(57)【要約】【課題】本デバイスは、第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）と、第２のフィルタリングセグメント（１２；１２’）と、第３のフィルタリングセグメント（１３、１３’）とを含む複数の互いに排他的なフィルタリングセグメントへと分割されている開口絞りディスク（１；１’）を含み、第３のフィルタリングセグメント（１３；１３’）は、第１および第２のフィルタリングセグメントを通すスペクトル（２３）の部分に含まれているそのスペクトルの第３の部分を通すように適合されている。【解決手段】第３のフィルタリングセグメントに起因して、スペクトルの第３の部分（好ましくは青）に対応する色成分に割り当てられている開口は、第１および第２のフィルタリングセグメントを通すスペクトルの部分に対応する色成分に割り当てられている開口よりも大きい。【選択図】図２Ｂ
2013125279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光センサと、
スペクトルにわたって分布する複数の波長を有する複数の光線によって照らされる３Ｄシーンを前記撮像光センサ上に撮像するように適合されているレンズであって、前記レンズは、光軸および開口絞りを有する、レンズと、
前記開口絞りの表面にほぼ含まれた、前記光軸を中心とする開口絞りディスク（１；１’）であって、前記開口絞りディスクは、第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）と第２のフィルタリングセグメント（１２；１２’）とを含む複数の互いに排他的なフィルタリングセグメントへと分割され、前記第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）及び前記第２のフィルタリングセグメント（１２；１２’）は、前記開口絞りディスク（１；１’）の中心を通る対称軸に対して互いに対称であり、前記第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）は、前記スペクトルの第１の所定の部分（２１）を通すように適合されており、前記第２のフィルタリングセグメントは、前記第１の所定の部分（２１）とは異なる前記スペクトルの第２の所定の部分（２２）を通すように適合されている、開口絞りディスク（１；１’）と
を含むアナグリフ式立体撮像デバイスにおいて、
前記開口絞りディスク（１；１’）はまた、前記対称軸に対称な第３のフィルタリングセグメント（１３；１３’）を含み、
前記スペクトルの前記第１の所定の部分（２１）と、前記スペクトルの前記第２の所定の部分（２２）は、前記スペクトルの共通部分を含み、
前記第３のフィルタリングセグメント（１３；１３’）は、前記スペクトルの前記共通部分に含まれている前記スペクトルの第３の部分（２３）を通すように適合されており、
前記第３のフィルタリングセグメント（１３；１３’）は、前記スペクトルの前記第１の所定の部分（２１）のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように、かつ前記スペクトルの前記第２の所定の部分（２２）のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように適合されている、アナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項２】
前記シーンの照射から発して前記撮像光センサ上の前記レンズを通して前記シーンを撮像する光線は、前記開口絞り面ディスク（１）において、前記スペクトルの前記第１の部分（２１）における光線の第１のグループ、前記スペクトルの前記第２の部分（２２）における光線の第２のグループ、および前記スペクトルの前記第３の部分（２３）における光線の第３のグループへと分割され、
前記第１、第２、および第３のグループの光線は集まって、前記撮像光センサの前記感光表面上に前記シーンのアナグリフ合成画像を形成する、請求項１に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項３】
前記第３のフィルタリングセグメント（１３；１３’）は、前記第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）と前記第２のフィルタリングセグメント（１２；１２’）に対応する表面を除いて前記開口絞りディスク（１；１’）の表面をほぼ満たす、請求項１または２に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項４】
前記スペクトルの前記第１の所定の部分（２１）は、前記第１のフィルタリングセグメント（１１）を通る多色性の白色光線にマゼンタの色相を与えるように定義され、
前記スペクトルの前記第２の所定の部分（２２）は、前記第２のフィルタリングセグメント（１２）を通る前記多色性の白色光線にシアンの色相を与えるように定義され、
前記スペクトルの前記第３の所定の部分（２３）は、前記第３のフィルタリングセグメント（１２）を通る前記多色性の白色光線に青の色相を与えるように定義される、請求項１から３のいずれか一項に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項５】
前記第１のフィルタリングセグメント（１１）は、４８０ｎｍと５８０ｎｍの間に含まれる波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長と、６００ｎｍを上回る波長とを著しく透過するように定義され、
前記第２のフィルタリングセグメント（１２）は、５８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ５６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義され、
前記第３のフィルタリングセグメント（１３）は、４８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義される、請求項１から３のいずれか一項に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項６】
前記開口絞りディスク（１；１’）は、それぞれが穴または切欠きを有する２枚の面カラーフィルタ（３１、３２；３１’、３２’）の重ね合わせから作製され、前記穴または切欠きの形状は、前記対称な第１および第２のフィルタリングセグメント（１１、１２；１１’、１２’）のうちの１つに対応し、前記２枚のカラーフィルタ（３１、３２；３１’、３２’）は、１８０°回転してずらされ、それによって、それぞれのフィルタ（３１、３２；３１’、３２’）の前記穴または切欠きが、これらのフィルタに平行でこれらのフィルタ（３１、３２；３１’、３２’）の共通の中心を通る軸に対して互いに対称となるように配置され、前記第１のフィルタ（３１；３１’）の素材は、前記第１のフィルタリングセグメント（１１；１１’）として波長を透過するように選択され、前記第２のフィルタ（３２；３２’）の素材は、前記第２のフィルタリングセグメント（１２；１２’）として波長を透過するように選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項７】
前記レンズはアイリスを含み、前記アイリスは、前記レンズの前記光軸を中心とし、前記開口絞りディスクのすぐ隣または付近に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項８】
前記開口絞りディスク（１１’）は、その中心の周りの４つのセクタへと分割され、第１のセクタは、前記第１のフィルタリングセグメント（１１’）に相当し、第２のセクタは、前記対称軸に対して前記第１のフィルタリングセグメント（１１’）と対称な前記第２のフィルタリングセグメント（１２’）に相当し、第３のセクタは、前記第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメント（１３’Ａ）に相当し、第４のセクタは、前記第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメント（１３’Ｂ）に相当し、前記第１のサブセグメント（１３’Ａ）と前記第２のサブセグメント（１３’Ｂ）はそれぞれ、前記対称軸に垂直で前記ディスクの前記中心を通るラインの別々の側に配置され、共に前記第３のフィルタリングセグメントを形成する、請求項７に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【請求項９】
いかなる円も、前記開口絞りディスク（１’）の前記中心を中心とするものと定義され、この開口絞りディスク（１）をカバーするものと定義され、また、少なくとも４つの円弧に分割され、第１の円弧が前記第１のフィルタリングセグメント（１１’）をカバーし、第２の円弧が前記第２のフィルタリングセグメント（１２’）をカバーし、第３の円弧が前記第３のフィルタリングセグメントの前記第１のサブセグメント（１３’Ａ）をカバーし、第４の円弧が前記第３のフィルタリングセグメントの前記第２のサブセグメント（１３’Ｂ）をカバーするものと定義される場合、前記３つのフィルタリングセグメント（１１’、１２’、１３’Ａ、１３’Ｂ）のジオメトリは、これらの円弧のそれぞれの長さが前記円の半径の関数として単調に増加するように定義される、請求項８に記載のアナグリフ式立体撮像デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルカラーの立体３次元撮像デバイスと、それらの作製のための方法とに関する。より詳細には、本発明は、適切な色付きのメガネを用いてフルカラーの３次元効果用として見ること、またはメガネなしで２次元画像として見ることを二者択一的に行うことができる３次元画像を生成するモノレンズのアナグリフ式（monolens anaglyphic）３次元撮像デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、アナグリフ式立体撮像デバイスを開示しており、このデバイスは、
−  受像媒体と、
−  スペクトルにわたって分布する複数の波長を有する複数の光線によって照らされる３Ｄシーンを前記受像媒体上に撮像するように適合されているレンズであって、光軸および開口絞りを有するレンズと、
−  開口絞りの表面に含まれていて前記光軸を中心とする開口絞り面ディスクを、左のセグメントと、右のセグメントと、補完的な黒の不透明のセグメントとを含む複数の互いに排他的なセグメントへと分割するための手段であって、左のセグメントと右のセグメントは前記ディスクの中心に互いに対称であり、補完的なセグメントは前記ディスクの中心に対称である手段とを含み、前記分割手段は、開口絞り面ディスクにおける左のセグメント上に配置されていてスペクトルの第１の所定の部分を通すように適合されているフィルタ（例：図８の参照番号１３２−赤のフィルタ）と、開口絞り面ディスクの右のセグメント上に配置されていてスペクトルの第２の所定の部分を通すように適合されている第２のフィルタ（例：図８の参照番号１３４−青緑色、すなわちシアンのフィルタ）とを含む。
【０００３】
このようなアナグリフ式立体撮像デバイスにおいては、シーンの物体の照射から生じて前記レンズを通してそれらの物体を受像媒体上に撮像する光線は、開口絞り面ディスクにおいて、スペクトルの第１の部分における光線の第１のグループ（図５の参照番号６２ａ）、およびスペクトルの第２の部分における光線の第２のグループ（図５の参照番号６２ｂ）へと分割され、それによって、第１のグループの光線と第２のグループの光線は、受像媒体上に集まってシーンのアナグリフ合成画像を形成し、この合成画像は、スペクトルの第１の（赤の）部分におけるシーンの第１の赤の画像、およびスペクトルの第２の部分におけるシーンの第２の（シアンの）画像から形成される。
【０００４】
Robin Lobelによって著されて2009年1月に発行された「Magenta-cyan Anaglyphs」という名称の文献においては、マゼンタ−シアンのアナグリフ画像を使用することの利点が、原色のその他のタイプの組合せ、たとえば赤−シアンのアナグリフなどに勝るものとして強調されている。このようなマゼンタ−シアンのアナグリフは、１つの共通した原色の青色を両方の目に送る。青色の左の１次像と、青色の右の１次像とを混合することに起因して生じることがある青色のゴーストは、平均的な視差に等しい分量だけこれらの像を水平にぼかすことによって回避される。青色は人間の目によって低い空間周波数で知覚されるため、そのようなぼかしによって、カラー画像の鮮明度が視聴者によって知覚される際に低減することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３７１２１９９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、とりわけ、特許文献１のアナグリフ式立体撮像デバイスを、アナグリフの２つの色、とりわけシアン−マゼンタとして、それらのスペクトルの共通部分をとりわけ青色で有する２つの色用に適合させることによって、そのデバイスを改良すること、およびこの共通部分を有する像の色成分を、より小さい被写界深度（depth field）をこの特定の成分に設定することによって、ぼかすことである。
【０００７】
この目的から、本発明の主題は、
−  撮像光センサと、
−  スペクトルにわたって分布する複数の波長を有する複数の光線によって照らされる３Ｄシーンを前記撮像光センサ上に撮像するように適合されているレンズであって、光軸および開口絞りを有するレンズと、
−  開口絞りの表面にほぼ含まれていて前記光軸を中心とする開口絞りディスクであって、第１のフィルタリングセグメントと、第２のフィルタリングセグメントとを含む複数の互いに排他的なフィルタリングセグメントへと分割され、第１のフィルタリングセグメントと第２のフィルタリングセグメントは、前記開口絞りディスクの中心を通る対称軸に対して互いに対称であり、第１のフィルタリングセグメントは、スペクトルの第１の所定の部分を通すように適合されており、第２のフィルタリングセグメントは、第１の所定の部分とは異なるスペクトルの第２の所定の部分を通すように適合されている開口絞りディスクと
を含むアナグリフ式立体撮像デバイスにおいて、
−  開口絞りディスクはまた、前記対称軸に対称な第３のフィルタリングセグメントを含み、
−  スペクトルの第１の所定の部分と、スペクトルの第２の所定の部分は、スペクトルの共通部分を含み、
−  第３のフィルタリングセグメントは、スペクトルの前記共通部分に含まれているスペクトルの第３の部分を通すように適合されており、
−  第３のフィルタリングセグメントは、スペクトルの第１の所定の部分のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように、かつスペクトルの第２の所定の部分のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように適合されていることを特徴とするアナグリフ式立体撮像デバイスである。
【０００８】
第３のフィルタリングセグメントは、スペクトルのこの第３の部分のみを通すように適合されていることが好ましい。
【０００９】
スペクトルの第３の部分に対応する像の色成分を通す開口絞りディスクの表面の第３の部分は、スペクトルの第１の部分に対応する色成分を通す開口絞りディスクの表面の第１の部分（これは第１のフィルタリングセグメントに相当する）よりも大きく、また、スペクトルの第２の部分に対応する色成分を通す開口絞りディスクの表面の第２の部分（これは第２のフィルタリングセグメントに相当する）よりも大きい。なぜなら、表面のこの第３の部分は、第１のフィルタリングセグメントと、第２のフィルタリングセグメントと、第３のフィルタリングセグメントとを含むためである。従来技術と比較して、本発明は、第１および第２のフィルタリングセグメントを通るスペクトルの第３の部分に起因するだけでなく、スペクトルの第３の部分を通す第３のセグメントの存在にも起因して、とりわけより明るくより鮮やかな画像を提供する。
【００１０】
表面のこのより大きい第３の部分に起因して、スペクトルの第３の部分に対応する色成分に割り当てられている開口は、スペクトルの第１の部分または第２の部分に対応する色成分に割り当てられている開口よりも大きい。したがって、スペクトルの第３の部分に対応する色成分の被写界深度は、スペクトルの第１の部分または第２の部分に対応する色成分の被写界深度よりも小さい。したがって、スペクトルの第３の部分に対応する取り込まれた像の色成分は、ぼやけている。
【００１１】
動作中、好ましくは、前記シーンの照射から発して、前記撮像光センサ上の前記レンズを通して前記シーンを撮像する光線は、前記開口絞り面ディスクにおいて、スペクトルの第１の部分における光線の第１のグループ、スペクトルの第２の部分における光線の第２のグループ、およびスペクトルの第３の部分における光線の第３のグループへと分割され、第１、第２、および第３のグループの光線は集まって、前記シーンのアナグリフ合成画像を前記撮像光センサの感光表面上に形成する。
【００１２】
第３のフィルタリングセグメントは、スペクトルの共通部分に含まれているスペクトルの第３の部分を通すように適合されており、スペクトルの第１の部分のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように、またスペクトルの第２の部分のうちで前記共通部分から外れる部分を通さないように適合されているため、またとりわけ、第３のフィルタリングセグメントが、スペクトルのこの第３の部分のみを通すように適合されている場合には、取り込まれた像のうちでスペクトルのこの第３の部分に対応するぼやけた色成分は、他の色成分に干渉せず、そして有利なことに、それらの他の色成分はぼやけず、きわめて鮮明に維持される。
【００１３】
第３のフィルタリングセグメントは、第１のフィルタリングセグメントと第２のフィルタリングセグメントに対応する表面を除いて開口絞りディスクの表面をほぼ満たすことが好ましい。そして取り込まれた画像は、よりいっそう明るく鮮やかになる。
【００１４】
好ましくは、
−  スペクトルの第１の所定の部分は、第１のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線にマゼンタの色相を与えるように定義され、
−  スペクトルの第２の所定の部分は、第２のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線にシアンの色相を与えるように定義され、
−  スペクトルの第３の所定の部分は、第３のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線に青の色相を与えるように定義される。
【００１５】
好ましくは、
−  第１のフィルタリングセグメントは、４８０ｎｍと５８０ｎｍの間に含まれる波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長と、６００ｎｍを上回る波長とを著しく透過するように定義され、
−  第２のフィルタリングセグメントは、５８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ５６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義され、
−  第３のフィルタリングセグメントは、４８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義される。
【００１６】
もちろん、スペクトルのこの第３の部分は、依然としてスペクトルの第１の部分とスペクトルの第２の部分の両方に属している。というのは、青のスペクトルは、マゼンタのスペクトルとシアンのスペクトルの両方に属しているためである。
【００１７】
スペクトルのそれらの部分および／またはフィルタリングセグメントの好ましい定義によって、ぼやけているのは、取り込まれた像の青の成分であることが推察される。人間の目の空間解像度は、青色に関しては、その他の色に比べて、とりわけ緑色に比べて、より低いため、取り込まれた像の青の成分のぼかしは、有利なことに、もはや欠点とはみなされない。
【００１８】
好ましくは、開口絞りディスクは、それぞれが穴または切欠きを有する２枚の面カラーフィルタの重ね合わせから作製され、その穴または切欠きの形状は、対称な第１および第２のフィルタリングセグメントのうちの１つに対応し、それらの２枚のカラーフィルタは、１８０°回転してずらされ、それによって、それぞれのフィルタの穴または切欠きが、これらのフィルタに平行でこれらのフィルタの共通の中心を通る軸に対して互いに対称となるように配置され、第１のフィルタの素材は、第１のフィルタリングセグメントとして波長を透過するように選択され、第２のフィルタの素材は、第２のフィルタリングセグメントとして波長を透過するように選択される。
【００１９】
好ましくは、レンズはアイリス（iris）を含み、このアイリスは、レンズの光軸を中心とし、開口絞りディスクのすぐ隣または付近に配置される。
【００２０】
好ましくは、開口絞りディスクは、その中心の周りの４つのセクタへと分割され、第１のセクタは、第１のフィルタリングセグメントに相当し、第２のセクタは、前記対称軸に対して第１のフィルタリングセグメントと対称な第２のフィルタリングセグメントに相当し、第３のセクタは、第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメントに相当し、第４のセクタは、第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメントに相当し、第１のサブセグメントと第２のサブセグメントはそれぞれ、前記対称軸に垂直で開口絞りディスクの中心を通るラインの別々の側に配置され、共に第３のフィルタリングセグメントを形成する。
【００２１】
好ましくは、いかなる円も、開口絞りディスクの中心を中心とするものと定義され、この開口絞りディスクをカバーするものと定義され、また、少なくとも４つの円弧に分割され、第１の円弧が第１のフィルタリングセグメントをカバーし、第２の円弧が第２のフィルタリングセグメントをカバーし、第３の円弧が第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメントをカバーし、第４の円弧が第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメントをカバーするものと定義される場合、３つのフィルタリングセグメントのジオメトリは、これらの円弧のそれぞれの長さが前記円の半径の関数として単調に増加するように定義される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
非限定的な例として与えられる後述の説明を読み、添付の図面を参照すれば、本発明をさらに明確に理解することができるであろう。
【図１Ａ】図１Ｂの開口絞りディスクを２枚の面カラーフィルタの重ね合わせからどのようにして作製することができるかを示す図である。
【図１Ｂ】本発明のアナグリフ式立体撮像デバイスのための開口絞りディスクの第１の実施形態を示す図である。
【図２Ａ】図２Ｂの開口絞りディスクを他の２枚の面カラーフィルタの重ね合わせからどのようにして作製することができるかを示す図である。
【図２Ｂ】本発明のアナグリフ式立体撮像デバイスのための開口絞りディスクの第２の実施形態を示す図である。
【図３】図１Ｂおよび図２Ｂの開口絞りディスクのそれぞれのフィルタリングセグメントごとの分光透過率の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
視聴者がアナグリフ立体画像を見ることができるようにするためには、その視聴者は、アナグリフ式メガネを着用すべきである。そのようなメガネは、可視スペクトルの第１の部分を通す左のカラーフィルタリングレンズと、第１の部分とは異なる可視スペクトルの第２の部分を通す右のカラーフィルタリングレンズとを有し、それによって、左のレンズを通して視聴者の左目によって見られる像は、右のレンズを通して視聴者の右目によって見られる像とは異なることが可能である。したがって、それぞれのアナグリフ立体画像は、本質的に左目の像と右目の像とを含む。アナグリフ立体画像の左目の像と右目の像との違いは、立体画像における物体の横方向のズレに対応しており、このズレが、視聴者による立体的な両目の知覚を引き起こす。
【００２４】
本発明によるアナグリフ式立体撮像デバイスは、光チャンバを有するカメラ本体を含み、光チャンバは、それ自体が、とりわけＣＣＤまたはＣＭＯＳテクノロジーに基づく、ピクセル化された撮像光センサ（pixelated imaging light sensor）を含む。このカメラ本体は、たとえばムービーカメラやスチールカメラなど、任意のタイプのものでよい。レンズが、このカメラ本体に取り付けられ、撮像光センサの感光表面と一致するその焦点面において像を形成するように配置される。撮像光センサの感光表面は、たとえば赤の原色、緑の原色、青の原色など、可視スペクトルの全体にわたって分布している別々の原色に対してスペクトルの感応性を有するように適合されている。
【００２５】
開口絞り面と呼ばれる特徴を有する、レンズに対して物理的に結合されている面が存在することが、レンズ系の一般的な特徴である。この開口絞りは、物体空間から受け取られて像空間へ透過されるエネルギーの軸の円錐形（axial cone）のサイズを制限する。開口絞りの特性は、３次元の物体空間における１つのポイントから発してレンズによって受け取られるすべての光が、開口絞りを全体的に満たすこと、すなわち、カメラ内の像空間において結果として得られる像が、開口絞りの全領域にわたって均等に進む光線のほぼ均等な分布から構成されることである。
【００２６】
レンズは、開口絞りの表面にほぼ含まれていてこのレンズの光軸を中心とする開口絞りディスク１を含む。図１Ｂに示されているように、開口絞りディスク１は、第１の（左の）フィルタリングセグメント１１と、第２の（右の）フィルタリングセグメント１２と、第３の補完的なフィルタリングセグメント１３とを含む複数の互いに排他的なフィルタリングセグメントへと分割されている。左のフィルタリングセグメント１１と右のフィルタリングセグメント１２は、開口絞りディスク１の中心を通る対称軸に互いに対称である。実際に左目の像と右目の像に対応するそれぞれの立体画像の２つの固有の像を有するためには、立体画像の取り込み中は、この対称軸の向きは垂直でなければならない。第３の補完的なフィルタリングセグメント１３は、開口絞りディスク１の残りの表面をほぼ満たす、すなわち、開口絞りディスク１のうちで第１のフィルタリングセグメント１１と第２のフィルタリングセグメント１２に対応する表面を除いた表面を満たす。一変形形態として、第３の補完的なフィルタリングセグメント１３は、ディスク１の残りの表面の一部分だけに相当することが可能である。図１Ｂに示されているように、補完的なフィルタリングセグメント１３は、上で定義した対称軸に対称である。第１のフィルタリングセグメント１１は、スペクトルの第１の所定の部分を通すように適合されている。第２のフィルタリングセグメント１２は、スペクトルの第２の所定の部分を通すように適合されている。本発明によれば、第３のフィルタリングセグメント１３は、スペクトルの第１の所定の部分と、スペクトルの第２の所定の部分との両方に含まれているスペクトルの共通部分に含まれているスペクトルの第３の部分を通すように適合されており、スペクトルの第１の部分のうちでこの共通部分から外れる部分を通さないように、またスペクトルの第２の部分のうちでこの共通部分から外れる部分を通さないように適合されている。一般にフィルタリングセグメント１１、１２、および１３は、開口絞りディスク１上で互いに隣接して配置されている。以降で例示するように、これらのフィルタリングセグメントのうちのいくつかは、いくつかのカラーフィルタリング層から構成することができる。レンズの修正は、開口絞りディスク１の厚さの存在に関してわずかな補正を行うことが必要となる可能性が生じる場合を除いて、その他の場合には行われない。
【００２７】
結果として、スペクトルの別々の部分を通す別々のフィルタリングセグメント１１、１２、および１３を有するこの開口絞りディスク１を付加すると、レンズによって物体空間から像空間へ透過されている光エネルギーが失われる結果となることがわかる。
【００２８】
開口絞りディスク１のフィルタリングセグメントは、それらのセグメントが透過するスペクトルの対応する部分の明るさの透過を提供するように、それ自体が知られている方法で構築されることが好ましく、それによって、アナグリフ式立体撮像デバイスによって取り込まれた画像が、記載される類似の視覚フィルタを用いて見られる場合に、ほぼ等しい明るさの感覚がビューの目において生じることになる。これによって、それぞれの目の瞳孔が別々の明るさのレベルに反応することを必要とされることによって生じる可能性があるいかなる不快感も回避される。
【００２９】
一例として、カメラ上に取り付けられるレンズは、ダブルメニスカスアナスチグマートタイプ（double meniscus anastigmat type）であり、これは、２つの凹メニスカス内側ダブレット（negative meniscus inner doublet）および外側凸要素（outer positive element）を有し、外側凸要素は、ダブレットとして二重にされている（compounded as a doublet）。そしてレンズの開口絞りディスク１は、内側メニスカス要素（inner meniscus element）どうしの間に配置される。本発明は、すべてのタイプのカメラ対物レンズと共に使用するように適合することができる。
【００３０】
第３の共通部分を有する第１の部分および第２の部分へとスペクトルを分割するには多くの可能な形態がありうるが、図３を参照して以降で例示するような１つの特定の分割形態が好ましく、図３は、それぞれのフィルタリングセグメント１１、１２、１３の透過率と、スペクトルのそれぞれの部分２１、２２、２３のスペクトル分布とを波長に応じて示している。
【００３１】
スペクトルの第１の部分２１は、第１のフィルタリングセグメント１１を通る多色性の白色光線にマゼンタの色相を与えるように定義されることが好ましい。スペクトルのこの第１の部分２１は、４６０ｎｍを下回る波長と、６００ｎｍを上回る波長とに対応することが好ましい。図３に示されているように、この第１のフィルタリングセグメント１１は、４８０ｎｍと５８０ｎｍの間に含まれる波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長と、６００ｎｍを上回る波長とを著しく透過するように定義されることが好ましい。
【００３２】
スペクトルの第２の部分２２は、第２のフィルタリングセグメント１２を通る多色性の白色光線にシアンの色相を与えるように定義されることが好ましい。スペクトルのこの第２の部分２２は、５６０ｎｍを下回る波長に対応することが好ましい。図３に示されているように、この第２のフィルタリングセグメント１２は、５８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ５６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義されることが好ましい。
【００３３】
上で好ましく定義されたそのような第１のフィルタリングセグメント１１および第２のフィルタリングセグメント１２に関して、スペクトルの第１の部分と、スペクトルの第２の部分との両方に含まれるスペクトルの共通部分は、４６０ｎｍを下回る波長に対応する。そして図３に示されているように、本発明の第３のフィルタリングセグメント１３は、４８０ｎｍを上回る波長を著しく透過しないように、かつ４６０ｎｍを下回る波長を著しく透過するように定義される。つまり第３のフィルタリングセグメント１３は、スペクトルの第１の部分のうちで共通部分から外れる部分を通さないように、かつスペクトルの第２の部分のうちで共通部分から外れる部分を通さないように定義される。スペクトルの第３の部分２２は、第３のフィルタリングセグメント１３を通る多色性の白色光線に青の色相を与えるように定義されることが好ましい。
【００３４】
第３の共通部分を有する第１の部分および第２の部分へとスペクトルを分割することに関する一変形形態として、別の特定の分割を用いることができ、この分割においては、スペクトルの第１の部分は、上述のように、第１のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線にマゼンタの色相を与えるように定義され、スペクトルの第２の部分は、第２のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線に黄色の色相を与えるように定義され、スペクトルの第３の部分は、第３のフィルタリングセグメントを通る多色性の白色光線に赤の色相を与えるように定義される。
【００３５】
フィルタリングセグメントは、それらのフィルタリングセグメントが透過性を有する範囲全体にわたっては非常に高いがその範囲外では無視できる値まで低下するバンドパス透過特性を有する。そのようなフィルタリングセグメントは、さまざまな形態のうちの任意の形態を取ることができ、透明な基板をコーティングすることによって作製されるダイクロイックリフレクタが、特に効果的なタイプの１つである。不完全な横方向の配置、開口絞りの面からの軸方向のズレ、および垂直方向の位置合わせミスまたは歪みによるものなど、フィルタリングセグメントまたは開口絞りディスク全体の配置ミスは、適度に軽微であることがわかっている。
【００３６】
次いで本発明によるアナグリフ式立体撮像デバイスの動作の一実施形態について記載する。撮像デバイスのレンズは、取り込む３Ｄシーンの物体空間における対象の特定の面が、撮像光センサの感光表面の焦点面上に、すなわちカメラチャンバ内に含まれている像空間内に撮像されるように、それ自体が知られている方法でセットされると仮定する。また、物体空間内に複数の前景面および背景面が存在し、それらの前景面および背景面は、この像空間においてそれぞれ背景面および前景面へと撮像されると仮定する。やはり、物体空間内のある物体から発してレンズを、したがって開口絞りディスクを通ることができるエネルギーのすべての光線は、開口絞りの面における単一のポイントに対応するということ、および物体から受け取られるすべての光は開口絞りを完全に満たすということに留意されたい（この仮定は、有向光線エネルギー、すなわち、有向出力を有する光源を無視しているが、この一般性の欠如は非常に軽微であるため、無視することができる）。開口絞りディスク１を、そのフィルタリングセグメント１１、１２、１３を伴って、開口絞りに、または開口絞りの近くに配置することによって、この開口絞りディスクはしたがって、第１のフィルタリングセグメント１１を通る光線の第１のグループによって、第２のフィルタリングセグメント１２を通る光線の第２のグループによって、そして第３のフィルタリングセグメント１３を通る光線の第３のグループによって照らされる。カメラチャンバの３次元の像空間におけるそれぞれの結像位置において、光線のこれらのグループが集まって、光線束の３つのグループを足し合わせることから得られるバランスのとれた色組成を有する合成画像が得られる。しかし第１の束と第２の束は、（垂直な）対称軸の両側における対称な第１のフィルタリングセグメント１１と第２のフィルタリングセグメント１２との間の（水平な）距離に関して、両目による隔たりまたは視差を有する。第３のフィルタリングセグメント１３は、（垂直な）対称軸に対称であるため、第３の束は、両目による隔たりを有さない。
【００３７】
像空間におけるそれぞれの合成画像は、開口絞りディスク１の第１、第２、および第３のフィルタリングセグメント１１、１２、１３から発して集まる第１、第２、および第３の束から構築される。これらの集まる第１、第２、および第３の束の別々のスペクトル成分が足し合わさって、合成カラー画像が形成される。
【００３８】
レンズは、動作中の撮像デバイスの露光フレーム内における撮像光センサの感光表面の面上で、３次元の物体空間における対象の特定の面に焦点を合わせるように調整されると仮定する。一般に、これによって必要とされるのは、感光表面からのレンズの距離またはその他の適切なジオメトリを、物体空間における対象の面から３次元の像空間における画像へと形成されるそれらの合成画像が感光表面と位置合わせされる（fall into registry）ような方法で調整することだけである。この対象の像面の前または後ろに形成される合成画像は、その像面と厳密に焦点合わせされることはないということがすぐにわかる。
【００３９】
次いで、物体空間において撮像される３Ｄシーンにおける３つの物体を参照すると、第１の物体は、対象の面にあり、第２の物体は、この対象の面の前の前景にあり、第３の物体は、この対象の面の後ろの背景にある。
【００４０】
はじめに第１の物体が、レンズを通して、合体した鮮明な第１の合成画像として、撮像光センサの感光表面において現れる。その結果、光の減衰を除いて、まるで第１、第２、および第３のフィルタリングセグメントを通してカラーフィルタリング動作が行われなかったかのように、その表面がスペクトルの第１、第２、および第３の部分にさらされることになる。
【００４１】
しかし第２の前景物体は、レンズを通して、像空間の背景に存在する第２の合成画像となり、それに応じて、第１のフィルタリングセグメント１１を通る光線束、第２のフィルタリングセグメント１２を通る光線束、および第３のフィルタリングセグメント１３を通る光線束は、撮像光センサの感光表面の面と交差する際に集まっているであろう。この結果、像空間における感光表面の面から離れる第２の合成画像の距離に対応して、すなわち、物体空間における対象の面からの第２の前景物体の距離に対応して、感光表面の露光のわずかな横方向のズレおよびフリンジング（fringing）が生じる。
【００４２】
同様に、第３の背景物体は、レンズを通して、像空間の前景に存在する第３の合成画像となり、この第３の合成画像は、第１のフィルタリングセグメント１１を通る光線束によって、第２のフィルタリングセグメント１２を通る光線束によって、および第３のフィルタリングセグメント１３を通る光線束によって形成される。そして撮像光センサの感光表面における露光には、この第３の合成画像から発して分散する第１、第２、および第３の光線束のわずかな横方向のズレも伴う。感光表面の露光のこの横方向のズレまたはフリンジングも、像空間における感光表面の面から離れる第３の合成画像の距離に対応しており、すなわち、物体空間における対象の面からの第３の背景物体の距離に対応している。
【００４３】
次いで、上述の３つの物体を含み、上で示したように本発明のアナグリフ式立体撮像デバイスによって取り込まれ、表示面上に（投写型ディスプレイまたはＬＣＤのスクリーン上になど）表示される３Ｄシーンのアナグリフ立体画像を見る視聴者は、フィルタリングメガネを着用し、このメガネの左のレンズは、スペクトルの第１の部分２１を通すように適合されており、このメガネの右のレンズは、スペクトルの第２の部分２２を通すように適合されていると仮定する。
【００４４】
物体空間における第１の物体から生成された第１の露光像について考えると、この第１の露光像は、メガネのそれぞれのレンズを通して、視聴者の左目の網膜上に第１の左の像を、また視聴者の左目の網膜上に第１の右の像を与え、これらの左の像と右の像の間には、横方向のズレがまったく生じない。そして視聴者は、表示面において第１の物体を知覚する。
【００４５】
次いで、物体空間における第２の前景物体から生成された第２の露光像について考えると、この第２の露光像は、メガネのそれぞれのレンズを通して、視聴者の左目の網膜上に第２の左の（マゼンタの）像を、また視聴者の左目の網膜上に第２の右の（シアンの）像を与え、これらの左の像と右の像の間には、わずかな横方向のズレが生じ、それによって視聴者は、これらの左の第２の像と右の第２の像とを位置合わせするような方法で自分の目の輻輳を増加させるように促される。そして視聴者は、表示面の前の、すなわち第１の物体の前の第２の物体を知覚する。この第２の露光像の左と右の両方のフリンジは、スペクトルの第３の部分２３の色相、ここでは青の色相に関連した共通の色成分を有し、青のぼかし効果に寄与する。
【００４６】
同様に、物体空間における第３の背景物体から生成された第３の露光像について考えると、この第３の露光像は、メガネのそれぞれのレンズを通して、視聴者の左目の網膜上に第３の左の（マゼンタの）像を、また視聴者の左目の網膜上に第３の右の（シアンの）像を与え、これらの左の像と右の像の間には、上述の横方向のズレとは逆のわずかな横方向のズレが生じ、それによって視聴者は、これらの左の第３の像と右の第３の像とを位置合わせするような方法で自分の目の輻輳を減少させるように促される。そして視聴者は、表示面の背景の、すなわち第１の物体の後ろの第３の物体を知覚する。やはり、左と右の両方のフリンジは、スペクトルの第３の部分２３の色相、ここでは青の色相に関連した共通の色成分を有し、青のぼかし効果に寄与する。
【００４７】
本発明の一実施形態による撮像デバイスの動作についての要約および結論としては、３Ｄシーンの照射から発して、撮像光センサ上のレンズを通してそのシーンを撮像する光線は、開口絞り面ディスク１において、スペクトルの第１の部分２１における光線の第１のグループ、スペクトルの第２の部分２２における光線の第２のグループ、およびスペクトルの第３の部分２３における光線の第３のグループへと分割される。第１、第２、および第３のグループの光線は集まって、その３Ｄシーンのアナグリフ合成画像を撮像光センサの感光表面上に形成する。次いでこのアナグリフ合成画像は、それ自体が知られている方法で登録され保存される。この取り込まれたアナグリフ合成画像が、スペクトルの第１の部分２１を通すように適合されている左のレンズと、スペクトルの第２の部分２２を通すように適合されている右のレンズとを有するフィルタリングメガネを着用している視聴者によって見られると、この視聴者は、左目ではスペクトルの第１の部分２１におけるシーンの第１の像を見て、右目ではスペクトルの第２の部分２２における前記シーンの第２の像を見るため、取り込まれたシーンの両目による知覚がこの視聴者に提供される。
【００４８】
スペクトルの第３の部分２３は、スペクトルの第１の部分２１と、スペクトルの第２の部分２２とに共通しているため、スペクトルの第３の部分２３に対応する像の色成分を通す開口絞りディスク１の表面の第３の部分は、スペクトルの第１の部分２１に対応する色成分を通す開口絞りディスクの表面の第１の部分、すなわち第１のフィルタリングセグメント１１よりも大きく、また、スペクトルの第２の部分２２に対応する色成分を通す開口絞りディスクの表面の第２の部分、すなわち第２のフィルタリングセグメント１２よりも大きい。なぜなら、表面のこの第３の部分は、第１のフィルタリングセグメント１１と、第２のフィルタリングセグメント１２と、第３のフィルタリングセグメント１３とを含むためである。したがって開口絞りディスク１は、第１および第２のフィルタリングセグメントを通るスペクトルの第３の部分に起因するだけでなく、スペクトルの第３の部分を通す第３のセグメントの存在にも起因して、とりわけより明るくより鮮やかな画像を提供する。
【００４９】
表面のこのより大きい第３の部分に起因して、スペクトルの第３の部分に対応する色成分に割り当てられている開口は、スペクトルの第１の部分および第２の部分に対応する色成分に割り当てられている開口よりも大きい。したがって、スペクトルの第３の部分に対応する色成分の被写界深度は、スペクトルの第１の部分および第２の部分に対応する色成分の被写界深度よりも小さい。したがって、スペクトルの第３の部分に対応する取り込まれた像の色成分は、スペクトルの第１の部分および第２の部分に対応する取り込まれた像の色成分の鮮明度に比べてぼやけている。
【００５０】
ぼかしは、前述のように、合成画像のフリンジからも生じる。
【００５１】
好ましいマゼンタ−シアンのペアに基づくアナグリフシステムに関して上述したような、スペクトルの部分２１、２２、２３および／またはフィルタリングセグメント１１、１２、１３の好ましい定義によって、ぼやけているのは、取り込まれた像の青の成分であることが推察される。人間の目の空間解像度は、青色に関しては、その他の色に比べて、とりわけ緑色に比べて、より低いため、取り込まれた像の青の成分のぼかしは、有利なことに、もはや欠点とはみなされない。
【００５２】
アナグリフのその他のペア、とりわけ、青のぼかしの代わりに赤のぼかしを生成するマゼンタ−黄色のペアなどを使用して、本発明を実施することができる。
【００５３】
有利には、図１Ａを参照すると、本発明の開口絞りディスク１は、穴を有する２枚の面カラーフィルタ３１、３２の重ね合わせから作製され、穴の形状は、対称な第１および第２のフィルタリングセグメント１１、１２のいずれかに対応し、２枚のカラーフィルタ３１、３２は、１８０°回転してずらされ、それによって、それぞれのフィルタ３１、３２の穴が、これらのフィルタに平行でこれらのフィルタの共通の中心を通る軸を通って互いに対称となるように配置され、第１のフィルタ３１の素材は、第１のフィルタリングセグメント１１として（マゼンタの）波長を透過するように選択され、第２のフィルタ３２の素材は、第２のフィルタリングセグメント１２として（シアンの）波長を透過するように選択される。そして有利には、２枚のフィルタ３１、３２の重なりの領域が、第３のフィルタリングセグメント１３に相当し、スペクトルの第３の部分（青）を透過する。
【００５４】
本発明の撮像デバイスの一変形形態として、レンズは、円形の外周を有するアイリスを有し、このアイリスは、「完全に閉じた」位置と「完全に開いた」位置の間で半径を設定することができ、レンズの光軸を中心とし、開口絞りディスクのすぐ隣または付近に配置される。このアイリスの半径を変えることによって、光がフィルタリングセグメントを通ってレンズを通過することを可能にする開口絞りディスク１の円形部分の対応する半径を制御することができ、したがって、撮像光センサの感光表面上に当たる光の量を制御することができ、また、像の取り込みに関する全体的な被写界深度を制御することもできる。
【００５５】
次いで、開口絞りディスク１’の別の実施形態のフィルタリングセグメントの形状に関する一変形形態について、図２Ｂを参照して説明する。ディスク１’は、その中心の周りの４つの等しいセクタへと分割され、第１のセクタは、第１のフィルタリングセグメント１１’に相当し、第２のセクタは、ディスクの中心を通る垂直な軸Ｖに対して第１のフィルタリングセグメント１１’と対称な第２のフィルタリングセグメント１２’に相当し、第３のセクタは、第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメント１３’Ａに相当し、第４のセクタは、第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメント１３’Ｂに相当し、第１のサブセグメント１３’Ａと第２のサブセグメント１３’Ｂはそれぞれ、ディスクの中心を通る水平なラインＨの別々の側に配置され、共に第３のフィルタリングセグメントを形成する。
【００５６】
レンズがアイリスを含む場合の開口絞りディスク１’のこの変形形態の利点は、このアイリスの設定された半径がいくつであっても（半径がゼロに等しい場合は除く）、いくらかの光が、開口絞りディスク１’のフィルタリングセグメントのそれぞれを通るということである。さらにいっそう有利なことに、この設定された半径が大きければ大きいほど、これらのフィルタリングセグメントのそれぞれを通ってレンズを通過する光の量は多くなる。このような利点は、図１Ｂによる開口絞りディスク１の定義では得ることができない。
【００５７】
半径Ｒの円が、開口絞りディスク１’の中心を中心とするものと定義され、この開口絞りディスク１をカバーするものと定義され、また、少なくとも４つの円弧（すなわち円の一部）に分割され、第１の円弧Ａ１１’（Ｒ）が第１のフィルタリングセグメント１１’をカバーし、第２の円弧Ａ１２’（Ｒ）が第２のフィルタリングセグメント１２’をカバーし、第３の円弧Ａ１３’Ａ（Ｒ）が第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメント１３’Ａをカバーし、第４の円弧Ａ１３’Ｂ（Ｒ）が第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメント１３’Ｂをカバーするものと定義される場合、好ましくは、３つのフィルタリングセグメント１１’、１２’、ならびに１３’Ａおよび１３’Ｂのジオメトリは、これらの円弧のそれぞれの長さＬ［Ａ１１’（Ｒ）］＝Ｌ［Ａ１２’（Ｒ）］、Ｌ［Ａ１３’Ａ（Ｒ）］＝Ｌ［Ａ１３’Ｂ（Ｒ）］が前記円の半径Ｒの関数として単調に増加するように定義されることが好ましい。このような条件によって、有利なことに、像の取り込みのための照明条件をより良好に制御することができる。図２Ｂに示されている実施形態は、実際にこの条件を満たしている。というのは、半径Ｒのいかなる円の円周（すなわち長さ）２πＲも下記の４つの円弧に分割されるためである。
−  第１のフィルタリングセグメント１１’をカバーする第１の円弧Ａ１１’（Ｒ）、および第２のフィルタリングセグメント１２’をカバーする第２の円弧Ａ１２’（Ｒ）、これらは同じ長さ２πｋＲを有し、ｋ＜１である。
−  第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメント１３’Ａ、および第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメント１３’Ｂをカバーする第４の円弧Ａ１３’Ｂ（Ｒ）、これらは同じ長さ２π（１−ｋ）Ｒを有し、
Ｒの値がいくつであっても、ｋは一定である。なぜなら、それぞれのフィルタリングセグメントまたはサブセグメントをその隣のフィルタリングセグメントまたはサブセグメントから分割しているラインは直線であるためである。
【００５８】
これらの分割が直線ではない、および／またはこれらのセグメントまたはサブセグメントどうしの間に不透明のセクタが追加されるその他の変形形態も、本発明の範囲内である。
【００５９】
有利には、図２Ａを参照すると、本発明の開口絞りディスク１’は、切欠きを有する２枚の面カラーフィルタ３１’、３２’の重ね合わせから作製され、切欠きの形状は、対称な第１および第２のフィルタリングセグメント１１’、１２’のいずれかに対応し、２枚のカラーフィルタ３１’、３２’は、１８０°回転してずらされ、それによって、それぞれのフィルタ３１’、３２’の切欠きが、これらのフィルタに平行でこれらのフィルタの共通の中心を通る軸を通って互いに対称となるように配置され、第１のフィルタ３１’の素材は、第１のフィルタリングセグメント１１’として（マゼンタの）波長を透過するように選択され、第２のフィルタ３２’の素材は、第２のフィルタリングセグメント１２’として（シアンの）波長を透過するように選択される。そして有利には、２枚のフィルタ３１’、３２’の重なりの領域が、第３のフィルタリングセグメントの第１のサブセグメント１３’Ａおよび第３のフィルタリングセグメントの第２のサブセグメント１３’Ｂに相当し、スペクトルの第３の部分（青）を透過する。
【００６０】
本発明について特定の例および好ましい実施形態に関して説明しているが、本発明はこれらの例および実施形態には限定されないということがわかる。したがって、当業者にとっては明らかであろうが、特許請求されている本発明は、本明細書に記載されている特定の例および好ましい実施形態からの変形形態を含む。具体的な実施形態のうちのいくつかは、別々に記載され特許請求されているかもしれないが、本明細書に記載され特許請求されている実施形態のさまざまな特徴は組み合わせて使用することができるということがわかる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【外国語明細書】
2013125279000001.pdf