JP2001201717A - 三次元画像表示装置およびレンズアレイ - Google Patents
三次元画像表示装置およびレンズアレイInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質な三次元の再生像を得られるよう、作
製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレンズアレ
イ、およびこのようなレンズアレイを用いた三次元画像
表示装置を提供する。 【解決手段】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイ10と、このレンズア
レイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生像の微
小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表示さ
れている原画20とにより、原画に対応した空中像を形
成する三次元画像表示装置であって、レンズアレイの中
でレンズ要素が配置される位置に応じて、レンズ要素の
結像特性が変更されている、ことを特徴とする。
製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレンズアレ
イ、およびこのようなレンズアレイを用いた三次元画像
表示装置を提供する。 【解決手段】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイ10と、このレンズア
レイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生像の微
小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表示さ
れている原画20とにより、原画に対応した空中像を形
成する三次元画像表示装置であって、レンズアレイの中
でレンズ要素が配置される位置に応じて、レンズ要素の
結像特性が変更されている、ことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は上下・左右方向に視
差をもつ三次元像を空中像として表示可能な三次元画像
表示装置、および三次元画像表示装置用のレンズアレイ
に関する。
差をもつ三次元像を空中像として表示可能な三次元画像
表示装置、および三次元画像表示装置用のレンズアレイ
に関する。
【0002】
【従来の技術】立体感を与える画像は、立体感を得る視
覚効果により以下の3種類に大別することができる。な
お、このことは、産業図書発行の「三次元ディスプレ
イ」(著者:増田千尋)の第40頁に記載されている。
覚効果により以下の3種類に大別することができる。な
お、このことは、産業図書発行の「三次元ディスプレ
イ」(著者:増田千尋)の第40頁に記載されている。
【0003】
【表1】
【0004】ここで、の心理効果については、透視図
法や照明効果などから得られる。また、の両眼視差
は、色や偏光の眼鏡を用いる方式やレンチキュラーレン
ズ等を用いて表示面を工夫した方式などから得られる。
については、ホログラフィ等が一般に良く知られてい
る。
法や照明効果などから得られる。また、の両眼視差
は、色や偏光の眼鏡を用いる方式やレンチキュラーレン
ズ等を用いて表示面を工夫した方式などから得られる。
については、ホログラフィ等が一般に良く知られてい
る。
【0005】このうち、実際に三次元物体を見るときと
同じ視覚効果を再現するものはの三次元画像のみであ
る。これは自然な立体感が得られるという点でやよ
りも優れたものであり、以下に説明する本発明が目指す
画像もこの三次元画像に属するものである。
同じ視覚効果を再現するものはの三次元画像のみであ
る。これは自然な立体感が得られるという点でやよ
りも優れたものであり、以下に説明する本発明が目指す
画像もこの三次元画像に属するものである。
【0006】この三次元画像を得る方式の1つとして、
インテグラル・フォトグラフィーという方式が知られて
いる。これは1908年にフランスのリップマンにより発明
されたもので、原理的には完全な三次元の空中像を再生
できる優れたものである。
インテグラル・フォトグラフィーという方式が知られて
いる。これは1908年にフランスのリップマンにより発明
されたもので、原理的には完全な三次元の空中像を再生
できる優れたものである。
【0007】この方式の最も基本的な記録・再生の流れ
を以下に示す。
を以下に示す。
【0008】記録:図6に示すような、複数の球面凸
レンズが二次元平面に配置された二次元レンズアレイ
(一般にハエの目レンズと呼ばれる)100の被写体の
共役位置に乾板200を置き、この乾板200に被写体
の微小倒立像を撮影・記録する。図7はこの様子を示し
ており、被写体のA点とB点とを代表して示している。
なお、光線の経路は模式的に簡略化して示している。
レンズが二次元平面に配置された二次元レンズアレイ
(一般にハエの目レンズと呼ばれる)100の被写体の
共役位置に乾板200を置き、この乾板200に被写体
の微小倒立像を撮影・記録する。図7はこの様子を示し
ており、被写体のA点とB点とを代表して示している。
なお、光線の経路は模式的に簡略化して示している。
【0009】再生準備:この乾板200と同寸法に焼
き付けた陽画200’を作製する。乾板200の代わり
にリバーサルフイルムを用いれば、これを現像するだけ
でも構わない。
き付けた陽画200’を作製する。乾板200の代わり
にリバーサルフイルムを用いれば、これを現像するだけ
でも構わない。
【0010】再生:陽画200’を元の乾板200の
位置に正確に置き、図8に示すように、陽画200’の
背面側から照明して、レンズアレイ100を通して観察
すると、光線は撮影時と逆の経路を辿って再生される。
このため、撮影時と同じ位置に被写体の空中像A,Bが
再生される。なお、この図8では光線の経路を模式的に
簡略化して示している。
位置に正確に置き、図8に示すように、陽画200’の
背面側から照明して、レンズアレイ100を通して観察
すると、光線は撮影時と逆の経路を辿って再生される。
このため、撮影時と同じ位置に被写体の空中像A,Bが
再生される。なお、この図8では光線の経路を模式的に
簡略化して示している。
【0011】なお、このままでは凹凸が逆の逆視像が見
えてしまう。このため、凹凸を正常に戻す場合は、一度
再生された空中像をもう一度この方式で撮影し直すなど
の工夫が必要となる。
えてしまう。このため、凹凸を正常に戻す場合は、一度
再生された空中像をもう一度この方式で撮影し直すなど
の工夫が必要となる。
【0012】なお、以上の説明では、一例として、ハエ
の目レンズとして球面の二次元レンズアレイ100をも
って示している。
の目レンズとして球面の二次元レンズアレイ100をも
って示している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このイ
ンテグラル・フォトグラフイに使用するレンズアレイを
構成する個々のレンズ要素は、その作成の困難さから単
レンズと為らざるを得ず、十分な結像性能が得られない
ために、高品質な三次元再生像を得ることができないと
いう問題点があった。
ンテグラル・フォトグラフイに使用するレンズアレイを
構成する個々のレンズ要素は、その作成の困難さから単
レンズと為らざるを得ず、十分な結像性能が得られない
ために、高品質な三次元再生像を得ることができないと
いう問題点があった。
【0014】レンズアレイを構成する個々のレンズ要素
による結像において、三次元再生像からレンズアレイへ
下ろした垂線の足の位置近傍に存在するレンズを除いた
大部分のレンズ要素では、光軸外での結像となるため
に、軸外収差の影響で結像性能が悪化する。
による結像において、三次元再生像からレンズアレイへ
下ろした垂線の足の位置近傍に存在するレンズを除いた
大部分のレンズ要素では、光軸外での結像となるため
に、軸外収差の影響で結像性能が悪化する。
【0015】特に、像面の倒れは、個々のレンズからの
再生像の位置をずらしてしまうため、再生像が元の物体
位置にきれいに収束せず、再生三次元像を悪化させる主
原因となっている。
再生像の位置をずらしてしまうため、再生像が元の物体
位置にきれいに収束せず、再生三次元像を悪化させる主
原因となっている。
【0016】また、この結像性能の悪化は、前記垂線の
足から離れるほど影響が大きいため、顕著になってく
る。
足から離れるほど影響が大きいため、顕著になってく
る。
【0017】以上のような理由で、三次元の再生像を観
察できる画角を広くとることは、これまで困難であると
されていた。
察できる画角を広くとることは、これまで困難であると
されていた。
【0018】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであって、高品質な三次元の再生像を得られる
よう、作製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレ
ンズアレイ、およびこのようなレンズアレイを用いた三
次元画像表示装置を提供することを目的とする。
れたものであって、高品質な三次元の再生像を得られる
よう、作製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレ
ンズアレイ、およびこのようなレンズアレイを用いた三
次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来提案されているインテグラル方式における各種の問題
点を改良すべく鋭意研究を行った結果、レンズアレイの
中でレンズ要素が配置される位置に応じて、レンズ要素
の結像特性を調整することによって上述した各種問題点
を解決可能なことを新たに見出し、以下に説明する本発
明を完成させたものである。
来提案されているインテグラル方式における各種の問題
点を改良すべく鋭意研究を行った結果、レンズアレイの
中でレンズ要素が配置される位置に応じて、レンズ要素
の結像特性を調整することによって上述した各種問題点
を解決可能なことを新たに見出し、以下に説明する本発
明を完成させたものである。
【0020】なお本願明細書において、微小倒立像と
は、レンズアレイを構成する個々のレンズ要素によって
それぞれ生成された像である。さらに詳しくは、レンズ
アレイの、被写体または再生像の共役位置に形成される
像である。記録を行う場合には、この共役位置に記録材
料を置く。また、再生する場合にも、共役位置に原画を
置く。なお、原画は計算により作成することも可能であ
る。
は、レンズアレイを構成する個々のレンズ要素によって
それぞれ生成された像である。さらに詳しくは、レンズ
アレイの、被写体または再生像の共役位置に形成される
像である。記録を行う場合には、この共役位置に記録材
料を置く。また、再生する場合にも、共役位置に原画を
置く。なお、原画は計算により作成することも可能であ
る。
【0021】また、フーリエ変換像とは、被写体または
再生像の位置に係わらず、レンズアレイの焦点面におい
て形成される像である。記録する場合には、焦点面に記
録材料を置く。また、再生する場合にも焦点位置に原画
を置く。原画は計算により作成することも可能である。
再生像の位置に係わらず、レンズアレイの焦点面におい
て形成される像である。記録する場合には、焦点面に記
録材料を置く。また、再生する場合にも焦点位置に原画
を置く。原画は計算により作成することも可能である。
【0022】(1)請求項1記載の発明は、複数のレン
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、レンズアレイの中でレンズ要素が配置される位置に
応じて、レンズ要素の結像特性が変更されている、こと
を特徴とする三次元画像表示装置である。
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、レンズアレイの中でレンズ要素が配置される位置に
応じて、レンズ要素の結像特性が変更されている、こと
を特徴とする三次元画像表示装置である。
【0023】この三次元画像表示装置の発明では、レン
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の結像特性
を変更するようにしているので、個々のレンズ要素の軸
外収差が補償され、高品質な三次元の再生像が得られる
ようになる。
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の結像特性
を変更するようにしているので、個々のレンズ要素の軸
外収差が補償され、高品質な三次元の再生像が得られる
ようになる。
【0024】(2)請求項2記載の発明は、前記変更さ
れる結像特性は各レンズ要素の焦点距離である、ことを
特徴とする請求項1記載の三次元画像表示装置である。
れる結像特性は各レンズ要素の焦点距離である、ことを
特徴とする請求項1記載の三次元画像表示装置である。
【0025】この三次元画像表示装置の発明では、レン
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の焦点距離
を変更するようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質な三次
元の再生像が得られるようになる。
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の焦点距離
を変更するようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質な三次
元の再生像が得られるようになる。
【0026】(3)請求項3記載の発明は、前記変更さ
れる結像特性は各レンズ要素の偏心量である、ことを特
徴とする請求項1記載の三次元画像表示装置である。
れる結像特性は各レンズ要素の偏心量である、ことを特
徴とする請求項1記載の三次元画像表示装置である。
【0027】この三次元画像表示装置の発明では、レン
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の偏心量を
変更するようにしているので、各レンズ要素において主
光線が光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の
軸外収差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られ
るようになる。
ズ要素が配置される位置に応じてレンズ要素の偏心量を
変更するようにしているので、各レンズ要素において主
光線が光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の
軸外収差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られ
るようになる。
【0028】(4)請求項4記載の発明は、レンズアレ
イを構成する前記個々のレンズ要素によって多数の像が
できる側を像側、他方を物体側として、前記レンズアレ
イ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レンズ要素と
し、任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物体側
レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ
面の光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素の像
側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ
面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させるともに、
その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増
加するように構成する、ことを特徴とする請求項1記載
の三次元画像表示装置である。
イを構成する前記個々のレンズ要素によって多数の像が
できる側を像側、他方を物体側として、前記レンズアレ
イ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レンズ要素と
し、任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物体側
レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ
面の光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素の像
側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ
面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させるともに、
その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増
加するように構成する、ことを特徴とする請求項1記載
の三次元画像表示装置である。
【0029】この三次元画像表示装置の発明では、任意
のレンズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ
面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸
との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心
量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するよ
うに構成しているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られるよう
になる。
のレンズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ
面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸
との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心
量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するよ
うに構成しているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られるよう
になる。
【0030】(5)請求項5記載の発明は、複数のレン
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基
準レンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レン
ズ要素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関
して基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレ
ンズ要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とする
請求項1記載の三次元画像表示装置である。
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基
準レンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レン
ズ要素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関
して基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレ
ンズ要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とする
請求項1記載の三次元画像表示装置である。
【0031】この三次元画像表示装置の発明では、任意
のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離と
を比較して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素
からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離
を単調増加させるようにしているので、個々のレンズ要
素の像面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質
な三次元の再生像が得られるようになる。
のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離と
を比較して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素
からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離
を単調増加させるようにしているので、個々のレンズ要
素の像面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質
な三次元の再生像が得られるようになる。
【0032】(6)請求項6記載の発明は、複数のレン
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有する、ことを特徴とする三次元
画像表示装置である。
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有する、ことを特徴とする三次元
画像表示装置である。
【0033】この三次元画像表示装置の発明では、レン
ズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光軸か
ら離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少な
くとも1面有するように構成しており、軸外収差が補正
され、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
ズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光軸か
ら離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少な
くとも1面有するように構成しており、軸外収差が補正
され、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0034】(7)請求項7記載の発明は、複数のレン
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有し、レンズアレイを構成する前
記個々のレンズ要素によって多数の像ができる側を像
側、他方を物体側として、前記レンズアレイ中のある特
定の1個のレンズ要素を基準レンズ要素とし、任意のレ
ンズ要素について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との
距離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の
光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との
距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が
基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように
構成する、ことを特徴とする三次元画像表示装置であ
る。
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有し、レンズアレイを構成する前
記個々のレンズ要素によって多数の像ができる側を像
側、他方を物体側として、前記レンズアレイ中のある特
定の1個のレンズ要素を基準レンズ要素とし、任意のレ
ンズ要素について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との
距離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の
光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との
距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が
基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように
構成する、ことを特徴とする三次元画像表示装置であ
る。
【0035】この三次元画像表示装置の発明では、任意
のレンズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ
面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸
との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心
量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するよ
うに構成しているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減される。さらに、レンズアレイを構成する個々
のレンズ要素について、光軸から離れるにつれて、曲率
が緩くなるような非球面を少なくとも1面有するように
構成しており、軸外収差が補正される。この結果、高品
質な三次元の再生像が得られるようになる。
のレンズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ
面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸
との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心
量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するよ
うに構成しているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減される。さらに、レンズアレイを構成する個々
のレンズ要素について、光軸から離れるにつれて、曲率
が緩くなるような非球面を少なくとも1面有するように
構成しており、軸外収差が補正される。この結果、高品
質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0036】(8)請求項8記載の発明は、複数のレン
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有し、前記レンズアレイ中の特定
の1個のレンズ要素を基準レンズとし、任意のレンズ要
素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較し
て、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの距
離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離が単調増
加する、ことを特徴とする三次元画像表示装置である。
ズ要素が一次元的あるいは二次元的に配置されたレンズ
アレイと、このレンズアレイを構成する個々のレンズ要
素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換
像が記録若しくは表示されている原画とにより、原画に
対応した空中像を形成する三次元画像表示装置であっ
て、該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有し、前記レンズアレイ中の特定
の1個のレンズ要素を基準レンズとし、任意のレンズ要
素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較し
て、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの距
離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離が単調増
加する、ことを特徴とする三次元画像表示装置である。
【0037】この三次元画像表示装置の発明では、任意
のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離と
を比較して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素
からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離
を単調増加させるようにしているので、個々のレンズ要
素の像面湾曲による結像位置のズレが補償される。さら
に、レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有するように構成しており、その
他の軸外収差も補正される。この結果、高品質な三次元
の再生像が得られるようになる。
のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離と
を比較して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素
からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離
を単調増加させるようにしているので、個々のレンズ要
素の像面湾曲による結像位置のズレが補償される。さら
に、レンズアレイを構成する個々のレンズ要素につい
て、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非
球面を少なくとも1面有するように構成しており、その
他の軸外収差も補正される。この結果、高品質な三次元
の再生像が得られるようになる。
【0038】(9)請求項9記載の発明は、再生像の微
小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表示さ
れている原画について、該原画に対応した空中像を形成
するために使用されるレンズアレイであって、レンズア
レイは前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像
に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、レンズア
レイの中でレンズ要素が配置される位置に応じて、レン
ズ要素の結像特性が変更されている、ことを特徴とする
レンズアレイである。
小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表示さ
れている原画について、該原画に対応した空中像を形成
するために使用されるレンズアレイであって、レンズア
レイは前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像
に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、レンズア
レイの中でレンズ要素が配置される位置に応じて、レン
ズ要素の結像特性が変更されている、ことを特徴とする
レンズアレイである。
【0039】このレンズアレイの発明では、レンズ要素
が配置される位置に応じてレンズ要素の結像特性を変更
するようにしているので、個々のレンズ要素の軸外収差
が補償され、高品質な三次元の再生像が得られるように
なる。
が配置される位置に応じてレンズ要素の結像特性を変更
するようにしているので、個々のレンズ要素の軸外収差
が補償され、高品質な三次元の再生像が得られるように
なる。
【0040】(10)請求項10記載の発明は、前記変
更される結像特性は各レンズ要素の焦点距離である、こ
とを特徴とする請求項9記載のレンズアレイである。
更される結像特性は各レンズ要素の焦点距離である、こ
とを特徴とする請求項9記載のレンズアレイである。
【0041】このレンズアレイの発明では、レンズ要素
が配置される位置に応じてレンズ要素の焦点距離を変更
するようにしているので、個々のレンズ要素の像面湾曲
による結像位置のズレが補償され、高品質な三次元の再
生像が得られるようになる。
が配置される位置に応じてレンズ要素の焦点距離を変更
するようにしているので、個々のレンズ要素の像面湾曲
による結像位置のズレが補償され、高品質な三次元の再
生像が得られるようになる。
【0042】(11)請求項11記載の発明は、前記変
更される結像特性は各レンズ要素の偏心量である、こと
を特徴とする請求項9記載のレンズアレイである。
更される結像特性は各レンズ要素の偏心量である、こと
を特徴とする請求項9記載のレンズアレイである。
【0043】このレンズアレイの発明では、レンズ要素
が配置される位置に応じてレンズ要素の偏心量を変更す
るようにしているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られるよう
になる。
が配置される位置に応じてレンズ要素の偏心量を変更す
るようにしているので、各レンズ要素において主光線が
光軸近傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収
差が軽減され、高品質な三次元の再生像が得られるよう
になる。
【0044】(12)請求項12記載の発明は、レンズ
アレイを構成する前記個々のレンズ要素によって多数の
像ができる側を像側、他方を物体側として、前記レンズ
アレイ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レンズ要
素とし、任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物
体側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レ
ンズ面の光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素
の像側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レ
ンズ面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させるとも
に、その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単
調増加するように構成する、ことを特徴とする請求項9
記載のレンズアレイである。
アレイを構成する前記個々のレンズ要素によって多数の
像ができる側を像側、他方を物体側として、前記レンズ
アレイ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レンズ要
素とし、任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物
体側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レ
ンズ面の光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素
の像側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レ
ンズ面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させるとも
に、その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単
調増加するように構成する、ことを特徴とする請求項9
記載のレンズアレイである。
【0045】このレンズアレイの発明では、任意のレン
ズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成しているので、各レンズ要素において主光線が光軸近
傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽
減され、高品質な三次元の再生像が得られるようにな
る。
ズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成しているので、各レンズ要素において主光線が光軸近
傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽
減され、高品質な三次元の再生像が得られるようにな
る。
【0046】(13)請求項13記載の発明は、再生像
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、前
記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レン
ズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素
の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して基
準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ要
素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とするレンズ
アレイである。
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、前
記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レン
ズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要素
の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して基
準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ要
素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とするレンズ
アレイである。
【0047】このレンズアレイの発明では、任意のレン
ズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較
して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの
距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離を単調
増加させるようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質な三次
元の再生像が得られるようになる。
ズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較
して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの
距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離を単調
増加させるようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償され、高品質な三次
元の再生像が得られるようになる。
【0048】(14)請求項14記載の発明は、再生像
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を
少なくとも1面有する、ことを特徴とするレンズアレイ
である。
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を
少なくとも1面有する、ことを特徴とするレンズアレイ
である。
【0049】このレンズアレイの発明では、レンズアレ
イを構成する個々のレンズ要素について、光軸から離れ
るにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少なくとも
1面有するように構成しており、軸外収差が補正され、
高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
イを構成する個々のレンズ要素について、光軸から離れ
るにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少なくとも
1面有するように構成しており、軸外収差が補正され、
高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0050】(15)請求項15記載の発明は、再生像
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を
少なくとも1面有し、レンズアレイを構成する前記個々
のレンズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方
を物体側として、前記レンズアレイ中のある特定の1個
のレンズ要素を基準レンズ要素とし、任意のレンズ要素
について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光軸と、前
記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との距離を比
較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の光軸と、
前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距離が大
きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基準レン
ズ要素からの距離に応じて単調増加するように構成す
る、ことを特徴とするレンズアレイである。
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を
少なくとも1面有し、レンズアレイを構成する前記個々
のレンズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方
を物体側として、前記レンズアレイ中のある特定の1個
のレンズ要素を基準レンズ要素とし、任意のレンズ要素
について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光軸と、前
記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との距離を比
較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の光軸と、
前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距離が大
きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基準レン
ズ要素からの距離に応じて単調増加するように構成す
る、ことを特徴とするレンズアレイである。
【0051】このレンズアレイの発明では、任意のレン
ズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成しているので、各レンズ要素において主光線が光軸近
傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽
減される。さらに、レンズアレイを構成する個々のレン
ズ要素について、光軸から離れるにつれて、曲率が緩く
なるような非球面を少なくとも1面有するように構成し
ており、さらに軸外収差が補正される。この結果、高品
質な三次元の再生像が得られるようになる。
ズ要素に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成しているので、各レンズ要素において主光線が光軸近
傍を通るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽
減される。さらに、レンズアレイを構成する個々のレン
ズ要素について、光軸から離れるにつれて、曲率が緩く
なるような非球面を少なくとも1面有するように構成し
ており、さらに軸外収差が補正される。この結果、高品
質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0052】(16)請求項16記載の発明は、再生像
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれ、曲率が緩くなるような非球面を少
なくとも1面有し、前記レンズアレイ中の特定の1個の
レンズ要素を基準レンズとし、任意のレンズ要素の焦点
距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較して、任意の
レンズ要素に関して基準レンズ要素からの距離が大きい
ほど、任意のレンズ要素の焦点距離が単調増加する、こ
とを特徴とするレンズアレイである。
の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表
示されている原画について、該原画に対応した空中像を
形成するために使用されるレンズアレイであって、レン
ズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、該
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光
軸から離れるにつれ、曲率が緩くなるような非球面を少
なくとも1面有し、前記レンズアレイ中の特定の1個の
レンズ要素を基準レンズとし、任意のレンズ要素の焦点
距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較して、任意の
レンズ要素に関して基準レンズ要素からの距離が大きい
ほど、任意のレンズ要素の焦点距離が単調増加する、こ
とを特徴とするレンズアレイである。
【0053】このレンズアレイの発明では、任意のレン
ズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較
して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの
距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離を単調
増加させるようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償される。さらに、レ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光軸
から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少
なくとも1面有するように構成しており、軸外収差が補
正される。この結果、高品質な三次元の再生像が得られ
るようになる。
ズ要素の焦点距離と基準レンズ要素の焦点距離とを比較
して、任意のレンズ要素に関して基準レンズ要素からの
距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点距離を単調
増加させるようにしているので、個々のレンズ要素の像
面湾曲による結像位置のズレが補償される。さらに、レ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、光軸
から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面を少
なくとも1面有するように構成しており、軸外収差が補
正される。この結果、高品質な三次元の再生像が得られ
るようになる。
【0054】
【発明の実施の形態】本発明は、インテグラル・フォト
グラフィーに用いるレンズアレイ(ハエの目レンズ)と
して、レンズ要素によって生じる収差を、個々のレンズ
要素間の焦点距離や偏心量を調整することで補償するこ
とを特徴としている。
グラフィーに用いるレンズアレイ(ハエの目レンズ)と
して、レンズ要素によって生じる収差を、個々のレンズ
要素間の焦点距離や偏心量を調整することで補償するこ
とを特徴としている。
【0055】以下、それぞれの特徴を各実施の形態例に
沿って説明を行う。
沿って説明を行う。
【0056】〔第1の実施の形態例〕図1はレンズアレ
イの断面と空中像ならびに観察者の視点の様子を模式的
に示す説明図である。
イの断面と空中像ならびに観察者の視点の様子を模式的
に示す説明図である。
【0057】なお、この図1では説明を簡単にするため
縦方向に5個のレンズ要素からなるレンズアレイ10を
示しているが、実際のレンズアレイはさらに多数のレン
ズ要素が、一次元的、あるいは紙面垂直方向も含めて二
次元的に配置される。
縦方向に5個のレンズ要素からなるレンズアレイ10を
示しているが、実際のレンズアレイはさらに多数のレン
ズ要素が、一次元的、あるいは紙面垂直方向も含めて二
次元的に配置される。
【0058】また、レンズアレイ10の背面(視点50
の反対側)には原画20が配置されており、この原画2
0にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像(再生すべき空中像)の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。この図
1において、10’が微小倒立像の模式図である。
の反対側)には原画20が配置されており、この原画2
0にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像(再生すべき空中像)の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。この図
1において、10’が微小倒立像の模式図である。
【0059】そして、原画20の背面には光源30が配
置されており、視点50から見て背面より原画20を均
一に照射して、視点50側の所定の位置に三次元の空中
像40を形成せしめる。
置されており、視点50から見て背面より原画20を均
一に照射して、視点50側の所定の位置に三次元の空中
像40を形成せしめる。
【0060】この図1の場合、再生像40とレンズ要素
の光軸とが一致する位置にあるレンズ要素から離れるに
従って、再生像40に向かって進む光束と光軸とがなす
角度が大きくなっていくことがわかる。図1ではθ1>
θ2、θ5>θ4になっている。なお、中心に位置する
レンズ要素では光軸と光束とが一致しており、θ3=0
と考えられる。
の光軸とが一致する位置にあるレンズ要素から離れるに
従って、再生像40に向かって進む光束と光軸とがなす
角度が大きくなっていくことがわかる。図1ではθ1>
θ2、θ5>θ4になっている。なお、中心に位置する
レンズ要素では光軸と光束とが一致しており、θ3=0
と考えられる。
【0061】ここで、レンズアレイを構成する前記個々
のレンズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方
を物体側とする。
のレンズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方
を物体側とする。
【0062】そして、レンズアレイ中のある特定の1個
のレンズ要素を基準レンズ要素とする。たとえば、再生
像40とレンズ要素の光軸とが一致する位置にあるレン
ズ要素を基準レンズ要素とする。
のレンズ要素を基準レンズ要素とする。たとえば、再生
像40とレンズ要素の光軸とが一致する位置にあるレン
ズ要素を基準レンズ要素とする。
【0063】そして、基準レンズ要素以外の任意のレン
ズ要素について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光軸
と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との距
離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成する。
ズ要素について、該レンズ要素の物体側レンズ面の光軸
と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の光軸との距
離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レンズ面の光
軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距
離が大きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基
準レンズ要素からの距離に応じて単調増加するように構
成する。
【0064】この偏心量を基準レンズ要素からの距離に
応じて単調増加させて構成した様子を図2に示す。
応じて単調増加させて構成した様子を図2に示す。
【0065】図2(a)は偏心がない場合、図2(b)
は偏心がある場合の状態を模式的に示す模式図である。
は偏心がある場合の状態を模式的に示す模式図である。
【0066】一般に光学系の収差は、屈折面での光線の
屈折角が大きいほど悪化する傾向にある。これはスネル
の法則nsinθ=n′sinθ′を、幾何光学ではnθ=
n′θ′と近似して考えているためである。
屈折角が大きいほど悪化する傾向にある。これはスネル
の法則nsinθ=n′sinθ′を、幾何光学ではnθ=
n′θ′と近似して考えているためである。
【0067】この場合、図2(a)において、レンズの
上方を通る光線は屈折角(光線とレンズ面法線とのなす
角:θ1)が小さいため、大きな収差は発生しない。一
方、レンズの下方を通る光線では屈折角(θ2)が大き
いので、大きな収差が発生する。 そこで、図2(b)
のように、像側のレンズ面を、光線の通過方向に合わせ
て、この場合には下方に偏心させることで、レンズ下方
を通る光線の屈折角(θ2′)が小さくなるため、発生
する収差が小さくなる。なお、レンズ上方を通る光線の
屈折角(θ1′)は若干大きくなるが、θ2′が小さくな
ったことでトータルでの収差は小さくなる。
上方を通る光線は屈折角(光線とレンズ面法線とのなす
角:θ1)が小さいため、大きな収差は発生しない。一
方、レンズの下方を通る光線では屈折角(θ2)が大き
いので、大きな収差が発生する。 そこで、図2(b)
のように、像側のレンズ面を、光線の通過方向に合わせ
て、この場合には下方に偏心させることで、レンズ下方
を通る光線の屈折角(θ2′)が小さくなるため、発生
する収差が小さくなる。なお、レンズ上方を通る光線の
屈折角(θ1′)は若干大きくなるが、θ2′が小さくな
ったことでトータルでの収差は小さくなる。
【0068】全体として、図2のような両凸レンズで
は、主光線がレンズの光軸近傍を通るよう像面側のレン
ズ面を偏心させた方が像面側のレンズ面での収差発生量
を軽減することが可能になる。
は、主光線がレンズの光軸近傍を通るよう像面側のレン
ズ面を偏心させた方が像面側のレンズ面での収差発生量
を軽減することが可能になる。
【0069】また、この場合の位置において単調増加す
る偏心量の様子は図3のように表すことができる。な
お、ここでは、位置に応じて滑らかに偏心量を変化させ
ているが、ステップ状にいくつかの段階に分けるように
してもよい。
る偏心量の様子は図3のように表すことができる。な
お、ここでは、位置に応じて滑らかに偏心量を変化させ
ているが、ステップ状にいくつかの段階に分けるように
してもよい。
【0070】この実施の形態例では、任意のレンズ要素
に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光軸と、
前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距離が大
きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基準レン
ズ要素からの距離に応じて単調増加するように構成して
いるので、各レンズ要素において主光線が光軸近傍を通
るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽減さ
れ、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
に関して、任意のレンズ要素の像側レンズ面の光軸と、
前記基準レンズ要素の像側レンズ面の光軸との距離が大
きくなるよう偏心させるともに、その偏心量が基準レン
ズ要素からの距離に応じて単調増加するように構成して
いるので、各レンズ要素において主光線が光軸近傍を通
るようになり、個々のレンズ要素の軸外収差が軽減さ
れ、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0071】〔第2の実施の形態例〕図4はレンズアレ
イ10の断面の拡大図である。ここでは、光束と光軸と
が一致する中心位置のレンズ要素(基準レンズ要素)
と、最も周辺部のレンズ要素との様子を模式的に示して
いる。また、この図4の右方向に空中像が形成される結
像位置が存在している。
イ10の断面の拡大図である。ここでは、光束と光軸と
が一致する中心位置のレンズ要素(基準レンズ要素)
と、最も周辺部のレンズ要素との様子を模式的に示して
いる。また、この図4の右方向に空中像が形成される結
像位置が存在している。
【0072】また、レンズアレイ10の背面(結像位置
の反対側)には原画20が配置されており、この原画2
0にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像(再生すべき空中像)の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。そし
て、原画20の背面には光源(図示せず)が配置されて
おり、視点(図示せず)から見て背面より原画20を均
一に照射して、視点側の所定の位置に三次元の空中像
(図示せず)を形成せしめる。
の反対側)には原画20が配置されており、この原画2
0にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像(再生すべき空中像)の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。そし
て、原画20の背面には光源(図示せず)が配置されて
おり、視点(図示せず)から見て背面より原画20を均
一に照射して、視点側の所定の位置に三次元の空中像
(図示せず)を形成せしめる。
【0073】従来、このような三次元画像表示装置のレ
ンズアレイ10について、個々のレンズ要素の焦点距離
は全て同一であった。このため、像面湾曲により結像位
置のズレが生じる。この図4では中心のレンズ要素と周
辺のレンズ要素とのズレだけを示したが、実際には、連
続してズレが発生する。このため、三次元の再生像40
が不鮮明になる問題が発生する。
ンズアレイ10について、個々のレンズ要素の焦点距離
は全て同一であった。このため、像面湾曲により結像位
置のズレが生じる。この図4では中心のレンズ要素と周
辺のレンズ要素とのズレだけを示したが、実際には、連
続してズレが発生する。このため、三次元の再生像40
が不鮮明になる問題が発生する。
【0074】そこで、この第2の実施の形態例では、図
5に示すように、任意のレンズ要素に関して基準レンズ
要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点
距離を単調増加させるように構成する。
5に示すように、任意のレンズ要素に関して基準レンズ
要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ要素の焦点
距離を単調増加させるように構成する。
【0075】なお、この図5では滑らかに距離に応じて
焦点距離を変化させているが、ステップ状にいくつかの
段階に分けて、焦点距離を変化させるようにしてもよ
い。
焦点距離を変化させているが、ステップ状にいくつかの
段階に分けて、焦点距離を変化させるようにしてもよ
い。
【0076】この実施の形態例では、周辺になるにした
がってレンズ要素の焦点距離を単調増加させるようにし
ているので、個々のレンズ要素の像面湾曲による結像位
置のズレが補償され、ほぼ同じ位置に結像するようにな
る。この結果、高品質で鮮明な三次元の再生像が得られ
るようになる。
がってレンズ要素の焦点距離を単調増加させるようにし
ているので、個々のレンズ要素の像面湾曲による結像位
置のズレが補償され、ほぼ同じ位置に結像するようにな
る。この結果、高品質で鮮明な三次元の再生像が得られ
るようになる。
【0077】〔第3の実施の形態例〕この第3の実施の
形態例では、レンズアレイ10を構成する個々のレンズ
要素について、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くな
るような非球面を少なくとも1面有するように構成す
る。これにより、光軸から離れた所を通る光線について
も、屈折角を小さくすることによって、軸外収差が補正
され、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
形態例では、レンズアレイ10を構成する個々のレンズ
要素について、光軸から離れるにつれて、曲率が緩くな
るような非球面を少なくとも1面有するように構成す
る。これにより、光軸から離れた所を通る光線について
も、屈折角を小さくすることによって、軸外収差が補正
され、高品質な三次元の再生像が得られるようになる。
【0078】〔第4の実施の形態例〕以上の第1の実施
の形態例と第3の実施の形態例の組み合わせ、もしく
は、以上の第2の実施の形態例と第3の実施の形態例と
の組み合わせが可能である。このような組み合わせによ
って、より有効に各種収差を補償して鮮明な再生像が得
られるようになる。
の形態例と第3の実施の形態例の組み合わせ、もしく
は、以上の第2の実施の形態例と第3の実施の形態例と
の組み合わせが可能である。このような組み合わせによ
って、より有効に各種収差を補償して鮮明な再生像が得
られるようになる。
【0079】〔実施例〕以下に、本発明の具体的な実施
例を示す。
例を示す。
【0080】(1)レンズアレイの形状 レンズ要素1個当たりの大きさ:5mm×5mm, レンズアレイに含まれるレンズ要素の数:48×66
個, レンズアレイの大きさ:240mm×330mm, (2)レンズアレイ中心近傍のレンズ設計値 面番号:曲率:面間距離:屈折率(d線):アッベ数 第1面:19.927:10.0:1.492:57 第2面:−47.492 焦点距離:30mm 立体像再生位置:レンズアレイの中心から垂直に、表面
から約630mmの位置 結像倍率:20倍 上記のように立体像の再生位置を定義した場合、このレ
ンズアレイによる横倍率は20倍程度となるため、個々
のレンズにおける光軸から原画上の対応する物体までの
距離は最大で10mm程度となる。このような条件で、も
しレンズアレイを構成する全てのレンズ要素を同一の設
計値として構成すると、像面湾曲によって、レンズアレ
イ中心近傍のレンズ要素によるベストフォーカス位置と
レンズアレイの周辺角付近のレンズ要素によるベストフ
ォーカス位置は、非常に大きくずれてしまう。
個, レンズアレイの大きさ:240mm×330mm, (2)レンズアレイ中心近傍のレンズ設計値 面番号:曲率:面間距離:屈折率(d線):アッベ数 第1面:19.927:10.0:1.492:57 第2面:−47.492 焦点距離:30mm 立体像再生位置:レンズアレイの中心から垂直に、表面
から約630mmの位置 結像倍率:20倍 上記のように立体像の再生位置を定義した場合、このレ
ンズアレイによる横倍率は20倍程度となるため、個々
のレンズにおける光軸から原画上の対応する物体までの
距離は最大で10mm程度となる。このような条件で、も
しレンズアレイを構成する全てのレンズ要素を同一の設
計値として構成すると、像面湾曲によって、レンズアレ
イ中心近傍のレンズ要素によるベストフォーカス位置と
レンズアレイの周辺角付近のレンズ要素によるベストフ
ォーカス位置は、非常に大きくずれてしまう。
【0081】そこで、このベストフォーカス位置のずれ
を補正するために、レンズアレイの中心から離れるにつ
れて、レンズ要素の焦点距離を伸ばす必要がある。
を補正するために、レンズアレイの中心から離れるにつ
れて、レンズ要素の焦点距離を伸ばす必要がある。
【0082】例えば、レンズアレイ中心から60mm程度
離れた位置に存在するレンズ要素で焦点距離を35mm、
100mm程度離れた位置に存在するレンズで焦点距離を
44mm、140mm程度離れた位置に存在するレンズで焦
点距離を60mmとすることで、個々のレンズ要素からの
像を同じ位置にフォーカスすることができる。
離れた位置に存在するレンズ要素で焦点距離を35mm、
100mm程度離れた位置に存在するレンズで焦点距離を
44mm、140mm程度離れた位置に存在するレンズで焦
点距離を60mmとすることで、個々のレンズ要素からの
像を同じ位置にフォーカスすることができる。
【0083】また、このようなレンズアレイでは、個々
のレンズについては、ある特定方向の画角に対する光束
しか利用しない。そこで、その特定方向の画角に対する
光束がよりレンズ光軸近辺を通るよう、レンズアレイの
中心からの距離に応じて、物体側(再生像側)のレンズ
面と像側(原画側)のレンズ面とを偏心させ、物体側の
レンズ面より、像側のレンズ面の方がレンズ中心から離
れるようにすることにより、軸外収差を軽減させ、結像
性能を向上させることができる。
のレンズについては、ある特定方向の画角に対する光束
しか利用しない。そこで、その特定方向の画角に対する
光束がよりレンズ光軸近辺を通るよう、レンズアレイの
中心からの距離に応じて、物体側(再生像側)のレンズ
面と像側(原画側)のレンズ面とを偏心させ、物体側の
レンズ面より、像側のレンズ面の方がレンズ中心から離
れるようにすることにより、軸外収差を軽減させ、結像
性能を向上させることができる。
【0084】上記レンズアレイでは、レンズアレイ中心
がら60mm程度離れた位置に存在するレンズで0.5m
m、100mm程度離れた位置に存在するレンズで0.8m
m程度偏心させることで良好な結果が得られる。
がら60mm程度離れた位置に存在するレンズで0.5m
m、100mm程度離れた位置に存在するレンズで0.8m
m程度偏心させることで良好な結果が得られる。
【0085】また、個々のレンズを偏心させるととも
に、光軸から離れるにつれて曲率が緩くなるような非球
面を少なくとも1面有するようにすることで、球面収差
や像面湾曲を補正することができ、より高性能な結像性
能を有するレンズアレイを提供することができる。
に、光軸から離れるにつれて曲率が緩くなるような非球
面を少なくとも1面有するようにすることで、球面収差
や像面湾曲を補正することができ、より高性能な結像性
能を有するレンズアレイを提供することができる。
【0086】また、個々のレンズの焦点距離を変化させ
るとともに、光軸から離れるにつれて曲率が緩くなるよ
うな非球面を少なくとも1面有するようにすることで、
より高性能な結像性能を有するレンズアレイを提供する
ことができる。
るとともに、光軸から離れるにつれて曲率が緩くなるよ
うな非球面を少なくとも1面有するようにすることで、
より高性能な結像性能を有するレンズアレイを提供する
ことができる。
【0087】このようなレンズアレイを複数並べて用い
ることにより、多数の高品位な三次元再生像を、同時に
得ることができることを確認した。
ることにより、多数の高品位な三次元再生像を、同時に
得ることができることを確認した。
【0088】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
作製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレンズア
レイ、およびこのようなレンズアレイを用いた三次元画
像表示装置を提供でき、高品質な三次元の再生像が得ら
れる。
作製が容易で、かつ高性能な結像性能を有するレンズア
レイ、およびこのようなレンズアレイを用いた三次元画
像表示装置を提供でき、高品質な三次元の再生像が得ら
れる。
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるレンズアレ
イの断面と空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子
を模式的に示す説明図である。
イの断面と空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子
を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態例のレンズアレイの
断面を示す説明図である。
断面を示す説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態例のレンズアレイの
特性図である。
特性図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態例のレンズアレイの
断面と正面とを示す説明図である。
断面と正面とを示す説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態例のレンズアレイの
特性図である。
特性図である。
【図6】従来の凸レンズを使用した二次元レンズアレイ
の外観構成を示す斜視図である。
の外観構成を示す斜視図である。
【図7】インテグラル・フォトグラフィーの記録を、従
来の凸レンズを使用した二次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。
来の凸レンズを使用した二次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。
【図8】インテグラル・フォトグラフィーの再生を、従
来の凸レンズを使用した二次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。
来の凸レンズを使用した二次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。
10 レンズアレイ 20 原画 30 光源 40 空中像 50 視点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石坂 哲 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 宮澤 一宏 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 梶 大介 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 阿久根 潤一郎 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 Fターム(参考) 2H059 AB01 AB04
Claims (16)
- 【請求項1】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイと、 このレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応し
て再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若
しくは表示されている原画とにより、原画に対応した空
中像を形成する三次元画像表示装置であって、 レンズアレイの中でレンズ要素が配置される位置に応じ
て、レンズ要素の結像特性が変更されている、ことを特
徴とする三次元画像表示装置。 - 【請求項2】 前記変更される結像特性は各レンズ要素
の焦点距離である、ことを特徴とする請求項1記載の三
次元画像表示装置。 - 【請求項3】 前記変更される結像特性は各レンズ要素
の偏心量である、ことを特徴とする請求項1記載の三次
元画像表示装置。 - 【請求項4】 レンズアレイを構成する前記個々のレン
ズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方を物体
側として、前記レンズアレイ中のある特定の1個のレン
ズ要素を基準レンズ要素とし、 任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物体側レン
ズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の
光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レ
ンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の
光軸との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その
偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加す
るように構成する、ことを特徴とする請求項1記載の三
次元画像表示装置。 - 【請求項5】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイと、 このレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応し
て再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若
しくは表示されている原画とにより、原画に対応した空
中像を形成する三次元画像表示装置であって、 前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要
素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して
基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ
要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とする請求
項1記載の三次元画像表示装置。 - 【請求項6】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイと、 このレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応し
て再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若
しくは表示されている原画とにより、原画に対応した空
中像を形成する三次元画像表示装置であって、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有する、ことを特徴とする三次元画像
表示装置。 - 【請求項7】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイと、 このレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応し
て再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若
しくは表示されている原画とにより、原画に対応した空
中像を形成する三次元画像表示装置であって、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有し、 レンズアレイを構成する前記個々のレンズ要素によって
多数の像ができる側を像側、他方を物体側として、前記
レンズアレイ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズ要素とし、任意のレンズ要素について、該レンズ要
素の物体側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物
体側レンズ面の光軸との距離を比較して、該任意のレン
ズ要素の像側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の
像側レンズ面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させ
るともに、その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応
じて単調増加するように構成する、ことを特徴とする三
次元画像表示装置。 - 【請求項8】 複数のレンズ要素が一次元的あるいは二
次元的に配置されたレンズアレイと、 このレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応し
て再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若
しくは表示されている原画とにより、原画に対応した空
中像を形成する三次元画像表示装置であって、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有し、 前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要
素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して
基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ
要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とする三次
元画像表示装置。 - 【請求項9】 再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変
換像が記録若しくは表示されている原画について、該原
画に対応した空中像を形成するために使用されるレンズ
アレイであって、 レンズアレイは前記再生像の微小倒立像若しくはフーリ
エ変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であり、 レンズアレイの中でレンズ要素が配置される位置に応じ
て、レンズ要素の結像特性が変更されている、ことを特
徴とするレンズアレイ。 - 【請求項10】 前記変更される結像特性は各レンズ要
素の焦点距離である、ことを特徴とする請求項9記載の
レンズアレイ。 - 【請求項11】 前記変更される結像特性は各レンズ要
素の偏心量である、ことを特徴とする請求項9記載のレ
ンズアレイ。 - 【請求項12】 レンズアレイを構成する前記個々のレ
ンズ要素によって多数の像ができる側を像側、他方を物
体側として、前記レンズアレイ中のある特定の1個のレ
ンズ要素を基準レンズ要素とし、 任意のレンズ要素について、該レンズ要素の物体側レン
ズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物体側レンズ面の
光軸との距離を比較して、該任意のレンズ要素の像側レ
ンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の像側レンズ面の
光軸との距離が大きくなるよう偏心させるともに、その
偏心量が基準レンズ要素からの距離に応じて単調増加す
るように構成する、ことを特徴とする請求項9記載のレ
ンズアレイ。 - 【請求項13】 再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像が記録若しくは表示されている原画について、該
原画に対応した空中像を形成するために使用されるレン
ズアレイであって、 レンズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であ
り、 前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要
素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して
基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ
要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とするレン
ズアレイ。 - 【請求項14】 再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像が記録若しくは表示されている原画について、該
原画に対応した空中像を形成するために使用されるレン
ズアレイであって、 レンズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であ
り、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有する、ことを特徴とするレンズアレ
イ。 - 【請求項15】 再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像が記録若しくは表示されている原画について、該
原画に対応した空中像を形成するために使用されるレン
ズアレイであって、 レンズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であ
り、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有し、 レンズアレイを構成する前記個々のレンズ要素によって
多数の像ができる側を像側、他方を物体側として、前記
レンズアレイ中のある特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズ要素とし、任意のレンズ要素について、該レンズ要
素の物体側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の物
体側レンズ面の光軸との距離を比較して、該任意のレン
ズ要素の像側レンズ面の光軸と、前記基準レンズ要素の
像側レンズ面の光軸との距離が大きくなるよう偏心させ
るともに、その偏心量が基準レンズ要素からの距離に応
じて単調増加するように構成する、ことを特徴とするレ
ンズアレイ。 - 【請求項16】 再生像の微小倒立像若しくはフーリエ
変換像が記録若しくは表示されている原画について、該
原画に対応した空中像を形成するために使用されるレン
ズアレイであって、 レンズアレイは、前記再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像に対応した個々のレンズ要素の集合体であ
り、 該レンズアレイを構成する個々のレンズ要素について、
光軸から離れるにつれて、曲率が緩くなるような非球面
を少なくとも1面有し、 前記レンズアレイ中の特定の1個のレンズ要素を基準レ
ンズとし、任意のレンズ要素の焦点距離と基準レンズ要
素の焦点距離とを比較して、任意のレンズ要素に関して
基準レンズ要素からの距離が大きいほど、任意のレンズ
要素の焦点距離が単調増加する、ことを特徴とするレン
ズアレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000008820A JP2001201717A (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 三次元画像表示装置およびレンズアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000008820A JP2001201717A (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 三次元画像表示装置およびレンズアレイ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001201717A true JP2001201717A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18537037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000008820A Pending JP2001201717A (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 三次元画像表示装置およびレンズアレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001201717A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006098775A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toshiba Corp | 三次元画像表示システム |
JP2012519305A (ja) * | 2009-03-04 | 2012-08-23 | セキュレンシー インターナショナル プロプライアタリー リミテッド | レンズアレイの作製方法の改良 |
WO2013172233A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 株式会社ニコン | 立体映像表示装置 |
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-
2000
- 2000-01-18 JP JP2000008820A patent/JP2001201717A/ja active Pending
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
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