JPH08262371A

JPH08262371A - 立体像再生装置及びその方法

Info

Publication number: JPH08262371A
Application number: JP7086223A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsumoto; 松本　　健志; Toshio Honda; 捷夫本田
Original assignee: TSUSHIN HOSO KIKO; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: TSUSHIN HOSO KIKO; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】従来型の一般的な画像表示装置を用いて多数
の視差を持った良好な立体像を広い観察領域で見るよう
にすること。【構成】第１方向の視点数が第２方向の視点数より多
い視差像単位を備える画素からなる面状の画像を形成
し、第１方向と第２方向とでは倍率が独立したアナモル
フィック光学系（５，６ａ）で拡大又は縮小して画像を
投影し、画像と再生画像との縦横の比率を自在にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体ＴＶ、録画式立体
ＴＶ等の立体像再生装置に関する。更に詳しくは、複数
カメラで撮影し復元した視差平面像に再生用照射光を照
射しシリンドリカル・レンズを用いて３次元立体視感像
を再生するためのレンチキュラ式立体像再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】立体画像再生方法として、眼鏡を用いる
方法が知られている。この方法は、偏光眼鏡・液晶シャ
ッタ式眼鏡を通して再生表示画像の視差像を左右両眼に
分離して入射させる方法である。この方法は、煩わしい
特殊な眼鏡を必要とするため嫌われている。また、この
方法は、観察者（ＴＶを観る人）が両眼を水平方向に動
かし視点を動かしても画像が変化しないため立体感は不
自然であり、ホログラム方式のような本当の立体感があ
るＴＶを構成できない。

【０００３】他の立体画像再生方法として、再生用光源
としてレーザーを用いるホログラム方式がある。情報量
が過大なこの方法は、可視光で考えて１ｍｍ幅内に１０
００本の細線を書き込むことができる解像度の表示装置
を必要とし、現在の画像表示手段では実現できない。眼
鏡を用いず通常程度の情報量により視点を動かす場合の
立体感も実現できる方法としてレンチキュラ方式が知ら
れている。

【０００４】レンチキュラ方式の原理であるインテグラ
ルフォトグラフィーは、１９０８年にリップマンにより
提唱されている。このレンチキュラ方式は、大越孝敬著
「三次元画像工学（朝倉書店発行）」に詳しい。必要程
度に紹介すると、４眼式の場合について示す図７，８に
表されているように、離隔された４台のカメラ０１，０
２，０３，０４で被写体である原画像０５を個々に撮影
し、この撮影像（例えば、ＣＣＤ撮像管のＣＣＤ面の各
画素のに形成される黒丸像）０１ａ，０２ａ，０３ａ，
０４ａを液晶などの再生装置０６の１単位画素のカメラ
対応位置の１単位に合成して再生する。

【０００５】このように、カメラの被写体０５に対する
角度ずれが、再生装置０６の位置ずれとして概ね表現さ
れる。カメラの台数を増加させれば、カメラの角度ずれ
と再生装置の１視差画像単位内の画素の位置ずれとの対
応がより正確になる（立体視解像度がよくなる）。再生
装置の複数視差像単位には、繰返順番で、各カメラから
の画素が再生される。このような合成画像は、１視差像
単位０７として図７に示されている。１画素の前方に
（観察者側に）１視差像単位に対応して１つの単位レン
ズ（単位シリンドリカル・レンズ）０８ａが設けられて
いる。

【０００６】１視差像単位中の黒塗りの２番画素の液晶
に照射される光は散乱・透過してレンズ０８ａを通り、
斜線領域内を直進する。１視差像単位中の３番画素の液
晶に照射される光は散乱・透過してレンズ０８ａを通
り、別の領域内（前記斜線領域の隣りの領域内）を直進
する。各番単位の散乱・透過光は、左右の眼球０９に分
離され入射する。眼球０９を図７で上方に移動させる
と、１番画素の散乱・透過光と２番画素の散乱・透過が
分離され両眼０９に入射する。

【０００７】このようなレンチキュラ方式は、水平方向
の立体情報を与えるが鉛直方向の立体情報を与えない。
観察者の観察位置（視距離）、両眼間の距離、液晶表示
幅、複数カメラの離隔距離等の相関である設計常数によ
り、立体情報の有効度が定まる。視点数の増加、画素数
の増加により、観察領域が拡大され、立体感が自然にな
る。

【０００８】視点数を増加するためには、ストライプ状
にレンズを形成するレンチキュラシートのピッチ幅と１
ピッチ内の画素数との関係が考慮される。ピッチが一定
であれば、表示装置の画素密度を高くし画素数を多くす
る必要がある。逆に、表示装置の画素密度・画素数が一
定であれば、レンチキュラシートの１ピッチを粗くする
必要がある。このため、立体画像の解像度が低下し良好
な立体画像を再生できなくなる。

【０００９】再生のための表示装置における表示に必要
な情報量は、視差画像の画素数と視点数の積である。垂
直方向の視点数を無視し水平方向の視点数を１００とす
ると、水平方向の情報量を垂直方向の情報量に対して１
００倍にする必要がある。再生立体画像の両方向の解像
度を等しくするためには、水平方向の画素密度を垂直方
向の画素密度に対して１００倍にする必要がある。逆に
いうと、再生装置における再生用表示画像のクオリティ
ーは、水平方向の画素密度で制限されることになる。

【００１０】この点を解決するための案が、３次元画像
コンファレンス，９３の講演論文集２−４の「８眼式メ
ガネなし３−ＤＴＶディスプレイシステム」で提案
されている。この案は、図９に示すように、２台のプロ
ジェクタを用いて各プロジェクタの画像を合成し画素密
度を見かけ上高くする方法である。この方法は、配線等
のための隙間である光非透過性のブラックマトリックス
がある液晶ビデオプロジェクタにも適用することができ
る。

【００１１】例えば、図９（ｂ）に示すように、一方の
プロジェクタで形成した表示像の画素間の隙間を画素化
して他方のプロジェクタにより他の視差像を表示し、一
方のプロジェクタで形成する視差像の画素と他方のプロ
ジェクタで形成する他の視差像を水平方向に交互に並べ
て２つの視差像を合成する。また、この方法では、ハー
フミラーを用いて３つ以上の視差像の合成を行うことが
できる方法も知られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】画素間の遮光領域を利
用して画素を重畳するこのような改良によると、重畳度
は画素の開口率で決まる。開口率が５０％であれば、重
畳度は２である。重畳度を高めるために開口率を低くす
ると、表示面の光利用率を下げることになり、画面の輝
度を低下させてしまう。さらにまた、１つの画素は垂直
方向に細長い特殊な形状になってしまう。

【００１３】このようなことから、既存の一般的な表示
装置を用いることができず、特殊な専用の表示装置の開
発が必要であり、コスト面で難点がある。このような難
点は、ＬＣＤに限られず、ＣＲＴ、プラズマディスプレ
イにもある。このように、画素密度を高くすることには
限界があるので、再生する立体画像の水平方向解像度を
下げることなく視点数を増加させて、自然な立体画像を
得るための再生用画像の表示装置を構成するのは困難で
あるという問題点がある。本発明は、このような技術的
背景に基づいてなされたものであり、下記するような目
的を達成する。

【００１４】本発明の目的は、多数の視差を持った良好
な立体像を再生できる立体像再生装置を提供することに
ある。本発明の目的は、多数の視差を持った良好な立体
像を再生でき観察領域が大きい立体像再生装置を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、従来型の一般的な
画像表示装置を用いることができ多数の視差を持った良
好な立体像を再生でき、また、観察領域が大きい立体像
再生装置を提供することにある。本発明の目的は、多数
の視差を持った良好な立体像を再生できる立体像再生方
法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。即ち、本発明は、複数の視差
像を再生する画像再生装置の面状再生画像形成体（１）
と、前記面状再生画像形成体（１）と観察者との間に配
置される光学系とからなり、前記面状再生画像形成体
（１）は、第１方向及び第２方向に並ぶ画素（２）と、
前記画素（２）の単位を構成し前記第１方向に並び複数
の視差にそれぞれに対応する視差像単位（３（ｍ，
ｎ））とからなり、前記光学系は、前記第１方向に対し
て独立した倍率で前記第２方向に前記画素（２）の前記
視差像単位（３（ｍ，ｎ））を個別に拡大又は縮小する
ためのアナモルフィック光学系（５，６ａ）である立体
像再生装置に存する。

【００１６】そしてまた、立体像再生装置において、前
記第１方向には面状再生画像形成体（１）の画像を全体
的に拡大し前記第２方向には前記視差像単位（３（ｍ，
ｎ））を個別に縮小する立体像再生装置に存する。

【００１７】そしてまた、立体像再生装置において、前
記アナモルフィック光学系（５，６ａ）により形成され
る再生画像の概略中心を含むイメージプレーンと前記面
状再生画像形成体（１）とが結像位置関係にある立体像
再生装置に存する。

【００１８】そしてまた、第１方向の視点数が第２方向
の視点数より多い視差像単位を備える画素からなる面状
の画像を形成する光学的画像形成過程と、前記第１方向
と前記前記第２方向とでは倍率が独立したアナモルフィ
ック光学系（５，６ａ）で拡大又は縮小して前記画像を
投影する光学的投影過程とからなる立体像再生方法に存
する。

【００１９】

【作用】本発明の立体像再生装置及びその立体像再生方
法は、アナモルフィック光学系により縦倍率（第１方向
倍率）と横倍率（第２方向倍率）が独立である。横方向
には１視差像単位ごとに横方向に並ぶ複数の１視差像を
拡大又は縮小する。再生画像形成体の縦横の画素密度と
異なる縦横の画素密度の立体画像を再生する。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）次に、本発明の実施例について説明する。
本発明の立体像再生装置の実施例１は、水平方向又は第
１方向に視点数が複数であり鉛直方向（以下、垂直方向
という）又は第２方向に視点数が単数である。図１は、
ある高さ位置において水平面で切断して本発明の立体像
再生装置の実施例１を示す平面断面図であるが、概念的
に示している。画像再生装置の表示装置である面状再生
画像形成体１は、例えば、周知慣用のＴＶに用いられる
ような液晶使用の表示画面である。

【００２１】面状再生画像形成体１は、縦横にマトリッ
クス状の画素を有している。表示画面は、いま仮に縦横
長さが相等しい正方形画面であるとする。画素密度は、
縦横で等しい。縦方向には視点数が１であるので、鉛直
面で切った断面構造は、図２に１視差像単位のみ示して
いる。図１に示すように、図面に表すための便宜から、
水平方向に並ぶ視差像単位２（１，ｎ）の個数を仮に９
とする。

【００２２】括弧内の数字の１は、ある高さ位置の１列
に含まれる視差像単位であることを示している。中央の
視差像単位２は、２（１，５）で示されている。各視差
像単位２には、被写体を複数カメラで写した像が水平方
向に並べられ再生される。したがって、１視差像単位
は、更に複数の画素から構成されている。後述するよう
に、この実施例１では、１視差像単位内の画素の数は１
００である。

【００２３】この単位画素を３（１，ｎ、ｍ）で表す
が、垂直方向には視点数が１である場合は、３（１，
ｎ、ｍ）中の情報１は技術的意義を有さないので、以下
単に３（ｎ，ｍ）で表す。即ち１視差像単位には、３
（ｎ，１），３（ｎ，２）〜３（ｎ、１００）で表記さ
れる１００個の画素がある。どの視差像単位も１，２・
・・１００の順番通りに並び、ｎの値に関係せず、これ
ら番号数１〜１００に同じ順番の１００台のカメラによ
る撮影像が対応している。

【００２４】例えば、画素３（３，１２）と画素３
（５，１２）とは、同じ位置の（同じ）カメラで撮影さ
れた像の再生像である。説明の便宜のため、ｍ＝２とす
る。各視差像単位（１，ｎ）に再生される再生像３を、
視差像単位２（１，１）については３（１，１）及び３
（１，２）、視差像単位２（１，２）については３
（２，１），３（２，２）、視差像単位２（１，９）に
ついては３（９，１），３（９，２）で表している。

【００２５】例えば、水平方向に向く棒状被写体を２台
のカメラで写した場合、投影長さが異なるどちらかのカ
メラの画像に対応する再生用画素３（７，２），３
（８，２），３（９，２）には再生像はない。再生像が
あるかないかは、例えば液晶素子に電圧がかけられてい
るかそうでないかに対応する周知慣用のデバイスが用い
られている。図１には、これら画素３の１つの画素の像
を概念上便宜的に短い矢で大きい矢の隣りに示した。

【００２６】面状再生画像形成体１から１対の眼球又は
瞳孔４で示す観察者に向かう方向を前方という。面状再
生画像形成体１の前面側に、垂直方向に拡大倍率（倍率
１以上）を有する複数の垂直方向にパワーを持った第１
垂直方向シリンドリカルレンズ５，５・・・５がそれぞ
れに水平方向に延びている。第１垂直方向シリンドリカ
ルレンズ５は、面状再生画像形成体１が曲率を有してい
るので面状再生画像形成体１に平行に同心状に曲がって
いる。

【００２７】図１に示す１本の第１垂直方向シリンドリ
カルレンズ５は、後述する１ピッチを示すため概念的に
表され切断された形状で示されているが１連続体であ
る。１本の第１垂直方向シリンドリカルレンズ５の断面
形状は、図２に表されている。図２は、垂直方向の１単
位のみが示されている。複数の第１垂直方向シリンドリ
カルレンズ５は、樹脂成形によりシート状に形成され量
産される。

【００２８】各第１垂直方向シリンドリカルレンズ５
は、垂直方向には拡大倍率のレンズ作用を持っているが
水平方向にはレンズ作用を持っていない。このような作
用を持つレンズを垂直方向シリンドリカルレンズと名づ
けたのは上記の通りである。１本の第１垂直方向シリン
ドリカルレンズ５は、図１に示すように、９個の単位か
ら構成されている。

【００２９】第１垂直方向拡大シリンドリカルレンズ５
の各単位は、１つずつ視差像単位２の各単位に対応して
いる。各単位を５（１），５（２）〜５（９）で示す。
第１垂直方向シリンドリカルレンズ５の各単位と立体像
観察領域の中間点とを結ぶ一直線上に各単位が配置され
る水平方向シリンドリカルレンズ６，６・・・６がそれ
ぞれに設けられている。水平方向シリンドリカルレンズ
６，６・・・６は、後述する工夫のため２枚組レンズ系
である。

【００３０】それぞれを、後方の第１水平方向シリンド
リカルレンズ６ａ及び前方の第２水平方向シリンドリカ
ルレンズ６ｂという。第１水平方向シリンドリカルレン
ズ６ａは、縮小倍率を有するレンズである。なお、倍率
とは結果的な像の拡大縮小作用について一般にいわれる
倍率であり、厳密な定義によるものではない。第１水平
方向シリンドリカルレンズ６ａ（ｎ）及び第２水平方向
シリンドリカルレンズ６ｂ（ｎ）は、視差像単位２
（１，１）〜２（１，９）に１対１に対応して設けられ
ている。

【００３１】視差像単位２（１，ｎ）と第１水平方向シ
リンドリカルレンズ６ａ（ｎ）と第２水平方向シリンド
リカルレンズ６ｂ（ｎ）と前記立体像観察領域の中間点
とは、同一光軸上に配置されている。それぞれの第１水
平方向シリンドリカルレンズ６ａ及びそれぞれの第２水
平方向シリンドリカルレンズ６ｂは垂直方向に延びてお
り、それぞれに連続した１本である。光軸に直交する平
面による断面はどこも同一形状である。

【００３２】水平方向に並ぶ第１水平方向シリンドリカ
ルレンズ６ａの群も水平方向に並ぶ第２水平方向シリン
ドリカルレンズ６ｂの群も、第１垂直方向シリンドリカ
ルレンズ５の群と同様に、それぞれに１枚のシートで形
成されている。後述する都合から、各第２水平方向シリ
ンドリカルレンズ６ｂ（ｎ）の単位の後焦点に、各第１
水平方向シリンドリカルレンズ６ａ（ｎ）による面状再
生画像形成体１の実像が位置づけされている。

【００３３】第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂの
各単位と立体像観察領域の中間点との線上に各単位が配
置される第２垂直方向シリンドリカルレンズ７，７・・
・７がそれぞれに設けられている。第２垂直方向シリン
ドリカルレンズ７は、視野レンズとなっており倍率上の
拡大を意味しない。垂直方向の集光機能を有していれば
よい。第１垂直方向シリンドリカルレンズ５と第２垂直
方向シリンドリカルレンズ７とで面状再生画像形成体１
上の像を拡大集光して観察者が見る。

【００３４】第１，２垂直方向シリンドリカルレンズ
５，７の組と第１，２水平方向シリンドリカルレンズ６
ａ，６ｂの組は、１つのアナモルフィック光学系を構成
している。また、第２水平方向シリンドリカルレンズ６
ｂと面状再生画像形成体１との間で、第１垂直方向シリ
ンドリカルレンズ５と第１水平方向シリンドリカルレン
ズ６ａとから構成される他の１つのアナモルフィック光
学系が介設されている。このようなアナモルフィック光
学系は、視差像単位２の個数だけ構成されている。

【００３５】次に実施例１の作用を説明する。概念化の
ため簡略化している図１，２を参照するが、数値は現実
のものに近づけて実施例１の作用を説明する。瞳と面状
再生画像形成体１との間の距離即ち観察距離は、約３ｍ
である。面状再生画像形成体１の画素構造は、市販の液
晶表示装置をそのまま用いる場合は次の通りである。

【００３６】図６（ａ），（ｂ）は、視差像単位２を示
している。視差像単位２は、図６（ｂ）に示すように、
垂直方向長さが１２０ミクロン水平方向長さが６０ミク
ロンの画素３（ｎ，１）〜３（ｎ，１００）が、水平方
向に１００個並んでいる。この場合、視差画像単位２
は、垂直方向長さが１２０ミクロン、水平方向長さが６
ｍｍである。

【００３７】面状再生画像形成体１は、図６（ａ）に示
すように、このような視差像単位２が縦横に３００個ず
つ更に並んでいる。この場合、面状再生画像形成体１
は、垂直方向長さが３６ｍｍ、水平方向長さが１８０ｃ
ｍである。垂直方向の格子パターンを余り目立たせない
ようにするため、レンズのピッチは３ｍｍ以下が好まし
いが、ここでは３ｍｍとして説明する。

【００３８】また、面状再生画像形成体１の各視差像単
位２が第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂの前焦点
に結像するようにすれば、説明を簡単化することができ
る。従って、第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂの
直前で水平方向に１画素当たり３ｍｍの実像が形成され
るような光学系に設計する。１視差像単位に１００視点
の視差像が形成されるので、画素の水平方向幅は３０ミ
クロンの幅の像が形成される。

【００３９】同位置で垂直方向には、水平方向と同程度
のピッチの画像が形成されるように設計する。例えば、
１画素間隔は３ｍｍとする。第２水平方向シリンドリカ
ルレンズ６ｂの直前における水平・垂直の最小単位画素
（水平方向の画素に一致）は、面状再生画像形成体１の
画素が第１垂直方向シリンドリカルレンズ５及び第１水
平方向シリンドリカルレンズ６ａからなるアナモルフィ
ック光学系により拡大縮小されて形成された像である。

【００４０】現在入手可能な上述の水平方向に６０ミク
ロン、垂直方向に１２０ミクロンのピクセルピッチを持
った液晶ディスプレイを用いて、本発明の実施例１を構
成するものとすると、水平方向には倍率１／２、垂直方
向には倍率２５の異方向性倍率光学系として第１垂直方
向シリンドリカルレンズ５及び第１水平方向シリンドリ
カルレンズ６ａからなるアナモルフィック光学系が設計
される。このような光学系は実用的に満足できる設計常
数を有している。

【００４１】１ピッチ単位又は１画素単位ごとの倍率を
有するこのような異方向性倍率によれば、再生可能な像
サイズは、次のように計算される。再生可能な像サイズ
は、水平方向には画像解像点の数の分の光学系ユニット
が必要であることから、水平方向には３００（個）×３
（ｍｍ）＝９００（ｍｍ）である。垂直方向には視差を
持っていないため、再生像は、面状再生画像形成体１を
単純に拡大投影される像である。

【００４２】光学系の倍率は２５倍であるので、再生可
能な像サイズは、垂直方向には、３００（ピクセル）×
１２０（ミクロン）×２５＝９００ｍｍとなる。ただ
し、横長が一般的であるディスプレイは、たとえばアス
ペクト比が１６：９であるから、実際の垂直方向の拡大
率は２５でなくこれより小さい値の１４でよい。また、
正確には立体表示位置は、光学系の前方になるため、像
再生範囲は観察者が光学系を見込む角度で制限を受け、
この値より僅かに小さくなる。

【００４３】視差像単位２は、横幅６０ミクロンの単位
面積の画素３が水平方向に１００単位並んでいる。例え
ば、画素３（４０，３５）と画素３（４０，６５）は、
それぞれに第１垂直方向シリンドリカルレンズ５により
垂直方向に２５倍拡大され第１水平方向シリンドリカル
レンズ６ａにより１／２に縮小され第２水平方向シリン
ドリカルレンズ６ｂの前焦点に横幅３０ミクロンの実像
として結像する。画素３（４０，３５）及び３（４０，
６５）を、説明の都合上、図１の画素３（５，１），３
（５，２）に置換し図１を参照して説明する。

【００４４】この画素３（４０，３５），３（４０，６
５）は、第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂにより
平面図で３角形状に拡がる拡がり領域１１内で直進す
る。画素３（４０，３５）及び３（４０，６５）から出
た光（例えば散乱光であるがそうでない場合は後述す
る）は、第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂの単位
レンズにより左右に分離され、それぞれに左側瞳４Ｌ及
び右側瞳４Ｒに入射する。途中で視差実像１２を形成す
る。シリンドリカルレンズ７は瞳への集光のために設け
られている。

【００４５】図２は、垂直方向に関して、面状再生画像
形成体１と立体像形成位置の結像関係を示している。面
状再生画像形成体１の表示画像を第１垂直方向シリンド
リカルレンズ５で拡大している。立体像の概略中心を含
み面状再生画像形成体１と平行な面と面状再生画像形成
体１とを結像関係とする。

【００４６】立体像の概略中心を含み面状再生画像形成
体１と結像関係にある平面をイメージプレーンという。
イメージプレーン上に焦点を合わせ像がある点をぼけな
く観察するようにすると、輻輳位置と焦点調節位置のず
れが最小になり、違和感が少ない映像を観察できる。シ
リンドリカルレンズ７により立体像１２の全体からの光
を瞳に入射させ像全体を観察できる。

【００４７】シリンドリカルレンズ７の替わりにレンチ
キュラーシートに代表される垂直方向拡散板を配置する
ことにより、像を観察する領域を拡大することができ
る。レンズを視差画像単位ごとに配置し視差画像単位ご
とに縮小光学系を組んで単位光学ユニットを構成した上
記実施例１の第１水平方向シリンドリカルレンズ６ａ
は、１つの単位光学系に１個が用いられているので、再
生像のサイズに実質上無関係な大きさのものにすること
ができ、大型画面になっても第１水平方向縮小シリンド
リカルレンズ６ａのサイズは幅、長さともに大きくしな
くてよい。

【００４８】また、各単位光学系内で光路を形成するの
で、各画素ごとに光源を設けることにより、像全体に輝
度ムラがない光学系を構成することができる。さらにま
た、同一の狭い光路を通った光線の合成により各単位像
を合成・結像させるのでレンズ収差が少なく画質の劣化
を防止し画質を良好にする。以上を逆に説明すると、単
位光学ユニットにより、レンズの大型化を防止し画面の
大型化を容易にする。

【００４９】但し、折衷案としては、複数画素ごとの単
位光学ユニットを形成してもよい。第１水平方向シリン
ドリカルレンズ６ａの前焦点に収束する光線で透過型の
面状再生画像形成体１を照射すれば、第１水平方向シリ
ンドリカルレンズ６ａを通過する光線は平行光線にな
る。第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂのサイズが
縮小された視差像のサイズ以上であれば、全ての光線が
第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂに入射し、照射
光線の利用効率が高い。

【００５０】この場合は、視差像単位２の実像を第２水
平方向シリンドリカルレンズ６ｂの前焦点面に結像させ
る前記結像関係は必要ではない。第２水平方向シリンド
リカルレンズ６ｂの結像作用を回避するためには、第２
水平方向シリンドリカルレンズ６ｂの主面近傍に結像さ
せるようにする。面状再生画像形成体１に視差画像を形
成する単位画素領域の変更により、再生実像１２の位置
を変更し、さらに、垂直方向の表示像の結像位置及び各
シリンドリカルレンズの配置位置等に合わせて最適の実
像再生位置を変更することができる。

【００５１】（実施例２）図３は、面状再生画像形成体
１を互いに直交する面状再生画像形成体１Ａと面状再生
画像形成体１Ｂとで構成し、第１水平方向シリンドリカ
ルレンズ６ａを互いに直交する第１水平方向シリンドリ
カルレンズ６ａＡと第１水平方向シリンドリカルレンズ
６ａＢとで構成する実施例２を示している。前記直交関
係を直線関係に戻すために、両者に対して４５度傾斜す
るハーフミラー１５を第１水平方向シリンドリカルレン
ズ６ａＡ、第１水平方向シリンドリカルレンズ６ａＢと
第２水平方向シリンドリカルレンズ６ｂとの間の光軸上
に介設する。

【００５２】図３には、第１垂直水平方向シリンドリカ
ルレンズ５、集光用シリンドリカルレンズ７が省略され
ている。この実施例２によると、面状再生画像形成体１
の面積を２倍にし画素密度を高めることができる。

【００５３】（実施例３）図４（ａ），（ｂ）は、本発
明の立体像再生装置の実施例３を示している。両図は、
単位光学系のみを示し、図４（ａ）は水平方向の結像関
係を図４（ｂ）は垂直方向の結像関係を示している。両
図で、結像関係に関係しないシリンドリカルレンズ７、
第１水平方向シリンドリカルレンズ６ａ、第２水平方向
シリンドリカルレンズ６ｂがそれぞれに省略されてい
る。

【００５４】このような単一光学系は横に３００ユニッ
トが構成され、各レンズ群はシート状に形成される。面
状再生画像形成体１の画像は、第１水平方向シリンドリ
カルレンズ６ａにより画素密度が高くなって縮小投影さ
れる。このように縮小投影された投影像は、第２水平方
向シリンドリカルレンズ６ｂによりイメージプレーンＰ
上に結像する。

【００５５】縮小光学系を省略した図５は、瞳に３画素
が入射する様子を示している。イメージプレーンＰに瞳
の焦点を合わせておくと、１つの単位光学ユニットによ
る実像の３つの画素分Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が分離され瞳に
入射している。隣りの単位光学ユニットによる実像の３
つの画素分Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が分離され瞳に入射してい
る。さらに隣りの単位光学ユニットによる実像の３つの
画素分Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が分離され瞳に入射している。

【００５６】インテグラルフォトグラフィーによる立体
像表示の場合、各視差像単位が再生する立体像の１つの
画素に対応し、それらをつなぎ合わせて像の全体が観察
される。これに対して、上記の場合では、１つの光学ユ
ニットから３個の画素分離して認識され、再生像の解像
度の向上に有効である。

【００５７】再生像がイメージプレーン上から逸脱して
奥行きを生じている場合は、各ユニットからの再生像の
境界部で画像に飛びが生じたり、２重像が生じたりする
が、ユニット数が多ければこれらの２重性、飛びは余り
目立たず、画像分解数が増加したことによる効果が大き
く、良好な画像を観察できる。瞳に視差画像単位の１０
画素から光線が入射した場合を考える。

【００５８】表示画像画素の数が一定の場合、例えば、
水平方向解像点数が５００の場合、１つの光学系ユニッ
トから１０画素分の光線が瞳に入射すると考えられるか
ら、５０個の光学系ユニットを並べればよく、ユニット
数を１０分の１にすることができる。このような減少率
は瞳の大きさに依存し、また、最適観察距離が存在す
る。隣り合う光学系ユニットからの光線が重なって瞳に
入射しても、余り違和感は感じられず、多少オーバーラ
ップがあるように光学系を設定しておくことにより、良
好な画像を表示できる観察距離の範囲を広くとることが
できる。

【００５９】図４（ｂ）により垂直方向の結像関係を説
明する。面状再生画像形成体１の単位画像は、第１垂直
方向シリンドリカルレンズ５により拡大されて立体像表
示位置に結像する。この結像面に垂直方向に拡散するレ
ンチキュラーシート７が配置されているので、表示像の
全体を観察することができる。表示像サイズと同等かそ
れ以上のサイズの幅を持つシリンドリカルレンズを結像
位置に置き光線を観察位置に集光することによっても、
表示像の観察が可能である。

【００６０】以上、本発明を述べてきたが、本発明は、
実施例に限定されるものではなく、その本質から逸脱し
ない範囲で、他の種々の変形例が可能なことはいうまで
もない。

【００６１】

【発明の効果】この発明の立体像再生装置によると、水
平方向と垂直方向で拡大倍率を変えて画像を結像するの
で、任意の画像表示装置例えば入手可能な市販・普及版
のディスプレイを用いて両方向に像サイズ、像解像度が
同等な立体像再生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の立体像再生装置の実施例１を
示す平面図である。

【図２】図２は、図１の平面図である。

【図３】図３は、像再生方法の他の実施例２を示す平面
図である。

【図４】図４は、本発明の立体像再生装置の実施例３を
示す概念図であり、図４（ａ）は水平方向の光学系を示
す平面図、図４（ｂ）は垂直方向の光学系を示す正面図
である。

【図５】図５は、実施例３の作用を説明するための光学
図である。

【図６】図６は、実施例１の面状再生画像形成体を示
し、図６（ａ）は、画像形成体の全面を示す正面図、ま
た図６（ｂ）は、視差像単位を示す正面図である。

【図７】図７は、レンチキュラー方式の従来の立体像再
生装置の公知原理を示す光学図である。

【図８】図８は、公知原理による像合成を説明するため
の光学的ブロック図である。

【図９】図９は、公知原理に基づく画像密度を高める方
法の平面図で、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）側面図
である。

【符号の説明】

１…面状再生画像形成体２（１，ｎ），２（ｎ）…視差像単位３（ｎ，ｍ）…画素５…第１垂直方向シリンドリカルレンズ６ａ…第１水平方向シリンドリカルレンズ６ｂ…第２水平方向シリンドリカルレンズ７…シリンドリカルレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の視差像を再生する画像再生装置の
面状再生画像形成体（１）と、前記面状再生画像形成体
（１）と観察者との間に配置される光学系とからなり、
前記面状再生画像形成体（１）は、第１方向及び第２方
向に並ぶ視差像単位（２）と、前記視差像単位（２）の
単位を構成し前記第１方向に並び複数の視差にそれぞれ
に対応する画像（３（ｍ，ｎ））とからなり、前記光学
系は、前記第１方向及び前記第２方向で独立した倍率を
持ち、前記視差像単位（２）を個別に拡大又は縮小する
ためのアナモルフィック光学系（５，６ａ，６ｂ）であ
る立体像再生装置。
【請求項２】請求項１記載の立体像再生装置におい
て、前記第１方向には面状再生画像形成体（１）の画像
を全体的に拡大し前記第２方向には前記視差像単位
（２）を個別に縮小することを特徴とする立体像再生装
置。
【請求項３】請求項２記載の立体像再生装置におい
て、アナモルフィック光学系（５，６ａ，６ｂ）により
形成される再生画像の概略中心を含むイメージプレーン
と前記面状再生画像形成体（１）とが結像位置関係にあ
ることを特徴とする立体像再生装置。
【請求項４】第１方向の視点数が第２方向の視点数よ
り多い視差像単位からなる面状の画像を形成する光学的
画像形成過程と、第１方向と前記第２方向とでは倍率が
独立したアナモルフィック光学系（５，６ａ，６ｂ）で
拡大又は縮小して前記画像を投影する光学的投影過程と
からなる立体像再生方法。