JPH10239785A - 立体像記録再生装置 - Google Patents
立体像記録再生装置Info
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- JPH10239785A JPH10239785A JP9043542A JP4354297A JPH10239785A JP H10239785 A JPH10239785 A JP H10239785A JP 9043542 A JP9043542 A JP 9043542A JP 4354297 A JP4354297 A JP 4354297A JP H10239785 A JPH10239785 A JP H10239785A
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Abstract
立体像を容易に記録再生可能な装置を提供することにあ
る。 【解決手段】 ピンホールアレイ板と、該ピンホールア
レイ板の後方に配置された画像記録媒体とを有する立体
像記録部と、微小光源アレイと、該微小光源アレイから
焦点距離だけ離れて配置された結像レンズと、前記微小
光源アレイと結像レンズの間に配置された再生用画像記
録媒体とを有する立体像再生部と、により構成される。
Description
装置に関するもので、レーザーのようなコヒーレント光
源を使用せずにカラー立体像や動画を容易に撮影記録す
ることができ、またその再生も容易な立体像記録再生装
置を提供する。
分野において幅広く適用されることができる。
は、立体像を何らかの方法で記録し、これを再現して、
それを観測者がそのまま観測するものと、立体像ではな
く右眼用と左眼用の平面像をそれぞれ記録し、再生時
に、右眼用の平面像は右眼で、左眼用の平面像は左眼で
みえるように工夫したステレオスコープ方式の2つに大
別できる。前者の代表例はホログラムであり、後者の代
表例には偏光眼鏡を用いる立体映画やレンチキュラーを
用いた立体テレビなどがある。後者は視覚上では立体的
に見えるが実際には立体像を再現していないので、見る
位置を変えても殆ど映像は変わらず、像の裏側が見えて
くると言うわけには行かないので、擬似的な立体像再生
と言える。一方、前者の例のホログラフィーでは、見る
位置を変えると見え方が変わり、旨くできたものでは、
実際にそこに物があるかのように見える理想的な3次元
立体像記録再生法である。現在、ある程度普及してい
て、本当の意味で立体像が記録再生できるのはこのホロ
グラフィーだけである。
を記録するために物体からの光の波面情報を用いてい
る。波面情報は、別に置いた参照光と物体からの散乱光
とを干渉させ、その干渉縞を記録することにより記録し
ている。このため、光学系および記録媒体には、光波長
に近いピッチの空間分解能が必要とされるほか、レーザ
ーのようなコヒーレント光源が、少なくとも記録には必
要であり、我々が必要とする画像情報自体の量に比べ
て、必要とされる記録情報の量は非常に多くなる。記
録、再生用の材料も、フィルムでは解像度が1000本
/mm以上の特別のものが必要で、例えば液晶などを用い
るなら非常に多くの画素数が必要となり、技術的にも問
題があるばかりでなく、高価で経済性にも問題が生じ
る。動画ともなればさらに大きな問題となる。また、干
渉縞は波長に依存するので、ホログラムはそのままでは
カラーの画像を取り扱うことはできず、カラーで記録す
るには3原色の3つのレーザーが必要なだけでなく、複
雑な工夫が必要である。これらの理由のために、ホログ
ラフィーは、クレジットカードや装飾品用のほか、デジ
タル情報の記録媒体には利用されているが、実時間立体
画像表示や立体映画などに利用されるには至っていな
い。
どでおなじみとなっており、それなりに楽しめるが、眼
鏡なし方式にはまだ不完全な部分が多く、また、所詮擬
似的であるため、リアリティに欠けている。いずれにし
ても、現状ではまだ実用となる立体像記録再生装置やシ
ステムは存在していない。
として最も重要なもので、情報、放送、映画、エンター
ティメントと多方面の分野で有用であり、将来大きな産
業となる可能性を持つので、今まで、国内外を問わず、
多くの企業、大学あるいは民間、公共研究機関で試みら
れているが、まだ、これと言ったものが得られていない
のが現状である。
技術において、本当の意味で立体像を記録再生している
のはホログラフィーだけである。ホログラフィーでは、
立体画像情報を記録するために物体からの光の波面情報
を用いており、物体からの散乱光と、別に置いた参照光
とを干渉させ、その干渉縞を記録することで波面情報を
記録している。そのため、光学系には高い波長精度やレ
ーザーのようなコヒーレント光源が必要となっている。
しかし、我々人間は、光線情報のみで立体像記録再生を
行っていることはあきらかであるので、人工的にも波面
情報に頼らずに立体像再生が可能なはずである。本願発
明は、このような波面情報を用いることなく立体像記録
再生を行う手段を提供しようとするものである。
通して取り入れているが、これは基本的には空間のエネ
ルギ分布を光線を通して取り入れているのであって、光
の波面、位相は感じていない。従って、本来は光線記録
だけで十分であり、幾何光学的情報、光線的情報で3次
元情報が取り入れ可能なはずである。実際、あらゆる方
向からカメラで物体を撮影すれば、立体情報は完全に記
録できる。しかし、従来はこれを立体像として再現する
手段がなかったのである。本願発明者は、長年の光パル
ス生成、高速光偏向の研究で、フーリエ光学を用いて、
光のもつ種々の情報、例えば時間情報や周波数情報、を
空間に投影し、ここで、処理するという独特の方法を考
案、実証し、多くの成果を得ている。そして、これらの
技術の延長上で、向きを含めた光線の記録もいずれは可
能と考えていた。
等技術を使うことなく、ピンホールと撮影像の組み合わ
せで光線軌跡、光線の向きと強さ、色を記録するという
単純な方法にフーリエ変換光学を組み合わせ、インコヒ
ーレント光による3次元画像記録と、立体像再現の双方
を可能にするものである。
たもので、ピンホール写真撮影像の組合せで、光線軌
跡、光線の向きと強さ、及び色を記録するシステムと、
同じ組合せにインコヒーレント光を照射して物体からの
光線を再現し、結像レンズで3次元立体像を再生するシ
ステム、からなる立体像記録再生装置に関するものであ
る。
図1(a)は、本発明装置における立体像記録システム
の基本構成を例示的方法で示し、図1(b)は、図1
(a)の立体像記録システムにより記録された記録画像
から立体像を再生する立体像再生システムの基本構成を
例示的方法で示す。
いて、1は撮影対象の物体、2は物体1を照射する白色
光源、3は物体1からほぼ焦点距離f1 (〜f1 で示
す)だけ離して設けられた遠視野生成レンズ、4は遠視
野生成レンズ3の光軸上で遠視野生成レンズ3から焦点
距離f1 だけ離れた後方位置に光軸に対して直角に配置
され、二次元配列された複数のピンホールをもつピンホ
ールアレイ板、5はピンホールアレイ板4の後方に、ピ
ンホールアレイ板と平行に配置された映画用写真フィル
ムなどの記録媒体である。しかし記録媒体5はCCD等
の撮像素子として、画像情報をビデオで記録することも
できる。
さは、光の波長に比べ十分に大きいが、ピンホール写真
が撮影できる程度に小さいものとする。ピンホールの位
置が撮影対象の物体1の遠視野域となるように、物体1
と遠視野生成レンズ3の距離はほぼf1 として撮影する
ので、ピンホール後面の記録媒体5には、ピンホールご
とに見る角度の異なった物体のピンホールカメラ像が、
ピンホールの数だけ撮影記録される。この場合、記録媒
体5の面に投影される各ピンホールからの像は、互いに
重ならないようにする必要があり、そのためピンホール
間での視野角のずれの大きさを調整したり、ピンホール
アレイ板4と記録媒体5の間に、各ピンホールからの像
を隔離する格子状のしきり板を挿入するなどの手段がと
られる。またピンホールアレイ板4の各ピンホールにそ
れぞれ凸レンズを設け、それらの凸レンズの焦点距離位
置に記録媒体を置くようにしてもよく、それにより記録
媒体上の像の分解能を良くすることができる。
ついて説明する。図1(b)において、6は二次元配列
された複数の微小光源を生成するための微小光源アレイ
であり、図示の例では、図1(a)のピンホールアレイ
板4と同様なピンホールアレイ板8と、その背後から光
を照射する白色光源7とにより構成されている。また9
は図1(a)の記録媒体5から得られるような立体像再
生用フィルム、10は結像レンズ、11は再生像であ
る。
色光源7からの光をピンホールアレイ板8に照射し各ピ
ンホールから漏れる光を微小投影光源としている。結像
系の結像レンズ10は、ピンホール面から焦点距離f2
だけ離して設けられ、立体像再生用フィルム9は、ピン
ホールアレイ板8と結像レンズ10の間に置かれてい
る。
つくられる複数の微小光源により、立体像再生用フィル
ム9に形成されている複数の記録像がそれぞれ照明さ
れ、各記録像の投影像は、結像系の結像レンズ10によ
り、結像レンズ10から焦点距離f2 離れた位置に合成
結像される。これにより結像位置には、元の物体の再生
像11が生成される。
大面積の白色光源7とピンホールアレイ板8とで構成さ
れているが、各ピンホール位置に微小光源を配置した構
成とし、また微小光源アレイ6から結像レンズ10まで
の距離は変更することが可能である。
る。図2は、図1の遠視野生成レンズ3の遠視野面の特
性を説明する図であり、図3はピンホールアレイ板4の
作用を説明する図である。図3では、焦点距離f1の遠
視野生成レンズ3と、焦点距離f2 の結像レンズ10が
f1 +f2 の間隔で配置され、遠視野生成レンズ3の前
方f1 の位置近くに、物体1が配置されている。これに
より、結像レンズ10の後方f2 の位置に、観測者の眼
13で立体視できる像14が結像される。
野面12)上の特定の場所には、物体1から特定の方向
に向いて散乱された光線のみが集まっており、どの一点
も物体1の一部からではなく全体からの情報が薄まって
きている(例えば、遠視野面中心部には物体面から正面
方向へ散乱された光が集まってきている)。このような
状態が遠視野である。これと対照的なのが近視野で、こ
れは物体のすぐそばやあるいは物体の像ができていると
ころの近傍であり、そこでは、特定の点は物体の特定の
ところの近傍の情報のみをもっている。従って、近視野
では領域の一部をマスク覆いすると物体の一部が欠けて
しまうのに対し、遠視野では領域の一部をマスク覆いし
ても全体的にやや像の情報が薄れてくるだけである。そ
こでもし、図3のように遠視野面上にピンホールアレイ
板4を置いても、ピンホールアレイ板4を透過した光に
よる像は、暗くなるだけであり、物体1の全体の情報は
そのまま残されている。
後ろについたてを置いたものとすれば、ピンホールアレ
イ板4上の全ての穴がそれぞれピンホールカメラのピン
ホールとなり、物体1に対してすこしずつ見る角度の違
う像が写るはずである。そこで、この像をフィルムなど
の記録媒体に撮影、記録し、それを撮影場所に置き、ピ
ンホール位置から点状の光源で投影すれば、図3と同じ
光線が再現され、結果的に図3と同じ光線が結像レンズ
10に入射することになり、図3と同じ再生像11が得
られることになる。
媒体を配したのが、図1(a)の立体像記録システムの
部分の構成である。また図3において、物体1を取り除
いても、ピンホールの後方に物体があったときと同じ光
線が再現されるとすれば、同様の像が再生されるので、
物体1を取り除き、記録媒体を同一の場所において、ピ
ンホールを通して光を注入し投影すれば、記録媒体の後
方には、物体1があって、記録媒体がなかった場合とほ
ぼ同じ光線が再現されることになる。この結果、結像レ
ンズ10を介して、立体再生像が観測できる。図1
(b)の立体像再生システムの部分の構成は、この再生
部のみに対応する。
ーにおけるようなコヒーレント光は不要であり、自然光
や白熱電球を利用して容易に立体像の記録、再生を行う
ことができ、したがって無限遠の背景を含む野外撮影も
可能である。また記録媒体には超高分解能のものを用い
る必要はなく、通常のカラーフィルムで十分に対応する
ことができる。
は、近接撮影に対して適しているが、遠方撮影には向い
ていない。図1(a)の構成では、例えば10m向こう
の物体の撮影には焦点距離10mのレンズが必要とな
り、撮影系が望遠鏡のように大きくなってしまう。とこ
ろで、どのピンホールを通しても対象物体の全体像が観
測できればよいので、ピンホールの大きさ及び、間隔に
比べ物体が十分に離れた距離にあるならば遠視野生成レ
ンズ3はなくてもよい。図4は、図1(a)の構成から
遠視野生成レンズ3をはずした構成である。この構成で
撮影した像に対しても、再生については図1(b)の構
成がそのまま使用することができる。
ら見たピンホールアレイの見通し角が広いほどよい。ま
た、肉眼で見たのと同程度の立体感を得るには、眼の間
隔程度の口径をもつピンホールアレイが必要である。し
かしこの記録面の面積や結像レンズの口径も同程度に大
きくなり、経済性などに問題が残る。これらの問題を解
決したのが図5の構成である。
13を、図1(a)の構成における遠視野生成レンズ3
の前方、f3 +f1 のところに置いたものである。対物
レンズ15により、遠方像がほぼ図1(a)の構成の物
体1の位置に結像されるようになっている。これによ
り、遠方の物体が見かけ上遠視野生成レンズ3の前方f
のところに引きつけられたようになり、小さい径の遠視
野生成レンズと記録面でも、広い視角の像記録が可能に
なる。
べる。ピンホールを通過する光線の強さと色の角度分布
が、ピンホールを通る画像情報のすべてであるが、有効
角度を限れば、それはピンホール写真で記録できる。こ
の記録からもとの光線を再現するのは、ピンホールから
広がり光線を放射させ、ピンホール写真に照射投影すれ
ば可能である。カラーのピンホール写真なら、白色光照
射でカラー画像が再生できる。
が微小な広がりを持ったN本の異なる方向にでた光線
は、N個のピンホールを経由して結像系に進み、さら
に、観測者へと進む。波長より十分に大きいピンホール
は光線を曲げないので、この光線に相当する光はピンホ
ールアレイを取り去ったときも同じ経路を進んでいるも
のである。このN本の光線のいずれかが、観測者の網膜
上に届けば、この点が観測者に見え、届かなければ見え
ない。ピンホールを取り去ると見える点からの光がピン
ホールの挿入により1本も届かなくなった場合は、観測
者にはそこが暗く写って、この部分の像情報が得られず
問題となる。Nを多くすれば問題は解決するが、ピンホ
ールの密度を上げすぎるとピンホール画像が小さくな
り、画像情報が少なくなってしまうので、ピンホールア
レイ全体の大きさを大きくする必要が生じ、システム全
体が大きくなってしまう。そこで、眼の解像度に対応し
た物体上での広がりやピンホールの有限口径などで微小
広がりを持ったN本の光線ビームのどれかが観測者の位
置にあまり影響せず眼の有効口径内に1つは入るよう
に、ピンホールの位置や本数、結像光学系、観測者の大
ざっぱな位置を工夫、設定する必要がある。本発明の再
生システムは図3と同等の光線を観測側に再生するの
で、この状況は同じである。
間的にピンホールの位置を動かし、撮影し、再生時もそ
れに対応して光源の位置を動かすことにより、眼の応答
時間内には必ず像が見えるようにすることができる。た
とえば図1の(a)において,ピンホールアレイ板4を
面に平行に垂直方向と水平方向に高速で振動させながら
記録媒体5に動画的に(複数フレームで)記録し、再生
時には、図1の(b)の立体像再生用フィルム9のフレ
ームと同期させて、ピンホールアレイ板8を図1(a)
のピンホールアレイ板4と同様に面に平行に垂直方向と
水平方向に振動させながら立体像再生を行えばよい。
あり、自然光や白熱電球を記録および、再生に利用でき
るため、無限遠の背景を含む野外撮影、たとえばスペク
タクルものの記録が可能である。また超高分解能の記録
媒体は必要とせず通常のカラーフィルムの利用も可能で
あるため、映画撮影も可能であり、広告や装飾などの分
野においても幅広く利用されることができる。
図である。
の構成図である。
例の構成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 ピンホールアレイ板と、該ピンホールア
レイ板の後方に配置された画像記録媒体とを有する立体
像記録部と、 微小光源アレイと、該微小光源アレイから焦点距離だけ
離れて配置された結像レンズと、前記微小光源アレイと
結像レンズの間に配置された再生用画像記録媒体とを有
する立体像再生部と、により構成されていることを特徴
とする立体像記録再生装置。 - 【請求項2】 請求項1において、立体像記録部は、ピ
ンホールアレイ板の前方に焦点距離だけ離れて遠視野生
成レンズを備えていることを特徴とする立体像記録再生
装置。 - 【請求項3】 請求項2において、立体像記録部は、遠
視野生成レンズのさらに前方に対物レンズを備えている
ことを特徴とする立体像記録再生装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3において、ピン
ホールアレイ板は、その各ピンホール位置に凸レンズを
配置したものであることを特徴とする立体像記録再生装
置。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4において、微小
光源アレイは、大面積の白色光源とピンホールアレイ板
とにより構成されていることを特徴とする立体像記録再
生装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5において、立体
像記録部のピンホールアレイ板と立体像再生部の微小光
源アレイとは、それぞれの面に平行に垂直方向と水平方
向に高速で振動し、複数のフレームを用いて立体像の記
録および再生を行うことを特徴とする立体像記録再生装
置。 - 【請求項7】 遠視野生成レンズと、該遠視野生成レン
ズから焦点距離だけ後方に配置されたピンホールアレイ
板と、該ピンホールアレイ板の後方に配置された画像記
録媒体とを有することを特徴とする立体像記録装置。 - 【請求項8】 微小光源アレイと、該微小光源アレイか
ら焦点距離だけ離れて配置された結像レンズと、前記微
小光源アレイと結像レンズの間に配置された再生用画像
記録媒体とを有することを特徴とする立体像再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04354297A JP3394149B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 立体像再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04354297A JP3394149B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 立体像再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239785A true JPH10239785A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3394149B2 JP3394149B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=12666640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04354297A Expired - Fee Related JP3394149B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 立体像再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3394149B2 (ja) |
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