(57)【要約】【課題】低コストで製作できる簡単な構造の装置で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。拡大・縮小撮影に関しては、使用するレンズの焦点距離と設置位置を調整することで新たに部品数を増やすことなく対応することができ、ダブプリズムないし反射面対を走査して露光することで低コスト化が実現できる。【選択図】  図１
2005010548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズムの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置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該ダブプリズム列とそれぞれの凸レンズの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２】
断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査して露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項３】
請求項２の二つの凸レンズの焦点距離が等しく、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれていることを特徴とする、請求項２に記載の立体像撮影装置。
【請求項４】
請求項２の二つの凸レンズの焦点距離が異なり、該ダブプリズムと遮光手段からそれぞれの凸レンズまでの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする、請求項２に記載の立体像撮影装置。
【請求項５】
断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査して露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であって、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される立体像撮影装置。
【数１】
2005010548.tif 000003
【数２】
2005010548.tif 000004
【請求項６】
断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査して露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であって、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される立体像撮影装置。
【請求項７】
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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面群の並ぶ方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面群からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項８】
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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面群からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項９】
屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１０】
屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１１】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１２】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影する特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２の二つの凸レンズの焦点距離が等しく、該反射面から等しい光路長を離れた位置に置かれていることを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の立体像撮影装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１２の二つの凸レンズの焦点距離が異なり、該反射面からそれぞれの凸レンズまでの光路長は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の立体像撮影装置。
【請求項１５】
屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１６】
屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１７】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１８】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項１９】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２０】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２１】
屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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、該凸レンズからの光路長、すなわち該凸レンズからハーフミラーを透過あるいは反射して至る距離が該凸レンズの焦点距離に等しい位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、該ハーフミラーと該レンチキュラーレンズの間に置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置。
【請求項２２】
屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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、該凸レンズからの光路長、すなわち該凸レンズからハーフミラーを透過あるいは反射して至る距離が該凸レンズの焦点距離に等しい位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影す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、平面上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、単一波長の光を使って被写体からの反射光と参照光との干渉縞をフィルム上に記録し、これに参照光と同様の光を当てて再生する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る。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、撮影装置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る。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に出願し、さらに異なる撮影装置を特願２００３−２５７３８に出願したが、その後さらに検討を続け、特願２００３−２５７３８に記載の撮影装置の簡素化、低価格化を実現した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、断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズムの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置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該ダブプリズム列とそれぞれの凸レンズの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長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２は、断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査して露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。
【０００９】
本発明の請求項３は、請求項２の二つの凸レンズの焦点距離が等しく、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれていることを特徴とする、請求項２に記載の立体像撮影装置である。
【００１０】
本発明の請求項４は、請求項２の二つの凸レンズの焦点距離が異なり、該ダブプリズムと遮光手段からそれぞれの凸レンズまでの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする、請求項２に記載の立体像撮影装置である。
【００１１】
本発明の請求項５は、断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査させて露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であって、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される立体像撮影装置である。
【００１２】
本発明の請求項６は、断面が底角の等しい台形である角柱棒状のダブプリズム一本、ないし該反射面を平行にして向かい合うように置かれた二本と、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に面をなす、該ダブプリズム以外を通過する光線を遮る遮光手段と、該ダブプリズムと遮光手段を挟むように、該ダブプリズムと遮光手段から等しい距離を離れた位置に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該ダブプリズムと平行な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、ないしは面上に該ダブプリズムと平行なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前（ダブプリズムとは反対の側）から第２の凸レンズの後ろ（レンチキュラーレンズないしスリット板の側）までの間のいずれかに置かれた、該ダブプリズムに垂直な単一のスリットを有する遮光板からなり、該ダブプリズムと遮光手段を、該ダブプリズムの反射面と垂直な方向に走査して露光し、撮影することを特徴とする立体像撮影装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であって、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される立体像撮影装置である。
【００１３】
本発明の請求項７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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面群の並ぶ方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面群からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長い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、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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面群からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長い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、屋根状に直交する微小な反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、第１および第２の凸レンズの焦点距離は異なり、該反射面群からそれぞれの凸レンズまでの距離は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長い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、屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、その撮像面が第２の凸レンズからその焦点距離だけ離れて置かれた撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影する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、請求項１０〜１２の二つの凸レンズの焦点距離が等しく、該反射面から等しい光路長を離れた位置に置かれていることを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の立体像撮影装置である。
【００２０】
本発明の請求項１４は、請求項１０〜１２の二つの凸レンズの焦点距離が異なり、該反射面からそれぞれの凸レンズまでの光路長は、焦点距離の長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長いことを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の立体像撮影装置である。
【００２１】
本発明の請求項１５は、屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、第１の凸レンズの前ないし後、あるいは第２の凸レンズの前ないし後のいずれかに置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２３】
本発明の請求項１７は、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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第１の凸レンズと、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、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの光路長、すなわち該反射面からハーフミラーを透過あるいは反射して各凸レンズに至る距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた凹レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＞ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、該凹レンズの焦点距離ｆ３（負の値）は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面に面して異なる方向に置かれた第１および第２の凸レンズと、第２の凸レンズから距離Ｌ１だけ離れて置かれた第３の凸レンズと、さらに第２の凸レンズから距離Ｌ２だけ離れた位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面から第１および第２の凸レンズまでの距離は等しく、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とするとき、ｆ１＜ｆ２かつｆ２＞Ｌ１であり、第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表される装置であって、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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、該凸レンズからの光路長、すなわち該凸レンズからハーフミラーを透過あるいは反射して至る距離が該凸レンズの焦点距離に等しい位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板と、該ハーフミラーと該レンチキュラーレンズの間に置かれた、該反射面の走査方向と平行な単一のスリットを有する遮光板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影す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、屋根状に直交する一対の微小な反射面と、該反射面をその稜線に垂直な方向に走査する手段と、該反射面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、該凸レンズからの光路長、すなわち該凸レンズからハーフミラーを透過あるいは反射して至る距離が該凸レンズの焦点距離に等しい位置に撮像面を持つ撮像手段と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面の走査方向と垂直な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、ないしは面上に該反射面の走査方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなり、該反射面を走査して露光し撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。
【００２９】
【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。本実施例は第１の凸レンズ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２の列と、第２の凸レンズ４と、スリットを有する遮光板３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５と、撮像面６を持つ撮像手段とからなる。ここで遮光板３のスリットを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２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。本装置のｘｚ面の平面図を図２に示した。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非対称性を避け、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２の反射面の間には遮光板８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５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。
【００３０】
図２において撮像面６は凸レンズ４からその焦点距離ｆ２だけ離れた位置に置かれ、凸レンズ１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７が存在する。ピント面７上の一点から発する光は凸レンズ１で平行光に変換され、ダブプリズムの機能によって角度が反転された平行光になり、さらに凸レンズ４からｆ２だけ離れた撮像面６上の一点に集束する。このようにして撮像面６にはピント面７の像が投影されるが、このときの投影倍率はｆ２／ｆ１となる。撮像面６に集束された光線は、図４の拡大図に示すように、撮像面６の前に置かれたレンチキュラーレンズ５の各シリンドリカルレンズの作用によって入射角θの分布に変換されて撮像面６に投影される。レンチキュラーレンズ５は図５に示した、縦のスリットが並んだスリット板１１に置き換えても同様の立体像が撮影できるが、レンチキュラーレンズ５を使う場合に比べて撮影感度は低下する。
【００３１】
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面内と同様に凸レンズ１と凸レンズ４によって７の位置のｆ２／ｆ１倍像が撮像面６に投影される。ここでダブプリズム２とレンチキュラーレンズ５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３のスリット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。このためスリット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３はダブプリズム２の列と凸レンズ３の間に置かれているが、凸レンズ１の被写体側、凸レンズ１とダブプリズム２の列の間、凸レンズ４のレンチキュラーレンズ５側のいずれの位置に置かれてもよい。遮光板３の位置（スリットの位置）は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。
【００３２】
視野角の広い立体像を撮影するためには、第１の凸レンズ１と第２の凸レンズ４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６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３に近接してスリット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５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。
【００３３】
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６に示す。本装置はレンチキュラーレンズ１３と撮影像を記録した面１２からなる。記録面１２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６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１３の各シリンドリカルレンズが１対１で対応する。このときレンチキュラーレンズ１３のピッチは、撮影条件によって決まるが、請求項１の立体像撮影装置では撮影時のレンチキュラーレンズ５のピッチと等しいレンチキュラーレンズ１３を使用できる。このことを図２を用いて説明する。
【００３４】
本装置では焦点距離の異なる第１の凸レンズ１と第２の凸レンズ４はダブプリズム２の列からそれぞれ異なる距離Ｄ１，Ｄ２だけ離れた位置に置かれ、第１の凸レンズ１と第２の凸レンズ４の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とすると、Ｄ２−Ｄ１＝ｆ２−ｆ１  の関係が成り立っている。このとき面７からｚ軸に平行に進む光線９は、第１の凸レンズ１を通って凸レンズ１からｆ１だけ離れた位置に集束する光線、すなわちダブプリズム２の列からｆ１−Ｄ１だけ右に位置する点に集束する光線になるが、ダブプリズム２の角度反転作用によって、ダブプリズム２の列から左にｆ１−Ｄ１だけはなれた位置の点から発する光線と等価な光線になって第２の凸レンズ４に達する。ところで  Ｄ２−Ｄ１＝ｆ２−ｆ１  から、ｆ１−Ｄ１＝ｆ２−Ｄ２  であるので、この光線はダブプリズム２の列から左にｆ２−Ｄ２だけはなれた位置の点から発する光線、すなわち凸レンズ４からｆ２だけ離れた点から発した光線に等しく、凸レンズ４によって再びｚ軸に平行に進む光線１０となってレンチキュラーレンズ５に入射する。このようにピント面７において平行な光が、平行性を失わずにレンチキュラーレンズ５に達して撮像面６で記録されるため、記録された像をピッチの等しいレンチキュラーレンズ１３を用いて図６の装置で再生すれば同様の平行光が再生される。ただし拡大・縮小によって光線がｚ軸となす角の絶対値が変わっているため、レンチキュラーレンズ１３の厚さと各シリンドリカルレンズの焦点距離は、撮影時のレンチキュラーレンズ５の厚さと各シリンドリカルレンズの焦点距離を投影倍率で除した値にするのが好ましい。
【００３５】
同様の装置において、第１の凸レンズと第２の凸レンズの焦点距離が等しく、等倍像の撮影をするものや、焦点距離の異なる第１の凸レンズと第２の凸レンズをダブプリズム２の列から等しい距離に置き、新たに凸レンズないし凹レンズを加えて拡大・縮小像を撮影するものは、すでに特願２００３−２５７３８にて出願済みである。本装置では新たにレンズを加えることなく拡大・縮小像を撮影することができ、一層簡単な構造になっている。ただ第１の凸レンズと第２の凸レンズがダブプリズム２の列から等しい距離に置かれていないため、第１の凸レンズから第２の凸レンズへ効率よく光線を伝えるためには、図２に示すように第２の凸レンズの口径を第１の凸レンズより大きくするなどの対策を講じる必要がある。
【００３６】
本発明の請求項２〜６は、特願２００３−２５７３８の立体像撮影装置の原理をより低コストで実現するために考案されたものである。図７は請求項２かつ請求項３の立体像撮影装置の光学系である。本装置は特願２００３−２５７３８の立体像撮影装置のダブプリズム列を一対のダブプリズム１５と遮光手段１６に置き換え、ダブプリズム１５を遮光手段１６とともに矢印の方向に走査することで、ダブプリズムの列が存在するのと同等な光線を、走査期間中の蓄積によって伝えるものである。特願２００３−２５７３８では多数のダブプリズムを並べて列を作らなければならないのに対し、一対のダブプリズムで装置を構成できるため低コスト化が実現でき、走査速度で露光を制御すればシャッターの役割を果たすことができるので他にシャッターを設ける必要がない。またスリット１８をダブプリズム１５の前後に置く設計も可能であるが、この際はダブプリズム１５は縦に長い形状である必要が無く、安価かつ容易に入手できる市販品を使うことができるうえに、スリットはダブプリズムの対のみカバーする短いものを遮光手段１６に固定し、ダブプリズム１５とともに走査する構造にすることも可能である。ダブプリズム１５は一対でなくとも単一のプリズムであっても同様の機能は実現できるが、像の明るさの対称性のためには一対で用いることがより好ましい。本実施例では二本のプリズムが反射面を外に向けて向かう合うように置かれているが、反射面が相対するように置かれても同様の効果が得られる。このようにダブプリズムを走査して撮影する方法は撮像手段にＣＣＤを用いた動画撮影に使用するのは困難である。
【００３７】
本装置において凸レンズ１４と凸レンズ１７の焦点距離は等しく、ダブプリズム１５から等しい距離に置かれ、レンチキュラーレンズ１９と撮像手段２０には等倍像が投影される。拡大・縮小撮影をする場合には、請求項１に示した通り第１・第２の凸レンズに焦点距離の異なるレンズを用い、ダブプリズムからの距離は、焦点距離が長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長くなるように置くか（請求項４）。あるいは特願２００３−２５７３８にあるように、焦点距離の異なる第１・第２の凸レンズをダブプリズムから等距離に置き、さらに第２の凸レンズからＬ１だけ離れて凹レンズないし第３の凸レンズを置き、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とし、第２の凸レンズと撮像面の距離をＬ２とするとき、ｆ２＞Ｌ１であって、凹レンズないし第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表されるようにすればよい（請求項５，６）。
【００３８】
本発明の請求項７〜９は特願２００３−２５７３８の他の立体像撮影装置に請求項１と同様の手法を適用して拡大・縮小撮影を行うものである。図８は請求項７の立体像撮影装置の光学系である。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２５の前にハーフミラー２４が置かれ、ハーフミラー２４の透過側にはスリットを有する遮光板２３と凸レンズ２２が、反射側には凸レンズ２６と撮像面２８を持つ撮像手段および撮像面２８の前に置かれたレンチキュラーレンズ２７が置かれている。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２５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になり、ハーフミラー２４はｘ軸と平行でｚ軸に対して４５度をなして傾斜している。凸レンズ２２と凸レンズ２６は焦点距離の異なるレンズで、凸レンズ２２からその焦点距離ｆ１だけ離れてピント面２９が存在し、凸レンズ２６からその焦点距離ｆ２だけ離れて撮像面２８が置かれている。またレンチキュラーレンズ２７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。
【００３９】
図９に本装置のｘｚ面の平面図を示し、図１０にｘｙ面の平面図を示す。図９においてピント面２９の光軸からａだけ離れた位置から発した光は凸レンズ２２で平行光に変換され、ハーフミラー２４を透過して反射面群２５に達したものが平行逆向きに反射されてハーフミラー２４に戻り、一部が反射されて凸レンズ２６に向かう。ここで代表的な光線の反射点をＰ，Ｑとして図中に示した。さらにこの平行な反射光は、図１０において凸レンズ２６によって撮像面２８上に集束されるが、集束位置と光軸の距離をｂとすると、ａ：ｂ＝ｆ１：ｆ２  となり、ピント面２９のｆ２／ｆ１倍像が撮像面２８に投影されることになる。一方で図１１にｙｚ面の平面図を示すように、ｚ方向に関しては撮像面２８にはスリットを有する遮光板２３の位置で平面的な遠近感が決まる平面的な像が投影され、結果として図１〜３の装置と同様な機能を持つ立体像撮影装置となる。反射面群２５の機能は図１〜３のダブプリズム２の列と同様であるため、凸レンズ２２から反射面群２５までの距離Ｄ１と凸レンズ２６からハーフミラー２４に写る反射面群２５の像までの距離Ｄ２の差を  ｆ１−ｆ２  に等しくすれば、請求項１と同様に、ｘｚ面内においてｚ軸に平行に凸レンズ２２に入射した平行光が、凸レンズ２６から出てｘｙ面内においてｙ軸に平行な光線となる条件が成立し、本装置の撮影像はレンチキュラーレンズ２７とピッチの等しいレンチキュラーレンズ１３を用いて図６の装置で表示することができる。
【００４０】
本装置においてスリットを有する遮光板２３は凸レンズ２２のハーフミラー２４の側に置かれているが、凸レンズ２２のピント面２９の側あるいは凸レンズ２６の前後のいずれに置かれても良く、撮影像を見る際に想定される観察者の視点の位置、すなわち表示面と観察者の距離を考慮して決定される。反射面群２５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。撮像手段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２３に近接してスリット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２７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。
【００４１】
図１２は請求項８の立体像撮影装置の光学系である。本装置は図８〜１１に示した装置の反射面群２５を、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多数並んでなる反射面群３２に置き換えたもので、図１３にｙｚ面の平面図を示すように、反射面群３２のｙ方向の幅を狭いことでスリットと同様の機能を持つためスリット有する遮光板を置く必要がない。さらに幅の狭い反射面群を用いる場合には、ハーフミラーを省くことも可能である。図１４は請求項９の立体像撮影装置の光学系である。図１５にｙｚ面の平面図を示すように、本装置は反射面群３８を傾斜して置き、反射光の角度を変えることで図１２，１３のハーフミラー３１を省いたものである。これによって装置はさらにシンプルになり、ハーフミラーを使うことによる光線のロスが無くなり撮影感度が改善するが、反射角によって光量が変化し、矢印４３の方向に像の明るさが減少する不均一を生じるため、この不均一を打ち消すような濃度分布を持った減光フィルタをレンチキュラーレンズ４０の前に置くなどの対策を講じる必要がある。
【００４２】
本発明の請求項１０〜２２は、特願２００３−２５７３８の反射面群を用いた立体像撮影装置の原理をより低コストで実現するために考案されたものである。図１６は請求項１０かつ請求項１３の立体像撮影装置の光学系である。本装置は特願２００３−２５７３８の立体像撮影装置の反射面群を直交する一対の反射面４６に置き換え、これを矢印の方向に走査することで、反射面群が存在するのと同等な光線を、走査期間中の蓄積によって伝えるものである。特願２００３−２５７３８では多数の反射面を並べて反射面群を作らなければならないのに対し、一対の反射面で装置を構成できるため低コスト化が実現でき、走査速度で露光を制御すればシャッターの役割を果たすことができるので、他にシャッターを設ける必要がない。
【００４３】
本装置において凸レンズ４４と凸レンズ４８の焦点距離は等しく、反射面４６から等しい光路長だけ離れて置かれ、レンチキュラーレンズ５０と撮像手段５１には等倍像が投影される。拡大・縮小撮影をする場合には、請求項７に示した通り第１・第２の凸レンズに焦点距離の異なるレンズを用い、反射面からの光路長は、焦点距離が長い凸レンズが、焦点距離の短い凸レンズより両レンズの焦点距離の差だけ長くなるように置くか（請求項１４）。あるいは特願２００３−２５７３８にあるように、焦点距離の異なる第１・第２の凸レンズを反射面から等しい光路長に置き、さらに第２の凸レンズからＬ１だけ離れて凹レンズないし第３の凸レンズを置き、第１および第２の凸レンズの焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とし、第２の凸レンズと撮像面の距離をＬ２とするとき、ｆ２＞Ｌ１であって、凹レンズないし第３の凸レンズの焦点距離ｆ３は数１で示され、さらにＬ２が数２で表されるようにすればよい（請求項１５，１６）。
【００４４】
また図１６の装置において、反射面４６を直交する一対の微小な反射面に置き換えれば、スリット４９を省くことができ（請求項１１）、微小な反射面を用いる場合にはハーフミラー４５を省く構成も可能である（請求項１２）。
【００４５】
加えて等倍撮影の場合には、第１および第２の凸レンズの焦点距離が等しいことから、これらを単一のレンズで置き換えることができる。図１７は請求項２１の立体像撮影装置の光学系である。本装置では凸レンズ５４は一つで図１６の二つの凸レンズ４４，４８の機能を果たしており、ハーフミラー５３でピント面６０と撮像面５９の側を分けている。ピント面６０と撮像面５９はともに凸レンズ５４からその焦点距離だけ離れ、直交する一対の反射面５５を矢印の方向に走査し露光して撮影する。視点の位置を決めるスリット５７はハーフミラー５３とピント面６０の間に置くことも可能であるが、このレイアウトではピント面と接近しすぎて好ましくない。
【００４６】
単一の凸レンズで等倍像を撮影する場合にも、反射面５５を直交する一対の微小な反射面に置き換えてスリット５７を省くことが可能である。図１８は請求項２２の立体像撮影装置の光学系である。図１７の反射面５５の変わりに微小な反射面６３を用い、スリット５７を省いたシンプルな構造となっている。本装置においてもスリット６３を矢印の方向に走査し露光して立体像を撮影する。
【００４７】
本発明の立体像撮影装置の説明において、凸レンズおよび凹レンズと書かれているものは単一のレンズに限るものではなく、複数枚のレンズによる組み合わせレンズであっても良いことはもちろんである。また本発明の立体像撮影装置を使って視野角の広い立体像を撮影するためには、焦点距離と口径の比が小さい凸レンズが必要である。このような大口径・厚肉のレンズは通常かなり高価で重量も大きなものとなるが、フレネルレンズを使用すれば低価格で軽量な立体像撮影装置が実現できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の立体像撮影装置によれば、部品点数の少ない簡単な装置で立体像の拡大・縮小を含めた撮影をすることができる。撮影した立体像は簡単な表示装置で見ることができ、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。本発明により簡単かつ低コストで立体写真を楽しむことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１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】本発明に使われるスリット板の説明図である。
【図６】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７】本発明の請求項２および請求項３による立体像撮影装置の実施例である。
【図８】請求項７による立体像撮影装置の実施例である。
【図９】図８の実施例のｘｚ面の平面図である。
【図１０】図８の実施例のｘｙ面の平面図である。
【図１１】図８の実施例のｙｚ面の平面図である。
【図１２】請求項８による立体像撮影装置の実施例である。
【図１３】図１２の実施例のｙｚ面の平面図である。
【図１４】請求項９による立体像撮影装置の実施例である。
【図１５】図１４の実施例のｙｚ面の平面図である。
【図１６】請求項１０および請求項１３による立体像撮影装置の実施例である。
【図１７】請求項２１による立体像撮影装置の実施例である。
【図１８】請求項２２による立体像撮影装置の実施例である。
【符号の説明】
１，１４，２２，３０，３７，４４  ・・・  第１の凸レンズ
２  ・・・  ダブプリズム
３，１８，２３，４９，５７  ・・・  スリットを有する遮光板
４，１７，２６，３３，３９，４８  ・・・  第２の凸レンズ
５，１３，１９，２７，３４，４０，５０，５８，６５  ・・・  レンチキュラーレンズ
６，２０，２８，３５，４１，５１，５９，６６  ・・・  撮像面
７，２１，２９，３６，４２，５２，６０，６７  ・・・  ピント面
８  ・・・  遮光板
９  ・・・  ピント面からｚ軸に平行に進む光線
１０  ・・・  レンチキュラーレンズに入射するｚ軸に平行な光線
１１  ・・・  スリット板
１２  ・・・  撮影像
１５  ・・・  ダブプリズム
１６  ・・・  遮光手段
２４，３１，４５，５３，６１  ・・・  ハーフミラー
２５  ・・・  反射面群
３２，３８  ・・・  微小な反射面が並んだ反射面群
４３  ・・・  像の明るさの勾配を表す矢印
４６，５５  ・・・  屋根状に直交する一対の反射面
４７，５６，６４  ・・・  反射面の支持体
５４，６２  ・・・  凸レンズ
６３  ・・・  屋根状に直交する一対の微小な反射面
【図１】
2005010548.tif 000005
【図２】
2005010548.tif 000006
【図３】
2005010548.tif 000007
【図４】
2005010548.tif 000008
【図５】
2005010548.tif 000009
【図６】
2005010548.tif 000010
【図７】
2005010548.tif 000011
【図８】
2005010548.tif 000012
【図９】
2005010548.tif 000013
【図１０】
2005010548.tif 000014
【図１１】
2005010548.tif 000015
【図１２】
2005010548.tif 000016
【図１３】
2005010548.tif 000017
【図１４】
2005010548.tif 000018
【図１５】
2005010548.tif 000019
【図１６】
2005010548.tif 000020
【図１７】
2005010548.tif 000021
【図１８】
2005010548.tif 000022