(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体をディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として再現するメディアコンテンツを生成する方法であって、
互いに異なる角度で位置決めされた複数のカメラにより３次元物体の複数の画像を捕捉するステップと、
コンピュータシステムによりカメラの個数及び該カメラの相対的位置決め状態を検出し、１つの角度で１つのカメラにより捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較して前記カメラの相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを求めるステップと、
互いに異なる角度で捕捉した前記画像のうちの少なくとも３つを互いに同期させて前記ディスプレイ装置と関連して再現するステップと、
少なくとも３つの同期させた画像をディスプレイ装置に割り当てて少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から視認できるようにし、それにより前記３次元物体を少なくとも３つの互いに異なる角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉されるものとして視覚的に模写し、その結果、前記少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも前記３次元物体それ自体の周りを動いているかのように前記画像が３次元的に見えるようにするステップと、
前記ディスプレイ装置を前記相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットに基づいて較正するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の画像を捕捉するステップは、前記３次元物体周りの間欠的な場所に設けられたカメラのアレイから前記３次元物体を記録するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アレイは、等間隔を置いて設けられたカメラの円筒形アレイから成り、該アレイは、互いに積み重ねられた少なくとも３つのカメラを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アレイは、目に見えない球形境界部に沿って前記３次元物体から等距離を置いて設けられたカメラを含む球形アレイから成る、請求項２記載の方法。
【請求項５】
少なくとも３つのカメラが経線と緯線又はリーマン円のうちの少なくとも一方との交点のところに設けられている、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記複数の捕捉画像を前記ディスプレイ装置にリアルタイムで流すステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記カメラのうちの少なくとも３つは、ｘ軸成分、ｙ軸成分、及びｚ軸成分が角度的に変化している、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記メディアコンテンツに前記相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを含むメタデータを埋め込むステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ディスプレイ装置は、プロジェクタ又はＬＣＤスクリーンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
３次元物体をディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として再現するメディアコンテンツを生成する方法であって、
３次元物体の複数の画像を互いに異なる角度で設けられた複数のカメラにより捕捉するステップを含み、
前記３次元物体の周りに等間隔を置いて設けられたカメラのアレイから前記３次元物体を記録するステップを含み、少なくとも３つのカメラが互いに積み重ねられ、
互いに異なる角度で捕捉した前記画像のうちの少なくとも３つを互いに同期させて前記ディスプレイ装置と関連して再現するステップを含み、
少なくとも３つの同期させた画像を前記ディスプレイ装置に割り当てて少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から視認できるようにし、それにより前記３次元物体を少なくとも３つの角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉されるものとして視覚的に模写し、その結果、前記少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも前記３次元物体それ自体の周りを動いているかのように前記画像が３次元的に見えるようにするステップを含み、
１つの角度で１つのカメラによって捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較することによりコンピュータシステムによってカメラの個数及び該カメラの相対的位置決め状態を検出し、それにより前記カメラの相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを求めるステップを含み、
前記相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットに基づいて前記ディスプレイ装置を較正するステップを含む、方法。
【請求項１１】
前記複数の捕捉した画像を前記ディスプレイ装置にリアルタイムで流すステップを含み、前記ディスプレイ装置は、プロジェクタ又はＬＣＤスクリーンを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記メディアコンテンツに前記相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを含むメタデータを埋め込むステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
ディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として３次元物体を再現するメディアコンテンツを生成する方法であって、
互いに異なる角度に位置決めされた複数のカメラによって３次元物体の複数の画像を捕捉するステップと、
目に見えない球形境界部に沿って前記３次元物体から等距離を置いて設けられたカメラの球形アレイによって前記３次元物体を記録するステップと、
互いに異なる角度で捕捉された前記画像のうちの少なくとも３つを同期させて前記ディスプレイ装置と関連して再現するステップと、
少なくとも３つの同期させた画像を前記ディスプレイ装置に割り当てて少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から視認できるようにし、それにより前記３次元物体を少なくとも３つの角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉されるものとして視覚的に模写し、その結果、前記少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも前記３次元物体それ自体の周りを動いているかのように前記画像が３次元的に見えるようにするステップと、
前記メディアコンテンツに１つの画像の別の画像に対する相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを含むメタデータを埋め込むステップと、
前記ディスプレイ装置を前記相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットに基づいて較正するステップを含む、方法。
【請求項１４】
前記画像を前記ディスプレイ装置にリアルタイムで流すステップを含み、前記カメラは、経線と緯線又はリーマン円のうちの少なくとも一方との交点のところに設けられている、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記カメラのうちの少なくとも３つは、ｘ軸成分、ｙ軸成分、及びｚ軸成分が角度的に変化している、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
コンピュータシステムによってカメラの個数及び該カメラの相対的位置決め状態を検出し、１つの角度で１つのカメラによって捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較して前記カメラの相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを求めるステップを含み、前記ディスプレイ装置は、プロジェクタ又はＬＣＤスクリーンを含む、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、３次元画像生成システムのためのメディアに関する。特に、本発明は、見る人が例えばディスプレイシステムの周りを歩くことによって遠近法的見方を変えているときにあたかも物体が空中に浮いて中実（実体）であるように見える３次元物体の外観を再現するディスプレイシステム用の３次元画像メディアを生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空中に浮いたように見える画像を創り出すことは、周知である。例えば、ラング等（Lang et al.）に付与された米国特許第４，９７９，０２６号明細書は、極めて迅速に回転する画像を空間中に提供して観客全体が観察システムの周りの個々の位置とは無関係に、同一の画像を実質的に同時に且つ連続的に観察することができるようにする３６０°観察システムを開示している。電子画像回転システムは、陰極線管及び放物面鏡装置上で画像を歪曲し、処理し、そして回転させ、放物面鏡装置は、陰極線管からの画像を映写して空中で回転している実像を提供する。回転可能な偏光スクリーンと別個の定置（静止）偏光スクリーンは、互いに協働して、空中の回転実像と連続的に位置合わせされたままの観察窓を構成する。
【０００３】
ラング等に付与された米国特許第４，９０１，１４０号明細書は、米国特許第４，９７９，０２６号と類似しているが、空中の回転実像と連続的に整列又は位置合わせ状態のままであるよう順次的間隔で連続的に再構成される濾波型観察窓を構成するよう液晶ディスプレイスクリーンを利用している。
【０００４】
ラング等に付与された米国特許第４，９４３，８５１号明細書は、垂直面中のピクチャを正確に２等分する垂直軸線回りに極めて迅速に回転するリヤプロジェクション（背面映写）スクリーン上に映写画像を提供する別の観察システムを開示している。回転速度は、観客全体が観察システムの周りの観客位置とは無関係に、映写画像を同時に観察することができるようなものである。
【０００５】
グリブショウ等（Gribschaw et al.）に付与された米国特許第６，０７２，５４５号明細書は、別の画像回転装置を開示しており、この画像回転装置は、リヤプロジェクションスクリーン上に映写ビデオ画像を提供し、リヤプロジェクションスクリーンは、観客全体がこの画像回転装置周りの観客位置とは無関係に、映写ビデオ画像を同時に観察することができるよう垂直軸線回りに極めて迅速に回転させられる。ビデオ画像回転装置は、アナログ複合ビデオ信号から赤色、緑色及び青色画像を創り出すライトバルブテクノロジー及び光学系を介して映写可能にライトバルブによって生成された画像を互いに位置合わせするプリズムを利用している。ライトバルブによって生成された画像をプロジェクションスクリーンの回転と同期して回転させる。
【０００６】
レーン（Lane）に付与された米国特許第６，９５０，１５３号明細書は、全体として水平の平面内に回転可能に設けられたリヤプロジェクションスクリーンを含むビデオ画像化回転装置を開示している。かくして、スクリーン上に角度を持たせて位置決めされた単一の鏡だけを用いてビデオ画像を観察者に対して映写することができる。
【０００７】
上述の特許は、観客が装置周りの観客位置とは無関係に、同じ映写ビデオ画像を同時に観察することができるようビデオ画像を創り出す種々のシステム及び方法を開示しているが、上述のシステム及び方法の全ては、テレビジョンスクリーン画像と同等物であるものを模写しようとしている。すなわち、画像は、性質上実質的に２次元であり、その結果、観客の各人又は構成員は、位置とは無関係に、正確に同一の角度又は画像を観察するようになっている。かくして、例えば、自動車の前側（フロント）が画像として映写されている場合、この装置周りに座っている観客各人は、自動車の前側をほぼ同時に観察する。かくして、これら方法及びシステムは、従来型画像ディスプレイと関連した単一テレビジョンスクリーンを提供した場合の欠点を解決しているが、これら方法及びシステムは、画像を観察している個人の観察角度を再位置決めすることによって画像の種々の角度を観察することができる真の意味で３次元の画像を提供しているわけではない。
【０００８】
従来型２次元ディスプレイ、例えばコンピュータモニタ又はテレビジョン上での３次元物体の創出は、周知である。しかしながら、コンピュータモニタ又はテレビジョンスクリーンのすぐ前に位置する人しか画像を観察することができず、ソフトウェアを用いた画像の回転が３次元画像の種々の角度を観察する上で必要である。さらに、かかる方法論及びシステムは、空中に浮いていて且つ観客の多数の構成員による３６０°の角度のあらゆる方向で種々の見方及び角度から観察可能な３次元物体の外観を与えるわけではない。
【０００９】
別の周知の３次元方式は、ユーザが立体視型ディスプレイを提供するフィルタリングメガネを装用することであり、この場合、テレビジョン又はプロジェクタスクリーンからの画像は、３次元的に見える。この場合も又、観察者は、スクリーンのすぐ前に位置しなければならず、更に、かかる画像を観察するために特別に設計されたメガネを装用しなければならず、３次元画像は、これらが創り出される観察角度に限定される。
【００１０】
ボリュメトリック（volumetirc）３次元画像を表示する初期の方式の１つは、可変焦点ミラーの使用によるものであった。これは、振動ミラー及び静止陰極線管（ＣＲＴ）から成っていた。一連の断面画像がこのＣＲＴ上に順次表示され、このＣＲＴは、振動ミラーから屈曲を介して観察したときに、ボリュメトリック３次元画像を形成する。しかしながら、画像がミラーの内側に位置するので、観察角度が極めて制限されている。
【００１１】
別の形式のディスプレイは、回転又は往復動発光ダイオード（ＬＥＤ）マトリックスを利用している。ＬＥＤマトリックスが空間中で回転し又は動いているときに一連の２次元断面画像が表示され、それにより３次元画像が創り出される。しかしながら、大画面ＬＥＤパネルを高い振動数で動かすと、信頼性の問題及び信号結合上の問題が生じる。
【００１２】
別の形式のボリュメトリック３次元ディスプレイは、移動スクリーン又はディスク上における走査レーザビーム又は他の電子ビームの交差光スポットを用い、この移動スクリーン又はディスクは、体積の端から端までスイープし、それにより３次元画像が生成される。しかしながら、かかる点走査方法論は、データ率、解像力、輝度及び色によって大きな制約を受ける。その結果、ワイヤフレーム又はコースビット画像しか可能でない。
【００１３】
ツァオ（Tsao）に付与された米国特許第５，９５４，４１４号明細書は、ボリュメトリック３次元画像を表示する方式を開示している。この方法では、２次元画像の一連のフレームを光学的機械的画像送出システムを介して不透明なスクリーン上に映写し、この不透明なスクリーンは、周期的に動いて空間をスイープする。空間の外側から見て、空間中に分布して配置された一連の２次元画像は、人間の目の残像効果に起因してボリュメトリック画像を形成する。かくして、多くの観察者は、どのような種類のメガネをも装用しないで空間をぐるりと歩いて回って多くの角度から画像を同時に見ることができる。
【００１４】
ゲング（Geng）に付与された米国特許第６，０６４，４２３号明細書は又、ボリュメトリック３次元画像を創り出すプロセス及びシステムを開示している。このプロセス及びシステムは、光変調器の反射面上に一連の２次元画像を生成するために３次元データのシーケンスをなす螺旋スライスを利用している。これらは、照明用光源及び映写光学系を用いてボリュメトリック３次元空間ディスプレイ中に映写される。この場合も又、観察上の補助具をなんら利用しないでぐるりと歩いて回る仕方で任意の角度から観察可能な３次元画像が生成される。
【００１５】
ミンツ等（Mintz et al.）名義で出願された米国特許出願公開第２００６／０１７１００８（Ａ１）号明細書は、別の３次元ホログラムディスプレイシステムを開示している。プロジェクタ装置は、画像をディスプレイ媒体上に映写して３次元ホログラムを生じさせる。３次元ホログラムは、観察者が最大３６０°までの多くの角度からホログラフィ画像を観察することができるように作られる。
【００１６】
ツァオ、ゲング及びミンツ等のプロセス及びシステムは、空中に浮いて見え、しかも３６０°から観察可能な３次元画像を創り出すが、かかる画像に関する問題は、これら画像がホログラムであり、このことは、これらが透明であり、人が画像の前と後ろを同時に観察するようになっていることを意味している。かくして、３次元画像が提供されるが、かかる画像が実在のものではなく、これとは異なり、性質上ホログラフィ又は透明であるように見えることが人間の目には明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第４，９７９，０２６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９０１，１４０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９４３，８５１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０７２，５４５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，９５０，１５３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９５４，４１４号明細書
【特許文献７】米国特許第６，０６４，４２３号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０１７１００８（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、空中に浮いて見え且つ多くの観察者がどのような種類のメガネをも装用しないで空間をぐるりと歩いて回って画像を多くの方向から同時に見ることができ、しかも画像の角度が中実であり且つ現実的であるように見えるような仕方で３次元画像を創り出すシステム及び方法論が引き続き要望されている。本発明は、これら要望を満たし、他の関連した利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として３次元物体を再現するメディアコンテンツを生成する方法及びプロセスが本明細書において開示される。一般に、この方法及びプロセスは、互いに異なる角度で位置決めされた複数のカメラにより３次元物体の複数の画像を捕捉するステップを含む。互いに異なる角度で捕捉された画像のうちの少なくとも３つを互いに同期させてディスプレイ装置と関連して再現する。次に、コンピュータシステムが少なくとも３つの同期画像をディスプレイ装置に割り当てて少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から視認できるようにし、それにより３次元物体を少なくとも３つの互いに異なる角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉されるものとして視覚的に模写し、その結果、少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも３次元物体それ自体の周りを動いているかのように画像が３次元的に見えるようにする。
【００２０】
捕捉ステップは、３次元物体周りの間欠的な場所に設けられたカメラのアレイから３次元物体を記録するステップを含む。カメラのアレイは、等間隔を置いて設けられたカメラの円筒形アレイから成り、このアレイは、互いに積み重ねられた少なくとも３つのカメラを含む。変形例として、アレイは、目に見えない球形境界部に沿って３次元物体から等距離を置いて設けられたカメラを含む球形アレイから成っていても良い。この実施形態では、カメラのうちの少なくとも３つが経線（経度線）と緯線（緯度線）又はリーマン円のうちの少なくとも一方との交点のところで３次元物体を記録するよう位置決めされている。次に、記録した３次元物体をリアルタイムで再生（プレイバック）可能にディスプレイ装置にリアルタイムで流すのが良い。
【００２１】
カメラのうちの少なくとも３つは、ｘ軸成分、ｙ軸成分、及びｚ軸成分が角度的に変化するのが良い。円筒形実施形態におけるカメラは、ｘ軸及びｙ軸成分のみが変化するのが良く、球形実施形態におけるカメラは、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸成分が変化するのが良い。好ましくは、コンピュータシステムは、カメラの個数及びこれらカメラの相対位置決め状態を検出する。この点に関し、コンピュータシステムは、１つの角度で１つのカメラにより捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較して互いに対する相対的ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸オフセットを求め、それによりディスプレイ装置を較正するのが良い。このメディアコンテンツにはメタデータが埋め込まれるのが良く、かかるメタデータとしては、ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを含む情報が挙げられるが、これには限定されない。すると、コンピュータシステムは、プロジェクタかＬＣＤスクリーンかのいずれかを含むディスプレイ装置と関連してメディアコンテンツを正確に再現することができる。
【００２２】
変形実施形態では、本明細書において開示する方法及びプロセスは、ディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として３次元物体を再現するメディアコンテンツを生成する同様な方法を含む。この実施形態は、互いに異なる角度をなして位置決めされた複数のカメラによって３次元物体の複数の画像を捕捉するステップを含む。関連のコンピュータシステムは、これら画像からの３次元物体の記録を作成する。好ましくは、複数のカメラは、完全３次元効果を高めるよう３次元物体内に配置されると共にこの周りに等間隔を置いて設けられる。この場合、記録に円筒形深さを提供するよう少なくとも３つのカメラが互いに積み重ねられるのが良い。
【００２３】
次に、互いに異なる角度で捕捉された画像のうちの少なくとも３つを同期させてディスプレイ装置と関連して再現する。コンピュータシステムは次に、少なくとも３つの同期させた画像を表示装置に割り当ててこれら画像を少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から観察して少なくとも３つの互いに異なる角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉された３次元物体を視覚的に模写し、その結果、少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも３次元物体それ自体の周りを動いているかのように画像が３次元的に見えるようにする。画像及び／又は記録を表示装置にリアルタイムで流すのが良く、表示装置は、プロジェクタ又はＬＣＤスクリーンを含む。
【００２４】
この実施形態の別の観点では、コンピュータシステムは、１つの角度で１つのカメラによって捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較することによってコンピュータシステムによりカメラの個数及び該カメラの相対的位置決め状態を検出する。これにより、コンピュータシステムは、１つのカメラの別のカメラに対する相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを求めることができる。このオフセットにより、コンピュータシステムは、ディスプレイ装置と関連して用いられたプロジェクタ又はＬＣＤスクリーンの相対的ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸オフセットを位置合わせすることによってディスプレイ装置を較正することができる。かかるオフセット情報をメディアコンテンツ中に埋め込むのが良く、その結果、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸オフセットが再生中に利用できる。
【００２５】
別の変形実施形態では、ディスプレイ装置と関連して３次元的に見える画像として３次元物体を再現するメディアコンテンツを生成する方法及びプロセスは、互いに異なる角度に位置決めされた複数のカメラによって３次元物体の複数の画像を捕捉するステップと、目に見えない球形境界部に沿って３次元物体から等距離を置いて設けられたカメラの球形アレイによって３次元物体を記録するステップとを含むのが良い。この実施形態では、互いに異なる角度で捕捉した画像のうちの少なくとも３つを同期させてディスプレイ装置と関連して再現する。コンピュータシステムが少なくとも３つの同期させた画像をディスプレイ装置に割り当てて少なくとも３つの互いに異なる遠近法的見方から視認できるようにし、それにより３次元物体を少なくとも３つの角度で少なくとも３つのカメラによって捕捉されるものとして視覚的に模写し、その結果、少なくとも３つの遠近法的見方相互間を動いているときにあたかも３次元物体それ自体の周りを動いているかのように画像が３次元的に見えるようにする。当然のことながら、メディアコンテンツ中のメタデータとしては、埋め込まれた情報、例えば１つの画像の別の画像に対するｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及び／又はｚ軸オフセットが挙げられる。
【００２６】
好ましくは、コンピュータシステムは、カメラの個数及びカメラの相対的位置決め状態を検出することができる。この点において、コンピュータシステムは、経線と緯線又はリーマン円のうちの少なくとも一方との交点のところに設けられているカメラの配置場所を突き止めることができるのが良い。カメラの配置場所を把握することにより、コンピュータシステムは、カメラの相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットに基づいてディスプレイ装置を較正するのを更に助けることができる。球形実施形態では、カメラのうちの少なくとも３つは、ｘ軸成分、ｙ軸成分、及びｚ軸成分が角度的に変化するべきである。具体的に説明すると、検出ステップは、１つの角度で１つのカメラによって捕捉された１つの画像の角度的位置決め状態を別の角度で別のカメラによって捕捉された別の画像と比較して互いに対するカメラの相対的ｘ軸オフセット、ｙ軸オフセット、及びｚ軸オフセットを求めるステップを含む。コンピュータシステムは、画像を表示装置、例えばプロジェクタ及び／又はＬＣＤスクリーンにリアルタイムで流すことができる。
【００２７】
本発明の他の特徴及び他の利点は、一例として本発明の原理を示す添付の図面と関連して行われる以下の詳細な説明から明らかになろう。
【００２８】
添付の図面は、本発明を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本明細書において説明する実施形態に従って３次元物体の互いに異なる角度から画像を捕捉するリング状に配置されたカメラを有する３次元物体の概略斜視図である。
【図２】生成した画像の処理及びその次に行われる捕捉画像の映写を説明する略図である。
【図３】画像プロジェクタとカメラとの関係を示す略図である。
【図４】本明細書において開示するように互いに異なる遠近法的見方から観察可能な３次元画像として３次元物体を再現することができる画像映写システムの斜視図である。
【図５】図４に類似した図であり、回転スクリーン及び壁が観察可能な角度を提供しているときに回転スクリーン上の３次元物体の画像の観察の仕方を示す図である。
【図６】別の映写システムの斜視図であり、スクリーンがハウジング内に収納されている状態を示す図である。
【図７】図６に類似した斜視図であり、ハウジング内に収納されている多フェーセット付きスクリーンを観察するようハウジングを想像線で示す図である。
【図８】回転可能な組立体上に配置された複数の電子モニタを有する別の映写システムの斜視図である。
【図９】図８に類似した斜視図であり、３次元物体のモニタ上で観察可能な３次元物体の画像を示す図である。
【図１０】図１に類似した概略斜視図であり、３次元物体の互いに異なる角度から画像を捕捉する１組の円筒形に配列されたカメラを示す図である。
【図１１】図１０の複数のカメラからの生成画像を処理し、これら画像を対応のプロジェクタと関連して次に表示するために同期させるコンピュータシステムの略図である。
【図１２】円筒形に配列されたカメラと関連プロジェクタとの関係を更に示す略図である。
【図１３】図１及び図１０に類似した概略斜視図であり、３次元物体の画像を捕捉するカメラの球形配列状態を示す図である。
【図１４】図２及び図１１に類似した略図であり、図１３の円１４で囲んで取った複数のカメラからの生成画像を処理するコンピュータシステムを示す図である。
【図１５】図１３の円１４で囲んだ球形配列状態のカメラと可憐プロジェクタの対応の球形位置決め状態との関係を更に示す略図である。
【図１６】球形ディスプレイ空間中に３次元物体を再現することができるディスプレイシステムの正面図である。
【図１７】円１７で囲んだ図１６の表示システムの詳細斜視図であり、球形ディスプレイシステムの互いに異なる遠近法的見方と関連して再現された３次元画像を更に示す図である。
【図１８】３次元画像を球形配列状態で表示するよう回転可能な組立て上に配置された複数の電子モニタを有する別の表示システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
説明の目的上、添付の図面に示されているように、本発明の要旨は、観察者が多数の遠近法的見方、例えば前側、後側、左側及び右側から又は物体の周りの複数の遠近法的見方３６０°のうちの任意の１つ、例えば平面状遠近法的見方、円筒形遠近法的見方又は球形遠近法的見方でぐるりと歩きながら画像を３次元で見ることができるようにするディスプレイシステムに用いられる３次元画像メディアを作り出すシステム及び方法にある。本明細書において説明するシステム及び方法は、特別のメガネを装用する必要なく３次元画像の錯覚を作り出し、そしてかかるシステム及び方法は、ボリュメトリック画像がより同じように透明なホログラムなので、３次元ボリュメトリックディスプレイと異なっている。このシステム及び方法は、プロジェクタ又は高速回転スクリーン上の多くの互いに異なる角度又は遠近法的見方から複数の観察可能な画像を記録し又は描画するために実際のフィルム又はディジタル写真法若しくは３次元アニメーションを用いる。あたかも物体が空中に浮いているかのように、そして人がディスプレイ装置の遠近法的見方を変えたときにあたかも物体それ自体を観察しているように物体が見えるように物体が中実に見えるよう、３次元物体の外観を再現するメディアコンテンツを生成する種々の方法論が存在する。この点に関し、ディスプレイシステムのうちの幾つかは、毎秒少なくとも２４個のフレームの速度で高速回転するスクリーンを用いる場合がある。スクリーンは、その回転が観察者に垂直である場合にのみ観察可能であるべきであり、そして表示内容は、用いられる捕捉画像角度の数を映写又は遠近法的見方の数に一致させることに基づいて創り出されるべきである。
【００３１】
第１ステップは、複数の角度から３次元物体の複数の画像を生成することである。これは、多くの仕方で実施できる。上述したように、３次元物体は、アニメーションから、即ち、コンピュータ等上に創り出されるのが良い。変形例として、３次元物体は、種々の角度から、例えばフィルム又はディジタル写真法の使用により撮られた画像を有する実在の物体であるのが良い。図１は、自動車の形態をした例示の実在の３次元物体１０を示している。カメラ２０が複数の角度から画像を捕捉し又は生成するよう自動車１０の周りに位置決めされている。好ましい実施形態では、カメラ２０は、実質的に同一平面上に且つ互いに等間隔を置いて位置決めされている。図１は、例示目的で、自動車１０を完全に包囲するよう等間隔を置いて配置された１２個のカメラ２０を示している。かくして、各カメラ２０は、隣のカメラ２０から３０°の間隔を置いて位置している。これよりも少ない数のカメラ２０を利用することができるが、これよりも多くの数のカメラを用いると、物体１０の継ぎ目のない現実的に見える３次元画像を生成するよう観察角度を多くすることができる。かくして、例えば、３６個のカメラ２０が用いられた場合、これらカメラは、好ましくは、同一平面上で互いに１０°の間隔を置いて配置される。しかしながら、図１０〜図１８に関して以下に説明するように、カメラ２０は、必ずしも同一平面上に位置する必要はない。好ましくは、互いに異なる平面又は角度から画像を捕捉して生成する各カメラは、その特定の角度及び配置場所で捕捉画像を再現することができるディスプレイ装置と関連して使用可能な対応のプロジェクタ又は類似のディスプレイ表面（例えば、ＬＣＤスクリーン）を有する。物体１０の完全な３６０°の画像を創り出すためには、写真家は、物体１０を完全に包囲するよう複数のカメラ２０を配置する必要がある。
【００３２】
次に図２を参照すると、生成され又は捕捉された画像がビデオの無制限の数のストリームを同期して再生することができるソフトウェアの入ったコンピュータシステム３０に送られる。かくして、画像は、これらが依然として写真であるにせよ、より好ましくはビデオフート数であるにせよいずれにせよ、処理のためにコンピュータ３０に送られる。フィルム写真法が第１ステップで用いられる場合、フィルム写真をコンピュータ３０にインポート可能なディジタル化信号又はファイルに変換しなければならず、その結果、ソフトウェアがデータを取り扱うことができるようになる。無制限の数のビデオストリームを同期して再生することができるソフトウェアが現存しており音楽コンサート又は映画試写会に用いられる場合が多い。かかる１つのソフトウェアアプリケーションは、商標名“Renewed Vision”（商標）で呼ばれている。
【００３３】
引き続き図２を参照すると、コンピュータ３０は、本明細書において十分に説明するように、ディスプレイシステムのディスプレイスクリーン上に映写可能にプロジェクタ４０へのフィードを行う。コンピュータは、データの対応のストリームを各プロジェクタ４０に送り、この対応のデータストリームは、その特定の配置場所又は角度でカメラ２０により捕捉され又は生成される画像と一致する。代表的には、プロジェクタ４０は、対応のカメラにより捕捉される物体１０の画像をディスプレイスクリーンに向かって連続的に映写する。この映写画像を映写されて表示されるべき他の画像と同期させてこれとタイミングを取る。
【００３４】
次に図３を参照すると、プロジェクタ４０を利用した実施形態では、リング状に配置されたプロジェクタ４０は、好ましくは、カメラ２０の数及びリングに一致する。カメラ２０が図示のように完全な円の状態に形成されると共に互いに３０°の間隔を置いて配置される場合、プロジェクタ４０は、完全な円の状態に形成されると共に互いに３０°の間隔を置いて配置されることになり、それによりカメラ２０及びこれらカメラのそれぞれの角度に一致する。図３に示されているように、１２個のカメラ２０が図１の３次元物体１０の画像を捕捉し又は生成するために用いられた。かくして、対応の１２個のプロジェクタ４０が対応のカメラ２０と正確に同一の位置又は角度で配置され、それにより対応のカメラ２０の角度からの捕捉画像を映写して表示する。
【００３５】
図４及び図５は、本明細書において説明する実施形態としての映写システム１００を示している。このシステムは、主要構成要素として、プロジェクタ１４０相互間に位置決めされた壁を形成する円筒形構造体１０２及び全体として円形の壁１０２内に設けられたスクリーン１０４を含む。スクリーン１０４は、図４及び図５に示されているように、２つの側部又は２つのディスプレイ表面を有する。しかしながら、当業者には理解されるように、スクリーンは、３つのディスプレイ表面、４つのディスプレイ表面等を含むよう追加のファセットを有しても良い。スクリーン１０４は、このスクリーン上に示された映写画像を有することができると共にかなり高速で回転可能なスクリーンについて任意形式のものであって良い。
【００３６】
円筒形壁構造体１０２は、好ましくは、剛性であるが軽量の材料で構成されている。壁１０２は、設計の必要性及び要望に応じて滑らかであり且つ円筒形であり又は多数のファセット付きのものであって良い。壁１０２とスクリーン１０４の両方を回転させてスクリーン１０４のディスプレイ表面が毎秒少なくとも２４回転同一の角度を通過するようにする。
【００３７】
壁には２つの観察ポート又は開口部１０６，１０８が形成されていることが理解されよう。これら観察ポート１０６，１０８は、スクリーン１０４の２つの反対側のディスプレイ表面に対応しており、これらと常時位置合わせ状態にある。スクリーン１０４と壁１０２は、一緒に回転しても良く又は別個独立に回転しても良いが、同一の速度で且つ同期状態で回転するのが良く、その結果、観察ポート１０６，１０８がスクリーン１０４の対向したディスプレイ表面と連続的に位置合わせされるようになる。壁構造体１０２は、プロジェクタ１０４が観察ポート１０６，１０８と位置合わせ状態になっている場合を除き全ての時点で、個々のプロジェクタ１４０からスクリーン１０４上への画像の映写を阻止するよう構成されている。１秒の何分の一かの間、プロジェクタ１４０に送られる画像は、スクリーン１０４のディスプレイ表面のうちの１つの上に映写される。他の全ての時点では、プロジェクタ１０４は、代表的には、画像を連続的に映写するが、この画像又はフート数は、壁１０２の外面上に映写され、この外面は、代表的には、画像が観察者によっては観察されないよう不透明である。壁１０２とスクリーン１０４は、高速で回転し、その結果、スクリーン１０４の各フェース又はディスプレイ表面は、毎秒少なくとも２４回表示され、それにより毎秒２４個のフレームの観察角度が作られ、人間の目は、これを一定且つ無中断であると観察する。当業界において知られているスクリーン１０４及び壁１０２を回転させる任意の許容可能な手段が本発明の範囲に含まれる。有用な観点は、スクリーン１０４のフェース又はディスプレイ表面が円筒形壁１０２の開口部又は観察ポート１０６，１０８と常時位置合わせ状態にあることが必要であるということにある。
【００３８】
プロジェクタ１４０は、特定のプロジェクタ１４０が代表的には連続的に映写する３次元物体の画像を生成し又は捕捉したカメラ２０に対応するよう位置が固定されている。プロジェクタ１４０は、もしそのように構成されていなければ高速回転することはない。さらに、代表的な実施形態では、各プロジェクタ１４０は、同一の画像又はフート数を連続的に映写する。好ましくは、円筒形壁１０２の外面は、平坦な不透明の黒色であり、その結果、各プロジェクタ１４０からの画像がこの画像を観察ポート１０６，１０８のうちの一方を通して且つプロジェクタスクリーン１０４上で見た場合にのみ見えるようになる。
【００３９】
かくして、各プロジェクタ１４０（プロジェクタの形式は、重要ではない）は、ビデオフート数、代表的には同一の画像のストリームを連続的に放出し又は映写する。高速回転中の平坦な黒色壁１０２により、観察者は、観察者がプロジェクタ１４０のリングの周りを歩いているときに観察者が直接一線をなすプロジェクタ１４０からの映写像しか見ることができない。かくして、観察者は、各々が図１に示されているようにカメラ２０によって生成され又は捕捉された画像の異なる観察角度で互いに異なるプロジェクタからの３次元画像１０を一度に１つ見ることができる。残りのプロジェクタの画像は、プロジェクタ１４０が観察ポート１０６，１０８のうちの一方と位置が合っていない場合に壁付き筒体１０２によって遮蔽される。スクリーン１０４と壁付き筒体１０２が一緒に回っているとき、スクリーン１０４のディスプレイ表面は、一般に互いに１８０°反対側に位置した２つの観察ポート１０６，１０８越しにしか見えない。当然のことながら、同一の画像は、観察ポート１０６，１０８が各プロジェクタ１４０を通過しているときに各プロジェクタ１４０から観察窓１０６，１０８を通して映写される。かくして、所与の位置で物体１０を観察する個人は、同一の画像を見ることになる。
【００４０】
しかしながら、その個人が組立体１００の周りを動く場合、その個人は、画像１０の互いに異なる観察角度を見ることになる。例えば、観察者が図５に示されているように組立体１００の前に位置する場合、観察者は、自動車１０の前側画像を見ることになる。しかしながら、全体として逆の角度からスクリーン１０４のディスプレイ表面を見ているように組立体１００の真向かいに位置する個人は、自動車の後側（リヤ）を観察することになる。個人がプロジェクタ組立体１００の周りを歩いているとき、観察者は、その観察者が組立体１００全体の周りを歩いているときに、自動車の一方の側、自動車の後側、自動車の反対側及び次に自動車の前側を見ることになる。画像がスクリーン上に映写されると、画像１０は、ホログラフィではなく又は幻影（ゴースト）状ではなく、中実であるように見えることになる。さらに、円筒形壁１０２及びスクリーン１０４の高い回転速度に起因して、映写画像は、空中に浮くと共に完全に３次元であるように見えることになる。
【００４１】
上述したように連続画像の外観を与えるため、各角度からの画像は、毎秒少なくとも２４回示されるべきである。図４及び図５に示されている２つの面を持つスクリーン１０４が与えられている場合、スクリーン１０４及び壁１０２は、２つの面を持つスクリーン１０４について毎秒少なくとも１２回回転する必要がある。このように、プロジェクタ１４０の背後に立つと、毎秒少なくとも２４回スクリーン１０４のディスプレイ表面上に表示される画像が生じることになる。
【００４２】
引き続き図４及び図５を参照すると、観察される画像１０の品質を保つため、画像は、観察者がスクリーン１０４のディスプレイ表面に向いているとき、例えば、これと実質的に直角に位置した場合、スクリーン１０４のディスプレイ表面上で観察されるべきである。図４及び図５に示されている円筒形壁１０２は、スクリーン１０４が互いに異なる角度から観察可能であるほど十分短いので、物体は、スクリーンの観察を妨害する手段となり、その結果、スクリーン１０４上の画像は、スクリーンに対して実質的に直角に観察された場合にのみ観察可能であるようになる。これは、種々の手法で実施できる。図４及び図５に示されているように、複数の互いに間隔を置いた部材１１０がスクリーン１０４の互いに反対側のディスプレイ表面の前に配置される。これは、もし画像が図５に示されているように観察者に対して正確に垂直ではない場合、スクリーン１０４のディスプレイ表面の観察を阻止するバーチカル（垂直）ブラインドの効果を有する。図４に示されているように、スクリーンが垂直ではない状態になると、部材１１０は、スクリーン１０４のディスプレイ表面の観察を阻止する。理解されるように、レンチキュラーレンズ等をバーチカルブラインド１１０に代えて用いても良い。このように、組立体１００を観察する個人は、画像がその人に対して実質的に垂直になるまで画像１０を観察することができないであろう。かくして、画像１０の正確さ又は明瞭さが維持され、ユーザがプロジェクタ１４０のうちの１つの真後ろに位置した場合、その個人は、他の何物でもないそのプロジェクタ１４０から映写された画像１０のビューだけを見るようになる。
【００４３】
次に図６及び図７を参照すると、スクリーン上の各画像がスクリーンに実質的に向いてみた場合にのみ観察可能であるようにスクリーンのディスプレイ表面の観察を阻止する別の手段が記載されている。かくして、図６及び図７に示された映写組立体２００は、全体として円筒形のハウジング２０２を利用しており、このハウジングは、スクリーン２０４とプロジェクタ２４０との間に設けられた壁を構成し、かかるハウジングは、観察ポート２０６〜２１２のうちの１つと位置合わせ状態に配置されない場合、観察者がスクリーン２０４を観察するのを全く阻止する。
【００４４】
注目されるように、この実施形態における円筒形壁ハウジング構造体２０２は、４つの観察ポート２０６，２０８，２１０，２１２を有している。これは、スクリーン２０４が４つのディスプレイ表面２１４〜２２０を有しているからである。かくして、円筒形壁構造体２０２は、スクリーン２０４の各ディスプレイ表面２１４〜２２０と位置合わせ状態にある観察ポート２０６〜２１２を有している。これら観察ポート２０６〜２１２は、上述したようにディスプレイ表面２１４〜２２０と常時位置合わせ状態にある。スクリーン２０４が３つのディスプレイ表面を有する場合、壁又はハウジングは、これに対応して３つの観察ポート等を有することになる。
【００４５】
図６及び図７に示された実施形態では、スクリーン２０４と関連したバーチカルブラインド構造体又はレンチキュラーレンズ等が存在しない。これは、観察者自身の前に位置する特定のプロジェクタ２４０を観察ポート２０６〜２１２が通過しているときにもし観察者が観察ポート２０６〜２１２を通してディスプレイ表面２１４〜２２０を観察しなければ、スクリーン２０４を観察者によって観察することができないということに起因している。十分に多くの数のプロジェクタが設けられると共に観察ポート２０６〜２１２が十分に狭い場合、かかる画像遮蔽手段が不要である。しかしながら、スクリーン２０４のディスプレイ表面２１４〜２２０の正確な垂直観察を除く全ての観察を阻止するためにレンチキュラーレンズ、バーチカルブラインド組立体等を組み込んでも良い。とにかく、所与のプロジェクタ２４０からの特定の画像１０は、スクリーン２０４のディスプレイ表面が観察者の観察角度と実質的に位置が合った場合にしか観察可能ではないであろう。
【００４６】
引き続き図６及び図７を参照し、特に図７を参照すると、図示の例では、図１に示されているようにカメラ２０のリングに一致するよう互いに等間隔を置いて設けられた１２個のプロジェクタ２４０が存在する。スクリーン２０４は、４つのディスプレイ表面を有しているので、円筒形ハウジング２０２には４つの観察ポート２０６〜２１２が形成されている。かくして、スクリーン２０４及び円筒形ハウジング２０２を毎秒少なくとも６回回転させなければならず、その結果、各角度又はプロジェクタ２４０からの画像１０は、毎秒少なくとも２４回転ディスプレイ表面２１４〜２２０上に示されるようになる。
【００４７】
この場合も又、観察者が映写システム２００の周りを且つプロジェクタ２４０の背後で歩いているとき、３次元物体画像１０の異なる角度が示されることになる。すなわち、人が映写組立体２００及び３次元物体の周りを一回り歩いた場合、しかも３次元物体が図１に示されているように自動車であった場合も又、自動車の前側、自動車の一方の側、自動車の後側のビュー、自動車の反対側のビュー、及び自動車の前側のビュー、即ち、自動車１０の画像は、スクリーン２０４上への映写に起因して中実であり且つ実在するように見えることになる。すなわち、物体は、人が種々の角度から自動車の前側、及び次に自動車の一方の側、自動車の後側等のディジタル写真を観察すると同じほど実在するように見えることになる。違いは、用いられるプロジェクタ２４０及び角度の数が物体画像１０に３６０°丸一周の観察角度及び画像経験を与えて比較的連続し、中実であり且つ実在であるように見えるようにすることにある。
【００４８】
図８及び図９を参照すると、更に別の実施形態では、映写組立体３００が高速で回転するようハウジング又はフレーム構造３１４に取り付けられた複数の電子スクリーン３０２〜３１２を含む。当業者には理解されるように、後ろと後ろを付き合わせて取り付けられた２つという少ない数又はそれよりも多い数の電子スクリーンが設けられても良い。図示の例では、並置して配置された６個の電子スクリーンが存在し、その結果、スクリーンの前側がフレーム組立体３１０に対して外方に差し向けられるようになっている。
【００４９】
好ましくは、各スクリーン３０２〜３１２は、観察者に対して正確に垂直な角度以外の任意の角度からの画像１０の観察を阻止するために上述したようにバーチカルブラインド部材か図示のように各スクリーンに取り付けられたレンチキュラースクリーン３１６かのいずれかを有する。かくして、スクリーン３０２〜３１２が一緒に回転すると、これらスクリーンは、画像を観察している個人が特定の画像角度にちょうど垂直である場合にのみ各々見えるに過ぎない。すなわち、これらスクリーンは、個人が任意所与のスクリーン３０２〜３１２に正確に垂直に位置した場合にのみ観察可能である。
【００５０】
任意形式の電子スクリーン又はモニタを使用することができる。例示目的で言えば、１つ又は複数のＬＣＤスクリーンを使用することができる。現在、ＬＣＤスクリーンは、毎秒２４０フレームを表示することができる（２４０Ｈｚ）。他のＬＣＤスクリーンは、毎秒６０個のフレーム又は毎秒１２０個のフレームを表示することができる。この数を回転速度で除算すると、観察可能な角度の数が求められることになる。
【００５１】
例えば、図８及び図９に示されている組立体３００は、６個のＬＣＤ電子モニタを含む。かくして、毎秒少なくとも２４個のフレーム速度を得て任意所与の観察角度からの各画像が毎秒２４回観察されるようにするためには、６個のスクリーンから成る組立体３００を毎秒少なくとも４回回転させる必要があり、各スクリーンは、毎秒２４個のフレーム画像レートを生じさせるよう毎秒４回観察角度を通過する。８個のＬＣＤスクリーンが用いられる場合、毎秒２４個のフレームレートを達成するためには組立体３００を毎秒３回回転する必要があるに過ぎない。
【００５２】
かくして、ＬＣＤスクリーンが２４０Ｈｚモニタであり、しかも６個のＬＣＤスクリーンがフレーム構造３１４上に置かれてこれらＬＣＤスクリーンを毎秒４回回転させる場合、組立体３００は、６０個の観察可能な角度を有することになる（２４０Ｈｚを毎秒４回の回転で除算した値）。換言すると、６°おきに、新たな観察可能な角度が提供されることになる。これにより、組立体３００の最大の観察可能な角度が提供される。組立体３００が８個のＬＣＤモニタを含んだ状態で提供され、各モニタが１２０Ｈｚ速度を有する場合、かかる組立体は、９°だけ互いに間隔を置いて位置した４０個の観察可能な角度を有することになる。
【００５３】
スクリーン３０２〜３１２が回転すると、画像１０の角度が変化して回転角度に一致する。回転速度は、好ましくは一定であり、表示内容は、その速度に一致するようあらかじめ設計されている。すなわち、ディジタル画像は、所定の間隔で表示可能に各電子スクリーンに提供される。図８及び図９に示された例では、６°の回転ごとに関し、ＬＣＤスクリーン３０２〜３１２上の画像は、６０個の観察可能な角度が全て用いられた場合に新たな画像を提供するよう変化する。このように、観察角度で立っている観察者は、回転中のスクリーン３０２〜３１２から同一の画像を常時見ることになる。しかしながら、観察者が左か右かのいずれかに動くと、６°ごとに、観察者が、３次元物体の新たな角度又は画像を観察することになる。
【００５４】
特に、記録されるべき画像は、例えば、図１に示されているようなリング状に配列されたカメラを利用するのと同一の手法で実施されるのが良い。しかしながら、再生の際のカメラの個数は、スクリーンの個数及び回転速度で決まる。毎秒４回転で高速回転する６個のＬＣＤスクリーンの図示の例を用い、各ＬＣＤスクリーンが毎秒２４０個のフレームを再生する場合、これにより、毎秒２４個のフレームで６０個のビュー角度が得られる。かくして、６°間隔で配置された６０個のカメラが最大観察角度で画像のフート数を生じさせるのに必要である。この場合、フート数は、コンピュータ３０上に入力されて互いに編集され、それによりＬＣＤスクリーンの逆のレートで高速回転する画像１０の６個の６°オフセットムービーが生じる。換言すると、毎秒４個の反時計回りの回転が生じる。ソフトウェアを用いると、このプロセスを自動化することができる。かくして、スクリーン３０２〜３１２が高速回転しているとき、画像１０は、スクリーン及び画像の逆回転に起因して静止しているように見え、画像は、人が組立体３０の周りを歩いているときに３６０°の角度全体で観察可能である。
【００５５】
８個のＬＣＤスクリーンを含む組立体３００の例を用い、各ＬＣＤスクリーンが毎秒３回転し、各ＬＣＤが毎秒１２０個のフレームを再生する場合、４０個のビュー角度が毎秒２４個のフレームで得られる。かくして、９°の間隔を置いて配置された４０個のカメラが画像のフート数を作るのに必要であり、これは、コンピュータを用いて処理された一緒に編集され、それによりＬＣＤスクリーンの逆のレートで高速回転する画像の８個の９°オフセットムービーが得られる。
【００５６】
図１０は、３次元物体１０の画像を捕捉する変形実施形態を示している。この場合、自動車の形態を下３次元物体１０は、上述の複数個の下側カメラ２０及び追加の組をなす中間カメラ２０′及び上側カメラ２０″を含む。カメラ２０，２０′，２０″は、複数の角度（例えば、この例では、３０°）から画像を捕捉し又は生成するよう自動車１０の周りに位置決めされている。図１の実施形態と同様、カメラ２０，２０′，２０″の各々は、好ましくは、互いに同一の平面内に設けられる。すなわち、下側カメラ２０は、同一の平面内に設けられ、中間カメラ２０′は、同一平面内に設けられ、上側カメラ２０″は、同一平面内に設けられる。積み重ね状態の円筒形カメラ２０，２０′，２０″のこの特定の配列状態を本明細書において説明したシステムと関連して用いると、円筒形ディスプレイと関連して観察可能な３次元画像として３次元物体１０を再現することができる。この点において、この実施形態は、垂直成分又は追加の平面が画像再現に深さを追加している点で図１を介して説明した実施形態とは異なっている。したがって、遠近法的見方は、単一の平面に限定されるべきではない。カメラ２０，２０′，２０″は、多種多様な組み合わせで、例えば、物体１０の外部の周りに種々の間欠的若しくは等しい角度をなして、又は１つ若しくは２つ以上の互いに異なる平面若しくは垂直位置で使用することができる。図１０は、３つの積み重ね状態のカメラ２０，２０′，２０″がこの円筒形配列関係をなして用いられるが、カメラ２０，２０′，２０″の他の組み合わせ、例えば、複数のカメラ２０，２０″、カメラ２０′，２０″等の組み合わせを使用するのが良い好ましい実施形態を示している。カメラが画像を捕捉する角度は、同等な遠近法的見方に従ってプロジェクタ又は他のディスプレイ装置によって再現されることになる。
【００５７】
図１１は、コンピュータシステム３０により複数のカメラ２０，２０′，２０″から得られた生成又は捕捉画像を処理する手法を示している。この点に関し、コンピュータシステム３０は、複数のカメラ２０，２０′，２０″から捕捉され又は生成された各画像がこの画像を捕捉した時点に基づいて互いに同期されるようにする。これは、重要であり、従って、複数のプロジェクタ４０，４０′，４０″は、あたかも観察者が実際に物体１０の中を且つこの周りを動いているかのように互いに異なる遠近法的見方で３次元物体１０に合った相関関係をなす画像又はビデオを映写することができる。本明細書において説明する目的上、「画像」は、単一の画像又はビデオストリーム中で順次撮像され又は再生可能な複数の画像を含むものと解されるべきである。コンピュータシステム３０に送られる同期状態の画像データは、同期ビデオの同期ビデオの無制限の数のストリームを再生することができるソフトウェアを含む。
【００５８】
コンピュータシステム３０は又、カメラ２０，２０′，２０″からの捕捉画像又はビデオストリームを対応のプロジェクタ４０，４０′，４０″にマッチさせ、これらプロジェクタは、カメラ２０，２０′，２０″が３次元物体１０を捕捉した角度の遠近法的見方を表している。この実施形態では、プロジェクタ４０，４０′，４０″は、画像を円筒形ディスプレイシステムの一部としての円筒形ディスプレイスクリーン上に映写する。変形例として、コンピュータシステム３０は、あたかも観察者が捕捉角度から実際の３次元物体を観察しているかのように表される遠近法的見方で捕捉画像を再現することができる他の形状及び／又はサイズのディスプレイ装置と関連して動作しても良い。
【００５９】
特に、図１２は、複数のカメラ２０，２０′，２０″とプロジェクタ４０，４０′，４０″との相関関係を示している。この場合、プロジェクタ４０，４０′，４０″の数は、カメラ２０，２０′，２０″の数と一致している。変形実施形態では、関連プロジェクタよりも多くのデータ捕捉カメラを用いること（又は、これと逆の関係）が可能である場合がある。コンピュータシステム３０は、カメラをプロジェクタ／ディスプレイ装置に合わせる役割を担っている。この点に関し、コンピュータシステム３０は、好ましくは、これに接続されたカメラの数を検出することができる。検出の一部として、コンピュータシステム３０は、画像がカメラによって捕捉されている種々の角度を自動的に識別するのが良い。これは、カメラ２０，２０′，２０″の各々とコンピュータシステム３０との双方向コミュニケーション交換により又は相対的画像認識により達成できる。すなわち、コンピュータシステム３０は、第１のカメラ２０により捕捉された１つの画像の位置決めを第２のカメラ２０′により捕捉された別の画像の位置決めに対して選択的に比較することができるのが良い。この例では、コンピュータシステム３０は、第１の画像（カメラ２０により捕捉された）が第２の画像（カメラ２０′により捕捉された）と同一の角度に位置決めされているが、この第１の画像が第２のピクチャの下に或る程度のオフセット距離を置いたところで捕捉されたことを突き止めることができる。好ましくは、この検出シーケンスは、カメラ２０，２０′，２０″の少なくとも３つ相互間で起こる。
【００６０】
同様な手順を球形実施形態に関して以下において利用することができ、この場合、コンピュータシステム３０は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿うカメラ位置決め状態の差を突き止めることができる。次に、この情報をメディア中に埋め込むのが良く、そしてコンピュータシステム３０又は別の画像再現装置（例えば、店舗又は劇場で）と関連して較正目的で後で用いることができる。
【００６１】
さらに、コンピュータシステム３０は又、捕捉画像を再現することができる１つ又は２つ以上のプロジェクタ（又はこれに結合された他のディスプレイ機器）を識別することができるのが良い。この識別の一部として、コンピュータシステム３０は、画像再現上の遠近法的見方が画像を捕捉した角度と実質的にマッチするようにする較正技術を含むのが良い。すなわち、コンピュータシステム３０は、各々が物体１０の或る特定の観察角度を表すそれぞれのカメラをあたかも観察者がその特定の角度から物体１０を観察しているかのように物体１０を再現することができる対応のプロジェクタ（又は他のディスプレイ機器）にマッチさせる。この点に関し、図１２は、互いに相関付けられた等しい数のカメラ２０／プロジェクタ４０、カメラ２０′／プロジェクタ４０′及びカメラ２０″／プロジェクタ４０″を示している。複数のプロジェクタ４０，４０′，４０″は、図３を参照して上述した単一の平面的遠近法的見方とは対照的に、それぞれの円筒形遠近法的見方から観察可能な画像として物体１０を再現することができる。当然のことながら、ディスプレイ装置としては、当該技術分野において知られている任意のディスプレイシステム、例えば、図４〜図９を参照して図示すると共に本明細書において説明したディスプレイシステムが挙げられる。
【００６２】
図１３〜図１５は、球形配列状態にされた複数のカメラから３次元物体４００を捕捉し、次にこれ又同様な球形配列状態に配置された種々の遠近法的見方から観察可能な３次元画像４０２としてかかる物体４００を再現する手法に関して本明細書において説明するシステム及び方法の別の変形実施形態を示している。
【００６３】
具体的に図１３を参照すると、このシステムは、一連のカメラ２０を含み、これらカメラは、これらカメラに対して球形関係をなして３次元物体４００内に且つこの周りに設けられている。図１３に符号２０で示されたカメラは、図１及び図１０を参照して上述した物体１０周りに設けられたカメラの円形配列状態を表している。カメラ２０が載っている平面は、大円又はリーマン円、即ち、球の「赤道」と呼ばれる場合がある。追加のカメラ４０４がリーマン円の上及び／又は下に種々の緯線のところに配備されるのが良い。好ましくは、緯線は、互いに且つリーマン円から等間隔を置いて配置されている。図１３に示されている実施形態では、リーマン円の上下に３本の緯線が存在し、このことは、これら緯線が全体として互いに３０°間隔で設けられていることを意味している。同様に、球は、３０°の等間隔をなして配置された１２本の経線又は子午線を含む。特に好ましい実施形態では、カメラ２０又はカメラ４０４が図１３に示されているように経線と緯線とリーマン円との各交点のところに設けられ、それにより３次元物体４００の等距離を置いた円形３次元再現像を提供している。緯線は、これら緯線がリーマン円から遠ざかるにつれて目に見えない球形境界部にくっつくよう一般に縮径している。３次元物体４００は、カメラ４０４の観察角度が妨げられないままの状態であるように透明な表面又はペデスタル４０６上に配置されるのが良い。
【００６４】
この点に関し、図２及び図１１を参照して全体として上述したように、図１４は、カメラ４０４により捕捉されたデータを対応のプロジェクタ４０（又は他のディスプレイ機器）と同期させるために用いられる上述のコンピュータシステム３０を示している。この相関関係を示すため、符号４０４で示されているカメラにより捕捉された画像が符号４０で示されたプロジェクタに割り当てられている。図１５は、更に、結合標識の使用により全てのカメラ４０４とプロジェクタ４０のこの相関関係を示している。コンピュータシステム３０のソフトウェアは、上述したようにビデオストリーム又は画像の同期再生を制御する。
【００６５】
上述した実施形態と同様、３次元物体４００の３次元外観の模写と関連した再生が図１６〜図１８に示されているように種々の遠近法的見方から提供される。図１６は、ユーザが正面図から３次元物体４００を観察することができるような１つの遠近法的見方を示している。この場合、３次元物体４００は、人がこの正面図から物体４００を見た場合の画像４０２として示されている。この実施形態に続き、図１７は、物体４００の７つの互いに異なる遠近法的見方を具体的に示している。例えば、図１７の３次元画像４０２は、全体として図１６で理解できる正面図を表している。観察者が３次元画像４０２の右側を回って動くことによって遠近法的見方を変えると、異なるビュー、例えば３次元画像４０２ａが示されることになる。この遠近法的見方の移動により、３次元物体４００のビューが右側に回る。３次元画像４０２ｂに関して示した遠近法的見方の移動を続けることにより、３次元物体４００の右側面図が示される。同様に、遠近法的見方を３次元画像４０２から３次元画像４０２ｃに変えると、観察者は、次第に、画像４０２ｃに示されているように物体４００の正面図から物体４００の平面図に画像の変化を見る。したがって、観察者が遠近法的見方を回転させると、あたかも観察者が物体それ自体の観察角度を変化させているかのようにあたかも３次元物体４００も又３次元で回転しているかのように見える。
【００６６】
カメラ２０，４０４及びプロジェクタ４０の数を増大させると、再現される画像４０２の解像力が増大する。これとは逆に、カメラ２０，４０４及びプロジェクタ４０の数を減少させると、解像力が減少する。この点に関し、解像力は、観察者が新たな遠近法的見方を得るために現在のビューに対してどれほど遠くまで移動しなければならないかを定める。例えば、物体４００を捕捉するためにカメラ２０が３つしか用いられず、しかも画像４０２を再現するためにプロジェクタ４０が３つしか用いられない場合、観察者は、新たな遠近法的見方を得るために１２０°動かなければならない。変形例として、物体４００を捕捉するために３６０個のカメラ２０が用いられ且つ画像４０２を再現するために３６０°のプロジェクタ４０が用いられた場合、観察者は、新たな遠近法的見方を得るために１°移動しなければならない。この後者の例では、解像力を高くすると、３次元物体４００の特性が実物そっくりの３次元の形態で良好に模写され又はシミュレートされることになる。
【００６７】
変形実施形態では、図１３〜図１７を参照して上述した球形実施形態を詳細に上述したように回転ディスプレイスクリーンと共に用いることができ、その結果、３次元画像４０２が図１８に示されているように観察可能になる。
【００６８】
当業者であれば理解されるように、本明細書において説明したシステム及び方法は、人がディスプレイ装置の周りを動いているときにあらゆる角度で観察されるよう浮くと共に中実であるように見える３次元画像を提供する。当然のことながら、これは、広告、医学、エンジニアリング、設計、軍事等に利用できる。本明細書において開示した方法及びシステムは、性質上ボリュメトリックではなく又は幻影状ではなく、これとは異なり、実在の中実画像であるように見える真の意味で３次元画像が創り出されるという点で先行技術の欠点を解決している。
【００６９】
幾つかの実施形態を例示目的で詳細に説明したが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく種々の改造を行うことができる。したがって、本発明は、特許請求の範囲による限定を除き、限定されることはない。
【図１】
0006489482.tif 000002
【図２】
0006489482.tif 000003
【図３】
0006489482.tif 000004
【図４】
0006489482.tif 000005
【図５】
0006489482.tif 000006
【図６】
0006489482.tif 000007
【図７】
0006489482.tif 000008
【図８】
0006489482.tif 000009
【図９】
0006489482.tif 000010
【図１０】
0006489482.tif 000011
【図１１】
0006489482.tif 000012
【図１２】
0006489482.tif 000013
【図１３】
0006489482.tif 000014
【図１４】
0006489482.tif 000015
【図１５】
0006489482.tif 000016
【図１６】
0006489482.tif 000017
【図１７】
0006489482.tif 000018
【図１８】
0006489482.tif 000019