(57)【要約】【課題】特殊な眼鏡やビュアーを使わずに見ることのできる立体像を撮影することを可能にする。【解決手段】ダブプリズムないし直交する反射面対の有する入射光線の角度を反転する機能を利用して、これらと凸レンズを組み合わせることで立体像を投影する光学系を作成し、投影される光線をレンチキュラーレンズを通して位置と角度分布の情報として、撮像面にて記録する。こうして得られた立体像は、その上にレンチキュラーレンズを重ねる簡単な表示装置によって観察することができる。【選択図】  図１
2004239932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を平行にして、反射面に垂直な方向に並んだダブプリズムの列と、該ダブプリズム列を挟むように、該ダブプリズム列から等しい距離を離れた位置に置かれた対物レンズ（凸レンズ）及び第２の凸レンズと、該ダブプリズムの入射面及び反射面に平行な軸を持つシリンドリカルレンズが該ダブプリズム列と平行に並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段と、該ダブプリズムの反射面に垂直な水平スリットを有する遮光板からなり、被写体の像が該対物レンズ、該ダブプリズム列、第２の凸レンズ、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体と対物レンズの間、ないし対物レンズとダブプリズム列の間、ないしダブプリズム列と第２の凸レンズの間、ないし第２の凸レンズとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２】
対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１に記載の立体像撮影装置。
【請求項３】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【数１】
2004239932.tif 000003
【数２】
2004239932.tif 000004
【請求項４】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項５】
反射面を平行にして、反射面に垂直な方向に並んだダブプリズムの列と、該ダブプリズム列を挟むように、該ダブプリズム列から等しい距離を離れた位置に置かれた対物レンズ（凸レンズ）及び第２の凸レンズと、該ダブプリズムの入射面及び反射面に平行なスリットが該ダブプリズム列と平行に並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段と、該ダブプリズムの反射面に垂直な水平スリットを有する遮光板からなり、被写体の像が該対物レンズ、該ダブプリズム列、第２の凸レンズ、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体と対物レンズの間、ないし対物レンズとダブプリズム列の間、ないしダブプリズム列と第２の凸レンズの間、ないし第２の凸レンズとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項６】
対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項５に記載の立体像撮影装置。
【請求項７】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項５に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項８】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項５に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項９】
屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１０】
屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１１】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１２】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射し、再び該凸レンズを通って該ハーフミラーを反射ないし透過し、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１３】
屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１４】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１５】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群から等しい距離に置かれた対物レンズ（凸レンズ）および第２の凸レンズと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通って該反射面群で反射し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１６】
対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置。
【請求項１７】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１８】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１９】
屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２０】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過して、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２１】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群から等しい距離に置かれた対物レンズ（凸レンズ）および第２の凸レンズと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通って該反射面群で反射し、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２２】
対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置。
【請求項２３】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２４】
第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２５】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が該反射面群で反射し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２６】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が該反射面群で反射し、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体像を撮影する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立体像を撮影、表示するには、水平方向に所定の距離を離して置いた二台のカメラで撮影し、偏光ガラスやカラーフィルタなどを用いた眼鏡や、専用のビュアーを使って二枚の撮影像を左右それぞれの目で見えるようにする方法や、レンチキュラーレンズを使って、それぞれ異なる角度から見えるようにしたものがある。
【０００３】
また、特殊なビュアーを使わずに見ることができる立体像を撮影、表示する方法としては、平面状に並んだ凸レンズ群を使って被写体の写真を撮り、同様の凸レンズ群を使って再生するインテグラルフォトグラフィや、ホログラムなどがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
眼鏡やビュアーを使って見なければならないものは、不特定の人に立体像を提供するにははなはだ不便である。またレンチキュラーレンズを使って、複数の像を異なる角度から見えるようにしたものは、見る角度によって数枚の写真が切り替わって見えるため、見る位置によっては二重の像が見えたり、観察者が移動しながら見る時に不自然さを感じることがあり、また良好な観察ができる角度範囲が比較的狭いという問題もある。
【０００５】
またインテグラルフォトグラフィは、撮影機の製作が容易でない上にそのままでは遠近の逆転した不自然な立体像となってしまう問題があり、ホログラムは更に撮影が難しく、簡単な装置で気軽に立体像を楽しむことは困難である。
【０００６】
本発明者は、これらの課題を解決すべく、従来とは異なる立体像の撮影及び表示方法を考案し、すでに特願２００２−１１２８２４に出願済みであるが、その後さらに検討を続け、該出願特許の表示装置で表示ができる立体像を、より簡単に撮影できる撮影装置を発明するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、反射面を平行にして、反射面に垂直な方向に並んだダブプリズムの列と、該ダブプリズム列を挟むように、該ダブプリズム列から等しい距離を離れた位置に置かれた対物レンズ（凸レンズ）及び第２の凸レンズと、該ダブプリズムの入射面及び反射面に平行な軸を持つシリンドリカルレンズが該ダブプリズム列と平行に並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段と、該ダブプリズムの反射面に垂直な水平スリットを有する遮光板からなり、被写体の像が該対物レンズ、該ダブプリズム列、第２の凸レンズ、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体と対物レンズの間、ないし対物レンズとダブプリズム列の間、ないしダブプリズム列と第２の凸レンズの間、ないし第２の凸レンズとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制する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２は、対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１に記載の立体像撮影装置である。
【０００９】
本発明の請求項３は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１０】
本発明の請求項４は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表される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５は、反射面を平行にして、反射面に垂直な方向に並んだダブプリズムの列と、該ダブプリズム列を挟むように、該ダブプリズム列から等しい距離を離れた位置に置かれた対物レンズ（凸レンズ）及び第２の凸レンズと、該ダブプリズムの入射面及び反射面に平行なスリットが該ダブプリズム列と平行に並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段と、該ダブプリズムの反射面に垂直な水平スリットを有する遮光板からなり、被写体の像が該対物レンズ、該ダブプリズム列、第２の凸レンズ、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体と対物レンズの間、ないし対物レンズとダブプリズム列の間、ないしダブプリズム列と第２の凸レンズの間、ないし第２の凸レンズとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制する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６は、対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項５に記載の立体像撮影装置である。
【００１３】
本発明の請求項７は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項５に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１４】
本発明の請求項８は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項５に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１５】
本発明の請求項９は、屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１６】
本発明の請求項１０は、屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１７】
本発明の請求項１１は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射して再び該凸レンズを通り、該ハーフミラーを反射ないし透過し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１８】
本発明の請求項１２は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に置かれた凸レンズと、さらに該凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線がハーフミラーを透過ないし反射後、該凸レンズを通り、該反射面群で反射し、再び該凸レンズを通って該ハーフミラーを反射ないし透過し、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００１９】
本発明の請求項１３は、屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとレンチキュラーレンズの間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２０】
本発明の請求項１４は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２１】
本発明の請求項１５は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群から等しい距離に置かれた対物レンズ（凸レンズ）および第２の凸レンズと、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通って該反射面群で反射し、第２の凸レンズを通り、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２２】
本発明の請求項１６は、対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置である。
【００２３】
本発明の請求項１７は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２４】
本発明の請求項１８は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１３，１４，１５に記載の立体像撮影装置であって、さらにレンチキュラーレンズの前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２５】
本発明の請求項１９は、屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該反射面群の並ぶ方向と平行な水平スリットを有する遮光板と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過し、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影される装置であって、該水平スリットは被写体とハーフミラーの間ないしハーフミラーとスリット板の間のいずれかに置かれて光線を規制することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２６】
本発明の請求項２０は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた対物レンズ（凸レンズ）と、ハーフミラーの他方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通ってハーフミラーを透過ないし反射後、該反射面群で反射し、再び該ハーフミラーを反射ないし透過して、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２７】
本発明の請求項２１は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群から等しい距離に置かれた対物レンズ（凸レンズ）および第２の凸レンズと、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が対物レンズを通って該反射面群で反射し、第２の凸レンズを通り、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２８】
本発明の請求項２２は、対物レンズ（凸レンズ）と第２の凸レンズの焦点距離が等しく、第２の凸レンズと撮像面の距離が、その焦点距離に等しいことを特徴とする請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置である。
【００２９】
本発明の請求項２３は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より短く、被写体の縮小像を撮影する請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に凹レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと該凹レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００３０】
本発明の請求項２４は、第２の凸レンズの焦点距離が対物レンズ（凸レンズ）の焦点距離より長く、被写体の拡大像を撮影する請求項１９，２０，２１に記載の立体像撮影装置であって、さらにスリット板の前に第３の凸レンズが置かれ、対物レンズの焦点距離をｆ１、第２の凸レンズの焦点距離をｆ２とするとき、第２の凸レンズと第３の凸レンズの距離Ｌ１はｆ２より小さく、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、第２の凸レンズと撮像面までの距離Ｌ２が数２で表されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００３１】
本発明の請求項２５は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、該反射面群と同じ方向にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、その撮像面が該レンチキュラーレンズに平行に、該シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい間隔をもって置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が該反射面群で反射し、該レンチキュラーレンズを通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００３２】
本発明の請求項２６は、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に線状に多数並んでなる反射面群と、平行なスリットが該反射面群と同じ方向に多数並んだスリット板と、その撮像面が該スリット板に平行に置かれた撮像手段とからなり、被写体からの光線が該反射面群で反射し、該スリット板を通って該撮像手段に投影されることを特徴とする立体像撮影装置である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明請求項１の立体像撮影装置の光学系の斜視図を示す。なお以下の各実施例はその光学系のみを表し、光学系を収納するケースや構造材は省略する。本実施例は対物レンズ（凸レンズ）１と、反射面を平行にして、反射面に垂直な方向に並んだダブプリズムの列２と、第２の凸レンズ３と、水平スリット４を有する遮光板５と、面上にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズ６と、撮像面７を持つ撮像手段とからなる。ここでスリット４をｘ軸と平行に、ｘｚ面が水平面になるように直交座標をとると、ダブプリズムの反射面はｙｚ面と平行であり、反射面を外側に向けて対をなしたものがｘ軸と平行に並んでいる。ダブプリズムは同じ向きに並んだものでも基本的な機能は変わらないが、このように対をなして置くことで被写体からの光線を効率よく利用でき好ましい。さらに相対するダブプリズムの平行面の間には遮光板９が置かれ、隣接するダブプリズムから漏れる光線が迷光となって画質を低下させるのを防いでいる。図中ではダブプリズム間に隙間があるように見えるが、実際には隙間なく並べられるのが好ましい。またレンチキュラーレンズ６はｙ軸と平行なシリンドリカルレンズがｘ方向に並んだものとなる。視野角の広い立体像を撮影するためには、対物レンズ１と凸レンズ３はその焦点距離に対してｘ方向の幅が広いものを使用するのが好ましい。このようなレンズは通常大型かつ肉厚で高価なものとなるが、フレネルレンズを使うことで安価にすることができる。撮像手段は感光フィルムや写真乾板あるいはＣＣＤなどの撮像素子であり、感光フィルムや写真乾板では撮像面７は感光面を表す。感光フィルムや写真乾板を用いて撮影する場合にはさらに露光を制御する手段が必要があるが、これには遮光板５に近接して水平スリット４を開閉するシャッターを設けるか、レンチキュラーレンズ６の前面にフォーカルプレーンシャッターを設けるなどすればよい。
【００３４】
まず対物レンズ１の焦点距離ｆ１と第２の凸レンズ３の焦点距離ｆ２が等しい請求項２について説明する。図２にｘｚ面の平面図を示す。撮像面７は凸レンズ３からｆ２だけ離れた位置に置かれ、対物レンズ１からｆ１だけ離れた位置に被写体のピント面８が存在する。ピント面８上で光軸（対物レンズ１と凸レンズ３の中心軸）からａだけ離れた点から発する光は対物レンズ１で光軸とｔａｎθ＝−ａ／ｆ１である角度θをなす平行光に変換され、ダブプリズムの機能によって角度が反転され、光軸と角度−θをなす平行光になり、さらに凸レンズ３からｆ２だけ離れた撮像面７上で光軸からｆ２ｔａｎ（−θ）だけずれた位置に達するが、ｆ１＝ｆ２であるのでｆ２ｔａｎ（−θ）＝−ｆ１ｔａｎθ＝ａとなる。このようにして撮像面７にはピント面８の等倍像が投影されるが、このとき被写体から発する光線の角度α，βと、同光線撮像面に達する際の入射角α’，β’は符号が逆で大きさも同程度となっている。両角度の大きさの違いはダブプリズムの大きさに依存しており、ダブプリズムが十分小さければ両角度はほとんど等くなる。この光線はレンチキュラーレンズ６を通って撮像面７に投影されるが、この様子を図４の部分拡大図を使ってさらに説明する。撮像面７はレンチキュラーレンズ６から各シリンドリカルレンズの焦点距離にほぼ等しい距離だけ離れているため、撮像面７には各シリンドリカルレンズに入射する光線の角度分布に対応するものが、それぞれのシリンドリカルレンズに対応する像として形成される。厳密にはレンチキュラーレンズ６と撮像面７の距離がシリンドリカルレンズの焦点距離に等しいときに各投影像は入射する光線の角度分布となり、このとき最も焦点深度が深い立体像が得られる。逆にレンチキュラーレンズ６と撮像面７の距離をシリンドリカルレンズの焦点距離とは若干異なるものとすることにより、特定のピント面を有する立体像を得ることができる。ただこの距離をシリンドリカルレンズの焦点距離と大きく異なるものとすると焦点深度が浅くなりすぎて好ましくない。
【００３５】
図３にｙｚ面の平面図を示し鉛直面内での機能を説明する。ｘｚ面内と同様に対物レンズ１と凸レンズ３によって８の位置の像が撮像面７に投影される。ここでダブプリズム列２とレンチキュラーレンズ６はｙｚ面内で特別な機能を有さないため投影像は平面的な像となる。この際、遮光板５無しでは極めて焦点深度が浅い像となるが、立体像はある程度深い焦点深度がなければ平面像に対する優位性が無く、存在価値が無くなって好ましくない。このため水平スリット４を有する遮光板５で光線を絞り、焦点深度を稼ぐことが重要である。本実施例では遮光板５は凸レンズ３のレンチキュラーレンズ６側に置かれているが、被写体からレンチキュラーレンズ６までのいずれの位置に置かれてもよい。水平スリット４の位置が観測者の目の位置を決めるもので、これによって近くにあるものが大きく、遠くのものが小さく見える平面像の遠近感が決定される。
【００３６】
本立体像撮影装置によって撮影された立体像は、特願２００２−１１２８２４に記載されている負の線描立体像にあたり、同明細書に示された立体像表示装置によって表示することができる。該立体像を表示する装置の一例を図１０に示す。本装置はレンチキュラーレンズ３５と立体像を記録した面３４からなる。記録面３４は実際には印画紙、フィルムあるいは同様の像を表示する液晶パネルなどである。これらは図１０左に示したように重ねられるが、このとき撮影像の各シリンドリカルレンズに対応する短冊状の各像に対し、レンチキュラーレンズ３５の各シリンドリカルレンズが１対１で対応する。請求項２による等倍の撮影像についてはレンチキュラーレンズ３５と記録面３４の関係は撮影装置におけるレンチキュラーレンズ６と撮像面７の関係と全く同じになるため、撮影時と同じレンチキュラーレンズを使って表示ができるメリットがある。これを利用すればレンチキュラーレンズの平面の側に感光剤を塗布し、これを図１のレンチキュラーレンズ６と撮像面７として立体像を撮影し、これをポジ現像してそのまま表示装置に利用することもできる。
【００３７】
図１の装置において、対物レンズの焦点距離ｆ１と第２の凸レンズの焦点距離ｆ２が異なる場合は、撮像面７と第２の凸レンズの間隔をｆ２とすれば、撮像面７にはｆ２／ｆ１に拡大ないし縮小された像が投影され、拡大撮影ないし縮小撮影をすることができる。この場合も撮影された像は上記した構造の表示装置で表示することが可能な立体像である。しかしながらこのとき、図２におけるα，βがα’，β’とほぼ等しくなるという関係が崩れるため、表示装置に使うレンチキュラーレンズは撮影時のレンチキュラーレンズとはシリンドリカルレンズの形状やピッチも厚さも異なるものになる。
【００３８】
表示装置に使うレンチキュラーレンズ３５のシリンドリカルレンズ形状とピッチ及び厚さは、比較的容易な計算で求めることができるが、さらに工夫を施した請求項３，４の立体像撮影装置を用いれば、撮影時のレンチキュラーレンズとピッチの等しいレンチキュラーレンズで表示することができる。
【００３９】
図７は被写体を拡大撮影する請求項４の立体像撮影装置の光学系である。さらに本装置のｘｚ面における平面図を図８に示した。本装置では第２の凸レンズ１７の焦点距離ｆ２は対物レンズ１４の焦点距離ｆ１より長く、レンチキュラーレンズ１９の前に第３の凸レンズ１８が置かれている。凸レンズ１７と凸レンズ１８の距離Ｌ１はｆ２より小さく、凸レンズ１８の焦点距離ｆ３は数１で表される。被写体のピント面２１は対物レンズ１４からｆ１だけ離れた位置に存在する。図８の平面図において被写体よりｚ軸に平行に進む光線２２は、凸レンズ１７を出た時点で広がる光線になるが、凸レンズ１８の働きで再びｚ軸に平行な光線２３になってレンチキュラーレンズ１９に入射する。このようにして被写体からｚ軸に平行に発した光線がレンチキュラーレンズ１９に入射する際にもｚ軸に平行になることにより、撮影された立体像は撮影時のレンチキュラーレンズとピッチの等しいレンチキュラーレンズで再生できるものとなる。なお凸レンズ１８により焦点面が移動するため、凸レンズ１７と撮像面までの距離は数２で表されるＬ２に等しくするのが好ましい。
【００４０】
ここで角度が保存されるのはｚ軸に平行な光線のみで、それ以外の光線は像の拡大に伴い角度が変わってしまうので、表示時のレンチキュラーレンズの厚さはそれに伴って変える必要がある。簡単には撮影時のレンチキュラーレンズの厚さに像の倍率の逆数をかけたものとすればよい。さらにこれに伴ってシリンドリカルレンズの曲率（焦点距離）も立体像とシリンドリカルレンズの距離がその焦点距離にほぼ等しくなるように変えるのが好ましい。
【００４１】
以上はｆ１＜ｆ２で拡大撮影する装置について説明したが、請求項３のようにｆ１＞ｆ２であれば縮小撮影の装置となる。図９は縮小像を撮影する請求項３の立体像撮影装置の平面図である。本装置では第２の凸レンズ２７の焦点距離ｆ２は対物レンズ２４の焦点距離ｆ１より短く、レンチキュラーレンズ２９の前には凹レンズ２８が置かれている。ここで凹レンズ２８の負の焦点距離ｆ３は数１で表され、距離Ｌ２は数２で表される。同図において被写体よりｚ軸に平行に進む光線３２は、凸レンズ２７を出た時点で集束する光線になるが、凹レンズ２８の働きで再びｚ軸に平行な光線３３になってレンチキュラーレンズ２９に入射する。本装置を用いれば撮影時のレンチキュラーレンズとピッチの等しいレンチキュラーレンズで再生できる立体像が撮影できる。
【００４２】
図１や図７の立体像撮影装置において、レンチキュラーレンズ６や１９はｙ軸に平行なスリットがｘ方向に並んだスリット板に置き換えることができる。図５はその様子を示したものである。スリット板１０はｙ軸に平行なスリットが等間隔でｘ方向に並んだもので、これが図１や図７のレンチキュラーレンズの代わりに撮像面の前に置かれる。スリット板１０と撮像面７は平行で、その間隔とスリット板１０のスリットのピッチの比が、第２の凸レンズとスリット板１０の距離と同レンズの幅の比に等しくすれば、撮像面の全面を有効に使うことができる。またスリット板１０と撮像面７の間隔を等しく保つためには、両者の間に透明な板を置き、スリット板１０と撮像面７をその透明板に密着させて位置決めをする方法がある。この場合スリット板１０は、該透明板の片面にスリット列を有する遮光パターンを印刷するなりして遮光層を形成したもので代用することができ、この場合は該遮光層がスリット板であると見なすことができる。
【００４３】
レンチキュラーレンズを使った請求項１〜４の立体像撮影装置では、シリンドリカルレンズの集束作用を使って入射光の角度分布に対する像を作るのに対し、スリット板を用いる請求項５〜８の立体像撮影装置においては、ピンホールレンズの原理によって同様の像を形成する。後者では焦点深度が深い像が得られる一方、像の解像度がスリットの幅で決まってしまうためスリット幅を十分狭くとる必要があり、このためレンチキュラーレンズを使う前者に比べて使える光の量が著しく少なくなるという問題がある。このため動きのある被写体のように露光時間を長くとれない場合には、レンチキュラーレンズを用いる請求項１〜４の立体像撮影装置の方が適している。
【００４４】
請求項１〜４の立体像撮影装置において、より焦点深度の深い立体像を撮影するためには、図６に示すようなレンチキュラーレンズ１１を用いる方法がある。レンチキュラーレンズ１１は、シリンドリカルレンズ１２と遮光部１３が交互に並んだもので、シリンドリカルレンズ１２の並ぶ間隔はレンチキュラーレンズ６や１９と同じである。このように有効なシリンドリカルレンズの幅を減少する事で焦点深度は深くなり、レンズの収差も小さくできるので画質の向上も期待できる。一方使用する光量は減少するが、スリット板を使う時のような著しい減少ではないので、若干感度が低下する程度の副作用で済む。
【００４５】
図１１に本発明請求項９の立体像撮影装置の光学系の斜視図を示す。本実施例は屋根状に直交する反射面がその稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群３８、凸レンズ３７、ハーフミラー３６、水平スリット３９を有する遮光板４０、面上にシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズ４１と、撮像面４２を持つ撮像手段とからなる。ここで反射面群の稜線をｙ軸と平行に、並ぶ方向をｘ軸と平行にとり、ｘｚ面が水平面になるように直交座標をとると、反射面群３８はｘｚ面と垂直でｚ軸に対して±４５度をなす短冊状の反射面が交互に並んだもので、凸レンズ３７は反射面群３８の前に平行に置かれ、ハーフミラー３６はｘ軸と平行でｚ軸に対して４５度をなして傾斜し、遮光板４０、レンチキュラーレンズ４１、撮像面４２はｘｚ面と平行である。被写体からの光は図の太線矢印の経路で撮像面に投影される。すなわちまずハーフミラー３６を透過して凸レンズ３７に入り、これを通過して反射面群３８で反射し、再び凸レンズ３７を通った後ハーフミラー３６で反射して水平スリット３９を通ってレンチキュラーレンズ４１を通じて撮像面４２に投影される。反射面群３８には、例えば頂角が直角である階段状の形状をした面に金属メッキなどを施して反射面としたものなどが使われる。またレンチキュラーレンズ４１はｚ軸と平行なシリンドリカルレンズがｘ方向に並んだものとなる。撮像手段４２に感光フィルムや写真乾板を用いる場合には露光を制御する手段が必要があるが、これには遮光板４０に近接して水平スリット３９を開閉するシャッターを設けるか、レンチキュラーレンズ４１の前面にフォーカルプレーンシャッターを設けるなどすればよい。
【００４６】
まず水平面内の機能について説明する。図１２にｘｚ面の平面図を示す。凸レンズ３７からその焦点距離ｆ１だけ離れた位置に被写体のピント面４３が存在し、ピント面４３上で光軸（凸レンズ３７の中心軸）からａだけ離れた点から発する光は凸レンズ３７で光軸とｔａｎθ＝−ａ／ｆ１である角度θをなす平行光に変換され、反射面群３８の直交する反射面の機能によって向きが反転され、逆方向に進む平行光になり、再び凸レンズ３７を通って集束され、ピント面４３上の同じ位置に戻ってゆく。ここで反射面群３８の各反射面対の幅が十分小さければ、被写体から発する光はその位置だけでなく、方向までほとんど変わらず戻ってくることになる。そこで凸レンズ３７から被写体側に戻ってくる光をハーフミラー３６を使って反射し、ピント面４３に当たる位置、すなわち凸レンズ３７からハーフミラー３６を反射する光路にそってｆ１だけ離れた位置にレンチキュラーレンズ４１と撮像面４２を置けば、そこに光線の位置と角度分布が保たれる像が投影されることになる。本装置における反射面群３８の機能は図１におけるダブプリズム列の機能と同じであり、撮像面４２には図１の装置と同様の理由で同じ性質の立体像が投影されることになる。
【００４７】
図１３にｙｚ面の平面図を示し鉛直面内での機能を説明する。ｘｚ面内と同様に凸レンズ３７を二度通過して４３の位置の像が撮像面４２に投影される。ここで反射面群３８は平面鏡と同様の機能となり、投影像は平面的な像となるが、遮光板４０無しでは極めて焦点深度が浅い像となってしまう。このため図１の装置と同様に水平スリット３９を有する遮光板４０で光線を絞り、焦点深度を稼いでいる。本実施例では遮光板４０はハーフミラー３６からレンチキュラーレンズ４１に向かう位置に置かれているが、被写体からハーフミラー３６までの間に置かれてもよい。水平スリット３９の位置によって近くにあるものが大きく、遠くのものが小さく見える平面像の遠近感が決定されるので、撮影した立体像を観測する際の条件などを考慮してその位置を決める必要がある。
【００４８】
図１４は本発明請求項１１の立体像撮影装置の光学系の斜視図である。本実施例は図１１の反射面群３８を、ｙ軸方向の幅が狭く線状になった反射面群４４に置き換え、遮光板４０を省いたものである。図１５にｙｚ面の平面図を示すように反射群４４が水平スリットの役割を果たし、焦点深度を深めるとともに遠近感を作っているので水平スリットは不要になる。
【００４９】
一枚の凸レンズ３７で構成される図１１や図１４の立体像撮影装置は撮像面４２上に等倍像を投影するものであり、拡大像や縮小像を撮影することはできない。これに対して複数の凸レンズを使用する請求項１３によれば、等倍像に限らず拡大像や縮小像をも撮影することができる。図１６は請求項１３による立体像撮影装置の光学系の斜視図である。被写体からの光はまず対物レンズ４５を通り、ハーフミラー４６を透過してから反射面群４７で反射し、ハーフミラー４６で反射して第２の凸レンズ４８に入り、これを通過後水平スリット４９を通ってレンチキュラーレンズ５１を通じて撮像面５２に投影される。対物レンズ４５と第２の凸レンズ４８は反射面群４７から等しい光路長だけ離れた位置にあり、対物レンズ４５とピント面５３の距離は対物レンズ４５の焦点距離ｆ１に等しく、第２の凸レンズ４８と撮像面５２の距離は凸レンズ４８の焦点距離ｆ２に等しい。先に説明したとおり反射面群４７は図１の装置のダブプリズム列２と同様の機能を有し、本装置は対物レンズ４５と第２の凸レンズ４８によって図１の装置と同様の機能を持つ立体像撮影装置となり、撮像面５２には倍率ｆ２／ｆ１の像が投影される。
【００５０】
図１６の立体像撮影装置においても、請求項１１と同様に反射面群４７を、ｙ軸方向の幅が狭く線状になった反射面群に置き換えれば、遮光板５０を省くことができる。さらにこのような反射面群を使う場合には、図１７に示すように反射面群５５を傾斜して置き、ハーフミラーを用いない装置とすることが可能である。本装置ではピント面５９の前後にある被写体からの光は対物レンズ５４を通り、反射面群５５で反射して第２の凸レンズ５６に入り、これを通過してレンチキュラーレンズ５７を通じて撮像面５８に投影される。図１８はｙｚ面の平面図である。図１８から解るように反射面群５５が対物レンズ５４及び凸レンズ５６と平行でなくとも、反射面群５５は幅を狭くすることでこれを反射する光線の対物レンズ５４と凸レンズ５６までの光路長をほぼ等しくすることができ、請求項１３，１４と同様に立体像を撮影することができる。正確には本装置の撮影像は図１４の装置の撮影像と鏡像の関係にあり、かつ反射面群５５の反射光量が反射角によって異なるため、撮影像には図１８の矢印６０に示す方向に明るさが低下する不均一を生じる。従って実際の撮影では、この不均一を打ち消す濃度勾配を有する減光フィルターをレンチキュラーレンズ５７の前に置いて撮影するのが好ましい。
【００５１】
以上説明した請求項１３，１４，１５の立体像撮影装置において、対物レンズの焦点距離ｆ１と第２の凸レンズの焦点距離ｆ２が等しい場合には等倍像を撮影する装置となり、撮影像は撮影に用いたレンチキュラーレンズと同じレンチキュラーレンズを用いて表示することができる（請求項１６）。一方ｆ１とｆ２が異なる場合は、ｆ２／ｆ１に拡大ないし縮小された像が投影されるが、この際には先に請求項３，４で説明したのと同様に、レンチキュラーレンズの前に凹レンズないし第３の凸レンズを置くことで、撮影に用いたレンチキュラーレンズと同じピッチのレンチキュラーレンズを用いて表示することができる撮影像を撮影することができる（請求項１７，１８）。
【００５２】
さらに請求項１３〜１８の立体像撮影装置においては、レンチキュラーレンズを平行なスリットが多数並んだスリット板に置き換えることができる（請求項１９〜２４）。
【００５３】
本発明の請求項２５，２６は、最もシンプルな装置で立体像を撮影することを追求したものである。請求項２５の立体像撮影装置の光学系を図１９に示す。本装置は直交する微小な反射面が線状に並んだ反射面群６１とレンチキュラーレンズ６２と撮像面６３を有する撮像手段からなり、被写体からの光は反射面群６１で反射してレンチキュラーレンズ６２を通して撮像面６３に投影される。これらを波線で示したような暗箱６５に入れて反射面６１からの反射光以外の光線がレンチキュラーレンズに入らないようにするだけで立体像の撮影ができる装置となる。ピント面６４と撮像面６３は反射面６１から等しい距離を離れた位置に存在する。
【００５４】
図２０はｙ＝ｚの平面（ｙ軸及びｚ軸と４５度をなす平面）への投影図である。反射面群６１を構成する微小な反射面はこの面と直交しており、同面内で頂角が９０度である反射面対が並んだものとなっている。ピント面６４から発する光は反射面群６１の反射面対で反射して撮像面６３に達するが、直交する２面で反射する光は平行で逆向きになり、撮像面６３上での該光線のｘ座標とピント面６４上のｘ座標とのずれｄは該反射面対の幅以下になる。従って撮像面には該反射面対の幅と同程度の解像度でピント面６４の像が結ばれることになる。例えば該反射面対の幅が０．１ミリであれば、原理的には解像度０．１ミリ程度の像が得られるわけであるが、実際には反射面対の角度精度にも依存するため、実際の解像度はこれより若干劣るものとなる。このように本平面内においては撮像面６３に向かう光線はピント面６４における位置と角度が再現されているので、撮像面６３の前に置かれたレンチキュラーレンズ６２によって角度分布の像に変換されて撮像面６３に投影される。
【００５５】
図２１は本装置のｙｚ面の平面図である。この面内においては反射面群６１とレンチキュラーレンズ６２は特別な機能を示さず、ピンホールカメラの原理によってピント面６４の等倍像が撮像面に投影される。投影像の解像度は反射面群６１の幅の２倍になり、例えば反射面群６１の幅が０．１ミリなら投影像の解像度は０．２ミリということになる。さらに投影像には反射光量の反射角依存性に起因する明るさの不均一が存在し、明るさは矢印６６の方向に減少するため、実際の撮影では、この不均一を打ち消す濃度勾配を有する減光フィルターをレンチキュラーレンズ６２の前に置いて撮影するのが好ましい。
【００５６】
また図１４の装置から凸レンズ３７を除いても請求項２５の他の実施例とすることができる。この場合にはハーフミラーによる光線の損失がある一方で、図１９の実施例に存在する明るさの不均一が存在しないというメリットがある。
【００５７】
さらに請求項２５の立体像撮影装置において、レンチキュラーレンズを平行なスリットが多数並んだスリット板に置き換えれば、同様な機能を有する請求項２６の立体像撮影装置となる。
【００５８】
請求項２５，２６の装置によって撮影された立体像は、請求項１〜２４の立体像撮影装置で撮影された立体像と同様、特願２００２−１１２８２４に記載されている負の線描立体像にあたり、同様の立体像表示装置によって表示することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のによれば簡単な装置で立体像を撮影することができ、さらに撮影した立体像は簡単な表示装置で見ることができる。この際には特殊な眼鏡やビュアーを使う必要がないので、不特定の複数の人間が同時に鑑賞することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１および請求項２による立体像撮影装置の実施例である。
【図２】図１の実施例を上方から見た平面図である。
【図３】図１の実施例を側面から見た平面図である。
【図４】図１の実施例の撮影原理を説明する部分拡大図である。
【図５】本発明の請求項５〜８，１０，１２，１９〜２４，２６に使われるスリット板の説明図である。
【図６】本発明の請求項１〜４，９，１１，１３〜１８，２５に使われるレンチキュラーレンズの一例を説明する図である。
【図７】本発明の請求項４による立体像撮影装置の実施例である。
【図８】図７の実施例を上方から見た平面図である。
【図９】本発明の請求項３による立体像撮影装置の実施例の平面図である。
【図１０】本発明による撮影像を表示する立体像表示装置の一例である。
【図１１】本発明の請求項９による立体像撮影装置の実施例である。
【図１２】図１１の装置の原理を説明する平面図である。
【図１３】図１１の実施例を側面から見た平面図である。
【図１４】本発明の請求項１１による立体像撮影装置の実施例である。
【図１５】図１４の実施例を側面から見た平面図である。
【図１６】本発明の請求項１３による立体像撮影装置の実施例である。
【図１７】本発明の請求項１５による立体像撮影装置の実施例である。
【図１８】図１７の実施例を側面から見た平面図である。
【図１９】本発明の請求項２５による立体像撮影装置の実施例である。
【図２０】図１９の装置の原理を説明する平面図である。
【図２１】図１９の実施例を側面から見た平面図である。
【符号の説明】
１，１４，２４  ・・・  対物レンズ（凸レンズ）
２，１５，２６  ・・・  ダブプリズム列
３，１７，２７  ・・・  第２の凸レンズ
４  ・・・  水平スリット
５，１６，２５  ・・・  水平スリットを有する遮光板
６，１９，２９，３５  ・・・  レンチキュラーレンズ
７，２０，３０  ・・・  撮像面
８，２１，３１  ・・・  ピント面
９  ・・・  遮光板
１０  ・・・  スリット板
１１  ・・・  シリンドリカルレンズの間に遮光部を有するレンチキュラーレンズ
１２  ・・・  シリンドリカルレンズ
１３  ・・・  遮光部
１８  ・・・  第３の凸レンズ
２２，３２  ・・・  ピント面からｚ軸に平行に進む光線
２３，３３  ・・・  レンチキュラーレンズに入射する光線
２８  ・・・  凹レンズ
３４  ・・・  撮影像
３６，４６  ・・・  ハーフミラー
３７  ・・・  凸レンズ
３８，４７  ・・・  反射面群
３９，４９  ・・・  水平スリット
４０，５０  ・・・  水平スリットを有する遮光板
４１，５１，５７，６２  ・・・  レンチキュラーレンズ
４２，５２，５８，６３  ・・・  撮像面
４３，５３，５９，６４  ・・・  ピント面
４４，５５，６１  ・・・  微小な反射面が並んだ反射面群
４５，５４  ・・・  対物レンズ（凸レンズ）
４８，５６  ・・・  第２の凸レンズ
６０，６６  ・・・  像の明るさの勾配を表す矢印
６５  ・・・  暗箱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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