JPH01102449A - 立体視用平板プリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、平面画像を立体的に視差するための立体視用
平板プリズムに関するものである。

（従来の技術） 一般に平面画像を立体視する方法としては、人の左右の
目と同じ程度に視角を違えた二つの平面画像を両眼で別
々に見ることで立体感が得られるようにしたものが一般
的であった。このような方法では二つの異なった平面画
像を必要とし、一つの平面画像をもって立体視すること
は不可能であった。昨今、一枚の立体画像としてのレン
チキュラーステレオ、または、一つの平面画像をもって
立体視できるものとしては、例えば特公昭５９−２０１
４等のようにレンチキュラー法によるものなど種々提案
されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらレンチキュラー法による立体画像
では、レンチキュラ形状の微細レンズの曲率系は精度を
必要とするため製造するための金型が製作しにくいため
コストダウンの妨げとなるだけではなく、微細レンズを
もって画像単位で視差する構造のため大きい視差を得る
こともむずかしく、実用性の高い画面の大形化は制約さ
れていた。本発明は、これらの点に着目してなされたも
ので、曲率精度を必要としないため金型製作の容易化と
画素及び画素群単位により大きな視差とによって立体視
用平板プリズの実用性の高い大形化を可能にするととも
に比較的安価に提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） そのため、本発明では立体視用平板プリズムを複数個に
分割してなる小プリズムを、壁面部と連結させた屈折面
部を対称配置し、該屈折面部を連続または平面部と交互
に連続配列する単位屈折面が繰り返し形成して構成した
ものである。

（作用） このように構成することで、本発明の立体視用平板プリ
ズムは、視覚上識別できる大きさのある画素群の立体視
に必要な大きな視差を得ることが可能となって、屈折面
部の屈折作用から大きな両眼視差による立体視が可能と
なり、これを製造するための金属の製作がし易いものと
なることから大形の立体視用平板プリズムを容易に、し
かも比較的安価に提供できるようにしたものである。

（実施例） 次に本発明の実施例の一例を図面を参照して詳細に説明
する。

第１図〜第４図は本発明に係る立体視用平板プリズムの
実施を示す斜視図である。各図に於て、１は透視面体で
あり、夫々が透明平板によって形成され、平行に配置さ
れた第１面体２と第２面体３とによって形成されている
。前記第１面体２の上面にはプリズムを小さく複数個に
分割してなる小プリズムＷが一方の側面を壁面Ｗ’にし
て該壁面Ｗ’により次の小プリズムと連結し、繰返し形
成した屈折面部５が対称的に連続または平面部６と交互
に連続配置した単位屈折面９を複数形成している。こゝ
で屈折面部が形成幅を変化する場合では小さい幅から大
きい幅え屈折面部５，５，５のように表示し、第５図に
小プリズム部分の一部拡大図を示す。また、下面にも屈
折面部７が連続または平面部８と交互連続して屈折面９
’を形成し連続配置されている。

第１図に示す第１実施例の第１面体２の屈折面部５ａ，
５ａ，５ａは斜面形状に形成し、平面部６と交互連続配
置されており、屈折面部５ａ，５ａ，５ａと平面部６は
大きさを漸次変化させて単位屈折面９標形成しており、
第２固体３の屈折面部７ａは斜面形状であり、等しい大
きさで平面部８と交互に配列して、平面部８は大きさを
漸次変化させて屈折面９’を形成しており、かつ第１固
体２の単位屈折面９とは配列ピッチを同じにして、単位
屈折面９と屈折面９’は縦方向並列形状に形成されてい
る。

第２図に示す第２実施例では第１面体２の単位屈折図９
は斜面形状の屈折面部５ａと若干に凹曲面形状の屈折面
部５ｂとで交互連続配置して形成し、第２面体３の屈折
面９’は若干に凸曲面形状の屈折面部７ｃと小平面８’
と交互連続配置して形成して、この屈折面９’と第１面
体２の単位屈折面９とは配列ピッチを略、等しくして、
単位屈折面９と屈折面９’は縦方向並列形状に形成され
ている。

第３図に示す第３実施例では第１面体２の単位屈折面９
は屈折面部５ａ，５ａ，５ａを斜面形状に連続配置して
形成されており、第２面体３の屈折面９’は若干に凹曲
面形状の屈折面部７ｂと平面部８と交互に連続配置して
形成して、この屈折面９’と第１面体２の単位屈折面９
とは配列ピッチを異にして、単位屈折面９と屈折面９’
は縦方向並列形状に形成されている。

第４図に示す第４実施例では第１面体２の単位屈折面９
は屈折面部５ｃ，５ｃを若干に凸曲面形状に形成して連
続配置して形成されており、第２画体３の屈折面９’は
若干に凹曲面形状の屈折面部７ｂを連続配置して形成し
て、この屈折面９’と第１面体２の単位屈折面９とは配
列ピッチを、異にして、単位屈折面９と屈折面９’は縦
方向並列形状に形成されている。

次に、これら立体視用平板プリズムによって一つの平面
画像の立体視について説明すると、以下、平面画像Ｇ上
に於て、画素が複数集まった画素群をＰ、画素群からの
光線束をａ’、光線束を一本の線で代表させて示す。平
面画像Ｇ面と透視面体１との間隙を物体距離ｔとして、
また透視固体に形成された各屈折面部の虚無点内に平面
画像Ｇ面をおくものとする。前記虚無点をＸ’で示す。

第６図は第１実施例の光学系を示す説明図で、透視面体
１の対物面側の面より物体距離ｔをもって平面画像Ｇが
おかれる。この空間を、物体距離ｔに略、等しい厚さの
平行平面の透明板に替えてもよく、本発明の全ての実施
に適合できるものである。さて、画像Ｇの各画素群Ｐ１
〜Ｐ１４を立体視用平板プリズムを通して、眼Ａの視線
束ａ１〜ａ５で見ると、第１面２の接眼面１０に対応し
て形成した第２面体３を重ね合わせるとき、画素群Ｐ１
，Ｐ４，Ｐ１０，Ｐ１４の光線束ａ’１，ａ’４、ａ’
１０，ａ’１４は第１面体２の屈折面部５ａ，５ａ，５
ａで屈折して第２面体３の平面部８から図中のＳ印の方
向に出てゆくから見えないが、一方、画素群Ｐ２，Ｐ３
，Ｐ９，Ｐ１２の光線束ａ’２，ａ’３，ａ’９、ａ’
１２が第１面体２に屈折面部５ａ，５ａ’５ａで屈折し
て、第２面体３に進み、平面部８から眼Ａに至る。唯、
直素群Ｐ７だけは第１面体２の平面部６と第２面体３の
平面部８を通り眼Ａに至る。こゝで、画素群が配列順を
組替えたときの記号として仮に（替）と記載し、複数の
画素群による光線束が透視面体１に向うとき集射作用で
画素群が若干大きく見える記号を（大）、拡射作用で若 干小さく見える記号を（小）、形状が変らぬときを（完
）で表わすことにすると、前述、眼Ａに見える画素群の
形状と配列は、画素群Ｐ２〜Ｐ３（大）、Ｐ３〜Ｐ７（
小），Ｐ７〜Ｐ９（完）に見ることにより、これら画素
群の形状の変化のために、もとの画像Ｇとは相違した画
像Ｇ’を見ることになる。

しかしながら、画素、画素群の広がり、縮みは画像の歪
ともなることから、本発明では、かゝる歪を両眼視差に
よる立体視に可能な範囲に修正する手段として屈折面の
形成角を小さく保ち、これにより生ずる光線の屈折効果
の減少を補足する構造として屈折面部を広く形成したも
ので、これによって同一方向への光線を多くして画素、
画素群の広がり、縮みによる視覚現象を目に強調させる
効果をもたせたものである。

次に、第７図は第２実施例の光学系を示すもので、この
立体視用平板プリズムを通して、前述の条件のもとに、
平面画像Ｇを眼Ａの視線束ａ１〜ａ６をもって、眼Ａを
図（ａ）の位置において画素群Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９
，Ｐ１１，Ｐ１３を見るとこれら画素群からの光線束ａ
’３，ａ’５，ａ’７’ａ’９’ａ’１１，ａ’１３、
は夫々第１面体の屈折面部５ｂ，５ａと第２面体３の屈
折面部７ｃで屈折、または小平面８’からＳ印に向うか
ら見えないが、別の画素群Ｐ０，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ９，Ｐ
８，Ｐ１３のうち光線束ａ’０’ａ’４、ａ’８と、画
素群Ｐ５，Ｐ９，Ｐ１３で生じた症射光線をａ”で表わ
したａ”５，ａ”９，ａ”１３光線束が第１面体２の屈
折面部５ｂ，５ａ，と第２面体３の屈折面部７ｃで夫々
屈折して眼Ａに至るから画像群Ｐ０〜Ｐ５（小）、Ｐ５
〜Ｐ４（替）、Ｐ４〜Ｐ９（小）、Ｐ９〜Ｐ８（替）、
Ｐ８〜Ｐ１３（小）に見える。眼Ａを図（ｂ）の位置に
移して前述と同様に画像Ｇを見ると画素群Ｐ２，Ｐ４，
Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２を見ると、これら画素群か
らの光線束ａ’２，ａ’４，ａ’６，ａ’８，ａ’１０
，ａ’１２は夫々第１面体２の屈折面部５ｂ，５ａと第 ２面体３の屈折面部７ｃで屈折して図中のＳ印の方向に
出てゆくから見えないが、別の画素群Ｐ２，Ｐ７，Ｐ６
，Ｐ１１，Ｐ１０，Ｐ１５の光線束が第１面体２の屈折
面部５ｂ，５ａと第２面体３の屈折面部７ｃで夫々屈折
して眼Ａに至るから眼Ａに見える画像は画素群Ｐ２〜Ｐ
７（小）、Ｐ７〜Ｐ６（替）、Ｐ６〜Ｐ１１（小）、Ｐ
１１〜Ｐ１０（替）、Ｐ１０〜Ｐ１５（小）に見えるこ
とになるから、画素群の収縮と拡大にて画素群の形状変
化とともに画素群の配列順が見る位置の違いにより視線
の角度が変ることで同じ画像でも違って見えるものであ
る。かゝる視覚現象は、本発明の透視面体１の第１面体
２の単位屈折面９または第２面体３の屈折面９’の夫々
の面、もしくは前記単位屈折面９か、前記屈折面９’の
いづれか一方の面を縦方向並列形状に形成して、かれら
の面を直交させた第１１図の斜視図で示す直交形状、ま
たは第１２図の平面図で示すモザイク形状にした場合、
もしくは第１３図で示す同心円形状、または第１４図で
示すうづ巻形状に形成した場合に於ては画像の左右方向
に於ける視差はいくらか減少するが、替って傾斜方向及
び上下方向の視野をも本発明の構成と光学系作用をもっ て視差することができることから画素及び画素群の縮み
と広がりによる画像の歪現象を修正できる知覚上の効果
がある。

このような光学系作用を利用して平面画像Ｇを両眼視す
る場合について次に説明する。

第８図は、第３実施例の光学系を示すものである。透視
面体１の対物面側に物体距離ｔをもって平面画像Ｇをお
き、該画像Ｇを形成する画素群Ｐ１〜Ｐ７を両眼Ａ，Ｂ
をもって該画像Ｇを第１面体２と第２面体３を通して見
るとき、両視線束ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３は夫々に画素
群Ｐ１，Ｐ４，Ｐ６に著視点Ｘをおくとき、両視線束ａ
とｂ２は第２面体３の屈折面部７ｂと第１面体２の屈折
面部５ａを通して見るから視差のない画素群Ｐ４を見る
。次に、視線束ａ１は第２面体３の屈折面部７ｂで生じ
た拡射光線θ”と、屈折光線θ’のこれら二つの光線が
第１面体２の屈折面部５ａによって夫々に屈折位置を違
えるため、拡射光線θ”で画素群Ｐ２を見るとともに、
屈折光線θ’で画素群Ｐ１を見ることになる。また、視
線束ｂ１も、前述の場合と同様に第２面体３の屈折面部
７ｂで生じた拡射光線θ”と屈折光線θ’で第１面体２
の屈折面部５ａにより拡射光線θ”で画素群Ｐ０を屈折
光線θ’で画素群Ｐ１を見る。従って、両視線束ａ１，
ｂ１が二つの拡射光線θ’，θ”で見ているそれぞれの
画像群Ｐ２とＰ０は互いに形状が異なり、左右に位置を
違えて、その延長線上に直素群Ｐ１を見ている前記の二 つの屈折光線θ’とθ’との延長線とが交わる二つの結
像点θ，θに画素群Ｐ’２，Ｐ’０を形成するから、も
との画像群Ｐ１は前記画素群Ｐ２とＰ０で背景を形成さ
れて画像Ｇ面上から浮上り飛び出て見える。次に、両視
線束ａ３，ｂ３は前述同様に、右眼Ａの視線束ａ３は第
２面体３の屈折面部７ｂで生じた拡射光線θ”と屈折光
線θ’が第１面体２の屈折面部５ａでそれぞれ屈折位置
を違えるから拡射光線θ”で画素群Ｐ５を屈折光線θ’
で画素群Ｐ６を見る。左眼Ｂの視線束ｂ３は前述同様に
前記屈折面部７ｂで生じた拡射光線θ”と屈折光線θ’
が前記屈折面部５ａでそれぞれ屈折位置を違えて、拡射
光線θ”で画素群Ｐ７を、屈折光線θ’で画素群Ｐ６を
見る。従って、両視線束ａ３，ｂ３が二つの拡射光線θ
”，θ”で、それぞれ見ている画素群Ｐ５とＰ７は互い
に形状が異なり、左右に位置を違えて画素群Ｐ６を見て
いる二つの屈折光線θ’，θ’とのそれぞれの交点θ，
θとに画素群Ｐ’５とＰ’７を見ることになり、画素群
Ｐ６は前記画素群Ｐ’５とＰ’７で前景を形成されるか
ら、画素群Ｐ６は画像Ｇ面上より沈んで奥ゆきを見せる
。

このように両眼で一つの平面画像の画素、画素群の結像
位置が違えて見える両眼視差現象を広さのある画像面を
見る各視線について第９図に示す第４実施例の光学系作
用をもって説明する。

いま、平面画像Ｇの表面に第１０図に示す平面画１３が
表わされているとする。該画像Ｇを透視面体１を通して
、両眼Ａ，Ｂの各視線束ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５をもっ
て平面画１３を形成する画素群の点ｇ，ｊ，ｌ，ｎ，ｒ
部分に両眼Ａ，Ｂの着視点Ｘ１〜Ｘ５をもって互いに傾
斜角度の異なる視線素をもって見ると、右眼Ａの著視点
Ｘ１〜Ｘ５に於ける視線束ａ１〜ａ５は、平面画１３の
各画素群の点ｇ，ｊ，ｌ，ｎ，ｒのうち、視線束ａ１で
はｇとｈ’を、ａ２はＪとＫ’を、ａ３ｆｌを、ａ４は
ｍ’とｎを、ａ５はｑ’とｒを見ることになり、左眼Ｂ
の著視点Ｘ１〜Ｘ５に於ける視線束ｂ１〜ｂ５は、平面
画１３の各画素群の点ｇ，ｊ，ｌ，ｎ，ｒのうち、視線
束ｂ１はｆ”とｇを、ｂ２はｉ’とＪを、ｂ３はｌを、
ｂ４はｎｓｏ’を、ｂ５はｒとｙ’を見ることになる。

また、両眼Ａ，Ｂを着視点Ｘ１〜Ｘ５まで移動させると
、視線束ａ１，ｂ１により透視させる部分ａ２ｊ，ｂ２
ｊに到り、これにより、同様にａ５ｒ，ｂ５ｒまで両眼
により透視される画素は、各々の画素ｈ，ｋ，ｍ，ｏ，
ｑ，ｙと順次、画素の部分を違えて移動するから、右眼
Ａで見られる連線画像は各画素と画素群の点ｇとｈ’， ｊとｋ’，ｌ，ｍ’とｎ，ｑ’とｒで形成され、画素群
ｇとｊは右側を、ｎとｒは左側を透視されて画素ｈ’と
ｋ’により背景を形成される前記画素群ｇとｊはそれぞ
れに結像位置を違えて浮き上り平面画１３面から飛び出
て見える。また、一方の画素ｍ’とｑ’で前景を形成さ
れる前記画素群ｎとｒでは画素ｍ’とｑ’の後方に沈ん
で平面画１３面に奥ゆきを見せる左眼Ｂで見られる連載
画像は各画素と画素群の点ｆ’とｇ，ｉ’とｊ，ｌ，ｎ
とｏ’，ｒとｙ’で形成され、画素群ｇとｊは左側を、
ｎとｒは右側を透視されて画素ｆ’とｉ’により背景を
形成される前記画素群ｇとｊはそれぞれに結像位置を違
えて浮き上り、平面画１３面から飛び出て見える。また
一方の画素ｏ’とｙ’で前景を形成される前記画素群ｎ
とｒは画素ｏ’とｙ’の後方に沈んで平面画１３面に奥
ゆきを見せる。

このように二つの連続画像は画素と画素群がその形状を
違えて組替り、一つの画素群の左右に位置を違えた画素
により、両眼視線をもって視差することで、個々の画素
または画素群を飛び出させ、沈ませることができるから
立体視効果の大きい立体感が得られるものである。

以上、護示の実施例に従って本発明を詳細に説明したが
、本発明はこれらのみに限られるものではない。即ち、
各実施例に於ては第１面体と第２面体を別体としている
が一体的に形成してもよいものである。また、透視面体
の一方の表面のみに単位屈折面を形成して、他方の面を
平面のみで形成した単位一枚を使用しても本発明の実施
に使用できるものである。更にまた、第１面体の単位屈
折面と屈折面部及び第２面体の屈折面と屈折面部の形状
及び配列の形状は本発明の実施に必要とする程度に任意
に形成することができる。従って第１面体と第２面体は
形状と配列形状如何に関係なく互いに取替えてもよく、
組合わせてもよいものである。また一方の面に単位屈折
面を第１２図〜第１４図の平面図で示すモザイク形状、
うず巻形状、同心円形状等に形成し、他方の面を平面に
形成してもよいものである。これら各側のいづれの場合
でも本発明の実施に使用することができるものであり、
従って以上述べた第１面体及び第２面体は対物面側にも
、接眼面側にも使用できる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成され、透明平板よりなる透視
面体の少なくとも一方の面にプリズムを複数個に分割し
てなる小プリズムをそれぞれの壁面部と連結させた屈折
面部を対称配置して、前記屈折面部を連続または平面部
と交互に連続的に配列した単位屈折面が繰返し配置した
構成であるため視覚上識別できる大きさのある画素群の
立体視に必要な大きな視差を得ることが可能となって単
位屈折面等を形成する小プリズムは精密な曲面加工及び
均等形成を特に要しない（要はプリズムに近い屈折作用
が得られる形状であれば本発明の光学系作用を有するも
のとして使用できるから、）ために、これを製造するた
めの金型が非常に製作し易いものとなり、大形のしかも
薄形の立体視用平板プリズムが容易に、しかも比較的安
価に提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る立体視用平板プリズム
の実施の一例を示す斜視図であり、第５図は小プリズム
部分の一部拡大図、第６図乃至第８図はこれら各実施例
の光学系を示す説明図、第９図は両眼による視差状態を
示す説明図、第１０図は平面画像に画かれた平面画の一
例を示す平面図であり、第１１図は本発明に係る他の立
体視用平板プリズムの斜視図、第１２図乃至第１４図は
本発明に係る更に他の立体視用平板プリズムの平面図で
ある。 １…透視面体　２…第１面体、 ３…第２面体、 ５ａ〜５ｃ，７ａ〜７ｃ…屈折面部、 ６，８…平面部、 ９…単位屈折面、 ９’…屈折面。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、透明平板より成る透視面体の少なくとも一方の
   面に、プリズムを複数個に分割してなる小プリズムを、
   壁面部と連結させた屈折面部を対称配置し、該屈折面部
   を連続または平面部と交互に連続配列する単位屈折面が
   繰返し形成されていることを特徴とする立体視用平板プ
   リズム。
2. （２）、前記、透視面体を、各々が透明平板より成り、
   互に略平行に配置された第１面体と第２面体とで構成し
   、前記第１面体の一方の表面に、前記単位屈折面を連続
   的に、配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の立体視用平板プリズム。
3. （３）、前記、第２面体も、一方の表面に連続的に繰返
   し光線の屈折面が形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の立体視用平板プリズム。
4. （４）、前記、第１面体の単位屈折面と第２面体の屈折
   面とで配列ピッチを等しく設定したことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の立体視用平板プリズム。
5. （５）、前記、第１面体の単位屈折面と第２面体の屈折
   面とで配列ピッチを異ならせていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の立体視用平板プリズム。