(57)【要約】【課題】  三次元再生映像に奥行感があると共に高解像度の三次元映像を再生することができる、時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムを得る。【解決手段】  三次元物体を撮影するための映像撮影部と、三次元再生映像を再生するための映像表示部により構成する。映像撮影部は、１つ又は複数焦点のレンズリットアレイと、該レンズリットアレイにより撮影した映像画素を蓄積するための撮影ユニット及び時分割映像多重化ユニットで構成する。映像表示部は、撮影ユニットに蓄積した映像画素を表示するための光源，空間光変調器及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイで構成する映像表示ユニットと、フーリエトランスフォームレンズとビームスキャニングミラー及びインバースフーリエトランスフォームレンズで構成する４−ｆシステムのビームスキャニングユニット及び時分割映像多重化ユニットにて構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元物体（１）を撮影するための映像撮影部（１２）と、三次元再生映像（９）を再生するための映像表示部（１７）により構成し、
映像撮影部（１２）は、焦点距離が１つ又は複数あるレンズリッツで構成した１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ（１３）と、該１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ（１３）により撮影した映像画素を蓄積するための撮影ユニット（１４）と、該撮影ユニット（１４）を時分割多重による撮影制御を行うための時分割映像多重化ユニット（１５）で構成し、
映像表示部（１７）は、前記撮影ユニット（１２）に蓄積した映像画素を表示するための光源（２０），空間光変調器（２１）及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ（２２）で構成する映像表示ユニット（１８）と、該表示ユニット（１８）で再生された三次元映像に更に奥行感や解像度を高めるためのフーリエトランスフォームレンズ（２４）とビームスキャニングミラー（２５）及びインバースフーリエトランスフォームレンズ（２９）で構成する４−ｆシステムのビームスキャニングユニット（１９）及び前記映像表示ユニット（１８）とビームスキャニングユニット（１９）の同期制御を行うための時分割映像多重化ユニット（２３）にて構成することを特徴とする、時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステム。
【請求項２】
映像撮影部（１２）における三次元物体（１）の撮影に代え、画像処理用コンピュータにより同等の映像画素を蓄積することにより、映像表示部（１７）で三次元再生映像（９）を再生することができることを特徴とした、請求項１に記載の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステム。
【請求項３】
ビームスキャニングユニット（１９）を構成するビームスキャニングミラー（２５）に代え、ガルバノミラー又はポリゴンミラーを使用することを特徴とした、請求項１又は請求項２に記載の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離が１つ又は複数あるレンズリッツで構成された１つ又は複数焦点のレンズリットアレイにより三次元物体の時分割撮影を行い、ビームスキャニングユニットにより高解像度の三次元映像を再生することができる、時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元映像技術において、単焦点レンズリットアレイを使用した立体テレビにおける映像方式は１９０８年に始めてリップマン（Lippmann）により提唱された。その後、改善が見られたが、撮影ユニットや表示ユニットの技術開発の限界により殆ど注目されてこなかった。しかし、高分解能撮影ユニットや高解像度表示ユニットの開発が行われるにつれ、近年再び研究が活発になってきている。
【０００３】
図２は従来の単焦点レンズリットアレイ方式の三次元ディスプレイの基本構成図であり、映像撮影部２と映像表示部５により構成される。映像撮影部２は、三次元物体１を撮影するための複数の単焦点レンズリッツで構成された単焦点レンズリットアレイ３と、該単焦点レンズリットアレイ３により撮影された映像画素を蓄積するための撮影ユニット４で構成される。また、映像表示部５は、前記撮影ユニット４に蓄積された映像画素を表示するための光源６及び表示ユニット７と、該表示ユニット７により表示された映像画素を三次元再生映像９として再生するための単焦点レンズリットアレイ８で構成される。また、前記映像撮影部２と映像表示部５は伝送路１０により接続される。
【０００４】
上記映像撮影部２では、単焦点レンズリットアレイ３を構成する単焦点レンズリッツにより三次元物体１を視点の異なる様々な方向より撮影し、多数の映像画素を撮影ユニット４に蓄積する。映像表示部５では、撮影の過程で蓄積した映像画素群を表示ユニット７で表示し、該映像画素群はレンズリットアレイ８を通過しながら集合映像として重ね合わせ、元来三次元物体１があった位置に三次元再生映像として再生する。従って、観察者１１は映像表示部５の単焦点レンズリットアレイ８側を見ることにより、三次元再生映像９を観察することができる。
【０００５】
【非特許文献１】G.Lippmann,"La photographie integrale" C.A.Acad. Sci.146 446-451 (1908)
【非特許文献２】Ju-Seog Jang and Bahram Javidi "Real-time all-optical three-dimensional integral imaging projector" APPLIED OPTICS Vol.41,No.23 10 August 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、単焦点レンズリットアレイによる三次元映像技術を利用して三次元映像を再生した場合の三次元映像品質は高くない。これは、三次元映像を再生するための装置が十分に映像情報を再生することができないためである。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、三次元再生映像の奥行感があると共に高解像度の三次元映像を再生することができる、時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムは、三次元物体を撮影するための映像撮影部と、三次元再生映像を再生するための映像表示部により構成する。映像撮影部は、焦点距離が１つ又は複数あるレンズリッツで構成した１つ又は複数焦点のレンズリットアレイと、該１つ又は複数焦点のレンズリットアレイにより撮影した映像画素を蓄積するための撮影ユニットと、該撮影ユニットを時分割多重による撮影制御を行うための時分割映像多重化ユニットで構成する。映像表示部は、前記撮影ユニットに蓄積した映像画素を表示するための光源，空間光変調器及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイで構成する映像表示ユニットと、該表示ユニットで再生された三次元映像に更に奥行感や解像度を高めるためのフーリエトランスフォームレンズとビームスキャニングミラー及びインバースフーリエトランスフォームレンズで構成する４−ｆシステムのビームスキャニングユニット及び前記映像表示ユニットとビームスキャニングユニットの同期制御を行うための時分割映像多重化ユニットにて構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１つ又は複数焦点のレンズリットアレイで撮影した撮影画素を空間光変調器及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイで再生すると共にフーリエトランスフォームレンズとビームスキャニングミラー及びインバースフーリエトランスフォームレンズによる４−ｆシステムにより、三次元再生映像に奥行感があると共に高解像度の三次元映像を再生することができるという効果を奏する。更には三次元映像の拡大や縮小を行うことができるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態及び実施例】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態及び実施例を図を用いて説明する。図１は本発明の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムの基本構成図である。
【００１１】
該図に示すように、本発明の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムは、三次元物体１を撮影するための映像撮影部１２と、三次元再生映像９を再生するための映像表示部１７により構成し、該映像撮影部１２と映像表示部１７とを伝送路１６により接続する。
【００１２】
映像撮影部１２は、焦点距離が１つ又は複数あるレンズリッツで構成した１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ１３と、該１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ１３により撮影した映像画素を蓄積するための撮影ユニット１４と、該撮影ユニット１４を時分割多重による撮影制御を行うための時分割映像多重化ユニット１５で構成する。前記撮影ユニット１４はＣＣＤカメラが好適であるが、限定するものではない。また、図ではレンズリットアレイ１３は３つの焦点距離を有するレンズリッツで構成され、三次元物体１を焦点距離の異なる映像として時分割撮影し、得られた映像画素を撮影ユニット１４に蓄積する。なお、三次元物体１を実際に撮影する代りに、画像処理用コンピュータにより焦点距離の異なった同等の映像画素を撮影ユニット１４に蓄積しても構わない。
【００１３】
映像表示部１７は、上記撮影ユニット１４に蓄積した映像画素を表示するための光源２０，空間光変調器２１及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ２２で構成する映像表示ユニット１８と、該表示ユニット１８で再生された三次元映像に更に奥行感や解像度を高めるためのフーリエトランスフォームレンズ２４とビームスキャニングミラー２５及びインバースフーリエトランスフォームレンズ２９で構成する４−ｆシステムのビームスキャニングユニット１９及び前記映像表示ユニット１８とビームスキャニングユニット１９の同期制御を行うための時分割映像多重化ユニット２３にて構成する。前記空間光変調器２１はＭＯＳＬＭ（Magnet-optic Spatial Light Modulator：磁気工学空間光変調器）が好適であるが、限定するものではない。また、図ではレンズリットアレイ１３は３つの焦点距離を有するレンズリッツで構成され、時分割映像多重化ユニット２３により焦点距離の異なった三次元映像をビームスキャニングユニット１９に投影する。
【００１４】
上記ビームスキャニングユニット１９は４−ｆシステムで構成される。図３は４−ｆシステムの原理図であり、２個のレンズ即ちフーリエトランスフォームレンズ２４とインバースフーリエトランスフォームレンズ２９で構成され、１番目のレンズの前焦点距離ｆに映像があり、１番目のレンズと２番目のレンズ間の焦点距離が２倍即ち２ｆになった場合に、２番目のレンズの後焦点距離ｆに前の映像と同一映像が作られるものである。
【００１５】
図４は４−ｆシステムを使用したビームスキャニングユニットの説明図である。該図において、ビームスキャニングユニット１９の1番目のレンズとしてフーリエトランスフォームレンズ２４の前焦点距離ｆの位置に、光源２０，空間光変調器２１及び１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ２２により再生された三次元映像がある。また、該フーリエトランスフォームレンズ２４から焦点距離ｆの位置にビームスキャニングミラー２５があり、更に焦点距離ｆの位置に２番目のレンズとしてインバースフーリエトランスフォームレンズ２９がある。ここで、時分割映像多重化ユニット２３により前記１つ又は複数焦点のレンズリットアレイ２２による三次元映像の再生とビームスキャニングミラー２５の回転とを同期制御することにより、スキャニング映像２６，２７，２８がインバースフーリエトランスフォームレンズ２９に達し、該インバースフーリエトランスフォームレンズ２９を通して後焦点距離ｆの位置にスキャニング映像２６’，２７’，２８’が配列する。そして、該スキャニング映像２６’，２７’，２８’により三次元映像が合成され、三次元再生映像９として再生される。なお、合成映像の一部３０，３１，３２は三次元再生映像９を構成する一部の映像であり、実際には多数の合成映像が空間に多数配列して再生されるものである。従って、奥行感があり解像度の高い三次元再生映像９が再生されることになる。
【００１６】
なお、上記ビームスキャニングユニット１９を構成するビームスキャニングミラー２５の代りに、ガルバノミラー又はポリゴンミラーを使用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の時分割映像多重方式三次元ディスプレイシステムの基本構成図である。
【図２】従来の単焦点レンズリットアレイ方式の三次元ディスプレイの基本構成図である。
【図３】４−ｆシステムの原理図である。
【図４】４−ｆシステムを使用したビームスキャニングユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  三次元物体
２  映像撮影部
３  単焦点レンズリットアレイ
４  撮影ユニット
５  映像表示部
６  光源
７  表示ユニット
８  単焦点レンズリットアレイ
９  三次元再生映像
１０  伝送路
１１  観察者
１２  映像撮影部
１３  １つ又は複数焦点のレンズリットアレイ
１４  撮影ユニット
１５  時分割映像多重化ユニット
１６  伝送路
１７  映像表示部
１８  映像表示ユニット
１９  ビームスキャニングユニット
２０  光源
２１  空間光変調器
２２  １つ又は複数焦点のレンズリットアレイ
２３  時分割映像多重化ユニット
２４  フーリエトランスフォームレンズ
２５  ビームスキャニングミラー
２６  スキャニング映像
２７  スキャニング映像
２８  スキャニング映像
２９  インバースフーリエトランスフォームレンズ
３０  合成映像の一部
３１  合成映像の一部
３２  合成映像の一部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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