(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、
前記凹レンズアレーには、前記カメラから見て前記凹レンズアレーの反対側に前記光学遮蔽板が設けられ、
前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置。
【請求項２】
複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、
前記凹レンズアレーには、前記カメラから見て前記凹レンズアレーの手前側に前記光学遮蔽板が設けられ、
前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置。
【請求項３】
複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに近接して配置された凸レンズと、前記凸レンズを通して凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、
前記凹レンズアレーに近接して配置された前記凸レンズには、前記カメラから見て前記凸レンズの反対側に前記光学遮蔽板が設けられ、
前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置。
【請求項４】
複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに近接して配置された凸レンズと、前記凸レンズを通して凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、
前記凸レンズに近接した前記凹レンズアレーには、前記カメラの手前側に前記光学遮蔽板が設けられ、
前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，立体画像を撮影する手法の一つであり、インテグラルフォトグラフイ（integral photography：ＩＰ）方式に係り，光学遮蔽板を用いることによって、干渉のために生ずる多重像のない高画質を実現する立体画像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
任意の視点から立体画像を自由に見ることのできる立体画像方式の一つとしてＩＰ方式が知られており、ＩＰディスプレイに直接入力することができる画像を簡易な構成で提供できる装置が米国特許２１７４００３号に提案されている。以下にそのＩＰ画像撮影装置を用いたＩＰ画像撮影の様子，および撮影された画像をＩＰディスプレイに表示することにより撮影された被写体の光線が再現される原理について説明する。
【０００３】
まず、図７を参照しながら，米国特許２１７４００３号のＩＰ画像撮影装置の原理について説明する。図７（ａ）は、撮影装置の構成を示す模式図であり、図７（ｂ）は、撮影した画像を示す模式図である。判り易くするために、２つの点光源（●印で示す点光源Ａ２１１、■印で示す点光源Ｂ２１１）を被写体とし、この被写体を撮影するため平面状に多数の凹レンズが配列された凹レンズアレー２１２のうち、実用上は数千から数百万個の凹レンズを縦横に並べて凹レンズアレー２１２を構成する。また、図７（ａ）は、図面を簡略化して判り易くするために、３つの凹レンズ２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄのみを図示している。●印の点光源Ａ２１１、■印の点光源Ｂ２１１からは、いろいろな方向に光線が放射される。凹レンズアレー２１２の各凹レンズ（…２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、…）を通ってカメラ２１３のレンズ２１４に入射する光線は、図示した光線２１５に限られる。
【０００４】
ここで、凹レンズアレー２１２に近接して配置された凸レンズ２１７は、光を効率良くカメラ２１３のレンズ２１４に入射せしめる働きを持っている。その結果として、カメラ２１３が凹レンズアレー２１２越しに撮影した画像２１６は、図７（ｂ）に示すように写る。各凹レンズ２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄの中に撮影された●印の点光源Ａ２１１と■印の点光源Ｂ２１１の位置は、それぞれの凹レンズに入射する光線の角度に対応し、その位置関係は、各凹レンズから見える２つの点光源が反転せず、同じ位置関係になっている。
したがって、撮影された画像２１６をＩＰディスプレイに入力すると、立体画像が表示される。
なお、アレーとは、連鎖状に並び、縦横に配列された状態をいう。
【０００５】
つぎに、図８を参照しながら立体画像が表示される様子を説明する。図８は、従来の立体画像撮影装置によって撮影された画像を、ＩＰディスプレイに表示したときの、光線の再現を示した模式図であり、図８（ｂ）は、撮影した画像を示す模式図である。
ＩＰディスプレイ２２１は、透過型の写真フィルムまたは液晶ディスプレイなどのような平面ディスプレイ２２２の手前側近傍に，凸レンズ（…２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ、…）がアレー状に並んだ凸レンズアレー２２４を配置したものである。この写真フィルムまたは平面ディスプレイ２２２上に画像２１６を表示すると、各凸レンズ（…２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ、…）からは、図に示すように光線２２５が出射される。その結果、凸レンズアレー２２４越しに平面ディスプレイ２２２を見ると、●印の点光源２２６と■印の点光源２２７が再現される。これらの点光源は、前記した図７に示す点光源が撮影された●印の点光源Ａ２１１と■印の点光源Ｂ２１１と等しいことが判る。これによって、特殊なめがねを用いなくとも、被写体の立体像を見ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、次のような問題があった。図９は、カメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの奥側に合わせた場合に、相異なる凹レンズにより撮影される光の領域が干渉している様子を示す模式図である。前記したようにＩＰ画像撮影装置では、異なる凹レンズにより生成される像が、同一の場所で干渉して撮影される場合がある。干渉して撮影される様子を、図９を参照しながら説明する。判り易くするために凹レンズアレー２３３のうち、５つの凹レンズを図示してある。また、図７で示した凸レンズ２１７は、光を効率良くカメラ２１３に入射させる目的で配置されるが、図９では図面を簡略化するために省略してある。さて、図９に示すように、凹レンズアレー２３３を構成する凹レンズの焦点距離から十分遠方にある●印の点光源Ａ２３２は、凹レンズ２３３ｃにより▲印のＣ２３２の位置に虚像として結像する。カメラ２３１のピント位置は任意であるが、ここでは▲印の虚像Ｃ２３２の位置にピントを合わせることを想定している。この場合、▲印の虚像Ｃ２３２の光は、カメラ２３１のレンズにより集光されて、撮像素子２３４上に像Ｄ２３２として結像することになる。
【０００７】
また、凹レンズアレー２３３を構成する凹レンズの焦点距離から十分遠方にある■印の点光源Ｂ２３２は、凹レンズ２３３ｂにより▲印のＣ２３２の位置に虚像として結像する。虚像Ｃ２３２の光は、カメラ２３１のレンズにより集光されて、撮像素子２３４上に像Ｄ２３２として結像する。つまり、異なる被写体の像が異なる凹レンズを通過後に、撮像素子２３４上の同一の位置に重なって結像し干渉するという問題があった。
これらの干渉領域は、凹レンズ２３３ｂと凹レンズ２３３ｃとの間以外の、相異なる凹レンズ間で生じることが考えられる。
なお、図９では、カメラのピントはカメラから見て凹レンズアレーの奥側にピントを合わせることを想定している。
【０００８】
つぎに、図１０は、カメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの手前側にピントを合わせた場合に、相異なる凹レンズにより撮影される光の領域が干渉している様子を示す模式図である。
ここでも、図９と同様の理由で、凹レンズアレー２４３のうち、５つの凹レンズを図示してあり、図７に示す凸レンズ２１７は省略してある。カメラ２４１から凹レンズアレー２４３を見て手前側の極近傍（凹レンズの像側焦点距離よりも短い距離）に集光するように発せられた●印の点光源Ａ２４２は、カメラ２４１から凹レンズアレー２４３を見て手前側に、凹レンズ２４３ｃにより▲印の実像Ｃ２４２として結像する。
なお、カメラ２４１のピント位置は任意であるが、ここでは実像Ｃ２４２の位置にピントを合わせることを想定している。
【０００９】
この場合、実像Ｃ２４２の光は、カメラ２４１のレンズ２４５により集光されて撮像素子２４４上に像Ｄ２４２として結像する。また、カメラ２４１から凹レンズアレー２４３を見て手前側の極近傍（凹レンズの像側焦点距離よりも短い距離）に集光するように発せられた■印の別の点光源Ｂ２４２は、凹レンズ２４３ｂによりやはりＣ２４２の位置に実像として結像する。実像Ｃ２４２の光はカメラ２４１のレンズにより集光されて、撮像素子２４４上に像Ｄ２４２として結像することになる。つまり、異なる被写体の像が異なる凹レンズを通過後に、撮像素子２４４上の同一の位置に重なって結像し干渉するという問題があった。
これらの干渉領域は、凹レンズ２４３ｂと凹レンズ２４３ｃとの間以外の、相異なる凹レンズ間でも生じることが考えられる。
また、相異なる凹レンズ間でも生じる干渉領域に存在する像を撮影した場合、像が多重像になり、多重像として撮影された像をＩＰディスプレイに表示した場合、分離して再生されず、立体像を劣化させるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、これらの問題に鑑みて創案されたもので、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、前記凹レンズアレーには、前記カメラから見て前記凹レンズアレーの反対側に前記光学遮蔽板が設けられ、前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置である。
請求項１に記載された発明では、カメラから見て凹レンズアレーの反対側に光学遮蔽板が設けられることによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
なお、アレー状とは、縦横に配列された状態をいう。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、前記凹レンズアレーには、前記カメラから見て前記凹レンズアレーの手前側に前記光学遮蔽板が設けられ、前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置である。
請求項２に記載された発明では、カメラから見て凹レンズアレーの手前側に光学遮蔽板が設けられることによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに近接して配置された凸レンズと、前記凸レンズを通して凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、前記凹レンズアレーに近接して配置された前記凸レンズには、前記カメラから見て前記凸レンズの反対側に前記光学遮蔽板が設けられ、前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置である。
請求項３に記載された発明では、カメラから見て凹レンズアレーの反対側に光学遮蔽板が設けられることによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、複数の凹レンズがアレー状に並んだ凹レンズアレーと、前記凹レンズアレーが互いに隣接する該凹レンズ間での光の漏れを遮蔽する光学遮蔽板と、前記凹レンズアレーに近接して配置された凸レンズと、前記凸レンズを通して凹レンズアレーに合焦するレンズを有するカメラと、を備え、前記凸レンズに近接した前記凹レンズアレーには、前記カメラの手前側に前記光学遮蔽板が設けられ、前記光学遮蔽板は、集光する光軸と同じ角度が設けられてなることを特徴とする立体画像撮影装置である。
請求項４に記載された発明では、カメラの手前側に光学遮蔽板が設けられるとによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施の形態）図１を参照して本発明の第１実施の形態を説明する。図１は、本発明の立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の装置は、複数の凹レンズが並んだ凹レンズアレー１１１（…１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅ、１１１ｆ…）と、凹レンズアレー１１１を構成する各凹レンズの奥側（テレビカメラの反対側）に配置された光学的な遮蔽板１１２とテレビカメラ１１３とからなり、テレビカメラ１１３は、結像レンズ１１４とＣＣＤ（ChargeCoupled Device）などの光電変換素子１１５を備えている。テレビカメラ１１３の結像レンズ１１４は、テレビカメラ１１３から見て凹レンズアレー１１１の奥側に合焦可能である。
【００２１】
実用上は、数千から数百万個の凹レンズを縦横に並べて凹レンズアレー１１１を構成するが、図面を簡略化して判り易くするために、５個の凹レンズのみを図示している。遮蔽板１１２の大きさは、テレビカメラ１１３のピント位置から、凹レンズアレー１１１までの距離に応じて定められる。
遮蔽板１１２は、表面での光の反射率が０（ゼロ）となる板であるものを用いれば好適であるが、材料は特に限定されるものではなく、たとえば、撮影に用いる光の可視光、に対して不透明な、つまり、撮影に用いる光を透過しない材料から製造されている。本実施の形態においては、遮蔽板１１２は、光を吸収することで温度上昇し、変形、劣化することを防止するために一例としてニッケル合金を用いている。また、厚みは使用するレンズの口径を大きくふさがない程度の厚みがあれば充分である。
これにより、●印の点光源Ａは、図１に示すように結像するが、■印の点光源Ｂは、光学的な遮蔽板１１２により干渉防止ができるので、多重像による影響を受けることない。
【００２２】
（第２実施の形態）
つぎに、図２を参照して本発明の第２実施の形態を説明する。図２は、図１と同様、立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。図２に示すように、本発明の装置は、複数の凹レンズが並んだ凹レンズアレー１２１と、凹レンズアレーを構成する各凹レンズの手前（テレビカメラ側）に配置された光学的な遮蔽板１２２とテレビカメラ１２３とからなり、テレビカメラ１２３は結像レンズ１２４とＣＣＤなどの光電変換素子１２５を備えている。テレビカメラ１２３の結像レンズ１２４は、テレビカメラ１２３から見て凹レンズアレー１２１の手前側に合焦可能である。
【００２３】
実用上は、数千から数百万個の凹レンズを縦横に並べて凹レンズアレー１２１を構成するが、ここでも図面を簡略して判り易くするために、５個の凹レンズのみを図示している。遮蔽板１２２の大ささは、テレビカメラ１２３のピント位置から、凹レンズアレー１２１までの距離に応じて定められる。それぞれの光の範囲が光学的な遮蔽板１２２の効果で干渉せず、分離して撮影される。その結果、もとの被写体と同じ光線が再現され、特珠なめがねなしで、多重像による影響を受けることなく立体画像を見ることができる。
【００２４】
（第３実施の形態）
つぎに、図３を参照して本発明の第３実施の形態を説明する。図３は、立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。本発明の装置は、凹レンズアレー１３１に凸レンズ１３３を近接して配置したもので、その他の構成は図１に示す第１実施の形態と同様である。凹レンズアレー１３１と凸レンズ１３３の距離は、装置構成の便宜上から適宜定めることができる。
【００２５】
また、第１実施の形態の装置と同様の理由で、５個の凹レンズのみ図示してある。遮蔽板１３２の大きさは、テレビカメラ１３５のピント位置から、凹レンズアレー１３１までの距離に応じて定められる。それぞれの光の範囲が光学的な遮蔽板１３２の効果で干渉せず、分離して撮影される。その結果、もとの被写体と同じ光線が再現され、特殊なめがねなしで、多重像による影響を受けることなく立体画像を見ることができる。
【００２６】
（第４実施の形態）
つぎに、図４を参照して本発明の第４実施の形態を説明する。図４は、前記同様立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。本発明の装置は、第２実施の形態の装置における凹レンズアレー１４１に凸レンズ１４３を近接して配置したもので、その他の構成は、図２に示す第２実施の形態の装置と同様である。
図４に示すように、凹レンズアレー１４１に近接して凸レンズ１４３が配置されている。凹レンズアレー１４１と凸レンズ１４３の距離は、装置構成の便宜上から適宜定めることができる。
【００２７】
また、第２実施の形態の装置と同様の理由で、５個の凹レンズのみ図示してある。遮祓板１４２の大きさは、テレビカメラ１４５のピント位置から、凹レンズアレー１４１までの距離に応じて定められる。それぞれの光の範囲が光学的な遮蔽板１４２の効果で干渉せず、分離して撮影される。その結果、もとの被写体と同じ光線が再現され、特殊なめがねなしで、多重像による影響を受けることなく立体画像を見ることができる。
【００２８】
ここで、図５、図６を参照しながら、本発明の第１および第２実施の形態の変形例について説明する。図５では、凹レンズアレー１５１に近接して配置する凸レンズ１５２の焦点距離１５２fが、凸レンズ１５２からカメラ１５３の結像レンズ１５４までの距離に一致している状態を示している。凸レンズ１５２は、カメラ１５３から見て凹レンズアレー１５１の手前あるいは奥側の何れに配置するかは、装置構成の便宜上から適宜定めることができるが、図５では、手前側に配置した様子を示す。また、カメラ１５３のピントは、カメラ１５３から見て凹レンズアレー１５１の奥側に合わせてある。この状態では、凹レンズアレー１５１を構成する各凹レンズが撮影に寄与する光線の方向は、各凹レンズの光軸方向と一致する。したがって、遮蔽板１５５を各凹レンズの光軸方向と一致させることで、干渉を回避することが可能となる。
【００２９】
図５では、カメラ１５３のピントを、カメラ１５３から見て凹レンズアレー１５１の奥側に合わせた状態を示したが、凹レンズアレー１５１の手前側にピントを合わせた場合は、遮蔽板１５５を凹レンズアレーの手前側に配置すれば良いことは言うまでも無い。この様子を図６に示し、説明は省く。
【００３０】
また、本発明の第３の変形例として、前記した第１、第２、第３および第４実施の形態、第１および第２の変形例での装置のいずれかを一つの単位として、これをアレー状に並べたものとしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、カメラから見て凹レンズアレーの反対側に光学遮蔽板が設けられるとによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００３４】
請求項２に記載された発明によれば、カメラから見て凹レンズアレーの手前側に光学遮蔽板が設けられるとによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００３５】
請求項３に記載された発明によれば、カメラから見て凹レンズアレーの反対側に光学遮蔽板が設けられるとによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【００３６】
請求項４に記載された発明によれば、カメラの手前側に光学遮蔽板が設けられるとによって、干渉が起きず、多重像として撮影されることが回避できる立体画像撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係り立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係り立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施の形態に係り立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施の形態に係り立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。
【図５】カメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの奥側に合わせた場合に、本発明の第１および第２実施の形態の変形例を示す立体画像撮影装置の模式図である。
【図６】カメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの手前側に合わせた場合に、本発明の第１および第２実施の形態の変形例を示す立体画像撮影装置の模式図である。
【図７】（ａ）は、従来の立体画像撮影装置の構成を示す模式図である。
（ｂ）は、撮影した画像を示す模式図である。
【図８】（ａ）は、従来の立体画像撮影装置によって撮影された画像を、ＩＰディスプレイに表示したときの、光線の再現を示した模式図である。
（ｂ）は、撮影した画像を示す模式図である。
【図９】従来のカメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの奥側に合わせた場合に、相異なる凹レンズにより撮影される光の領域が干渉している様子を示模式図である。
【図１０】従来のカメラのピントを、カメラから見て凹レンズアレーの手前側に合わせた場合に、相異なる凹レンズにより撮影される光の領域が干渉している様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１１１，１２１，１３１，１４１，１５１  凹レンズアレー
１１２，１２２，１３２，１４２，１５５  遮蔽板
１１３，１２３，１３５，１４５，１５３  テレビカメラ
１１４，１２４，１３４，１４４，１５４  結像レンズ
１３３，１４３，１５２  凸レンズ
１１５，１２５  光電変換素子
１５２f  焦点距離
【図１】
0004095267.tif 000002
【図２】
0004095267.tif 000003
【図３】
0004095267.tif 000004
【図４】
0004095267.tif 000005
【図５】
0004095267.tif 000006
【図６】
0004095267.tif 000007
【図７】
0004095267.tif 000008
【図８】
0004095267.tif 000009
【図９】
0004095267.tif 000010
【図１０】
0004095267.tif 000011