、特別な眼鏡を使用しなければならないと
いう煩わしいという課題がある。

【０００６】また、レンティキュラレンズシートを用い
た方式では、眼鏡を用いなくても良いものの、立体画像
を見ることができる視野角は、レンティキュラレンズの
ピッチで制限される課題がある。

【０００７】但し、この視野角は、レンティキュラレン
ズのピッチを小さくすることにより原理的に広げること
が可能であるが、実際は、レンティキュラレンズシート
と画像表示面との位置合わせが困難であるという問題
や、画像表示部分の分解能が制限されるため、通常得る
ことができる視野角は、僅か５度程度と小さいという課
題もある。

【０００８】さらに、レンティキュラレンズシートを通
して観察する場合、観察位置によって右目と左目にそれ
ぞれにはいる画像が逆転する領域が存在し、この領域に
観察者がいる場合には、物体の凹凸が逆になるという不
自然な逆視像を認識してしまう問題がある。

【０００９】また、この方式における撮像方法として
は、２台以上の撮像装置を用いて多方向から同時に撮像
を行うものであるが、撮像装置の台数に応じて画像記憶
のためのメモリを必要とし、メモリ部分が増大してしま
うという欠点がある。

【００１０】さらに、これらの撮像装置で撮像した複数
の画像を合成して、新たに三次元用の画像を作り出さな
ければならなく、このため、専用の画像信号処理装置を
必要とし、システムが複雑化するという問題が生じる。

【００１１】ホログラフィ技術を用いた方式では、記録
時にレーザ光のようなコヒーレントな光源を必要とする
こと、および現像を必要とする乾板を用いなければなら
ないため、実時間での記録再生が難しい問題がある。さ
らに、この方式は、低反射率のものの記録が困難であ
り、記録できる被写体が限られる欠点もある。

【００１２】本発明の目的は、被写体や被写体を照らす
光源に制約を持たず、複雑な信号処理装置を必要としな
い撮像方法を提供すると共に、眼鏡を用いること無く、
かつ広い視野角で、自然な立体画像を観察することがで
きる三次元画像表示装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、第１の発明は、被写体を複数の撮像装置で順次
時分割して撮像する、または、単一の撮像装置および複
数の鏡を使用し被写体を撮像する何れかの三次元画像撮
像方法である。また、第２の発明は、時分割表示した複
数の画像を、複数の方向に偏向する手段を備えた三次元
画像表示装置である。

【００１４】

【作用】本発明の三次元画像撮像方法は、画像表示に同
期して時分割して撮像し、これを順次時系列的に画像表
示部に送ることができるため、同時に複数の画像をメモ
リ内に記憶する必要がなく、また撮像装置の台数に関係
なく、単に一枚の画像の記憶のためのメモリ部を必要と
するだけでよい。さらに、新たに三次元用の画像を合成
する必要がないため、専用の画像信号処理回路も必要と
しない。

【００１５】また、本発明における三次元画像表示装置
は、画像偏向装置により、画像表示装置に表示された画
像を任意の方向に偏向できる機能を有している。このよ
うな構成のため、人間の目による残像効果の作用により
観察者は複数の画像を同時に認識する。このため、両願
視差の作用が働き、立体像を知覚することができる。

【００１６】すなわち、例えば観察者が左右に位置を移
動した場合は、移動に対応した画像が認識されるため、
運動視差の効果が生じる。

【００１７】また、複数の画像をそれぞれ異なった方向
に偏向して表示することは、空間的な表示領域を拡大す
ることになり、画枠が観察者の中心視に入ることが少な
くなる。その結果、観察者は表示面までの距離や位置を
感じ難くなる。

【００１８】このため、空間スクリーン的な効果が生
じ、表示されている画像が、二次元画像であるとの意識
が弱められ、表示空間に奥行き方向の広がりを感じるこ
とができるようになる。

【００１９】さらに、時分割表示する画像の数を増すと
共に、画像の偏向方向も細分化することにより、これら
の効果をより高めることができる。すなわち、多角形の
辺の数を増していくと、多角形が次第に滑らかな円に近
づいて見えるように、表示される画像の数を増やすにつ
れ、観察者が観察する像は不連続な個々の平面画像では
なく、いくつかの画像が連続的に結合されて作り出され
る滑らかな曲面を持った、より自然な立体像となる。

【００２０】上述のように、本発明の三次元画像撮像方
法で順次時分割した撮像を、本発明の三次元画像表示装
置に用いることにより、特別な画像信号処理装置を必要
としない簡略化した安価な装置を実現することができ
る。

【００２１】また、本発明の三次元画像表示装置は、立
体視の要因としての両願視差、運動視差、空間スクリー
ン効果、三次元的波面再生効果の４つの要因を同時に満
足している。従って、これらのうちのただ一つの立体視
の要因に頼っていた従来の眼鏡方式やレンティキュラレ
ンズシート方式に比べて、本当の被写体を観察している
ようなより自然な三次元画像を知覚認識することができ
る。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

【００２３】図２および図３は、本発明の三次元画像撮
像方法の一実施例である。図２では水平方向に４台の撮
像装置２０２〜２０５を配置しているが、２台以上であ
れば何台の撮像装置を用いても良い。これらの撮像装置
２０２〜２０５によって順次時分割して撮像した画像を
メモリ部を通して、人間の目による残像効果が保たれる
時間内（１／３０秒以下）に順次時分割して、画像表示
装置１０１上に表示する。

【００２４】このように本発明の三次元画像撮像は、画
像表示に同期して時分割して行い、これを時系列的に画
像表示装置１０１に送り表示を行うため、複数の画像を
同時にメモリ内に記憶する必要がなく、撮像装置の台数
に関係なく、単に一枚の画像を記憶するメモリを用意す
るだけでよい。

【００２５】このため、メモリ部を増やすことなく撮像
装置の台数を容易に増加し、より自然な三次元画像を提
供することができる。

【００２６】また、撮像された画像をそのまま表示する
場合には、従来のように撮像された複数の画像から専用
の画像処理装置を用いて、新たに三次元用の画像を合成
する必要がないため、信号処理装置を簡略化し、コンパ
クトな構成とすることができる。

【００２７】図２では、水平方向のみ撮像装置を配置し
て撮像を行っているため、鉛直方向における立体視の機
能は有していない。鉛直方向を含めたより自然な三次元
画像を提供するためには、図３に示すように撮像装置３
０１〜３０８を二次元に配置して撮像を行うことが望ま
しい。但し、図３は８台の撮像装置３０１〜３０８を２
×４のアレイ状に配置しているが、撮像装置３０１〜３
０８の間隔を均一あるいは不均一にしても良く、台数を
さらに増やして例えば５×３、４×８、１０×１０のよ
うに任意に配列しても良い。

【００２８】このように、撮像装置３０１〜３０８を二
次元に配置している場合、図１における画像表示装置１
０１上に表示される画像は、撮像された方向に応じて、
画像偏向装置１０２によって水平、鉛直の両方向に偏向
される。これにより、観察者１０３が水平、鉛直の任意
の位置に移動した場合でも、その動きに応じた左右、上
下の方向の立体像を知覚することができ、観察位置によ
らない完全な立体視が可能になる。

【００２９】図４は、本発明の三次元画像撮像方法の別
の実施態様で、一台の撮像装置および複数の鏡を使用し
て撮像を行う一実施例を示したものである。

【００３０】ミラー４０２〜４０９は、三次元物体２０
１の多方向からの画像を反射して、撮像装置４０１に入
射するように円弧状に二次元に配置されている。但し、
図４では、２×４の８個の鏡をアレイ状に配置している
が、鏡の間隔を均一あるいは不均一にしても良く、個数
をさらに増やして例えば６×４、５×９、２０×２０の
ように任意に配列しても良い。

【００３１】また、この図４では省略したが、ミラー４
０２〜４０９の前面には、機械的な開閉方式のものや透
過率変化型のシャッタが設けられており、このシャッタ
によりミラー４０２〜４０９の反射率を順次時分割して
変化することにより、三次元物体２０１の多方向からの
画像を時分割して選択し、撮像装置４０１に入力する。

【００３２】透過率変化型のシャッタとしては、例えば
ツイストネマティク液晶、強誘電性液晶、動的散乱モー
ド液晶などからなる液晶シャッタ等が適用できる。

【００３３】ミラー４０２によって選択される像は、図
３における撮像装置３０１によって撮像された画像に対
応し、以下順にミラー４０３〜４０９による画像は、撮
像装置３０２〜３０８によるものに対応する。撮像装置
を複数用いて撮像する代わりに複数の鏡を用いることに
より撮像システムを構成するときのコストを大幅に引き
下げることができる。

【００３４】また、撮像方法は、画像表示に同期して時
分割して撮像し、これを順次時系列的に画像表示部に送
ることができるため、同時に複数の画像をメモリ内に記
憶する必要がなく、撮像装置の台数にも関係なく、一枚
の画像の記憶のためのメモリ部を必要とするだけでよ
い。

【００３５】さらに、新たに三次元用の画像を合成する
必要がないため、専用の画像信号処理回路も必要としな
い。

【００３６】本発明の三次元画像表示装置の一実施態様
の原理を、図１を用いて説明する。図１では、例えば従
来のＣＲＴや液晶テレビのように二次元画像を表示する
画像表示装置１０１を、観察者１０３が画像偏向装置１
０２を通して見るものとする。また、この画像偏向装置
１０２は、画像表示装置１０１に表示された画像を任意
の方向に偏向できる機能を持つものである。

【００３７】今仮に、図２に示すように、ある被写体２
０１を複数の撮像装置２０２〜２０５によって、異なる
方向から順次時分割して撮像し、これらの画像を画像表
示装置１０１上に撮像と同期して順次時分割表示したと
する。

【００３８】この状態では、観察者１０３は、両目で順
次時分割表示された画像を見ることになり、人間の持つ
残像効果により被写体２０１が回転しているような二次
元画像を知覚するだけで三次元画像は知覚できない。

【００３９】次に、画像表示装置１０１に画像を時分割
表示する際、画像偏向装置１０２を用いて、その画像が
撮像された方向に合わせて画像を偏向する。つまり、図
２の撮像装置２０２によって撮像された画像は図１の出
力像１の方向、撮像装置２０３による画像は出力像２の
方向、撮像装置２０４、２０５による画像は、各々出力
像３、出力像４の方向にそれぞれ偏向する。

【００４０】このとき、観察者１０３は、右目で出力像
３を、左目で出力像２を観察するようになる。これらの
画像は残像効果により、同時に認識されることになり、
両眼視差の作用が働き、観察者１０３は、立体像を知覚
することになる。

【００４１】また、例えば観察者１０３が観察位置を左
側に移動した場合、右目は出力像２を左目では出力像１
を観察することになる。また、逆に右側に移動した場合
は、出力像３と出力像４を左、右それぞれの眼で観察す
る。

【００４２】つまり、観察位置の移動に対応した情報
が、表示される運動視差の効果が生じ、観察者１０３は
より自然な空間知覚を感ずる。

【００４３】図１のように画像を複数の方向に偏向して
表示することは、空間的な表示領域を拡大することにな
り、画枠が観察者１０３の中心視に入ることが少なくな
り、観察者１０３は、表示面までの距離や位置を感じ難
くなる。

【００４４】その結果、空間スクリーン的な効果が生
じ、表示されている画像が二次元画像であるとの意識が
より弱められ、表示空間に奥行き方向の広がりを感じる
ことができるようになる。

【００４５】さらにこの効果は、被写体２０１を撮像す
る撮像装置を増やして順次時分割表示する画像の数を増
すと共に、画像の偏向方向も細分化することによりさら
に高められる。

【００４６】つまり、例えば多角形の辺の数を増してい
くと、多角形が次第に滑らかな円に近づいていくよう
に、表示される画像の数が増えるにつれ、観察者１０３
によって観察される像は不連続な個々の平面画像ではな
く、いくつかの画像が連続的に結合されて作り出される
滑らかな曲面を持った、より自然な立体像となる。これ
はホログラフィ再生時の三次元の波面再生と同様の効果
である。

【００４７】図１の画像表示装置１０１は、複数の２次
元画像を時分割表示できれば何れでも適用でき、例えば
陰極線管（以下ＣＲＴと略記する）、プラズマディスプ
レイ、液晶表示素子等が挙げられる。

【００４８】画像表示装置１０１に表示される画像は、
例えば図２に示すように、ある被写体２０１を複数の撮
像装置２０２〜２０５によって撮像したものである。な
おこの時、被写体を照らす照明は、一般的に太陽光や電
球、蛍光灯等の自然光が適用されるが、その他特殊な場
合では例えば単波長の光源であってもよい。

【００４９】また、図１の画像偏向装置１０２は、これ
らの画像を複数の方向に偏向する機能を有する。

【００５０】次に、撮像された複数の画像を、複数の方
向に偏向する図１の画像偏向装置１０２の詳細な説明を
行う。図５及び図６は、機械的方式により画像を偏向す
る画像偏向装置１０２を備えた三次元画像表示装置の一
実施例を示したものである。

【００５１】図５は、画像表示装置１０１によって順次
時分割表示された画像を、振動させた可動ミラー５０１
によって、画像の反射位置を変化させて、画像の偏向を
行い、散乱透過スクリーン５０２上に表示するものであ
る。

【００５２】可動ミラー５０１としては、例えば電気的
あるいは機械的に可動なガルバノミラーが使用できる。
また、例えば図６に示したように、微少な短冊状に分割
した小型ミラーを可動ミラー５０１として使用すること
によっても、図５の場合と同様の効果を得ることができ
る。これらの小型ミラーは回転することにより、画像の
偏向を行うことができ、例えば散乱透過スクリーン５０
２上に三次元画像を表示することができる。

【００５３】図７は、光の透過媒体の屈折率変化によっ
て画像を複数の方向に偏向する画像偏向装置１０２を備
えた本発明の三次元表示装置の他の実施例を示したもの
である。

【００５４】透過媒体の屈折率変化を起こす方法として
は、例えば電気信号の入力によって屈折率変化を引き起
こす電気光学効果、あるいは音波を入力とする音響光学
効果をはじめ、光の照射によって屈折率変化を引き起こ
す光学的効果などが利用できる。これらの方式は、上述
した鏡を用いた方式に比べ機械的可動部分を持たないた
め、信頼性が向上すると共に、軽量でコンパクトな装置
を実現することができるため好ましい。

【００５５】図７は、光の透過媒体の屈折率変化を示す
物質の一例として、音響光学効果を用いた音響光学素子
（以下ＡＯデバイスと称する）の屈折率変化によって画
像を偏向する一例を示した。画像表示装置１０１上に順
次時分割表示される画像を偏向する画像偏向装置１０２
は、超音波信号を伝達するトランスデューサ７０１、屈
折率分布を生じる超音波媒体７０２、および超音波吸収
体７０３から成る。一般にトランスデューサ７０１、超
音波媒体７０２、超音波吸収体７０３までを総称してＡ
Ｏデバイスと呼ぶ。

【００５６】トランスデューサ７０１を用いて、超音波
媒体７０２に超音波信号を印加すると、それに対応した
屈折率変化が超音波媒体７０２内部に生じ、位相回折格
子と同様の機能を実現できる。超音波媒体７０２に図７
で示すようなノコギリ波状の屈折率分布を与えると、入
射光である画像表示装置１０１からの画像は、ノコギリ
波の形状に応じてある角度方向へ偏向される。偏向角θ
は、ノコギリ波のピッチを小さくすれば、大きくなるた
め、トランスデューサ７０１に印加する超音波信号の周
波数を大きくすることにより、偏向角θを大きくとるこ
とができる。また、逆に超音波信号の周波数を小さくす
れば、偏向角θは減少する。

【００５７】このようにトランスデューサ７０１に印加
する超音波信号の周波数を変化させることによって、ノ
コギリ波のピッチを制御することができ、偏向方向を任
意に定めることが可能である。

【００５８】また、トランスデューサ７０１への超音波
信号の印加を行わず、一方向から撮像した特定の撮像装
置からの画像のみを画像表示装置１０１に表示すれば、
通常の二次元画像表示も行うことができる。

【００５９】また、超音波媒体７０２に屈折率差が大き
い材料を用いると、超音波媒体７０２の厚みを小さくす
ることができ、軽量化が可能になる。このため、屈折率
差が大きく生じる材料の使用が望ましい。このような屈
折率差が大きい材料としては、例えば重フリントガラ
ス、溶融石英、ＴｅＯ₂、ＬｉＮｂＯ₃、Ｐｂ₂ＭｏＯ₅な
どが挙げられる。また、これらの材料は、数十ＭＨｚ程
度までの高速応答が可能であり、光透過率も９０パーセ
ント以上の値を実現できるので有用である。例えばＬｉ
ＮｂＯ₃をトランスデューサ７０１に使用した場合、数
百ＭＨＺまでの駆動が可能である。また、超音波吸収体
７０３としては、例えば重フリントガラス、溶融石英、
ＴｅＯ₂、Ｐｂ₂ＭｏＯ₅等の使用が望ましい。

【００６０】図８に、円弧上に配置した画像表示装置８
０１〜８０４と、時分割で駆動するシャッタ８０５〜８
０８とを組み合わせた本発明の三次元画像表示装置の別
の実施例を示す。この方式は、あらかじめ画像を出力し
たい方向に画像表示装置８０１〜８０４を複数配置する
ことにより、複数の画像を複数の方向に偏向するもので
ある。

【００６１】但し、図８では、一例として水平方向に４
台の画像表示装置８０１〜８０４を配置したが、画像表
示装置８０１〜８０４は、少なくとも２台以上あれば良
く、また、水平方向だけでなく二次元に配置しても良
い。

【００６２】画像表示装置８０１に表示される画像は、
図２の撮像装置２０２によって撮像された画像であり、
以下順に画像表示装置８０２〜８０４には、撮像装置２
０３〜２０５によって撮像された画像が表示される。

【００６３】画像表示装置８０１〜８０４としては、図
１と同様にＣＲＴ、プラズマディスプレイ、液晶表示素
子等が使用される。

【００６４】シャッタ８０５〜８０８としては、機械的
な開閉方式のものや、透過率変化型のものが使用でき、
透過率変化型のものとしては、例えばツイストネマティ
ック液晶、強誘電性液晶、動的散乱モード液晶等を用い
た液晶シャッタが使用可能である。

【００６５】シャッタの開閉時間は、人間の目の残像効
果を保有できる時間内（１／３０秒以下）であり、シャ
ッタ８０５〜８０８を時分割して順に開閉することによ
り、画像表示装置８０１〜８０４に表示された画像が、
順に特定の方向に散乱透過スクリーン５０２上に入力さ
れ、散乱透過スクリーン５０２上に三次元像を表示でき
る。

【００６６】上述のように、本発明の三次元画像表示装
置は、立体視の要因としての両眼視差、運動視差、空間
スクリーン効果、三次元的波面再生効果の４つの要因を
同時に満足している。従って、例えば従来の眼鏡方式や
レンティキュラレンズシ−ト方式等のように、これらの
うちのただ１つの立体視の要因に頼っていた方式に比べ
て、あたかも本当の被写体を観察しているようなより自
然な三次元画像を知覚認識することができる。

【００６７】また、本発明の三次元画像撮像方法は、複
数の撮像装置を用い、被写体を順次時分割で撮像する、
または、被写体を順次時分割する手段として複数の鏡を
用い、単一の撮像装置で撮像するため、何れの方法であ
っても被写体が順次時分割された映像が得られる。

【００６８】そのため、当該画像を三次元画像表示装置
で表示する場合には、一枚の画像を記憶するメモリ部が
不要であり、または三次元用に画像を合成するために必
要であった専用の画像処理回路等の特別な画像信号処理
装置を必要としない簡略化した安価なシステムを実現す
ることができる。

【００６９】特に、複数の画像を時分割表示する手段と
この画像を複数の方向に偏向する手段とを備えた本発明
の三次元画像表示装置に適用すると、その効果は大であ
る。

【００７０】以下に具体的な実施例について説明する。（実施例１）図５に示す本発明の三次元画像表示装置
を、対角５インチのＣＲＴから成る画像表示装置（以下
ＣＲＴと称す）１０１、対角１０インチのガルバノミラ
ーから成る可動ミラー５０１、そして、対角１５インチ
の散乱透過スクリーン５０２を使用して構成した。

【００７１】ＣＲＴ１０１の中心より１５ｃｍ〜２０ｃ
ｍの位置にガルバノミラー５０１を配置し、ガルバノミ
ラー５０１の中心より１５ｃｍ〜３０ｃｍの位置に散乱
透過スクリーン５０２を配置した。また、ＣＲＴ１０１
には、１／６０秒の時間内に、図２に示す水平方向に配
置された４台の撮像装置２０２〜２０５によって撮像さ
れた画像を順次時分割表示した。

【００７２】この画像表示に同期して、ガルバノミラー
５０１は、周波数６０ＨＺ、０〜１０Ｖ範囲の振幅を持
つノコギリ波状の信号電圧による変調を行い、この周期
時間内の信号電圧の振幅に応じて、ガルバノミラー５０
１の反射位置を設定した。すなわち、１／６０秒内に時
分割表示された４つの画像をガルバノミラーの反射位置
に応じて４方向に偏向して出力した。

【００７３】この場合、偏向角としては、最大でー３０
度〜＋３０度の値が得られた。散乱透過スクリーン５０
２上の画像を観察者１０３が観察したところ、画像のち
らつきを感じず自然な立体像を知覚できた。

【００７４】また、観察者１０３が立体視可能な範囲と
しては、奥行き方向では、散乱透過スクリーン５０２の
正面中心位置より後方１０ｃｍ〜２ｍの範囲であり、ま
た、水平方向では奥行き２ｍの位置で、最大で±５０ｃ
ｍの範囲であることが判明した。

【００７５】この範囲内では、観察位置を左右に変化す
ると立体の側面を観察することができ、空間的に奥行き
を持って広がった、自然な三次元画像を観察することが
できた。

【００７６】（実施例２）図８に示すような本発明の別
の三次元画像表示装置を、対角５インチのＣＲＴから成
る画像表示装置８０１〜８０４、対角５インチの強誘電
性液晶シャッタから成るシャッタ８０５〜８０８、対角
１５インチの散乱透過スクリーン５０２を使用して構成
した。

【００７７】ＣＲＴ８０１〜８０４は、散乱透過スクリ
ーン５０２の中心位置から半径１５ｃｍ〜３０ｃｍの範
囲に円弧状に配置した。また、シャッタ８０５〜８０８
は、それぞれＣＲＴ８０１〜８０４の前面の１ｍｍ〜１
０ｍｍの範囲に固定した。シャッタ８０５〜８０８の開
閉は、４ｍｓ毎に順番に行った。

【００７８】この結果、偏向角としては、最大でー３０
度〜＋３０度まで得られ、立体視の可能位置範囲として
は、散乱透過スクリーンの正面中心位置より後方１０ｃ
ｍ〜２ｍ、また水平方向は、奥行き２ｍの位置において
最大で±５０ｃｍであった。

【００７９】また、この範囲内で観察者１０３が観察位
置を左右に動かすと、物体の側面を観察することがで
き、運動視差の効果を確認できた。

【００８０】（実施例３）図９は、背面投射型の大画面
の三次元表示装置の一実施例の構成図である。画像表示
装置１０１として、対角５インチのＣＲＴを使用し、こ
れに表示された画像を投射用レンズ９０１、反射用ミラ
ー９０２〜９０３によってＡＯデバイス９０４上に拡大
投射した。

【００８１】ＡＯデバイス９０４は、重フリントガラス
を用いて厚さ（５０μｍ〜２００μｍ）の範囲で３０イ
ンチの大きさに作製した。この図では、示していないが
ＡＯデバイス９０４には、ＬｉＮｂＯ₃のトランスデュ
ーサおよび溶融石英の超音波吸収体が設けられている。
画像を水平方向だけでなく鉛直方向にも偏向するため、
ＡＯデバイスを、水平方向および鉛直方向用にそれぞれ
２枚組み合わせてＡＯデバイス９０４を構成した。

【００８２】ＡＯデバイス９０４の内、水平方向の画像
偏向用の一枚には、５０ＭＨＺ、１００ＭＨＺの２つの
周波数に設定した０〜２０Ｖ範囲の図７に示すノコギリ
波状の超音波信号を印加し、双方の周波数において、ノ
コギリ波状の信号電圧の振幅の反転を用いることによ
り、図３または図４の画像撮像時の水平方向に対応した
４つの方向に偏向した。

【００８３】また、鉛直方向の画像偏向用のＡＯデバイ
ス９０４には、周波数５０ＭＨＺで０〜２０Ｖ範囲のノ
コギリ波状の超音波信号を印加し、信号電圧の振幅の反
転を用いて、図３または図４の画像撮像時の鉛直方向に
対応した２つの方向に偏向した。

【００８４】この結果、水平方向の最大偏向角は、ー４
０度〜＋４０度、鉛直方向の最大偏向角は、ー２０度〜
＋２０度の広い視野角が得られ、立体視の可能範囲とし
ては、奥行き方向で、ＡＯデバイスの正面より３０ｃｍ
〜４ｍ、水平方向で、奥行き４ｍの位置において最大で
±１ｍ、鉛直方向で±５０ｃｍであった。

【００８５】また、観察者１０３が水平および垂直の任
意の位置に移動した場合、観察位置の変化に伴って異な
った方向の立体像が観察でき観察位置によらない立体視
を行うことができた。

【００８６】さらに、３０インチの大画面で広い視野角
を有する三次元画像表示のため、観察者１０３には、表
示面の画枠の存在をほとんど感じることのない空間スク
リーン効果が有効に作用し、迫力のある大型の立体映像
を知覚することができた。

【００８７】

【発明の効果】本発明は、被写体を異なる方向から複数
の撮像装置で順次時分割して撮像することを特徴とする
画像撮像方法であるため、被写体や被写体を照らす光源
に制約を持たず、複雑な信号処理を必要としない効果が
ある。

【００８８】また、本発明ば複数の画像を、複数の方向
に変更する手段を備えたことを特徴とする三次元画像表
示装置であるため、眼鏡を用いることなく、かつ広い視
野角で自然な立体画像を観察することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三次元画像表示装置の一実施例の構成
図

【図２】本発明の三次元画像撮像方法の一実施例の構成
図

【図３】本発明の三次元画像撮像方法の他の実施例の構
成図

【図４】本発明の三次元画像撮像方法の別の実施例の構
成図

【図５】本発明の三次元画像表示装置の他の実施例の構
成図

【図６】本発明の三次元画像表示装置の別の実施例の構
成図

【図７】本発明の三次元画像表示装置の一実施例で使用
したＡＯデバイスの説明図

【図８】本発明の三次元画像表示装置の別の実施例の構
成図

【図９】本発明の三次元画像表示装置の他の実施例の構
成図

【符号の説明】

１０１画像表示装置１０２画像偏向装置１０３観察者２０１三次元物体２０２〜２０５撮像装置３０１〜３０８撮像装置４０１撮像装置４０２〜４０９ミラー５０１可動ミラー５０２散乱透過スクリーン７０１トランスデューサ７０２超音波媒体７０３超音波吸収体８０１〜８０４画像表示装置８０５〜８０８シャッタ９０１投射用レンズ９０２〜９０３ミラー９０４ＡＯデバイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川久仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を、異なる方向から複数の撮像装置
を用い、時分割で撮像することを特徴とする三次元画像
撮像方法。
【請求項２】複数の撮像装置が、二次元に配列されてい
ることを特徴とする、請求項１記載の三次元画像撮像方
法。
【請求項３】単一の撮像装置と複数の鏡を用い、被写体
を撮像することを特徴とする三次元画像撮像方法。
【請求項４】複数の鏡が、二次元に配列されていること
を特徴とする、請求項３記載の三次元画像撮像方法。
【請求項５】複数の鏡の反射率が、時分割で変化するこ
とを特徴とする、請求項３または４何れかに記載の三次
元画像撮像方法。
【請求項６】複数の画像を時分割表示する手段と、前記
画像を複数の方向に偏向する手段とを具備したことを特
徴とする三次元画像表示装置。
【請求項７】複数の画像を偏向する方向が、前記複数の
画像を各々撮像した方向であることを特徴とする、請求
項６記載の三次元画像表示装置。
【請求項８】複数の方向に偏向する手段が、鏡であるこ
とを特徴とする、請求項６または７何れかに記載の三次
元画像表示装置。
【請求項９】複数の方向に偏向する手段に、音響光学素
子を含むことを特徴とする、請求項６または７何れかに
記載の三次元画像表示装置。