JP3902795B2 - 立体画像の製作方法およびその方法を実施する装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体画像の制作方法と、この方法を実施する装置並びにこの方法に使用するスクリーンおよび画像データ記憶媒体とに関するものである。
３次元画像を製作するためには、多くの技術が開発されてきた。眼鏡をかけることを要する方法により、そのための画像を観察者の各眼に伝えることが可能になる。例えば、立体写真、偏光眼鏡、液晶眼鏡が挙げられよう。それらの方法を使用するために設けた映写室内では、すべての観察者は、どこに位置していても等しい角度で対象物を観ることができる。フィルムに写された対象物を、スクリーンの前方で運動させることで、その対象物の両側を観ることは未だできない。
レンズの回折格子を有する公知のシステムでは、観察者は、眼鏡をかけたり、立体画像装置を使用することなしに、立体画像効果を経験できる。回折格子で眼鏡をかける必要がなくなるとはいえ、他の欠点が無いわけではない。はじめにレンズ面背方に形成される画像を完全に調節する必要があり、また観察者は、観察中にほとんど動いてはならず、でなければ画像および立体画像効果が見られなくなる。さらに、視界が限られている。
ホログラフィーは、体積像を完全に再生できるが、干渉光の使用を必要とする。加えて、撮影される対象物の体積が制限されている。この方法の別の欠点は、ホログラムを投写映写できない点にある。
別の方法、例えば３次元体積ディスプレー装置

およびUS-A-5,111,313に記載されている方法は、スクリーンに立体画像を映写できるが、干渉光の使用が必要であり、スクリーンの円筒形状のため、得られる画像の寸法が制限される。加えて、光線の偏向が、特定の機械部品の動きによって達成されるため、精密な電子制御装置が必要とされる。
本発明の目的は、先行技術による方法および装置の欠点を除去し、どの寸法の対象物からも水平方向の視差により完全な立体画像が得られる改良された方法を、特に、製作された画像の立体的な性質を知覚するさいに、観察者が動くことができるように構成することである。
これらの問題を解決するために、本発明によれば、水平方向視差による立体画像を製作するために使用される方法が、
−対象物から発せられる電磁線の回折による第１の分散と、
−前記分散電磁線の少なくとも一部を集束可能な少なくとも１個のレンズを用いての対象物の撮影(shooting)と、
−スクリーン設備を通しての画面(shot)の映写と、
−映写時に発せられる電磁線の、スクリーン設備による第２の分散および散乱、並びに対象物の立体画像の形成と、
−対応する放射電磁線の横方向偏向を生じさせる第１と第２の分散とを含んでいる。本発明は、したがって、複数放射源のスペクトルの組合わせを利用し、スペクトルレンジに含まれる無制限の数の波長を使用することで、同じ対象物の、波長と同数の視角が得られる。本発明の方法によれば、水平方向視差による完全立体画像と、カラー化できる画像とを造出することができる。注意すべき点は、光学部品による光線の偏向が、前記部品の運動なしに得られる点である。したがって、精密な電子制御装置または干渉光源を使用する必要がない。本発明により無制限の寸法の動く対象物の撮影が普通光により可能になる。スクリーンへの映写により、大型スクリーンの場合にも、造出すべき立体画像の寸法を任意に変更することが可能になる。
本発明の一実施例によれば、第２分散が、第１分散の横方向偏向と等方向または逆方向での、映写電磁線の横方向偏向を含んでいる。本発明の方法により、したがって整像性(orthoscopic)立体画像または擬(pseudoscopic)立体画像を製作することが可能になる。
本発明の別の実施例によれば、前記映写が前記レンズによって行われる。したがって、本発明の方法により、観られるべき対象物の立体画像の直接映写が、スクリーンを介して可能である。
本発明の一好適実施例によれば、本発明の方法は、撮影時に得られた画像データを少なくとも１つのデータ記憶媒体に受像することを含み、これにより前記映写を後で行うことができる。この受像は、例えば映写を可能にする銀基の感光媒体の感光により、または例えば電子的な記憶媒体への記録により可能である。後者の場合は、概して、デジタル形式へのデータ変換が可能である。デジタル形式により得られる主な利点は、例えば特殊効果または合成画像を製作するためのデータ処理にある。
本発明のさらに別の実施例によれば、本発明の方法は、立体画像とスクリーン設備との空間的な間隔の調節を含んでおり、その場合には、方法の個々の段階に回折による電磁線の、横方向偏向をともなう少なくとも１つの分散を挿入することによって調節する。画像の体積は、したがって、スクリーンに関し前後方向に変位させることができる。
本発明による方法の実施例の詳細および特徴は、請求項１から請求項１５までの各項に記載されている。
本発明は、また立体画像を製作するための装置に関するものである。
一実施例によれば、該装置は、
−対象物から発せられる電磁線の、横方向偏向をともなう第１分散用の第１回折格子と、
−分散電磁線の少なくとも一部を集束可能なレンズと、
−レンズからの電磁線に、横方向偏向および散乱をともなう第２分散を生じさせるスクリーン設備とを含んでいる。この装置は、立体画像の撮影と映写とを同時に行うことができる。
別の実施例によれば、本発明による装置は、
−対象物から発せられる電磁線の、横方向偏向をともなう第１分散用の第１回折格子と、
−分散電磁線の少なくとも一部を集束可能な少なくとも１つのレンズと、
−画像データ記憶用の少なくとも１つの媒体、それも単数または複数のレンズで集束させた電磁線を受取り可能で、かつまたこれら集束電磁線によって伝搬される画像データを後で少なくとも１つの映写レンズを介して映写可能にする媒体と、
−単数または複数の映写レンズからの電磁線に、横方向偏向および散乱をともなう第２分散を生じさせるスクリーン設備とを含んでいる。この装置は、１つ以上の記憶媒体に画像データを受取り、次いで本発明の方法により得られた立体画像の、スクリーンへの映写を可能にする。
本発明による装置の実施例の詳細および特徴は請求項１６から請求項２７に記載されている。
本発明は、また本発明による方法で使用される画像データ用のスクリーンおよび記憶媒体に関するものである。
本発明のこのほかの詳細は、本発明を限定するものではない実施例を示す添付図面についての以下の説明から明らかになろう。
図１は、画像データ記憶媒体なしで立体画像を製作可能にする本発明の第１適用例の略示平面図。
図２ａおよび図２ｂは、図１の適用例に使用するスクリーンの２つの変化形とレンズとの斜視側面図。
図３および図４は、本発明によるホログラフィー・スクリーンを製作するための２つの光学系の斜視図。
図５は、本発明による画像データ記憶システムの１次撮影の平面図。
図６は、図５の画像データ記憶システムでの１次映写の平面図。
図７ａ、図７ｂ、図８ａ、図８ｂは、撮像中に本発明で使用される画像データ記憶システムの変化形の横断面図。
図９は、映写中の画像データ記憶システムの一変化形の横断面図。
図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃは、撮影または映写の平面図で、図１０ａ、図１０ｃは２次、図１０ｃは２次である。
図１１は、本発明の画像データ記憶システムによる２次撮像の平面図。
図１２は、図１１に示した２次撮像につづく１次映写の平面図。
図１３は、本発明の２つの画像データ記憶システムによる１次撮影、同記憶システムによる１次映写との平面図。
図１４は、本発明の２つの記憶媒体による２次撮影および映写の平面図。
図１５は、図１４に示された２次撮影につづく、２つの記憶媒体による１次映写の平面図。
図１６は、本発明による一方の記憶媒体から他方の記憶媒体へ画像の構成要素を転移させる操作を示す平面図。
図１７は、転移後、本発明の２つの記憶媒体による１次映写の平面図。
図１８は、転移後、２次撮影が行われた場合の、本発明の３つの記憶媒体による１次映写の平面図。
個々の図面で、同一または類似の部材には等しい符号が付されている。これらの図面は略図であり、縮尺どおりに作成されてはおらず、また各部材が、光学的現象をより明瞭に理解できるように、しばしば互いに広い間隔をおいて示されている点を了解されたい。
本発明は、提案した実施例が可視スペクトルレンジ内に含まれているとしても、概して電磁線に適用される。
図１に示したように、本発明により、対象物Ａの画面(shot)は少なくとも１つの回折格子１１を介して得られ、該回折格子は複数の平行分散軸を中心とする分散の機能を有しており、言い換えると、電磁線が、波長の機能として、横方向にそらされる。
本発明によれば、本発明のすべての光学素子および機能は、得られる立体画像の垂直方向に関して配向されている。分散および散乱の機能は観者の両眼の視線に関して配向されている。
格子１１は、好ましくは、平行の直線/縞により構成され、該直線/縞が、等間隔かつ分散軸と平行に配置されている。本発明には、他のどのような横方向偏向格子も適しているが、直線/縞が前記と異なる配置の場合には、得られる立体画像は幾分変形して現れる。この種の回折格子は、技術的に周知であり、容易に入手可能であり、したがって、これ以上詳細には説明しない。本発明と関連して、例えば使用できるのは太い（体積の点で）回折格子であり、それらの回折格子はより良好な回折性能を有している。この種の格子の零次のビームは、著しく減衰される（ブラッグの回折法則による）。
波長の機能として得られる偏向（分散）により、撮像によって、対象物Ａの無制限の数の視点を得ることができ、そのさい波長当たり１つの視点が得られ、そのようにして、波長と同数の構成要素から成り、かつ膨大な数の視角を提供する複合画像が形成される。
２つの波長間の視角の差は、「１次」と呼ぶ格子１１とレンズ１２との間の距離と、前記格子により得られる分散との増加関数となる。
対象物の各点は、発せられる電磁線のスペクトル組成の結果得られる、前記各点自体の連続するホモローグな点を映写する。
図１は、対象物Ａ上の１点に対する２つの視角１６、１７を示している。この図に示した装置では、得られる画像を形成する要素が、撮像レンズ１２によって直接にスクリーン１３上へ映写され、該スクリーンを介して、観察者１４または１５が、造出された立体画像Ａ'またはＡ″を観ることができる。レンズ１２は、したがって、この場合には、映写レンズの働きもする。
本発明によれば、スクリーン１３は、分散と散乱との双方の機能２３を発揮する。
図１から分かるように、格子１１によって製作される分散と等方向に横方向偏向を発生させる分散機能を有するスクリーン１３を選択することができ、その場合には、整像性立体画像Ａ'が得られる。スクリーン１３による偏向が反対方向に生じる場合には、擬立体画像Ａ″が得られる。
使用された光学素子１１、１２、１３の配向は、該素子が、通常、旋回可能に配置可能であるため、図１の図平面と直角方向の旋回軸線を中心として矢印１８の方向で選択可能である。
図２ａおよび図２ｂに示した散乱は、スクリーンの各点で発生し、この散乱により、観察者が垂直方向に動いても立体画像を観ることができる。
分散により光はスペクトルに分割される。したがって、眼は、その位置がどこにあろうと、スクリーンの各点ごとに、映写光源から１つだけの波長を受取る。視角を水平方向に変化させると、該光源から得られる立体画像の複数の点が連続的にスペクトルのすべてのカラーを通過する。
スクリーン１３上に得られる画像の立体度は、前記スクリーンによる分散の減少関数である。したがって、選択された分散力に応じて任意に視差を増減可能である。
図２ａに示した、本発明によるスクリーンの実施例の一変化形によれば、映写光路内に次のものが配置されている：すなわち一方の側には、横方向偏向をともなう、平行分散軸を中心とする分散の機能を発揮する格子１９、例えば撮影に必要とされる格子が配置され、他方の側には、分散方向と直角の方向に沿って配向された散乱の機能を発揮する散乱素子２０が配置されている。格子１９と散乱素子２０との各位置は、設定すべき焦点整合に応じて選択され、これらの素子は、したがって調節可能に相互移動可能である。伝搬される電磁線のこの散乱は、例えば線形散乱器、すなわち格子１９の分散軸と直角方向に配向された平行の直線状の複数の溝から成る散乱器によって実現できる。該散乱器は、技術上周知なので、これ以上詳細には説明しない（例えばG．SAXBY，Hologrammes，Msaaon，1984,p.129参照）。この変化形では、分散と散乱とが連続的に行われる。
スクリーンの実施例の別の変化形によれば、２つの機能を同時に発揮するための伝搬光ホログラム３４が使用される。このホログラフィーによる光学素子（HOE）が、図２ｂに示したスクリーンを形成している。
本発明のホログラムは、当業者には周知のホログラフィー原理により製作される。対象物ビームと参照ビームとが、製作されるホログラムの垂直方向に関して配向される。ホログラム３４の参照ビーム３５（図３および図４）は、平行にされ、対象物ビーム３３と水平角をなしている（水平の角度偏向）。対象物ビームは、垂直の発光ライン３１を、水平方向の平行化を生じさせるレンズ（垂直軸を有する円筒形収束レンズ）３２（図３）からの焦点距離、または水平方向の平行化を生じさせるミラー（水平方向に収束する放物面鏡）４２（図４）からの焦点距離に等しい距離のところに配置することで得られる。
再生時に垂直方向での散乱機能を得るための発光ラインホログラムの製作については、特許US-A-5,111,313に記載されている。ただし、該特許では、ホログラムの形式が異なり、参照ビームの配向も異なっている。本発明によれば、実際には、ホログラム３４は、平らな面に製作される（図３および図４参照）。本発明によるホログラムは、再生ビームと画像ビームとが水平角をなす場合、垂直のラインの画像を全体的にまたは部分的に製作する。前記米国特許に記載されているように、発光ラインは、照明された線形対象物か、または散乱面に製作された発光ラインである。スクリーンの垂直方向散乱は、発光ラインの長さに依存する。その幅は、水平方向散乱を避けるために、出来るだけ狭くせねばならない。再生時には、ホログラムは、無限遠に配置された発光ラインのホログラムとなる。
本発明によるホログラフィー・スクリーン上の各点は、したがって各波長ごとに１つの発光ラインの画像を製作する。ホログラムが製作されると直ちに、それのコピーが、公知の技術によって容易に得られる。
横方向に分散させる機能のため、スクリーンは、複合レンズ、それも、ある量だけ波長に応じて各電磁線を偏向させ、かつ電磁線の集束または発散により、立体画像の各点を再生する複合レンズのような働きを有し、それからの情報が、このスクリーンの１つのラインから伝えられる。
本発明の別の装置によれば、画像を構成する要素を画像データ記憶媒体が受取る。例えば前記要素は、感光媒体５３（図５参照）に記憶され、次いで感光媒体５３からスクリーン１３へ映写される（図６）。
図６には、立体画像の点Ａ'、Ａ″のみが示されている。
本発明によれば、感光媒体５３は、画像の各構成要素によって別々に作用を受け、したがって各波長の作用を受けるが、このようなことは、従来の感光媒体では不可能である。従来の感光媒体は、本発明の記憶媒体で要求されるような個々の放射の選択を行うことができない。
記憶媒体に情報を受取るには、各波長を別個に処理する能力が必要である。そのためには、画像を分割して、立体画像の目標鮮明度を得るために選択される数の部分画像にし、かつ画像の各部分の各波長ごとに異なる箇所で記憶媒体を感光させ、画像のスペクトル写真を作成することによって、映写を可能にする記憶媒体を利用する。各スペクトル写真は、したがって、スペクトル写真が含む波長と同数の複数基本画像によって形成され、波長当たり１つの基本画像で、記憶媒体がスペクトル分析を行う。
複数基本画像を形成するために、少なくとも２つの機能が感光層７６（図７ａ，図７ｂ，図８ａ，図８ｂ参照）の上流で発揮される。すなわち分散機能と、例えば、図５の破線で略示した画像記録装置５５の耐光性ケーシング５４の裏に映写される電磁線７１を集束させる機能とである。
本発明による記憶媒体の４つの変化形は、ここで説明するが、これらは本発明を限定するものではない。第１変化形では、画像記憶媒体５３は、部分画像ごとに、円筒形の収束屈折レンズ７９を含んでおり、該レンズは、その上流または下流で、電磁線の横方向偏向を伴う、平行分散軸を中心とする分散の機能を有する格子７２と組合わされている。レンズ７９は、これらの分散軸と平行な軸を有しているので、収束と分散との機能は、等しい配向を有している。感光層７６は下流に配置されることにより、電磁線を集束させ、感光層上に基本画像を形成する。使用された格子７２は、撮像を行う格子１１に似たものでよい。図には、２つまたは３つの基本画像のみを示すにとどめる（７３、７４、７５）。
図７ｂに示した、本発明による記憶媒体の別の変化形では、感光層の上流に配置された収束回折レンズ７７が２つの機能を有している。このレンズは、平行な分散軸を中心として、同じ側に分散を発生させる一方、これらの分散軸と直角方向に電磁線を収束させる回折格子である。ホリグラフィーによって、この種のレンズは容易に製造できる。このレンズの製造方法の例は、グライアム・サクスビィ(Graham Saxby)著「ホログラム」(マソン、1984年刊)の164頁の図91に示された組立体から知ることができる。その例では、２つのビームが、図平面と直角方向に平行化されている。前記レンズ７７を支持するために、透明の層７８がレンズと感光層７６との間に配置されている。
本発明の別の２つの変化形（図８ａおよび図８ｂ）によれば、記憶媒体の各部分にプリズム８１が付加されている。プリズムは２つの機能を発揮する。すなわち、最初の２つの変化形のところで説明した横方向偏向をともなう分散とは反対側での分散機能であり、これにより、下流の偏向が上流の偏向を減衰または修正する(rectify)ことができる。
こうすることで、回折によってより大きな偏向能が得られる。更に、プリズム８１による屈折により、短い波長がより強力に偏向され、かつこの付加的分散により、基本画像８２、８３の分離が増進する。この分離の増進が、得られる視差の質を改善する。プリズムは、またプリズム下流面への入射角が全反射の臨界角度より大きい零次電磁線を反射する機能８５を有している。図８ａに示した電磁線８５は、そのように反射せしめられる。３つの光学部品、すなわち格子７２、レンズ７９、プリズム８１は、目標次数に応じて上流から下流へ配置される。零次の回折電磁線を全反射可能にするため、プリズム８１が、図８ａの場合は、回折格子７２の下流に、また図８ｂの場合は、回折レンズ７７の下流に配置せねばならない。図８ａは、プリズムの構成の一例を示すものにすぎない。注意すべき点は、図８ａの頂部に見られるように、プリズム８１をレンズ７９から間隔をおいて配置するか、該図の底部に見られるように、レンズに固着させかすることができ、あるいはまたレンズと一体に製造することもできる。
図８ｂでは、プリズム８１が、図７ｂに示した本発明による記憶媒体の透明層７８の下流に配置されている。
これらの変化形の簡単な一例によれば、第１に、記憶媒体のすべての部分が、媒体の一端から他端まで延び、かつ互いに平行であり、第２に、機能の方向がすべての部分に対して等しい。第１変化形では、その場合、複数平行軸を有する複数円筒形収束屈折レンズを有するレンズ格子と、前記軸（図７ａ）の配向に対し横方向に分散する回折格子とが使用されるのに対し、第２変化形では、等しい配向の収束屈折レンズを有するレンズ格子（図７ｂ）が使用され、他の２つの変化形では、加えて、等配向のプリズムの格子が使用される（図８ａ，図８ｂ）。
感光層は、撮影(shooting)を伴う場合には、映画のフィルムに使用される種類の銀基層、またはキャムコーダーCCDセンサに使用される種類の電子層、映写が伴う場合には、ビデオプロジェクタ内の液晶マトリックスに似た層である。これらの感光CCDセンサは、基本画像を、磁気メモリまたはデジタルメモリへの記録用、またはプロジェクタへの直接伝送用の信号に変換するために使用される。
銀基の感光層を、動画(animated views)を得るために使用する場合は、１つの画像が次の画像に変わる間に、また撮影（またはそれぞれ映写）の間に動くのは、基本画像を担う層７６（またはそれぞれ９５）または記憶媒体５３の全体である。
注意すべき点は、データがデジタル形式の場合は、データは、特殊効果を発揮するように処理できる。その場合、画像を形成する要素が変更される。また合成画像を構成する要素を造出することも可能である。
映写の場合は、画像データ記憶媒体とレンズとが、スクリーン上に立体画像を集束させ得るように配向される。斜めの映写の問題は、既に例えば特許US-A-3,802,769に扱われている。
図５には、記憶媒体５３、５３'および撮影レンズ１２、５２'の２つの配向が提案されている。図６には、映写レンズ６２、６２'に対する記憶媒体５３、５３'の配向が、図５に示した撮影の場合と同じ映写の場合が示されている。
撮像時のレンズの軸に対する電磁線の大きな傾斜により色収差等の収差が生じても、これらの収差は、前記傾斜がかなり大きい場合でも映写時に修正または低減される。
映写時には（図９）、いまや基本画像を担っている層９５の上流側が、概して、通常の映写ランプ９１で照射される。その場合、記憶媒体５３は、各基本画像により小型プロジェクタ、それも通過するビームを分割し、かつ電磁線を波長に応じて偏向させるプロジェクタのように動作する。光路反転の原理により、撮影方向とは反対方向９３に映写される電磁線は、形態が等しい記憶媒体内での偏向にならう。その場合、映写レンズ６２は、記憶媒体５３に対し撮影レンズ１２と等しい位置に配置される。この構成により、各波長が、その情報特性のアイテム、すなわち画像構成要素と立体画像内での各点の視角とを担うビームの映写が可能になる。各波長は、したがって、各部分画像からの情報の一部を担っている。各基本画像は、一波長に対応しており、これは撮影の場合も同様である。すべての基本画像は、各部分画像で撮影のスペクトルレンジを再生する。したがって、映写は、スペクトログラムから、したがって基本画像から部分画像を再生する。
「小型プロジェクタ」は、別の横方向９２、９４へは、方向９３に従う別の波長を発し、これらの波長は、各基本画像７４に対応する。長い方の波長９２は、短い方の波長９４より偏向度が大である。これらの別方向は、映写レンズ６２の方向ではなく、対応波長の電磁線は、スクリーン１３へは映写されない。
図１０ａ，図１０ｂ，図１０ｃは、電磁線がこれらの図の右方、左方いずれに伝搬されるかに応じて撮影１０６または映写１０７が行われることを示した図である。図１０ａと図１０ｃとには、２つの回折格子１１、１０４（またはそれぞれ１０４と１３）による偏向が示され、したがって、「２次」撮影（またはそれぞれ「２次」映写）が示されている。偏向は、１次格子１１またはスクリーン１３と２次格子１０４とによって生じ、２次格子は、１次格子またはスクリーンとレンズとの間に配置されている。撮影レンズまたは映写レンズの中心は、これらの図では、点１０８で示されている。
符号１０１，１０２，１０３で示したレベルは、「基準レベル」として既知であり、対象点、または最小シフトの対応(homologous)点１０５に対応する理論立体画像点を含んでいる。
２次格子１０４が、１次格子１１またはスクリーン１３と反対方向に偏向するか等方向に偏向するかに応じて、前記基準レベルは、２次格子１０４に関し１次格子またはスクリーンの反対側１０１か同じ側１０３のいずれかに位置している。２次格子が使用されない場合は、この基準レベル１０２は、１次格子１１またはスクリーン１３に重なる。したがって、２次格子の使用は、１次格子１１またはスクリーン１３の平面から基準レベルが分離される結果となり、この分離は、２次格子１０４による分散が増すにつれて増大し、かつ前記格子１０４と１次格子またはスクリーンとの間隔が増すにつれて増大する。
図１０には示されていない別の場合を考えることもでき、その場合は、２次格子が反対方向に偏向し、これらの偏向度は、１次格子またはスクリーンによるより大である。
１つのシーンの１次撮影により得られる画像の構成要素は、互いに対しシフトされ、かつ図示の場合には、得られるべき立体画像の垂直方向に関し水平方向にシフトされる。構成要素のそれぞれが、隣の要素に部分的に重ねられる。２次格子の使用により、対応点のシフトが修正される。２次格子１０４（図１１のａ１４，ａ１６，ｂ１４，ｂ１６）による、または２次格子なしでの（図５のａ１１，ａ１３，ｂ１１，ｂ１３）撮影時に、対象点ＡおよびＢに対応する対応点を観察できる。１次撮像に比較した場合、対象点Ａに対応する対応点は、２次格子の使用により、互いにより接近する。対応点に関する限り、対応点ｂの次数(order)は逆になる。
１次映写時（図１２）には、２次撮影（図１１）の結果のこれら対応点（ａ１４，１６，ｂ１４，ｂ１６）から得られた立体画像点は、符号Ａ'と符号Ｂ'のところに位置している。
立体画像点に対応する対応点間のシフトが、このようにして修正されると、変位が画像の各構成要素の全体に影響するため、一連の対応点の全部が類似の修正を受ける。その結果、このように修正された画像の構成要素は、撮像時に２次格子なしに得られる位置と比較した場合、スクリーンの更に前方または更に後方に再生される（これについては図１２と図６との間のＡ'の位置の相違を参照のこと）。注意すべき点は、図１１の画像記録設備は、映写（図１２）を予想して２次格子による偏向を考慮に入れて配向される点である。
図１２の例では、スクリーンが、立体画像点Ａ'に対する収束(converging)レンズとして、かつまた立体画像点Ｂ'に対する発散（diverging）レンズとして働く。
レンズの下流に形成される構成要素を直接にスクリーンを介して見た場合、１次映写（図１）により撮影を行うか、２次映写により撮影を行うかすることが可能である。後者の場合、２次格子が、１次格子とスクリーンとの間の光路内に配置される。
本発明によれば、撮影または映写のために数個の設備を使用できる。それにより、特定の視角で観察者が２つ以上の波長を観察できる立体画像が造出できる。２つ以上の波長は、それらの視角方向に放射される。可視光の場合、得られる立体画像はカラーとなる。数記憶媒体の使用により、得られる視角の数を増加させることが可能である。
図１３は、２つの隣接する記憶媒体５２、１３８が、１次格子１１による偏向前にはＡ-Ｐ双方に配向されている対象点Ａからの２つの電磁線１３２、１３４によって、符号ａ１２とａ２３のところで感光されることを示している。得られる２つの画像点は、したがって同じ視角Ｐ-Ａに対応する。
１個のレンズでは、同じ記憶媒体が、複数の異なる視角の複数（対応）画像点により増感される。
数個のレンズでは、複数の異なる記憶媒体が、同じ視角の複数画像点により感光される。
１次格子の下流での電磁線１３２、１３４間の角度差は、前記１次格子による電磁線の偏向差に対応する。
更に図１３によれば、示された電磁線は、予め定められた波長に対応する。例えば：
電磁線１３１、１３４は700nmの波長を、
電磁線１３２、１３４は500nmの波長を、
電磁線１３３、１３６は400nmの波長を表している。
これら３つの値の間の波長は提示されていない。
電磁線の伝搬方向に応じて、図１３と図１４とは、記憶媒体５３、１３８へのＡの撮影（１３９、１４１）と、記憶媒体５３、１３８から観察者の眼へのＡ'を介した映写（１３０、１４２）とを示している。
２つの隣接記憶媒体５３、１３８に共通の視角に加えて、記憶媒体１３８により、その特徴である視角を得ることが可能になる。記憶媒体５３によって得られた視角に比較すると、記憶媒体１３８の結果、電磁線１３６と、電磁線１３５、１３６間の中間経路をたどる複数電磁線とにより、多くの付加的な視角を得ることが可能になる。視角の等しい複数対が、方向Ｑ-ＡとＰ-Ａとの間に位置し、方向Ｑ-ＡとＰ-Ａとを含んでいる。
映写時１３０には、記憶媒体５３から映写される電磁線１３２と、記憶媒体１３８から映写される電磁線１３４とは、スクリーン１３による偏向後、同じ方向Ｐ'-Ａ'をたどる。スクリーン１３の上流での電磁線１３２、１３４の角度差は、前記スクリーンによる偏向の差に等しい。
立体画像の同じ点からの同一視角の各対が、それぞれ固有の波長を有する２つの電磁線を発生させる。観察者は、その角度で双方の波長を観察し、これらの波長のそれぞれは固有の強度を有している。立体画像上のこの点のカラーは、２つの電磁線の強度に依存する。本発明のこの特徴によれば、可視光で得られた立体画像により、カラーの種々の色合いが表される。
画面となる対象物は、予め定められたスペクトル配分による電磁線を放出する。可視光では、この配分により、われわれが肉眼で見る対象物のカラーが製作される。映写により、画面となる対象物上の対応点のスペクトル構成に等しいスペクトル構成を有する電磁線によって、各記憶媒体から立体画像の各点が再生される。550nmの波長は、例えば緑色と考えることができる。対象点Ａが550nmの波長（緑）を、700nm（赤）の波長より大きい強度で発した場合、記憶媒体５３は、記憶媒体１３８が電磁線１３４（700nm)から受ける作用よりも強力に、電磁線１３２（550nm)から作用される。映写時、観察角度Ｐ'-Ａ'は、550nm波長に対しより大きな強度を示し、得られる立体画像の点Ａ'のカラーは、Ｐ'-Ａ'方向では緑になる傾向を有している。
この波長対によって、立体画像のいくつかの点は、いくぶん緑に、また他の点は、いくぶん赤に見えることになる。これら２つの放射を重ねることによって、他のカラー、例えば黄色やオレンジ色が得られる。カラーは、当業者には周知の色度図にしたがってスペクトルカラーを付加的に混合することで得られる。
得られるカラーの品質は、記憶媒体の数が増すにつれて改善され、これによって眼で見る楽しみが高められる。立体画像の１点の視角が同じ場合、波長の数が増すことで、天然色に近づけることができる。
その場合、一例によれば、対象物が肉眼で緑に見えるものであれば、得られる立体画像が、肉眼で他のカラーに見える対象物と比較して、緑の割合のより高い視角を有している。
本発明によれば、各記憶媒体が感光するスペクトルレンジは、記憶媒体ごとに異なっている。例えば、記憶媒体５３のそれは、400〜500nmであり、記憶媒体１３８のそれは、550〜700nmである。
２次撮像または２次映写が行われる場合、２次格子は、１次格子またはスクリーンと各レンズとの間の光路内に配置される。
映写の調節は、映写設備の各アイテムの位置と配向とを正しく選択することによって、また２次映写の場合には、各２次格子の位置と配向と正しく選択することによって達せられる。
２次撮影また映写は、すべてのレンズに共通の２次格子介して行うことができる。
図１５は、図１４で行われたような２次撮影にならう１次映写を示している。動画像の映写時には、映写設備の異なるアイテムが互いに同期されねばならない。
本発明の一方法によれば、得られるべき画像の立体画像が逆にされる、言い換えると、視差が逆にされる。その操作の場合、正立体視３次元効果が、偽立体視またはその逆になる。図１６に示したように、構成要素は、他の記憶媒体１５３へ転移され、記憶媒体１５３では、はじめの記憶媒体５３と比較すると、構成要素が左右の方向に逆転している。この操作により、得られるべき立体画像の視差を逆転することができる。
この転移を行うため、第１段階では、いわゆる「転移」映写が、はじめの記憶媒体５３から、基本画像により再生された画像の構成要素の半透明散乱面１６２へ行われ、第２段階では、いわゆる「転移」撮影が、構成要素の前記散乱面の他方の側から記憶媒体１５３へ、本発明で説明したように行われ、記憶媒体に新しい基本画像が形成される。
転移操作は、各記憶媒体ごとに別個に行われる。
転移後、記憶媒体１５３からスクリーンへの映写は、本発明で既に説明した映写方法によって行われる（図１７）。転移撮影を行うさいの、半透明散乱面１６２との角度は、スクリーンへの映写に必要な角度の関数として選択される。
図１３と図１７とを比較することによって分かることは、実点Ａ'、Ｃ'が仮想点になり、それらの順序が左右逆方向になり、同一視角対が転移後に再生されることである。
本発明によれば、また転移映写および／または転移撮像の偏向が、本発明で既に説明したように、横方向分散を生じさせる付加回折格子を光路内に配置することで可能になる。
加えて、本発明により、単数または複数の記憶媒体を使用する既述の種々の可能な実施例を、互いに組合わせることができる。一例として次のことが可能である。すなわち、数個の記憶媒体により２次撮影を行い、次いで転移操作と１次映写を行う。図１８は、３個の記憶媒体により得られる立体画像の一例である。この場合、第２、第３の媒体からの電磁線は、図説明を容易にするために、示されていない。
本発明により使用される１次、２次その他のすべての格子は、格子１１に関連して説明した種類の格子であり、それらは、同一装置内に同種のものを用いても互いに異種のものを用いてもよい。
なお指摘しておくべき点は、言うまでもなく、本発明は、以上に説明かつ紹介した実施例に限定されるものではなく、添付請求の範囲に含まれるすべての変化形を包含するという点である。

Claims (29)

1. 水平方向の視差による立体画像造出方法において、
   前記方法が、
   対象物から発せられる電磁線の回折による第１分散と、
   前記分散された電磁線の少なくとも一部を集束し、かつ対象物の無制限の数の視点を得ることができ、その際波長当たり１つの視点が得られる少なくとも１つのレンズ（１２）による対象物の撮像と、
   −少なくとも１つのスクリーン設備（１３）を介しての画面(shot)の映写と、
   −映写時に発せられる電磁線の、前記スクリーン設備による第２分散および散乱、並びに対象物の立体画像の形成と、
   −発せられる対応電磁線の横方向偏向を造出する前記第１および第２分散とを含む、水平方向の視差による立体画像造出方法。
2. 請求項１に記載された方法において、第１分散が対象物により発せられる電磁線から、画像の構成要素を形成することを含み、該構成要素が、波長ごとに異なる量だけ横方向に偏向することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載された方法において、第２分散が、第１分散の横方向偏向と等方向または逆方向での、映写電磁線の横方向偏向を含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された方法において、スクリーン設備で第２分散と散乱とが連続して行われることを特徴とする方法。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された方法において、スクリーン設備で第２分散と散乱とが同時に行われることを特徴とする方法。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された方法において、電磁線の横方向偏向が、前記１分散においては、平行な分散軸を中心として行われ、電磁線の横方向偏向が、第２分散においては、平行な第２分散軸を中心として行われ、前記散乱が前記第２分散軸に対して直角のラインに沿って行われることを特徴とする方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法において、前記映写が、前記単数または複数のレンズによって行われることを特徴とする方法。
8. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法において、前記方法が、撮像時に得られる画像データの、少なくとも１つのデータ記憶設備への受信を含み、それにより前記映写を続いて行なうことが可能になることを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載された方法において、画像データの受信が、得られるべき立体画像の鮮明度に応じて予め決められた寸法の部分画像へ、画像構成要素を分割する段階と、各波長ごとに基本画像を各部分画像のかたちに分離する段階と、適当な記憶設備として働く感光層上のこれらの基本画像による個別の作用段階とを含むことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載された方法において、基本画像の分離が、レンズにより集められた電磁線の第３分散並びにこれに伴う電磁線の横方向偏向と、このように分散された電磁線の、感光層への集束とを含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載された方法において、分離段階が、第３分散での横方向偏向方向とは反対の方向での偏向をともなう第４分散と、短い波長の比較的大きい偏向とを含み、該偏向により基本画像の分離が強調されることを特徴とする方法。
12. 請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載された方法において、前記方法が、前記少なくとも１つの適当な記憶設備に受信される基本画像を、画像の波長に対応する波長の電磁線源による前記単数または複数の記憶媒体の照射により映写する段階と、映写された基本画像から画像構成要素を再生する段階とを含み、前記映写が前記スクリーン設備を介して行われることを特徴とする方法。
13. 請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載された方法において、前記方法が、適当な記憶設備に受信された画像データの、電磁信号への変換を含み、該電磁信号が前記映写用の画像データに再変換されることを特徴とする方法。
14. 請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載された方法において、前記方法が、また記憶媒体へのデータ受信後、
    記憶媒体から半透明の散乱設備への転移映写と、
    映写された基本画像からの、画像構成要素の再生と、
    続く付加映写を可能にする付加データ記憶媒体への転移撮像並びに新たな基本画像の形成とを含み、かつまた
    この転移撮像の前記映写が前記スクリーン設備を介して行われることを特徴とする方法。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載された方法において、前記方法が、立体画像とスクリーン設備との間の空間的な隔たりの調節を、個々の方法段階で、回折による電磁線の少なくとも１つの付加的分散を挿入することにより行うことを含み、該付加的分散が前記電磁線の付加的横方向偏向をともなうことを特徴とする方法。
16. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された方法を実施する装置において、
    対象物（Ａ，Ｂ，Ｃ）により発せられる電磁線の、平行な第１分散軸を中心とする第１分散を得るための第１回折格子（１１）と、
    分散された電磁線の少なくとも一部を集め得るレンズ（１２）と、
    レンズ（１２）からの電磁線に第２分散と散乱とを生じさせるスクリーン設備（１３）にして、平行な第２分散軸を中心として、発せられる対応電磁線の横方向偏向をもたらす、前記スクリーン設備（１３）とを含むことを特徴とする装置。
17. 請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された方法を実施する光学設備において、
    対象物（Ａ，Ｂ，Ｃ）により発せられる電磁線の、平行な第１分散軸を中心とする第１分散を得るための第１回折格子（１１）と、
    分散された電磁線の少なくとも一部を集め得る少なくとも１つのレンズ（１２）と、
    単一または複数のレンズ（１２）により集められた電磁線を受信可能な、かつまた後に少なくとも１つの映写レンズ（６２）を介して、それらの集められた電磁線により伝搬される画像データの映写を可能な、画像データ記憶用の少なくとも１つの媒体（５３）と、
    単一または複数の映写レンズ（６２）からの電磁線に第２分散と散乱とを生じさせるスクリーン設備（１３）にして、平行な第２分散軸を中心として、発せられる対応電磁線の横方向偏向をもたらす、前記スクリーン設備（１３）とを含むことを特徴とする光学設備。
18. 請求項１６または請求項１７に記載された装置において、第１回折格子（１１）が、前記第１分散軸を形成する等間隔の平行直線/へりから成ることを特徴とする装置。
19. 請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置において、スクリーン設備（１３）が、前記第２分散軸を形成する等間隔の平行直線/へりから成る第２回折格子（１９）と、該第２格子の上流または下流に配置され、第２分散軸と直角の方向に沿って複数のラインを有する線形散乱器（２０）とから成ることを特徴とする装置。
20. 請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載された装置において、スクリーン設備（１３）が第２分散と散乱の双方用に備えられたホログラフィー設備であることを特徴とする装置。
21. 請求項２０に記載された装置において、前記ホログラフィー設備が、再生ビームと画像ビームとの間に水平角を有する場合には、垂直ラインの画像の全部または一部を造出する透過光ホログラム（３４）となることを特徴とする装置。
22. 請求項１７から請求項２１までのいずれか１項に記載された装置において、各画像データ記憶媒体（５３）が、得られるべき立体画像の鮮明度に応じて画像の構成要素を予め決められた寸法の部分画像に分割する手段（７２、７７、７９）と、レンズにより集められた電磁線の回折による分散、それも平行な第３分散軸を中心とする前記電磁線の横方向偏向をともなう分散の手段と、このように分散された電磁線を感光層（７６）へ集束させる手段（７７、７９）とを含むことを特徴とする装置。
23. 請求項２２に記載された装置において、各記憶媒体（５３）が、部分画像ごとに、円筒形の収束屈折レンズ（７９）を含み、該レンズが、前記分散手段として役立つ回折格子（７２）と組合わされ、かつ前記格子による分散と等方向での収束機能を発揮し、前記感光層（７６）が、レンズ（７９）と格子（７２）により処理される電磁線を感光層に集束させ得る距離に配置されていることを特徴とする装置。
24. 請求項２２に記載された装置において、各記憶媒体（５３）が、部分画像ごとに、収束回折レンズ（７７）を含み、該レンズが、同じ側での分散と感光層（７６）への集束の双方のために備えられていることを特徴とする装置。
25. 請求項２３または請求項２４に記載された装置において、各記憶媒体（５３）が、また部分画影ごとに、第３分散軸を中心として前記横方向偏向を減衰させるか修正するために横方向分散を生じさせ、かつ該分散を回折格子により増大させるように配置されたプリズム（８１）を含むことを特徴とする装置。
26. 請求項２５に記載された装置において、プリズム（８１）が、回折格子（７２）または収束回折レンズ（７７）の下流に、零次の回折電磁線を全反射により反射するように配置されていることを特徴とする装置。
27. 請求項２２から請求項２６までのいずれか１項に記載された装置において、各記憶媒体（５３）のすべての部分が、記憶媒体（５３）の一端から他端まで延びかつ互いに平行であり、機能の方向がすべての部分に対して等しいことを特徴とする装置。
28. 請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された方法を実施するために、請求項１６から請求項２７までのいずれか１項に記載された装置に組み込まれたスクリーンにして、前記スクリーンは映写される電磁線を分散および散乱させ、発せられる対応電磁線の横方向偏向をもたらすことを特徴とするスクリーン。
29. 請求項８から請求項１５までのいずれか１項に記載された方法を実施するために、請求項１７から請求項２７までのいずれか１項に記載された装置に組み込まれた画像データ記憶媒体にして、前記画像データ記憶媒体は、単数または複数の映写レンズによって集められた電磁線を受信できて、これら集められた電磁線によって搬送される画像データを少なくとも１つの映写レンズを介して続けて映写することを可能としたことを特徴とする画像データ記憶媒体。

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