JP2992192B2 - ３次元情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体画像を特殊な眼鏡
を必要とせずに再生し得る３次元情報再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元空間を行き交う光線の状態
すなわち進行方向を入力し、光線の進行方向を再現する
インテグラルフォトグラフィ方式の３次元情報再生装置
が知られている。インテグラルフォトグラフィ方式の３
次元情報再生装置は、ピンホールアレイと写真技術とが
組み合わされて、立体写真として応用されている。

【０００３】写真技術における感光フィルムの代わりに
液晶パネル等の動画を表示可能な画像表示装置を用いた
従来の３次元情報再生装置が知られている。この３次元
情報再生装置は、図２１に示すように、画像を表示する
液晶パネル１と、液晶パネル１の表面側に配置されたピ
ンホールアレイパネル２と、液晶パネル１の裏面側に配
置された光を拡散する拡散板３と、拡散板３に光を照射
する光源４とから構成されている。

【０００４】以下、図２１に示した従来の３次元情報再
生装置における立体像再生の原理を図２２を参照しなが
ら説明する。パネル２には、図２２に示すように、ピン
ホール５が縦横方向にピッチｐの間隔で多数穿設されて
いる。液晶パネル１には、パネル２のそれぞれのピンホ
ール５に対応して複数の画素６が２次元的に配列されて
いる。ピンホールアレイパネル２上のそれぞれのピンホ
ール５ａ，５ｂ，…に対して液晶パネル１上の４×４の
１６の画素６が割り当てられている。液晶パネル１上の
ある画素６から放射状に放射された光の一部は、その画
素６に対応するピンホール５の空間的な位置で決定され
る方向に進む。すなわち、画素６とピンホール５の位置
の組み合わせにより、種々の方向の光が再生される。こ
の結果、複数のピンホール５から出射される光線群によ
って観察空間に空間像が形成される。図２２の例では、
物体Ｓから発する複数方向の光が再生されている。

【０００５】本来、物体Ｓからは全方向に光が散乱して
おり、ピンホール５は物体Ｓから全方向に散乱している
光を空間的にサンプリングするという役目を担ってい
る。従って、ピンホール５の数は多いほうが光線の再現
性が高くなる。ピンホール５を多数並べて配置すること
により連続した被写体が再生できる。

【０００６】観察者１００がピンホール５から出射され
る光線を目で感知すれば、物体Ｓの３次元情報が認識さ
れる。すなわち、物体Ｓは立体として認識される。この
ような光線状態を再現する方式の３次元情報再生装置で
は、特殊なメガネが不要であると共に、いわゆるレンチ
キュラ方式のように観察位置が極端に限定されることが
なく、複数の人が同時に再生画像を観察できる。視点を
移動すると、視点の移動に応じて観察される像も変化す
るという利点がある。再生画像が立体として認識される
要因は、両眼視差のみならず、目の焦点調節機能により
再生画像の遠近感すなわち立体感が認識される点であ
る。従って、観察時の疲労感が少なく、より自然な立体
像の観察ができ、片方の目だけで見ても３次元情報を認
識できる。

【０００７】図２１及び図２２に示される３次元情報再
生装置に表示される３次元情報の入力方法を図２３を参
照しながら説明する。

【０００８】撮影は表示する一画面分の画像を一度に撮
影するのではなく、小部分の画像を順番に撮影する方法
をとる。ビデオカメラレンズ７は、図２２に示されたピ
ンホールアレイパネル２のピンホールピッチｐと同じ間
隔で、上下左右に平行移動して各ピンホール５に対応す
る位置で撮影する。図２３における直線群の交点の位置
が図２２におけるピンホール５の位置に相当し、ビデオ
カメラレンズ７の中心が上記直線群の交点と一致する位
置で画像を撮影することにより、ピンホールの数だけ画
像が撮影される。

【０００９】図２２では、パネル２上の一つのピンホー
ル５に対して、液晶パネル１上の４×４の１６の画素６
が割り当てられているので、図２３に示した方法を用い
てそれぞれのピンホール位置にカメラを置いて得られる
画像については、図２４に示すように、その中心部分の
４×４で１６の画素分のみが必要となる。なお、破線で
示す円は前記レンズ７で撮影される画像の範囲を示す。

【００１０】撮影して抽出された１６の画素分に、図２
４に示すように、１から１６までの番号を付けるとする
と、これを液晶パネル１に表示する際には、図２５に示
すように、画素を並べ変える必要がある。これは、図２
４のような画素のままで表示すると、奥行き方向におい
て奥側と手前側とが逆転した像が再生されてしまうため
である。各画素を図２５に示すように並べ変えることに
より正しい像を再現することができる。この並べ変え処
理はビデオカメラの撮影位置、すなわちピンホールの対
応する位置毎に行わなければならない。液晶パネル１の
画素６は、図２６に示すように、水平方向に並ぶＲＧＢ
の３つのサブピクセル８によって構成されている。上述
した３次元情報再生装置では、ピンホール５と、ピンホ
ール５に対応する画素６の相対位置によって再生光の射
出方向が規定されているので、画素の位置が異なると再
生光の射出方向も異なる。それぞれの画素６から射出さ
れた再生光は、図２７に示すように、ピンホール５を通
って異なる方向に進む。

【００１１】特開平５−１９１８３８号公報には、ピン
ホールアレイパネルを液晶パネルのような光シャッタに
よって構成する例が示されている。プラスチック材料等
によりピンホールアレイパネルを構成した場合にはピン
ホールの位置は固定となるが、液晶パネルのような光シ
ャッタによってピンホールアレイパネルを構成した場合
にはピンホールの位置は自由に変えられる。従って、ピ
ンホールの位置とそれに対応する表示画像を、同期させ
ながら高速に変化させることにより立体像の時分割表示
を行い、画素６のサブピクセル８をそれぞれ一つの画素
として利用できるので、解像度が３倍になり、実質的な
解像度が向上する。この場合、光シャッタは非常に高速
な応答速度を必要とする。また、パネル２の代わりに蠅
の目状の多眼レンズを用いてもよい。

【００１２】図２１の装置において、パネル２の代わり
に移動スリットを用いた例が特開平１−２５４０９２号
公報に開示されている。この公報に開示されている従来
の３次元情報再生装置は、図２８に示すように、水平方
向に凸状かつ大型のシリンドリカルレンズ９がＣＲＴ１
０の前面にレンズ９の焦点距離ｆの位置に配置されてい
る。レンズ９のＣＲＴ１０に対向する面側には、液晶等
により構成されたスリットパネル１１が密着して配設さ
れており、スリットパネル１１のスリット１２は時間的
に移動し得るように構成されている。そして、上述の再
生装置とほぼ同様な構成の撮像系で、スリットを移動さ
せて得られた映像をＣＲＴ１０に表示し、かつ図２８ｂ
に示すようにスリット１２を前記映像と同期させて水平
方向に移動することにより３次元情報が再生される。こ
の場合、垂直方向には視差を持たず、垂直方向に視線を
移動しても観察される立体像は変化しない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の３次元情報再生
装置は、以上のように構成されているので、ＲＧＢの画
素６が平面上の異なる位置に配列された液晶パネル１、
ピンホールアレイパネル２等から構成される３次元情報
再生装置の場合、ピンホールとそれに対応する液晶パネ
ルの画素の相対位置によって再生光の射出方向を規定し
ているため、カラーフィルタの配置位置の違いにより、
色の違いによって再生光の射出方向が異なり再生像に色
ずれが生じる。図２７に示すように、各画素６から射出
された再生光は、ピンホール５を通って異なる方向に進
むため、これらの光線を観察する観察者は正しい色の立
体像を見ることができない。

【００１４】ピンホールアレイパネル及びスリットアレ
イパネルは、液晶パネル１から射出された光の一部だけ
を透過し、残りのほどんどの光を遮断するため、光の利
用効率が非常に低く、再生される画像は暗くなる。特
に、ピンホールアレイパネルを使用した場合、再生され
る画像の暗さが顕著であり、室内照明光の下では再生画
像の観察は困難である。

【００１５】再生画像の解像度はピンホールの数と、一
つのピンホールに対応する液晶パネルの画素数とに依存
する。液晶パネルの総画素数には限度があることから、
ピンホールの数と、一つのピンホールに対応する液晶パ
ネルの画素数の内の一方を増やせば他方が減少するとい
う関係にあるため、解像度の高い再生像を得ることが困
難である。ピンホールアレイパネルが、プラスチック材
料等ではなく液晶パネルのような光シャッタによって構
成された従来装置において、光シャッタの位置を時分割
で移動させることにより解像度の高い再生像を得ること
ができるが、光シャッタとそれに対応する液晶パネルの
画素の相対位置によって再生光の射出方向を規定してい
るため、カラーフィルタの配置位置の違いにより、色の
違いによって再生光の射出方向が異なり再生像に色ずれ
が生じる。更に、光シャッタは液晶パネルから射出され
た光の一部だけを透過し、残りのほどんどの光を遮断す
るため、光の利用効率が非常に低く、暗い画像しか再生
できない。これらの課題は観察上の大きな障害となり、
程度が甚だしい場合には、立体視そのものが不可能とな
る。

【００１６】以上をまとめたものが、図２９に示す表で
ある。なお、３次元情報再生装置の種類ついては、光線
状態を再現する方式のものに限定する。

【００１７】本発明は、再生像に色ずれが起こらず、明
るい画像を再現でき、かつ２次元表示と比べて解像度劣
化を抑制できる３次元情報再生装置を提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、色成分に分解された離散的フーリエ変換像を時
分割にて表示する画像表示手段と、前記画像表示手段の
表面側に配置され、少なくとも水平方向に離散的フーリ
エ変換作用を有する光学手段と、前記画像表示手段の裏
面側に配置され、色が時分割にて変化する射出光を前記
画像表示手段に照射する照明手段と、前記画像表示手段
及び前記照明手段に接続されており、前記照明手段から
照射される照明光の色を切り換えると共に、前記画像表
示手段によって表示される前記色成分に分解された離散
的フーリエ変換像を前記照明光の色と同期させて切り換
える同期制御手段とを備える３次元情報再生装置によっ
て達成される。

【００１９】

【作用】本発明の３次元情報再生装置によれば、画像表
示手段により色成分に分解された離散的フーリエ変換像
が時分割にて表示され、照明手段により色が時分割にて
変化する射出光が前記画像表示手段に照射され、同期制
御手段により画像表示手段に表示される色成分に分解さ
れた表示画像と照明手段から照射される照明光の色とが
同期して切り換えられる。光学手段により離散的フーリ
エ変換像が再生されることにより空間像が形成される。
離散的フーリエ変換像が色成分に分解されて表示される
ので、再生像に色ずれが起こらない。色成分に分解され
た表示画像と照明光の色とが同期して切り換えられるの
で、再生像の解像度が向上すると共に明るい画像を得る
ことができる。

【００２０】本発明の３次元情報再生装置では、光学手
段が２次元ピンホールアレイから構成されるのがよい。
これにより、光学手段の作成及び設置が容易となる。

【００２１】本発明の３次元情報再生装置では、光学手
段が２次元レンズアレイから構成されるのがよい。これ
により、画像表示手段からの光が遮られず、非常に明る
い再生像を得ることができる。

【００２２】本発明の３次元情報再生装置では、光学手
段がスリットの１次元アレイから構成されるのがよい。
これにより、水平方向のみに３次元情報を有する簡便な
３次元情報の再生ができると共に、光学手段の作成及び
設置が容易となる。

【００２３】本発明の３次元情報再生装置では、光学手
段がシリンドリカルレンズの１次元アレイから構成され
るのがよい。これにより、水平方向のみに３次元情報を
有する簡便な３次元情報の再生ができると共に、画像表
示手段からの光が遮られず、非常に明るい再生像を得る
ことができ、かつ光学手段の作成及び設置が容易とな
る。

【００２４】本発明の３次元情報再生装置では、照明手
段が回転カラーフィルタと白色光源から構成されるのが
よい。これにより、簡単にカラー画像が再生できると共
に、照明手段の作成及び設置が容易となる。

【００２５】本発明の３次元情報再生装置では、照明手
段が３色の光源から構成されるのがよい。これにより、
簡単にカラー画像が再生できると共に、照明手段の作成
及び設置が容易となる。

【００２６】本発明の３次元情報再生装置では、照明手
段が液晶パネルと偏光板及び白色光源から構成されるの
がよい。これにより、簡単にカラー画像が再生できると
共に、照明手段を薄くすることができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の３次元情報再生装置の第１の
実施例を図１を参照しながら説明する。

【００２８】本実施例は、色成分に分解された離散的フ
ーリエ変換像を時分割にて表示する画像表示手段として
の液晶パネル１３と、液晶パネル１３の表面側に配置さ
れ、少なくとも水平方向に離散的フーリエ変換作用を有
する光学手段としてのピンホールアレイパネル２と、液
晶パネル１の裏面側に配置され、光を拡散する拡散板３
と、液晶パネル１の裏面側に配置され、色が時分割にて
変化する射出光を液晶パネル１に照射する照明手段１４
と、液晶パネル１に表示される色成分に分解された表示
画像と照明手段１４から照射される照明光の色とを同期
して切り換える同期制御手段１５とから構成されてい
る。照明手段１４は、光を照射する白色光源４と、円盤
状の回転カラーフィルタ１６と、カラーフィルタ１６を
回転駆動するモータ１７とから構成されている。

【００２９】カラーフィルタ１６は、図２に詳示するよ
うに、円周方向に三分割されており、それぞれの扇型の
領域には、赤の透明フィルタ１６ａ、緑の透明フィルタ
１６ｂ、青の透明フィルタ１６ｃが取り付けられてい
る。カラーフィルタ１６は、回転軸１８を中心として回
転するように構成されている。なお、光源４から出た光
の広がりが、カラーフィルタ１６の位置で透明フィルタ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃよりも小さくなるように、光源
４とカラーフィルタ１６の位置が決定される。

【００３０】ピンホールアレイパネル２には、図３に示
すように、ピンホール５が縦横方向にピッチｐの間隔で
多数穿設されている。液晶パネル１３には、パネル２の
それぞれのピンホール５に対応して複数の画素が２次元
的に配列されている。

【００３１】以下、本実施例の動作について説明する。

【００３２】まず、フーリエ変換像の記録方法を図４を
参照しながら説明する。焦点距離がｆのレンズ１９から
所定距離ｄ1 だけ前方に離間した位置に物体１０１を置
いた時、レンズ１９の後方の焦点距離ｆの位置にできる
像はフーリエ変換像となる。焦点距離ｆの位置に配置さ
れる３次元情報入力装置の感光フィルム、ＣＣＤ等の撮
像素子は、光の強度のみが記録され、その位相が棄却さ
れるため、前記撮像素子には位相が棄却されたフーリエ
変換像が記録される。ここに、位相が棄却されたフーリ
エ変換像とは、レンズ１９に対する光線の入射角度が、
レンズ１９の後方の焦点距離ｆに置かれた撮像素子の撮
像面上において、光軸からの距離に変換されたものであ
る。焦点距離がｆのレンズ１９から所定距離ｄ1 だけ前
方に離間した位置に物体１０１の実像は、レンズ１９の
後方の所定距離ｄ2 の位置にでき、光線状態を再生しな
い通常のカメラ等の２次元情報入力装置においては、撮
像面はレンズ１９の後方の所定距離ｄ2 の位置に配置さ
れる。焦点距離ｆ、所定距離ｄ1 、ｄ2 は次式の関係に
ある。

【００３３】１／ｄ1 ＋１／ｄ2 ＝１／ｆ 上述した３次元情報入力装置のフーリエ変換の作用は一
つのレンズについて説明されているが、実際に離散的フ
ーリエ変換像を入力するためには、図５に示すように、
複数のレンズ１９を２次元状に配置した蠅の目状の２次
元レンズアレイ２０を用い、各レンズ１９毎にフーリエ
変換を行う必要がある。３次元情報入力装置の撮像素子
２１の撮像面上には前記レンズアレイ２０によってサン
プリングされた離散的なフーリエ変換像が記録される。

【００３４】前述の入力装置の２次元レンズアレイ２０
は、図６に示すように、ピンホールアレイパネル２２に
置き代えられる。ピンホール２３には、焦点という概念
はないが、図７に示すように、ピンホール２３に対する
光線の入射角度を撮像素子２１の撮像面上における光軸
すなわちピンホール２３を通り、かつピンホールアレイ
パネル２２に垂直な軸１０２からの距離ｄに変化させる
作用、すなわちフーリエ変換作用を有するため、撮像素
子２１の撮像面上のフーリエ変換像と実像とは同一とな
る。従って、図６に示すように、撮像素子２１の前面に
パネル２２が配設されることにより撮像素子２１の撮像
面上に離散的なフーリエ変換像が記録される。撮像素子
２１とパネル２２との間隔は、それぞれのピンホール２
３によるフーリエ変換像が撮像素子２１の撮像面上で重
ならないように位置決めされ、光線の記録範囲すなわち
入射角度の範囲に応じて自由に位置決めできる。

【００３５】次に、実際に離散的フーリエ変換像を入力
する方法を図８を参照しながら説明する。表示する一画
面分の画像の撮影は、一度に撮影されるのではなく、小
部分の画像が順番に撮影される。図６に示されたピンホ
ールアレイパネル２２のピンホールピッチｐと同じ間隔
で、ビデオカメラレンズ７が上下左右に平行移動されて
各ピンホール２３に対応する位置で撮影が行われる。図
８における直線群の交点の位置が図６におけるピンホー
ル２３の位置に相当し、ビデオカメラレンズ７の中心が
上記直線群の交点と一致する位置で撮影することによ
り、ピンホール２３の数だけ画像が撮影される。これら
の部分画像は実像であるが、これらの部分画像から一画
面分の表示画像が合成される。この際、レンズの中心軸
近傍の領域しか用いられないため、この領域では実像と
フーリエ変換像はほとんど変わらず、合成画像はビデオ
カメラレンズ７の位置によってサンプリングされた離散
的フーリエ変換像となる。

【００３６】以下、本実施例の表示動作を図を参照しな
がら説明する。図１に示した３次元情報再生装置におい
ては、色を時分割表示するため、表示用液晶パネル１３
は図９に示すようなカラーフィルタを備えない液晶パネ
ルを用いる。これにより、従来装置の液晶パネルで画素
のサブピクセルとして使用する部分を、一つの独立した
表示画素２４とすることができる。この結果、液晶パネ
ル１３上に表示される画像は、従来装置と比較して解像
度が水平方向に３倍になる。例えば、従来装置で一つの
ピンホールに対して４×４で１６の画素を割り当ててい
たとすると、図９に示すような液晶パネル１３を用いる
場合、ピンホールアレイパネルを変更することなしに一
つのピンホールに対して１２×４で４８の画素を割り当
てることができる。この際、色を時分割表示するため、
水平方向の１２個の画素からの光線は、図１０に示すよ
うに、ピンホールを通過してそれぞれの方向に進み、再
生される光線の角度分解能は従来装置に比較して３倍に
高くなる。

【００３７】一つのピンホールに対して液晶パネル上の
１２×４で４８の画素を割り当てた場合、前述の３次元
情報入力装置により図８に示すピンホール位置にカメラ
を置いて得られる部分画像については、図１１に示すよ
うに、その中心部分の１２×４で４８の画素分のみが必
要となる。撮影された４８画素に、図１２に示すよう
に、１から４８までの番号を付すと、撮影された画像を
図１の３次元情報再生装置の表示パネル１３に表示する
際には、図１３に示すように、ピンホールの位置に対し
て点対称となるように画素を並べ変える必要がある。そ
の理由は、図１２に示すような画素配置のままで表示す
ると奥行き方向に奥と手前が逆転した像が再現されるた
めである。この並べ変えにより正しい像を観察できる。
この並べ変え処理は、カメラの撮影位置すなわちピンホ
ール位置毎に行われる。並べ変えられた部分画像をピン
ホールに対応した位置に配列することにより、前記再生
装置の液晶パネル１３に表示する一画面分の合成画像が
できあがる。

【００３８】以下、本実施例におけるフーリエ変換像の
再生について図１４を参照しながら説明する。図１４に
おいては、ピンホールアレイパネル２上のそれぞれのピ
ンホール５ａ，５ｂ，…に対して液晶パネル１３上の１
２×４の４８の画素２４が割り当てられている。液晶パ
ネル１３上のある画素２４から放射状に出射された光の
一部は、その画素２４に対応するピンホール５の空間的
な位置で決定される方向に進み、画素２４とピンホール
５の位置の組み合わせにより、種々の方向の光が再生さ
れる。この結果、複数のピンホール５から出射される光
線群によって観察空間に空間像が形成される。図１４の
例では、物体Ｓから発する複数方向の光が再生されてい
る。本来、物体Ｓからは全方向に光が散乱しているが、
ピンホール５は物体Ｓから全方向に散乱している光を空
間的にサンプリングするという役目を担っている。従っ
て、ピンホール５の数は多いほうが光線の再現性が高く
なる。ピンホール５を多数並べて配置することにより連
続した被写体が再生できる。

【００３９】観察者がピンホール５から出射される光線
を目で感知すれば、物体Ｓの３次元情報が認識され、物
体Ｓは立体として認識される。このような、光線状態を
再現する方式の３次元情報再生装置では、特殊なメガネ
が不要であり、いわゆるレンチキュラ方式のように観察
位置が極端に限定されることがなく、複数の人が同時に
再生画像を観察できる。視点を移動すると、視点の移動
に応じて観察される像も変化する。再生画像が立体とし
て認識される要因は、両眼視差のみならず、目の焦点調
節機能により再生画像の遠近感すなわち立体感が認識さ
れる点である。従って、観察時の疲労感が少なく、より
自然な立体像観察ができ、片方の目だけで見ても３次元
情報を認識できる。

【００４０】以上のように、本実施例の３次元情報再生
装置によれば、画像表示手段により色成分に分解された
離散的フーリエ変換像が時分割にて表示され、照明手段
により色が時分割にて変化する射出光が前記画像表示手
段に照射され、同期制御手段により画像表示手段に表示
される色成分に分解された表示画像と照明手段から照射
される照明光の色とが同期して切り換えられる。光学手
段により離散的フーリエ変換像が再生されることにより
空間像が形成される。離散的フーリエ変換像が色成分に
分解されて表示されるので、再生像に色ずれが起こらな
い。色成分に分解された表示画像と照明光の色とが同期
して切り換えられるので、再生像の解像度が向上すると
共に明るい画像を得ることができる。また、光学手段が
２次元ピンホールアレイから構成されることにより、光
学手段の作成及び設置が容易となる。

【００４１】以下、本実施例におけるカラー再生につい
て図１５を参照しながら説明する。本実施例で用いる液
晶パネル１３は、図９に詳示したように、カラーフィル
タを備えていないモノクロパネルであるため、色の付い
ていないモノクロ画像しか表示できず、このままではカ
ラー再生ができない。そこで、ＲＧＢの各画像を時分割
で表示することによりカラー表示を行う。図１５に示す
ように、従来装置の１フレームに相当する期間を三つに
分割し、モノクロの液晶パネル１３には、分割された期
間毎にＲ用モノクロ画像、Ｇ用モノクロ画像、Ｂ用モノ
クロ画像を順次表示する。液晶パネル１３に表示される
Ｒ用モノクロ画像、Ｇ用モノクロ画像、Ｂ用モノクロ画
像に同期して、同期制御手段１５にてモータ１７が回転
制御されて、回転カラーフィルタ１６が白色光源４から
液晶パネル１３の背面に照射する光の色を赤、緑、青と
変化させる。例えば、フレーム周期を１／３０秒とする
と、１／３０秒で回転カラーフィルタ１６が１回転する
ように同期制御手段１５によりモータ１７が回転制御さ
れる。同期制御手段１５は、液晶パネル１３に表示する
各モノクロ画像を１／９０秒毎に切り換える。各モノク
ロ画像の切り換えはフィールド単位で行ってもよく、こ
の場合は、１／１８０秒毎に各モノクロ画像を切り換
え、かつ回転カラーフィルタ１６の回転周期は１／６０
秒にする。

【００４２】このように、本実施例では、照明手段が回
転カラーフィルタと白色光源から構成されていることに
より、簡単にカラー画像が再生できると共に、照明手段
の作成及び設置が容易となる。

【００４３】以下、本発明の３次元情報再生装置の第２
の実施例を図１６を参照しながら説明する。ここに、液
晶パネル１３、ピンホールアレイパネル２、及び拡散板
３は図１に示した３次元情報再生装置の同一の番号を付
したものと同一である。

【００４４】本実施例の照明手段１４は、赤色光源２
５、緑色光源２６、青色光源２７を備え、これらの光源
２５、２６、２７は同期制御手段１５により点灯制御さ
れる。表示用液晶パネルとしては図９に示すようなカラ
ーフィルタの付いていない液晶パネル１３を用い、ＲＧ
Ｂの各画像を時分割で表示することによりカラー表示を
行う。図１６において、モノクロ液晶パネル１３に順次
に表示されるＲ用モノクロ画像、Ｇ用モノクロ画像、Ｂ
用モノクロ画像と同期させて、同期制御手段１５により
光源２５、２６、２７を点灯制御することにより液晶パ
ネル１３を背面から照射する光の色を赤、緑、青に変化
させる。例えば、フレーム周期を１／３０秒とすると、
１／３０秒毎に同期制御手段１５により光源を切り換え
る。同期制御手段１５により液晶パネル１３に表示する
各モノクロ画像が１／９０秒毎に切り換えられる。

【００４５】このように、本実施例では、照明手段が３
色の光源から構成されていることにより、簡単にカラー
画像が再生できると共に、照明手段の作成及び設置が容
易となる。

【００４６】以下、本発明の３次元情報再生装置の第３
の実施例を図１７の（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説
明する。本実施例の３次元情報再生装置の基本構成は図
１６に示した第２の実施例と同一であり、液晶パネル１
３、ピンホールアレイパネル２、及び拡散板３を備える
が、照明手段１４の構成が異なる。

【００４７】本実施例の照明手段１４は、白色光源４、
三枚の偏光板２８、３０、３２及び二枚の液晶パネル２
９、３１により構成される。偏光板２８、３０、３２は
多色偏光板と呼ばれ、偏光角に応じて透過光の色を変化
させることができる。図１７の（ａ）中の偏光板２８、
３０、３２に示したＲ、Ｇ、Ｂの記号は、各偏光角、す
なわち水平又は垂直な光が偏光板２８、３０、３２を通
過して出てくる時の色を示している。液晶パネル２９、
３１に入射した光は、オン状態のときはそのまま通過
し、オフ状態のときは偏光角が９０度ひねられるので、
液晶パネル２９、３１を二枚使い、各液晶パネルのオン
／オフ状態の組み合わせにより透過光の色を三原色に切
り替えることができる。

【００４８】例えば、液晶パネル２９がオンかつ液晶パ
ネル３１がオフ状態の場合、白色光源４から照射される
白色光には、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂが含まれて
おり、偏光板２８を通過する際に水平に偏光される。偏
光板２８を通過した水平な光は、液晶パネル２９がオン
状態であるので、液晶パネル２９をそのままの状態で通
過する。液晶パネル２９を通過した水平な光は、偏光板
３０に入力し、偏光板３０により青色光Ｂのみが通過す
る。偏光板３０を通過した水平な青色光Ｂは、液晶パネ
ル３１がオン状態であるので、液晶パネル３１により偏
光角が９０度ひねられてほぼ垂直となり、偏光板３２を
通過する。同様に、液晶パネル２９がオフかつ液晶パネ
ル３１がオン状態の場合、緑色光Ｇのみが偏光板３２を
通過する。液晶パネル２９、３１が両方ともオフ状態の
場合、赤色光Ｒのみが偏光板３２を通過する。従って、
同期制御手段１５により、液晶パネル２９、３１のオ
ン、オフを切り替えることにより透過光の色を切り替え
ると共に、表示パネル１３のモノクロ表示画面を同期さ
せることにより、カラー表示が行われる。

【００４９】このように、本実施例では、照明手段が液
晶パネルと偏光板及び白色光源から構成されることによ
り、簡単にカラー画像が再生できると共に、照明手段を
薄くすることができる。

【００５０】上述した第１から第３の３つの実施例にお
いては、３次元情報再生装置の液晶パネル１３の前面に
は、フーリエ変換作用を有する多数のピンホールが２次
元的に穿設されたピンホールアレイパネル２が配設され
ているが、該パネル２の代わりに蠅の目状の２次元レン
ズアレイをを用いてもよい。図４において、前述した３
次元情報入力装置では、光が左から右へ進むとしたが、
本実施例では、光が右から左に進むとする。これによ
り、レンズはフーリエ変換像の光軸からのずれに応じた
角度で光を射出する。従って、図１８に示すように、液
晶パネル１３の前面に２次元レンズアレイ３３を配置す
ることにより、離散的フーリエ変換像を再生できる。液
晶パネル１３と前記レンズアレイ３３との間隔は、レン
ズアレイ３３の焦点距離ｆの距離にする必要がある。ピ
ンホールアレイパネル２は液晶パネル１３から射出され
る光の大半を遮蔽するため、得られる再生像が暗くなる
が、本実施例の２次元レンズアレイ３３では光の有効利
用により明るい再生像が得られる。カラー表示を行う場
合は、モノクロ液晶パネル１３に順次に表示されるＲ用
モノクロ画像、Ｇ用モノクロ画像、Ｂ用モノクロ画像と
同期して、同期制御手段１５により照明手段を制御する
ことにより液晶パネル１３を背面から照射する光の色を
赤、緑、青に変化させる。

【００５１】以下、本発明の他の実施例を図１９を参照
しながら説明する。

【００５２】上述した実施例においては、離散的フーリ
エ像は水平方向・垂直方向にサンプリングされたもので
あり、像再生に用いる光学手段はピンホールアレイパネ
ル２又は２次元レンズアレイ３３であったので、再生さ
れた立体像は水平・垂直両方向に視差を持っていた。し
かし、撮影をピンホール位置またはレンズ位置毎にしな
ければならず、その手間が煩雑であるので、簡便な方法
として光学手段にスリットを用いる方法がある。記録す
る離散的フーリエ変換像は水平方向にのみサンプリング
されたものとし、垂直方向には連続的に記録する。水平
方向のみの１次元のサンプリングは、図１９に示すよう
なスリットアレイパネル３４を用いることにより行うこ
とができる。パネル３４は、ピッチｐの間隔で垂直方向
に細長いスリット３５が穿設されている。

【００５３】以下、前記スリットアレイパネル３４を有
する３次元情報再生装置で再生される、１次元の離散的
フーリエ変換像を記録する３次元情報入力装置の記録原
理を図２０の（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明す
る。３次元情報入力装置には、撮像素子２１の前面にス
リットアレイパネル３４が配置されており、更にその前
面に垂直方向に曲率を有するシリンドリカルレンズ３７
が配設されている。本実施例の上画図である図２０の
（ａ）によれば、物体１０１からの光はパネル３４のス
リット３８によって水平方向に離散的なフーリエ変換像
として撮像素子２１上に記録される。レンズ３７は水平
方向にはなにも作用しない。レンズ３７は、図２０の
（ｂ）に示すように、垂直方向に像を結像する。レンズ
３７と撮像素子２１との間隔は、レンズ３７の結像条件
を満たすように決定される。

【００５４】このようにして入力された立体像を再生す
る際には、例えば図１に示した３次元情報再生装置にお
いてピンホールアレイパネル２の代わりに図１９に示し
たスリットアレイパネル３４に置き換えられる。再生さ
れる立体像は水平方向にのみ視差をもち、垂直方向に視
点を移動しても観察される像は変化しない。しかし、垂
直解像度が高くなるため、視覚的に鮮明な画像が得られ
る。

【００５５】また、スリットアレイパネル３４の代わり
にシリンドリカルレンズの１次元アレイすなわちレンチ
キュラレンズを用いてもよい。レンチキュラレンズを用
いた場合、スリットアレイパネル３４を用いた場合の効
果に加えて、再生像が明るくなるという利点がある。更
に、レンチキュラレンズは２次元レンズアレイ３３に比
べて作成及び設置が容易である。

【００５６】

【発明の効果】請求項１の３次元情報再生装置によれ
ば、画像表示手段により色成分に分解された離散的フー
リエ変換像が時分割にて表示され、照明手段により色が
時分割にて変化する射出光が前記画像表示手段に照射さ
れ、同期制御手段により画像表示手段に表示される色成
分に分解された表示画像と照明手段から照射される照明
光の色とが同期して切り換えられ、光学手段により離散
的フーリエ変換像が再生されることにより空間像が形成
され、離散的フーリエ変換像が色成分に分解して表示さ
れ、色成分に分解された表示画像と照明光の色とが同期
して切り換えるように構成したので、再生像に色ずれが
起こることがなく、再生像の解像度が向上すると共に明
るい画像を得ることができる。

【００５７】請求項２の３次元情報再生装置によれば、
光学手段が２次元ピンホールアレイから構成されること
により、光学手段の作成及び設置が容易となる。

【００５８】請求項３の３次元情報再生装置によれば、
光学手段が２次元レンズアレイから構成されることによ
り、画像表示手段からの光が遮られず、非常に明るい再
生像を得ることができる。

【００５９】請求項４の３次元情報再生装置によれば、
光学手段がスリットの１次元アレイから構成されること
により、水平方向のみに３次元情報を有する簡便な３次
元情報の再生ができると共に、光学手段の作成及び設置
が容易となる。

【００６０】請求項５の３次元情報再生装置によれば、
光学手段がシリンドリカルレンズの１次元アレイから構
成されることにより、水平方向のみに３次元情報を有す
る簡便な３次元情報の再生ができると共に、画像表示手
段からの光が遮られず、非常に明るい再生像を得ること
ができ、かつ光学手段の作成及び設置が容易となる効果
がある。

【００６１】請求項６の３次元情報再生装置によれば、
照明手段が回転カラーフィルタと白色光源から構成され
ることにより、簡単にカラー画像が再生できると共に、
照明手段の作成及び設置が容易となる。

【００６２】請求項７の３次元情報再生装置によれば、
照明手段が３色の光源から構成されることにより、簡単
にカラー画像が再生できると共に、照明手段の作成及び
設置が容易となる。

【００６３】請求項８の３次元情報再生装置によれば、
照明手段が液晶パネル及び偏光板並びに白色光源から構
成されることにより、簡単にカラー画像が再生できると
共に、照明手段を薄くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元情報再生装置の第１の実施例を
示す概略構成図である。

【図２】図１の装置に用いる光源用回転カラーフィルタ
を示す正面図である。

【図３】３次元情報再生装置のピンホールアレイパネル
を示す正面図である。

【図４】３次元情報入力装置のレンズの離散的フーリエ
変換作用を説明する概念図である。

【図５】３次元情報入力装置の２次元レンズアレイの離
散的フーリエ変換記録を説明するための断面図である。

【図６】３次元情報入力装置のピンホールアレイパネル
の離散的フーリエ変換記録を説明するための断面図であ
る。

【図７】３次元情報入力装置のピンホールによるフーリ
エ変換記録を説明するための図である。

【図８】３次元情報入力装置の離散的フーリエ変換記録
方法を示す概念図である。

【図９】本発明の３次元情報再生装置の液晶パネルの構
造を示す図である。

【図１０】図９に示した液晶パネルを用いた際の光線再
生を示す説明図である。

【図１１】３次元情報入力装置の離散的フーリエ変換記
録方法において抽出する画素範囲を示す図である。

【図１２】３次元情報入力装置により記録、抽出された
画素の配列を示す図である。

【図１３】図１２の画素の配列を並べ変えて表示する際
の画素配列を示す図である。

【図１４】本発明の３次元情報再生装置により離散的フ
ーリエ変換像を再生することにより空間像を形成する原
理を説明する図である。

【図１５】図１の装置によりカラー再生を行う際の回転
カラーフィルタと液晶パネル上の表示画像の切り替えタ
イミングを示す図である。

【図１６】本発明の３次元情報再生装置の第２の実施例
を示す概略構成図である。

【図１７】本発明の３次元情報再生装置の第３の実施例
を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は動作説
明図である。

【図１８】本発明の３次元情報再生装置に２次元レンズ
アレイを用いた場合のフーリエ変換像の再生原理を示す
図である。

【図１９】スリットアレイパネルを示す正面図である。

【図２０】スリットアレイパネルによる３次元情報の記
録方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。

【図２１】従来の３次元情報再生装置を示す概略構成図
である。

【図２２】従来の３次元情報再生装置において空間像を
形成する原理を説明する図である。

【図２３】従来の離散的フーリエ変換像を記録する３次
元情報入力装置の記録方法を説明する図である。

【図２４】従来の３次元情報再生装置に画像を表示する
際に抽出する画素範囲及び画素配列を示した図である。

【図２５】図２４に示される画素を並べ変えて表示する
際の画素配列を示す図である。

【図２６】従来の３次元情報再生装置の液晶パネルの構
造を示す説明図である。

【図２７】図２６に示した液晶パネルを用いた際の光線
再生を示す図である。

【図２８】スリットをスキャンする方式の従来の３次元
情報再生装置の基本構成を示す図である。

【図２９】従来の３次元情報再生装置の問題点を示す図
である。

【符号の説明】

１，１３ 液晶パネル ２ ピンホールアレイパネル ４ 光源 ５ ピンホール １４ 照明手段 １５ 同期制御手段 １６ 回転カラーフィルタ ２４ 画素 ２５ 赤色光源 ２６ 緑色光源 ２７ 青色光源 ２８，３０，３２ 偏光板 ２９，３１ 液晶パネル ３３ ２次元レンズアレイ ３４ １次元スリットアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−160770（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273675（ＪＰ，Ａ) 米国特許5132839（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/22

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色成分に分解された離散的フーリエ変換
   像を時分割にて表示する画像表示手段と、前記画像表示
   手段の表面側に配置され、少なくとも水平方向に離散的
   フーリエ変換作用を有する光学手段と、前記画像表示手
   段の裏面側に配置され、色が時分割にて変化する射出光
   を前記画像表示手段に照射する照明手段と、前記画像表
   示手段及び前記照明手段に接続されており、前記照明手
   段から照射される照明光の色を切り換えると共に、前記
   画像表示手段によって表示される前記色成分に分解され
   た離散的フーリエ変換像を前記照明光の色と同期させて
   切り換える同期制御手段とを備える３次元情報再生装
   置。
2. 【請求項２】 前記光学手段が、ピンホールの２次元ア
   レイから構成される請求項１に記載の３次元情報再生装
   置。
3. 【請求項３】 前記光学手段が、２次元レンズアレイか
   ら構成される請求項１に記載の３次元情報再生装置。
4. 【請求項４】 前記光学手段が、スリットの１次元アレ
   イから構成される請求項１に記載の３次元情報再生装
   置。
5. 【請求項５】 前記光学手段が、シリンドリカルレンズ
   の１次元アレイから構成される請求項１に記載の３次元
   情報再生装置。
6. 【請求項６】 前記照明手段が、回転カラーフィルタと
   白色光源から構成される請求項１から５のいずれか一項
   に記載の３次元情報再生装置。
7. 【請求項７】 前記照明手段が、３色の光源から構成さ
   れる請求項１から５のいずれか一項に記載の３次元情報
   再生装置。
8. 【請求項８】 前記照明手段が、液晶パネル及び偏光板
   並びに白色光源から構成される請求項１から５のいずれ
   か一項に記載の３次元情報再生装置。