JPH10512060A - ３次元イメージングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 観察者からイメージまでの見掛けの距離をピクセルごとに変化させることにより、２次元ディスプレイから３次元イメージを得ている。３次元イメージは、２次元イメージ上にピクセルレベル光学素子のアレイを重ねて配置して獲得している。実施の形態では、光学素子は細長く、その焦点距離は各光入射点に対して光学素子の長さ方向に沿って変化する。光入射点に対して、各ピクセルの観察者からの見掛け上の目視距離が決定される。ＣＲＴの場合は、電子ビームを制御して光の入射点を制御することにより、水平走査される電子ビームを垂直方向にわずかに変位させる。テレビジョンの場合は、受信された放送波のデプスコンポーネントにより垂直距離を決定することができる。コンピュータ・モニタと、フィルムと、プリントイメージに関する応用および実施例も記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ３次元イメージングシステム 背景技術 本発明は３次元イメージ表示技術に関し、特に、特殊なヘッドギアまたは眼鏡 を必要としない技術に関する。 完全な３次元イメージをプレゼンテーションすることが、２０世紀の大半を費 やすほどの重大な技術目標になってしまった。１９０８年には、Gabriel Lippma n があるシーンの真の３次元イメージを生成する方法を発明した。これは、小さ いレンズを数多く敷き詰めた「ハエの眼」レンティキュラー・シートを介して写 真乾板を感光させて実現させている。この技術は、「一体写真術(integral phot ography)」として知られるようになり、現像されたイメージは同じようなレンテ ィキュラー・レンズ・シートを介して見るようになっていた。それから数年の間 、Lippman は開発や改良を加えた（米国特許第3,878,329 号）が、イメージを簡 単に作成することができる技術は得られなかったし、映画のプレゼンテーション に適用することができる技術は得られなかったし、今世紀後半に主流となったイ メージを電子的に作成するという技術も得られなかった。 マルチプル・イメージ・コンポーネントを３次元イメージへアプローチさせる 過程で、技術開発が種々行われた。開発された技術の中には、特殊処理された単 一のイメージから立体イメージを作成するための、リブ状のレンチキュラーや、 光学素子を格子状に配置したシートの例がある（例えば、比較的最近の特許とし ては、米国特許第4,957,311 号または米国特許第4,729,017 号がある）。 これらの例に共通する問題点としては、ビューイング・スクリーンからの観察 者の物理的な位置が規制されるという問題点があり、作成されたイメージの輝度 が２つの異なるイメージに分割されるので、イメージの品質が低下するという問 題点があり、一方向のみに視差があるという問題点があった。 真の３次元イメージを作成する他の例を説明する。この例は物理的なオブジェ クトを走査するのに、回転するヘリカルスクリーンか蒸気の雲をレーザビームに より機械的に走査するか、ＣＲＴ内の複数の内部蛍光体スクリーンを順次駆動さ せるか、あるいは、柔軟な曲面鏡を物理的に偏向させて慣用のイメージフォーメ ーション装置の焦点を変化させている。 これらの技術はどれも、煩わしく、作成するのが困難であり、しかも、見ずら く、市場での展開が困難であった。 同じ頃、ビューワ(viewer)器具に関する技術が種々現われた。それらの技術に は、同時にディスプレイされるデュアルイメージを分離するための２色の眼鏡や 偏光フィルタがある。また、それらの技術には、バーチャルリアリテイ・ディス プレイ・ヘッドギアがある。それらの技術は、どれも、立体視に関するものであ り、個別の右眼および左眼イメージを同化させてデプス（奥行）を感知するもの である。 これらの技術により得られる立体イメージの中には、驚くべき品質のものもあ るが、観察者の快適さ利便さは犠牲にされており、眼に負担がかかり、得られた イメージは暗く、また、このような立体イメージを簡単に感知できないし快適に 感知できない一部の人は、犠牲にされた。 さらに悪いことには、最近活発になった眼科用薬品の研究や神経学は、立体イ メージングシステム、ビューワ器具、等々は持続的な効果が潜在していると示唆 している。 発明の開示 本発明は、コンパクトで構造が簡単な３次元イメージング装置であって、眼鏡 やバーチャル・リアリティ・ヘッドギアやその他のユーザ器具のようなビューワ を何ら使用する必要がない３次元イメージング装置を提供することにある。 本発明では、このような３次元イメージング装置を提供するため、観察者から のイメージの距離を１ピクセルごとに変えることにより３次元イメージを作成す る。本発明では、極端に小さく特別に設計した光学素子アレイを使用する。これ らの光学素子は焦点距離が光学素子の面に亘って変化するように形成されてい る。１つのイメージ内の異なるピクセルに対して光学素子への光入射点を僅かに 変位させることによって、観察者に対して、ある部分は近く他の部分は遠いちょ うど現実世界の１シーンのような完成したイメージが観察者に提示される。この 提示されたシーンはオルソスコピック系のシーンである。観察者は眼の焦点を、 イメージ中の近い部分には近くに、遠い部分には遠くに合わせる。 本発明は、奥行を感知させるため、観察者の左右の眼に、意図的に、別々のビ ューを提示しないので、立体イメージングに特有の欠陥のいくつかは克服するこ とができる。 一実施の形態では、光学素子は２つ以上のレンズにより構成されるが、ミラー でもよいし、屈折面と反射面を組合わせたものでもよい。 最も簡単な形態では、ピクセルと、ピクセルに重ねた光学素子が四角形であり 、光学素子の各焦点距離は光学素子の長手方向に順次変化する。この場合、光の 入射点は長さに沿って線形にずれる。しかし、他の形状を有し、他の種類の変位 を有する光学素子でも、本発明を逸脱しない。例えば、光学素子は円形であって 、焦点距離が光学素子の中心から放射状に変化させることができる。このような 場合、光は同心円状に入射される。 同様に、ピクセルレベル光学素子の光学的な特性は、実施の形態の例では、当 該光学素子表面の物理形状により変化する。我々は、光学素子に亘って屈折率が 順次変化する光学材料を用いて、光学特性を変化させる実験にも成功している。 焦点距離と変位とは線形または非線形の関係にすることができる。 種々の装置を使って、ピクセルレベル光学素子アレイに、ピクセルレベルの光 を入射させることができる。本発明の一実施の形態では、ＣＲＴを光入射装置と して使い、ＣＲＴの前面に光学素子アレイを配置してあり、ピクセルレベル光学 素子の各列の後方で、光ビームを水平方向に走査し、各光学素子の後方を通過す るとき、走査線を垂直方向に僅か変位させている。他の実施の形態では、光入射 装置としては、液晶ディスプレイ装置、電光変換装置、プラズマディスプレイ装 置等の平担なパネル・ディスプレイ装置でもよい。電光変換装置にはＬＥＤ（発 光ダイオード）アレイが設けてある。こうような実施の形態では、イメージ全体 を連続的に走査して映画イメージを表現するが、これは慣用の２次元映画イメー ジとほぼ同じ方法である。このような方法では、走査される光ビームを垂直方向 に僅かに操作する能力のみで決まるフレームレートで、映画イメージを提示する ことができる。技術的範囲の制限はないが、実験では、本発明の実施の形態を、 最高111 フレーム／sec のフレーム・レートでオペレートさせるのに成功した。 さらに他の実施の形態では、ピクセルレベルの全イメージ・イリュミネーショ ンは、特製映画フィルムや写真フィルム・トランスペアレンシから得られる。フ ィルムの各フレームは、後方から照らすのが慣用であるが、上述のタイプのピク セルレベル光学素子アレイを通して見ることもできる。この実施の形態では、１ つのトランスペアレンシのフレーム内の各透過光ピクセルを、具体的には、光学 素子の線形入射面に沿って配置して、当該ピクセルを感知しようとする位置の観 察者からの具体的な距離に、入射光点により光点を生成するようにしている。こ れは、上述した電子的に照射する例と同じである。このような慣用の周知のシス テムでは、凹面鏡や同様のイメージ投射光学素子により反射させて、自由空間に ３−Ｄイメージを投影する。この技術か慣用のフラットな２−Ｄイメージ投射よ り優れている点は、自由空間に投影された３−Ｄイメージに実物のような奥行が ある点である。これまで、球面、放物線、双曲線を用いて曲率を数学的に処理で きる凹面鏡を使用したが、他の凹面形状も使用可能であることは明らかである。 上記実施の形態では、全て、３次元イメージを直接ビューすることができ、３ 次元イメージは周知の慣用の実イメージ投射システム用の実イメージ源として使 用することもできる。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的および特徴を明らかにするため、以下、本発明の実施の形態 を図面を参照して説明する。 図中の同一符号は同一部分を示す。 図１（ａ）はピクセルレベル光学装置の一実施の形態を示す図であり、このピ クセルレベル光学装置を背面から観た斜視図である。 図１（ｂ）は３つの光学素子を備えた同一タイプのピクセルレベル光学アセン ブリを示す図である。 図２はコリメートされた光ビームのピクセルレベル光学装置背面３５（入射端 部）への入射点を変化させて、当該光の点が現われる位置の観察者からの距離を 変化させることを説明する図である。 図３（ａ）はピクセルレベル光学装置にＣＲＴからの変化する光の点が入射さ れることを説明する図である。 図３（ｂ）はＣＲＴからの変化する光の点がピクセルレベル光学装置に入射さ れることを説明し、ピクセルレベル光学装置をＣＲＴの蛍光体層上に整列させる ことを説明する図である。 図３（ｃ）はコリメートされた入射光ビームのサイズおよびアスペクト比と、 ピクセルレベル光学装置のサイズおよびアスペクト比との関係を説明する図であ る。 図４（ａ）はコンピュータ・モニタか、他の本質的にフラットなスクリーンの イメージング装置のような光源の前方に、ピクセルレベル光学装置のアレイを配 置した例を示す図である。 図４（ｂ）はイメージ管のピクセルの第２の好ましいパターンを示す図である 。 図５はテレビジョンまたはコンピュータ・モニタのイメージの水平走査された ラスタラインに、デプス信号を加算することを説明する図である。 図６はピクセルレベル光学装置に入射された光の具体的な入射点が、映画フィ ルムか、他の形態の光透過体を光源として用いて変化させることができることを 説明する図である。 図７は３次元映画をディスプレイする際に、フィルムの連続するフレームをビ ューするために、ピクセルレベル光学装置のアレイを用いて、映画フィルムのス トリップをビューすることができる例を説明する図である。 図８は１つの主イメージング・カメラと１つの第２カメラを採用してキャプチ ャしたイメージから、デプス・コンポーネントを取り出すことができる方法を 説明する図である。 図９（ａ）はデプス信号を慣用の２次元イメージから取り出すプロセスにより 、２次元イメージを適正なディスプレイ装置に３次元で表示させることを説明す る図である。 図９（ｂ）は図９（ａ）の処理に従って、デプスを映像イメージに加算するの に採用することができるイメージ処理装置の接続および動作を説明する図である 。 図１０はプリントイメージを３次元表示する際のピクセルレベル・デプス・デ ィスプレイの応用例を説明する図である。 図１１はルミナンスおよびクロミナンス・キャリアを示す慣用のＮＴＳＣ映像 信号のエネルギー分布を示す図である。 図１２は同様の慣用のＮＴＳＣ映像信号のエネルギー分布に、デプス信号のス ペクトラムを付加した図である。 図１３（ａ）はＣＲＴでの電子ビームの偏向を制御する慣用のテレビジョン・ レシーバの回路を示すブロック図である。 図１３（ｂ）は３次元映像信号からデプスコンポーネントをデコードするのに 必要な回路を付加した回路を示し、走査電子ビームの垂直偏向を適正に変更して 、３次元効果を奏する回路を示すブロック図である。 図１４はデプス抽出と、図１３（ｂ）に示す表示機能とを実行するテレビジョ ン・ベースの電子回路の好ましい例を示す回路図である。 図１５は入射光の入射点がラジアルに変化するピクセルレベル光学構造の例を 示す図である。 図１６は図１２と同様の図であり、個々のピクセルから出射された光の観察者 から目視距離を変化させる手段を示す図である。 図１７は図１６の例の実際的な例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 図１（ａ）は光学素子２の一実施の形態を拡大して示す。コリメートされた光 の光学素子２への入射点が現われる位置の観察者からの距離を変化させるのに、 光学素子２は採用されている。図に示す光学素子のサイズを極端に変えてあるの は、ディスプレイのピクセルに合わせるためである。ＴＶ(television)モニタの 場合には、ピクセルの幅を１mmにし、高さを３mmにすることになる。０．５mm× １．５mmの光学素子は、近距離から見るように設計されたコンピュータ・モニタ 用であり、５mm×１５mmの光学素子は、極端に遠距離から見るように設計された 商用の大型ディスプレイ用である。これらピクセルレベル光学素子の材料として は、現在のところ、（屈折率が1.498043の）溶融シリカガラスか、あるいは、（ 屈折率が1.498 の）ポリメチル・メタクリレートまたは（屈折率が1.558 の）ポ リメチル・メタクリレートのいずれかである。 しかし、これらは、ピクセルレベル光学素子を作成することができる唯一の光 学材料というわけではなく、好ましい光学材料というわけでもない。 図１（ａ）はピクセルレベル光学素子の斜視図である。この光学素子の正面は 凸状になっており、背面は上部が凸状で、下部が凹状であり、上部と下部の中間 の形状を徐々に変化させてある。光学的な特性が線形に変化するとともに、非線 形に変化するようになっている。コリメートされた光ビームはこの光学素子を光 軸３方向に通過する。このコリメートされた光ビームの光学素子背面における経 路の変化は、このコリメートされた光ビームの入射点がこの光学素子の上部から 下部に向けて動くときに生じる。 図１（ａ）に示す例では、一方の面は面形状を変化させず、他方の面は面形状 を変化させているが、正面も背面も面形状が変化するようにしてもよいし、３つ 以上の屈折面があってもよい。図１（ｂ）は第２の実施の形態を示す。この例で は、ピクセルレベル光学素子は３つの光学素子により構成される複合光学装置で ある。 研究室での試験によれば、この複合ピクセルレベル光学アセンブリはイメージ の品質が改良され、単一素子光学アセンブリのビューイング角度が改良されてい る。これまでの最も成功した例では、３−素子光学装置が採用されている。しか し、単一素子光学アセンブリは、上述したように、本発明において動作するので 、明細書で説明したピクセルレベル光学アセンブリは、説明をより明確にする ために、単一素子アセンブリとして説明することにする。 図２は、プレゼンテーションを明確にするために縮小して示してあり、ピクセ ルレベル光学素子２の前方に、離れて、観察者の眼４を示す。コリメートされた 光のビームは光学装置２の背面から入射点を変化させて入射させることができる 。図２には、入射ビームのうちの３つの光ビーム５，６，７を示す。光学装置２ の焦点距離は、光ビームの光学装置２への入射点により変化する。図２は、光ビ ーム５，６，７に対して得られる光点が、空間５ａ，６ａ，７ａ内の見掛け上の 異なる点にいる観察者にどのように供給されるかを示す。 空間５ａ，６ａ，７ａは、実際には、垂直方向に離れているが、このことは、 観察者には分からない。観察者はデプスが明らかに変位していることが分かるだ けである。 図３（ａ）は本発明の好ましい実施の形態であり、各ピクセルレベル光学装置 を、光源として採用したＣＲＴのスクリーンの全面に配置することができること を示す。図３（ａ）に示すように、光学素子２はＣＲＴの前面ガラス８の前面に 取り付けてあり、前面ガラス８の背面には、慣用の蛍光体層９が設けてある。蛍 光体層９はコリメートされた電子ビーム（図３（ａ）には、ビーム５ｂ，６ｂ， ７ｂのみを示す）が入射されたとき、発光するようになっている。図３（ａ）に 示す電子ビームの入射位置と、ピクセルレベル光学装置の空間内の他のビームの 入射位置に対するピクセルレベル光学装置の背面におけるビーム出射位置は、一 意である。電子ビームの垂直位置は、慣用のＣＲＴの慣用の電磁ビーム偏向コイ ルを所定の信号に基づき駆動させることにより変化させることができる。研究室 での実験によれば、高フレームレート、すなわち、実質的に、１００フレーム／ sec 以上のイメージは、高フレームレートに追従する高偏向周波数に応答するよ うに、ビーム偏向コイルを作成する必要がある。しかし、ＣＲＴ蛍光体のパター ンは、長さと空間的な配置を、ピクセルレベル光学装置の配置に一致させなけれ ばならない。すなわち、各光学装置を対応する蛍光体により線形入射面を発光さ せなければならない。 図３（ｂ）はこのように配置したピクセルレベル光学装置２の背面を示す。図 ３（ｂ）では、近接する蛍光体ピクセル３５のうち、慣用のカラーＣＲＴの異な る色の蛍光体ピクセルを９つだけ示す。蛍光体ピクセルは本質的に長方形である 。各蛍光体ピクセルのサイズとアスペクト比（すなわち、縦横比）は、各蛍光体 ピクセルに対応するピクセルレベル光学装置の入射端のサイズおよびアスペクト 比と本質的に一致する。図３（ｂ）においてシェーディングを施した蛍光体ピク セルから分かるように、この蛍光体ピクセルを走査する電子ビームの焦点を、蛍 光体ピクセルの長さ方向の任意の点に合わせることができる。任意の点を、図で は、３つの電子ビーム５ｂ，６ｂ，７ｂで示す。その結果、光が出射された点は このピクセル内にある。 図３（ｃ）はピクセルレベル光学装置２に（図では、背面から）入射される光 ビームのサイズとアスペクト比の重要さを示す。ＴＶ(television)受像管で奥行 を表示することは、映像イメージのルミナンス、すなわち、白黒コンポーネント の解像度要件よりも、クロミナンス、すなわち、カラーの解像度要件の方が似て いる。このことは、感知される映像イメージ・ディーテイルは、大部分がイメー ジの比較的高い解像度のルミナンス・コンポーネントにより運ばれる。イメージ ・ディーテイルよりも色の方が人間の目は感知し易いので、クロミナンスの解像 度を大幅に低くすることができる。我々の調査により、人間の眼はＴＶイメージ の奥行に感知し易いことが分かった。 しかし、上述したように、線形ピクセルレベル光学装置に入射される光ビーム を物理的に移動させて、奥行を生成することができる。入射光ビームの移動範囲 を大きくするほど、奥行が深くなる。 図３（ｃ）では、ピクセルレベル光学装置２の高さを幅の約３倍だけ大きくし て示してある。コリメートされた入射光ビーム６６ａ（図には、断面を示す）は 円形であり、その光ビームの直径は光学装置２の幅とほぼ同一である。コリメー トされた入射光ビーム６６ｂも断面は円形であるが、その光ビームの直径は光学 装置２の長さの１／５である。このため、ビーム６６ｂはビーム６６ａより移動 範囲が広く、得られたイメージの奥行が長くなる。ビーム６６ｂにより発光され るビーム領域は、ビーム６６ａにより発光されるビーム領域の約３６％である。 得られたイメージのブライトネスを維持するため、入射ビーム６６ｂの輝度はビ ーム６６ａの輝度の２．７倍である。この輝度は生成可能な輝度である。 ビーム６６ｃは断面形状が楕円であり、その幅がピクセルレベル光学装置２の 幅と同一であり、高さがビーム６６ｂの直径と同一であり、光学装置２の高さの １／５である。得られた光ビームの断面が楕円であるので、明るさは、断面が円 形の光ビーム６６ａより低く、断面が円形のビーム６６ｂのほぼ２倍である。こ のようにすると、性能は高くなるが、断面形状が長方形の光ビーム６６ｄより劣 ることになる。これらの光ビームの断面形状は、実際に、本発明の好ましい実施 の形態で採用したものである。 図４（ａ）はピクセルレベル光学装置２をアレイ状に配置した例を示す。説明 の都合上、図には、ピクセルレベル光学装置２を１２個配置した例を示す。本実 施の形態では、このアレイは、光源、すなわち、図では、ＣＲＴ１０の前面に配 置してある。制御された電子ビームにより、ピクセルレベル光学装置の行が走査 されると、各ピクセルにおいて、電子ビームが垂直方向に変位し、水平走査線が 生成される。例えば、ライン１５のような水平走査線が生成される。このライン １５はピクセルアレイの背面に点線で示してあり、左側に、引き出して、実線で 示してある。ライン１５は説明のための線であるに過ぎない。慣用のＣＲＴでは 、水平走査線は直線であるが、図４（ａ）に示す電子ビームは、各ピクセルにお いて垂直方向に変位している。この電子ビームの垂直方向の変位により、生成さ れたイメージの観察者からの距離が変化し、奥行に実質的な解像力が示される。 我々の経験から分かったことは、ピクセルレベル光学素子間に小さなギャップ があると、光学素子間の光学装置的な「クロストーク」が軽減されるということ がある。クロストークが軽減されるので、イメージのクラリティが増大し、しか も、これらのギャップに黒の不透明の材料を充填することにより、これら光学装 置の解像度をさらに増大させることができる。０．２５mm程度のギャップがある 場合に、非常に良い結果が得られた。０．１０mmのギャップも提案されており、 これは光学的なアイソレータとして完璧であり、特に、上述したような不透明の 充填物を用いた場合には、完璧に機能した。 これら光学装置のアレイは、各光学装置を一つ一つ手により、適正なＣＲＴに 、光学的に中性のセメントを用いて固着させ作成している。このようなプロセ スは勿論骨の折れる仕事であり、用いるツールの精度により、配置誤差が生じる 。しかし、光学装置のアレイの作成は、光学装置の完全なアレイの「マスタ」の 金型を作成し、この金型により熱可塑性樹脂を型押ししてマスタのレプリカを作 成し、得られたマスタのレプリカを接着剤でＣＲＴのスクリーン面全体に固着す る、ことにより行うことができた。 表面のディーテイルを型押しにより複製する方法により得られたものは、近年 の技術的な要件に応えたものとしては、レーザディスクやコンパクトディスクの ような大容量記憶媒体と、低コストのプラスチック材料を用いた低コストで高精 度の記録媒体とがある。 ピクセルレベル光学装置を大量生産する将来予想される方法でも、依然として 、熱可塑性樹脂を型押しすることが含まれるであろう。我々は、実験レベルでは あるが、ピクセルレベル光学装置のアレイを射出成形により作成することに成功 した。今日までに、異なる光学素子の３層のピクセルレベル光学装置を並べて、 ３−素子マクロ光学装置のアレイを作成するのにも成功した。好ましい実施の形 態の中には、これらの層を、層がずれないように接着剤により固着した例もある し、接着剤を用いないで、層をその端部で固定した例もある。 ピクセルレベル光学装置をＣＲＴ装置または発光装置の面に取り付ける場合に は、ピクセルレベル光学装置とピクセルとを正確に心合わせすることが重要であ る。垂直方向の心合わせがずれると、得られるイメージは常に奥行が偏ることに なり、水平方向の心合わせがずれると、３−Ｄディスプレイ装置の縦方向のビュ ーイング範囲が規制されることになる。同様に、光生成ピクセルと、ピクセルレ ベル光学装置の入射面との間の光結合は、発光している蛍光体と、光学装置の入 射面との間の物理的な距離を最小にすることにより、増大させることができる。 光学装置が取り付けられたＣＲＴの前面ガラスは、適正に統合すると、厚みを最 小にすることができる。大型のＣＲＴモニタの場合は、前面ガラスの厚みを８mm にすることもできる。しかし、ＣＲＴの構造を特殊な構造にし前面ガラスの厚み を２mmにしたＣＲＴモニタに、光学装置を取付けるのに我々は成功した。ＣＲＴ の成功例では、ピクセルレベル光学装置をＣＲＴの前面に作成した。 図３（ｂ）および図４（ａ）は受像管のピクセル３５とピクセルレベル線形光 学素子２の長方形のパターンを示す。このアレイでは、行が直線状であり、上下 のピクセルどうしが揃えてある。ピクセルと光学装置のこのパターンにより３− Ｄイメージが得られる。このようなパターンのみが本発明と逸脱しないものとす る。 図４（ｂ）はピクセル３５の好ましいパターンの他の例を示す。水平の３つの ピクセルよりなるグループは、左右のグループと垂直方向にオフセットされてお り、３−ピクセルグループの「タイル」パターンを形成している。研究段階では 、３−ピクセルグループは１つの赤ピクセル３５ｒと、１つの緑ピクセル３５ｇ と、１つの青ピクセル３５ｂにより構成した。慣用の２−ＤＴＶ受像管の場合の ように、カラーイメージはグループの相対的な発光、すなわち、これら３色のピ クセルの「トライアド」により作成される。各トライアド内で３つの色の順番を 変えるのは可能である。図４（ｂ）に示す順番は、研究段階で、これまで構成さ れた例である。 図５は慣用のＴＶピクチャのようなラスタイメージの水平走査線のデプス信号 を少し修正した例である。図５の右上に示す慣用のＣＲＴＴＶモニタまたはコン ピュータモニタでは、ピクチャは、順次、スクリーンを水平方向に走査される電 子ビームにより作成される。図５には、４本の走査線１７を示す。この順次走査 はＴＶ内またはコンピュータまたはコンピュータモニタ内の電子装置で、水平走 査線発生器により制御される。この信号のルミナンスまたはクロミナンス・コン ポーネントが変化しただけでは、水平走査線が上から下へ順次変化していかない 。 本発明によれば、水平線の上から下への順次変化は、奥行効果を出す直線状の 水平走査からの僅かに変位させて行われる。このような変化はデプス信号発生器 １８により物理的に影響される。デプス信号は加算器１９により直線状の水平ラ インに加算され、その結果、水平走査線が垂直方向に僅かに変化し、ライン２０ のようなラインが生成される。図５に示す信号発生器はジェネリックな機能を有 する。ＴＶセットでは、デプス信号発生器は慣用の映像信号デコーダであり、受 信された映像信号から、ルミナンスと、クロミナンスと、タイミング情報を取り 出し、後程説明するが、デプス情報を取り出す。このデプス情報はアナログ信 号に変換される。同様に、コンピュータでは、デプスコンポーネント発生器はＶ ＧＡビデオカードのようなソフトウェアにより駆動されるビデオカードであり、 ルミナンスと、クロミナンスと、タイミング情報を、コンピュータ・モニタに供 給し、ソフトウェア駆動型のデプスを情報コンピュータ・モニタに供給する。 図６は本発明の他の好ましい実施の形態であり、ピクセルレベル光学装置２に 光を入射させるのに、フィルム・トランスペアレンシ１４を用いた例である。本 実施の形態では、所望の位置にある光学装置に光が入射するように、この光学素 子の背面に配置する不透明なフィルムの部分の一部を透明にした。このフィルム は慣用的な方法により背後から光が照射される。光ビーム５ｃのみがフィルムの 透明部分を通過し、光学素子２を通過する。この状態は、図３の状態、すなわち 、ＣＲＴの電子ビームを光ビームを選択するのに用いた例と似通っている。この フィルム・トランスペアレンシは任意のサイズであり、８×１０のフィルムを用 いた例である。 図７は所定のフィルム・ストリップ１３からイメージを表示するピクセルレベ ル光学素子２のアレイ１１を示す。説明の都合上、このアレイ１１から、１２個 のピクセルレベル光学素子２を図示した。アレイ１１はホルダ１２により保持さ れている。フィルム・ストリップ１３のイメージは慣用の方法によりバックライ ト照明されている。慣用の投影レンズシステム８（図７では、破線で示す）によ り、アレイ１１上にイメージが得られる。このイメージの中心は、フィルム・ス トリップ１３の中心と、投影レンズ２２の光軸２３とに一致する。生成された３ 次元イメージを直接ビューすることができるし、周知のタイプの３次元実イメー ジプロジェクタのためのイメージジェネレータとして採用することができる。同 様に、生成された３次元イメージを静止画としてビューすることができるし、順 次、真の３次元映画として、慣用の映画と同様のレートでビューすることができ る。本実施の形態では、得られたピクセルが投影時に拡大されるときは、フィル ムストリップ１３の個々のピクセルを、ＴＶディスプレイに利用されるピクセル よりも著しく小さくすることができる。写真フィルムがＴＶディスプレイよりも 解像度の点で優る点は、ピクセルサイズを容易に縮小することができる点にあ る。 図８はシーン中の各オブジェクトのデプス、すなわち、主イメージングカメラ からシーン中の任意のオブジェクトまでの距離を測定するために、２つのカメラ を採用した例を示す。キャプチャされるシーン（図８は上方から観た図である） を、図８では、直方体２４と、立方体２５と、断面が楕円の立体で表す。これら の立体は、主イメージングカメラ２７から異なる距離にあるため、キャプチャさ れるシーン内のデプスが異なることになる。主イメージングカメラ２７は、芸術 的に好ましい方向から、主なるディーテイル内のシーンをキャプチャするために 採用されている。副カメラ２８は主イメージングカメラから離れた位置に配置し てあり、シーンを斜めから撮る。よって、主イメージングカメラと並行して、同 一シーンの異なるビューをキャプチャする。シーン内の各オブジェクトを撮る主 イメージングカメラからの距離を測定するため、三角測量という周知の技術を採 用する。 周知の方法により、これらの計算を行うことができる。生成されたデプス信号 は後段にある。この後段では、デプス信号生成に関する計算が「オフライン」で 行われる。すなわち、イメージがキャプチャされた後に、一般的に、イメージキ ャプチャとは離れたサイトで、デプス信号生成レート（デプス信号生成は、実時 間イメージキャプチャとは無関係に行うことができる）で行うことができる。デ プス信号生成の好ましい第２の例は、「実時間」で、すなわち、本質的に、イメ ージが収集されたとき、必要な計算を行う例である。実時間デプス信号を生成す る利点は、この実時間デプス信号により、「ライブ」３次元イメージの生成を行 うことができる。実時間生成のコンピューティング要件は、「オフライン」プロ セスの要件よりも実質的に大きい。「オフライン」プロセスの要件では、生成間 隔は低いが低コストのコンピューティング能力を利用して縮小することができる 。 実験により分かったことは、実時間で必要なコンピュテーションを行う方法は 、コストの面と、電子設計のコンパクト化のために好ましいが、イメージ処理を 行うデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いることにより、すなわち、デジタ ルイメージプロセッサ（ＤＩＰ）を用いることにより実施することができる。 ＤＳＰもＤＩＰも特化されているので、機能が限られているが、高速なプロセッ サである。 副カメラ２８は、主イメージングカメラのアングルとは異なるアングルからオ ブジェクトを撮るため採用されているので、この副カメラのイメージング品質は 主イメージングカメラのイメージング品質より低く、そのため、コストが低い。 具体的には、映画アプリケーションにおいては、主イメージングカメラは高価で 、高価なフィルムを採用しているのに対して、副カメラはフィルムまたはビデオ を用いる低価格なカメラである。このため、フィルムを用いた慣用の立体視技術 では、主イメージングカメラを２台用いなければならないので、これら２台のカ メラは高価な３５mmまたは７０mmフィルムを採用しなければならない、これに対 して、我々の技術では、主イメージングカメラを1台用いるだけでよいので、主 イメージングカメラとして、高品質、高価なカメラを用いる必要がある。 同一シーンを異なるアングルから撮った２つのイメージを比較分析したが、成 功であったし、シーン内のデプス・キュー(cues)を獲得することも可能である。 デプス・キューの獲得は、前方に配置した能動または受動のセンサ（イメージン グセンサである必要はない）を用いて行うことができる。我々は、実験では、あ るシーンのデプスをピクセル単位で完全に割り当てる（我々は「デプスマップ」 といっている）のに成功した。この割当ては、商用の超音波検知器のアレイを用 いて、シーンからの反射超音波を獲得して行われる。同様に、スキャニング赤外 線検知器を採用して、順次、シーンからの反射赤外線を獲得するのに成功した。 最後に、我々は実験で、マイクロ波を光源として用い、マイクロ波検知器を用い て、反射波を獲得するのに成功した。この技法は、レーダシステムを用いて３− Ｄイメージを獲得するのに特に有用である。 図９（ａ）は慣用の２次元イメージを獲得するため、デプス信号を抽出するプ ロセスの主ステップを示す。デプス信号を抽出することにより、フィルムであれ ビデオであれ、３−Ｄを慣用の２−Ｄイメージにすることが可能になる。 図９（ａ）では、モニタ上に、図８に示すオブジェクト２４，２５，２６が映 出されている。２−Ｄモニタ２９では、勿論、奥行の違いは観察者には分からな い。 デプスコンポーネントを２−Ｄイメージに付加するというプロセスでは、この シーンは、まず、映像デジタイジング・ボードを利用しているコンピュータ・ワ ークステーションで、デジタル化される。 周知のエッジ検出と、他の技術を利用してオブジェクト定義ソフトウェアとを 組み合わせて、シーン中の各オブジェクトを定義し、デプスを取り出すため、各 オブジェクトを関係付けることができる。ソフトウェアが適正に定義できず、オ ブジェクトを自動的に分離できない場合には、ヒューマン・エディタは、マウス か、ライトペンか、タッチスクリーンか、スタイラスか、ポインティング・シス テムを用いて、決定し、オブジェクトを定義し、輪郭をとる。一度、このシーン が個々のオブジェクトに分割されると、ヒューマン・エディタはソフトウェアに 従って、シーン中のオブジェクトのカメラからの相対的な距離、すなわち、見掛 け上のデプスを、それぞれ、任意に定義する。このプロセスは全体的に任意であ り、ヒューマン・エディタが判断を誤ると、歪んだ３−Ｄシーンが得られること になる。このプロセスの次のステップでは、ソフトウェアはシーン内の各ピクセ ルを走査し、各ピクセルにデプスコンポーネントを割り当てる。プロセスの結果 、デプスコンポーネント走査ライン３１がモニタ３０上に現われる。この走査ラ イン３１はデプス信号を表し、モニタ２９上のシーンの各オブジェクトを通るピ クセルのラインから得られる。図８に示すように配置されたオブジェクトを上方 から観た図は、図９（ａ）に示すデプスコンポーネント走査ラインが表す相対的 なデプスと、相関関係がある。 このプロセスにより、映像イメージにデプスを付加するのに用いられる装置の 接続と動作を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）では、イメージ処理コンピュータ・ ワークステーション７０は映像デジタイザ７１を有し、入力映像テープレコーダ （ＶＴＲ）７２と、出力映像テープレコーダ７３と、映像マトリクス・スイッチ ャ７４とを制御する（制御は図９（ｂ）に破線で示し、信号の流れを実線で示す ）。ワークステーションからコマンドが発行されると、映像デジタイザにより、 映像フレームが入力ＶＴＲからマトリクス・スイッチャを介して獲得される。獲 得された映像フレームはデジタル化され、図９（ａ）で説明したオブジェクト定 義プロセスが、得られたデジタルシーンに適用される。このフレームのた めに、デプス信号が計算されたとき、同一のフレームが、計算されたデプスコン ポーネントと共に、ＮＴＳＣビデオ発生器７５に入力される。デプスコンポーネ ントはビデオスペクトルの適正な位置にあるビデオフレームにＮＴＳＣ発生器に より付加される。そして、デプスが付加されたビデオフレームは、出力ＶＴＲ７ ３に書き出され、ついで、次のフレームに対して、処理が開始される。 この処理に関する幾つかの重要な点が開発研究段階で明らかになった。第１に は、デプスコンポーネントが、デプスコンポーネントのみを出力するＮＴＳＣ発 生器により、この信号の他の態様を変えることなく付加されるので、イメージを 最初にデジタル化せずに、この信号の元のイメージ部分を出力ＶＴＲに書き込む ことができる。このようにすると、イメージのデジタル化、アナログ形態への再 変換に起因するビジュアル・デグラデーションを除くことができる。デグラデー ションはコピーのジェネレーションを経るたびに増大するが、放送フォーマット 「コンポーネントビデオ」アナログＶＴＲ、例えば、M-IIまたはBetacam 装置を 利用することにより最小になる。勿論、イメージング産業では周知のことである が、コンピュータベースか、テープベースかに関らず、オール・デジタル記録装 置を用いると、コピー・ジェネレーションを経てもデグラデーションは生じない 。 第２には、フレーム単位の処理であるが、「フレームアキュレート(frame-acu rate)」ＶＴＲまたは他の記録装置がデプスを付加するのに必要である。エディ タは要求に応じて個々のフレームにアクセスすることができ、処理されたフレー ムを、出力テープの適正な位置に書き込まなければならない。この用途に適する 装置としては、（例えば、ＳＭＰＴＥタイムコードに従って）個々のフレームに アクセスするようにした装置のみが有用である。 第３には、処理全体をコンピュータにより制御することができるので、幾つか の個別の制御装置で制御せずに、１台のコンピュータ・コンソールにより制御す ることができる。コンピュータ制御可能な放送レベルコンポーネントＶＴＲや、 他の記録装置がアナログおよびデジタル記録可能な場合には、このようなコンピ ュータ−ＶＴＲリンクにより、時間のかかる巻戻し頭出しを自動化して、デプス 付加処理のある態様を半自動にすることができる。 第４には、「ＡＩ(artificial intelligence)」または「ＭＩ(machine intell igence)」をソフトウェアに与えて、小さい突起にまでデプスを加えることがで きる。我々は、例えば、人間の顔にデプスを加えて実際の顔に近づける技術を開 発し、その技術を、現在、改良している。この技術は、人間の顔のトポロジー、 例えば、鼻が頬より突き出していて、頬は両耳に向かって勾配があるという事実 を利用している。それぞれの特徴には、独自のデプス特性がある。このため、フ ィルムおよびビデオでの多くの共通のオブジェクトを取り扱うときに、エディタ 入力が軽減されることになる（人間の顔は説明のための例に過ぎない）。 第５には、半自動でオペレートするように制御ソフトウェアを構成することが できる。このようにすると、シーン中のオブジェクトが比較的静止している場合 には、エディタから入力せずに、制御ワークステーションは連続するフレームを 自動的に処理することができ、この処理を簡単にし、高速で行うことができるよ うになる。新しいオブジェクトをシーン中にエンタしたり、シーンのパースペク ティブが不規則に変化したりした場合には、勿論、エディタからの入力が必要と なる。我々が開発したＡＩベースの技術は現在改良している。この技術によれば 、シーン中のオブジェクトのデプスの変化が、パースペクティブに基づくととも に、ソフトウェアにとって周知の態様に対するオブジェクトの相対的なサイズに 基づき、自動的に計算される。 第６には、静止画または映画を入力および出力媒体として作業する場合には、 入力ＶＴＲ７２と、出力ＶＴＲ７３と、ビデオマトリクス・スイッチャ７４を、 それぞれ、高解像度フィルムスキャナと、デジタルデータスイッチと、高解像度 フィルムプリンタと置換することができる。この処理の残りの部分は、上述した ビデオ処理と本質的に同一である。この状態では、ＮＴＳＣ発生器を用いたデプ ス信号の供給は、図８に示すフィルム処理により取り除くことができる。 第７には、オール・デジタル環境で作業すると、コンピュータ・ベースのイメ ージストアの場合のように、入力ＶＴＲ７２と、出力ＶＴＲ７３と、ビデオマト リクス・スイッチャ７４を、コンピュータの大容量記憶装置と置換される。この ような大容量記憶装置は典型的には磁気ディスクであり、我々が研究室で用い るコンピュータ・ベースの編集ワークステーションでは、この磁気ディスクは内 蔵されている。このような大容量記憶装置は他の形式のデジタル大容量記憶装置 でもよい。オール・デジタル環境では、ＮＴＳＣ発生器によるデプス信号の供給 は、コンピュータの慣用のイメージ記憶フォーマットに、デプスマップのピクセ ルレベル要素を付加することにより、除去することができる。 添付のAppendix Aは、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して既に説明した改 良を行うため、研究室で用いたソフトウェア・リスティングのコピーである。 図１０はこの研究により得られたピクセル−レベル・デプスディスプレイ技術 を、プリントイメージを３次元ディスプレイに応用する例を示す。シーン３２は 慣用の２次元写真またはプリントのシーンである。ピクセルレベル・マイクロレ ンズのマトリクス３３（ここでは、明確にするために誇張してある）は、２−イ メージ上に置かれる。これら小さいレンズはそれぞれ異なる焦点距離を有するの で、観察者の眼には、デプスが異なって見える。マイクロレンズの断面３４は拡 大してあり、それぞれ、固有の形状を有するようにでき、従って、光学的に固有 の特性を有するようにできる。これは、イメージピクセルにより、観察者はデプ スを適正に感知させるためである。研究室では、今日まで、直径が１mmのマイク ロレンズを用いてきた。実験は、何分の１mmというマイクロレンズを用いて行わ れたので、このサイズのレンズのアレイを作成するのは可能であり、しかも、素 晴らしい解像度を有する３−Ｄプリントイメージを得ることができた。 大量生産で予想されることは、ここで説明したデプス信号生成技術を用いて、 捺印マスタを作成し、この捺印マスタから、型押し可能な樹脂か、熱可塑性樹脂 を型押しして、所定のイメージに対して、サイズの大きい低コストのマイクロレ ンズ・アレイが得られる。これは、型押してコンパクトディスクに情報を担持す る面を形成する技術に似ており、典型的にはクレジットカードのホログラムを大 量に複製するのに用いられる技術に似ている。このような技術は、将来、大規模 で低コストの３−Ｄプリントイメージを、雑誌、新聞、他のプリント媒体に導入 するのに用いられるであろう。マイクロレンズのマトリクス３３は四角形である が、他のパターン、例えば、マイクロレンズを同心円状に配置したものも、非常 に良く機能する。 注意すべきことは、慣用のＮＴＳＣ映像信号のピクチャ、ルミナンス、キャリ アは、映像バンド幅が、クロミナンスのバンド幅や、デプス・サブキャリアより も大幅に広い点である。ＮＴＳＣビデオ・ピクチャのルミナンス・コンポーネン トは、鮮明度が比較的高く、「細字鉛筆(fine pencil)」で書いたピクチャとし て特徴付けられる。一方、クロミナンス信号は少ない情報を搬送するのに必要で あり、クロミナンス信号により、ＴＶピクチャのコンテントが生成される。クロ ミナンス信号は、鮮明度の高い白黒ピクチャ上で、カラーの「スプラッシュ」を ペインティングするための「ブロード・ブラッシュ」として特徴付けられる。本 発明のデプス信号のスタイルは、高鮮明度のピクチャキャリアに似ているという よりも、情報が制限されたコンテント要件のカラー信号と似ている。 映像信号管理の重大な課題としては、情報を符号化して、どのようにして、元 の信号にはない信号にするかということと、このようにするのに、どのようにす れば簡単に行え、ＴＶレシーバをどのようにすれば除くことができるかというこ とがある。図１１は慣用のＮＴＳＣ映像信号のエネルギー分布を示す。ピクチャ 、すなわち、ルミナンスキャリア３６と、クロミナンス、すなわち、カラー情報 キャリア３７とを示す。ビデオスペクトラムの全情報は離散的な周波数間隔での エネルギーを表す。エネルギーはここでは、離散的な垂直線で表してある。この スペクトラムの残りの部分は空であり使用されない。図１１から分かるように、 カラーＴＳＣ映像信号のアーキテクトは、離散的な周波数に信号エネルギーを集 中させることにより、莫大な量の情報（例えば、色）をこの信号に組み込んでい る。そして、これらの離散的な周波数を、ピクチャキャリアの確立されたエネル ギー周波数間でインタリーブしている。この場合、両者がオーバラップせず、し かも互いに干渉しないようにする。 同様にして、本発明によれば、さらに追加の情報が必要なデプス信号の形式で 符号化されて、現行のＮＴＳＣ映像信号にされる。この場合も、クロミナンス信 号の場合に採用したインタリーブを行っている。 図１２は図１１に示したルミナンス・キャリア３６とクロミナンス・サブキャ リア３７を再度示してこの処理を説明するための図である。説明の都合上、クロ ミナンス・サブキャリアのバンド幅は３．５７９ＭＨｚを中心として、約１．５ ＭＨｚであり、デプス・サブキャリアのバンド幅は２．３７９ＭＨｚを中心とし て僅かに約０．４ＭＨｚである。クロミナンス・サブキャリアおよびデプス・サ ブキャリアは、それぞれ、ルミナンス・キャリアとインタリーブされるが、互い に干渉しないように分離されている。このサブキャリアはこのの周波数とバンド 幅で問題ないが、他の周波数とバンド幅でも、実際には、可能である。例えば、 研究室での実験では、デプス・サブキャリアの０．４ＭＨｚバンド幅を実質的に 縮小するのに成功した。これは、デプス・サブキャリアをＮＴＳＣ信号に挿入す る前に、デプス信号を周知の圧縮技術により圧縮することにより達成することが できた。信号再現する場合、信号を取り出すときに、圧縮解除する。圧縮解除す る前に、デプス・ディスプレイング・イメージング装置を駆動しておく。デプス 信号をＰＡＬおよびＳＥＣＡＭビデオ・フォーマットに組み込むアプローチを、 研究室で同様に行った。この場合、構成が特有であり、相対周波数が映像信号の 異なる性質により変化する。オール・デジタル環境では、コンピュータベースの イメージ記憶の場合と同様に、種々の記憶フォーマットが存在する。このため、 デプスマップの記憶に対応付けるビットを付加する方法は、フォーマットごとに 変化することになる。 図１３（ａ）は慣用のＴＶレシーバ内の回路を機能別に示す図である。これは 、典型的には、ＣＲＴ内の電子ビームの垂直変更を制御する例である。ＴＶ産業 に共通の用語を用いる。詳細はメーカによっても異なるし、モデルによっても異 なるが、本質的なことは相違しない。図１３（ａ）は慣用的な設計のＴＶレシー バを示し、その目的は、入力映像信号に同期して、順次、電子ビームをスイープ することにある。信号はチューナ４９により獲得され、映像中間周波増幅器５０ により増幅され、映像検波器５１に送られ、映像信号が抽出される。映像検波器 ５１の出力は検波器出力増幅器５２により増幅され、ついで、第１映像増幅器５ ３により増幅され、遅延線５４に出力される。 慣用の映像信号には、３つの主なコンポーネント、すなわち、ルミナンス（す なわち、ブライトネス、すなわち、この信号の「白黒」部分）と、クロミナンス （すなわち、色部分）と、この信号のタイミング部分あり、予め定めた通りに全 てのことが行われる。これらのコンポーネントのうち、同期情報は、同期分離器 ５５の増幅された信号とは分離されている。そして、垂直同期情報は垂直同期反 転器５６により反転され、垂直スイープ発生器６４に供給される。垂直スイープ 発生器６４の出力は、偏向ヨーク６５として知られるＣＲＴの電磁コイルに供給 される。偏向ヨーク６５により電子ビームが走査され、電子ビームがＣＲＴのス クリーンを横切るときに、直線状の経路を滑らかに辿ることになる。 既に説明したように、３−ＤＴＶ受像管では、この直線状の電子ビーム経路は 僅かに変動するので、ピクセルレベル光学装置により、３−Ｄ効果を奏すること ができる。図１３（ｂ）は追加の回路を機能別に示す。これら追加の回路は、適 正に符号化された映像信号からデプス・コンポーネントを取り出し、この信号の デプス・コンポーネントを電子ビームの僅かに変化する経路に変換するために、 慣用のＴＶに付加しなければならない。図１３（ｂ）では、破線で囲んだ以外の 各機能は図１３（ａ）に示す慣用のＴＶレシーバの機能である。破線で囲んだ機 能はデプスコンポーネントを抽出し、３−Ｄ効果を奏するのに必要である。 図１２で説明したように、クロミナンス、すなわち、色信号を符号化する方法 と本質的に同様の方法により、デプス信号はＮＴＳＣ映像信号に符号化される。 ただし、符号化の周波数は異なる。符号化処理が同一であるので、デプスコンポ ーネントを含む信号は、慣用のＴＶセットで用いられるのと同様の増幅器であっ て抽出前に色信号を増幅する増幅器（ここでは、第１色中間周波増幅器５７）を 用いて、抽出するのに充分なレベルまで増幅することができる。 この増幅されたこの信号のデプス・コンポーネントは、符号化された色を同一 信号から抽出するのに用いられるプロセスと同一のプロセスで、映像信号から抽 出される。このプロセスでは、基準信号、すなわち、「ヤードスティック」信号 が、デプス・コンポーネントが生成される周波数で、ＴＶレシーバにより生成さ れる。この信号は、その周波数で実際に存在する信号と比較される。「ヤードス ティック」からの差分からデプス信号を解釈する。この基準信号はデプス・ゲー トパルス整形器５９により生成され、デプス・ゲートパルス・リミッタ５８によ り必要なレベルに整形される。整形された基準信号は、慣用のＴＶレシーバの電 子ビームの水平スイープと同期をとるために用いられる同期分離器５５のために 、符号化された入力デプス信号と同期がとられる。 第１色中間周波増幅器５７からの増幅され符号化されたデプス信号と、デプス ・ゲートパルス・リミッタ５８からの基準信号が、比較するため合成されると、 得られた信号はゲート・デプス同期増幅器６３により増幅される。この増幅され た信号には、色およびデプス・コンポーネントが含まれることになり、これらの 信号のみが、デプス信号の符号化周波数、すなわち、２．３７９ＭＨｚを中心と して存在し、抽出器６２により抽出される。抽出された信号が、抽出されたデプ ス信号であり、ついで、水晶出力増幅器６１により有用なレベルまで増幅される 。デプスコンポーネントを複合映像信号から抽出する回路は、ＴＶスクリーン上 で行う電子ビームの円滑な水平スイープに修正を加えて、得られたイメージにデ プスを表示することができなければならない。この水平スイープに修正を加える ため、慣用のＴＶセットで周期的に生成された標準垂直同期信号に合せて、図１ ３（ａ）で既に説明したように、抽出され増幅されたデプス信号がデプス加算器 ６０により加算される。修正された垂直同期信号はデプス加算器６０の出力信号 であり、垂直スイープ発生器６４で電子ビームの垂直スイープを生成するために 用いられ、慣用のＴＶレシーバの場合のように、偏向ヨーク６５を駆動して、走 査電子ビームの移動を制御する。走査電子ビームは慣用の中心線から僅かに上下 に偏向され、従って、既に説明したピクセルレベル光学装置への光ビームの入射 点を僅かに変化させることにより、３−Ｄ効果を映像イメージに生じさせる。 図１４は図１３の破線で囲んだ部分の機能の好ましい具体例である電子回路を 示す。 図１５は別の形態のピクセルレベル光学構造に入射される光の入射点を変化さ せる別の手段を示す。この例では、ピクセルレベル光学構造３９は適正な光学的 な搬送機能を有し、この機能により、光学素子３９の軸から放射状に焦点距離が 長くなり、焦点距離は軸４３を中心にして軸対称になる。コリメートされ円筒形 状になった光はこの光学構造に入射される。円筒の半径はゼロからこの光学構造 の有効動作半径まで変化する。３つの円筒形状コリメーション４０，４１および ４２を図示してある。この光学構造特有の光搬送機能に従って、同心円状の入力 光バンド４０ａ，４１ａおよび４２ａが形成され、観察者からの異なる見掛け上 の距離に、生成された光のピクセルが形成される。 図１６はプレゼンテーションを明確に説明するための図であり、個々のピクセ ルからの出射光をビューする観察者の目視距離を変化させる手段を示す。図１６ では、観察者の眼４はピクセルレベル光学装置から離れた位置にある。コリメー トされた光ビームは、斜めに置かれたミラー７６の異なるポイントに入射させる ことができる。ポイントとして、図には、光ビーム５，６および７を示す。ミラ ー７６は入力光ビームを凹面鏡７７側に反射させる。凹面鏡上のイメージは凹面 鏡の特性を反映しているので、上述した特性と、入力ビームの入射点に従って、 光ビームは観察者５ａ，６ａ，および７ａからの目視距離を変化させる。この凹 面鏡の曲面は種々の円錐曲線を用いて数学的に処理することができる。我々の研 究室では、放物線と、双曲線と、球面を用いて処理するのに成功した。本実施の 形態では、実験結果から、平面鏡と曲面鏡の表面(first surface)は種々の表面 のものが可能であることが分かった。 図１７は図１６に示す例として、平面鏡７６と曲面鏡７７を組合わせてなるピ クセルレベル光学装置を、光源としてのＣＲＴの表面に配置した例を示す。１つ のピクセルに対応する曲面鏡７７は、隣接するピクセルに対応する（直上の）平 面鏡と組み合わされ、組合せ素子７８を構成する。これら組合せ素子はＣＲＴの 前面ガラス上に配置される。前面ガラスの背面には、慣用の蛍光体層９があり、 蛍光体層９はコリメートされた電子ビームが衝突すると、発光する。図では、ビ ーム５ｂ，６ｂおよび７ｂが異なる点に入射されている。ビーム５ｂ，６ｂおよ び７ｂに対してもそうであるが、各ピクセルレベル光学装置において、ピクセル レベル光学装置の空間内のビームに対して、光の点は一意であるので、対応する 一意の点に、観察者が与えられる。本発明の屈折させる例と同様に、ＣＲＴ以外 の光源も採用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年３月３日 【補正内容】 真の３次元イメージを作成する他の例を説明する。この例は物理的なオブジェ クトを走査するのに、回転するヘリカルスクリーンか蒸気の雲をレーザビームに より機械的に走査するか、ＣＲＴ内の複数の内部蛍光体スクリーンを順次駆動さ せるか、あるいは、柔軟な曲面鏡を物理的に偏向させて慣用のイメージフォーメ ーション装置の焦点を変化させている。 これらの技術はどれも、煩わしく、作成するのが困難であり、しかも、見ずら く、市場での展開が困難であった。 同じ頃、ビューワ(viewer)器具に関する技術が種々現われた。それらの技術に は、同時にディスプレイされるデュアルイメージを分離するための２色の眼鏡や 偏光フィルタがある。また、それらの技術には、バーチャルリアリテイ・ディス プレイ・ヘッドギアがある。それらの技術は、どれも、立体視に関するものであ り、個別の右眼および左眼イメージを同化させてデプス（奥行）を感知するもの である。 これらの技術より得られる立体イメージの中には、驚くべき品質のものもある が、観察者の快適さ利便さは犠牲にされており、眼に負担がかかり、得られたイ メージは暗く、また、このような立体イメージを簡単に感知できないし快適に感 知できない一部の人は、犠牲にされた。 さらに悪いことには、最近活発になった眼科用薬品の研究や神経学は、立体イ メージングシステム、ビューワ器具、等々は持続的な効果が潜在していると示唆 している。 日本国特許出願62077794に開示されている２次元ディスプレイ装置は、離散的 なピクセルによりイメージを形成する。このディスプレイ装置は各ピクセルの前 面に整列させた光学素子のアレイを有し、各光学素子の有効焦点距離を個別に変 化させ、このディスプレイ装置の前方の観察者からの見掛け上の目視距離を変化 させ、各ピクセルを出現させることにより、３次元イメージを作成する。 特に、この日本国特許出願62077794に開示された光学素子は、ネマ型液晶から 作成されており、各レンズの焦点距離は、液晶の配列を変化させる電界を変化さ せることにより変化させることができる。このシステムで必要なものは、トラン ジスタと、マイクロレンズへの他の電気的な接続と、ガラスプレート間の特殊な 充填材である。さらに、得られる有効焦点距離は変化が非常に小さいので、大き な拡大レンズのような光学コンポーネントを用いる必要がある。よって、システ ムは不必要に大型になり、縦方向のイメージ・ビューイング角度が極端に制限さ れる。 発明の開示 本発明の目的は、日本国特許出願62077794に開示されたシステムの問題点を解 決した３次元イメージング装置を提供することにある。 このような目的を達成するため、本発明は、各光学素子の焦点距離が一般的に イメージに平行な面に沿って順次変化する。所望のデプスに応じて、光の入射点 を光学素子の入射面に沿って変位させて、光の出射点を１つのピクセル内で僅か に変位させる手段を備えている。よって、有効焦点距離が動的に変化し、観察者 からの見掛け上の目視距離が、光の入射点の変位に応じて変化する。 一実施の形態では、光学素子は２つ以上のレンズにより構成されるが、ミラー でもよいし、屈折面と反射面を組合わせたものでもよい。 最も簡単な形態では、ピクセルと、ピクセルに重ねた光学素子が四角形であり 、光学素子の各焦点距離は光学素子の長手方向に沿って順次変化する。この場合 、光の入射点は長さに沿って線形にずれる。しかし、他の形状を有し、他の種類 の変位を有する光学素子でも、本発明の範囲を逸脱しない。例えば、光学素子は 円形であって、焦点距離が光学素子の中心から放射状に変化させることができる 。このような場合、光は同心円状に入射される。 同様に、ピクセルレベル光学素子の光学的な特性の変化は、実施の形態の例で は、当該光学素子表面の物理形状により変化する。 請求の範囲 １．離散的なピクセルによりイメージを形成する２次元ディスプレイ装置であっ て、前記各ピクセル上に揃えて配置した光学素子のアレイを有する２次元ディス プレイ装置と、前記各光学素子の有効焦点距離を個々に変化させて、前記２次元 ディスプレイの前方の個々のピクセルが現われる位置の観察者からの見掛け上の 目視距離を変化させる手段とを備え、３次元イメージを作成するディスプレイ装 置であって、 焦点距離がイメージと一般的に平行な面に沿って順次変化する各光学素子（２ ）、 前記光学素子の入射面の光入射点（５，６，７）の変位に応じて、１つのピク セル内で光の出射点（５ｂ，６ｂ，７ｂ）を所望のデプスに応じて僅かに変位さ せる手段（１８，６５）と を備え、 有効焦点距離を動的に変化させて、光入射点の変位に従って観察者からの見掛 け上の目視距離（５ａ，６ａ，７ａ）を変化させることを特徴とするディスプレ イ装置。 ２．請求項１において、光学素子（２）は屈折素子であり、入射面は屈折面であ ることを特徴とするディスプレイ装置。 ３．請求項２において、前記屈折面は焦点距離を変化させるためのものであるこ とを特徴とするディスプレイ装置。 ４．請求項２において、前記光学素子（２）は、焦点距離を変化させるため、そ れぞれ、屈折率が該屈折素子に沿って順次変化する光学材料から作成されている ことを特徴とするディスプレイ装置。 ５．請求項２ないし４のいずれかにおいて、変位と焦点距離の間の関係が線形で あることを特徴とするディスプレイ装置。 ６．請求項２ないし４のいずれかにおいて、変位と焦点距離の間の関係が非線形 であることを特徴とするディスプレイ装置。 ７．請求項２ないし６のいずれかにおいて、光学屈折素子（３９）は焦点距離が 光学屈折素子の光軸から放射状に変化し、前記変位させる手段は、１つのピクセ ル内で放射状に光の出射点（４０ａ，４１ａ，４２ａ）を変化させることを特徴 とするディスプレイ装置。 ８．請求項２ないし６のいずれかにおいて、前記光学素子（２）は形状が細長く 、焦点距離が一端からの距離に沿って変化し、前記表示手段は１つのピクセル内 で線形に光出射点を変位させることを特徴とするディスプレイ装置。 ９．請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記光源としてのディスプレイ装置 は液晶ディスプレイ装置か、電光変換装置か、あるいは、プラズマディスプレイ 装置のいずれかであることを特徴とするディスプレイ装置。 １０．請求項８において、前記ディスプレイ装置はＣＲＴ（１０）上に複数の細 長い蛍光体ピクセルを有し、前記１つのピクセル内で線形に光出射点を変位させ る表示手段は、電子ビームを各蛍光体ピクセルに沿って変位させる手段（６５） を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。 １１．請求項１０において、前記電子ビームは断面が長方形（６６ｄ）であるこ とを特徴とするディスプレイ装置。 １２．請求項１０において、前記電子ビームは断面が楕円形（６６ｃ）であるこ とを特徴とするディスプレイ装置。 １３．請求項１０ないし１２のいずれかにおいて、前記ピクセルは連続してに配 置してあり、 前記ディスプレイ装置はテレビジョン・レシーバであって、各ピクセルに対応 するデプス・コンポーネントを、受信された信号から抽出する手段（５８，５９ ，６１，６２，６３）と、 抽出されたデプス・コンポーネントを慣用の水平走査線に加算して、該水平走 査線の垂直レベルを、ピクセルごとに制御する手段（６０）と を備え、階段状のラスタ走査線（２０）を得ることを特徴とするディスプレイ装 置。 １４．請求項２において、前記光学素子は光学素子との間にギャップを有するこ とを特徴とするディスプレイ装置。 １５．請求項１４において、前記ギャップに黒色の不透明材料を充填したことを 特徴とするディスプレイ装置。 １６．請求項２において、前記光学素子は型押しして得られたプラスチックシー トであることを特徴とするディスプレイ装置。 １７．請求項２において、前記光学素子は射出成形により得られたプラスチック シートであることを特徴とするディスプレイ装置。 １８．請求項２において、前記光学素子は、それぞれ、少なくとも２つの光学コ ンポーネント（図１（ｂ））を備えた複合装置であることを特徴とするディスプ レイ装置。 １９．請求項１８において、前記少なくとも２つの光学コンポーネントは、少な くとも２枚の型押ししたプラスチックシートであることを特徴とするディスプレ イ装置。 ２０．請求項１８において、前記少なくとも２つの光学コンポーネントは、少な くとも２枚の型押ししたプラスチックシートを、端部どうし接着したものである ことを特徴とするディスプレイ装置。 ２１．請求項８において、前記ディスプレイ装置は、写真フィルム・トランスペ アレンシ（１４）用のビューワまたはプロジェクタであり、 前記光出射点を変位させる手段は、透明部（５ｃ）を有する前記写真フィルム ・トランスペアレンシに取り付けるマスクを備えたことを特徴とするディスプレ イ装置。 ２２．離散的なピクセルにより構成された２次元イメージディスプレイ装置から 、３次元イメージを作成し、 前記ピクセルの前面に揃えて光学素子のアレイを設け、 各光学素子の有効焦点距離を変化させて、前記ディスプレイ装置の前方の位置 であって個々のピクセルが現われる位置のビューワからの見掛け上の目視距離を 変化させる方法であって、 各光学素子の焦点距離を一般的にイメージに平行な面に沿って順次変化させる ステップを備え、 各光学素子の有効焦点距離を変化させるステップは、 各ピクセル内で、２次元イメージからの出射光の点を変化させるステップと、 イメージからの前記出射光を前記光学素子に入射させるステップと を備え、 前記光学素子に入射される前記出射光の点が、ピクセルの見掛け上のデプスを 決定することを特徴とする方法。 ２３．請求項２２において、前記光学素子は屈折素子であり、光は前記屈折素子 に入射されることを特徴とするディスプレイ方法。 ２４．請求項２２において、前記光学素子はミラーであり、光は前記ミラーで反 射されることを特徴とするディスプレイ方法。 ２５．請求項２２ないし２４のいずれかにおいて、２次元イメージから出射され る光の点を変位させるステップは、前記２次元イメージから出射される光の点を 線形に変位させるステップを備えたことを特徴とする方法。 ２６．請求項２２ないし２４のいずれかにおいて、２次元イメージから出射され る光の点を変位させるステップは、前記２次元イメージから出射される光の点を 放射方向に変位させるステップを備えたことを特徴とする方法。 ２７．請求項１において、前記光学素子は鏡（７６，７７）であり、表面が反射 面であることを特徴とする方法。 ２８．請求項２７において、前記光学素子はそれぞれ平面鏡（７６）と凹面鏡（ ７７）を備えたことを特徴とする方法。 ２９．請求項２８において、前記平面鏡（７６）は組合せ素子（７８）の一面と して形成され、該組合せ素子の他面が隣接するピクセルに対応する凹面鏡（７７ ）であることを特徴とする方法。 ３０．請求項１０ないし１２のいずれかにおいて、前記ディスプレイ装置はコン ピュータ・モニタであり、 コンピュータ・ベースのビデオドライバは、各ピクセルに対するデプス・コン ポーネントを、コンピュータから受信されたデータから取り出す手段と、 取り出された前記デプス・コンポーネントを慣用の水平走査ラインに、ピクセ ルごとにに加算して階段状のラスタ（２０）を形成する手段（１９）と を備えたことを特徴とする方法。 ３１．離散的なピクセルと、 該ピクセル上にそれぞれ揃えて配置して２次元イメージに張り付けたマイクロ レンズであって、ビューワからの予め定めた距離に対応するピクセルを表示する ための固定焦点距離をそれぞれ有するマイクロレンズのアレイと により形成された２次元イメージプリントまたは写真。 ３２．ＴＶ方向信号を符号化する方法であって、 各ピクセルに対してデプス信号を生成するステップと、 生成されたデプス信号を前記ＴＶ放送信号のコンポーネントに加算するステッ プと を備えたことを特徴とする方法。 ３３．請求項３２において、デプス信号コンポーネントを抽出するステップを備 えたことを特徴とする方法。 ３４．請求項３２において、デプス信号を生成するステップは、間隔を開けて設 けたカメラを用いて行う三角測量法であることを特徴とする方法。 ３５．請求項３２において、前記デプス信号を生成するステップは、非光学的な デプスセンサを用いることを特徴とする方法。 ３６．３−Ｄ情報から慣用の２−Ｄイメージングを行う方法において、 各シーンをデジタル化するステップと、 前記シーン中の個々のオブジェクトを定義するステップと、 前記シーン中の個々のオブジェクトに、指定されたデプスを割り当てるステッ プと、 前記シーン中の各ピクセルを走査するステップと、 前記指定されたデプスに基づき個々のデプスコンポーネントをピクセルに割り 当てるステップと を備えたことを特徴とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．離散的なピクセルによりイメージを形成する２次元ディスプレイ装置であっ て、該２次元ディスプレイ装置の前方の個々のピクセルが現れる位置の観察者か らの見掛け上の目視距離を、前記イメージのピクセルごとに動的に変化させる手 段を備え、３次元イメージを作成することを特徴とする２次元ディスプレイ装置 。 ２．請求項１において、前記動的変化手段は、 前記各ピクセル上に揃えて配置され、焦点距離がイメージと一般的に平行な屈 折面に沿って順次変化する透明な光学屈折素子のアレイと、 前記光学素子の入力屈折面の光入射点の変位に応じて、１つのピクセル内で光 の出射点を所望のデプスに応じて僅かに変位させる手段と を備え、 光入射点の変位に従って観察者からの見掛け上の目視距離を変化させる ことを特徴とするディスプレイ装置。 ３．請求項２において、前記屈折面は焦点距離を変化させるためのものであるこ とを特徴とするディスプレイ装置。 ４．請求項２において、前記光学素子は、焦点距離を変化させるため、それぞれ 、屈折率が該屈折素子に沿って順次変化する光学材料から作成されていることを 特徴とするディスプレイ装置。 ５．請求項２において、変位と焦点距離の間の関係が線形であることを特徴とす るディスプレイ装置。 ６．請求項２において、変位と焦点距離の間の関係が非線形であることを特徴と するディスプレイ装置。 ７．請求項２において、光学屈折素子は焦点距離が光学屈折素子の光軸から放射 状に変化し、前記変位させる手段は、１つのピクセル内で放射状に光の出射点を 変化させることを特徴とするディスプレイ装置。 ８．請求項２において、前記光学素子は形状が細長く、焦点距離が一端からの距 離に沿って変化し、前記表示手段は１つのピクセル内で線形に光出射点を変位さ せることを特徴とするディスプレイ装置。 ９．請求項２、７、８のいずれかにおいて、前記光源としてのディスプレイ装置 は液晶ディスプレイ装置か、電光変換装置か、あるいは、プラズマディスプレイ 装置のいずれかであることを特徴とするディスプレイ装置。 １０．請求項８において、ＣＲＴを備えたディスプレイ装置であって、前記ＣＲ Ｔはその上に複数の細長い蛍光体ピクセルを有すると共に各蛍光体ピクセルに沿 って電子ビームを変位させて前記各光学素子の光出射点と光入射点とを同時に変 位させる手段を含むことを特徴とするディスプレイ装置。 １１．請求項１０において、前記電子ビームは断面が長方形であることを特徴と するディスプレイ装置。 １２．請求項１０において、前記電子ビームは断面が楕円形であることを特徴と するディスプレイ装置。 １３．請求項１０において、前記ディスプレイ装置はテレビジョン・レシーバで あって、各ピクセルに対応するデプス・コンポーネントを、受信された信号から 抽出する手段と、 抽出されたデプス・コンポーネントを慣用の水平走査線に加算して、該水平走 査線の垂直レベルを、ピクセルごとに制御する手段と を備え、 階段状のラスタ走査線を得る ことを特徴とするディスプレイ装置。 １４．請求項２において、前記光学素子は光学素子との間にギャップを有するこ とを特徴とするディスプレイ装置。 １５．請求項１４において、前記ギャップに黒色の不透明材料を充填したことを 特徴とするディスプレイ装置。 １６．請求項２において、前記透明光学素子は型押しして得られたプラスチック シートであることを特徴とするディスプレイ装置。 １７．請求項２において、前記透明光学素子は射出成形により得られたプラスチ ックシートであることを特徴とするディスプレイ装置。 １８．請求項２において、前記光学素子は、それぞれ、少なくとも２つの光学コ ンポーネントを備えた複合装置であることを特徴とするディスプレイ装置。 １９．請求項１８において、前記少なくとも２つの光学コンポーネントは、少な くとも２枚の型押ししたプラスチックシートを接着したものであることを特徴と するディスプレイ装置。 ２０．請求項１８において、前記少なくとも２つの光学コンポーネントは、少な くとも２枚の型押ししたプラスチックシートを、端部どうし接着したものである ことを特徴とするディスプレイ装置。 ２１．請求項８において、前記ディスプレイ装置は、写真フィルム・トランスペ アレンシ用のビューワまたはプロジェクタであり、 前記光出射点を変位させる手段は、予め選択された透明部を有する前記写真 フィルム・トランスペアレンシの各ピクセルに取り付けるマスクを備えたことを 特徴とするディスプレイ装置。 ２２．請求項１において、前記２次元イメージはプリントまたは写真イメージで あり、 前記動的変化手段は、該ピクセルにそれぞれ揃えて配置して２次元イメージに 貼り付けたマイクロレンズであって、観察者からの予め定めた距離に対応するピ クセルを表示するための焦点距離をそれぞれ有するマイクロレンズのアレイから 成ることを特徴とするディスプレイ装置。 ２３．２次元イメージディスプレイ装置から３次元イメージを作成する方法であ って、 前記２次元イメージをピクセルに分けるステップと、 前記２次元ディスプレイ装置の前方の個々のピクセルが現れるビューワからの 見掛け上の目視距離を前記イメージに亘りピクセルごとに動的に変化させるステ ップと を備えたことを特徴とする方法。 ２４．請求項２３において、前記２次元イメージはＣＲＴ、液晶ディスプレイ装 置、電光変換装置、プラズマディスプレイ装置、写真スライド、映画フィルムの うちのいずれか形成され、 各ピクセル内で、２次元イメージからの出射光の点を変化させるステップと、 前記出射光を前記ピクセルの前面に揃えて設けた光学素子に入射させるステッ プと を備え、 前記光学素子に入射される前記出射光の点が、ピクセルの見掛け上のデプスを 決定することを特徴とする方法。 ２５．請求項２４において、２次元イメージから出射される光の点を変位させる ステップは、前記２次元イメージから出射される光の点を線形に変位させるステ ップを備えたことを特徴とする方法。 ２６．請求項２４において、２次元イメージから出射される光の点を変位させる ステップは、前記２次元イメージから出射される光の点を放射方向に変位させる ステップを備えたことを特徴とする方法。 ２７．ＴＶ放送信号を符号化する方法であって、 各ピクセルに対してデプス信号を生成するステップと、 デプス信号を前記ＴＶ放送信号のコンポーネントに加算するステップと を備えたことを特徴とする方法。 ２８．請求項２７において符号化されたＴＶ放送信号を復号化する方法であって 、デプス信号コンポーネントを抽出するステップを備えたことを特徴とする方法 。 ２９．請求項２７においてＴＶ放送信号を符号化する方法であって、デプス信号 を生成するステップは、間隔を開けて設けた２つのカメラを用いて行う三角測量 法であることを特徴とする方法。 ３０．請求項２７においてＴＶ放送信号を符号化する方法であって、前記デプス 信号を生成するステップは、非光学的なデプスセンサを用いることを特徴とする 方法。 ３１．３−Ｄ情報から慣用の２−Ｄイメージングを行う方法において、 各シーンをデジタル化するステップと、 前記シーン中の個々のオブジェクトを定義するステップと、 前記シーン中の個々のオブジェクトに、指定されたデプスを割り当てるステッ プと、 前記シーン中の各ピクセルを走査するステップと、 前記指定されたデプスに基づき個々のデプスコンポーネントをピクセルに割り 当てるステップと を備えたことを特徴とする方法。 ３２．その上にそれぞれ長さと幅を持った複数の長方形蛍光体ピクセルを有し、 所望のデプスに応じて各蛍光体ピクセルの長さに沿って電子ビームを変位させる 手段を備えたＣＲＴと、 前記各ピクセルの前方に揃えて配置され、それぞれ長さと幅を持ち、焦点距離 が光学素子の長さに沿って順次変化する長方形の透明な光学屈折素子のアレイと を備える２次元ディスプレイ装置であって、 前記２次元ディスプレイ装置の前方の個々のピクセルが現れる位置の観察者か らの見掛け上の目視距離を所望のデプスに応じて変化させることによって３次元 イメージを作成することを特徴とする２次元ディスプレイ装置。 ３３．請求項３２において、前記ピクセルが何列にも横に並んでいることを特徴 とするディスプレイ装置。 ３４．請求項３３において、前記ディスプレイ装置はテレビジョン・レシーバで あって、各ピクセルに対応するデプス・コンポーネントを、受信された信号から 抽出する手段と、 抽出されたデプス・コンポーネントを慣用の水平走査線に加算して、該水平走 査線の垂直レベルを、ピクセル毎に制御する手段と を備え、 階段状のラスタ走査線を得る ことを特徴とするディスプレイ装置。 ３５．請求項１において、前記動的変化手段は、 前記各ピクセル上に揃えて配置され、焦点距離がイメージと一般的に平行な面 に沿って順次変化する透明な光学素子のアレイと、 前記光学素子の入力面の光入射点の変位に応じて、１つのピクセル内で光の出 射点を所望のデプスに応じて僅かに変位させる手段と を備え、 光入射点の変位に従って観察者からの見掛け上の目視距離を変化させることを 特徴とするディスプレイ装置。 ３６．請求項１において、前記動的変化手段は、 前記各ピクセル上に揃えて配置され、焦点距離がイメージと一般的に平行な反 射面に沿って順次変化する透明な光学反射素子のアレイと、 前記光学素子の入力反射面の光入射点の変位に応じて、１つのピクセル内で光 の出射点を所望のデプスに応じて僅かに変位させる手段と を備え、 光入射点の変位に従って観察者からの見掛け上の目視距離を変化させる ことを特徴とするディスプレイ装置。 ３７．請求項３６において、前記光学素子はそれぞれ平面鏡と凹面鏡を備えたこ とを特徴とするディスプレイ装置。 ３８．請求項３７において、前記平面鏡は組合せ素子の一面として形成され、該 組合せ素子の他面が隣接するピクセルに対応する凹面鏡であることを特徴とする ディスプレイ装置。 ３９．請求項１０、３２、３３のいずれかにおいて、前記ディスプレイ装置はコ ンピュータ・モニタであり、 コンピュータ・ベースのビデオドライバは、各ピクセルに対するデプス・コン ポーネントを、コンピュータから受信されたデータから取り出す手段と、 取り出された前記デプス・コンポーネントを慣用の水平走査線に、ピクセル毎 に加算して階段状のラスタを形成する手段と を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。