JP2002049005A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察者からの見かけ上の距離にイメージ上の
各ピクセルが表現されるようにする。 【解決手段】 離散的なピクセルにより形成した印刷イ
メージおよび写真イメージであって、前記イメージの異
なる部分が観察者からは異なる距離に現れるかのように
した印刷イメージおよび写真イメージと、前記イメージ
に重ねた固定焦点マイクロレンズのアレーであって、前
記イメージに永久固着してあり、熱可塑性プラスティッ
クまたは接触加工プラスティックで永久加工した固定焦
点マイクロレンズを有するアレーとを備え、前記マイク
ロレンズは、それぞれ、前記イメージ上の各ピクセルに
対応させ、前記各ピクセルが現れるべき観察者からの見
かけ上の距離に各ピクセルが表現されるように、前記各
ピクセルに焦点距離を対応させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】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
Lippman 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 photography)」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。

【０００３】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4,729,01
7 号がある）。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。この技術が慣用
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。

【００１８】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。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１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。

【００２０】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。

【００２１】図１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。

【００２２】図１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２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。

【００２３】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。

【００２４】図３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３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３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。

【００２５】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。

【００２６】図４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４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４には、ビーム５ｂ，６
ｂ，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４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。

【００２７】図５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５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５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，６
ｂ，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。

【００２８】図６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。

【００２９】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。

【００３０】図６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。

【００３１】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。

【００３２】図７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７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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。ＣＲ
Ｔ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。

【００３８】図５および図７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。

【００３９】図８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−ＤＴ
Ｖ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８に示す順番は、
研究段階で、これまで構成された例である。

【００４０】図９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９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９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。

【００４１】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９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ＶＧＡ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。

【００４２】図１０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、ＣＲ
Ｔ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。

【００４３】図１１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１
１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。

【００４４】図１２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１２は上方から観た図である）を、図１２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。

【００４５】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。

【００４６】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（Ｄ
ＩＰ）を用いることにより実施することができる。ＤＳ
Ｐ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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】図１３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。

【００５０】図１３では、モニタ上に、図１２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。

【００５１】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。

【００５２】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１２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１３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。

【００５３】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１４
に示す。図１４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１４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Ｖ
ＴＲ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１３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ＶＴＲ７３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。

【００５４】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ＮＴＳ
Ｃ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Ｖ
ＴＲ、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。

【００５５】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-acurate)」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。

【００５６】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。

【００５７】第４には、「ＡＩ(artificial intelligen
ce) 」または「ＭＩ(machineintelligence) 」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）。

【００５８】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。

【００５９】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、ＮＴＳ
Ｃ発生器を用いたデプス信号の供給は、図１２に示すフ
ィルム処理により取り除くことができる。

【００６０】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。

【００６１】図１５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３
２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１
mm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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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１６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１６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。

【００６５】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。

【００６６】図１７は図１６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３．５７９Ｍ
Ｈｚを中心として、約１．５ＭＨｚ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。

【００６７】図１８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１８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５３により増幅され、遅延
線５４に出力される。

【００６８】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５
５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６
４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。

【００６９】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１９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１９では、破線で囲んだ以外の各機能は図１８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。

【００７０】図１７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。

【００７１】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５
５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。

【００７２】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
１８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。

【００７３】図２０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。

【００７４】図２１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３
９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４２
ａ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。

【００７５】図２２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
２２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７
７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７
ａ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。

【００７６】図２３は図２２に示す例として、平面鏡７
６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５
ｂ，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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】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４】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５】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６】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７】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８】イメージ管のピクセルの第３の好ましいパター
ンを示す図である。

【図９】ＴＶ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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】図１３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１５】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１６】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１７】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１８】ＣＲＴでの電子ビームの偏向を制御する慣用
のＴＶレシーバの回路を示すブロック図である。

【図１９】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２０】デプス抽出と、図１９に示す表示機能とを実
行するＴＶベースの電子回路の好ましい例を示す回路図
である。

【図２１】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２２】図１７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２３】図２２の例の実際的な例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H059 AB01 AB02 AB04 5C061 AA07 AA29 AB04 AB08 AB12 AB17 AB21 AB24 5C080 AA18 CC04 EE17 GG08 JJ01 JJ02 JJ05 JJ06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離散的なピクセルにより形成した印刷イ
   メージおよび写真イメージであって、前記イメージの異
   なる部分が観察者からは異なる距離に現れるかのように
   した印刷イメージおよび写真イメージと、 前記イメージに重ねた固定焦点マイクロレンズのアレー
   であって、前記イメージに永久固着してあり、熱可塑性
   プラスティックまたは接触加工プラスティックで永久加
   工した固定焦点マイクロレンズを有するアレーとを備
   え、 前記マイクロレンズは、それぞれ、前記イメージ上の各
   ピクセルに対応させ、前記各ピクセルが現れるべき観察
   者からの見かけ上の距離に各ピクセルが表現されるよう
   に、前記各ピクセルに焦点距離を対応させたことを特徴
   とするディスプレイ装置。