JPH04500415A - 三次元の静止画像又は動画像の再生用改良型スクリーン及びその製造方法 - 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】 発徘卑分−野 本発明は、三次元の静止画像又は動画像の再生用改良型スクリーンに関し、更に その製造方法に関する。

これから説明する如く、このスクリーンは投影により三次元画像を再生するだめ の光システムの作用を改善する。このシステムは、本発明の発明者及び出願人に より開発され、既に特許出願されている。

本光肌例背景 スペイン国における公告番号２００００２９３号（出願番号８６０３６１２号、 １９８６年１２月２９０出願に対応）の特許及び１９８９年２月２８日出願のス ペイン国特許出願８９００７２２号（公告番号２０１５３８２号として特許され ている。）において、三次元の静止画像及び動画像の再生用光システム又は装置 が説明され、特許請求されている。この装置又はシステムは、画像が投影されて 通過する（又はそこで反射される）スクリーンを含み、静止又は動的な浮き上が った画像になる光学的効果が得られる。

動的画像を奥行を持って再生することができるシステムにおいては、立体視画像 と三次元画像の区別がある。「立体視Ｊという言葉は、人間の両方の眼の間隔に ほぼ等しい距離間隔で捕える二個の画像の再生用システムを説明するために使用 される。「三次元」という言葉は、上記のシステムにおいて使用される画像の数 よりも更に多い画像が捕えられて再生される時に使用され、そこでは広い角度範 囲でも見ることが可能であり、見る人に光学的フィルタや他の装置を付けさせて 煩わしい思いをさせることがない。

これまで作られた三次元再生装置のほとんどは、異なる画像が発生されるか、投 影されるが、移送されるが、増幅されるか、又は単に印刷されるところに「拡散 面」を使用している。

拡散面上に再生された異なる画像の差分は、各画像を異なる位置に配置すること により作られる。すなわち「画像の尺度差分」と呼ばれる手段である。

拡散面を有するすべてのシステムは、各画像を異なる方法を使用して拡散面上の 異なる位置に配置する。この位置は、非常に狭い垂直な帯を作る３その光景は、 拡散面がある位置の平面内に焦点線がある垂直なシリンドリカルレンズの光学的 シートを通して作られる。

光景が正しく見える角度は、上記のシリンドリカルレンズの開口角に一致する。

このため光景が正しく見える高い角度値を有する、この画像の尺度差分に基づく システムは、垂直なシリンドリカルレンズを設計する必要が生じ、その結果製造 コストが非常に高価になる。

これらのシステムのうち以下のものについて説明する。

Ｉνｅｓによる米国特許第１８８３２９０号は、システムとぞの各前方投影方法 、及びシステムとその各後方投影方法を説明しており、同時に光景が正しく見え る高い角度を生じる異なるシステムと方法を説明している。この特許を読むと、 光景が正しく見える高い角度にするには製造が難しいシリンドリカルレンズが必 要であり、像の数が多い時には品質が低下することが明らかである。これらの難 しさと同時に、前方投影の場合の映写機の鏡面反射に起因する輝き、又は後方投 影の場合に必要な精度に調整することの難しさのために最終的な製品を実際に使 用するのを難しくしている。

Ｙａｎｏによる米国特許第４．０７８，５８４号は収束光システムと、垂直なシ リンドリカルレンズの二個のシートを備えるスクリーンとが基本構成の二要素で ある装置を説明している。この特許ではこのスクリーンを通しての後方投影によ る三次元再生の二つの方法が説明されている。そのうちの第一のものは、上記特 許の第１図から第４図に対応し、そこでは半透明材料でできたスクリーンが、垂 直なシリンドリカルレンズのシートの間に位置しており、画像は精密な垂直帯に 分かれて現われる。第二の方法では、シートの一方は水平なシリンドリカルレン ズのシートであるが、このシステムは第一の方法で使われたシステムの単なる変 型と考えられ、これも半透明材料で作られた拡散面上の像の尺度差分に基づいて いる。この特許においては、シリンドリカルレンズの開口は特定の固定値を有し ており、投影距離と同様に投影レンズ間の間隔にかかわらず、その値は再生され る少数の像に対する像の尺度差分に基づいていることは明らかである。実際にこ のシステムは、特許内で少数の像での立体視再生システムとして呼ばれており（ ｌベージの１０行目から１３行目参照）、広い範囲で見ても見えるのは最大で５ 個の像（５ページの３０行目から３２行目参照）ごあると述へられている。しか しそのため両眼で同一・の像を見る観察者があり、間違いな（複雑になる他の手 段により奥行き感覚を生じさせる必要がでてくるという非常に不利な点がある。

以トの通り像の尺度差分に基づくこれらのシステムは、すべて観察者の位置で単 一のカメラでとられた像を各駅に与えるようにしていると考えられる。各駅が異 なるカメラにより捕えられた像を見るように、すなわち異なる位置にある像を見 るように、三次元画像を与える試みが行なわれている。

本出願人及び発明者は、基本的に従来技術との関連で引用したこれらの技術と異 なる画像の角度差異を利用する。

この差異を生じさせるためには、拡散面をなくして他の方法で画像の再生を行な うことが必要である。この場合、投影される各像は一個の長方形だけで見ること ができ、長方形は観察点毎に異なっている。観察点に対応する長方形は組み合さ れて、中−であるが他の観察点に対応する像とは異なる像を形成する。それゆえ 正しく見える角度は、再生システムの光学的特徴を変更する必要無しに、単に投 影される像の数を増加させるだけで希望通りの広い角度になる。実際に投影され る像の数又は正しく見える角度のいずれにもよらず、シリンドリカルレンズのシ ート設計ができる。異なる像が結像される表面には、拡散面は使用されない。確 かに像が結像される理想的な平面はあるが、この平面は物理的に実在する必要は ない。教育的な論法で、この平面は仮想の透明な表面と考えられる。

−説明をこの透明な表面の基本的特徴を定義することから始める。

［透明な表面のいかなる点も、光子を放出する点に置き換えられ、放出された光 子の方向は入射光子と同一の方向が保持される。ｊ この結果として観察者は、いかなる位置にいようとも投影された像の単一の点を 見ることになる。この点は、投影用対物レンズの光学中心と観察者の光学中心と を結ぶ線の透明な表面の交点である。一つの像の別個の点は、各観察状態に対応 する。

もし二個以上の像が異なる空間位置から透明な表面に同時に投影されると、異な る投影による光子は交差後も従来の方向のままである。異なる像からの光子は、 この透明な表面から異なる角度で出てくるため、分離することができる。このこ とが「画像の角度差異」の概念の基である。

既知のシステムのうちこの像の角度差異に基づくシステムだけが、本出願人と発 明者の前述の特許と特許出願では対象として考えられている。そこでは水平視差 を生じる三次元画像を投影するシステム、更に水平及び垂直視差を生じる三次元 画像を投影する他のシステム、すなわち統合システムについて説明されている。

この差異を生じるために、垂直なシリンドリカルレンズの光学シー・トは、まず 第一に前述の仮想表面の前の、これらのレンズの焦点距離に等しくなる位置に配 置される。この焦点距離は、−個のシリンドリカルレンズの横幅の焦点距離に対 する比率が、少なくとも二個の隣接する投影用対物レンズ間の距離の投影距離に 対する比率に少なくとも等しいか、この比率値の二倍以上にならないように選ば れる。

上記の特性を有するこれらのシリンドリカルレンズを通すことにより、観察者は 位置にかかわらず投影用対物レンズと同数の像部分を見ることになる。これらの 部分は、単一の直線切片（ｓｅｇｓｅｎｔ）に融合される。この合成直線画像切 片は、観察点毎に異なり、投影用対物レンズと観察者を含む平面の仮想の透明な 投影表面との交差部分にあたる線上にある。

このシートの前に水平なシリンドリカルレンズの第二の光学シートが配置されて おり、その焦点線は垂直なシリンドリカルレンズの焦点面と一致しており、それ ゆえ仮想の透明なスクリーンと一致している。この第二のシートは、前記の画像 切片を切片と同一の大きさの長方形に変換する役割を存しており、その高さは透 明な表面の高さである。異なる画像の長方形は、各観察位置に一致しており、こ れらの長方形の組み合せは各観察位置での単一の異なる画像を形成する。

これらの水平シリンドリカルレンズの焦点距離は、その幅（半円シリンダの幅） と関連してできるだけ短かくなければならない。それはその開口が、長方形をい かなる点から見ても実際の光学システムと同じ高さにしていることを保証するた めである。

したがってこのスクリーンが、前出の特許及び本出願の応用において使用される スクリーンを構成している。このスクリーンは一方の面が、断面が実際には半円 （すなわち角度が１８０°の扇形）である水平なシリンドリカルレンズからなる 光学的シートを有する表面で形成されている。レンズの横幅は０゜２閣程度で、 曲率半径は０．１　ｔｍ程度である。もう一方の面は、横幅が同じ０．２　ｗｌ 程度の垂直なシリンドリカルレンズからなっているが、レンズの曲率半径ははる かに大きいｌｎ＋ａから２１であり、扇形の角度は１８０°よりはるかに小さい 。

このスクリーンを使用することで確実に驚くほどの効果が出るが、これは本出願 人及び発明者により初めてもたらされたものである。しかしながらこのスクリー ンには二つの欠点がある。一つの欠点は、垂直なシリンドリカルレンズは非常に 小さな開口、すなわち横幅に比べて大きな曲率半径を有せねばならないことであ る。このため基準となる弦がらの高さが非常に小さく、このようなシートの製造 は非常に高価になる。もう一つの欠点は、再生状態を本質的に改善する時、すな わち再生画像の大きさ、従って観察距離又は見る角度を改善する時にはいつでも 、シリンドリカルレンズの開口を完全な装置になるように改善する必要がある。

しかしここで説明したシリンドリカルレンズのシートは固定のレンズ開口を有し ているため、この開口値を変更するためには他の新しい値のスクリーンで置き換 える必要がある。

詳１要 それゆえ本出願人及び発明者は、前記の画像の角度差異に基づくスクリーンを設 計するため、開発したシステムの利点を充分に利用することを検討した。このス クリーンは、前記の原型となるスクリーンの欠点を改良したものであり、以下の 記述においては簡易スクリーンと呼ぶことにする。そして製造コストを可能な限 り小さくしたものである。

検討の結果、再び小さな開口を有する垂直方向のシリンドリカルレンズのシート を、広い開口の傾けたシリンドリカルレンズの他のフレームと一緒に１．て、及 び／又は異なる屈折率の透明材料で覆って置き換えれば、改良されたスクリーン が得られることがわかった。これらのシリンダの傾きは可変であり、これにより システムの水平方向の開口は再生条件すべてに適用できることが保証される。

−カスクリーンを安価に連続して製造できる全体的な新技術も開発された。

これに基づいて開発された改良されたスクリーンは、次の点が特徴である。

シリンドリカルレンズのシートは、光学的には収束性及び／又は発散性である（ すなわち応用を考慮して光学的に収束型及び／又は発散型のいかなる組み合せで も提供できることである。） 水平方向のシリンドリカルレンズのシートは、断面が半円のシリンダにより形成 されるが、傾いたシリンドリカルレンズのシートは屈折率がｎ′の透明材料（液 体又は固体）により覆われた半円のシリンダのグループにより形成される。これ により半円のシリンドリカルレンズと組み合せて簡易スクリーンの垂直シリンド リカルレンズのシートの開口と同じ光学的開口が得られる。そしてもし屈折率ｎ ′の材料が液体ならば、傾いたシリンドリカルレンズのシート表面は透明材料（ プラスチック材料又はガラス）のシートで覆われている。

及び／又は一方の面に水平シリンダを存する９０°より小さな角度アルファをな す半円の断面であるシリンドリカルレンズのシートにより形成される。この角度 アルファ（α）は、簡易スクリーン全体で同一の光学的開口が得られるように計 算される。この計算は屈折率ｎ′の材料で覆う時にも適用され、その時角度アル ファダッシュ（α′）は角度アルファより大きくなり、α′とｎ′は簡易スクリ ーンと同一の光学的開口が得られるように計算される。

またはシリンドリカルレンズのフレームの一つは、磨いた反射表面を有し、画像 は透過される替りに反射される。

これらの改良型スクリーンには、いろいろな変型の実施例があり、水平方向の視 差を有する三次元画像を再生するのに使用される。もし再生が完全型であること が必要であるならば、すなわち垂直方向及び水平方向の視差を有するならば、ス クリーンは次のような特徴がある。

シリンドリカルレンズのシートは、光学的には集束型及び／又は発散型である。

水平及び垂直スクリーンのシート（この場合角度αは常に９０°であることを指 摘しておかねばならない。）は、断面が半円のシリンダをスクリーンの一方の面 又は両面に軸方向に並列することにより形成される。垂直方向のシリンドリカル レンズのシートは、前記の水平方向の光学的開口が得られることを保証できる屈 折率を有する材料で覆われる。そしてフレームの一方は、鏡面の反射表面を有し ている。

この改良型スクリーンを製作するためには、完璧に磨がき上げたシリンドリカル レンズの切断したシートで、熱可塑性の透明な光学材料を形造ることが考えられ る方法である。それにもかかわらずスクリーンを作る要素の形状が小さいことを 考えると、従来の磨き上げ動作が難しく、このシリンドリカルシートの型の幾何 的特徴を変更するのは無理であることが容易にわかる。

従ってまったく新しい技術を改良型スクリーンの製作のために開発した。この新 しい技術は、（ａ）完璧に磨き上げられた線材又は光ファイバを隣接して並列し た型をまず準備する工程、（ｂ）　シリコンゴム又は類似のエラストマ（常温で ゴム状弾性を有する）材料の逆型を作る工程、（ｃ）電気メツキ法により銅、ニ ッケル又は類似の材料から最終型を作る工程、（α′）場合によっては光学的に 集束型であるレンズのシートを得るために、銅、ニッケル又は類似の金属から上 記最終型の逆型を作る工程が入り、（ｄ）最終型又は逆型で、透明材料のスクリ ーン板を形成するように、半円のシリンドリカルレンズの各シートを融けた材料 に押しつけて、次いで固化させて形作る工程、又は熱可塑性材料のモノマを型に 注入してモノマの重合条件下で圧力を加えることでスクリーンを形作る工程、及 び（ｅ）もし屈折率ｎ′又はｎ″の物質が半円のシリンドリカルシートの一個又 はそれ以上のシートに使用されるならば、この材料を加える工程、そしてもしそ れが液体ならば、屈折率ｎ′又はｎ”の材料を閉じ込めるように、シートを構成 する透明材料をフィルムで覆う工程より成る。

このよ・うにして大きな開口を有する集束型又は発散型のシリンドリカルな光学 シートが得られ、これらが改良型スクリーンを作るために必要なシートである。

前記のシステムと関連付けて以上の通り説明した方法を用いることで得られる利 点は、次の通りである。

（八）視野の全体角は、所望の大きさにすることができ、この角度は投影器の数 、投影器間の距離及び投影距離のみにより決まる。

（Ｂ）　シリンドリカルレンズの大きさは、画像の数によって制限されず、所望 の大きさにできる。それゆえ得られる画像の品質は、シリンドリカルレンズの製 造条件だけによって決められる。

（Ｃ）観察者が視野からはずれても、凹凸が逆に見える偽影は起きない。

（Ｄ）　レンズ状の平面に付加される他の集束型光システムとの相互作用が生じ ないように、投影された画像を整列した織り合せた帯に分割する必要が無くなる 。それゆえ製造は非常に簡単である。後方投影では正確な調整を必要とせず、再 生画像の大きさが何んであっても容易に行なえる。

（Ｅ）観察者のそれぞれの眼により観察される画像は、その位置によらずに異な っている。

（Ｆ）傾きの変えられる複合シリンドリカルレンズシステムは、作るのが容易で 、いかなる再生条件でも使用可能である。

このシステムは、投影に対してのみ有効であり、紙上に写真的に再生された場合 には使用できないことを明記しておく。

一方このシステムを使用して三次元スライド投影器を設計することが可能である 。

既に述べたように鏡面の反射表面を有するレンズシートを備えることで、いわゆ る前面投影器が容易に得られる。

＠九■覆！象脱朋 第１図から第５図は、この新システムが立脚する思想を説明するだめのものであ り、第６図と第８図はこの発明に基づく改良システムの特定の実施例を示してい る。

すなわち、 第１図は、観察者０．が窓ＡＢを通して対象物Ｐを見る場合を図示したものであ る。

第２図は、ｍ人の観察者０１１Ｃｈｌ・・・０１が窓ＡＢを通して対象物Ｐを見 る場合を示している。

第３図は、平行光軸を有するｎ個のカメラｃｃ、、ｃｃ、、・・・ＣＣ７が距Ｈ ＫＣ毎に配置されるのを示している。

第４図は、投影用対物レンズＰＲ，，ＰＲ，，・・・ＰＲ，と焦点距離ｆで幅ｄ の垂直方向シリンドリカルレンズの配置を図示したものであり、隣接する投影用 対物レンズの距離はに、で、投影距離はＢである。

第５図は、垂直方向シリンドリカルレンズ（１）の光学シート及び水平方向シリ ンドリカルレンズ（２）の光学シートを有する簡易スクリーンを透視的に示した ものであり、ｅはシステムの厚さを、■は視角度を、Ｓは二個の投影用対物レン ズが見える水平方向を、ｒは垂直方向シリンダの焦点距離を、Ｂは投影距離をそ れぞれ表わし、Ｋ、ｌは隣接投影用対物レンズ間の距離であり、ＰＲ，、ＰＲＴ ・・・ＰＲＰｌは投影用対物レンズの光学中心の配置を表わす。

第６図は、本発明に基づく改良型スクリーンの透視図であり、このスクリーンは 一方の側には背面部が平面である水平方向のシリンドリカルレンズを備え、もう 一方の側には同様に背面部が平面であり水平に対して角度アルファ（α）だけ傾 いたシリンドリカルレンズの他のシートを備え、両方の背面は向き合っている。

第７図は、傾いたシリンドリカルレンズを備えたシートの横断面を示し、シリン ドリカルレンズは屈折率ｎの材料で作られており、異なる屈折率ｎ′を有する固 体又は液体材料で平面になるように覆われている。

第８図は、本発明の目的である改良スクリーンの透視図であり、このスクリーン は水平方向の単一シリントリカルレンズのシートを備え、屈折率ｎ′の材料で覆 われた水平に対して可変である角度アルファ（α）傾いたシリンドリカルレンズ の他のシートを備えている。

用這５Ｊ■■ＩＪＨ」狡調凱 第１図において、観察者Ｏ４は無限遠の視覚で、視線に垂直な壁に作られた幅Ａ Ｂの窓を通して、対象物Ｐを見ている。

この観察者ＯＩは、平面上で右眼Ｄ＋及び左眼■、を有するように示されている 。周囲の風景から出て■１を通過する光線束（すなわち！＋で一点になる光線束 ）は、左眼の像を形成するのに使用される光線束であり、同様にり、を通過する 光線束（Ｄ　Ｉで一点になる光線束）は右眼の像を形成するのに使用される。

同じ点ではない■１とり、の点を通過したこれら二つの光線束により形成される 左眼及び右眼の像を脳が合成した時に、起伏の知覚が得られる。

窓を含む平面の線内にある直線ＡＢは、無限に隣接した一連の点Ｆ＋＋Ｆ！＋・ ・・Ｆ、・・・Ｆ、ｌ−１＋Ｆ、、に細分できると考えられる。

Ｄ、で一点になる束に属するすべての光線は、一点に集まる束Ｆ、、Ｆ、・・・ Ｆ、・・・Ｆ　＊　−１＋　Ｆ　ｎのどれかに含まれる。そしてｉのいずれの値 に対してもＦ＋　とＦ　ｉ−１との間の距離は充分に小さい。

第２図において、異なる観察者Ｏ８，０□・・・０．が、前述の窓ＡＢを通して 同一の対象物を見ており、観察者は異なる地点にいる。垂直方向の視差を考慮す る必要はないので、すべての眼の組は、それらが投影される共通の一つの水平平 面内に再現されると考えられる。

明白な幾何学上の理由により、■、又はり、で一点になるすべての束は、Ｆ、と Ｆ　＋　−１との間の距離が充分に小さい一連の一点に集まる束Ｆ　ｌ　＋　Ｆ 　Ｚ＋・・・Ｆ、・・・Ｆｌｌ−１１ＦＩＩ内に含まれる。

言い換えれば、 「いかなる観察者０．に対しても、右眼及び左眼に対応するｒ、又はり、で一点 に集まる束により形成される像は、各Ｆ、とＦ、−１との間の距離が充分に小さ い一点に集まる束ＦＩ＋Ｆ２．・・・Ｆ、・・・Ｆ　ｎ−１＋　Ｆ　ｎにより形 成される像の部分片を選んで適当に組み合せることにより合成できる。」点ＡＢ を通過する連続した一点に集まる束Ｆ、、Ｆ、・・・Ｆｔ・・・Ｆｌｌを含む線 が何んであっても、上記のこ七は明白である。

像が帯状に見えないために必要な最低限の間隔（再生要素の大きさともいえる。

）及び明らかに連続した形で視差の差違を再生できるために必要な間隔（像を捕 える時のレンズの光学中心間の距離ともいえる。）は、非常に異なる。

カメラのレンズの光学中心間の最大距離は、各視野の深さに応じて、再生におい て像が連続する条件により決定される。

これらの関係は、本発明によるシステムも含めて三次元再生システムすべてに共 通である。

像の角度差異が使用される時には、投影用対物レンズの連続した光学中心間の距 離は、投影開口の観察開口に対する比率により決定される。

投影開口は、二個の隣接投影用対物レンズの光学中心間の距離を投影距離で除し た商である。

観察開口は、観察者の両眼間の距離を観察距離で除した商である。

像を捕える時の対物レンズ間の距離は、前述の距離Ｆ　。

Ｆ、ヨよりはるか６ご大きい。

従って像を浦える方法は、光学中心が水平線トにあり、視野の深さの関数（＝あ る距離に、だｉｊ離れて配置され−こいる一連のレンズを使用する。

第３図は、この捕える方法を図示している６図の簡単化のため、単一・のカメラ に付属する各ｋ・↑物しンズ及びカメラの平行な光軸が示されている。実際には 、対物１／ンスのいくつか又はす・イては、単一・のカメラに付属し、光軸は傾 いている。

この図において、ＣＣ＋、ＣＣｌ４．　ＣＣ：１−ＣＣｎは、水平線ＺＺ’）− にあ１．て距ＭＫ、だけし・ンズの光学中心が離れているカメラを表十）し７て いる。

この方法を行なう乙、′は、カメらの対物レンズの数と同じ数の投影用対物レン ズが、投影のために使用される。各投影用対物レンズは、シリンドリカルレンズ の透明な光学フレームトに像を投影する。

第４図は、距離に、たけ離れ、シリンドリカル再生レンズの光学シート七に投影 するための投影用対物レンズＰＲＩ、ＰＲ１・・・ＰＲ，、の配置を図示し２て いる。

簡単にするため、この図では各対物レンズは単一の投影器に付属するよ・うに示 され、すべての光軸は互いにＴ行であるように示されている。

実際には対物レンズのいくつか又はすべては、単一の投影器に付属し、光軸は傾 いていても良い。

投影における異なるフィルム像により形成される角度は、撮影時のフィルｌ、像 より形成さ石る角度と同一でなければならない８さもなければ、撮影時に同一視 差の平らな表面は、フィルムの複製−■ｌ稈Ｇこおいて傾きえ補正されな＆ノれ ば曲がった表面としご再生される。

投影用対物レンズからスクリーンまでの距離Ｂは、投影用対物レンズの焦点距離 、及びスクリーン又はシリンドリカルレンズの光学シー（・の大きさにより決定 される。

シリンドリカルレンズの光学シート（１）は、見えないほど充分に小さな幅ｄを 有するシリンダにより形成される。これまでの経験から、健康な眼ではシリンダ の幅は、メートルで表わした視距離を３５００で隨したものより小さくなければ ならず、次式で与えられる焦点距離を有しなければならない。

！’＝Ｂ　−ｄ／　（２に、） ごの式は、各シリンダの開口ａ＝ｄ／ｒを、三個の投影用対物レンズが見える開 口２に、／Ｂにすることを意味する。

各シリンダの開［］は、実際にこの値の範囲である。ずなわら視覚は三個の投影 用対物レンズを覆う値と、その半分の二個の投影用対物レンズを覆う範囲である 。これにより投影用対物レンズのＰＲ，の像の部分は、隣接する投影用対物レン ズＰＲ，。１とＰＲｉ−、により投影された像に除々に混ぜられるので、像の一 つの帯は次の帯と識別できなくなる。

もし投影用対物レンズが離れていれば、たとえ三次元視覚の角度が増加する等の ことがあっても、再生される視差は減少する。

所定の数の投影用対物レンズに対して、もし同一の投影距離が維持されるとす− ると、シリンドリカルレンズの異なるシートは投影用対物レンズの間隔でのそれ ぞれの変型に対応する。それゆえシリンダの横幅の焦点距離に対する比率は、投 影用対物レンズ間の距離の投影距離に対する比率に等しくする必要がある。この 欠点は、本発明の新し、い改良型スクリーンでは解決される。

視覚庖補−）ためには、水平方向のシリンドリカルレンズの他の光学シートが、 高さにかかわらずにいかなる観察者にも充分な開１−］になるようにして、像の 垂直成分全体が見えるようにする。一般的には、最大の開口を有し、垂直方向の シリンドリカルレンズのシートの場合と同様に見えない程充分に小さい横幅の° ｒ円シリンドリカルレンズが常ぼ選択可能である。

第１）図に光再生システムが示されている。このシステムでは、視覚の角度Ｖは 、最初の投影用対物レンズと最後の投影用対物レンズを隔てる距離を投影距離で 除した商と垂直方向のシリンドリカルレンズの開口の関数である。垂直方向の・ ′シリンドリカルレンズの開Ｌ］の角度Ｓは、二個の隣接する投影用対物レンズ 間の距離を投影距離Ｂで除した商の関数である。

この図は、更に水平方向のシリンドリカルレンズの光アシートを通る視覚の垂直 成分を示している。

５０ｃｍ程度の再生像の大きさに対して計算で得られた条件を表わずと、１５０ ｃｉｍと２００ＣＩの間の観察距離が適当である。これらの値に対しては、数ミ リメートル程度の垂直方向のシリンドリカルレンズの曲率半径が必要であり２． 簡易スクリーンとしては幅は０．２　ｔａｎ程度になる。基準弦からの高さは、 ０．００５謔よりも小さい。再生像の大きさを増加させるには、観察距離を増加 させる必要があり、これにより基準弦からの高さは更に小さくなる。

簡易スクリーンでは、再生像の大きさ又は視覚の角度における目に見える変動が あると、再生条件における本質的変動を意味Ｖるのは明白であり、スクリーンを 他の異なる開口を有ｆ　、Ｂスフ１１−ンで貢き換えることが必要になる。これ らすべての欠点は、既に説明したように改良型スクリーンを使用することで除去 され、しかも改良型スクリーンは大きな開口で断面が１円である水平シリンドリ カルレンズの光学シートを有している。

この水平方向のシリンドリカルレンズのシートの唯一の条件は１．入クリーンの 高さにわた７、ていかなる観察位置からでも像が見える。ように充分な開口を有 することである。

傾いたシリンド′リカルレンズのシートは、水平方向のシリンドリカルレンズの 垂直方向の開口を変化させる垂直間１１１成分を有している。垂直開口における この変動は、システムの動作を変えることはない。なぜならば既に説明し、かよ うに、この垂直方向の開［１はいかなる値に対しても大きく影響されないためで ある。ｆ頃いたシリンドリカルレンズのこのシートは、大きな開口Ｇ。、Ｘを有 しており、これにより製造が非常に容易になる。第７図において、これらの円筒 は半円として表わされている。これらのシリンドリカルレンズが水平と成す角ア ルファ（α）は、水平開口成分の値Ｇの関数として決定される。水平開口成分は 、水平方向の視差を発生させる成分である。ｓｉｎα＝Ｇ／Ｇ□８である。

値がＧ□８・ｃｏｓαである垂直開口成分は、水平方向の円筒の垂直Ｗｉ　Ｌｊ まり生しる成分と、−緒にされるがシステムの光学的動作に影響を与えない。

Ｏｏと９０’との間でのこの傾きアルファ（α）の変化は、０とＣＪｍａＭの間 での合成された水平開口での対応する変化を生じる。この条件から第６図で表わ される合成光システムは、いかなる再生条件に対しても適していることが導がれ 、０と（ＪＭＩＸの間の値で特定水平開口値が生じる。

第６図に戻って、この図は矢印により角度アルファの変化方向と二個の投影用対 物レンズＰＲ＋−＋　とのＰＲ，の間の角度Ｓにおける変化の合成を示している 。前述の通りほとんどの場合、水平成分Ｇは非常に小さく、その結果角度アルフ ァ（α）も非常に小さい。それにもかかわらずこれらの条件の下で、［モアレＪ 効果が認められることもあるが、角度アルファ（α）の値を増加させると見えな くなる。

充分な開し１Ｇ、□を有するシリンダを適切に製造する利点を失なわずにこの角 度アルファ（α）を増加させるため、複合型のスクリーン、すなわち異なる屈折 率材料でできたスクリーンが使用されなければならない。このスクリーンでは、 開ｒ＝］ｃ’Ｍ、、は実質的にＧ。Ｘより小さくなる。

第７図は、複合型の傾いたシリンドリカルレンズのこれらのシートの一つの横断 面を示している。円筒は、屈折率ｎの材料から作られ、外表面が平らで屈折率が ｎ′の材料（固体又は液体）で覆われている。この複合システムの開口は、Ｇ′ ５１、−Ｇ１１、（ｎ−ｎ’　）　／（ｎ　−１）である。合成光システムが、 第８図の透視図に示されている。この図は角度アルファ（α」の変化方向及び角 度Ｓの変化の合成方向を示している。このシステムの開口は次式で与えられる。

Ｇ＝Ｇ＃、、・ｓｉｎ　（α（ｎ−ｎ’　）　／（ｎ−１））上記の説明及び図 面においては、集束型のシリンドリカルレンズが常に例として示されてきたが、 レンズが発散型である場合又は発散型と集束型のレンズを組み合せた場合にも、 本システムは適用可能であり、開口値及び光構成要素の横方向形状値を維持する という制限だけが必要である。

ｃｃ、　ｃｃ２ｃｃ３ｃｃ＆ｃｃ。

Ｆｉｇ、６ Ｆｉｇ、８ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．固定又は動的な三次元画像を再生するための改良型スクリーンであって、水 平方向の視差を有する三次元画像を再生するための光装置用に設計され、水平方 向に配置された投影レンズによるＮ個の画像が投影されて通過する（又は反射さ れる）スクリーンを構成し、該画像は水平線を成すＮ個の異なる点から撮影され た画像であり、該スクリーンの主面の一つの上には水平方向シリンドリカルレン ズのシートが配置され、他の面には他のシリンドリカルレンズのシートが配置さ れ、後者のシリンドリカルレンズの横幅は小さくて見えず、従って合成水平開口 は二個の隣接する投影用対物レンズ間の距離を投影距離で除した時に得られる値 より大きく、この値の二倍より小さく、水平方向シリンドリカルレンズの横幅は 小さくて見えず、これらのレンズは断面が半円であるか又は曲率半径は高さ方向 の幅にわたってすべての観察者が画像を見ることができる程充分に小さい改良型 スクリーンにおいて、シリンドリカルレンズのシートは、光学的に集束型及び／ 又は発散型であり、水平方向シリンドリカルレンズのシート及びこの水平シリン ドリカルレンズに対して角度アルファを成すシリンドリカルレンズのシートは、 断面が半円で軸方向に並列されたシリンダにより形成されており、ａ）二個のレ ンズシート間の角度アルファは９０°に等しく、この場合は垂直であるシリンド リカルレンズのシートは光学的開口が前記のようになるように計算された屈折率 ｎ′の透明物質で覆われるか、 ｂ）角度アルファは９０°より小さく、この角度アルファは同一の上記光学的開 口が得られるように計算されているか、ｃ）角度アルファは９０°より小さく、 半円のシリンダのシートは上記の光学的開口が得られるように計算された屈折率 ｎ′′の物質で覆われているか、 ｄ）シートの一つは反射鏡面であるかのいずれかであれば良いことを特徴とする 改良型スクリーンである。
2. ２．固定又は動的な垂直方向及び水平方向に視差を有する三次元画像を複合して 再生するための改良型スクリーンであって、このスクリーンを透過して（又はこ のスクリーンで反射して）Ｎ個の画像が、長方形を成す投影用対物レンズで投影 され、これらの像はＮ個の異なる点から撮影された像でやはり長方形を成し、こ のスクリーンは互いに垂直な二個の光学的シリンドリカルレンズのシートで構成 され、垂直なレンズのシートの光学的開口は水平方向に隣接する二個の投影用対 物レンズ間の距離を投影距離で除した商より大きな値を有し、この値の二倍より 小さな値で、水平レンズの光学的開口は垂直方向に隣接する二個の投影用対物レ ンズ間の距離を投影距離で除した商より大きな値を有し、この値の二倍より小さ な値である改良型スクリーンにおいて、シリンドリカルレンズのシートは光学的 に集束型及び／又は発散型であり、垂直方向及び水平方向のシリンドリカルレン ズのシートは、半円の断面で軸方向に並列されたシリンダにより形成され、シリ ンドリカルレンズのこれらのシートは必要な垂直方向及び水平方向の光学的開口 を得るのに必要な屈折率を有する物質で覆われ、フレームの一つは反射鏡面であ っても良いことを特徴とする改良型スクリーン。
3. ３．請求項の１及び請求項の２に記載の改良型スクリーンの製造方法において、 （ａ）完璧に磨き上げられた金属線又ば光ファイバを密接して並列した第１の型 を準備する工程、 （ｂ）シリコンゴム又は類似の弾性材料の逆型を作る工程、（ｃ）電気メッキ法 により銅、ニッケル又は類似の材料から最終型を作る工程、（ｃ′）場合によっ ては光学的に集束型であるレンズのシートを得るために、前記（ｃ）工程の最終 型の逆型をやはり銅、ニッケル又は類似の材料から作る工程、（ｄ）最終型又は 逆型で、透明材料のスクリーンを形成するように半円のシリンドリカルレンズの 各シートを金型材に押し付けて、次いで固化させて形作る工程、又は熱可塑性材 料のモノマを型に注入してモノマの重合条件下で圧力を加えることでスクリーン を形作る工程、及び（ｅ）屈折率ｎ′又はｎ′′の物質が半円のシリンドリカル レンズのシートの一方又は両方に使用される場合には、この材料を加える工程、 そしてもしそれが液体ならば、屈折率ｎ′又はｎ′′の材料を閉じ込めるように 、シートを構成する透明材料をフィルムで覆う工程より構成されることを特徴と する方法。