(57)【要約】【課題】  レンチキュラーレンズやレンズシートなどを使って表示する立体像を直接撮影する。【解決手段】  面上にピンホールが並んだピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置において、撮像面をピンホールの像が結ぶ位置よりやや前（レンズ側）におくことで、レンズシートで表示する立体像を撮影することができる。さらにピンホール板をスリットの並んだスリット板に置き換え、水平の単一スリットを加えれば、撮影像はレンチキュラーレンズで表示できる立体像になる。【選択図】  図１
2006317830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２】
面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板に被写体の像を投影する投影レンズと、該ピンホール板の前後の少なくとも一方に置かれたリレーレンズと、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラとからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２のピンホール板の撮影レンズ側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凸レンズが並んだレンズシートを、該凸レンズの焦点距離より該ピンホール板に接近して置くこと特徴とする、請求項１ないし請求項２の立体像撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項２のピンホール板の被写体側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凹レンズが並んだレンズシートを置くこと特徴とする請求項１ないし請求項２の立体像撮影装置。
【請求項５】
面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板と、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラと、該撮影レンズの前ないし後に置かれた、該スリット板のスリットと垂直な単一スリットとからなり、該スリット板と単一スリットを通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項６】
面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板と、該スリット板に被写体の像を投影する投影レンズと、該スリット板の前後の少なくとも一方に置かれたリレーレンズと、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラと、該撮影レンズの前ないし後に置かれた、該スリット板のスリットと垂直な単一スリットとからなり、該スリット板と単一スリットを通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項７】
請求項５ないし請求項６のスリット板の撮影レンズ側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凸レンズが並んだレンズシートを、該シリンドリカル凸レンズの焦点距離より該スリット板に接近して置くこと特徴とする、請求項５ないし請求項６の立体像撮影装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項６のスリット板の被写体側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凹レンズが並んだレンズシートを置くこと特徴とする請求項５ないし請求項６の立体像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンチキュラーレンズやレンズシートを使って表示するための立体像を撮影する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンチキュラーレンズを使って表示する立体像を作成するためには、水平方向にそれぞれ所定の距離を離して置いた複数のカメラを使って被写体を撮影し、撮影された複数の像を画像処理によって縦のストライプ状に分解、並べ替えて作る方法や、印画紙の上にレンチキュラーレンズを重ね、同様に撮影された複数の像をレンチキュラーレンズを通して投影して焼き付ける方法がある。
【０００３】
また、レンズシートを使って表示する立体像の撮影方法にはインテグラルフォトグラフィがあるが、遠近感の逆転する問題を解決するために、撮影した像を再生してもう一度撮影しなければならないという煩雑さがあり、一般に普及するには至っていない。
【特許文献１】特開2003-307800号公報
【特許文献２】特開2005-010549号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題はレンチキュラーレンズやレンズシートを使って表示する立体像を直接撮影できる立体像撮影装置を実現することである。本発明者はこれらの課題を解決するものとして、すでに特開2003-307800および特開2005-010549に示した方法を提案した。これらの方法では自然な立体像を表示できる立体写真を撮影することができるが、凹レンズないしシリンドリカル凹レンズが並んだレンズシートや、凸面鏡ないしシリンドリカル凸面鏡が並んだ反射面など、特殊な部品を必要とするため資金の無い者には実施が容易でないという問題点があった。
【０００５】
そこでさらに検討を進め、試作コストが高い特殊なレンズシートや反射面を使わず、比較的安価に制作できるピンホール板を使って、同様の立体写真を撮影することができる立体像撮影装置を考案するに至った。本手法は視域角が比較的小さい立体像の撮影に適しているが、さらにレンズシートを加えることで、視域角の大きい立体像の撮影に利用することも可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１は、面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。
【０００７】
本発明の請求項２は、面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板に被写体の像を投影する投影レンズと、該ピンホール板の前後の少なくとも一方に置かれたリレーレンズと、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラとからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。
【０００８】
本発明の請求項３は、請求項１ないし請求項２のピンホール板の撮影レンズ側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凸レンズが並んだレンズシートを、該凸レンズの焦点距離より該ピンホール板に接近して置くこと特徴とする、請求項１ないし請求項２の立体像撮影装置である。
【０００９】
本発明の請求項４は、請求項１ないし請求項２のピンホール板の被写体側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凹レンズが並んだレンズシートを置くこと特徴とする請求項１ないし請求項２の立体像撮影装置である。
【００１０】
本発明の請求項５は、面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板と、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラと、該撮影レンズの前ないし後に置かれた、該スリット板のスリットと垂直な単一スリットとからなり、該スリット板と単一スリットを通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１１】
本発明の請求項６は、面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板と、該スリット板に被写体の像を投影する投影レンズと、該スリット板の前後の少なくとも一方に置かれたリレーレンズと、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して撮影するカメラと、該撮影レンズの前ないし後に置かれた、該スリット板のスリットと垂直な単一スリットとからなり、該スリット板と単一スリットを通して被写体の像を撮影する装置であって、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１２】
本発明の請求項７は、請求項５ないし請求項６のスリット板の撮影レンズ側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凸レンズが並んだレンズシートを、該シリンドリカル凸レンズの焦点距離より該スリット板に接近して置くこと特徴とする、請求項５ないし請求項６の立体像撮影装置である。
【００１３】
本発明の請求項８は、請求項５ないし請求項６のスリット板の被写体側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凹レンズが並んだレンズシートを置くこと特徴とする請求項５ないし請求項６の立体像撮影装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の立体像撮影装置によれば、従来複数台のカメラを使って撮影し、さらに後工程を要したレンチキュラー立体写真を直接撮影することができ、撮影された立体像は見る角度によって不連続に像が切り替わる、いわゆるフリップ現象をほとんど持たない自然な立体像となる。またインテグラルフォトグラフィと同様な立体写真についても、同様に遠近感の正しい像を直接撮影することができる。本発明では基本的にピンホール板ないしスリット板の働きを利用して立体像の撮影を可能とするため、特開2003-307800および特開2005-010549のように特殊なレンズシートや反射面などを使わず撮影することが可能であるが、さらにレンズシートを加えればより視域角の大きな立体像の撮影が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明請求項１の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示す。以下の各実施例はその光学系のみを表し、光学系を収納する暗箱や構造材は省略する。本光学系は面上にピンホールが並んだピンホール板１と撮影レンズ２、撮像面３とからなり、被写体４からの光を、ピンホール板１を通し、撮影レンズ２によって撮像面３に投影して撮影する。ここで撮像面３は写真乾板や写真フィルムの感光面、あるいはCCD撮像素子の撮像面などである。撮影レンズ２の焦点距離をｆとすると、平面図を図２に示す通り１／ｆ＝１／Ａ＋１／Ｂを満たす位置に、撮影レンズ２によるピンホール板１のピンホールの像５が結ばれるが、撮像面３をＢよりｄだけ撮影レンズ２に近い位置に置くと、撮像面３にはピンホール板１のピンホールによって形成されるピンホールカメラの像が投影されることになる。結果として撮像面３にはピンホール板１のピンホールに対応する小さなピンホールカメラ像が並ぶが、さらに撮影レンズ２の瞳径をＲ、ピンホール板１の隣り合うピンホールの間隔をｐとするとき、Ｒｄ／Ｂ ≦ ｐＢ／Ａ  であれば隣り合うピンホールカメラ像が重ならずに並ぶことになる。
【００１６】
このようにして撮像面３で撮影された像は、インテグラルフォトグラフィで言う正しい立体像であり、図５に示すようにレンズシート１１を立体像１０に重ねることで、立体感を持って表示することができる。
【００１７】
取り込まれる立体像の視域角は図２のαであり、撮影レンズ２の瞳径Ｒと距離Ａの比で決定される。視域角をより大きくするためには、撮影レンズ２に大口径かつ厚肉で高性能なレンズを使わなければならないが、このようなレンズは高価であるため実施はより難しくなる。請求項１のようにピンホール板とカメラのみを使う簡単な装置は、視域角の比較的小さな立体像を撮影するのに適したものである。
【００１８】
図３は図１に矩形のアパチャー６を加えたもので、請求項１の立体像撮影装置の他の実施例である。ピンホール板１のピンホールが格子点状に並ぶ場合、撮像面３上の各ピンホールカメラ像が矩形であれば隙間無く並ぶことが可能で、撮像面全体を有効に使うことができる。各ピンホールカメラ像は撮影レンズの瞳の形状に等しくなるが、ここではアパチャー６によってピンホールカメラ像を矩形としている。ハニカム状に並んだレンズシートで表示する立体像を撮影するには、ピンホールがハニカムの中心になるように並んだピンホール板を使えば良いが、このときには六角形のアパチャーを使えば撮像面３を隙間無く使う立体像を撮影することができる。
【００１９】
図４に請求項２による立体像撮影装置の光学系を示す。同装置は図１の光学系に投影レンズ７と二枚のリレーレンズ８と９を加えたものになっている。被写体４の像は投影レンズ７によってピンホール板１上に投影され、あとは図１と同様に撮像面３上に立体像が形成され撮影される。図１の装置では表示面より奥にある被写体の像しか撮影することができないが、本装置では被写体の像を投影レンズ７によってピンホール板１と重なる位置や、あるいはピンホール板１より撮影レンズ２に近い位置に投影して撮影することができるため、表示面から手前に飛び出して見える立体像の撮影が可能になる。
【００２０】
二枚のリレーレンズ８と９は光を効率よく撮影レンズ２に導くためのもので、ピンホール板１を除いたとき、投影レンズ７の中心を通過する光が二枚のリレーレンズによって撮影レンズ２の中心に集まるようにすれば、最も効率のよい伝達ができる。具体的には、リレーレンズ８と投影レンズ７の距離をＣ、リレーレンズ９と撮影レンズ２の距離をＤとするとき、リレーレンズ８の焦点距離をＣに、リレーレンズ９の焦点距離をＤに等しくすればよい。ここでは二枚のリレーレンズを用いた例を示したが、より焦点距離の短い一枚のレンズで同様の機能を果たすことも十分可能である。取り込まれる立体像の視域角は投影レンズ７の口径にも制限されるため、投影レンズ７には大口径の厚肉レンズないしフレネルレンズなどが使われる。
【００２１】
本発明において、ピンホール板とカメラのみによる最もシンプルな構成では、視域角の大きな立体像を撮影するために、撮影レンズ２に大口径かつ厚肉な高性能レンズを使わなければならないため、実際には視域角を大きくとるのは困難であることは先に述べた通りである。そこで請求項３および請求項４では、ピンホール板にレンズシートを組み合わせることでこの問題を改善し、視域角の大きな立体像の撮影を容易にすることを可能にした。
【００２２】
ピンホール板１にレンズシートを組み合わせる様子を図６に示した。ここで（ａ）は凸レンズを面上に並べたレンズシート１２を投影レンズ側に置く請求項３の例を部分図で示したもので、図の右側が撮影レンズ２のある側であり、左側が被写体４のある側である。レンズシート１２の各凸レンズはピンホール板１の各ピンホールと一対一に対応し、凸レンズの作用によって被写体側から角度αでピンホールに入る光をαより小さい角度βの光に変換する。ここで角度αが撮影像の視域角、角度βが撮影レンズで撮影可能な角度範囲であると考えれば、撮影可能な角度範囲が小さくとも、レンズシート１２の各凸レンズの働きによって大きな視域角の立体像を撮影することが可能になることが分かる。なおレンズシート１２はピンホール板から各凸レンズの焦点距離より短い距離に置かれなければならない。もし焦点距離に等しい距離に置かれるとβ＝０となって本発明の原理が成り立たず、また焦点距離より遠い距離に置かれるとβが負になり、像が倒立してしまうため好ましくない。
【００２３】
さらに図６（ｂ）は凹レンズを面上に並べたレンズシート１３を被写体側に置く請求項４の例を部分図で示したもので、同様に右側が撮影レンズ２のある側、左側が被写体４のある側である。レンズシート１３の各凹レンズはピンホール板１の各ピンホールと一対一に対応し、凹レンズの作用によって被写体側から角度αでピンホールに入る光をαより小さい角度βの光に変換する。あとは請求項３と同様の理屈で、撮影可能な角度範囲が小さくとも、レンズシート１３の各凹レンズの働きによって大きな視域角の立体像を撮影することが可能になることが分かる。凹レンズには凸レンズのような距離条件はないが、ピンホールと一対一の対応関係が崩れるほど、ピンホール板１から離しすぎては好ましくないため、この点に留意して適当な位置を決めればよい。
【００２４】
図７に請求項５による立体像撮影装置の光学系を示す。同装置は図１のピンホール板１を面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板１４に置き換え、さらに水平な単一スリット１５を加えたものになっている。本装置の水平面（ｘｚ面）内における機能は図１の装置と同じで、図２に示される通りである。一方ｙｚ面内においては図８に示すように通常の平面的な像を撮影する機能を持ち、結果として撮像面には細長いスリット像が形成される。ここで単一スリット１５は、ｘｚ面内ではレンズ幅いっぱいに広く光を通して視域角を確保しつつ、ｙｚ面内では光を絞り込んで縦の焦点深度を深くとり、撮影される立体像の深度を稼ぐものである。このようにして撮影された立体像は、いわゆるレンチキュラー立体写真に等しいもので、図９に示すようにレンチキュラーレンズ１７を立体像１６に重ねることで立体感を持って表示することができる。
【００２５】
請求項６の立体像撮影装置は、同様に図４においてピンホール板１を面上に平行なスリットが一列に並んでなるスリット板に置き換え、さらに撮影レンズ２の前ないし後に水平な単一スリットを加えて実現される。これにより撮影される立体像は請求項５と同様のレンチキュラーレンズによって表示できるもので、請求項２と同様に、被写体の像を投影レンズ７によってスリット板と重なる位置や、あるいはスリット板より撮影レンズ２に近い位置に投影して撮影することができるため、表示面から手前に飛び出して見える立体像の撮影が可能になる。
【００２６】
さらに撮影可能な視域角を拡大する請求項３の手法は、レンズシートをシリンドリカル凸レンズが並んだレンズシートに置き換えることで適用でき（請求項７）。さらに請求項４の手法は、レンズシートをシリンドリカル凹レンズが並んだレンズシートに置き換えることで適用できる（請求項８）。いずれもシリンドリカルレンズをスリット板のスリットに平行になるように置き、各スリットとシリンドリカルレンズが一対一に対応するようにすれば、ｘｚ面内において図６の説明がそのまま適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は静止画の撮影として立体的な看板、ポスターなどを制作する印刷や出版業に役立てることができる。また本発明は動画の撮影に適用することも可能であるため、立体映画や立体テレビに応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】請求項１による立体像撮影装置の光学系である。
【図２】図１に示した光学系の平面図である。
【図３】請求項１による立体像撮影装置の他の実施例である。
【図４】請求項２による立体像撮影装置の光学系である。
【図５】請求項１および請求項２による撮影像を表示する立体像表示装置の例である。
【図６】請求項３および請求項４を説明する部分図である。
【図７】請求項５による立体像撮影装置の光学系である。
【図８】図７に示した光学系の側面図である。
【図９】請求項５および請求項６による撮影像を表示する立体像表示装置の例である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ・・・  ピンホール板
２  ・・・  撮影レンズ
３  ・・・  撮像面
４  ・・・  被写体
５  ・・・  ピンホールの像
６  ・・・  矩形のアパチャー
７  ・・・  投影レンズ
８，９  ・・・  リレーレンズ
１０  ・・・  撮影した立体像
１１  ・・・  凸レンズの並んだ表示用レンズシート
１２  ・・・  凸レンズの並んだレンズシート
１３  ・・・  凹レンズの並んだレンズシート
１４  ・・・  スリット板
１５  ・・・  単一スリット
１６  ・・・  撮影した立体像
１７  ・・・  レンチキュラーレンズ
【図１】
2006317830.tif 000003
【図２】
2006317830.tif 000004
【図３】
2006317830.tif 000005
【図４】
2006317830.tif 000006
【図５】
2006317830.tif 000007
【図６】
2006317830.tif 000008
【図７】
2006317830.tif 000009
【図８】
2006317830.tif 000010
【図９】
2006317830.tif 000011