JPS59204023A - 立体写真の方法及び装置 - 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】 発明の分野 この発明は映画、テレビジョン、ビデオゲームなどの三
次元像の発生に関する。

従来技術の説明 映画又はテレビジョンの立体（三次元）像を発生ずるた
めに種種の技術が過去において用いられてきた。一般に
このような技術はわずかに異なったカメラ角度及び位置
から二つの異なった写真を撮るニカメラ方式に関係して
いる。この目的は、人間の二つの目によって奥行きが認
められる方法を模擬することであり、人間の二つの目自
体も互いにわずかにずれていてわずかに異なった角度で
像を見ている。二つのカメラ像は観察者に同時に提供さ
れて適当な方法で分離され、一方の目が一方の像だけを
見且つ他方の目が他方の像だけを見るようにされる。こ
のようにして、通常の場景を模擬することによって奥行
きの幻影が発生される。

このような方法を実現するのに使用されてきた一つの技
法はアナグリフ三次元法と呼ばれるものであって、映画
及びテレビジョンにおいて使用されてきた。この技法は
カラーフィルタを用いて二つの像を分離している。二つ
の像は、例えばそれぞれ赤と緑でカラーコード化され、
観察者には両方の冬目の前に異なった色のカラーフィル
タを備えためがねが与えられる。各フィルタはその目に
予定されていない像を排除し且つその月によって見られ
るように予定されている像を透過する。赤色フィルタは
赤の像だけを通し、又緑色フィルタは緑の株だけを通ず
。左目像が緑色像として且つ右目像が赤色像として提供
されており、且つ緑色フィルタが左目の前に且つ赤色フ
ィルタが右目の前に置かれている」烏合には、適当な像
が連出な目に導かれて三状元像が観察者によって認めら
れることになる。アナグリフ法の一例は、この出願の元
明者による米国特許第３６９７６７９号「立体テレビジ
ョン方式（ＳＴ日ＥＯ８Ｉ刀ＰＩＣ置ＥＶＩＳ工ＯＮＳ
ＹＳＴＥＭ　）　ｊにおいて開示されている。アナグリ
フ法の主な欠点はカラーフィルタが高品質全色像の掃供
を妨げていることである。望まれなし・像を完全に排除
するカラーフィルタは作るのが困難であり、その結果三
次元効果がそこなわれる。゛この方法は又商業放送にお
けるカラー情報の伝送帯域幅が狭いためにテレビジョン
にうまく利用するのが困難である。伝送帯域幅が狭いと
ゴースト妨害が生じたり低解像度の像が生じたりする。

映画に利用される別の三次元法は左右の目の像が偏光フ
ィルタの使用により分離される、いわゆる「ポラロイド
」法である。左目像は垂直から左へ４５°回転した偏光
フィルタを通して映写幕に投映され、且つ右目像は垂直
から右へ４５°回転した偏光フィルタを通して映写幕に
投映される。

このようにして二つの像の偏向は直角となっており、従
って同様に偏光したフィルタを観察者の両目のそれぞれ
の前に配置すれば適当な像がそれぞれの目に伝達される
ことになる。この方法は三次元テレビジョンには利用す
ることができず、又映画に使用する場合には特殊の映写
レンズ又は二つの映写後と特殊の非偏光映写幕とを必要
とする。

テレヒジョンにおいて三次元像を発生ずるのに用（・も
れている別の技法は、観察者に左目像と右目１’３７と
を順次提示すること及びその像が提示されているとぎに
冬目の前のフィルタを切り換えるために同期式電気光学
的めがねを使用することを必要とするものである。この
方法は複雑且つ高価であり、しかも特殊の放送及び受信
機器並びに電気光学的めがねを必要とする。

発明の要約 従来技術に関連したこれら及びその他の諸問題はこの兄
ψ］によって克服される。この発明の目的は、通常のカ
ラー又は白黒テレビジョンに適用することができ、単一
の映写機によって標準映画映ごり′幕に投映することが
でき且つビデオゲームなどと関連して使用することがで
きて高品質三次元効果を与えるような簡単で有効な立体
写真の方法及び装置を与えろことである。

この発明の別の目的は、ゴーストを伴うことなく全色で
高品質三次元像を与え、しかも特別な機器を必要とせず
、安価な三次元めがねを使用するような立体写真の方法
及び装置を与えることである。

これらの目的を実現するために、場景の可動面は標準ム
ービカメラ、テレビジョンカメラ、又はビデオゲームの
ような記録機構で記録される。場景は、これと記録機構
との間に相対的横移動が存在するように記録される。横
移動は場景自体内の移動によるか又は種種の方法でカメ
ラを移動させることによって生じさせることができる。

記録された場景は次に光フィルりを通して観察されるが
、このフィルタは一方の目に対しては他方の目に対する
よりも大きい光学的濃度を持っているので、一方の目は
他方の目よりも暗い像を知覚する。このようにして観察
すると、現実的な三次元効果が発生される。

採択した実施例では観察めがねは一対の左目及び右目の
レンズを備えたものが用いられていて、一方のレンズの
光学的濃度は他方のレンズの光学的献度よりも少なくと
も０．６中性濃度暗くなっているか、この二つのレンズ
の間の光学的濃度の差は約０８なし・し約２０中性濃度
の範囲内にあることが望Ｊ１シ（・。

両レンズにわずかな量の色を加えることによって三次元
効果を高めることができ、又この発明の方法ロー通常の
アナグリフ又はポラロイド三次元法と組み合わぜて使用
することができる。更に、三次元効果の１」二質は側方
移動の速さ及び方向によって決まるので、記録の部分部
分中に左右の像又は相対的此方移動の速さを反転するこ
とに特殊な効果を得ることができる。

三次）しｒ象は主としてレンズの中心部を通して見１（
）れるのて、１／ンズの周辺部分の光学的濃度は観察者
の気分を栗にするために中心部の光学的濃度とは異なっ
たものにしてもよい。

この発明のこれら及びその他の目的及び特徴は、姫伺の
図面について行われる採択した実施例につ（・ての次の
訂に；ｌな説明から技術に通じた者には明らかであろう
。

採択した実施例の説明 この発明はプルフリヒ（Ｐａ１ｆｒｉｃｈ）効果と呼ば
れる既知の原理を利用している。この原理によれば、人
間の目は像の明るさに応じて像を別様に解釈する。この
処理の相違は人間の視覚系統の複雑な機能によるもので
あるが、実際の結果は明るさの小さい像を処理するさい
の遅延である。

出願人はこの効果を利用して、複式カメラ及び像の分離
に対する従来技術の要件を完全に除去した立体写真方式
を作り出している。この発明は、観察者が連続的に移動
する基準点から場景を提示されていて、一方の目が他方
の目によって見られる像よりも像を暗く現れさせるよう
にするフィルタを通して像を見る場合には、暗い方のフ
ィルタを通して見ている目によって見られている像の処
理を遅延させる効果を利用している。このためにこの目
は他方の目によって認められている明るい方の像よりも
短時間前に存在して℃・た像を「見る」ことになる。そ
の結果、劇的な全く現実的な三次元効果が発生されるこ
とになる。

鍛遅延の持続時間は左右の目のフィルタの光学的濃度の
差に関係しており、且っ又ある程度までフィルタの色に
関係しているが、しかし中性濃度（すなわち、無色）フ
ィルタがよく動作し且つ知覚された像の色による干渉を
避ける。暗い方のフィルタの光学的濃度は明るし・方の
フィルタのものよりも少なくとも０．３中性濃度暗くす
るべきであり、又二つのフィルタの間の光学的濃度の差
は約０、８　’／、ｒいし約２．０中性濃度のものが良
好な三次元効果を生じることがわがっている。良好な動
作が得られた一例においては、低い方の濃度のレンズに
透明なレンズが使用され、且つ他方のレンズには、１４
の中性濃度を持つものが使用された。

この方法を用いて三次元効果を得るためには、カメラと
これが撮影している場景との間に相対的な打１′ｊ移動
が存在するべきであり、従って像が適当な観察めがねを
通して見られるときには一方の観察レンズから他方のも
のへの移動が存在する。カメラ若しくは場景中の被写体
又はその両方は連続した横移動を有するべきである。カ
メラは、これを固定基準点の周りに回転させながら操作
することが望ましい。第１図を見ると、ムービ又はビデ
オカメラ２が点６を中心とした弧４に沿って移動するも
のとして示されており、このカメラは弧に沿って移動す
るとき連続的に点乙の方へ向けられている。次にフィル
ム又はビデオテープを再生して、暗い左目フィルタ及び
明るい右目フィルタを備えためがねを通して見た場合に
は、場景は三次元で現れて、点６がスクリーンの位置に
、被写体８及び１０がスクリーンの前の適当な相対的位
置に、又被写体１２及び１４がスクリーンの後ろの適当
な相対的位置にあるように見える。

今度はカメラの移動を第１図に示したものとは逆にして
カメラが右から左へ移動するようにした場合には、同じ
観察めがねを通して見たときの種種の被写体の像も又基
準点乙に対して逆になる。

すなわち、被写体８及び１０は遠ざかってスクリーンの
後ろに現れ且つ被写体１２及び１４は近づいてスクリー
ンの前に現れるようになる。この現象の説明は第２図及
び第６図に図解されている。

第２図において、映画若しくはテレビジョンのスクリー
ン又はビデオゲームに現れる被写体１６は以前の位置１
６′ρ・ら移動したものとして示されて℃・ろ。この被
写体は一組の観察めがねを通して観察されるが、これの
左及び右のレンズは正方形１８及び２０によって表され
て（・る。左レンズ１８は右レンズ２０よりも高い光学
的濃度を持っている（すなわち、暗い）ので、観察者は
左目により位置１６′にお（・て被写体を認めることに
なるが、被写体は右目によってはスクリーンにおけるそ
の天除の位置において認められる。その結果、各レンズ
とこれが眺めるそれぞれの像とを結ぶ直線の交点にオ。

いて両方の目に現れることになる。

この交点は位ｉδ２２において生じるが、これはスクリ
ー　ンの前の空間にある。

今度はレンズを逆にして明るい方のレンズ２０が左に且
つ賠い方のレンズ１８が右にあるように１゛−ろと、同
じ方向に移動している同じ被写体１６はスクリーンの前
ではなくて後ろに現れることになる。これは、被写体が
左手のレンズ２０を通してはその実際の位置において且
つ又右手のレンズ１８を通してはその以前の位置１６′
において知覚されるためである。各レンズとこれのそれ
ぞれの像とを結ぶ線は位置２４で、すなわちスクリーン
の後ろで交わっている。

今度は両レンズを第２図に示した位置に戻して、被写体
１６の移動方向を逆にして被写体が左から右へ移動する
ようにしたとすれば、三次元効果は第６図におけるもの
と同様になる、すなわち被写体はスクリーンの後ろに現
れるであろう。このように、スクリーンに現れる被写体
と観察めがねの二つのレンズとの間の相対的横移動が三
次元効果を決定するので、スクリーンにおけろ被写体と
明暗の両観察レンズとの間の相対的移動方向を逆にずろ
ことによって奥行き知覚を逆にすることができる。

今度は第４図を見ると、−組の被写体２６が示されてい
て、これはターンテーブル２８上で回転軸６０の周りに
時計側りに回転しながらカメラ６２によって撮影されて
いる。撮影された被写体は、右目よりも暗い左目フィル
タを備えためがねで観察したときには本来の奥行きで現
れ、又右目よりも明るし・左目フィルタを備えためがね
で観察したときには逆の奥行きで現れる。

知覚される奥行きの量はカメラに対する被写体の横方向
速さ、両目のフィルタ間の濃度差、像が観桜者に表示さ
れる観察用スクリーンの寸法、及び観察者からスクリー
ンまでの距離の関数であることがわかってし・る。知覚
される奥行きの量は表示スクリーンの寸法及びスクリー
ンからの距離に正比例する。それゆえ、スクリーンか２
倍大きくなるか、又は人が同じ表示を２倍遠い距離から
観察すれば、知覚される奥行きの量は２倍大きくなる。

、２倍の大きさの像を２倍の遠距離か−ら観察すれば、
知覚される奥行きの量は４倍の大きさになる。知覚され
る奥行きの量は又横移動の速度にも比例する。第４図の
回転配置では、奥行きの知覚は像が明確に認められない
速さで回転するまでは回転の速さと共に増大する。三次
元効果の良好な知覚のための回転速度の上限は約６０回
転毎分であり、代表的な有効回転速度は約１０〜２０回
転毎分であることがわかっている。１５回転毎分で回転
している被写体を１９インチ（４８，２６ＣｒＩＬ）・
テレビジョン表示面から８フイー）（２，４３８４ｍ）
の距離で、左右両レンズ間の中性濃度差が１６であるめ
がねにより観察すると、三次元の奥行きが誇張されても
圧縮されてもいない、はとんど正しい三次元知覚が得ら
れること、がわかっている。

場景とカメラとの間の所要の横移動を達成する方法は第
５図に図解されているが、この図ではカメラ６４が内部
軸６６の周りに回転している。この形式の奥行き撮影効
果はカメラをパンすることにより幾分視野を移動させる
ことによって高められる。左レンズよりも暗い右レンズ
を備えためがねでは、映写幕を横切って左から右へ移動
して℃・る被写体又は場景は映写幕の前に現れるが、右
から左へ移動している被写体は映写幕の後ろに現れる。

それゆえ、第５図において、上から見たときに時計回り
にカメラ６４をパンして場景６８を記録すると、右目フ
ィルタの方が暗し・めがねで観察したとぎに場景は観察
用スクリーンの平面の後ろに現れることになる。

ツノ／う技術の別の例においては、カメラの回転中、［
、・イぐ無限遠にあると考えることができる。この場合
に（土、第６１／］に図解したように、カメラ４０は直
線に沿って横に移動しながらその移動軸に対しである角
度で連続的に無限遠の仮想点の方に向（・ている。この
ようにして記録された場面は、右レンズが左レンズより
暗いめがねで観察すると、無限遠の点かスクリーンの位
置に現れることになろ９、画像中のその他のものはすべ
てスクリーンの１ｉｉＪに、すなわちスクリーンと観察
者との間に現れろことになる。被写体はこれに特有の奥
行き関係−〇現れ、例えば被写体４２は被写体４４より
も観桜者に接近して現れる。

＼ン１体像な発生ずるための前述の方法はコンピュータ
発生像と関連して使用することもできる。コンピュータ
はあたかも三次元であるかのような像を発生して処理す
ることができ、そして前述の方法に従ってその像を空間
中で回転させるか又は空間中の観察者の観察点を回転さ
せて三次元のコンピュータ発生像を作ることができる。

実世界の被写体は、前述の方法により良好な三次元効果
を発生するのに適合した方向又は速度で移動していない
ことがたびたびある。この問題は、アンペックス（Ａｍ
ｐｅｘ　）　Ａ　Ｄ　Ｏの、、ｔ：　５　す：＋ンヒュ
ータ像処理装置を用いて記録の部分部分中に像を動かし
たり左と右の像を逆にしたりしてその部分部分中の立体
写真効果を調整することによって相当に緩和することが
できる。同様の処理方法は、回転、走査、又はカメラと
場景との間の相対的側方移動の速度を増減させて三次元
効果を所望のレベルにするのに使用することもできる。

前述の三次元技術は従来技術のアナグリフ又はポラロイ
ド三次元法と組み合わせてこれらの方法の効果を高める
こともできる。例えば、アナグリフ法においてはカラー
フィルタの一方を他方よりも相当に暗くすればよい。こ
こに開示した原理に従って場景を撮影することによって
総合三次元効果を著しく高めることができる。同様の効
果は、偏光法につし・ても、三次元めがねの偏光フィル
タの一力の前に中性濃度（ＮＤ）フィルタを挿入し且つ
ここに開示した技法により場景を記録することによって
達成することができる。

ここに開示した中性濃度フィルタに淡いカラーフィルタ
を付加しても、左右のレンズ間の所与の光学的濃度差に
対する三次元効果を高めることができる３、中性濃度フ
ィルタに付加して三次元効果を高めるためには、黄色か
青色の光をよりよく通７Ｊ−−ｙイルタを使用ずればよ
℃・。使用する青色フィルフレ１、黄色光の５０％以下
を吸収するべきであり、又使用１ろ黄色フィルタは青色
光の５０％以下を吸収−４イρへきである。

でつりレンズの濃度差が大きいと観察者はわずし）わし
く感じることがあることがわかっている。

この問題を軽減する方法は明るい方の濃度のレンズの周
辺を暗くし且つ暗い方の濃度のレンズの周辺を明るくす
ることで・ある。これは明るいレンズの枠を黒く塗り且
つ暗いレンズの枠を白く塗ることによって達成すること
ができる。この目的を達成する別の更に有効な手段は第
７図に例示されているが、この図は一対の観察めがね４
６を示している。明るい方のレンズは相対的に明るい中
心部分４８と相対的に暗い周辺部分５−０とを備えてお
り、黒い方のレンズは相対的に暗い中心部分５２と明る
い周辺部分５４とを備えている。観察者は通常レンズの
中心部分を通して見ているだけであるので、反対の濃淡
を施した周辺部分は通常観察者の直接の視野の外側にあ
る。

一対の観察めがね５６に対する別の実施例は第８図に示
されている。この例では、明る（・レンズは明るい垂直
条片５８の形をしていて両側：て暗い垂直条片６０及び
６２を備えており、又暗いレンズは暗い垂直条片６４の
形をして（・て両側に明るい垂直条片６６及び６８を備
えている。

前述の立体写真法は特殊な三次元効果を発生するのに使
用することもできる。発生した三次元効果は表示中の他
の可視情報と競合させて、非常に非現実的な種類の奥行
きを伴った場景、例えば近くの被写体よりも大きい遠く
に現れている被写体を生じさせろことができる。

映画及びテレビジョンの外に、ここに説明した三次元技
術は三次元のビテオゲーム効果を発生するのに使用する
ことができる。特有の観察めがねな用（・ると、スクリ
ーンの後ろ又は前における物体の奥行きは、スクリーン
を横切るそれの移動の方向及び速度を制御することによ
って制御１−ることかできる。それの奥行きはそれの移
動速度に正比例し、又スクリーンの前又は後ろにおける
体位１ｌ−ＩＴｈＧｊ、物体の移動力向と観察めがλつ
におけるレンスノ自己１１′１と（ｆ（−よって決まる
。

牛５殊なカメラ機器を必要とせず、且つ特有のめかね’
ｚ：　ｊＬｒｌ、　して観察すると完全な三次元の像が
現れるが、ζ、）かねなしで観察すると全く普通の二次
元の像かｊノ（、れろ、）１体写真観察のための新規な
方法及び装置について説明してきた。技術に通じた者に
は多くの変史例及び別形の実７ＩＥ例が思い浮かでＪ′
Ｔｌろつ１．従って、この発明は特に１−請求の範囲の
記載によ０てのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により可動画を撮っているカメラを図
示したもので・ある。 第２図及び第６図はこの発明により構成された観察めが
ねをかげた観察者が見る像の横移動の効果を図解したも
のである。 第４図から第６図まではこの発明により可動画を撮影す
る別の技法を図解したものである。 第７図及び第８図はこの発明により構成された２形式の
観察めがねの透視図である。 これらの図面において、２はカメラ、４は弧、６は中心
点、８，１０，１２．１４は被写体、４６は観堅めがね
、４８．５２は中心部分、５０．５４は周辺部分、５６
は観察めがね、５８．６６、６８は明るい垂直条片、６
０．６２．６４は暗（・垂直条片を示す。 ＋／′−６ Ｄｉす、２．　　　　　　虱す・３− Ｊｉｇ、５．　　　　　Ｊｔａ、、Ｂ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）場景と記録機構との間に相対的横移動を伴って場
   景の可動側を可視的に記録し、 この可視的記録を再生し、 一方の目が他方の目よりも暗い像を知覚するように一方
   の目に対する光学的ａ度が他方の目に対するものよりも
   大きくなっている光フィルタを通して再生中の可視的記
   録を観察する、 ステップからなる、立体写真効果を発生するための方法
   。
2. （２）場景の少な（とも部分部分が横移動を呈する、ビ
   テオテーグ、映画、ビテオゲームなどによって発生され
   る通常の可動側を観察するときに立体写真効果を発生す
   るための観察めがねであって、可動側から観察者の右目
   への光を透過させるだめの第ルンズと、 可動側から観察者の左目への光を透過させるための第２
   レンズと、 一方の目が他方の目よりも暗い像を知覚するように、前
   記の両レンズの一方の光学的濃度が他方のレンズの光学
   的濃度よりも少なくとも０６中性濃度暗くなっているこ
   と、及び 前記の両レンズを観察者の顔の正しい位置に保持するた
   めの装置と、 を備えている前記の観察めがね。
3. （３）明る（・方のレンズが相対的に明るし・中心部分
   と相対的に暗い周辺部分とを備えており且つ暗い方のレ
   ンズが相対的に暗い中心部分と相対的に明るい周辺部分
   とを備えていて、前記の両局辺部分が可動側を観察した
   ときの観察者の直接の視野の概して外側になっている、
   特許請求の範囲第２項に記載の観察めがね。
4. （４）両レンズ間の光学的濃度の差が約０．８ないし約
   ２０の中性濃度の範囲内にある、特許請求の範囲第２項
   に記載の観察めがね。
5. （５）両レンズ間の光学的濃度の差が約１．４の中性濃
   度である、特許請求の範囲第４項に記載の観祭めがね。
6. （６）観察者の一方の目に横移動のある場景の像を伝達
   し、 観察者の他方の目に同じ場景のより暗い像を伝達する、 ことからなる、立体写真効果を発生する方法。
7. （７）それぞれの目に伝達される像の光学的濃度の間の
   差が約１．４の中性濃度である、特許請求の範囲第６項
   に記載の方法。
8. （８）記録機構をその視野が概して弧の中心に向くよう
   にして概してその弧状経路に沿って移動しながら記録機
   構にまり場景を可視的に記録し、この可視的記録を二次
   元の可視表示装置に表示し 一方の目に対する光学的濃度が他方の目に対するものよ
   りも大きくなっている左右の目のレンスを通してその可
   視表示装置を観察して、一方の目に他力の目よりも暗い
   像を知覚させる、ステップからなる、二次元の可視表示
   装置から立体写真効果を発生する方法。
9. （９）両レンズ間の光学的濃度の差が約１．４の中性濃
   度である、特許請求の範囲第８項に記載の方法。