JPS6381416A - ３ｄビデオシステムの方法 - 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】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主にテレビを対象とした３Ｄビデオ（三次元
映像）の撮影、録画、再生と立体視の方法に係わり、一
対のＬ（左眼用）、Ｒ（右眼用）画像による一般的な立
体視及び一対以上のＬＲ画像による専問的立体視の他、
画像認識情報の入力として用いる３Ｄビデオシステムに
関する。

＜従来の技術＞ 三次元画像は、娯楽、専門などの分野での立体視をはじ
め、近年の画像処理技術の進歩と共に、三次元画像の画
像認識による計測、自動制御などに視覚センサーとして
今後必要性が更に増すものと思われる。この分野におけ
る従来技術をみると、古くは立体写真よりレンチキュラ
ーシートの利用を経て、現在のレーザー光を用いるホロ
グラフィまで様々な方法が存在するが、いずれも撮影、
記録、再生、鑑賞などの、方法や装置の面から動画は不
可、テレビに不可、大型画面は不可、簡単な装置では不
可など、用途制限をはじめ各種の制限が存在し実用化を
阻んでいるのが実情である．本発明の主な対象であるテ
レビを再生手段に用いている従来技術を見ると、用いる
装置の数から、カメラ及びテレビを単数で行なう場合（
特開昭４７−３７２２８号公報）と、一方又は双方を複
数個で行なうケース（特開昭５７−１６１７３７号公報
）（特開昭５７−７５０９０号公報）に分類でき、又Ｌ
Ｒ画像分割の面から、ＬＲ画像を交互に再生する時分割
方式（特開昭４７−４５５３０号公報）と格子状（特開
昭５１−１１８４３１号公報）又はモザイク状に分割再
生する方式（つくば科学博）があり、又別の分類として
、一対のＬＲ画像のみによるケースとレンチキュラーシ
ートを用い複数個のＬＲ画像を再生する方法（特開昭５
７−１６１７３７号公報）や同じく特殊受像機によるも
の（特開昭５７−７５０９０号公報）などがある。

次に、物体の位置、形状、寸法、距離などを認識検知す
る生産自動化の分野においては、人間の視覚代行として
前述の立体視と同じ手法が用いられ、ミラーを用いる立
体視カメラアタッチメント（特開昭４８−５４２９号公
報）、光学系にスリットを用いる立体視装置（特開昭５
０−８６９１８号公報）などが公知である。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 立体視は、写真、映画の分野で古くより実用化されてい
るが、テレビにおいて遅れている理由として、ＬＲ画像
の左右分識の困難さを指摘できる。

つまりこれを解決すればテレビ以外全ての画像も左右分
識により立体視可能と言える。しかしながらこれを解決
する手段によっては用途が限定され例えば、世界初に実
用化されたビデオディスクによる立体テレビシステムは
時分割により解決しているため、これに伴う高度なスイ
ッチングが必要であり撮影、録画を除き再生のみ実用化
されたと言え、当然テレビ以外の画面では立体視できな
いものとなっている。

本発明は、この例にみるような制約をことごとく取り除
き、写真、書籍、映画はもとより主目的であるテレビの
分野において、（１）簡単な左右分識方法の確立（２）
一台のカメラ、１台のテレビでも可能な方法の確立（３
）ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）でも録画再生可能な
こと（４）従来市販されている立体視用写真撮影装置の
活用（５）計測用、記録用などに不足している情報の多
量化（６）テレビ以外の再生手段による三次元画像の立
体視をもＬＲ配置、画面サイズなどの制限なく可能とす
ること（７）家庭用から専問的用途まで幅広く利用でき
るものであること、などを条件とする３Ｄビデオシステ
ムの方法とこれに用いる装置の提供を目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 立体視とは、単眼視に対する双眼視でありつまり我々の
日常行なっている自然視である。両眼で見ることにより
我々は立体性を認識し、遠近識別をすることができる。

これらは眼の焦点調節と、物体の一点を注視したときの
左右視線の成す角度つまり遠方では小さく、近方では大
きくなる光角と、左右眼の網膜に形成される映像が視差
だけ異なっていることでもたらされている。このうち焦
点調節による遠近識別はごく近くでしか役に立たず係わ
りが少ない。

これを再生画像の立体視においてみると、視差を有する
ＬＲ画像の提供は容易に行なえ、残る問題は互いに関連
することであるが、左右視線を交わらすこと、つまり光
角が変えられることと、左眼にＬ画像を又右眼にＲ画像
を各網膜に映すことである。この最後の問題を左右分識
と言い、簡単な方法では「しゃへい」と言う手段を用い
ている。

これは普通ではＬＲ画像の両方が見え立体視できないも
のを、片方の光路を塞ぎ反対の眼には見えなくする方法
である。映画における偏光膜の利用、液晶を用いた液晶
スイッチング眼鏡、もっと簡単には左眼の前にＬ画像、
右眼の前にＲ画像をおき中央に遮光板となる仕切りを設
ける方法や、このＬＲ画像の配置を逆にし、中央をくり
ぬいた遮光板を用いる方法などが該当する。この最も簡
単に行なえる遮光板を用いる方法の前者は小画面に限定
され、後者ではこの制限は無くなるがいずれもやや訓練
を要するものである。その他格子スリット、縦スリット
などの利用がこの範疇に入る。

別の方法にレンズなどの屈折作用を用いる「光路変更」
と言う手段がある。各種ステレオスコープがこの例であ
り、前者との違いは基本的に遮へいは必要なく、接眼凸
レンズを覗けば左右眼共、正面明視の距離に片方の画像
が拡大されて見えることであり、遮光材が存在する場合
これは不用な視界カットの目的で、補助的に用いられて
いる。

換言すれば、画像の位置、レンズ焦点などのセッティン
グによってＬＲ画像の重ね合わせと光路屈折を行ない確
実に左右分識を行なう秀れた方法であるが、凸レンズに
よる焦点が存在し小画面の写真、書籍などに用途が限定
されることである。

本発明は、後者の「光路変更」手段によって左右分識を
行なうが、焦点を持たない光路変更に着眼し、頂角ほぼ
１０度以下の薄型屈折プリズム、又同等の作用が得られ
る組合わせミラー類によって光路を折り曲げることを特
徴としている。又、本発明は再生されたＬＲ画像のそれ
ぞれが、上下左右、極端には前後いずれの位置に分割し
配されようとも、実物視したときの視線の向き、網膜映
像の状態に、光路変更によって再現可能なことに着眼し
解決している。この方法によると最低限いずれが一方の
画像を屈折させず直視すれば、片方の光路のみに設ける
光路変更体によっても可能な左右分識……立体視が提供
できる。

一方、一台のカメラで得ることのできる三次元画像情報
の量の問題であるが、既存のミラーを主体としたステレ
オアタッチメント的な装置によっていては自ずと限界が
有る。

本発明は方法を全く変え視界分割の考えを用い、この分
割視界の中にレンズ、プリズムなどの光路変更体を各位
置させれば、個々に視点を一定法則にもとずいて設定で
きることによって解決している。個々の光路変更体の集
合は、複眼フィルターと言えるフィルター形状となり、
構造の利点の他、必要とする分割数、分割形状に容易に
応じることができる。

＜作用＞ 本発明による立体視の方法を、テレビを例にとり以下に
述べる。

撮影は一台のビデオカメラを用い、同時再生又は録画モ
ードとする。レンズ前方に分割撮影の可能な撮影装置を
設ける。以下の説明に用いる市販ステレオアタッチメン
トの平面を第６図（ａ）に示す。

（６）（６′）（７）（７′）はミラー、（８）はカメ
ラレンズである。これで前方の人物（５）を撮影し、任
意サイズのテレビに再生すると第６図（ｂ）に示す左に
Ｌ画像（３）、右にＲ画像（４）を配した分割画像が得
られる。この配置は逆にしても良く他に、上下や斜めも
可であり、各画像に間隔を設ける、視点を変えた画像を
増やすなども可能である。逆に鑑賞者は、プリズムなど
の光路変更体を顔前数ｃｍから２．３０ｃｍ程度の位置
に手持ち、眼鏡など適宜手段で設ける。テレビとの距離
は、画面寸法の３〜６倍など画面の倍数を目安とし、光
路変更体と眼の距離によっても調節することができる。

この光路変更体の作用により、肉眼では第６図（ｂ）の
状態であったＬＲ画像が、同図（ｃ）のように見えるこ
ととなる。ここでは中央の画像（９）が、左右眼で立体
視された画像であり、左右の画像（３′）（４′）は、
片眼でしか見ることのできない本来見る必要のない画像
であるが、別に視線を動かし立体画像（９）と見比べて
も支障ないものである。

以下に光路変更体の作用を説明する。第６図（ａ）のス
テレオアタッチメントを用い、遠方のＡ点と、近くにあ
るＢ点を撮影すれば、第１図（ｂ）に示す画像がテレビ
上に再生される。Ａ点はＬ画像のＡＬとＲ画像のＡＲに
位置し、手前にあるＢ点は内側のＢＬ，ＢＲに位置する
。これを平面的に示したのが第１図（ａ）である。（１
）はＣＲＴ等のディスプレイ、（２）（２′）は光路変
更体であるプリズム、（３）はＬ画像、（４）はＲ画像
である。ＡＬを出た光は、光路ＡＬ−Ｐ′を通り、プリ
ズム（２）によって底方向に屈折しＰ′−Ｐとなって左
眼Ｐに至る。このときＡＬはＰ−Ｐ′の延長上左右視線
の交わるＡ点の位置に見え、左眼Ｑの見るＡＲについて
も同じことが行なわれる。又、ＢＬ、ＢＲもほぼ同じ角
度の屈折が行なわれ、Ａ点の手前Ｂ点に浮き上がること
となる。ここに行なわれた光路変更の作用は、任意の方
向に可能である。これによって例えば、９０度プリズム
を回せば上下分割画像の場合に、更に９０度回せばＬＲ
画像が入れ替った場合などで、３以上複数個の分割が行
なわれた画像数の場合であっても、立体視するべき一対
のＬＲ画像を選択し、二つの画像を重ね合わせるのに必
要な光路変更の方向と角度に、光路変更体の偏向を合致
させることにより立体しすることができる。又、プリズ
ムで行なった光路変更の作用を、第７図（ａ）（ｂ）に
示す組合わせミラー（１６）（１７）と（１６′）（１
７′）又は全反射複プリズムでもって同様に行なうこと
ができる。この場合組合わせミラーの一方を角度可変と
すれば、偏向角度を簡単に可変とすることができる。尚
、本方法に用いる光路変更体はその構成を、屈折プリズ
ムの重ね合わせ、プリズムとミラーの併用などとするこ
とが可能であり、これによって一つの光路変更体を他用
途に用いることができる。

次に分割視界に設ける光路変更体の作用について述べる
。カメラ前方の視界を２以上の数で分割すると、カメラ
のレンズ光軸上に位置するのは最大で１個であり、他は
全て光軸よりはずれた位置となる。本発明はこの光軸外
にある光学材の屈折を利用し、多視点の確保を得ている
。以下凹、凸レンズ、屈折プリズム、全反射複プリズム
について順次述べる。

凹レンズを通し物体を見ると、縮少された虚像が物体側
に形成され、反対側より正立虚像を見ることができる。

第２図は、凹レンズ（１０）の軸外にある物体点（Ｒ）
の、凹レンズによって形成される映像の説明図であり、
Ｒ′の位置に虚像ができる状態と、光路が屈折し拡散し
ていく状態を示している。ここにＦは焦点である。次に
物体点Ｒに替え、ここに眼を置き外界を見ると、先ほど
虚像のできたＲ′点より素通しグラスを通して見た外界
と同じこととなる。つまりＲ点より見ながら、実質はＲ
′点に視点が移ることから、視点移動距離（ｘ）が得ら
れる。

この理由によって視界内に複数枚の凹レンズを連接すれ
ば、視点の異なった画像をレンズと同数、受光面に結像
させることができる。又、光路変更体の設計、視点移動
距離の算出などは、他の光路変更体も同じであるが、光
学の数式によって行なうことができる。使用上は簡単に
、定位置においた基準立方体を撮影することにより、こ
れを基準として逆算できる便利なものである。尚、凹レ
ンズを用いた光路変更体は、視界が広がるので用途とし
て広角撮影に適する。

凸レンズは集射レンズであるが、物体が焦点の内側に入
ったときのみ、凹レンズと同じく拡射作用を行ない虚像
ができる。第３図は、凸レンズ（１１）の軸外焦点内に
ある物体点（Ｒ）の、凸レンズによって形成される映像
の説明図であり、Ｒ′の位置に虚像ができる状態と、各
光路が屈折し拡散していく状態を示している。次に物体
点Ｒに替え、ここに眼を置き外界を見ると、Ｒ′より見
るのと同じ視線の方向が得られる。ここに凹レンズとは
反対の方向に視点移動距離（ｘ）が得られる。つまり対
称的に凸レンズ（１１′）を点線の位置におきＲ位置よ
り撮影すると、左にＲ画像、右にＬ画像を配した三次元
画像が得られることとなる。用途は原視野よりせばまる
ので近接撮影に適し、他にＬＲ逆配置を目的とした撮影
に使用できる。

プリズムに平行光線を送ると、一定の方向転角のため屈
折ののち出射光も平行光線となる。したがって集射も拡
射も行なわれず焦点は存在しない。

第４図は、プリズム（１２）の端部に位置する物体点Ｒ
の光路屈折の状態を示している。次にＲ点に眼を置けば
、出射光の交わるＲ′の位置まで視点移動が行なわれ、
視点移動距離（ｘ）が得られることが光路可逆の法則よ
り推察できる。ここでは視界の拡大も縮少もほとんどお
こなわれず、標準倍率の撮影と、重ね合わせて凹凸レン
ズの場合の視軸変更に用いることができる。但し視点移
動距離（ｘ）が、プリズムにより増減するので複合した
（ｘ）によらなければならない。上記説明において概略
説明上拡大、縮少を無視したが厳密には入射角θが一定
でないので、本図の場合視界縮少が発生する。これを防
ぐにはプリズム（１２）を点線の位置に替える他、二つ
の円■面で構成する円■プリズムの使用によって少なく
することができる。

第５図は、全反射複プリズム（１３）における、物体点
Ｒの光路変更を示す図である。反射面（１４）（１５）
により視点移動距離（ｘ）が得られる。反射面の角度を
変えれば必要とする視軸方向が同時に得られ、大きな視
点移動が得られる長所がある。プリズム（１３）を、組
合わせミラーに代えることは当然可能である。

以上に述べた各種光路変更体は平面的に連設し形成すれ
ば、一枚の複眼フィルターとして用いることができる。

このフィルターは、同一種類のみ、異種混成、異種重合
混成などで構成が可能である。

又、使用には二枚以上重ね合わせ用いることができる。

分割された画像の各視点となるべき位置は、カメラフィ
ルター間の距離、これにより定まるフィルターの大きさ
や、レンズ間の中心距離、屈折度などによって定まり、
フィルターを大きくすれば当然視点間距離は大きくなる
。

又、このフィルターを用いるには、カメラ前面に適宜手
段によって固設する他、レンズフードに一枚から数枚、
固定式あるいは着脱式に装着することによって取り扱い
がより容易となり、フィルターの差し替え、視軸方向修
正、屈折度修正などが可能なものとすることができる。

＜実施例＞ 本発明の立体視は、三次元画像の分割再生を特徴として
いる。したがって一対のＬＲ画像であっても、テレビに
再生すると半分の大きさになり、このままでは娯楽的鑑
賞を行なう場合、画質向上の利点を加えても不満が残る
。このような不満に対し、あらかじめ縦、横いずれかの
方向を縮少撮影又は作画し、これを鑑賞時に拡大手段に
よって原型に戻せば解決される。

撮影段階は、ワイド方式映画の例のように負の円■面レ
ンズの使用や、第６図（ａ）に示したステレオアタッチ
メントの類においては、組合わせミラーの一部を一方向
凸面鏡にすることによっても簡単に行なえる。問題は鑑
賞時に拡大する手段であるが、第一の方法を第８図に示
す。本図において（２）（２′）はプリズム、（１８）
（１８′）は対物凸レンズ、（１９）（１９′）は接眼
凹レンズである。この構成はガリレイ式双眼鏡に、光路
変更を行なうプリズム（２）（２′）を付加したもので
、本発明の立体画面を全方向に拡大して見るための装置
である。ここに対物レンズの凸レンズと、接眼レンズの
凹レンズをそれぞれ正と負の円■面レンズに代えれば、
一方向のみの拡大をすることができる。対物レンズとプ
リズムを一枚のものとしても良く、プリズムとレンズを
回動可能、手持ち用把手、頭などを利用した眼鏡状など
にすれば、より便利に使用できるものとなる。

第９図は、ワイド化に一方向カーブミラーを用いた例で
ある。受像機（１）は、ケース（２０）の中に納められ
、組合わせミラーである一方向カーブミラー（２１）と
（２２）によって反射し、プリズム（２）（２′）を経
て左右眼ＰＱに至る構成となっている。他に（２３）は
、画面分割の方向に応じ向きを変え設ける仕切りである
。

一方向カーブミラーは負のものを用いるが、これは普通
の凹面鏡、普通ミラーとし、全方向ワイド、普通再生の
用途のものとすることができる。又後述のプリズムによ
るワイド化も可能であり、必要な装置が全て一体化して
いるので、立体視専用テレビとして使いやすいものとな
っている。

次にワイド化する方法として、受像機前面に一般モノラ
ル画像のワイド化も兼ねた、一方向凸レンズを設けても
良い。

最後に本目的の他、他方式の立体視並びに一般モノラル
画像に利用できるプリズムによる方法を述べる。第１０
図（ａ）は、この方法の使用状態を示し、第１図（ａ）
のプリズム（２）（２′）の稜線を前方に突き出し顔前
に位置させている。これだけのことによってこの図の場
合横方向へのワイド化が得られる。この理由を第１０図
（ｂ）により説明すると、Ｒ点より発した光をＸＹＺの
三方向について見ると、境界面で二度屈折した光線はＸ
′、Ｙ′、Ｚ′の方向に進む。

ここで注目すべきは、各光路によって方向転角が異なる
ことで、これは入射角θ１、θ２、θ３が規則的に増加
することによってもたらされる。方向転角が入射角と最
後の屈折角が等しいとき最小となる。

又、この方向転角は、プリズムの頂角（ａ）と入射角θ
に関係し変化する。次に光源のＲ点に代え眼球ＰＱをこ
こに位置させても、光路可逆の原理により同じことが得
られ、原視角γに対しγ′は減少することとなり、見か
けの画面はワイド化される。

したがってこの性質を用いれば、図と反対に稜と底を入
れ替えれば縮少が、図より９０度回転させれば同様に縦
方向の拡大と縮少が得られ、この比率も突き出す角度β
により決定され、実用的には０から５０％程度の範囲、
無段階に変化させることが可能となる。これは、本目的
使用を一例として、対象を選ばず少なくとも次の二つの
目的に使用できる。ａ）一方向の拡大、縮少　ｂ）ａ）
を交差させ行なう二方向の拡大、縮少。

ａ）の目的には、本実施例に用いる撮影手段の他、端的
な例としてテレビ画面のワイド化を挙げられる。テレビ
画面の比率は３：４に決定され不変である。これを仮に
、約１９吋３０ｃｍ×４０ｃｍのテレビ画面であれば３
０％の拡大で、実用上画質劣化もなく３０×５２ｃｍの
画面が得られることである。利用としてモノラル、立体
を問わずワイド画面などのワイド再生やコンピュータデ
ィスプレイのワイド化、自作ビデオのワイド化などが容
易に行なえる。第１１図（ａ）〜（ｃ）はこれに用いる
構成例である。（ａ）図は最も簡単に構成できるが斜視
状態となる長所と短■所を持つ。（ｂ）図は斜視が無く
なり直視でき、更に屈折は分担されるので、頂角を突き
出し角βを小さくできる長所があり、尚更に色収差が少
なく最善である。構成配置は（ｂ′）図の一例のように
向きを問わない。（ｃ）図は拡大と共に、鑑賞時の光角
も減少させる目的に使用し、単体を重ね合わせプリズム
で構成しても良い。

ｂ）の目的には、虫眼鏡、望遠鏡、双眼鏡などに代わる
同一目的の拡大が端的例である。これの構成は第１１図
（ｄ）に一例を示すようにａ）に述べた構成を９０度交
差上に重ね合わせ縦、横両方向の拡大を行う。

従来、像の拡大、縮少は、凹凸レンズを用いるのが一般
的である。しかしレンズである為焦点が存在し、装置の
焦点調節の他、眼の位置、対象物の位置、レンズ相互の
位置などが制限されるが、本方法は焦点が存在しないた
めこれらの制限が無い。眼とプリズムの間隔は広い範囲
で自由であり、又その構成をプリズムユニットを連設し
パネル状に、又、拡大縮少の比率ＵＰには多重構成によ
る理論的には無限な増幅によってなど、構成、形態、用
途など多くの可能性を持った従来方法を一新するものが
提供できる。

第１２面に、接眼フィルター及び三次元画像分割の一例
を示す。ここに画面中央の点線で示した丸は、必要によ
り設けるカメラ光軸方向を示す特別分割された区画であ
る。（ａ）図のように２から、（ｅ）図に示す１２、更
には理論的に無限個数まで分割は可能であるが、多分割
になるほど広角撮影し像を縮少しなければ、一般的用途
には役に立たない。

この意味から光路変更体に凹レンズを用いるケースが多
くなる。この基本ともなるべき２分割に凹レンズを用い
た例を第１３図に示す。フード（１４）はカメラレンズ
に着脱でき、これに眼鏡用凹レンズ（１０）（１０′）
を貼り合わせ嵌め込んでいる。ここに用いた２枚のレン
ズは、（ｂ）図のように一部重ね合わせ点線の位置でカ
ットし、更に（ｃ）図のように不用部分をカットした特
殊なカットを行なっている。これは視点間距離に影響す
るレンズ中心を外方に広げる目的と、左右レンズの光路
をレンズ光軸方向に向け２Ｍ付近で交差させるためであ
る。このことによって小型フードを用いたコンパクトな
ステレオアタッチメントでありながら、視点間距離約４
０ｍｍ、画角４０度、近遠両用などを可能としている。

難点とし、レンズ端部のプリズム効果を用いている為、
画像境界のケラレが少し多くなる。これを防ぐには、フ
ード、レンズを大きくし、プリズムを併設することによ
り行なえ、偏心カットは必要なくなる。

第１４図に、凹レンズを用いた４眼フィルターの例を示
す。（ａ）図はフィルターの正面図である。イ〜ニは各
分割を示し、（２６）は４個の視点位置を示している。

（ｂ）図はフィルターの横断面を示し、凹レンズ（１０
）（１０′）と視軸を内側に向けるプリズム（１２）（
１２′）で構成している。これは（ｃ）図のようにフレ
ネルレンズにしても良い。（ｄ）図は正立方体の物体（
２５）を斜め上よりこのフィルターを用い撮影し、再生
した三次元画像である。この画像を横方向に光路を変更
する光路変更体を用い見れば、イ−ロより成る上方より
見た立体像と、同じくハ−ニより成る立体像、頭を横に
すればイ−ハ及びロ−ニより成る物体を横に倒した２つ
の立体像、又頭を斜めにすれば同じくイ−ニ、ロ−ハよ
り成る２つの立体像、計６個（以上の逆方向を含めれば
計１２個）の縦横斜めより様々な角度から見た物体（２
５）の立体像を見ることができる。画像認識入力用であ
ればこのような見方は必要なく、実際に見る場合は画像
処理により配置変換、画像拡大などを行なえばより見や
すいものとなる。ここに再生された画像はわずか４枚で
あるがＬＲ画像の確定は存在せず、４個の視点のどこに
左右眼を持ってくるかによって同じ画像がＬ画像になっ
たり、反対になったり変化するものである。一枚のフィ
ルターから可能なこの撮影方法は、コンピュータによる
画像処理技術の進歩にドッキングし大きな可能性を持っ
ている。例えば物体なり映像なりに対する三次元情報は
必要な数だけ入力できるので、これに基き改めて作画さ
せることも視点を変えることも可能となる。又この方法
によって空間認知の学習を行なわせ、一枚のモノラル画
像から一対のＬＲ画像を作画させるような芸当も可能と
なり、映画の名作を３Ｄ映像で見ることも夢でなくなる
。いずれにしろ工業用をはじめ学術、調査などの用途に
記録として便利なものである。

次に上下２分割の例を示す。

第１５図（ａ）はテレビに再生された上下分割画像で、
人物（５）を撮影した画面である。ＬＲ画像の配置は上
下いずれでも良く、要は光路変更体で左眼はＬ画像を、
右眼はＲ画像となるよう上下に光路変更を行えば良い。

又、これに加えて行なう左右への偏向は、■点をどの奥
行きに現わすかによって決定される。光路変更体によっ
て（ｂ）図のように、中央に左右眼による立体像が、上
下にいずれか片眼で見るモノラル像、計３つの像を見る
ことができる。この上下像が不用な場合、画面上と光路
変更体に設ける偏光膜、又、簡単には光路変更体の画角
を変えることにより消すことができる。前述の左右分割
の場合も同様である。

上下二分割画像を撮影するには、既知のステレオアタッ
チメントの他に第１６図に示すアタッチメントを用いる
ことができる。（ａ）図において（６）（６′）はミラ
ー、（８）はカメラレンズ、（２７）（２７′）は上下
に分け交差上に配した横長ミラーである。多目的アタッ
チメントとして支持板（３０）をカメラ三脚用ネジ穴を
用い固定し、この上に（２７）（２７′）を着脱式に設
け、Ｖ字ミラーと取り替えれば左右分割画像に、（６）
（６′）も同じく着脱式に設け凸面ミラーと替えれば広
角撮影に、又、一方向カーブ凸ミラーと替えればワイド
撮影になどが可能となり、更にミラー回転軸とミラー角
度調節機構を付加することにより多目的に使える他、ズ
ームレンズ、オートフォーカスなどの使用に適した撮影
装置となる。（ｂ）図において、（２９）（２９′）は
複合プリズム、（ｃ）図はこの縦断面である。ここに用
いたプリズムは、メインである水平方向の屈折と、わず
かな垂直方向の屈折を一枚で兼ねている。これがレンズ
フードなどに支持させフィルターのように使える便利さ
と共に、（ａ）図アタッチメントが苦手である近接撮影
に適したアタッチメントとなる。

第１７図に、プリズムを用いた光路変更体の実例を示す
。（ａ）図は上下左右斜め、全方向への光路変更とワイ
ド化を可能とした多目的の装置である。

円形のプリズム（２）（２′）は回動リング（３５）に
稜線方向と平行に軸回転し、着脱式に取りつけられてい
る。

回動リングはフレーム（３１）に対し回動する。更にス
ライドガイド（３４）を上下に設け、偏光フィルター、
屈折補正用フレネルレンズシート、画面サイズ調節シー
トなどを挿入可能にしている。これは手持ちやフレーム
の柄下部に設けたネジ穴（３７）を用い、椅子、テーブ
ル、床などに自在スタンドを介して支持させることもで
きる。又、上方の穴（３６）を用い（ｂ）図に示すアー
ム（３２）に取り付けることも可能である。プリズムの
偏向角度は、イ）プリズム交換　ロ）画面までの距離変
更　ハ）回動フレームの回転　ニ）眼とプリズムまでの
距離、などによってきめ細かく変更、調節をすることが
可能であり他の光路変更体による場合も基本的に考え方
は同じである。

（ｂ）図において、プリズム（２）（２′）は稜線方向
を縦■に回動し、上下と左右に設けた軸受けに着脱でき
る構造となっており、上下と左右方向への光路変更とワ
イド化が可能となっている。フレーム（３１）は、くの
字に屈折するアーム（３２）の先端に着脱自在に挿入さ
れ、眼の直前から数１０ｃｍの位置に移動が可能となっ
ている。ヘッドベルト（３３）とアーム（３２）は、他
の光路変更体や光角変更用プリズム並びに、稜を中央に
寄せ底を左右に張り出した一対の画面引寄せ効果を持つ
プリズム、などに共通して用いることが可能である。以
上の二例は、かなり欲ばった多目的の構成としたが、娯
楽などの使用目的には機能を単純化しファッショナブル
な装置とするのが適当と思われる。

第１８図は、光路変更体（１６）（１６′）（１７）（
１７′）と受像機（１）をケース（２０）内に固定し、
上方の窓より見る構成としたもので、セッティングのわ
ずらわしさと不確実さを取り除いた専門的使用に適した
便利な装置となっている。このような眼と画面までの距
離が短かく、一定に保たれている場合、組合わせミラー
を一方向凹カーブミラーにしワイド化させる方法が可能
である。

最後に二、三の事項を付記する。

本発明は、屈折プリズムを最大限に利用している。プリ
ズムは焦点を持たず屈折のみを行なう光学材であるが、
ここに行なわれる屈折は各種レンズの基本とも言えるも
ので、平面は球面の特例と考えれば集射も拡射も伴わな
いより解像的に優れたレンズの一種と言える。

本発明の説明において単純なレンズ表示を行なったが、
プリズムを含めてメニスクレンズの使用や、光学レンズ
群がそうであるように色収差及びレンズの五枚差に対し
精密さを要求する場合、色消しプリズムのような色対策
、群構成による収差対策などを講じることができる。又
、レンズにフレネルレンズを用い、更に一枚のシートと
して形成すればより便利なものとなることは言うまでも
なく、プリズムにおいてもこれは可能である。シート化
したプリズムを本発明に用いれば、必要な方向転角に対
し複数枚重ね合わせ増減をより便利に行なうことができ
る。又、高屈折ガラスによる軽量小型化や、反射防止の
コーティング処理など本発明に用いる全てに対し現在の
光学技術を用いることが可能である。

虫眼鏡、とくに口径の大きい眼から離して用いる読書用
眼鏡は便利な器具である。近くだけでなく離れたテレビ
なども同じように拡大してくれれば良いのだが、物体の
位置が焦点内に限られ焦点外では役に立たない。このよ
うな希望に答える虫眼鏡を、次の方法により提供できる
。簡単に正立拡大像の得られるガリレイの発明した望遠
鏡は、接眼のわずらわしさが有るが答の一つである。こ
の方法は、対物凸レンズの後側焦点と接眼凹レンズの後
側焦点を一致させ、射出光線を平行にするのが原理とな
っている。これに対し本方法では、凸レンズと凹レンズ
を０ｃｍから数ｃｍの間隔で接近させただけの薄形の装
置である。対物、対眼は一定せずいずれ側より見ても良
く、例として二枚のレンズを嵌めこんだ虫眼鏡状に形成
される。この作用を述べると、物体を凹レンズを通し見
ると縮少された正立虚像が見られる。本方法に重要なこ
の虚像の位置は、無限遠にあるものは前側焦点に、これ
を前側焦点まで近ずけるとレンズ頂点との中間に、更に
近ずけるとレンズ頂点に更に接近し各位■することとな
り、この関係は不変である。次に虫眼鏡は眼から離した
場合、レンズ頂点より前側焦点の範囲にある物体を拡大
された正立虚像として見ることができる。この二つの作
用を用い、凸レンズの焦点距離を凹レンズの焦点距離よ
り大きくした二つのレンズを、対物側に凹、対眼側に凸
レンズを配し重ね合わすことにより、凹レンズによって
形成された虚像を、適切な焦点距離比率とした場合（例
として、凸レンズ２８ｃｍ、凹レンズ１６ｃｍ）凸レン
ズで拡大し見ることができる。凹レンズの縮少比率は焦
点距離によって定まり、小さなものほど縮少は大となる
。見掛けの大きさであるが一次元方向で１／２に縮少さ
れたとすれば、これを手前に設けた凸レンズによって２
倍以上に拡大するべく設計すれば、像は拡大されること
となる。

次にレンズ配置を逆にした場合、凸レンズによる屈折分
だけ手前の凹レンズに形成される虚像は大きくなり、こ
の虚像の見掛けの視角が実の視角より大となればやはり
拡大される。以上二つの虚像は常にレンズの物体側に拡
大し形成されるので、レンズ位置を自由に動かし個人に
よって異なる見やすい位置にこの虚像を形成させれば良
く、眼から遠ざけると若干倍率は増加する。ここで得ら
れる倍率は少ないが、読書用虫眼鏡の感覚で遠方や近く
のものを拡大して見ることが可能となり、二枚のレンズ
を０から２・３ｃｍの範囲で可動とすれば、倍率調節、
ピント調節などの点でより便利なものとなる。本方法は
単眼と、これ二つ並設し双眼、二つの用途に用いること
ができる。

本来自然視である立体視は、再生画面の小さいテレビな
どにおいて特に複雑な問題を持っている。

これは再生する画面までの距離と、これに関連する遠近
にある物体を再現する位置である。自然な立体視には無
限遠にある物体は、やはり無限遠の位置にあるように、
３Ｍの位置にある物体は３Ｍに、１Ｍのものは１Ｍに立
体再生されなければならない。つまり画面の位置が１．
５Ｍであれば画面からの進出よりも、画面から後方に大
きな後退を必要とすることとなる。したがってほとんど
の映像は画面から後退して立体再生されることとなり、
本発明はこのような再生を目的としている。しかしなが
ら人間の遠近識別と立体性認識は、遠方よりも近方にお
いてはるかに顕著であり、更に立体映像に対する画面か
ら飛び出す映像と言う一般的な観念からすれば、画面か
らの進出を主にしたミニチュア的再生が当分受け入れら
れやすいものと考えられる。本発明はこれを意図した撮
影と再生も可能としている。

再生画面の大きさは、映像に対し心理的に与える影響は
大きい。一例を挙げればテレビにおけるシネマスコープ
方式などワイド映画の再生方法である。殆んどがテレビ
画面をカットするフルサイズのワイド再生よりも、両端
をカットし中央のみをテレビ一杯に再生している。これ
はつまり後者の方が支持者が多いと言え、この観点から
本発明の方法は、娯楽的に見れば大きな魅力に欠けてい
ると言える。一方画面一様に再生される既存の時分割方
式は、特定方式による再生のみに限られ用途や機器の面
で著しく制限されている。これらを解決するため、本発
明の一方向ワイド化を用いた超ワイド画面を可能とし、
且つ立体放送、ＶＴＲによる録画再生などを可能とする
方法を以下に簡単に述べる。

既存の時分割方式が、容易に撮影記録できないネックは
、撮影時、録画時、再生時、観賞時にわたってかなりの
精度保たなければならないＬＲ画像のスイッチング同期
の問題である。奇数番フィールドをＬ画像、偶数番フィ
ールドをＲ画像に仮に設定すれば、撮影から観賞者の用
いるスイッチング眼鏡まで完全に同期させなければなら
ず、このためスイッチング同期回路と複雑な装置を必要
としている。ここに考え方を変え同期もサーボ系も全く
必要としない方法がある。現在、放送電波⇔テレビ受像
走査⇔ＶＴＲドラム、キャプスタン回転⇔カメラ放送像
走査、間は全て同期技術が確立している。これに立体視
に必要なＬＲ画像を付加し、これを取り出し左右分識す
るには、撮影時のスイッチングと観賞時のスイッチング
を付加する必要がある。撮影には、同時にカメラレンズ
にＬＲ画像を送りこむ既知のステレオアタッチメントを
用い、この光路を液晶などのシャッターで交互に開閉す
る。スイッチングのタイミングはカメラの電子ファイン
ダー又は、デッキの映像出力より６０Ｈｚの垂直同期信
号をとり出し、このパルスによりトリガするフリップフ
ロップなどを用いる。

鑑賞に用いるスイッチング眼鏡もこれと同じで、テレビ
又はＶＴＲやディスクデッキなどの映像出力より得る垂
直同期信号により同様に行ない、撮影用と兼用できるタ
イプとしても良い。以上の簡単な方法によれば、撮影時
奇数偶数いずれのフィールドにＬＲ画像が配されるかは
一定しない。このままでも良いが簡単に知ることはでき
るので録画する場合、つなぎ録りや編集の便を考えスイ
ッチや自動反転回路を設けいずれかに揃えておくと良い
。次に鑑賞するときであるが、これも同じく一定しない
。しかし反対となった場合は眼鏡の左右を入れ替えても
良く、スイッチや自動によって反転させても良い。

ＡとＢあるいは、ＡとＢとＣを完全同期させようとする
と当然、自己発振、位相比較、制御などが必要となる。

しかし本方法では、同期と言うやっかいな問題は全てテ
レビ、ＶＴＲ、カメラなどの現在既に問題なく行なって
いるシステムにまかせ、同期と言うものを必要としない
単に、映像信号に含まれた同期信号によって交互に開閉
するシャッターのみで行なうことを特徴とする立体テレ
ビの方法が提供できる。又、映像信号より周期信号の分
離、この入力による動作反転や動作時間の設定は非常に
簡単な回路で行なえ実用性が高い。

したがってＶＴＲによる撮影録画はもちろん、放送電波
を受けテレビにこの簡単な装置を付加させ立体テレビと
することが可能となり、立体映像を特殊なものでなく、
例えばスポーツや踊りのフォーム研究などに身近かに活
用することが可能となる。この方法は、最も簡単な構成
とした場合、５０％の確率でＬＲ画像が逆視される。し
かしこれは簡単な上記処置によって解決できるので、仮
にこの支障を残しても受けるメリットは大と言える。

ここにワイド鑑賞方式を併用すれば更に魅力的な映像と
なる。更に大きくはＮＴＳＣ方式以外の全ての方式に即
可能となるものである。

その他、上記方法の基本的な考えを用い、映像出力より
奇数、偶数フィールドで異なる水平同期信号の０．５Ｈ
（６３．５／２μｓｅｃ）のずれを検知し、フィールド
の判読を行ない、これを左右の開閉に強制的に割合てる
方法や、撮影時任意周期のスイッチングを行ない、この
スイッチング信号をテレビ信号（映像＋音声）に押入し
、鑑賞時にこれを受けスイッチング行う方法（一例とし
て１５，０００〜２０，０００Ｈｚ近辺の再生可能音声
高域の利用など）などによって、現行システムの信号を
基本的に用い確実な左右分識を行なうことが可能となる
。

＜発明の効果＞ 本発明は、従来の立体視の方法の中で、一段階を見ても
、又全段階トータルに見ても最も制限少なく且つ簡単な
手段により解決し立体視及び、これに基く情報利用を可
能としている。

その一つは、プリズムやミラーによる光路変更体を用い
て簡単に左右分識を可能としたことであり又、複眼フィ
ルターを用いる撮影方法により多量の三次元画像の入手
を簡単に可能としたことである。更に鑑賞時における一
方向拡大を可能とし、本方法における画面サイズの改善
を得る他、この方法は３：４に規定されたテレビ画面の
比率を自由に変更可能とし、一般テレビにおいても広く
ワイド化を利用することができる。尚更に本発明に用い
たワイド化の原理は焦点を持たない新らしい拡大、縮少
手段としてレンズ方式に代わり多くの用途に利用できる
ものである。

以上の効果の補足を以下に述べる。

１）従来行なわれなかったＶＴＲによる録画再生が可能
である。又静止、スロー、クィックなど全ての再生モー
ドが即、可能である。

２）一台のカメラ、一台のテレビより可能である。

３）テレビ、映画、写真、書籍など全ての用途に画面サ
イズ、画像配置を問わず左右分識を行え立体視が可能で
ある。

４）一つの画面から一対の立体視だけでなく、上下左右
視点を変えた複数個の立体視が可能であり又、これを用
いて情報の多量化がはかれる。これに用いる撮影装置は
一枚のフラットレンズから可能である。

５）既存の三次元画像撮影用アタッチメントをはじめ、
殆んどの発明考案された装置を用いることができる。

６）用途が家庭用から工業用計測をはじめ、学術、記録
、観測、調査、測量など各分野にわたり、テレビ映像と
して又、写真として用途は無限である。

例を挙げれば気象衛星への搭載、現場保存写真、遺跡調
査、ロボットの視覚センサー、テレビショッピングなど
である。

７）コンピューターによる画像処理、デジタル化、コン
ピュータグラフィック、などへの入力用とし、又、ドッ
キングに適している。

８）本発明に用いたプリズムによるワイド化の方法は、
テレビ画面を高品位テレビのようにワイド化することが
できる。これを用いワイド映画の完全再生、コンピュー
タディスプレイの画面拡大、ワイドビデオの自作、立体
テレビのワイド化など他にも即利用できる。

９）立体視を電気、機械を用いることなく光学材のみで
行なっているので、これに用いる装置も小型、軽量、低
価額であり、使用にも扱かいやすく便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光路変更体の作用説明図、第２図から第５図は
撮影用光路変更体の作用説明図、第６図は撮影段階説明
図、第７図はミラーによる光路変更体平面図、第８図は
一方向ワイド双眼鏡平面図、第９図は一体型立体視装置
断面図、第１０図は傾斜プリズム説明図、第１１図は一
方向ワイドプリズム及び拡大プリズムの構成例を示す平
面図、第１２図は画像分割例を示す正面図、第１３図は
ステレオアタッチメントの実施例を示す断面図と説明図
、第１４図は４分割画像における例を示す説明図、第１
５図は上下２分割における立体視説明図、第１６図は上
下２分割用ステレオアタッチメントの平面図と断面図、
第１７図は眼鏡状光路変更体の具体例を示す正面図と斜
視図、第１８図は他の一体型立体視装置の断面図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下、左右又は両方向から、視点の異なった複数個
   の画像を、テレビ、スクリーン、写真、書籍などのディ
   スプレイに、上下、左右又は両方向に分割し再生する。 この分割再生された画像より、立体視するべき一対のＬ
   Ｒ画像を選択し、ディスプレイ上の一点と左右眼を結ぶ
   光路の少なくとも一方を、この二つの画像が重なり合う
   方向に、屈折プリズム、全反射複プリズム又は組合わせ
   ミラーなどの光路変更体により、眼前付近において折り
   曲げる。以上の手段による三次元画像の立体視に用いる
   、３Ｄビデオシステムの方法。 ２、水平又は垂直方向の一方のみ広角化の上作成し、こ
   の一方向圧縮された再生画像を、鑑賞時において、稜を
   底より前方に位置させ眼前付近に設ける屈折プリズム、
   円■面凸凹レンズで構成するガリレイ式双眼鏡、組合わ
   せ一方向凹面鏡などの拡大手段により正常な比率に、一
   方向ワイド化することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の、３Ｄビデオシステムの方法。 ３、カメラレンズ前方において、必要とする個数、形状
   に視界を分割し、このそれぞれに凹レンズ、凸レンズ、
   屈折プリズム又は全反射複プリズムなどの光路変更体を
   設け、この光路変更体の屈折又は反射作用により、上下
   左右任意方向から視点の異なった複数個の画像を、一つ
   の受光面に結像させることを特徴とする、立体視あるい
   は画像認識入力情報に必要な三次元画像の撮影に用いる
   、３Ｄビデオシステムの方法。