JPH1198532A - 立体撮像装置および立体表示装置 - Google Patents
立体撮像装置および立体表示装置Info
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- JPH1198532A JPH1198532A JP9259809A JP25980997A JPH1198532A JP H1198532 A JPH1198532 A JP H1198532A JP 9259809 A JP9259809 A JP 9259809A JP 25980997 A JP25980997 A JP 25980997A JP H1198532 A JPH1198532 A JP H1198532A
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- lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一つのレンズ群を構成するレンズの数を増や
すことなく、高解像度を実現する。 【解決手段】 立体撮像装置は、被写体からの入射光を
複数の入射光に分割する手段と、分割された複数の入射
光のそれぞれを結像させるための、それぞれ複数の凸レ
ンズからなる複数の撮像レンズ群と、複数の撮像レンズ
群のそれぞれが作る実像群の全体を撮像する複数の撮像
手段とを具備し、複数の撮像レンズ群の相対位置関係が
ずれている。立体表示装置は、立体撮像装置の複数の撮
像手段によって撮像されたそれぞれの画像を画像を表示
する複数の表示面と、複数の表示面上のそれぞれの画像
を立体像として再生するための、それぞれ複数の凸レン
ズからなる複数の表示レンズ群と、複数の表示レンズ群
によって再生されたそれぞれの立体像を合成する光学手
段とを有し、複数の表示レンズ群の相対的位置関係が撮
像レンズ群の相対的位置関係と等しくずれている。
すことなく、高解像度を実現する。 【解決手段】 立体撮像装置は、被写体からの入射光を
複数の入射光に分割する手段と、分割された複数の入射
光のそれぞれを結像させるための、それぞれ複数の凸レ
ンズからなる複数の撮像レンズ群と、複数の撮像レンズ
群のそれぞれが作る実像群の全体を撮像する複数の撮像
手段とを具備し、複数の撮像レンズ群の相対位置関係が
ずれている。立体表示装置は、立体撮像装置の複数の撮
像手段によって撮像されたそれぞれの画像を画像を表示
する複数の表示面と、複数の表示面上のそれぞれの画像
を立体像として再生するための、それぞれ複数の凸レン
ズからなる複数の表示レンズ群と、複数の表示レンズ群
によって再生されたそれぞれの立体像を合成する光学手
段とを有し、複数の表示レンズ群の相対的位置関係が撮
像レンズ群の相対的位置関係と等しくずれている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレンズ群を利用した
立体テレビジョン、いわゆるインテグラルフォトグラフ
ィ（integral photography（ＩＰ））の撮像装置および
表示装置に関し、特にそのレンズ群の構成法に関するも
のである。
立体テレビジョン、いわゆるインテグラルフォトグラフ
ィ（integral photography（ＩＰ））の撮像装置および
表示装置に関し、特にそのレンズ群の構成法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】任意の視点から自由に見られる立体テレ
ビジョン方式の一つとして、平面状に配列された凸レン
ズ群あるいはピンホール群を用いた、いわゆるインテグ
ラルフォトグラフィが知られている。この方式をレンズ
群を用いた場合について以下に説明する。
ビジョン方式の一つとして、平面状に配列された凸レン
ズ群あるいはピンホール群を用いた、いわゆるインテグ
ラルフォトグラフィが知られている。この方式をレンズ
群を用いた場合について以下に説明する。
【０００３】まず、図１０に示すように、同一平面上に
配置された複数の凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n からな
るレンズ群２の後ろに写真フィルム３を置き、レンズ群
２の前に置いた被写体１を撮影する。写真フィルム３に
は各凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n により被写体１の像
３1 ，３2 ，…，３n が結像し、撮像される。ここに、
これら３1 ，３2 ，…，３n の画像を要素画像と呼ぶこ
とにする。次に、撮像、現像した写真をレンズ群２に対
して撮影したときのフィルムと同じ位置に配置し、この
状態でレンズ群２の前方から写真上の像を見ると、立体
再生像が見える。
配置された複数の凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n からな
るレンズ群２の後ろに写真フィルム３を置き、レンズ群
２の前に置いた被写体１を撮影する。写真フィルム３に
は各凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n により被写体１の像
３1 ，３2 ，…，３n が結像し、撮像される。ここに、
これら３1 ，３2 ，…，３n の画像を要素画像と呼ぶこ
とにする。次に、撮像、現像した写真をレンズ群２に対
して撮影したときのフィルムと同じ位置に配置し、この
状態でレンズ群２の前方から写真上の像を見ると、立体
再生像が見える。
【０００４】このフィルムを用いる手法では動画の撮
像、表示は困難であるため、フィルムの代わりにテレビ
カメラ用の撮像素子を置き、表示時には現像した写真の
代わりにテレビ画面を置くことで動画の立体画像を得る
ことができる。一般には、良好な立体像を得るためには
レンズ群の大きさは人間の両眼の間隔約６．５ｃｍ以上
必要とされているが、この場合、レンズ群の大きさに対
応できる撮像素子も６．５ｃｍ以上のものが必要とされ
る。現実には、ほとんどの撮像素子の大きさは、この両
眼間隔よりも小さいため、このように実像群の位置に撮
像素子を配置することを一つの撮像素子で実現すること
は困難である。
像、表示は困難であるため、フィルムの代わりにテレビ
カメラ用の撮像素子を置き、表示時には現像した写真の
代わりにテレビ画面を置くことで動画の立体画像を得る
ことができる。一般には、良好な立体像を得るためには
レンズ群の大きさは人間の両眼の間隔約６．５ｃｍ以上
必要とされているが、この場合、レンズ群の大きさに対
応できる撮像素子も６．５ｃｍ以上のものが必要とされ
る。現実には、ほとんどの撮像素子の大きさは、この両
眼間隔よりも小さいため、このように実像群の位置に撮
像素子を配置することを一つの撮像素子で実現すること
は困難である。
【０００５】このため、レンズ群による実像群をカメラ
により直接撮像する手法が本発明者らによって開発さ
れ、特開平８−２８９３２９号公報に提案された。これ
により、ＩＰ手法による動画の撮像が可能となった。図
１１は特開平８−２８９３２９号公報に開示された装置
を示し、複数の凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n が一平面
上に配列されたレンズ群２と、レンズ８および撮像素子
９を備えレンズ群２の全体を撮像するテレビジョンカメ
ラ７から構成される。被写体１を、凸レンズ群２から、
各凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n の焦点距離ｆ１より十
分離れた距離（図において最も近い距離をｄ１、最も遠
い距離をｄ２で示す）に置くと、被写体の実像１１1 ，
１１2 ，…，１１n が各レンズによってそれらの焦点の
近傍、すなわち各レンズの焦点が形成する焦点面１１の
近傍に作られる。実像はそこに物体があると考えてよい
から、その実像をさらに後ろに設置したテレビジョンカ
メラで改めてレンズ群全体を撮像すれば、実像の位置に
フィルムを設置して個々のレンズによる像を撮像したと
同様に、レンズ群２による個々の実像を撮像素子９上
に、像９1 ，９2 ，…，９n として結像させ、要素画像
群としての画像信号（テレビジョン信号）を得ることが
できる。このテレビジョン信号を表示装置に表示し、そ
の表示装置の前面に設置されたレンズ群を通して、その
表示装置を見ることで、立体像が再現される。
により直接撮像する手法が本発明者らによって開発さ
れ、特開平８−２８９３２９号公報に提案された。これ
により、ＩＰ手法による動画の撮像が可能となった。図
１１は特開平８−２８９３２９号公報に開示された装置
を示し、複数の凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n が一平面
上に配列されたレンズ群２と、レンズ８および撮像素子
９を備えレンズ群２の全体を撮像するテレビジョンカメ
ラ７から構成される。被写体１を、凸レンズ群２から、
各凸レンズ２1 ，２2 ，…，２n の焦点距離ｆ１より十
分離れた距離（図において最も近い距離をｄ１、最も遠
い距離をｄ２で示す）に置くと、被写体の実像１１1 ，
１１2 ，…，１１n が各レンズによってそれらの焦点の
近傍、すなわち各レンズの焦点が形成する焦点面１１の
近傍に作られる。実像はそこに物体があると考えてよい
から、その実像をさらに後ろに設置したテレビジョンカ
メラで改めてレンズ群全体を撮像すれば、実像の位置に
フィルムを設置して個々のレンズによる像を撮像したと
同様に、レンズ群２による個々の実像を撮像素子９上
に、像９1 ，９2 ，…，９n として結像させ、要素画像
群としての画像信号（テレビジョン信号）を得ることが
できる。このテレビジョン信号を表示装置に表示し、そ
の表示装置の前面に設置されたレンズ群を通して、その
表示装置を見ることで、立体像が再現される。
【０００６】なお、立体像の歪みをなくすためには、図
１２のように、レンズ群２の直後に大口径レンズ１３を
挿入し、その大口径レンズ１３の焦点面ｆ２の位置にカ
メラ７を設置することが好ましい。その理由の詳細は電
子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎｏ．５８
１ ＩＥ９５−１４６に記載されている。
１２のように、レンズ群２の直後に大口径レンズ１３を
挿入し、その大口径レンズ１３の焦点面ｆ２の位置にカ
メラ７を設置することが好ましい。その理由の詳細は電
子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎｏ．５８
１ ＩＥ９５−１４６に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】インテグラルフォトグ
ラフィにおいて、再生される立体画像の解像度はレンズ
群を構成するレンズの数つまり要素画像の数に依存す
る。また、要素画像を構成する画素数は立体像を観察す
る時の視域などに関連するため、ある程度の数が必要で
ある。この解像度や視域に関する詳細な説明は電子情報
通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎｏ．５８１ Ｉ
Ｅ９５−１４７に記載されている。一方、撮影するカメ
ラの撮像素子や表示素子の画素数は、要素画像の数と要
素画像を構成する画素数の積で与えられるため、極めて
多くの数を必要とする。立体像の高解像度化を図るため
には、要素レンズの数を増やすことで実現することも考
えられるが、この方法では撮像素子および表示素子の画
素数をさらに多くする必要がある。
ラフィにおいて、再生される立体画像の解像度はレンズ
群を構成するレンズの数つまり要素画像の数に依存す
る。また、要素画像を構成する画素数は立体像を観察す
る時の視域などに関連するため、ある程度の数が必要で
ある。この解像度や視域に関する詳細な説明は電子情報
通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎｏ．５８１ Ｉ
Ｅ９５−１４７に記載されている。一方、撮影するカメ
ラの撮像素子や表示素子の画素数は、要素画像の数と要
素画像を構成する画素数の積で与えられるため、極めて
多くの数を必要とする。立体像の高解像度化を図るため
には、要素レンズの数を増やすことで実現することも考
えられるが、この方法では撮像素子および表示素子の画
素数をさらに多くする必要がある。
【０００８】本発明の目的は、一つのレンズ群を構成す
るレンズの数を増やすことなく、高解像度を実現するこ
とにある。また、その結果において、高解像度化に伴う
視域角の低下を防ぐことも目的とする。
るレンズの数を増やすことなく、高解像度を実現するこ
とにある。また、その結果において、高解像度化に伴う
視域角の低下を防ぐことも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明による立体撮像装置は、被写体からの入
射光を複数の入射光に分割する手段と、該分割された複
数の入射光のそれぞれを結像させるための、それぞれ一
平面上に配列された複数の要素凸レンズからなる複数の
撮像レンズ群と、前記複数の撮像レンズ群のそれぞれに
対応し該複数の撮像レンズ群のそれぞれが作る実像群の
全体を撮像する複数の撮像手段とを具備し、前記複数の
撮像レンズ群の前記要素凸レンズに関する入射光に対す
る相対位置関係がレンズ面内方向で予め定められた距離
だけずれていることを特徴とする。
ために、本発明による立体撮像装置は、被写体からの入
射光を複数の入射光に分割する手段と、該分割された複
数の入射光のそれぞれを結像させるための、それぞれ一
平面上に配列された複数の要素凸レンズからなる複数の
撮像レンズ群と、前記複数の撮像レンズ群のそれぞれに
対応し該複数の撮像レンズ群のそれぞれが作る実像群の
全体を撮像する複数の撮像手段とを具備し、前記複数の
撮像レンズ群の前記要素凸レンズに関する入射光に対す
る相対位置関係がレンズ面内方向で予め定められた距離
だけずれていることを特徴とする。
【００１０】さらに、本発明による立体表示装置は、上
述した立体撮像装置の複数の撮像手段によって撮像され
たそれぞれの画像を表示する複数の表示面と、それぞれ
複数の要素凸レンズが一平面上に配置され、前記複数の
表示面上のそれぞれの画像を立体像として再生するため
の複数の表示レンズ群と、該複数の表示レンズ群によっ
て再生されたそれぞれの立体像を合成する光学手段とを
有し、前記複数の表示レンズ群の前記要素凸レンズに関
する相対的位置関係が立体撮像装置の撮像レンズ群の相
対的位置関係と等しくレンズ面内方向で予め定められた
距離だけずれていることを特徴とする。
述した立体撮像装置の複数の撮像手段によって撮像され
たそれぞれの画像を表示する複数の表示面と、それぞれ
複数の要素凸レンズが一平面上に配置され、前記複数の
表示面上のそれぞれの画像を立体像として再生するため
の複数の表示レンズ群と、該複数の表示レンズ群によっ
て再生されたそれぞれの立体像を合成する光学手段とを
有し、前記複数の表示レンズ群の前記要素凸レンズに関
する相対的位置関係が立体撮像装置の撮像レンズ群の相
対的位置関係と等しくレンズ面内方向で予め定められた
距離だけずれていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の立体撮像装置は、被写体
からの入射光を複数の入射光に分割し、分割された複数
の入射光から複数の立体像を作成する。複数の立体像を
作成するには、従来技術と同様に、レンズ群と、このレ
ンズ群が結像する実像群の全体を撮像する撮像手段を用
いる。その際、レンズ群と撮像手段は分割された入射光
の数だけ用い、複数のレンズ群の入射光に対する相対的
位置関係をレンズ面内方向で予め定められた距離だけず
らしておく。
からの入射光を複数の入射光に分割し、分割された複数
の入射光から複数の立体像を作成する。複数の立体像を
作成するには、従来技術と同様に、レンズ群と、このレ
ンズ群が結像する実像群の全体を撮像する撮像手段を用
いる。その際、レンズ群と撮像手段は分割された入射光
の数だけ用い、複数のレンズ群の入射光に対する相対的
位置関係をレンズ面内方向で予め定められた距離だけず
らしておく。
【００１２】本発明による立体表示装置は、このように
して撮像された立体像を立体表示するためのもので、立
体撮像装置の複数の撮像手段によって撮像された複数の
画像をそれぞれ立体像として再生し、かつ再生された複
数の立体像を合成して再生表示する。その際、従来技術
と同様に、表示面と再生用の表示レンズ群を組み合わせ
るが、表示面、表示レンズ群の数は撮像装置のレンズ群
の数と等しく、複数の表示レンズ群の相対的位置関係を
撮像装置の撮像レンズ群の相対的位置関係と等しくレン
ズ面内方向で予め定められた距離だけずらしておく。
して撮像された立体像を立体表示するためのもので、立
体撮像装置の複数の撮像手段によって撮像された複数の
画像をそれぞれ立体像として再生し、かつ再生された複
数の立体像を合成して再生表示する。その際、従来技術
と同様に、表示面と再生用の表示レンズ群を組み合わせ
るが、表示面、表示レンズ群の数は撮像装置のレンズ群
の数と等しく、複数の表示レンズ群の相対的位置関係を
撮像装置の撮像レンズ群の相対的位置関係と等しくレン
ズ面内方向で予め定められた距離だけずらしておく。
【００１３】このようにして、１枚のレンズ群を構成す
るレンズの数を増やすことなく、解像度を高めることが
できる。また、視域角の低下も防ぐことができる。
るレンズの数を増やすことなく、解像度を高めることが
できる。また、視域角の低下も防ぐことができる。
【００１４】
（実施例１）まず、図１を参照して、本発明による立体
撮像装置の一実施例の構成を説明する。
撮像装置の一実施例の構成を説明する。
【００１５】被写体２０から発せられた光は、まず、ビ
ームスプリッタ２１で２つに分割される。分割された光
はそれぞれ特開平８−２８９３２９号公報に記載されて
いるのと同様に、それぞれ複数の凸レンズが一平面上に
配列されたレンズ群２３および２６によって実像群２４
および２７を形成する。この実像群２４および２７をカ
メラ２９および３０で、それぞれ撮像する。ここで、２
つのレンズ群２３および２６の要素レンズに関する入射
光に対する相対的な位置関係は、図２に示すように、要
素レンズのレンズ面内の配列方向をｘ，ｙ方向とした時
に、一方のレンズ群をｘ方向またはｙ方向に要素レンズ
の間隔（ａ）の半分（ｂ）ずらしておく。
ームスプリッタ２１で２つに分割される。分割された光
はそれぞれ特開平８−２８９３２９号公報に記載されて
いるのと同様に、それぞれ複数の凸レンズが一平面上に
配列されたレンズ群２３および２６によって実像群２４
および２７を形成する。この実像群２４および２７をカ
メラ２９および３０で、それぞれ撮像する。ここで、２
つのレンズ群２３および２６の要素レンズに関する入射
光に対する相対的な位置関係は、図２に示すように、要
素レンズのレンズ面内の配列方向をｘ，ｙ方向とした時
に、一方のレンズ群をｘ方向またはｙ方向に要素レンズ
の間隔（ａ）の半分（ｂ）ずらしておく。
【００１６】ここで、レンズ群とカメラの位置関係、つ
まりレンズ群２３，２６が作った実像による撮像素子上
の要素画像の領域と撮像デバイス（カメラ）２９，３０
の画素との位置関係を、レンズ群２３を例にして説明す
る。図３に示すように、レンズ群２３の要素レンズＬ
m,n による実像は、それぞれ撮像素子３１上の要素画像
の領域３２（Ｌm,n ）に撮像される。この領域３２（Ｌ
m,n ）内には撮像素子の複数の画素３３（Ｐi,j ）が存
在する。ｍ，ｎは要素レンズのｘ方向およびｙ方向の位
置、ｉ，ｊは撮像素子の画素のｘ方向およびｙ方向の位
置を示す。この位置関係は、二つのカメラ２９，３０に
ついて同一とする。このように、被写体からの光を複数
に分割して撮像することにより、一つのレンズ群を構成
する要素レンズの数を増やすことなく、等価的に倍の要
素レンズ数とすることができる。
まりレンズ群２３，２６が作った実像による撮像素子上
の要素画像の領域と撮像デバイス（カメラ）２９，３０
の画素との位置関係を、レンズ群２３を例にして説明す
る。図３に示すように、レンズ群２３の要素レンズＬ
m,n による実像は、それぞれ撮像素子３１上の要素画像
の領域３２（Ｌm,n ）に撮像される。この領域３２（Ｌ
m,n ）内には撮像素子の複数の画素３３（Ｐi,j ）が存
在する。ｍ，ｎは要素レンズのｘ方向およびｙ方向の位
置、ｉ，ｊは撮像素子の画素のｘ方向およびｙ方向の位
置を示す。この位置関係は、二つのカメラ２９，３０に
ついて同一とする。このように、被写体からの光を複数
に分割して撮像することにより、一つのレンズ群を構成
する要素レンズの数を増やすことなく、等価的に倍の要
素レンズ数とすることができる。
【００１７】２つのレンズ群の位置関係は、図４に示す
ように、ｘ，ｙ両方向に要素レンズの間隔（ａ）の半分
（ｂ）ずつずらして、斜め方向に要素レンズの間隔の半
分ずらすようにしてもよい。なお、２つのレンズ群の要
素間隔をずらす理由については後に説明する。
ように、ｘ，ｙ両方向に要素レンズの間隔（ａ）の半分
（ｂ）ずつずらして、斜め方向に要素レンズの間隔の半
分ずらすようにしてもよい。なお、２つのレンズ群の要
素間隔をずらす理由については後に説明する。
【００１８】なお、図１において、実像群の直後に凸レ
ンズ２５，２８が配置されているが、再生立体像の歪み
をなくすために挿入したもので、この理由の詳細は前述
した電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎ
ｏ．５８１ ＩＥ９５−１４６に記載されている。
ンズ２５，２８が配置されているが、再生立体像の歪み
をなくすために挿入したもので、この理由の詳細は前述
した電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５ Ｎ
ｏ．５８１ ＩＥ９５−１４６に記載されている。
【００１９】また、図１のようにカメラ２９，３０を配
置するのでなく、実像群が結像する位置２４，２７に撮
像素子を直接配置してもよいことは自明である。ただ
し、この場合には、レンズ群と同等の大きな撮像素子が
必要となる。
置するのでなく、実像群が結像する位置２４，２７に撮
像素子を直接配置してもよいことは自明である。ただ
し、この場合には、レンズ群と同等の大きな撮像素子が
必要となる。
【００２０】次に、図５を参照して本発明による立体表
示装置の一実施例の構成を説明する。表示装置の表示面
５２には上述した立体撮像装置によるカメラ２９で撮像
した要素画像群を表示し、表示面５４にはカメラ３０で
撮像した要素画像群を表示する。再生用のレンズ群５３
および５５は、それぞれ複数の凸レンズを一平面上に配
列したもので、撮像装置のレンズ群２３，２６と同様に
要素レンズ間隔の半分ずらしておく。また、レンズ群と
表示装置の位置関係、つまりレンズ群５３，５５に対応
する表示素子上の要素画像の領域と表示装置の要素画像
の領域との位置関係は、２つの表示装置５２，５４につ
いて同一とする。
示装置の一実施例の構成を説明する。表示装置の表示面
５２には上述した立体撮像装置によるカメラ２９で撮像
した要素画像群を表示し、表示面５４にはカメラ３０で
撮像した要素画像群を表示する。再生用のレンズ群５３
および５５は、それぞれ複数の凸レンズを一平面上に配
列したもので、撮像装置のレンズ群２３，２６と同様に
要素レンズ間隔の半分ずらしておく。また、レンズ群と
表示装置の位置関係、つまりレンズ群５３，５５に対応
する表示素子上の要素画像の領域と表示装置の要素画像
の領域との位置関係は、２つの表示装置５２，５４につ
いて同一とする。
【００２１】表示装置から出力された画像はレンズ群に
より、立体像として再生される。具体的には、表示装置
５２により再生立体像５０が、表示装置５４により再生
立体像５１が得られる。ここで、観察者５７はハーフミ
ラー５６を通して再生立体像５０，５１を観察するの
で、再生像５１は再生像５０の場所にあるように観察さ
れる。その結果、２つの再生立体像は１つの立体像とし
て合成され、再生像５０の位置に再生立体像を観察でき
る。このとき、レンズ群５３と５５との相対位置関係
は、前述したように、立体撮像装置の２つのレンズ群と
同様に、要素レンズ間隔の半分ずれているため、再生像
の解像度は２倍に向上する。立体撮像装置の２つのレン
ズ群の相対位置関係が図４に示すような場合を例に、再
生像の解像度が２倍に向上する理由を図６および図７を
用いて説明する。図６は表示装置５２およびレンズ群５
３による再生像を示す。黒点で示されるのが再生像であ
る。一方、図７は表示装置５２およびレンズ群５３によ
る再生像と表示装置５４およびレンズ群５５による再生
像を合成した再生像を示す。この場合、レンズ群５３と
レンズ群５５は、ｘ、ｙ両方向に各要素レンズの間隔の
半分ずれた位置となっている。従って、表示装置５４お
よびレンズ群５５による再生像は、丁度、図６の黒点の
中間位置にあり、合成された再生像は図７に示すよう
に、解像度が向上している。
より、立体像として再生される。具体的には、表示装置
５２により再生立体像５０が、表示装置５４により再生
立体像５１が得られる。ここで、観察者５７はハーフミ
ラー５６を通して再生立体像５０，５１を観察するの
で、再生像５１は再生像５０の場所にあるように観察さ
れる。その結果、２つの再生立体像は１つの立体像とし
て合成され、再生像５０の位置に再生立体像を観察でき
る。このとき、レンズ群５３と５５との相対位置関係
は、前述したように、立体撮像装置の２つのレンズ群と
同様に、要素レンズ間隔の半分ずれているため、再生像
の解像度は２倍に向上する。立体撮像装置の２つのレン
ズ群の相対位置関係が図４に示すような場合を例に、再
生像の解像度が２倍に向上する理由を図６および図７を
用いて説明する。図６は表示装置５２およびレンズ群５
３による再生像を示す。黒点で示されるのが再生像であ
る。一方、図７は表示装置５２およびレンズ群５３によ
る再生像と表示装置５４およびレンズ群５５による再生
像を合成した再生像を示す。この場合、レンズ群５３と
レンズ群５５は、ｘ、ｙ両方向に各要素レンズの間隔の
半分ずれた位置となっている。従って、表示装置５４お
よびレンズ群５５による再生像は、丁度、図６の黒点の
中間位置にあり、合成された再生像は図７に示すよう
に、解像度が向上している。
【００２２】これらの結果、高解像化に伴う視域角の減
少も防ぐことができる。視域角は図８に示すように観察
者がディスプレイ面を見た場合に立体像を見ることので
きる角度であり、できるだけ大きな値であることが望ま
れる。視域角θは図９に示すように要素レンズ間のピッ
チｗと要素レンズの焦点距離ｆｅで以下のように与えら
れる。
少も防ぐことができる。視域角は図８に示すように観察
者がディスプレイ面を見た場合に立体像を見ることので
きる角度であり、できるだけ大きな値であることが望ま
れる。視域角θは図９に示すように要素レンズ間のピッ
チｗと要素レンズの焦点距離ｆｅで以下のように与えら
れる。
【００２３】
【数１】 θ＝２ｔａｎ-1（ｗ／２ｆｅ） （１） 従って、要素レンズの焦点距離を一定にし、かつ要素レ
ンズ間ピッチを小さくし、レンズ板全体の大きさを変え
ずに要素レンズの数を増やして高解像度化を図ろうとす
ると視域角θが小さくなる。本発明は１つのレンズ板の
要素レンズ間のピッチは小さくする必要がないため、視
域角の減少を防ぐことができる。
ンズ間ピッチを小さくし、レンズ板全体の大きさを変え
ずに要素レンズの数を増やして高解像度化を図ろうとす
ると視域角θが小さくなる。本発明は１つのレンズ板の
要素レンズ間のピッチは小さくする必要がないため、視
域角の減少を防ぐことができる。
【００２４】以上の立体撮像装置およびそれに対応する
立体表示装置の実施例では、入射光を２つに分割する例
について説明した。しかし、撮像装置において入射光を
３つ以上に分割し、再生装置においても分割された入射
光の数に対応する光学的な合成装置を用いることも可能
である。例えば、入射光を３つに分割した場合には、３
つのレンズ群を使用し、それらの要素レンズを互いに要
素レンズ間隔の３分の１ずれるようにすれば、解像度を
一層改善することができる。
立体表示装置の実施例では、入射光を２つに分割する例
について説明した。しかし、撮像装置において入射光を
３つ以上に分割し、再生装置においても分割された入射
光の数に対応する光学的な合成装置を用いることも可能
である。例えば、入射光を３つに分割した場合には、３
つのレンズ群を使用し、それらの要素レンズを互いに要
素レンズ間隔の３分の１ずれるようにすれば、解像度を
一層改善することができる。
【００２５】レンズ群を構成する要素レンズには、特開
平８−２８９３２９号公報に記載されているような１枚
レンズ構成のもの、あるいは特願平８−３０７７６３号
に記載された屈折率分布レンズを用いることができる。
この場合に被写体の正立像を得るための手法もこれらの
先行技術文献に記載されている。
平８−２８９３２９号公報に記載されているような１枚
レンズ構成のもの、あるいは特願平８−３０７７６３号
に記載された屈折率分布レンズを用いることができる。
この場合に被写体の正立像を得るための手法もこれらの
先行技術文献に記載されている。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
立体撮像装置および立体表示装置の各レンズ群を構成す
る要素レンズの数を増やすことなく、立体像を撮像し、
かつ表示することができる。その結果、撮像するカメラ
に用いる撮像素子の画素数を増やす必要なく、高解像度
を実現できるという効果も生じる。
立体撮像装置および立体表示装置の各レンズ群を構成す
る要素レンズの数を増やすことなく、立体像を撮像し、
かつ表示することができる。その結果、撮像するカメラ
に用いる撮像素子の画素数を増やす必要なく、高解像度
を実現できるという効果も生じる。
【図１】本発明による立体撮像装置の一実施例の構成を
説明する図である。
説明する図である。
【図２】２つのレンズ群を要素レンズの配列の１方向に
ずらした場合を示す図である。
ずらした場合を示す図である。
【図３】要素レンズの作る要素画像に対応する要素画像
領域と画素との関係を示す図である。
領域と画素との関係を示す図である。
【図４】２つのレンズ群を要素レンズの配列の斜め方向
にずらした場合を示す図である。
にずらした場合を示す図である。
【図５】本発明による立体表示装置の一実施例の構成を
説明する図である。
説明する図である。
【図６】１枚のレンズ群による表示画像の例を示す図で
ある。
ある。
【図７】２枚のレンズ群による表示画像の例を示す図で
ある。
ある。
【図８】視域角を説明する図である。
【図９】視域角と要素レンズ間のピッチおよび要素レン
ズの焦点距離の関係を説明する図である。
ズの焦点距離の関係を説明する図である。
【図１０】従来のインテグラルフォトグラフィの構成を
説明する図である。
説明する図である。
【図１１】インテグラルフォトグラフィ方式の直接撮像
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図１２】立体像の歪みをなくすための構成を説明する
図である。
図である。
１ 被写体 ２ 凸レンズ群 ２1 ，２2 ，…，２n 凸レンズ ３ 写真フィルム ３1 ，３2 ，…，３n 撮像された像 ７ テレビジョンカメラ ８ レンズ ９ 撮像素子 ９1 ，９2 ，…，９n 撮像された像 １１ 焦点面 １１1 ，１１2 ，…，１１n 実像 ２０ 被写体 ２１ ビームスプリッタ ２３，２６ レンズ群 ２４，２７ 実像群 ２５，２８ 凸レンズ ２９，３０ カメラ ３１ 撮像素子 ３２ 撮像素子上に結像された要素画像 ３３ 撮像素子の画素 ５０，５１ 再生立体像 ５２，５４ 表示装置の表示面 ５３，５５ 再生レンズ群 ５６ ハーフミラー ５７ 観察者
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三科 智之 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 被写体からの入射光を複数の入射光に分
割する手段と、該分割された複数の入射光のそれぞれを
結像させるための、それぞれ一平面上に配列された複数
の要素凸レンズからなる複数の撮像レンズ群と、前記複
数の撮像レンズ群のそれぞれに対応し該複数の撮像レン
ズ群のそれぞれが作る実像群の全体を撮像する複数の撮
像手段とを具備し、前記複数の撮像レンズ群の前記要素
凸レンズに関する入射光に対する相対位置関係がレンズ
面内方向で予め定められた距離だけずれていることを特
徴とする立体撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載された立体撮像装置の複
数の撮像手段によって撮像されたそれぞれの画像を表示
する複数の表示面と、該複数の表示面上のそれぞれの画
像を立体像として再生するための、それぞれ一平面上に
配置された複数の要素凸レンズからなる複数の表示レン
ズ群と、該複数の表示レンズ群によって再生されたそれ
ぞれの立体像を合成する光学手段とを有し、前記複数の
表示レンズ群の前記要素凸レンズに関する相対的位置関
係が請求項１の撮像レンズ群の相対的位置関係と等しく
レンズ面内方向で予め定められた距離だけずれているこ
とを特徴とする立体表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25980997A JP3676916B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 立体撮像装置および立体表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25980997A JP3676916B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 立体撮像装置および立体表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1198532A true JPH1198532A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3676916B2 JP3676916B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=17339310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25980997A Expired - Fee Related JP3676916B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 立体撮像装置および立体表示装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3676916B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256740A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 画像表示装置およびディスプレイシステム。 |
| JP2009271305A (ja) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 立体情報生成装置および立体情報生成プログラム |
| JP2009272869A (ja) * | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 立体情報生成装置および立体情報生成プログラム |
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| US9250065B2 (en) | 2012-05-28 | 2016-02-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Depth estimating image capture device |
| WO2016029488A1 (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 三维图像显示装置及三维图像显示器 |
| US9456198B2 (en) | 2011-10-13 | 2016-09-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Depth estimating image capture device and image sensor |
| US9462254B2 (en) | 2012-02-08 | 2016-10-04 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light field image capture device and image sensor |
| US9565420B2 (en) | 2012-05-28 | 2017-02-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image processor, image capture device, image processing method and program |
| JP2018128648A (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 日本放送協会 | 立体像表示装置 |
| JP2022113483A (ja) * | 2021-01-25 | 2022-08-04 | 日本放送協会 | ３次元映像表示装置 |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP25980997A patent/JP3676916B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2022113483A (ja) * | 2021-01-25 | 2022-08-04 | 日本放送協会 | ３次元映像表示装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3676916B2 (ja) | 2005-07-27 |
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