(57)【要約】【課題】  複雑な光学系を必要とせずに、しかも、小型化された機器によって光を収束することができる、立体映像撮像装置を提供する。【解決手段】  周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を有する光ファイバー２を、複数規則的に結束して配列し面状として形成される光ファイバーレンズ群１と、光ファイバーレンズ群１に対面し、光ファイバーレンズ群１の外形寸法より小さな外形寸法を備える入射レンズ６と、入射レンズ６を介して光ファイバーレンズ群１により結像される各要素画像を撮像する撮像手段５とを備え、光ファイバーレンズ群１は、入射レンズ６の光軸Ｏ１から離れた位置に配置される光ファイバー２（ｍ）において、その出射光が入射レンズ６に向けた光路をたどる傾斜状の出射端面２ｂを備えている。【選択図】      図２
2005086287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を有する光ファイバーを、複数規則的に結束して配列し、面状として形成される光ファイバーレンズ群と、この光ファイバーレンズ群に対面し、前記光ファイバーレンズ群の外形寸法より小さな外形寸法を備える入射レンズと、この入射レンズを介して前記光ファイバーレンズ群により結像される各要素画像を撮像する撮像手段とを備えた立体映像撮像装置であって、
前記光ファイバーレンズ群は、前記入射レンズの光軸から離れた位置に配置される前記光ファイバーにおいて、その光ファイバーにおける出射光が前記入射レンズに向けた光路をたどる傾斜状の出射端面を備えていることを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項２】
周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を有する光ファイバーを、複数規則的に結束して配列し、面状として形成される光ファイバーレンズ群と、この光ファイバーレンズ群に対面し、前記光ファイバーレンズ群の外形寸法より小さな外形寸法を備える入射レンズと、この入射レンズを介して前記光ファイバーレンズ群により結像される各要素画像を撮像する撮像手段とを備えた立体映像撮像装置であって、
前記光ファイバーレンズ群は、前記各光ファイバーにおける出射光が、前記入射レンズに向けた光路をたどるように、前記光ファイバーレンズ群としての出射端面を、フレネルレンズ状に形成したことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項３】
周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を有する光ファイバーを、複数規則的に結束して配列し、面状として形成される光ファイバーレンズ群と、この光ファイバーレンズ群に対面し、前記光ファイバーレンズ群の外形寸法より小さな外形寸法を備える入射レンズと、この入射レンズを介して前記光ファイバーレンズ群により結像される各要素画像を撮像する撮像手段とを備えた立体映像撮像装置であって、
前記光ファイバーレンズ群は、前記各光ファイバーにおける出射光が前記入射レンズに向けた光路をたどるように、前記光ファイバーレンズ群としての出射端面を、面状の中央から縁側に向かって所定の曲率半径を有する曲面状に形成したことを特徴とする立体映像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる、ＩＰ（Integral Photography）方式を用いた立体映像方式に適用される立体映像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体映像方式として、偏光眼鏡等によらない方式の開発や検討が行われている。偏光眼鏡等によらない３次元立体表示技術として、レンチキュラー板を用いた装置がすでに製品化されており、さらにレンチキュラー方式では不可能とされた、上下左右からでも認識可能な３次元立体画像を得ることのできるＩＰ方式の実用化が進められている。このＩＰ方式には、平面状に配列されたレンズ群あるいはピンホール群を用いた方式が知られている。
【０００３】
図１５および図１６を参照して凸レンズによるレンズ群を用いた場合を例にして、ＩＰ方式の構成並びに立体表示の原理について説明する。
図１５は、従来のＩＰ方式における被写体の撮像方法を説明するための図、図１６は、従来のＩＰ方式における立体像の観察方法を説明するための図である。
図１５に示すように、レンズ群５０は、被写体５１の像を結像する作用を有する複数の凸レンズ（以下、各凸レンズを要素レンズ５０1，５０2…５０nという）からなる。レンズ群５０の後方焦点位置には、フィルムＦ等が配置されており、レンズ群５０を通じて結像された被写体５１の複数の像（以下、個々の像を要素画像５１1，５１2…５１nという）が撮像される。このレンズ群５０は、通常、微小なレンズを縦横数百個以上同一平面状に並べて構成されるものであり、同図では、代表された一列分の要素レンズ５０1，５０2…５０nのみを図示している。
【０００４】
なお、被写体５１は、レンズ群５０の前方に、各レンズ５０1，５０2…５０nの焦点距離よりも充分大きい距離を置いて設置されているものとする。被写体５１からの出射光は、各レンズ５０1，５０2…５０nの作用により、被写体５１の倒立像を結像する。
各要素画像５１1，５１2…５１nは、各要素レンズ５０1，５０2…５０nの位置の違いによって、少しずつ異なる画像となっており、これによって、後記する被写体５１の再生された立体画像における奥行きの情報が与えられることとなる。
【０００５】
このようにして結像された各要素画像５１1，５１2…５１nは、図１６に示すように、撮像時と同じ位置に配置されたレンズ群５０を通じて、観察者Ｈの目に立体再生像５１’として映るようになる。すなわち、各要素画像５１1，５１2…５１nから発した光は、対応する要素レンズ５０1，５０2…５０nの作用により、レンズ群５０の正面で立体再生像５１’を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
なお、実際には、図１６の状態で観察者Ｈが立体再生像５１’を見たときには、奥行きが反転して見える虚立体像となる。このため、奥行きの正しい立体像は、各要素画像５１1，５１2…５１nの中心を点対称の中心として、別途手段による点対称の位置変換処理等を行うことにより得られるようになる（例えば、特開平１０−１５０６７５号公報）。
【０００７】
ところで、このような凸レンズに代わるレンズ作用を有するものとして、光ファイバー（屈折率分布レンズ）を用いた光ファイバーレンズ群が知られている。この光ファイバーレンズ群は、円柱形状の所定の長さを有する光ファイバーを複数本集めて構成されており、各光ファイバーの長さは、被写体の正立像が出射端面に形成される長さとされている。このような光ファイバーレンズ群によれば、立体像の凹凸が正しい状態で表示できるだけではなく、隣接する要素画素間の光の干渉も回避することができるという利点が得られる。
【特許文献１】特開平８−２８９３２９号公報（段落００１２，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の光ファイバーレンズ群を用いたＩＰ方式では、各要素画像を直接撮影することにより、立体像を得ていたが、フィルム撮像を行ったときのような歪みのない立体像を得るためには、フィルム撮像を行ったときと同等な撮像方法で要素画像を撮像することが望ましい。
【０００９】
すなわち、従来の図１５，図１６に示した撮像方法において、レンズ群５０の代わりに光ファイバーレンズ群を用いた場合、図１７に示すように、フィルムＦは、光ファイバーレンズ群５３の各光ファイバー５３1，５３2…５３nによって結像される全ての要素画像Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｎを撮像することが可能な大きさが必要となる。
このため、フィルムＦを用いる代わりに、光ファイバーレンズ群５３の各要素画像を撮像する方式でこれを実現するためには、図１８に示すように、要素画像Ｇ１，Ｇ２，…Ｇｎの全てを撮像することが可能な大型のカメラレンズＬが必要となる。
【００１０】
したがって、より広範囲の立体像が得られるように光ファイバーレンズ群５３が大きく形成されているときには、これに伴って、撮像装置ＳのカメラレンズＬのレンズ径も大きく形成せざるを得ず、その結果、撮像装置Ｓの大型化を来たすという問題があった。
【００１１】
このような撮像装置Ｓの大型化を回避する方策として、図１９に示すように、光ファイバーレンズ群５３の光路後方に、光ファイバーレンズ群５３よりも大きく形成された凸レンズＬ１を配置して、この凸レンズＬ１を介して撮像装置Ｓに各要素画像Ｇ１，Ｇ２…Ｇｎを取り込むようにすれば、撮像装置ＳのカメラレンズＬ２を比較的小さくすることが可能ではある。
しかしながら、この方法では、光ファイバーレンズ群５３の光路後方に配置される凸レンズＬ１と撮像装置ＳのカメラレンズＬ２との距離Ｗ１を、凸レンズＬ１の焦点距離と一致させる必要がある（詳細は電子情報通信学会技術研究報告ｖｏｌ．９５  Ｎｏ．５８１  ＩＥ９５‐１４６）。
このため、光学系が複雑になるという難点がある。
【００１２】
本発明の課題は、以上のような問題点に鑑み、複雑な光学系を必要とせずに、しかも、撮像装置の小型化を図ることができる立体映像撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために本発明に係る立体映像撮像装置は、光ファイバーレンズ群と、入射レンズと、撮像手段とを備え、前記光ファイバーレンズ群は、前記入射レンズの光軸から離れた位置に配置される光ファイバーにおいて、その光ファイバーにおける出射光が前記入射レンズに向けた光路をたどる傾斜状の出射端面を備えている構成とした（請求項１）。
【００１４】
この立体映像撮像装置によれば、入射レンズの光軸から離れた位置に配置される光ファイバーからの出射光は、傾斜状の出射端面においてそれぞれ所定角度屈折され、入射レンズに向けて出射される。
これにより、光ファイバーレンズ群の各光ファイバーにより結像される要素画像を入射レンズに向けてそれぞれ収束させることができる。そして、撮像手段により、入射レンズに向けて収束された各要素画像が撮像される。
【００１５】
また、本発明に係る立体映像撮像装置は、光ファイバーレンズ群と、入射レンズと、撮像手段とを備え、前記光ファイバーレンズ群は、各光ファイバーにおける出射光が、前記入射レンズに向けた光路をたどるように、前記光ファイバーレンズ群としての出射端面を、フレネルレンズ状に形成した構成とした（請求項２）。
【００１６】
この立体映像撮像装置によれば、各光ファイバーからの出射光は、フレネルレンズ状に形成された出射端面においてそれぞれ所定角度屈折され、入射レンズに向けて出射される。
これにより、光ファイバーレンズ群の各光ファイバーにより結像される要素画像を入射レンズに向けてそれぞれ収束させることができる。そして、撮像手段により、入射レンズに向けて収束された各要素画像が撮像される。
【００１７】
さらに、本発明に係る立体映像撮像装置は、光ファイバーレンズ群と、入射レンズと、撮像手段とを備え、前記光ファイバーレンズ群は、各光ファイバーにおける出射光が前記入射レンズに向けた光路をたどるように、前記光ファイバーレンズ群としての出射端面を、面状の中央から縁側に向かって所定の曲率半径を有する曲面状に形成した構成とした（請求項３）。
【００１８】
この立体映像撮像装置によれば、各光ファイバーからの出射光は、曲面状に形成された出射端面においてそれぞれ所定角度屈折され、入射レンズに向けて出射される。
これにより、光ファイバーレンズ群の各光ファイバーにより結像される要素画像を入射レンズに向けてそれぞれ収束させることができる。そして、撮像手段により、入射レンズに向けて収束された各要素画像が撮像される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の立体映像撮像装置によれば、光ファイバーレンズ群に対面した入射レンズに各光ファイバーの出射光を収束させることができるので、光ファイバーレンズ群に凸レンズと同様の機能をもたせることができる。したがって、従来のような大型の凸レンズを別途配置する必要がなくなり、光学系が簡略化されるとともに、撮像装置の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項２に記載の立体映像撮像装置によれば、光ファイバーレンズ群としての出射端面がフレネルレンズ状に形成され、光ファイバーレンズ群に対面した入射レンズに各光ファイバーの出射光を収束させることができるので、従来のような大型の凸レンズを別途配置する必要がなくなり、光学系が簡略化されるとともに、撮像装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
請求項３に記載の立体映像撮像装置によれば、光ファイバーレンズ群としての出射端面が面状の中央から縁側に向かって所定の曲率半径を有する曲面状に形成され、光ファイバーレンズ群に対面した入射レンズに各光ファイバーの出射光を収束させることができるので、光ファイバーレンズ群をひとつの凸レンズとして用いることができる。したがって、従来のような大型の凸レンズを別途配置する必要がなくなり、光学系が簡略化されるとともに、撮像装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２３】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る立体映像撮像装置を説明するための模式図、図２は、同じく出射光の軌跡を説明するために光ファイバーレンズ群の一部と撮像装置とを示した模式図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態の立体映像撮像装置は、光ファイバーレンズ群１と、この光ファイバーレンズ群１の光路後方に配置された、入射レンズ６と撮像手段としての撮像板７とを備えた撮像装置（ビデオカメラ等）５とを備えている。
【００２５】
光ファイバーレンズ群１は、光ファイバー２を複数規則的に結束して配列し面状として形成されており、各光ファイバー２は、周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を備えたものを用いている。また、図２に示すように、光ファイバーレンズ群１は、入射レンズ６の光軸Ｏ１から離れた位置に配置される光ファイバー（例えば、光軸Ｏ１からｍ番目にある光ファイバー２（ｍ））において、その出射端面２ｂが傾斜状に形成されている。
この出射端面２ｂの、光軸Ｋｍに対する出射光ａ1″の傾斜角度θｍは、後記するようにして求められる。このような傾斜角度θｍを有することにより、光ファイバー２（ｍ）における出射光ａ1″は、撮像装置５の入射レンズ６の主点６ａに向けた光路をたどるようになる。これにより、フィルム撮像を行う場合と同等の光（要素画像）を、撮像装置５の小さな口径の入射レンズ６で、撮像することができる。
【００２６】
図１を再び参照して、撮像装置５は、前記入射レンズ６と、撮像素子からなる撮像板７とを備えている。入射レンズ６は、光ファイバーレンズ群１に対面しており、光ファイバーレンズ群１の外径寸法より小さな外径寸法を備えている。具体的には、光ファイバーレンズ群１の外径寸法に対して、例えば、１／５程度の大きさのものを用いることができる。この入射レンズ６には、前記のように、光ファイバーレンズ群１の各光ファイバー２からの光が、例えば、前記出射端面２ｂにおける出射光の傾斜角度θｍの作用によって、収束されるようになっており、入射レンズ６に入射された光は、撮像装置５内で後方の撮像板７へ向けて出射されるようになっている。
【００２７】
ここで、撮像装置５の撮像板７は、入射レンズ６に入射された複数の要素画像を撮像するためのものであり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の光学素子により構成されている。この撮像板７は、入射レンズ６の出射端面６ｂより所定の間隔を隔てた位置に配置されている。
【００２８】
次に、光ファイバーレンズ群１についてさらに詳細に説明する。
本実施の形態の光ファイバーレンズ群１に使用される各光ファイバー２は、周縁部から光軸に向かって屈折率が大きくなる屈折率分布を有しており、レンズ長さをＺ、屈折率分布定数を√Ａとしたとき、Ｚと√Ａとの関係が、
【００２９】
【数１】
2005086287.tif 000003
【００３０】
で表される関係となっている。
ここで、図３に示したような、出射端面１０ｂが何も加工されていない一般的な光ファイバー１０により構成される光ファイバーレンズ群２０と比較して、本実施の形態の光ファイバーレンズ群１を説明すると次のようになる。すなわち、一般的な光ファイバーレンズ群２０においては、出射端面１０ｂにおいて出射光が拡散した状態に広がる。今、規則的に配列された複数の光ファイバー１０のうち、光ファイバーレンズ群２０を撮像する図示しないカメラレンズの光軸Ｏ１から数えてｍ番目の位置にある光ファイバー１０（ｍ）について、この光ファイバー１０（ｍ）の光軸Ｋ１に平行な光（ａ1，ｂ1，ｃ1）が入射した際の出射光（ａ1’，ｂ1’，ｃ1’）について考えると、光ファイバー１０（ｍ）に入射した光は、次式（２）で表される行列にしたがった軌跡で進んで行く（詳細は、The Bell System Technical Journal，vol.43，July.1964，pp1759-1782）。
【００３１】
【数２】
2005086287.tif 000004
【００３２】
前記式（２）において、ｎ（０）は、光ファイバーの屈折率、ｒ1，ｒ1’は、光ファイバーへ入射する光の、入射端面上での入射位置と入射角度、ｒ2，ｒ2’は、光ファイバーから出射する光の、出射端面上での出射位置と出射角度とをそれぞれ示している。
図３に示すように、光ファイバー１０（ｍ）の入射端面１０ａにおいて、光軸Ｋ１に沿って入射した光線ａ1は、光ファイバー１０（ｍ）の光軸Ｋ１上から光ファイバー１０（ｍ）の光軸Ｋ１に沿って出射する光線ａ1’となる。また、光ファイバー１０（ｍ）の入射端面１０ａにおいて、光軸Ｋ１と平行に入射した光線ｂ1，ｃ1は、光ファイバー１０（ｍ）の光軸Ｋ１上から所定の角度をもって出射する光線ｂ1’，ｃ1’となる。
ここで、光ファイバー１０（ｍ）における出射光（ａ1’，ｂ1’，ｃ1’）の軌跡は、出射端面１０ｂにおいてスネルの法則を適用することにより調べることができる。
【００３３】
すなわち、図４に示すように、光ファイバー１０（ｍ）の内側から光ファイバー１０（ｍ）の外側に進む光線は、屈折率がｎ1の媒質から屈折率がｎ2の媒質へ進む光線の軌跡により説明することができ、出射端面１０ｂの法線１１ａに対してθ１の角度で入射した光線ＡＢは、出射端面１０ｂで法線１１ａに対してθ２の角度で進む光線ＢＣとなる。
ここで、点Ａは、光ファイバー１０（ｍ）内の光線上の点、点Ｂは、出射端面１０ｂにおける光線の到達点、点Ｃは、出射端面１０ｂより出射した光線の軌跡上の点を示している。このとき、次式（３）で示す関係が成り立つ。
【００３４】
【数３】
2005086287.tif 000005
【００３５】
このとき、ｓｉｎθ1が約θ1，ｓｉｎθ2が約θ2とすれば、
【００３６】
【数４】
2005086287.tif 000006
【００３７】
となる。これを踏まえて、本実施の形態のような出射端面２ｂ（図２参照）が傾斜された光ファイバー２（ｍ）の出射光の軌跡について説明することができる。図５に示すように、前記図４で示した光線ＡＢと同様の光線ＡＢが出射端面１０ｂに到達する点Ｂを基準として、出射端面２ｂが出射端面１０ｂに対して反時計方向に角度δ傾いているとすると、入射光線ＡＢは、この傾いた出射端面２ｂの法線２ｂ’に対して角度θ2’となる光線ＢＣ’となって進んでゆく。このときの関係は、次式（５）で表される。
【００３８】
【数５】
2005086287.tif 000007
【００３９】
このとき、ｓｉｎθ1’が約θ1’，ｓｉｎθ2’が約θ2’とすれば、
【００４０】
【数６】
2005086287.tif 000008
【００４１】
さらに、光線ＢＣ’と出射端面１０ｂの法線１１ａとがなす角度をθ2″とすると、
【００４２】
【数７】
2005086287.tif 000009
【００４３】
となる関係が成り立つ。したがって、θ2″とθ2との角度差ηは、次式（８）で求めることができる。
【００４４】
【数８】
2005086287.tif 000010
【００４５】
このことは、出射端面１０ｂを光線が到達する点Ｂを基準にして角度δだけ傾けると、出射光は前記式（８）で与えられる角度ηだけ変化することを示している。
したがって、図２に示すように、光ファイバーレンズ群１の出射端面２ｂより、Ｚf離れた位置にある撮像装置５の入射レンズ６の主点６ａへ光ファイバー２（ｍ）の光線ａ1″を入射させるためには、光軸Ｋｍに対する光線ａ1″の傾斜角度θｍが、次式（９）で与えられる角度η（ｍ，０）となる出射端面２ｂを形成すればよい。すなわち、光ファイバー２のレンズ半径をｒ、光ファイバー２（ｍ）のレンズ番号をｍとすると、
【００４６】
【数９】
2005086287.tif 000011
【００４７】
となり、レンズ番号ｍの光ファイバー２（ｍ）においては、角度η（ｍ，０）をもった出射端面２ｂを形成すれば良いということになる。したがって、前記式（８）により、光ファイバー２の光軸上の屈折率をｎ（０）として、光ファイバーレンズ群１を大気中に配置した場合、次式（１０）で求められる角度δ（ｍ，０）分だけ光ファイバー２の出射端面２ｂに傾斜をもたせれば、出射端面２ｂからの出射光が、光路後方の撮像装置５の入射レンズ６の主点６ａに向けて屈折する光路をたどることになる。
【００４８】
【数１０】
2005086287.tif 000012
【００４９】
以上説明したように、光ファイバー２（ｍ）の光軸Ｋｍに平行に入射される平行光（ａ1，ｂ1，ｃ1）のうち、光軸Ｋｍに沿って入射される光線ａ1における出射光の軌跡について説明したが、この他の、平行光（ｂ1，ｃ1）についても、同様な角度で屈折されることとなり、入射レンズ６に対して収束させることが可能である。
したがって、このような光ファイバーレンズ群１によれば、大口径の凸レンズを光ファイバーレンズ群１の光路後方に配置したときと同様の作用効果をもたせることができるようになり、撮像装置５の入射レンズ６の主点６ａに光ファイバーレンズ群１の各光ファイバー２の出射端面（例えば、光ファイバー２（ｍ）においては、出射端面２ｂ）から出射された各出射光を収束させることができる。
【００５０】
（第二の実施の形態）
図６は、本発明に係る第二の実施の形態を示す立体映像撮像装置を説明するための光ファイバーレンズ群の一部と撮像装置とを示した模式図である。
本実施の形態では、図６に示すように、光ファイバーレンズ群３０の各光ファイバー３１における出射光が、撮像装置５の入射レンズ６に向けた光路をたどるように、各光ファイバー３１の出射端面３１ｂが傾斜をもたせて斜めに形成されている点は同様であるが、その傾斜は、光ファイバーレンズ群３０の出射端面として、細かな傾斜状の凹凸を有するフレネルレンズ状となるように形成されている点が前記第一の実施の形態と異なる点である。
そして、このフレネルレンズ状の細かな傾斜状の凹凸は、光ファイバーレンズ群３０の中央から縁側に向かって、連続的に傾斜角が大きくなるように形成されている。
【００５１】
図６に示すように、このような、光ファイバーレンズ群３０では、光軸Ｋｍに対してθdの角度を有する平行光（ａ2，ｂ2，ｃ2）が入射されたときにも、撮像装置５の入射レンズ６に対して出射光を収束させることができる。
【００５２】
ここで、図７に示したような、出射端面１０ｂが何も加工されていない一般的な光ファイバー１０と比較して、本実施の形態の光ファイバーレンズ群３０を説明すると次のようになる。すなわち、一般的な光ファイバー１０においては、光軸Ｋに対してθdの角度を有する平行光（ａ2，ｂ2，ｃ2）は、出射端面１０ｂの光軸Ｋより変位したｒ2の位置から光軸Ｋと平行方向に出射する出射光ａ2’を中心として、上下にθd’の角度で出射するということが前記式（２）により導かれる。
【００５３】
そこで、図６に示すように、光ファイバーレンズ群３０の各光ファイバー３１のうち、撮像装置５の光軸Ｏ１から離れたｍ番目の位置にある光ファイバー３１（ｍ）についてその光線の軌跡を考えてみると次のようになる。すなわち、光ファイバー３１（ｍ）の光軸Ｋｍに対してθdの角度を有する平行光（ａ2，ｂ2，ｃ2）が入射されたとき、このうち、光ファイバー３１（ｍ）の光軸Ｋｍ上に入射する光ａ2を撮像装置５の入射レンズ６に入射させるためには、次式（１１）で求められる角度η（ｍ，ｒ2）だけ、光線が屈折するようにすればよい。ここで次式（１１）における出射位置ｒ2は、光ファイバー３１（ｍ）の光軸Ｋｍに対して、入射レンズ６の光軸Ｏ１側にあるので、−ｒ2となる。
【００５４】
【数１１】
2005086287.tif 000013
【００５５】
したがって、前記式（８）により、出射端面３１ｂにおける光軸Ｋｍからｒ2離れた位置における光ファイバー３１（ｍ）の屈折率をｎ（ｒ2）とすると、傾斜面の傾斜角度δ（ｍ，ｒ2）は、次式（１２）で表されるものとなる。
【００５６】
【数１２】
2005086287.tif 000014
【００５７】
このことから、図８に示すように、光ファイバー３１の出射端面３１ｂに、所定のピッチｐの刻みで、前記式（１２）で表される角度δ（ｍ，ｒ2）の傾斜を形成することにより、平行光ａ2は、撮像装置５の入射レンズ６に入射されるようになる。この場合、その他の平行光（ｂ2，ｃ2）についても、同様の結果が得られることとなる。なお、ピッチＰと刻みの深さｄは、結像状態に影響を与えない程度の大きさに設定される。また、ｂ2，ｃ2の光線の広がりと比較して撮像装置５の入射レンズ６の口径が小さい場合には、光量を損失するという現象が生じることになる。このような場合には、光ファイバーレンズ群３０の光路後方で、入射レンズ６の前方の適宜の位置に、ｂ2，ｃ2の光線の広がりを入射レンズ６へ収束させるための大口径の凸レンズを配置する必要がある。したがって、ｂ2，ｃ2の光線の広がりを考慮して入射レンズ６の口径を設定するようにすることが望ましい（詳細は、電子情報通信学会技術研究報告ｖｏｌ．９５  Ｎｏ．５８１  ＩＥ９５‐１４６）。
【００５８】
ここまでは、光ファイバーの長さをＺ、屈折率分布定数を√Ａとしたとき、Ｚと√Ａとの関係が、
【００５９】
【数１】
2005086287.tif 000015
【００６０】
で表される光ファイバーについて説明したが、次に、前記式（１）以外の場合にも、光ファイバーの出射端面に前記式（１２）と同様の傾斜を形成することにより大口径凸レンズを用いることと同等の作用をもたせることが可能である。
このことを、図９〜図１２に示すような出射端面１０ｂが何も加工されていない一般的な光ファイバー１０と比較して説明する。ここで、一般的に光ファイバーは、光路の長さ（光ファイバーの長さ）によって、出射角度が異なる性質を有しているため、光路を次式（１３）〜式（１４）に示すように、４つの範囲に分けて考える。
【００６１】
【数１３】
2005086287.tif 000016
【００６２】
【数１４】
2005086287.tif 000017
【００６３】
【数１５】
2005086287.tif 000018
【００６４】
【数１６】
2005086287.tif 000019
【００６５】
図９〜図１２において、ｒ1a，ｒ1b，ｒ1cは、平行光(ａ，ｂ，ｃ)の入射端面１０ａ上の入射位置、ｒ1a’，ｒ1b’，ｒ1c’は、平行光(ａ，ｂ，ｃ)の入射端面１０ａにおける入射角度、ｒ2a，ｒ2b，ｒ2cは、平行光(ａ，ｂ，ｃ)の出射端面１０ｂ上の出射位置、ｒ2a’，ｒ2b’，ｒ2c’は、平行光(ａ，ｂ，ｃ)の出射端面１０ｂ上の出射角度を表している。また、角度は、光ファイバー１０の光軸Ｋを基準として、左回りを正とする。なお、入射角度ｒ2a，ｒ2b，ｒ2cは、平行光であるため同一である。これらは、前記式（２）により、
【００６６】
【数１７】
2005086287.tif 000020
【００６７】
【数１８】
2005086287.tif 000021
【００６８】
【数１９】
2005086287.tif 000022
【００６９】
となる。したがって、前記式（１３）〜式（１６）のいずれの場合にも、出射光ｂ’ｃ’は、例えば、図１２に示すように、出射光ａ’を基準にして、ｒ2aの位置から、次式（２０）で表される等しい距離εだけそれぞれ離れた出射端面上の位置から、ｒ2a’を中心として、次式（２１）で表される等しい角度ε’（不図示）だけそれぞれ傾いて出射してゆく。
【００７０】
【数２０】
2005086287.tif 000023
【００７１】
【数２１】
2005086287.tif 000024
すなわち、これらのことから、出射光ａ’の出射端面１０ｂ上の位置ｒ2aに対して、前記式（１２）のδ（ｍ，ｒ2）で表される角度の傾斜を施せば、前記式（１）の場合以外の光ファイバーに対して、大口径凸レンズを用いることと同様の作用をもたせることができるようになる。
したがって、前記式（１）以外の場合にも、例えば、光ファイバー３１の出射端面３１ｂと同様に、前記式（１２）で求められる傾斜を形成することにより大口径凸レンズを用いることと同等の作用をもたせることが可能である。
なお、ピッチｐと刻みの深さｄは、結像状態に影響を与えない程度の大きさとされている。
ここでは、前記式（１２）で表されるδ（ｍ，ｒ2）は、ｒ2をｒ2aとして算出する（図８参照）。
【００７２】
（第三の実施の形態）
図１３は、本発明に係る第三の実施の形態を示す立体映像撮像装置を説明するための光ファイバーレンズ群と撮像装置とを示した模式図である。
本実施の形態では、図１３に示すように、光ファイバーレンズ群４０の各光ファイバー４１における出射光が、撮像装置５の入射レンズ６に向けた光路をたどるように、光ファイバーレンズ群４０としての出射端面４０ｂを、面状の中央から縁側に向かって所定の曲率半径を有する曲面状に形成した点が、前記第一，第二の実施の形態と異なる。
すなわち、本実施の形態で採用される光ファイバーレンズ群４０は、前記式（１２）で表されるδ（ｍ，ｒ2）の傾斜により形成される凹凸を、ピッチｐを無限に小さくしてゆくことにより、出射端面４０ｂが曲面状に形成されるようにしたものである。このため、前記√ＡＺは、ピッチｐを無限に小さくする必要があり、したがって、次式（２２）で表されるものに限られることとなる。
【００７３】
【数２２】
2005086287.tif 000025
【００７４】
ここで、入射レンズ６の光軸Ｏ１より離れたｍ番目の光ファイバー４１（ｍ）と、ｍ−１番目の光ファイバー４１（ｍ−１）とにおける傾きは、前記式（１２）により次のようになる。ここで、光ファイバー４１（ｍ）の出射端面４１（ｍ）ｂ上における出射位置が図示しない光軸から−ｒ変位されたときの傾きをδ（ｍ，−ｒ）、また、光ファイバー４１（ｍ−１）の出射端面４１（ｍ−１）ｂ上における出射位置が図示しない光軸からｒ変位されたときの傾きをδ（ｍ−１，ｒ）とすると、
【００７５】
【数２３】
2005086287.tif 000026
【００７６】
【数２４】
2005086287.tif 000027
となる。ここで、一般的に、光ファイバーでは、ｎ（−ｒ）＝ｎ（ｒ）となるので、前記式（２３）と式（２４）とにより、
【００７７】
【数２５】
2005086287.tif 000028
【００７８】
となる。このことは、互いに隣り合う光ファイバー４１同士の出射端面（例えば、出射端面４１（ｍ）ｂと出射端面４１（ｍ−１）ｂ）が連続した曲面で接続されていることを示している。
図１４は、光ファイバー４１の模式拡大図であり、この光ファイバー４１は、接線の傾きが前記式（１２）で示したδ（ｍ，ｒ2）で表される曲面となるような加工が出射端面４１ｂに施されている。このような、光ファイバー４１を用いた光ファイバーレンズ群４０（図１３参照）は、出射端面４０ｂが、全体として所定の曲率半径を有する曲面状に形成されることとなり、これにより、大口径凸レンズを用いたときと同様の作用効果が得られるようになる。
【００７９】
なお、本実施の形態のように、出射端面４０ｂが曲面となる加工を施した場合、光ファイバーレンズ群４０を構成している光ファイバー４１のレンズ長さ（Ｚ）は、位置によって異なったものとなる。このため、光ファイバー４１によっては、√ＡＺの値が前記式（２２）に記載した値とは異なる場合がある。この場合、前記式（２２）による値との差が比較的大きくなると、各光ファイバー４１によって結像される要素画像の解像度を劣化させる要因となるため、前記式（２２）の条件が満足されるように、各光ファイバー４１の√Ａを変化させて対応することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る立体映像撮像装置を説明するための模式図である。
【図２】同じく出射光の軌跡を説明するために光ファイバーレンズ群の一部と撮像装置とを示した模式図である。
【図３】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーを用いた光ファイバーレンズ群を示す模式図である。
【図４】出射光の軌跡を説明するための模式図である。
【図５】出射光の軌跡を説明するための模式図である。
【図６】本発明に係る第二の実施の形態を示す立体映像撮像装置を説明するための光ファイバーレンズ群の一部と撮像装置とを示した模式図である。
【図７】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーにおける入射光と出射光とを示す模式拡大図である。
【図８】第二の実施の形態における光ファイバーを説明するための模式拡大図である。
【図９】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーを示す模式拡大図である。
【図１０】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーを示す模式拡大図である。
【図１１】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーを示す模式拡大図である。
【図１２】出射端面が何も加工されていない一般的な光ファイバーを示す模式拡大図である。
【図１３】本発明に係る第三の実施の形態を示す立体映像撮像装置を説明するための光ファイバーレンズ群と撮像装置とを示した模式図である。
【図１４】第三の実施の形態に係る光ファイバーの模式拡大図である。
【図１５】従来のＩＰ方式を説明するための図である。
【図１６】従来のＩＰ方式による立体写真の再生法を説明するための図である。
【図１７】従来の光ファイバーレンズ群を用いた技術の説明図である。
【図１８】従来の光ファイバーレンズ群を用いた技術の説明図である。
【図１９】従来の光ファイバーレンズ群を用いた技術の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      光ファイバーレンズ群
２      光ファイバー
２ａ    入射端面
２ｂ    出射端面
５      撮像装置
６      入射レンズ
６ａ    主点
７      撮像板（撮像手段）
１０    光ファイバー
１０ａ  入射端面
１０ｂ  出射端面
２０    光ファイバーレンズ群
３０    光ファイバーレンズ群
３１    光ファイバー
３１ｂ  出射端面
４０    光ファイバーレンズ群
４１    光ファイバー
４１ｂ  出射端面
Ｏ１    光軸
【図１】
2005086287.tif 000029
【図２】
2005086287.tif 000030
【図３】
2005086287.tif 000031
【図４】
2005086287.tif 000032
【図５】
2005086287.tif 000033
【図６】
2005086287.tif 000034
【図７】
2005086287.tif 000035
【図８】
2005086287.tif 000036
【図９】
2005086287.tif 000037
【図１０】
2005086287.tif 000038
【図１１】
2005086287.tif 000039
【図１２】
2005086287.tif 000040
【図１３】
2005086287.tif 000041
【図１４】
2005086287.tif 000042
【図１５】
2005086287.tif 000043
【図１６】
2005086287.tif 000044
【図１７】
2005086287.tif 000045
【図１８】
2005086287.tif 000046
【図１９】
2005086287.tif 000047