【考案の名称】『３Ｄｘ１』３Ｄ等倍率（実寸）撮影・表示技術
３Ｄ映像は、二つの画像の視差を利用して、立体像を脳内で融像します。被写体の飛び出し感や奥行き感に合わせて、
体積や容積の認識、表層面の凹凸、輪郭、材質感など、２Ｄ映像よりも多くの視覚情報により、飛躍的な実在感を表現できます。
この３Ｄ特性と、本案の等倍率・実寸表示により、被写体の大きさや質感などの特徴を直感的、
かつ実在感を伴う視覚認識で得ることができます。
本案は、２Ｄ、３Ｄ画像・映像で、被写体を等倍率（実寸大）で、撮影・表示に関する技術案です。
撮影時に、表示するスクリーンやモニター画面の大きさを想定し、
その画面の縦横の距離を撮影時のレンズ焦点距離に反映させ、被写体を等倍率（実寸大）でモニターに表示させる方法です。
既に、医療用の胸部レントゲン写真や、スチール写真撮影の等倍撮影技法、３ＤＣＧを用いたプレゼンテーションなどに使用されていますが、
その設備は大型で複雑なものです。
本案は、小型ビデオカメラと民生機モニターを想定したもので、安価で簡便な撮影・表示システムです。
既存の等倍率撮影、実寸表示、実物大印刷の基本原理を、３Ｄ（立体）撮影法に応用することにより、
３Ｄで直感的な認識と実在感をともなった等倍率（実寸大）の表示と描画を可能とする撮影・表示システムです。
下図のように、カメラ（body)のフィルム面（撮像素子面 image sensor）に、レンズ(lens)を通して、
女性の全身像を記録する場合、撮影できる画面の幅（Ｗ）、同様に高さ（Ｈ）と、カメラのフィルム面から女性までの距離（Ｌ）は、
レンズの焦点距離と正比例の関係にあります。
焦点距離は、レンズからフィルム（撮像素子）までの距離（ｌ）であり、レンズの画角により、被写体を含む撮影（画面）面積が変わります。
Ｗ＝映る範囲の幅、 Ｈ＝映る範囲の高さ、
ｆ＝使用レンズの焦点距離、Ｌ＝カメラと被写体の距離、
フィルム・ＣＣＤ・ＣＭＯＳ（image
sensor)の
ｈ＝撮像素子の高さ、 ｗ＝撮像素子の幅、
上記の数値の関係は、Ｗ＝ｗ/ｆ×Ｌ、Ｈ＝ｈ/ｆ×Ｌ
となります。
画像素子面積は、
３５ｍｍフィルムの場合 （ｈ＝２４ｍｍ、 ｗ＝３６ｍｍ）
ＣＭＯＳフォーサーズの場合（ｈ＝１３．０ｍｍ、ｗ＝１７．３ｍｍ)
ＣＣＤ１／３型の場合 （ｈ＝３．６ｍｍ、 ｗ＝４．８ｍｍ）
となります。
映る範囲の幅（Ｗ）を、この画像を表示するモニターの幅とし、映る範囲の高さ（Ｈ）を、
この画像を表示するモニターの高さに設定し、適切な焦点距離（ｆ）のレンズにて撮影すると、
被写体とカメラの距離（Ｌ）が決定され、撮影された映像は、等倍率・実寸でモニター表示されることになります。
実際の数値で検証します。
標準的な４６インチの画面サイスは、表示幅（Ｗ）１０１８ｍｍ、表示高（Ｈ）５７３ｍｍ、対角１１６８ｍｍです。
表示画面の縦横比は、１６：９ですが、撮影する画像素子の縦横比は、４：３のスタンダード比率ですので、
表示画面の高さを基準にして、等倍率表示を行います。
ＣＭＯＳ１/３型の画像素子幅（ｗ）＝４．８ｍｍ、同高さ（ｈ）＝３．６ｍｍ、
撮影に使用するレンズの焦点距離を（ｆ）＝６ｍｍとします。
数式
Ｗ＝ｗ/ｆ×Ｌ、Ｈ＝ｈ/ｆ×Ｌ
に、上記の数値を代入します。
（高） １０１８＝４．８÷６×Ｌ１ （幅） ５７３＝３．６÷６×Ｌ２
Ｌ１＝１２７２．５ Ｌ２＝９５５ｍｍ
と算出されます。
縦横比の１６：９と４：３の違いがあるが、被写体を４６インチの画面（高さ５７３ｍｍ）に等倍率（実寸）で表示するには、
被写体から９５５ｍｍの距離に設置された１/３ＣＣＤ（画像素子縦ｈ３．６ｍｍ）搭載のカメラに焦点距離６ｍｍのレンズを使用して撮影すると
等倍率（実寸）で表示されます。
もう一つの計算式で、
します。
上記の関係式に、値を代入します。
（モニター高さ５７３ｍｍ）Ｘ＝５７３＝（９５５×３．６）÷６
４６インチのモニタ画面の高さ（５７３ｍｍ）に、被写体から９５５ｍｍに設置された１/３ＣＣＤ搭載のカメラに焦点距離６ｍｍのレンズを
使用して撮影すると、被写体の撮影範囲高さ５７３ｍｍが、等倍率（実寸）で、表示されます。
この【背景技術】に基づき、撮影するカメラを、３Ｄ（立体）撮影ができる２つの同性能のカメラを用い、
３Ｄ（立体）表示が可能なモニターのサイズに合わせて、選択された焦点距離のレンズを使い撮影すると３Ｄによる等倍（実寸）撮影と表示が
可能となります。視差情報を含む３Ｄ映像は、２Ｄ映像よりも被写体の体積、表面形状等が立体視情報で再現され、
被写体の形状や質感などの特徴を直感的、かつ実在感を伴う視覚認識を獲得することができます。
この３Ｄ（立体）映像の撮影・表示方法を、「３Ｄｘ１」と表記し、「スリーディー バイ ワン」と呼びます。
【３Ｄｘ１】はジーエイチゼータ株式会社の登録商標です。
「３Ｄｘ１」で撮影され等倍率（実寸大）で表示されたモニターには、上図のように、画面右上に【３Ｄｘ１】の表示をします。
また、撮影時の被写体までの距離を例（【１．５ｍ】）のように表示することにより、モニターから表示距離分、離れて視聴することにより、
実物の大きさを、よりいっそう直感的な認識を得ることができます。
同様に、２Ｄ撮影・表示された場合は、「２Ｄｘ１」と表記し、「ツーディー バイ ワン」と呼びます。
【３Ｄｘ１の撮影方法】
被写体の顔の位置Ａから、前出の計算式により得られた距離Ｌの位置にカメラの撮像素子Ｂを設置する。
３Ｄカメラの場合、二つのカメラのコンバージェンスポイントＣを、被写体の顔面に置くことで、被写体のＣの位置からの奥行き立体情報が得られる。
被写体に対して、上向きの角度「仰角（ぎょうかく）」や、下向きの角度「伏角（ふかく）」をつけてカメラを設置する場合、
コンバージェンスポイントＣとカメラ撮像素子Ｂの距離を、Ｌに保持するように設置する。
■応用分野
１．証明写真：３Ｄ（立体）ＩＤ（証明）カード
（応用製品例：
各種ＩＤパスなど、電子履歴書、パスポート、３Ｄｘ１プリクラＢＯＸ、３Ｄ印刷を使用して各種記念写真）
ＩＤカードなどに３Ｄｘ１データを保存しチェック用モニターで実寸で確認する。
２、監視・防犯カメラ：３Ｄｘ１監視・防犯カメラ
（応用製品例：
キャシュツディスペンサー用、各種自動文書発行ＢＯＸ等用、店内・工場等用、の監視カメラ、３Ｄｘ１ドアフォン）
３、ＰＣ、テレビ、スマートフォン、タブレット用外付け、内臓カメラ
（応用製品例：
３ＤＷＥＢカメラ、３Ｄテレビ会議システム、各種内蔵３Ｄカメラ、電子黒板等）
被写体とカメラの距離Ｌを保持し、右図のように、コンバージェンスポイントＣを中心に、
半径Ｌ（Ａ〜Ｂ）の円軌道を設定し、レール移動車や、タイヤ式移動車の場合は、距離測定器などを用いて、距離Ｌを保持して撮影する。
この様にカメラを移動させ、被写体を任意の角度から撮影することで、被写体の立体情報がより多く獲得できる。
被写体に対して、上向きの角度「仰角（ぎょうかく）」や、下向きの角度「伏角（ふかく）」をつけてカメラを設置する場合、
コンバージェンスポイントＣとカメラ撮像素子Ｂの距離を、Ｌに保持するように設置する。
■応用分野
１、通販番組やネット販売での商品カット撮影
２、教育用実験映像
３、手術用映像
【マルチカメラ撮影の場合 3Dx1 Multi Cam Shot】
テレビ番組の収録で使われているマルチカメラ方式を応用し、右図のように、クローズアップ用カメラＤと、ロングショット用カメラＥを設置する。
クローズアップ用カメラＤとカメラＥは、任意のレンズと距離で撮影できる。また、２Ｄでも、３Ｄカメラでも良い。
３Ｄ×１システムでセッティングされたカメラＢとカメラＤ、Ｅをスイッチングでの切り替えや、編集を行い、ロングショットと３Ｄ×１と、
クローズアップ映像を、切り替えて用いることで、より豊かな映像表現となる編集構成が可能となる。
３Ｄ×１の導入により、被写体の情報量は、飛躍的に豊かになり、マルチカメラ方式に組み入れることにより様々な撮影で使用することが可能となる。
■応用分野
１、インタビュー番組
２、放送大学などの通信教育用番組
３、教育用オリエンテーション
４、商品説明ＰＶ
５、音楽ライブなど
【３Ｄｘ１】と【３眼式３Ｄ立体カメラ】の連携機能と応用技術製品プラン
ジーエイチゼータ株式会社の実用新案第３１６８７４１号「３眼式３Ｄ立体カメラ」の構造を、【３Ｄｘ１】に応用すると小型で簡便な【３Ｄｘ１】撮影カメラができます。
【３眼式３Ｄ立体カメラ】は、３つのレンズを持つ３Ｄ立体カメラです。
技術仕様については、
http://www.ghzeta.co.jp/3lens3dcam.html
を参照してください。
【図３】のように、
１番目のレンズと２番目のレンズは、２センチの間隔にレンズが配置され、
２番目のレンズと３番目のレンズは、４センチの間隔にレンズが配置され、
１番目のレンズと３番目のレンズは、６センチの間隔にレンズが配置されている。
２センチのレンズ間隔は、近景用に、（Ａ：基線長２センチ）とし、
４センチのレンズ間隔は、中景用に、（Ｂ：基線長４センチ）とし、
６センチのレンズ間隔は、遠景用に、（Ｃ：基線長６センチ）とします。
基線長（インタアクチャル）は、２つのレンズの間隔距離です。
この３つのレンズに、同じ焦点距離のレンズを使用して、この３眼式３Ｄ立体カメラ本体を【３Ｄｘ１】設置すると、
規定されたモニターに、Ａ、Ｂ、Ｃの輻輳の異なる【３Ｄｘ１】表示されます。
これにより、ＷＥＢカメラや、証明写真撮影ＢＯＸ、顔認証用ドアカメラ、携帯電話、スマートフォン、
タブレット端末等に応用利用することにより、安定した３Ｄ画像・映像の【３Ｄｘ１】撮影が可能となります。
１、モニターサイズが任意の場合、規定するモニターサイズ、仮に４６インチの縦横長を固定設定し、４６インチ以上の場合は、
画面内に４６インチの縦横長を固定設定し、【３Ｄｘ１】表示を保持します。４６インチ以下の場合は、表示画像の縦横長を保持し、
【３Ｄｘ１】表示部分を切り取り画像のように部分表示して表示画像の縦横長を保持します。同様に、画面内に二重画像（ワイプ）処理を
行った【３Ｄｘ１】表示の機能等により、モニターサイズに関わらず等倍率（実寸）表示が可能になります。
２、３Ｄ視聴時に推奨される画面と視聴位置の関係は、３Ｄ表示画面から、その画面の高さの３倍の距離の位置からの視聴が推奨されています。
この距離間隔を、【３Ｄｘ１】の撮影距離と同期させることで、より安全で自然な３Ｄ視聴と【３Ｄｘ１】表示を可能とします。
例：４６インチのモニターの高さ５７３ｍｍ×３＝１７１９ｍｍ 約１．７ｍ
タブレット端末の内蔵カメラを利用して、等倍率（実寸）表示するソフトウエアについて
上図のように、タブレット端末（本体）の画面に、大きさの確定したターゲット枠（例：５００円硬貨大）をプログラムにより実寸表示させ、
被写体のそばに設置した同じ大きさのターゲットを、内蔵カメラで撮影・表示し、互いのターゲットを重ね合わせながら被写体と
本体内蔵カメラの距離を適切に保持すると、被写体は本体の画面に等倍率（実寸）で表示される。
この機能は、このタブレット端末の画面の大きさと、内蔵カメラの焦点距離に対して「３Ｄｘ１」を応用し、
大きさの確定したターゲット枠を実寸表示させるプログラムと撮影・表示された画像を制御するソフトウェア
（iアプリやアンドロイドアプリ）により構成されます。
【ソフトウエアの機能】
１、ターゲットは、国内の５００円硬貨だけのデータだけでなく、他外国のコインの大きさのデータも内蔵し、海外でも利用できる。
２、同様に、ターゲットをオリジナルのもので作成し、簡単に、壁などの垂直面に貼り付けることのできるシール形状や、
ターゲット用のスタンド等を付属部材として使用することもできる。ソフトウエアをダンロード配布する場合は、
指定された大きさのオリジナルターゲットを簡単に作成できる説明書をつける。
３、プログラム表示されたターゲット枠は、タブレット端末の画面上の任意の位置に移動することができ、
被写体のそばに置かれる任意の位置の実物ターゲットに簡単に重ね合わせられる。
４、撮影された画像には、プログラム表示されたターゲット枠を表示したり、非表示にしたりすることができる。
５、同様に撮影画像には、等倍率（実寸）撮影・表示されたことを示す「３Ｄｘ１ for ２Ｄ」および「２Ｄｘ１」を表示する。
６、プログラムのバージョンアップにより、タブレット端末の傾きセンサー等の機能を利用して被写体に対する本体の傾き角度の表示や、
撮影された画像をプログラム処理して、その傾き補正する等の機能を付加してゆき、より精度の高い等倍率（実寸）表示を実現させることができる。
７、この機能を、通販用や説明用の商品写真などに利用して、ユーザーへ、より直感的な商品の認識を提供することができる。
８、現在のタブレット端末は、２Ｄ表示であるが、将来裸眼式３Ｄ機能を有したときには、本来の３Ｄｘ１と３眼式３Ｄ立体カメラの技術を応用利用して、
３Ｄ立体等倍率（実寸）表示が可能となる。
【３Ｄｘ１：ＰＣ画面と外付カメラによる等倍率（実寸）撮影と表示】
ＰＣ画面で等倍率（実寸）表示するＰＣ用３眼式３Ｄ立体カメラとソフトウエアについて
上図のように、ＰＣモニターの大きさを基に、３Ｄｘ１撮影用に選択された焦点距離のレンズと撮像素子で構成された３眼式３Ｄ立体カメラを、
外付けカメラの要領でＰＣ本体に接続し、画像表示ソフトウエアにより、撮影された画像を表示できるようにセッティングされたＰＣ画面に、
前出のタブレット端末と同様に、大きさの確定したターゲット枠（例：５００円硬貨大）をプログラムにより実寸表示させ、
被写体のそばに設置した同じ大きさのターゲットを、外付けカメラで撮影・表示し、互いのターゲットを重ね合わせながら被写体と
カメラの距離を適切に保持すると、被写体は本体の画面に等倍率（実寸）で表示される。
この機能は、３Ｄｘ１用に調整された外部カメラと、既存の画像表示ソフトウエアにより等倍率撮影・表示ができるが、
前出のタブレット端末用のプログラムと同様な機能のソフトウエアにより、簡単に３Ｄｘ１の撮影・表示が可能となる。
また、このソフトウエアに、画像の外部出力先のモニターサイズの入力や、３Ｄｘ１のレンズ焦点距離や撮影距離の関係演算プログラムなどを
付加することで、外部出力先の表示画面サイズに連動した３Ｄｘ１撮影・表示が可能となります。
３眼式３Ｄ立体カメラと、３Ｄ画像処理が可能なＰＣ、および３Ｄｘ１の関係演算プログラムと前出の機能等を付加したソフトウエア、
並びに、３Ｄモニターや３Ｄプロジェクターを組み合わせてシステム化することにより、様々な３Ｄ等倍率（実寸）撮影・表示による製品を
プランニングすることができます。
１、３Ｄ等身大姿見モニター＆３Ｄデジタルサイネージ（電子看板）。
大型の裸眼３Ｄモニターを使用し、全身大の等倍率表示で服飾等の試着確認用に利用できます。鏡では後ろ姿を見る際に不便ですが、
３Ｄｘ１で録画された試着姿をモニター表示することにより、簡単に確認することができます。
また、デジタルサイネージとして、マネキン展示のような効果を、３Ｄ映像データで行うことができます。
店舗の面積や現物でのディスプレイ費用等が軽減できるほか、複数の店舗に３Ｄ映像を配信・受信することも可能です。
２、小型のデジタルサイネージ＆映像カタログ。
タブレット端末やＰＣを利用して、美容室での髪型チェックや、宝飾品、靴等の試着確認の際、全体が見えないなどの不便さを解消します。
この小型２Ｄ画面端末の機能を裸眼３Ｄモニターへ拡張することにより、リアルな３Ｄ表示確認が可能となり、また、
各種サンプルを３Ｄｘ１により全周囲から立体的に撮影した３Ｄ映像を使用して、「３Ｄ髪型カタログ」「３Ｄメイクアップカタログ」等の
製品がプランニングできます。
To be continue. 2012/04/15
【考案の名称】『３Ｄｘ１』３Ｄ等倍率（実寸）撮影・表示技術
【商標登録 第5481695号】 登録日 平成２４年３月３０日 平成26年9月20日WEB上公開
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