JPH0246926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、色付き（カラー）の立体画像を現
出する方法に関する。

（従来の技術） 人間がものを見てそれを立体的に感じるのは、
左右の目に入力される画像のずれによる視差の影
響が最も大きいとされている。

第４図Ａ及びＢは被視物Ａ、Ｂ、Ｃの左眼LE
及び右眼REでの見え方を説明する図である。第
４図Ａに示すように、視線が被視物（単に物体と
する）Ａを注目しているとき、左右の目LE及び
REで受け取る画像は、視差によつて異なつたも
のとなる。物体Ａの前後にある物体Ｂ、Ｃの位置
は、第４図Ｂからも理解出来るように左右の目
LE及びREによりその物体Ａからの距離に応じて
ずれて見える。人間の脳は、このずれの量を感知
してその点までの距離を知り、立体感を得てい
る。

従つて、何らかの方法で左右の目に入る映像を
異なつたものにすれば、人間は立体を感知するこ
とが出来る。この原理に基づいた立体視の方法と
して、アナグリフ方式や偏光板方式等が従来から
知られている。

第５図Ａ〜Ｅは従来のアナグリフ方式の説明図
である。このアナグリフ方式は、左右の目に入る
画像に対して異なる波長の光を割り当て（第４図
Ａ）、その波長をメガネによつて分離し（第５図
Ｂ及びＤ）、それぞれの目に全く異なつた画像
（第４図Ｃ及びＥ）を入力する方式である。よく
用いられる具体例としては、右目用に赤、左目用
に青の画像をスクリーンに投影したり、紙上に印
刷したりするとともに、右目には赤色しか通さな
い光学フイルタを装着し、左目には青色しか通さ
ない光学フイルタを装着して、立体視を可能にし
たものがある。

また、偏光板方式は、光がその進行方向に対し
て垂直な２つの方向に対する成分で表現されると
いう原理に基づいている。

この成分の分離は、偏光フイルタにより行える
ため、右目用の画像と、左目用の画像とを、90度
異なる偏光方向を持つたフイルタを用いてスクリ
ーンに投影し、それぞれの偏光面に応じた偏光方
向をもつフイルタを左右の目に装着することによ
り、左右の目に異なる画像を入力出来る。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したアナグリフ方式では、右目には赤い画
像が、また左目には青い画像が入力されるだけで
ある。しかし、人間は左右の目で別々に色を感知
するので、この方式では物体の明暗を表現出来て
も色彩まで表現出来ない。しかも、左右の目に入
力される色彩が全く異なるために、人間の視覚に
とつて非常に不自然な感じがするという問題があ
つた。

また、偏光方式では、左右の目に異なる画像を
入力出来、偏光フイルタの偏光方向は光の波長に
よつても変化しないので、完全なカラー立体視が
可能になる。しかし、通常のスクリーンでは、投
影された画像を乱反射するため、偏光の方向がラ
ンダムに変化してしまう。また、スクリーンに対
し観客が視線を軸として頭を傾けた場合には、そ
の偏光方向がずれる。このような場合、偏光板方
式では左右の目用の像を分離することが出来ない
ので、左右の目に対する画像が混合され、立体視
の効果が著しく損なわれるという問題があつた。

この発明の目的は、被視物の色付きすなわちカ
ラーの画像を、どのような角度から見ても立体的
に見えるようにすることが出来る色付き立体視方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の色付き
立体視方法によれば、 色覚上充分な表現領域をもつような広い波長領
域に右目用及び左目用のそれぞれ独立した波長分
布をもつと共に、これら右目用及び左目用波長分
布が、色覚上充分な表現能力をもつ複数の領域に
分けられた波長成分から成る被視物を、右目画像
用の波長成分のみを通す右目用フイルタ及び左目
画像用の波長成分のみを通す左目用フイルタを用
いて、色付き画像を立体視することを特徴とす
る。

この発明によれば、被視物を、右目用の色付き
画像及び左目用の色付き画像をそれぞれ形成出来
るような右目画像用の複数の独立した波長成分及
び左目画像用の、右目用波長成分とは異なる、複
数の独立した波長成分で形成し、しかも、右目画
像を右目画像用の波長成分のみを通す右目フイル
タで見ると共に、左目画像を左目画像用の波長成
分のみを通す左目フイルタで見ることによつて、
左右の目には両画像が別々に入力する。

この場合、両画像の色の波長成分は異なるが、
その三刺激値を等しくしておけば、人の色覚で
は、両画像の色を同じに感じさせることが出来
る。

つまり、人間の色覚は、国際照明委員会
（CIE）により三刺激値ａ、ｂ、ｃと、それに基
づく色度座標ｘ、ｙ、ｘで定義される。従つて、
全く異なる波長分布を持つ光でも、これら三刺激
値ａ、ｂ、ｃが等しければ、人間にとつては同じ
色に感じられる。

従つて、波長分布を相違させながら、三刺激値
を等しくした画像を、透過域を異にしたフイルタ
を介して見ることにより、左右の目に別々の画像
が入力されるとともに、その入力された画像の色
は同じに感じることが出来る。

又、通常は、色度図は、三刺激値ａ、ｂ、ｃを
規格化した色度座標ｘ、ｙ、ｚのうちｘ、ｙを直
角座標の縦及び横軸にとつたグラフで示してある
が、この色度図上で二点を定めればこの二点を結
ぶ直線上の全ての色を表現出来るし、さらに、色
度図上で三点を定めればこの三点を結んで形成し
た三角形内の全ての色を表現出来る。さらに、色
度図上で多数の点を定めれば、これらを結んで形
成される多角形内の全ての色を表現出来る。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の色付き立体
視方法の実施例につき説明する。

第１図はこの発明の色付き立体視方法の好適実
施例を説明するための概略図、第２図は左目用画
像と右目用画像との波長分布の一例を説明するた
めの波長分布図、第３図Ａ〜Ｅはこの発明の色付
き立体視方法の説明図である。

先ず、この発明の実施例では、被視物をスクリ
ーン７に形成した映像８，９，１０，１１とす
る。この映像８，９，１０，１１はポジ像であ
る。各映像８，９，１０，１１は色覚上充分な表
現領域をもつような広い波長領域中にそれぞれ右
目用及び左目用の互いに独立した波長分布を持つ
ている。そして、右目用及び左目用波長分布は、
それぞれ色覚上充分な表現能力をもつ複数の独立
した領域に分けられた波長成分から成つている。

第１図及び第２図に示したこの発明の好適実施
例では、この被視像８〜１１を次のように形成す
る。左目用の光源１〜３と右目用の光源４〜６を
設けるとともに、これら光源１〜３，４〜６のそ
れぞれには、第１〜３波長分割フイルタL₁〜L₃，
R₁〜R₃を設けている。

そして、左目用の第１〜３波長分割フイルタ
L₁〜L₃とも右目用の第１〜３波長分割フイルタ
R₁〜R₃との波長分布を相違させ、これらフイル
タを透過した光の波長分布が、左右で異なるよう
にしている。これら左目用及び右目用の各フイル
タL₁〜L₃及びR₁〜R₃の波長領域を第２図Ａ及び
Ｂにそれぞれ示す。

第２図Ａは右目用の各フイルタR₁〜R₃の波長
領域をそれぞれ示しており、第２図Ｂは左目用の
各フイルタL₁〜L₃の波長領域をそれぞれ示して
いる。既に説明した通り、右目用の第１〜３波長
分割フイルタR₁〜R₃の各波長領域は互いに離間
した独立の波長領域である。また、左目用の第１
〜３波長分割フイルタL₁〜L₃の各波長領域も右
目用のフイルタの場合と同様に互いに独立しかつ
離間した波長領域である。そして右目用及び左目
用の各波長領域も互いに独立した波長領域となつ
ている。尚、これら右目用及び左目用の独立した
波長領域の個数はこの実施例ではそれぞれ３個ず
つとしているが、２個であつてもよいし或は４個
以上であつても良く、これら独立の波長領域の個
数は設計に応じて適切に設定することが可能であ
る。

上記各フイルタの前方には、それら各フイルタ
に対応して、左目用の第１〜３映像フイルムl₁〜
l₃と、右目用の第１〜３映像フイルムr₁〜r₃とを
設けているが、これらフイルムの画像は最終的に
左右の目が受ける三刺激値ａ、ｂ、ｃが所望の色
の画像になるよう調節している（後述する式(5)に
より求める）。

上記光源１〜３から第１〜３波長分割フイルタ
L₁〜L₃と右目用の第１〜３映像フイルムl₁〜l₃を
通過した左目用の映像と、光源４〜６から第１〜
３波長分割フイルタR₁〜R₃及び第１〜３映像フ
イルムr₁〜r₃を通過した右目用の映像とを、スク
リーン７に投影して各映像８，９，１０，１１を
形成する。

このようにして形成された各映像８，９，１
０，１１は第３図Ａに示すような波長領域をもつ
た像となつている。

そしてこのようにしてスクリーン７に投影され
た右目用の映像と、左目用の映像とでは、その波
長分布が第２図Ａ及びＢにR₁〜R₃，L₁〜L₃で示
すように相違するが、各点での右目用と左目用の
色を独立に制御できる。

上記のようにしてスクリーンに投影された映像
は、透過率を相違させた左及び右目用フイルタ
Ｌ，Ｒを介して見る。従つて、この発明では、左
目用フイルタＬは、上記左目用の映像の波長分布
の光のみを透過し、フイルタＲは右目用の映像の
波長分布の光のみを透過するように構成し、例え
ば、これら各フイルタＬ，Ｒを干渉フイルタで形
成する（第３図Ｂ及びＤ）。この場合、当然なが
ら、左右の両目用のフイルタの各通過帯域は被視
物の各波長領域よりも広くてもよいし、又完全に
一致していてもよい。

従つて、上記フイルタＬ，Ｒを介して、映像を
見れば、左右の目には、左目用の映像と右目用の
映像とが別々に入力することになる（第３図Ｃ及
びＥ）。この別々に入力する映像を、人の脳で感
じる視差と同じにしておけば、当該映像を立体的
に見ることができる。

しかも、左右の目に別々に入力した映像に着け
られている色は、その三刺激値ａ、ｂ、ｃを等し
くしているので、人間の目には、それらの色を同
じに感じることが出来る。

なお、この実施例の装置では、映像フイルムl₁
〜l₃及びr₁〜r₃のそれぞれに別々の色を付し、そ
れらの色の合成によつて、当該映像に所望の色を
現出することが出来る。

なお、上記のことを数式で示すと次のようにな
る。すなわち、立体上のある点における実際の色
は、スペクトル中の、波長λの単位エネルギーの
光の三刺激値ａ、ｂ、ｃ（それぞれ波長λの関数
である。）で実現されるが、このとき目に入力す
る光の波長分布すなわち分光エネルギー分布をＥ
（λ）とすると、上記ａ、ｂ、ｃの値は式(1)によ
つて表現される。

式(1) ａ＝∫a（λ）Ｅ（λ）dλ ｂ＝∫b（λ）Ｅ（λ）dλ ｃ＝∫c（λ）Ｅ（λ）dλ （但し、積分領域は０≦λ≦∞） このとき、左目に透過率Ｌ（λ）、右目に透過率
Ｒ（λ）の色フイルタを装着すると、左右の目に
対する三刺激値al、bl、clと、ar、br、crとは、
それぞれ式(2)のようになる。

式(2) al＝∫a（λ）Ｅ（λ）Ｌ（λ）dλ ar＝∫a（λ）Ｅ（λ）Ｒ（λ）dλ bl＝∫b（λ）Ｅ（λ）Ｌ（λ）dλ br＝∫b（λ）Ｅ（λ）Ｒ（λ）dλ cl＝∫c（λ）Ｅ（λ）Ｌ（λ）dλ cr＝∫c（λ）Ｅ（λ）Ｒ（λ）dλ なお、上記式(2)において、Ｌ（λ）は左目フイ
ルタの特性、Ｒ（λ）は右目フイルタの特性であ
る。

この状態で、左右の目への入射光の波長分布を
式(3)のように６種の成分により与えると、次のよ
うになる。

式(3) Ｅ（λ）＝r₁R₁（λ）＋r₂R₂（λ）＋r₃R₃（λ） ＋l₁L₁（λ）＋l₂L₂（λ）＋l₃L₃（λ） ここで、上記式(3)の各成分とフイルタの特性に
は、次の式(4)の関係があるとする。

式(4) Ｒ（λ）L₁（λ）＝Ｒ（λ）L₂（λ） ＝Ｒ（λ）L₃（λ）≒０ Ｌ（λ）R₁（λ）＝Ｌ（λ）R₂（λ） ＝Ｌ（λ）R₃（λ）≒０ ∫R（λ）Ri（λ）dλ＞０ （ｉ＝１、２、３） ∫L（λ）Li（λ）dλ＞０ （ｉ＝１、２、３） この状況での左右の目に対する三刺激値は、式
(2)に式(3)を代入した後式(4)によつて簡単化し、次
の式(5)のようになる。

式(5) al＝l₁∫a（λ）ａ（λ）Ｌ（λ）L₁（λ）dλ ＋l₂∫a（λ）Ｌ（λ）L₂（λ）dλ ＋l₃∫a（λ）Ｌ（λ）L₃（λ）dλ ar＝r₁∫a（λ）Ｒ（λ）R₁（λ）dλ ＋r₂∫a（λ）Ｒ（λ）R₂（λ）dλ ＋r₃∫a（λ）Ｒ（λ）R₃（λ）dλ bl＝l₁∫b（λ）Ｌ（λ）L₁（λ）dλ ＋l₂∫b（λ）Ｌ（λ）L₂（λ）dλ ＋l₃∫b（λ）Ｌ（λ）L₃（λ）dλ br＝r₁∫b（λ）Ｌ（λ）R₁（λ）dλ ＋r₂∫b（λ）Ｌ（λ）R₂（λ）dλ ＋r₃∫b（λ）Ｌ（λ）R₃（λ）dλ cl＝l₁∫c（λ）Ｌ（λ）L₁（λ）dλ ＋l₂∫c（λ）Ｌ（λ）L₂（λ）dλ ＋l₃∫c（λ）Ｌ（λ）L₃（λ）dλ cr＝r₁∫c（λ）Ｌ（λ）R₁（λ）dλ ＋r₂∫c（λ）Ｌ（λ）R₂（λ）dλ ＋r₃∫c（λ）Ｌ（λ）R₃（λ）dλ 上記式(5)は連立一次方式であり、これをr₁，
r₂，r₃及びl₁，l₂，l₃について解くことにより、
ar、br、cr及びal、bl、clの任意の値を表現出来
る。

この場合に、左右の目に対する表現可能な色の
範囲は既に説明したように色度図を基にして決め
ることが出来る。しかして、左右の目に入力する
光は、上記式(5)で示すような三種の成分から成る
波長分布を持つている。

上記のようにして左目用の第１〜３映像フイル
ムl₁〜l₃及び右目用の第１〜３映像フイルムr₁〜
r₃の三刺激値を特定すれば、左右の目を独立して
自由に制御でき、フルカラーが可能になる。

（発明の効果） この発明の色付き立体視方法によれば、波長分
布を異にした右目用の画像と左目用の画像とを、
透過率を異にしたフイルタを介して見るようにし
たので、その視線を傾けたとしても、両目に入力
する画像が変化したりしない。従つて、どの方向
から見ても視差を維持でき、当該画像を立体的に
見ることが出来る。

また、両画像の波長分布が相違したとしても、
それらの三刺激値が同じなので、左右の目に入力
する画像の色は同じものとなる。つまり、これら
画像に付けた色の波長分布を異にしながら、それ
らを同一の色として把握できるので、当該立体像
をフルカラーとして見ることが出来る。

なお、上記実施例では、被視物としてスクリー
ンに映像を投影する場合について説明したが、こ
の発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。例えば、この被視物を印刷物とすることも出
来る。

要するに、この発明は、光の波長分布を異にし
た右目用の画像と左目用の画像とを備えるととも
に、それらの光の波長分布を異にしたものを、透
過率を異にしたフイルタで見るようにし、しか
も、両画像の三刺激値を独立に制御できるように
したものであればよいものである。

例えば、光の波長分布を異にしたインクを利用
して、左目用画像と右目用画像とを、所定の画面
上に表示するとともに、これら両画像の色の三刺
激値を同一にする。このようにした画像を、透過
率を異にしたフイルタＬ、Ｒで見るようにしても
よい。

さらに、上述した実施例では、左右の目の各波
長分布を三つの領域に分けたが、二つの波長領域
或は四つ以上の波長領域に分けてもよい。又、色
度図上に取る点は通常は３点であれば人間には充
分であるが、２点であつても又４点以上であつて
もよい。

又、上述した実施例では白色光源からの光をフ
イルタを介して波長領域に分割し、それぞれの波
長領域の光でフイルム上のモノクロ画像を投影し
て映像を得ているが、それぞれのモノクロ画像の
透過率はフイルム画像作成のときの露光量を変え
てやることにより、所定の色の合成画像が得られ
るように、適切に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す概略図、第２
図Ａ及びＢは左目用画像と右目用画像との波長分
布の状況を示した図、第３図Ａ〜Ｅはこの発明の
一実施例の説明図、第４図Ａ及びＢは視差の状況
を示す原理図、第５図Ａ〜Ｅは従来のアナグリフ
方式の説明図である。 １〜６……光源、L₁〜L₃，R₁〜R₃……第１〜
３フイルタ、l₁〜l₃，r₁〜r₃……第１〜３映像フ
イルム、Ｌ，Ｒ……光の透過率を異にしたフイル
タ、８〜１１……映像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 色覚上充分な表現領域をもつような広い波長
   領域に右目用及び左目用のそれぞれ独立した波長
   分布をもつと共に、これら右目用及び左目用波長
   分布が、色覚上充分な表現能力をもつ複数の領域
   に分けられた波長成分から成る被視物を、右目画
   像用の波長成分のみを通す右目用フイルタ及び左
   目画像用の波長成分のみを通す左目用フイルタを
   用いて、色付き画像を立体視することを特徴とす
   る色付き立体視方法。