JPH06503184A - 単一カメラ自動立体影像装置 - 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】 これは１９８９年１０月２３１３１こ出願された特許出願第４２５．２３２号、 現在は米国特許第５．０１４．１２６号オヨびＰＣＴ出１ｉＰＣＴ／ＵＳ９０１ ０６０３６ノ一部継ｔＣ’アル。

技術分野 本発明は映画またはビデオレコーダを使用して三次元像を作るための立体影像装 置に関する。より詳細には、三次元像を作るのにガラスまたは視差バリアを必要 としない真の三次元像を生じる自動立体影像装置に関する。

背景技術 脳機能か残像およびファイ現象のような設定心理学的実情の基礎をなすため、人 は映画およびテレビにおける移動を知覚する。立体影像法と呼ばれる方法による 目からの離隔情報の判定により深度が知覚される。立体影像が何であるか、また 立体影像が如何に行われるかはまだ幾らか熟考すべき問題である。

人は、同じ方向で見、視界が重なる２つの双眼（立体影像）視用の目を有してい る。これらの目は水平方向に整合されており、平均的６５ａｎの両眼間距離だけ 離れている。各月はわずかに異なる角度からシーン（ｓｃｅｎｅ）を見る。見ら れたシーンは目の水晶体により２次元像として網膜に集束される。各月からの２ 次元像は視覚神経に沿って脳の視皮質へ伝達される。目からの単眼視差深度情報 は立体影像を介して比較判定されて真の三次元ビューを形成する。

受は入わられた視憤報における単眼深度キューと視差情報との間を区別しなけれ ばならな１．１６両目は本質的に同じ単眼深度キューをもたらすか、各々は真の 三次元ヒｘ、−を生じるのに不可欠な差である異なる視差深度情報をもたらす。

二次元像において成る程度まで深度を知覚することが可能である。スチール写真 、物標像または標準テレビおよび映画を見るとき、或いは一方の目を閉じてシー ンを見るときに、単眼深度が知覚される。この単眼深度は両眼視差深度情報の利 点なしに知覚される。このような深度関係は相対サイズ、オーバラッピング、斜 視および暗影のような単眼深度キューから脳によって判定される。

人の目は水平方向に整合されていても、脳は任意の方向からの視差情報を処理す る。４〜３０Ｈｚの割合で表示されたときの垂直方向視差情報は同じように与え られた水平方向視差により生じられる情報より優れている深度シーンを生じるこ とか報告された。

また、立体影像視の融合範囲が水平方向離隔の場合には４０分（０，６６°）の 角度内であり、垂直方向離隔の場合には最高７分（０，１１６６°）の角度まで であることが報告された。

視差情報は脳に同時に与えられなくてもよい。左右の目の深度情報は左右の目に 交互に与えら托その結果、時間間隔が１００ミリ秒を越えない限り、深度が知覚 される。脳は、目を各々ｌＯＯミリ秒までの間、交互に覆ったり、覆いを外した りするときでも三次元シーンからの視差情報を引き出すことができる。また、脳 は、適切に順列されているなら、両目に与えられる視差情報を受け入れて処理す ることができる。理想的なビューサイクル順列率は３〜６Ｈｚである。

真の三次元像表示を２つの主分類、すなわち、立体影像すなわち双眼影像と、自 動立体影像とに分類することができる。立体影像技術（立体影像技術、偏光技術 、アナグリフイック技術、プルフリヒ−Ｐｕｌｆｒｉｃｈ“技術およびシャッタ リング技術を含む）はビューワが目視（ビューイング”ｖｉｅｗｉｎｇ“）装置 を持つことを必要とする。自動立体影像技術（例えば、ハログラフィ、レンズ状 スクリーン、視差バリア、交互対、および視差走査）はガラスを使用することな しに真の三次元像を有する像を生じる。

目視（ビューイング″ｖｉｅｗｉｎｇ’）ガラスを必要としない従来の三次元テ レビまたは映画ディスプレー装置は２つのカメラによりそれらの夫々のビュ一点 で記録されたシーンのビューを交互に表示していた。米国特許第４．００６．２ ９１号（イムサンド）、米国特許第４．３０３．３１６号および第４．４２０． ２３０号（マクニレビーン）および米国特許第４．４２９．３２８号（ジョンズ 等）は水平方向および垂直方向に表示されたビューの組み合わせを使用した方法 を述べている。ジョンズ等の方法を使用して生じられた像は三次元には現れなか ったが、極めて不安定であり、混乱する揺動動作を有していた。ジョンズは、米 国特許第４．５２８．５８７号において、以前のように交互像ではなく、第２カ メラの像を第１カメラの像に間欠的に重畳するビデオミキシング装置を使用して 揺動動作を制御することを試みた。このミキシング技術は揺動をほとんと制御し なく、その結果、間欠的な像軟化が生じた。

出願人は、公知の交互カメラ方法で実験し、その結果、単に２つのカメラを垂直 方向、水平方向または対角線方向に整合させ、４〜５Ｈｚのビューサイクル率で 両カメラ間を切り換えるか、或いは両カメラをミキシングするだけでは、三次元 像を達成することか出来ないと結論した。商業的生産基準は、今日では、これら の方法に固有の像不安定性および／または軟化についてはあまりにも高い。

各月に異なる像を与える立体影像技術と違って、交互技術は同し像を両目に与え る。立体影像装置では、脳はカメラし・ンズの幾らかの不一致、色および輝度の 差、および視差角度の差を補償する。交互装置では、最もわずかな不一致は容易 に知覚される。

像不安定性（揺動）は種々様々な要因により引き起こされる。主な原因は、視差 か異なり、動作ではなく深度として知覚されるように同調していない交互のビュ ー屯が与えられることである。すべての従来の交互技術は２つのカメラを使用し ているので、カメラの不適切な整合、焦点距離および／または焦点が不一致した レンズ、色光度および輝度の不一致、悪品質の光学素子、サンド偏光差、および 誤設置集束点のような要因はすべて像不安定性の一因となる。他の問題は視差情 報を得るのに使用される方法である。深度情報を人の脳と同調している状態に保 つｔ；めに、撮影中、一定な視差および集束の修正のための対策を行わなければ ならない。

マスキング技術の使用により像不安定性をより目立たなくすることかできる。

明らかに脳がカメラ動作にほどは重要性を揺動動作にもたらさないので、カメラ 動作か非常に効果的である。この結果、歩くか或いは走るとき、そうでなければ 像がはずみながら進むときに、はっきり見ることを助ける成る種類の脳の自然の 安定化現象すなわち機構を表す。

適切なカメラの集束および視差角度の調整もまた非常に重要である。本発明者の 試験の結果、集束点をカメラに最も近い物体またはその近くに設定し、且つ視差 角度が撮影されているシーンと同調していれば、脳はカメラ動作と組み合わせた 場合に背景動作を無視する傾向がある。集束点を最も近い物体の背後に設定すれ ば、その物体は揺動し、この揺動をカメラ動作または視差同調によりマスクする ことができない。カメラが移動すれば、最も近い物体が移動するか、或いは何か か集束点より近いフレームに入り、集束点を引き戻さなければならず、それに応 じて視差角度を調整（同調）しなければならない。その逆も言え、最も近い物体 かカメラから更に離れれば、視差角度を調整すべきである。

米国特許第４．８１５．８１９号および第４．９６６、４３６号（メイヒューお よびブリチャード）に記載の方法およびカメラ装置はあらゆる深度平面における 不必要な移動を除去するために注意深いカメラの整合を必要とする。カメラ間の 色光度および輝度の正確な一致と、離隔、集束および時間−変位率を操作する相 当なオペレータの熟練とか安定な像を維持するのに必要とされる。この双カメラ 装置は非常に安定な放送品質のビデオ像を供給することができても、１日１日の テレビ制作用には理想的ではない。これらのカメラは一定な整合調整を必要とす る。光路が折り曲がっているため、３２ｓ＋レンズのビューより広いビューを有 するレンズを使用することができず、ズームレンズは実用的でない。装置が２つ のカメラを保持するための特別な取付は具および折り曲がり光路を使用すること により、装置は大きくなり且つ重くなる。

上記および他の理由のすべてのため、単一のカメラを使用した自動立体影像方法 は１９８９年１０月２３日こ出願された本出願人の米国特許出願第４２５．２３ ２号、現在は米国特許第５．０１４．１２６号の主題であり、開発された。上記 米国特許出願に記載の方法は従来技術の一致、整合およびレンズの制限αずれも の問題がある。他の単一カメラ装置が提案さね、その幾つかさえも三次元影像化 用に開発されたか、すべては２つの異なる視差ビューを与えるのに２つのレンズ または成る種類のビームスプリッタを使用している。本出願人の上記の発光また は出願中の米国特許すべての開示は詳細に参照することによりここに含まれる。

はとんどの従来のシャッタリング立体影像および自動立体影像動作画像およびテ レビ技術は２つの視点すなわち原点間を交互するのに方形波切り換え方法を使用 している。方形波切り換えにおける視差の急変位は像の不安定性に一因する。

本願の解決法は各フレームにそれ自身の視差走査を与えることである。各フレー ムおよびその走査は好ましくは正弦波の振幅ゼロの点であるカメラの公称光軸の 一方の側または他方の側になる。カメラの影像面の光軸は公称光軸を横切り、視 差を有する位置を通って掃引する。

視差走査は従来技術の視点すなわち原点と異なる。代表的な視点は特定のフ１ノ 一ムの露光の開始時または終了時には同じ視差角度を育する。ラジアン単位の角 度は集束点までの距離で割った原点（公称点からの距離）の離隔により定められ る（５７．２９８５倍の角度）。１つの点は公称点の一方の側であり、１つは他 方の側である。各点はそれから露光されたいくつかのフレーム、またはビデオに おける１つほどの少ない視域（フィールド）を有している。

視差走査技術は連続的に移動する影像面を用いている。特定のフレームはその露 光を成る１つの視差角度で開始し、フレームが走査においてどこにあるかにより 開始角度より大きいか或いは小さい他の視差角度で終了する。視差走査は任意の 方向、すなわち、水平方向、対角線方向または垂直方向に公称ゼロ点を横切って 前後に掃引することができる。走査動作はフレームの背景をわずかにぼかし、従 って不必要な揺動をマスクすることを助ける。視差走査の光軸は集束点に心出し される。視差走査はその最端の露光フレームにおける非常の大きい視差角度およ び高い全体平均の視差角度を達成することができる。

差かわずかであるので、正弦波を放物面シーケンスにより近似することができる 。

本発明の目的はタイムシェア画像を生じる走査動作を行うための記録装置を提供 することである。

本発明の他の目的はレコーダおよびその支持部材において反作用力（振動）を導 入することなしに走査部品を移動させるための装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は状況をさほど要求しないのに適した安価な走査技術を提 供することである。

本発明のなお一層の目的はカメラのフレームまたは視域（フィールド）に係止さ れる離隔制御装置を提供することである。

本発明の更になお一層の目的はシーン速度の応答する離隔制御を提供することで ある。

本発明の他の目的は走査集束点の自動調整を提供することである。

、：れらおよび他の目的は、シーンとの間の集束点を通る患−の光路を有ｊ７、 像を記録するための単一のレコーダと、走査路構造体と、複数の走査づイクルで 星−の光路を走査路に沿って実質的に連続して移動させるドライバーとを存する 自動立体影像レコーダを提俳することにより達成される。路構成構造体は光路に 対して横方向のレールと、この第ル−ルに対して角度をなして光路から変位され た第２レールとを有するのがよい。レコーダはこれらの１７−ル」二を移動ブる ように設けられる。装置の集束点はレコーダおよびレール系統を互いに対して移 動させることによって調整し得る。これはレール構造体を光路に沿って移動させ るか、或いは第２レールすなわち集束レールの角度を変えることによって達成し 得る。路構成構造体は光路に対して直角な直線路を構成するのがよく、また光路 を集束点に集束させるレンズを有するのがよい。変更例として、路構成構造体は 光路において固定点のまわりに心出しされた円弧を構成してもよく、また光路第 ２固定点に交差させるためのレンズを育してもよい。集束点は第１または第２固 定点のうちの一方である。いずれもの装置において、レンズとレコーダまたは第 １固定点との間の距離を変更することにより集束点を調整し得る。

振動の無い走査動作を生じる駆動装置は第１および第２質量部（ｍａｓｓ）が移 動可能に取付けた支持体を有している。レコーダが第１質量部に連結されている 。

質量韻駆動装置が、複数の走査サイクルでレコーダが走査路に沿って移動するよ うに第１および第２質量部を反対方向に実質的に連続して移動させる。第２質量 部は第１質量部の質量プラスレコーダの質量と実質的に同じ質量を有している。

質量部駆動装置は第４および第２質量部に取付けられた電気子およびステータを 有している。第１および第２質量部は等しい反対方向の動作を生じるようにプー リ構造体により支持体に取付けられている。

レコーダと所望の集束点との間の距離を定める装置により集束点を自動的に調整 し、それにより走査路を調整して、走査中、光路を所望の集束点上に維持し得る 。

走査路の広がり即ち振幅はシーンまたは装置の動作量に応じて調整される。マス ク技術か認められているため、移動量は動作量のために増大される。動作量は次 々の記録された像間の相互関係により定められる。

ドライバー構造体はレコーダの作動に同期化される。この同期化により、三次元 効果を維持している間、二重露光を行うことができるようなレコーダの二方向作 動のためにドライバーを制御する。

サイクル中に複数の走査像を記録することによって生じられる視差効果に加えて 、追加の外部刺激か与えられる。走査路に沿ったレコーダの位置が定められ、最 終の像が調整される。この像は記録フレーム内、あるいは記録フレームの表示中 に調整される。

本発明の他の目的、利点および新規な特徴は添付図面と関連した本発明の下記の 詳細な説明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の原理を組み入れた自動立体影像カメラの正面図である。

第２図は第１図の自動立体影像カメラの側面図である。

！３図は集束レール系統を露出するために部品を移動させた状態の自動立体影像 カメラの触図である。

第４図は集束動作の概略図である。

第５図は本発明の原理による集束点制御装置のブロック図である。

第６図は本発明の原理による振動を除去する離隔駆動用釣合い式直線モータの側 面図である。

第７図は第６図の離隔モータ用の制御装置のブロック図である。

第８図は本発明の原理による第７図の自動制御装置用のシーン速度測定装置のブ ロック図である。

第９図は本発明の原理による集束を行うために円筒形レンズを使用した自動立体 影像カメラ装置の概略図である。

第９Ａ図は本発明の原理による集束の調整可能な円筒形レンズを使用した自動立 体影像カメラの概略図である。

第１Ｏ図は本発明の原理による集束用円筒形レンズおよび離隔用発振キューブを 使用した自動立体影像カメラの概略図である。

第１１図は第１θ図に示す装置の頂面図である。

第１２図は本発明の原理による表示離隔付きビデオ装置のブロック図である。

第１３図は本発明の原理による双集束レール系統の概略図である。

第」４図は第１図ないし第４図の実施例の変更例の概略図である。

第１５図は一対の光ガイドを使用した光学装置の概略図である。

発明を実施する最良の形態 専門家がフィルムおよびテレビを使用するための好適な実施例によれば、離隔（ 走査の範囲）および集束（走査の焦点すなわち中心）の最も大きい多様性が得ら れ、両方とも連続的に可変である。

この実施例はフィルムカメラを示すが、この技術はテレビおよび他の動作影像技 術に同等に適用できる。更に、この実施例は垂直方向走査を示すが、この技術は 走査機構を単に回転させることにより水平方向走査、または垂直方向および水平 方向走査の組み合わせに適用することができる。更に、直線式技術を回転式に変 換して円形または楕円形走査を行うこともできる。

好適な実施例を第４図および第２図にそれぞれ正面図および側面図で示しである 。カメラ前部２には、レンズｌがレンズ取付台３およびレンズ支持体４．５によ り連結されている。カメラ前部２は有孔板６および移動体７を支持している。

カメラ前部２に対する残りの中実連結部はヨウアーム８および集束アーム９であ る。要素１〜９はカメラ前部組立体ｌＯを構成する。

カメラ前部組立体ｌＯは第３図に詳細に示す１４のような直線ベアリングにより 前レールｌ１１後レール１２および集束レール１３上を移動する。レール１１． １２用の直線ベアリング１４は好ましくは０．００９インチ／インチの角方向の ずれまたは９ミリラジアンの回転を見込んだトンプソン・インダストリ（Ｔｈｏ ｍｐｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社のボールベアリングである。これは、自動 立体影像に必要とされる最大値が２ミリラジアンであるので、許容可能以上であ る。

レール１１．１２．１３はそれぞれブロック１５．１６および集束ギヤ１７によ り支持されている。これらの部品１５〜１７はカメラフレーム１８により支持さ れている。また、このカメラフレーム１８はカメラの後部をも支持しており、カ メラ装置を側部から支持す各左右移動／傾動支持装置（図示せず）に留められて いる。

集束ギヤ１７はベアリング２１によりカメラ前部１８に回転可能に取付けられて おり、モータ／ギヤ組立体２２により駆動される。集束ギヤ１７の位置すなわち 集束レール１３の角度はギヤ２３により第５図のフィードバックセンサ７３によ りサーボ位置決め装置に伝達される。カメラ前部組立体１０の位置は、明確化の ために第１図および第２図では省略さね、第７図の制御回路で使用されるセンサ １９により検知される。

ベヤリング１４を含む直線ベヤリング組立体２４が集束レール１３を集束アーム ９に連結しており、この組立体２４は集束アーム９においてベヤリング２５上で 回転する。集束レール１３はレール１１との整合からはずれるように移動してカ メラ前部をカメラ前方の集束点を中心に近似円弧をなして移動させる。

走査用モータ組立体およびカメラ前部組立体ｌＯはカメラフレーム１８の底部に 連結されたクロスアーム３１により支持されている。クロスアーム３１には、支 持アーム３２がクランプ３３およびボルト３４で締めつけられている。支持アー ム３２には、支持レール３５がボルト留めされており、レンズ支持体５には、レ ール３６がレンズ支持体５のＴ−ナツトスロット５ａにおいてＴ−ナツトを介し てボルト留めされている。レール３５．３６上には、カラー３７が走査用すなわ ち離隔用モータ４０の左右に位置している。走査用モータ４０はレンズ支持体５ の前記Ｔ−ナツトと協力して支持アーム組立体３２〜３５およびレール３６を介 して前方および後方に移動し得る。

走査用モータ４０は、その重心がカメラ前部組立体ｌＯの重心と線状（この線状 は走査方向である）に並ぶように、位置決めされなければならない。これは、完 全釣合い式装置、すなわち、カメラまたはカメラ取付台を振動させない装置のた めの必要条件のうちの１つである。

簡単に説明すると、走査用モータ４０はステータ４１．電気子４２、フレーム４ ３、ローラ４４およびベルト４５よりなる。ステータ４１は電気子４２を作動さ せるために反作用質量および磁場を与える永久磁石構造体である。ベルト４５は 数対のローラ４４に掛かっている。また、ベルト４５は、電気子４２およびステ ータ４１がフレーム４３に対して反対方向に移動するように電気子４２およびス テータ４１に留められている。特定の取付は具が第６図に示されている。

カメラ前部組立体ｌＯ、ステータ４１および電気子４２の全重量はローラ４４、 モータフレーム４３、レール３５等によって支持される。

釣合い式無振動装置は、ステータ４１が電気子４２、カメラ前部組立体１０およ びレール３６を釣り合わせることを必要とする。プーリベルト装置がステータ４ １および電気子４２を均等に移動させるので、ステータ４１は部品１〜９．３６ ．３７．４２と同じ重さでなければならない。ステータ４１および電気子４２は 不均等に移動する場合、重量が異ならなければならない。

カメラ後部５１はカメラフレーム１８により支持されている。カメラ後部５１は フィルムマガジン５２を受入瓢フィルム駆動モータ（図示せず）を取りつける。

このフィルム駆動モータは継手５５を介してスプロケット５３および駆動シャフ ト５４を駆動する。これらの継手は好ましくは、変化角度およびカメラ前部２と カメラ後部５１との間の距離を見込みながら、移動体７およびシャッタ（図示せ ず）に動力を伝達する種類のベローズである。

カメラの側部、頂部および底部は中実でなな（、ベローズであり、ビューカメラ のベローズと同様の方法で使用される。

後部部品が重く、且つフィルムがマガジン５２内を移動し、それにより重量分布 を変化させるので、カメラの前部から後部までの動作を分離することが重要であ る。

第４図は集束動作の概略図である。線６１，８２．６３はそれぞれレール１１． １２．１３の軸線を示している。線６４は公称光路であり、線６５は集束点６６ で角度αだけ離された外れ公称光路である。集束レール６３は前方レール６１に 対して角度↑をなしている。距離Ｃは集束点までの距離であり、ｄは公称光軸６ ４から集束レール１３およびギヤ１７の回転中心までの距離である。

距離Ｃと角度↑との関係は略 ｃ＝ｄｃｏｔ↑ である。この関係は角度↑が小さいかぎり正確である。運よ（、良好な立体影像 のための限度は２ミリラジアンであり、小さい角度である。キネチックアートは 円弧近似機構の他の例を含む。この１つは、その軽い重量および剛性のため、好 ましい。しかしながら、集束点６６を中心とするカメラの動作は多くの方法で達 成し得る。

なお、ビデオカメラ装置はカメラ全体を移動させるか、或いはケーブルにより２ 部品に分割されたビデオカメラ、例えば、ソニーのＢＶＰ−７Ｔのアンビイカル ビデオカメラを使用するかのいずれかである。このようなビデオカメラでは、先 に説明したように、走査路においてビデオヘッドおよびレンズのみを操作すれば よい。

第５図はサーボ増幅器７１、モータ７２、フィードバックセンサ７３および入力 指令源７４．７５よりなる集束点制置装置である。モータ７２はモータ組立体２ ２内にある。センサ７３はギヤ２３により駆動される。増幅器７１はモータ７２ を駆動してフィードバックセンサ７３の出力を指令に一致させる。指令はスイッ チ７６により選択される手動制御装置７４または自動制御装置７５により入力さ れる。自動制御装置７５は所望の集束点６６までの距離を測定する能力を有する 。

集束距離は、通常、カメラの影像面に最も近い物体までの距離未満か或いはこの 距離に等しい。集束距離はセンサにより測定さ汰下記の関係により変換される。

↑＝　ｃｏｔ−’（ＦＣ／ｄ） 上記式中、Ｆは集束点をカメラと最も近い物体との間に置くための距離分数であ る。

第６図は第１図および第２図にも現れている釣合い式無振動の線形走査モータ４ ０の拡大図である。ステータ４１は磁束路８２を生じる永久磁石を育する磁気構 造体である。電気子４２のコイル８３の電流は磁束と相互作用してページの上方 または下方に力を生じる。ステータ４１に作用する力はコイル８３に作用する力 と同じ大きさである。

ステータ用の永久磁石の力はステータ４１を加速し、コイル用の力はコイル電気 子４２およびカメラ前部組立体ＩＯを加速する。他の力または要件が全く無い場 合、これ以上の考慮は必要ではない。しかしながら、重力を考慮しなければなら ない。重力に対処し且つすべてを一緒に保つ最も簡単な方法はローラ４４および ベルト４５を使用してステータ４１および電気子４２を連結することである。

クランプ８４がベルト４５を電気子４２に係止し、クランプ８５がベルト４５を ステータ４１に係止する。これにより重力をプーリ４４を介して支持体４３にも たらし、次いでカメラフレーム１８に及ぼす。

ブーりにより、ステータ４１の加速は等しくなるが、電気子４２およびカメラ磁 力か等しいが反対方向の力を生じるように同じ質量を有していなければならない 。そうでなければ、ブーりおよびベルトが、力を次の有効な質量、カメラフレー ム１８、望ましくない状況に伝えることにより力を均等化する。

カメラ前部組立体１０および電気子４２がステータ４１より重い場合、ステータ ４１上に余分な質量８６を必要とする。そうでなければ、カメラ前部組立体ｌＯ に重さを加えなければならない。

第７図は第６図の走査用モータ４０を駆動し、カメラ前部組立体ｌＯをレール１ １〜１３により設定される近似円弧に沿って移動させる離隔制御組立体装置の図 である。フィードバックセンサ１９はこの運動を示すフィードバック信号を発生 し、サーボ増幅器９０は、フィードバック信号が振幅制御装置９５からの指令信 号にほぼ一致するようにモータ４０を駆動する。

この制御信号には２つの面、すなわち、その周波数およびその振幅がある。両方 とも制御される。制御装置の周波数は、カメラが必要とする像を表示するときに 離隔運動周波数が脳に受け入れられる範囲であると言う程度でなければならない 。これが唯一の考慮点である場合、周波数源は適当な発振器９１であることがで きる。しかしながら、離隔操作はカメラ装置との成る相互関係を維持する必要が ある。フィルム装置は、離隔駆動がフィルムに従動されるようにシャッタの回転 に応答してパルスを生じるエンコーダ９２を使用している。好適なエンコーダ装 置は、フィルムを巻き戻すときに離隔（走査路）が後退するように二方向性であ る。これにより複露光を行うことができる。同様に、ビデオ装置からの同期パル ス９３か離隔操作を同期化する。適切な同期化源がスイッチ９９により選択され る。

選択された周波数信号はデジタル波形発生器９４を駆動する。この発生器９４は 、離隔すなわぢ走査サイクルあたりに記録されるカメラフレームすなわち像の数 を定めるように予め設定するこができる周波数デイバイダを有している。好まし くは、このカウンタはフィルムに適用する場合に最も良く働くように二方向性で ある。その場合、このカウンタはフィルムに適用のために好ましくは二方向性で ある第２カウンタを駆動する。

この第２カウンタの出力を使用して出力波形を生じる。リード・オンリー・メモ リ駆動式デジタル−アナログ変換器の通常の技術を使用し得るが、放物面波形を 発生する数変換器回路が好ましい。

双変換器技術は第４変換器を使用してカウンタ値に比例する値を生じる。この値 は第２変換器により基準値として受け入れられる。１−ｘ出力は所望の放物面ｘ −ｘ”を生じる。これは、例えば、第１変換器に対する基準値をプラスとマイナ スとの間で交互に繰り返すことにより正弦曲線にされる。放物面は同じ信号限度 の場合にわずかに大きい離隔を生じる。

次いで、波形はその途中で振幅制御装置９５を通ってサーボ増幅器９０に達する 。振幅はスイッチ９８により選択される手動制御装置９６または自動制御装置９ ７により制御される。自動制御装置はカメラおよびシーンの速度の測定を含んで いる。

過剰離隔の振幅は像における揺動として感知される。しかしながら、像における 他動範囲は像における速度により制御される。先に述べたように、シーンにおけ る成る動作は他の動作を覆い隠す。例えば、像の水平動作はより大きい垂直動作 すなわち離隔を覆い隠すか、或いは許容する。かくして、増大シーン動作の場合 に、離隔の量、振幅または範囲、または走査路の長さを増大することができる。

これらの速度はカメラの左右移動、傾動、トラック移動、レンズのズーム（Ｅ。

被写体の移動またはシーンにおける他の物体の移動により生じられる。１つの解 決策はカメラの動作を単に測定し、それにより振幅制御を行うことである。シー ンの動作ならびにカメラの動作の理由を説明するには、記録像の相互関係が好ま しい。

好適な自動装置は第１図または第２図に示すようにビデオタップ８９における一 次カメラまたは二次カメラとしてのビデオカメラからビデオ像を得る。ビデオ信 号は先行フレームとのコンピュータ相互関係のためにデジタル化されてメモリに 記憶される。最も良好な相互関係の位置はシーンの速度を示している。先行フレ ームとの最も良好な相互関係は顕著な位置変化を必要とする場合、シーンは著し く移動している。位置のわずかな変化は小さいシーンの速度を示している。その 場合、位置の変化を円滑にし、計測し、そしてこれらの変化を使用して振幅を制 御する。

この副装置を第８図に示しである。ビデオカメラ１０１は出力を生じ、この出力 はデジタル化装置１０２によりデジタル化される。デジタル化された像はコリレ ータ１０３により先行像と相互関係化される。その結果生じた制御値を次いで円 滑化制御装置１０４により円滑化さね、この円滑化値を使用して振幅９５を制御 する。

これらのカメラ機能のための自動制御の使用により、装置使用者を親しませるこ とによりカメラマンの仕事を簡単化する。

単一カメラ自動立体影像技術および同様の技術は影像の存在するところを直接に は示さない。これは背景動作により推定される。背景が下であれば、ビューは上 であり、およびその反対である。しかしながら、背景がそれほど容易には認めら れ得ないか、或いは存在しないような抽象的な状況では、この推定は困難である か或いは不可能である。単一カメラ装置の作動は、歩いているときに人が見、そ して脳が像処理するのと同様である。歩いていると、目の高さの周期的変化、す なわち、視差走査を引き起す。しかしながら、脳は歩行視差走査に於ける目の位 置をも知る。

余分感覚刺激装置１００の機能は、脳に余分の刺激を与えて振幅制御装置１９５ からの離隔振幅制御信号を使用して視差走査位置を走査位置として示すことであ る。変更例として、余分感覚刺激装置１００はフィードバックセンサ１９からの 信号を使用することができる。

好適な具体例は走査位置信号を使用してテレビモニタにおける像の位置を片寄ら せる。この片寄りはカメラが下を見ているときには下であり、上を見ている時に は上であり、左を見ているときには左である等である。目の位置は走査の位置を 脳に伝える。映画映写機の場合、フィルムゲートまたはレンズを同様な方法で移 動させることによってシフトを達成することができる。

余分感覚刺激装置１００の好適な具体例第１２図に示しである。ビデオカメラ１ ６１は視差走査において離隔ドライバー１６２により駆動される。離隔ドライバ ー１６２は以上で説明し第７図に示した１６３により制御される。カメラはビデ オ回路１６４を駆動する。このビデオ回路は同期信号を偏向回路１６４に送る。

また、ビデオ回路１６４は陰極線管１６６における像の強さを制御する。偏向回 路は電子ビームが陰極から１６６の面へ移動しているときに電子ビームの偏向を 制御する。

離隔制御装置１６３から偏向回路１６５への信号は１６３により発生された視差 走査に応答して１６６上で像を移動させる。これは、垂直視差走査を１６５の垂 直偏向増幅器に、また水平視差走査（使用する場合）を１６５の水平偏向増幅器 に加えることにより行われる。

余分感覚刺激装置１００について他の概念は、ビューワを移動させる非常に大き い離隔ドライバー、および周波数がこの離隔ドライバーにより制御される可聴信 号を含む。しかしながら、これらの技術はより高価であり、それぞれビューワの 教育を必要とする。

上記装置は全く広範囲にわたり、大きく、且つ可能性として鋭敏である。集束点 が固定されていれば、連続した集束点制御の複雑性を回避し得る。集束レール１ ３を所定角度に設定することができるが、第９図に示すように、円筒形レンズを 用い、集束ルール１３を省いてもよい。カメラ１２１は釣合い型モータ４ｏによ りレンズ１２２の湾曲部を横切って移動する。

鎖線の公称光軸１２４は曲がることなしにレンズ１２２を通って移動する。しか しながら、変位されたカメラ１２６からの一点鎖線の変位光軸１２５は曲げられ る。カメラが公称光軸１２４と平行に移動するので、変位光軸１２５はレンズの 焦点で１２４と交差（集束）する。

集束を変更するために円筒形レンズ１２２を変えることができる。これらのレン ズはより育利のためにタレット状に設けてもよく、あるいは変動焦点距離型円筒 形レンズ装置を用いてもよい。

離隔制御についての上記説明はこの装置にも当てはまるが、波形発生器９４を非 常に簡単な装置における簡単な正弦波発振器に変えることができる。

第９Ａ図は第９図の概括図である。それにより、視差走査がレンズの挙動と同様 であることがわかる。カメラ装置は、第９図に示すように公称位置１２１から視 差位置１２６まで直線状に移動する代わりに、回転離隔アクチュエータ１４３に より公称位置１４６から視差位置１４６まで円弧をなして移動する。公称路１２ ４と平行である光路１２５のカメラ１２６からレンズ１２２までの部分とは違っ て、１４５の同様な部分は回転点１４７に向けて傾斜されている。

レンズ関係を使用して集束点を定める。

１／Ｃ＝ｌ／ｆ　−１／ｐ （上記式中、ｆはレンズ１４２の焦点距離である。）ポジショナ１４８が点１４ ７をレンズ１４２に対して光軸１４４に沿って移動させる。この装置は無限から の集束をレンズ１４２の焦点距離の２．３倍まで容易に移動させる。より近い集 束はポジショナ１４８による可なりの移動を必要とする。変更例として、ポジシ ョナ１４８はレンズ１４２を移動させてＣとｐとの関係を変えることができる。

回転離隔アクチュエータ１４３は走査用モータ４０と機能が同様であり、好まし くは無反作用性である。ピボット１４７がレンズ１４２の反対側にある場合、こ のピボット１４７は負の焦点距離を有する。

ポジショナ１４８は、関係が Ｆ　ｃ　／　ｃ　−ｆ であること以外は、第５図の装置と同様である。

離隔制御についての上記説明はこの装置にも当てはまる。ガラス光軸シフタを前 後に回転させる他の装置により直線のカメラ動作の使用を回避することもできる 。第１θ図および第１１図に示すように、光路シフタ１３１は２つの艶出し面１ ３２．１３３を育している。

シフタ１３１が回転されないとき、カメラ１３４の−は公称軸線１３５である。

しかしながら、シフタ１３１を図示のように回転させると、軸線１３６はシフタ １３１により片寄らさｔ’Ｌｓ円筒形レンズ１３７により偏向される。また、シ フタ１３１を多軸線上で回転させて異なる視差方向、すなわち、水平方向、対角 線方向、垂直方向、円形方向または楕円形方向を生じることができる。

第１１図は第１０図の頂面図し示しており、シフタ１３１が回転するためのべγ ！１尺ノブ１３を含んでいる。電気子およびステータ両方の位置を引き起こす整 流装置を有するＤＣ墾モータを使用することにより離隔モータ１３９を容易に非 反作用性にすることができる。

また、離隔制御装置は上記の如くである。光学的に最も良好なカメラ装置は第１ 図および第２図に示すように最小の光学部品を使用している。光路を曲げるため の光学部品を使用して、さほど高価でなく、さほど可能ではない装置が作られる 。視差ビューの走査を行うために光路を操る問題に対する多くの可能な光学的解 決策がある。例えば、レンズとして湾曲された平行表面を単に作るだけで、第１ ０図および第１１図の光シフタ１３１および円筒形レンズ１３７を組み合わせて 単一要素にすることができる。

第」３図はシーンに対して受像器２３４を移動させるための他のレール系統走査 装置を示している。鎖曲線２３０は集束点２３１を中心とする走査円弧である。

太線２３２はべ了リング２３３を介して円弧２３０に沿って移動し、受像器２３ ４を支持する取付は板を表している。この組立体はモータ（図示せず）により駆 動されて近似正弦動作を行う。単一円弧に沿った移動により有用性を単一の集束 距離まで減じる。Ｉ／−ル２３５．２３６はベアリング２３３のところで所望の 円弧に接するように設計されている。更に、これらのレールを集束レール１３に ついて先に説明したポジショナによりシャフト２３７．２３８を中心に回動させ て受像器からの色々な距離で集束点を中心とする円弧の広い範囲に近似させるこ とができる。かくして、動作が小さいかぎり、受像器２３４は集束点２３１を中 心とする近似円弧をなして移動する。この近似は角度が小さく、約１ミリラジア ンであるので大変良好である。

他のレール系統が第１４図に示されている。受像器すなわちカメラ２６０はレン ズ２６１と、集束点２６３を通る光路２６２とを有している。受像器２６０はベ アリング２６５で固定レール２６４上を移動し、またベアリング２６７および連 結リンク装置２６８で回転可能レール２６６上を移動する。安定性のために一対 の平行レール２６４を設けるのがよい。受像器２６０はこれらのレールに沿って 移動されてレール２６４により近似されるような集束点２６３を中心とする走査 動作を生じる。受像器２６０の角度はレール２６６、ベアリング２６７、リンク 装置２６８および走査動作により行われるベアリング２６５を中心とするカメラ の回動により変更される。これは、１１４図における一対の平行レール２６４か 第１図乃至第４図における平行レール１１．１２のようには光路に沿って変位さ れないと言う点で、第４図のレール系統の変更である。

円弧に沿った異なる位置が集束点２６３から等距離であると言う近似は、好まし ２くは１ミリラジアンである光軸２６２における角度のわずかな変化を保持する 。１ミリラジアンでは、受像器２６０と理想的な集束点２６３との間の距離は０ ゜５　ｐｐｍ変化し、理想的な集束点は０゜５ｐ−変化する。これらの誤差は１ ００　ｐｐｍの最も良好なメディア解像度より非常に小さく、また略５０００　 ｐｐｍであるテレビの解像度より非常に小さい。

レール２６６の角度を調製して集束点２６３の位置を変え、且つレール１３と同 様に、集束点からの等しい距離にあるビューを有する新たな走査路を構成するこ とができる。

第１５図は固定受像器２４０のための光路の操りを行う走査装置を示している。

反射または屈折により光路の操りを達成し得る。受像器２４０は位置Ｂ、　Ｂ’ にあるミラー２４３．２４４で得られる公称光路２４２を経て集束点２４１に向 けられる。これらのミラーを極位置Ａ、　Ａ’　、Ｃ，Ｃ’間で周期的に回転さ せることにより操りが達成される。ミラーは、生じる光路が常に集束点２４１を 通るように回転される。機能的には、ミラー２４３は所望走査を行い、ミラー２ ４４は生じた光路角度を修正して受像器２４０と集束点２４１との間の光路の長 さを維持して光路を実質的に固定して集束点２４１に向ける。

同様に、自動立体影像走査問題に対する多くの異なる機械的および電子的解決策 がある。実施例すべては機械的および光学的であったが、ここに記載のレコーダ 装置にシュミレートしたコンピュータ発生像により同じ効果および結果を達成（ すなわちシュミレート）することができる。階位を操り、カメラ移動を制御する かかるシュミレーションが可能なソフトウェアプログラムはバイト・パイ・バイ ト（Ｂｙｔｅ　ｂｙ　Ｂｙｔｅ）からのスカルブト（ＳＣＵＬＰＴ）　ｆｆＤお よびインパルス（Ｉｍｐｕｌｓｅ）からツタ−ポジルバー（ＴＵＲＢＯＳ　ＩＬ ＶＥＲ）を含む。

ここで使用されるレコーダとは、影像面に光学素子およびセンサを有するレコー ダの部分を意味している。フィルムカメラにおいては、影像面はフィルムのとこ ろである。かくして、像は影像面に記録される。電子ビデオカメラでは、センサ 、例えば、ＣＣＤチップまたは同等物が影像面にあり、像の記録は遠くて行われ る。この用途では、光学素子およびセンサは、第１図ないし第３図におけるマガ ジンのように、移動する部分であり、遠くでの記録は固定的である。

本発明の詳細な説明し、図示したか、これは図示および例どしてのみのものであ り、限定するものではないことははっきりわかるであろう。本発明の精神および 範囲は添付の請求項によってのみ限定される。

Ｆｌ（１；　５ カメラへ ム Ｆ’ｌＧ、７ Ｆｉｌ；　ＩＩ Ｆ’ｌθｉ２ Ａ′ 国際調査報告 １．１１ｗ５−ｍ１エユ＋、＋ｍｗ、　ＰＣＴ／ＵＳ　９１１０羽錦

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一の 記録手段と、 上記光路に対して横方向に間隔を隔てられた第１レール、および該第１レールに 対して角度をなして上記光路から変位された第２レールと、上記光路が上記集束 点に心出しされた弧状の走査路を横切るように上記記録手段を上記レールに取付 ける手段と、 複数の走査サイクルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動 させる駆動手段とを備えていることを特徴とする自動立体影像レコーダ。
2. ２．上記集束点を調整する調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記 載の自動立体影像レコーダ。
3. ３．上記調整手段は上記記録手段及び上記路手段を互いに対して移動させて上記 集束点を調整することを特徴とする請求項２に記載の自動立体影像レコーダ。
4. ４．上記調整手段は上記レールが取付けられたキャリッジを有しており、該キャ リッジは上記集束点を調整するように支持体に取付けられていることを特徴とす る請求項２に記載の自動立体影像レコーダ。
5. ５．上記調整手段は上記第２レールを回転させて上記集束点を調整することを特 徴とする請求項２に記載の自動立体影像レコーダ。
6. ６．上記光学手段を上記平行レールに対して回転させるために上記光学手段を上 記レールに連結する屈伸可能なプッシュを備えたことを特徴とする請求項１に記 載の自動立体影像レコーダ。
7. ７．上記第レールと平行であり、且つ上記第レールから上記光路に沿って間隔を 隔てられた第３レールを備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動立体影像 レコーダ。
8. ８．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一の 記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、上記光路に設けら れ、上記記録手段の動作中、上記光路を上記集束点に集束させるレンズと、 複数の走査サイクルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動 させる駆動手段とを備えていることを特徴とする自動立体影像レコーダ。
9. ９．上記路手段は上記光路に対して直角な直線路を構成することを特徴とする請 求項８に記載の自動立体影像レコーダ。
10. １０．上記路手段は上記光路において第１固定点のまわりに心出しされた円弧を 構成し、上記光路はこれを第２固定点と交差させるレンズを有しており、上記集 束点は上記第１および第２固定点のうちの一方であることを特徴とする請求項８ に記載の自動立体影像レコーダ。
11. １１．上記レンズおよび上記第１点を互いに対して移動させることによって上記 集束点を調整するための手段を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の 自動立体影像レコーダ。
12. １２．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一 の記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、支持手段と、 上記支持に移動可能に取付けられた第１および第２質量手段とを備え、第１質量 手段は上記記録手段に連結されており、複数の走査サイクルで上記第１および第 ２質量手段を反対方向に、上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して 移動させる駆動手段を備えたことを特徴とする自動立体影像レコーダ。
13. １３．上記第２質量手段は実質的に上記第１質量手段の質量プラス上記記録手段 の質量を有していることを特徴とする請求項１２に記載の自動立体影像レコーダ 。
14. １４．上記駆動手段は上記第１および第２質量手段に取付けられた電気子および ステータを有していることを特徴とする請求項１２に記載の自動立体影像レコー ダ。
15. １５．上記第１および第２質量手段はプーリにより上記支持体に連結されている ことを特徴とする請求項１２に記載の自動立体影像レコーダ。
16. １６．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一 の記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、複数の走査サイク ルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動させる駆動手段と 、 走査中、光路を上記所望の集束点上に維持するために、上記記録手段と所望の集 束点との間の距離を測定し、上記路手段を調整するための調整手段とを備えたこ とを特徴とする自動立体影像レコーダ。
17. １７．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一 の記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、複数の走査サイク ルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動させる駆動手段と 、 記録されている動作度を測定し、上記走査路に沿った移動量を測定された動作度 の関数として調整するための調整手段とを備えたことを特徴とする自動立体影像 レコーダ。
18. １８．上記調整手段は増大動作度の場合に上記移動量を増大させることを特徴と する請求項１７に記載の自動立体影像レコーダ。
19. １９．上記調整手段は動作度を測定するために次々の記録像を相互関係化するた めの相互関係化手段を有していることを特徴とする請求項１７に記載の自動立体 影像レコーダ。
20. ２０．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一 の記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、複数の走査サイク ルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動させる駆動手段と 、 上記駆動手段を上記記録手段の像記録に同期化するための同期化手段とを備えて いることを特徴とする自動立体影像レコーダ。
21. ２１．上記同期化手段は上記記録手段の二方向作動のために上記駆動手段を制御 することを特徴とする請求項２０に記載の自動立体影像レコーダ。
22. ２２．シーンとの間の集束点を通る単一の光路を有し、像を記録するための単一 の記録手段と、 上記光路に対して横方向の走査路を構成するための路手段と、複数の走査サイク ルで上記記録手段を上記走査路に沿って実質的に連続して移動させる駆動手段と 、 記録像を上記走査路上の上記記録手段の位置の関数として調整するための調整手 段とを備えていることを特徴とする自動立体影像レコーダ。
23. ２３．上記調整手段は表示中に記録像の位置を調整することを特徴とする請求項 ２２に記載の自動立体影像レコーダ。
24. ２４．上記調整手段は記録中に記録媒体上の像の位置を調整することを特徴とす る請求項２２に記載の自動立体影像レコーダ。
25. ２５．上記第１レールから上記光路に沿って間隔を隔てられた第３レールを有し ていることを特徴とする請求項１に記載の自動立体影像レコーダ。