JP2002300609A

JP2002300609A - 立体撮像装置

Info

Publication number: JP2002300609A
Application number: JP2001104042A
Authority: JP
Inventors: Fumio Okano; 文男岡野; Atsushi Arai; 淳洗井; Mitsuo Yamada; 光穂山田
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】再生像のぼけや、また、奥行き歪みを生じる
ことない立体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】立体撮像装置１０は、被写体１から離間
して配置され負の縦倍率を有し、かつその縦倍率と横倍
率の比を１または−１とする奥行き制御光学レンズ系２
と、この奥行き制御光学レンズ系から離間して配置さ
れ、一平面上にレンズを複数配列してなる要素画像生成
レンズ群３と、この要素画像生成レンズ群が生成する前
記被写体の要素画像全体を撮像する位置に配置される撮
像手段４と、を備える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ群を利用し
た立体テレビジョン、いわゆるintegral photography
（ＩＰ）立体方式の立体撮像装置に係り、特に、光学系
の構成に特徴を備える立体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、任意の視点から自由に立体画像
を見ることが可能な立体テレビジョン方式の一つとし
て、平面上に配列された凸レンズ群或いはピンホール群
を利用したＩＰ（integral photography）立体方式の立
体撮像装置が知られている。このＩＰ立体方式の立体撮
像装置について、凸レンズ群を用いた構成を示す図８〜
図１２を参照して説明する。

【０００３】図８は従来のＩＰにおける被写体の要素画
像の撮影を模式的に説明した模式図、図９は従来のＩＰ
における被写体の要素画像に基づいた立体画像の再生を
模式的に説明した模式図、図１０は撮像した被写体の状
態を示す模式図、図１１（ａ）は被写体を撮像する状態
を示す模式図、（ｂ）は撮像した被写体を再生する状態
を示す模式図、図１２は従来の立体撮像装置の構成を示
す模式図、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はレンズの縦
倍率を説明するための模式図である。

【０００４】図８および図９に示すように、従来のＩＰ
立体方式では、一例として、被写体１０１の再生像を生
成する場合は、はじめに、撮像装置を用い被写体１０１
を写真フィルム１０３に撮像し、つぎに、現像した写真
フィルム１０４を用いて立体再生像１０４を生成してい
る。

【０００５】図８に示すように、前記撮像装置は、同一
平面上に配列された複数の凸レンズ（以下、各凸レンズ
を要素レンズという）１０２₁，１０２₂…１０２_nから
なるレンズ群１０２と、このレンズ群１０２の後方に配
置された写真フィルム１０３とから構成されている。

【０００６】そして、この撮像装置は、レンズ群１０２
の前方に配置した被写体１０１を、各凸レンズ１０
２₁，１０２₂…１０２_nを介して結像する被写体１０１
の光学結像１０３₁，１０３₂…１０３_nを写真フィルム
１０３に撮像している。さらに、図９に示すように、撮
像、現像した写真フィルム１０４をレンズ群１０２に対
して撮像したときと同じ配置に設定し、その状態でレン
ズ群１０２の前方から観察者１０６が写真フィルム１０
４上の像を観察すると、立体再生像１０５が見えるよう
に構成されている。

【０００７】なお、実際には図９の状態で観察者１０６
が立体再生像１０５を見たときには、奥行きが反転する
虚立体像となるため、各要素画像１０４₁，１０４₂…１
０４ _nは、図１０に示すように、その中心を線対称の中
心（×で示す）として、別途手段により点対称の位置に
変換することで、奥行きの正しい立体像を得ている（例
えば、特開平１０−１５０６７５号公報）。

【０００８】従来のＩＰ方式による立体撮像装置は、レ
ンズ群（レンズ板）より被写体が離れるほど、要素レン
ズが生成する要素画像が、レンズの回折の影響や、ま
た、解像度の影響を受けることが原因となり、再生像が
ぼける性質を持っている。そのため、従来のＩＰ方式に
よる立体撮像装置は、この再生像のぼけを矯正すること
ができなかった。なお、再生像がぼける性質をもつこと
については、「OpticalEngineering Vol.38 No.6 June
1999 pp1072-1077」などに記載されている

【０００９】また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、被写体１１１を、ファイバレンズ群１１２を介して
フィルム１１３等に撮像し、その撮像して現像したフィ
ルム１１４等により再生する場合、再生像１１５の位置
は、原理的に、被写体１１１の位置と同じである。その
ため、再生像１１５は、観察者１１６から見てレンズ板
（レンズ群）１１０の背後にしか位置せず、そのレンズ
板１１０の前（観察者側）に位置することはできなかっ
た。この立体撮像装置は、技術的な要求として、再生像
１１５をレンズ板１１０の前に位置させることが望まれ
ているが、原理的には前記構成では、その要求に応える
ことはできなかった。そこで、再生像１１５の位置に対
する改善と、さらに、前記した再生像のぼけを解消する
ため、従来、奥行き制御レンズを備える装置の構成が提
案されている。

【００１０】この奥行き制御レンズを備える立体撮像装
置は、図１２に示すように、奥行き制御レンズ１２２
と、光ファイバ群（レンズ群）１２３と、集光レンズ１
２４とを介して被写体１２１の倒立像１２１ａを作り出
し、その倒立像１２１ａをテレビジョンカメラなどの撮
像手段１２５により撮像する構成としている。そして、
撮像した倒立像１２１ａは、ＬＣＤ１２６からレンズ群
１２７を介して再生することで、観察者１２９が、正立
像として、そのレンズ群１２７の前（レンズ群１２７と
観察者１２９側の間）に、かつ、ぼけのない状態で生成
されて、観察できるものとして構成した（詳細は「Opti
cal Engineering Vol.38 No.6 June 1999pp1072-1077」
参照）。なお、前記構成の立体撮像装置は、奥行き制御
レンズ１２２と、光ファイバ群１２３との位置関係によ
って、奥行き制御レンズによる光学像の生成位置を制御
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
立体撮像装置では、以下に示すような問題点が存在して
いた。すなわち、立体撮像装置は、奥行き制御レンズを
用いることで、レンズ群の前（レンズ群と観察者側の
間）に、かつ、ぼけのない状態で、被写体の再生像を再
生するようにしているが、奥行き制御レンズを使用する
構成上、被写体と、その奥行き制御レンズと、生成され
る光学像との位置関係において、奥行き歪みに対する改
善については考慮されておらず解消することができなか
った。

【００１２】図１３に示すように、光学像の縦倍率が光
学像の位置（被写体の位置）に応じて変化することを意
味しており、被写体Ｙａから奥行き制御レンズまでの距
離ａと、奥行き制御レンズから光学像Ｙｂまでの距離ｂ
との関係を示す（−１／ａ）＋（１／ｂ）＝１／ｆの式
から導かれる縦倍率Ｍｚ＝Δｂ／Δａ＝ｆ²／（ａ＋
ｆ）²および横倍率ＭL＝（Ｙｂ／Ｙａ）＋（ｂ／ａ）＝
ｆ／（ａ＋ｆ）からつぎのようなことが分かる。すなわ
ち、奥行き歪みは、（│Ｍｚ／ＭL│）＞１の場合ある
いは（│Ｍｚ／ＭL│）＜１の場合に、被写体が奥行き
方向に歪むことを示している。

【００１３】したがって、被写体に対する従来の立体撮
像装置は、前記構成の奥行き制御レンズを使用している
以上、この奥行き歪みを制御することは困難であった。
なお、縦倍率とは、被写体に対する光学像の奥行き方向
の倍率であり、縦倍率が負であることは、被写体に対し
て光学像の奥行きが反転していることを意味する。

【００１４】本発明は前記した従来の技術が有する問題
点を解決するために創案されたものであり、再生像のぼ
けや、また、奥行き歪みを生じることない立体撮像装置
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる立体撮像
装置は、前記課題を解決するため、つぎのように構成し
た。すなわち、立体撮像装置は、被写体から離間して配
置され負の縦倍率を有し、かつその縦倍率と横倍率の比
を１または−１とする奥行き制御光学レンズ系と、この
奥行き制御光学レンズ系から離間して配置され、一平面
上にレンズを複数配列してなる要素画像生成レンズ群
と、この要素画像生成レンズ群が生成する前記被写体の
要素画像全体を撮像する位置に配置される撮像手段と、
を備える構成とした。

【００１６】このように構成されることにより、立体撮
像装置は、−１の縦倍率を有する奥行き制御光学レンズ
系、および要素画像生成レンズ群を介して被写体を撮像
するため、入射光線の角度と、出射光線の角度が、符号
が逆で絶対値が等しくなり、奥行き歪みを解消すること
ができる。

【００１７】また、前記立体撮像装置において、奥行き
制御光学レンズ系は、光路の半周期における奇数倍の長
さを有し、かつ、周辺部から中心部に向かって屈折率が
大きくなる屈折率特性を有する光ファイバを、平面上に
複数配置して構成した。

【００１８】このように構成されることにより、被写体
から各光ファイバに入射されて射出する出射光は、その
光ファイバの長さが、光路の半周期における奇数倍であ
ることから、被写体から入射端までと同じ距離の位置で
交わる。そのため、その位置に縦倍率を−１とし、横倍
率を１とする光学像を生成し、奥行きが反転して奥行き
歪を生じてない光学像の状態で生成できる。つまり、光
ファイバは、奥行き制御光学レンズ系として作用し、こ
の奥行き制御光学レンズ系は、平面上に配置した状態で
構成することが可能となる。この光ファイバによる奥行
き制御光学レンズ系の構成において長さ寸法を小さなも
ので、奥行き歪みに対して有効に対応することができ
る。

【００１９】そして、前記立体撮像装置において、奥行
き制御光学レンズ系が、−１の縦倍率であるときの要素
画像を生成するための要素画像生成レンズ群は、前記レ
ンズを凸レンズとすることや、また、光ファイバを平面
上に複数配列し、前記光ファイバが、周辺部から中心部
に向かって屈折率が大きくなる屈折率特性を有し、か
つ、当該光ファイバの光路における１周期の１／４に整
数倍を付加した長さ寸法を備える構成とした。

【００２０】このように構成されることにより、奥行き
制御光学レンズ系で、一度奥行きを逆転した光学像を、
凸レンズあるいは光ファイバにより再度奥行きを逆転す
ることができる。

【００２１】さらに、前記立体撮像装置において、前記
撮像手段は、前記要素画像生成レンズ群が生成する前記
被写体の要素画像群全体を直接撮像する等倍の面積を備
える撮像素子である構成とした。このように構成される
ことにより、撮像素子を用いることで目的に合ったもの
に対応することが容易となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は立体撮像装置の全体
を示す模式図、図２は屈折率分布レンズである光ファイ
バの構成を示す模式図、図３（ａ）、（ｂ）は屈折率分
布レンズである光ファイバの光路における光の進み方を
説明する模式図、図４は屈折率分布レンズである光ファ
イバの長さを光路の半周期とした奥行き制御光学レンズ
系により生成した光学像を示す模式図、図５は屈折率分
布レンズである光ファイバにより奥行き制御光学レンズ
系を構成した状態の模式図、図６は要素画像を生成する
要素画像生成レンズ群の各要素レンズを屈折率分布レン
ズである光ファイバとした場合の模式図、図７は再生像
を観察者と再生レンズ群の間に飛び出して表示する状態
を示す模式図である。

【００２３】なお、図１ないし図７では、「−１」の縦
倍率を備える奥行き制御光学レンズ系を用いた場合とし
て説明し、同じ構成の部材は、同じ符号を付して説明を
省略する。

【００２４】図１に示すように、立体撮像装置１０は、
被写体１側に配置された奥行き制御光学レンズ系２と、
被写体１とは反対側でその奥行き制御光学レンズ系２か
ら所定の距離をおいて配置される要素画像生成レンズ群
３と、この要素画像生成レンズ群３に近接して、奥行き
制御光学レンズ系２とは反対側に配置される写真フィル
ムなどの撮像手段４とを備えている。

【００２５】図１および図２に示すように、奥行き制御
光学レンズ系２は、一定長さの光ファイバ２₁，２₂…２
_nが、屈折率分布レンズとして、その入射端面２ａが被
写体１に向くように、一平面上に配置され、「−１」の
縦倍率を備える光学レンズ系となるように構成されてい
る。そして、各光ファイバ２₁は、周辺部から中心部に
向かって屈折率が大きくなる屈折率特性（半径方向に対
して２乗特性であってもよい）を有し、半径ｒとしたと
き、その半径ｒにおける屈折率ｎが、ｎ＝ｎ₀｛１−
（Ａ／２）ｒ²｝となる特性を備えている。なお、式中
において、Ａは光ファイバの材質によって定まる定数、
ｎ₀は光ファイバ中心部における屈折率である。

【００２６】この光ファイバ２₁は、図２に示すよう
に、光が入射すると、中心部は屈折率が高いため、光は
周期的に蛇行し、ある特定の点で結像し、レンズ作用を
持つようになる。なお、この原理は、１９６４年、Ｄ．
ＭＡＲＣＵＳＥ等によって創案されており、その詳細は
The Bell System Technical Journal.(July, 1964)等に
記載されているため、ここでは省略する。つぎに、前記
原理に基づき、本実施の形態では、光ファイバ２₁の長
さを、その光ファイバ２₁中を蛇行する光路の半周期、
あるいは,半周期の奇数倍（２ｎ＋１、ｎ＝自然数）の
長さとすることで、負の縦倍率を有する奥行き制御光学
レンズ系を構成している。

【００２７】図３に示すように、光ファイバ２₁は、そ
の長さが光路の半周期の奇数倍である場合には、ｒ_i＝
−ｒ′_i、ｒ₀＝−ｒ′₀となり、入射光線の角度と、出
力光線の角度において符号が逆で絶対値が等しくなる。
ここに、ｒ_i，−ｒ′_iは、それぞれ入射側および出射側
における光線の光軸からの距離、そして、ｒ₀，−ｒ′₀
は、それぞれ入射側、出射側における光線の光軸との角
度である。

【００２８】なお、光ファイバ２₁は、入射端面２ａと
出射端面２ｂにおいて光軸と同じ位置をＯ₂とＱ₂とし、
また、入射光の上下端となる入射端面２ａでの位置をＯ
₁，Ｏ₃とし、さらに、出射端面２ｂにおける出射光の上
下端となると位置をＱ₁，Ｑ ₃としている。さらに、図１
および図４に示すように、この光ファイバ２₁，２₂…２
_nを多数配列して奥行き制御光学レンズ系２とすると、
出射光は、奥行き制御光学レンズ系２の外側に、入射端
面２ａから被写体１までの距離ｄ₁と同じ距離ｄ₁の位置
で交わる。

【００２９】図３に示すように、光ファイバ２₁は、そ
の出射端面２ｂの中心から出射した光線を考えると、こ
の光ファイバ２₁の中心から対称に折り返して入射端面
２ａと出射端面２ｂとを重ね合わせた状態のとき、その
点Ｏが点Ｑに重なるようになる。

【００３０】つまり、距離ｄ₁である交点には、被写体
１の光学像５が生成される。これらのことは、図３に示
すように、点Ｏからの三角形Ｏ，Ｏ₁，Ｏ₃と、点Ｑ′か
らの三角形Ｑ′，Ｑ₁，Ｑ₃は、鏡面対称の合同になって
いることからも分かる。なお、各光ファイバ２₁，２₂…
２_nの出射端面２ｂから出る出射光の光束は広がるが、
端面が小さい場合にはその光束の広がりは問題とならな
い。

【００３１】したがって、この光ファイバ２₁を、図４
に示すように、複数配列して奥行き制御光学レンズ系２
を形成することで、奥行き制御光学レンズ系２からの被
写体１との距離ｄ₁と、奥行き制御光学レンズ系２と生
成される光学像５との距離ｄ₁とが同一となり、奥行き
が反転しているものの奥行き歪を生じることなく光学像
５を生成することができる。なお、図３および図４に示
すように、奥行き制御光学レンズ系２の各光ファイバ２
₁２₁，２₂…２_nにより焦点は結ばないが、点Ｑの集まり
として光学像５を生成することができる。

【００３２】このように、奥行き制御光学レンズ系２
は、光ファイバ２₁，２₂…２_nが、屈折率分布レンズと
して作用することで、負の縦倍率を有する光学レンズ系
を構成できる。そのため、図４に示すように、光学像５
は、その被写体１と奥行き制御光学レンズ系２との距離
ｄ₁と同じ距離ｄ₁だけ離れた位置に、被写体１の凹凸が
反転した状態として生成されることになる。つまり、こ
の光フィバ群２は、「−１」の縦倍率を持つ奥行き制御
光学レンズ系となる。

【００３３】なお、ここでは光ファイバ２₁，２₂…２_n
は、光路の半周期の長さを備える構成として説明した
が、光路の半周期の奇数倍（１，３，５…、）であれば
光学像５が、前記同様に被写体１の凹凸が反転した状態
として生成することができる。

【００３４】また、光ファイバ２₁，２₂…２_nは、屈折
率分布レンズとして作用するときに、ｎ_r＝ｎ₀ｓｅｃｈ
（√Ａｒ）の屈折率分布をもつ構成のものを使用しても
構わない。ここで式中において、ｎ_r＝は半径ｒ位置の
屈折率、Ａは光ファイバの材質によって定まる定数、ｎ
₀は光ファイバ中心部における屈折率である。

【００３５】図５に示すように、前記の条件を備える光
ファイバ２₁，２₂…２_nは、奥行き制御光学レンズ系２
として、図５（ａ）に示すように、平面上（２次元状）
に配置して正方格子状に構成することや、また、図５
（ｂ）に示すように、俵積状の奥行き制御光学レンズ系
２Ａにすることや、あるいは、図５（ｃ）に示すよう
に、中心から徐々に円形になるような奥行き制御光学レ
ンズ系２Ｂに配置する構成としてもよい。すなわち、奥
行き制御光学レンズ系２（２Ａ、２Ｂ）は、被写体１
（図１参照）の光学像（再生時の再生像）を生成できる
ように、その被写体１の全体を、適切に要素画像生成レ
ンズ群３（図１参照）に伝達できる構成であれば、全体
としての形状は特に限定されるものではない。

【００３６】一方、図１に示すように、要素画像生成レ
ンズ群３は、レンズ板を構成する要素レンズ３₁，３₂…
３_nとして凸レンズを一平面上に複数配列して構成して
いる。なお、単純な凸レンズを用いる場合は、お互いの
入射光および出射光が漏れないように光学遮蔽を行なう
ことが望ましい。

【００３７】この要素画像生成レンズ群３は、凸レンズ
を用いることで、奥行き制御レンズ２により一度奥行き
を逆転しておいた光学像を、要素画像を生成する際に凸
レンズにより再度奥行き逆転を生じさせ、結果として、
奥行きが正しい状態の立体像として撮像手段４に生成す
ることができるものである。

【００３８】また、図１に示すように、撮像手段４は、
要素画像生成レンズ群３を介して被写体１の光学像が撮
像（撮影）されるものであり、写真フィルム、またはＣ
ＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子、あるいは、テレビジョ
ンカメラなどの手段により構成することができる。この
撮像手段４は、被写体１の要素画像群全体を直接撮像す
る等倍の面積を備えていればよく、映し出される要素画
像が適切に撮像できるものであれば、特に限定されるも
のではない。

【００３９】前記説明したように、立体撮像装置１０に
より被写体１を撮像手段４に撮像（撮影）する場合は、
次のようになる。すなわち、図１に示すように、奥行き
制御光学レンズ系２は、被写体１を、凹凸が逆転した状
態、つまり奥行きが逆転した状態で光学像５を生成する
状態とする。そのため、要素画像は、その光学像５の手
前に配置される要素画像生成レンズ群３の各要素レンズ
２₁，２₂…２_nのそれぞれに結像され、この要素画像生
成レンズ群３を介して撮像素子などの撮像手段４に撮像
（撮影）される。このとき、要素レンズ２₁，２₂…２_n
は、一度奥行きを逆転したものを、再度奥行きを逆転さ
せるため、結果として奥行きが正しい立体像の状態で撮
像手段４に撮像することができる。

【００４０】なお、被写体１は、要素画像生成レンズ群
３を介して撮像手段４に撮像されるとき、被写体１から
奥行き制御光学レンズ系２までの距離と、奥行き制御光
学レンズ系２と要素画像生成レンズ群までの距離を適切
に制御することで、奥行き制御光学レンズ系である光フ
ァイバ群３による光学像を、撮像するための要素画像生
成レンズ群３の周辺（前後）に生成することができる。
そして、生成される光学像には、奥行き歪みが生じるこ
とはない。

【００４１】したがって、図７に示すように、観察者１
７は、現像した写真フィルム、ＬＣＤ、ＬＥなどの表示
手段１４（テレビジョンカメラ、ＣＣＤなどでもよい）
により、要素画像生成レンズ群１５を介して被写体１の
再生像１６を、全く奥行き歪みが生じていない状態で観
察することが可能となる。なお、レンズ群１５は、一度
奥行きが逆転した被写体１の光学像を、再度奥行きを逆
転して再生像１６とすることのできる例えば、凸レンズ
の機能（要素レンズ，光ファイバ）を備えるものであれ
ばよい。

【００４２】つぎに、他の実施の形態について、図６を
参照して説明する。ここでは、図１に示す要素画像生成
レンズ群３に使用される要素レンズ３₁，３₂…３_nの代
わりとして、図６に示すように、すでに説明した、周辺
部から中心部に向かって屈折率が大きくなる屈折率特性
を有する光ファイバ１３₁，１３₂…１３_nである屈折率
分布レンズを、要素画像生成レンズ群１３として用いて
立体撮像装置２０を構成している。

【００４３】なお、図６で用いられる要素レンズとして
の光ファイバ１３₁，１３₂…１３_nは、その長さ寸法が
光路の１周期の１／４または、光路の１周期の１／４
に、１周期の整数倍の長さを付加した寸法とすることで
も、図１同様に凸レンズと同じ機能を備えることができ
る。

【００４４】また、図６に示すように、被写体１に対す
る奥行き制御光学レンズ系２あるいは要素画像生成レン
ズ群１３の構成が異なっても、撮像手段４は、図１と同
様の構成のものを用いることができる。

【００４５】したがって、図６に示す構成の立体撮像装
置２０は、図１で説明したと同様に、被写体１から奥行
き制御光学レンズ系２と同じ距離で、その被写体１とは
反対側に光学像５を、凹凸が逆転した状態で生成するこ
とが可能となる。そのため、光ファイバ１３₁，１３₂…
１３_nからなる要素画像生成レンズ群１３を介して被写
体１の要素画像を撮像手段４に撮像することができる。

【００４６】なお、奥行き制御光学レンズ系は、−１の
縦倍率で、その縦倍率と横倍率との比を１として説明し
たが、横倍率の絶対値が１でない場合には、光学像が被
写体より大きくなったり、あるいは、小さくなったりす
るが、結果として縦倍率と横倍率との比が１または−１
となる関係であれば構わない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる立
体撮像装置は、以下に示すような優れた効果を奏するも
のである。立体撮像装置は、ＩＰ立体方式による被写体
の撮像時に奥行き制御光学レンズ系および要素画像生成
レンズ群を介して撮像しているため、奥行き歪みを生じ
ることなく、要素画像生成レンズ群の周辺に光学像を生
成することができる。したがって、被写体を撮像して再
生して観察する場合であっても、奥行き歪みを生じるこ
となく、解像度の低下を回避すると共に、要素画像生成
レンズ群から観察者側に飛び出した位置に再生像を得る
ことができる。

【００４８】また、立体撮像装置は、奥行き制御光学レ
ンズ系が、負の縦倍率を有する構成であることにより、
その奥行き制御光学レンズ系の構成を簡略化し、かつ、
長さ寸法を小さくすることができる。また、奥行き歪み
に対して有効に対応することができ、奥行き歪みを生じ
ることなく、要素画像生成レンズ群の周辺に光学像を生
成ることができる。

【００４９】さらに、立体撮像装置は、所定の光ファイ
バを用いることで、一平面上に構成した光ファイバ群を
奥行き制御光学レンズ系として使用することができ、奥
行き歪みを生じることなく、要素画像生成レンズ群の周
辺に光学像を生成することができる。

【００５０】そして、立体撮像装置は、奥行き制御光学
レンズ系が、負の縦倍率である場合に、要素画像生成レ
ンズ群が、凸レンズや、また、所定の光ファイバとする
ことにより、奥行き制御光学レンズ系で、一度奥行きを
逆転した光学像を、凸レンズあるいは光ファイバにより
再度奥行きを逆転することができるため、写真フィル
ム、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像手段に被写体の奥行き
が正しい立体像として撮像することができる。

【００５１】さらに、立体撮像装置は、撮像手段として
例えば、ＣＣＤなどの撮像素子を用いる構成とすること
で、目的に合ったものに対応することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体撮像装置の全体を示す模式図
である。

【図２】本発明にかかる立体撮像装置に用いる屈折率分
布レンズである光ファイバの構成を示す模式図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかる立体撮像装
置に用いる屈折率分布レンズである光ファイバの光路に
おける光の進み方を説明する模式図である。

【図４】本発明にかかる立体撮像装置に用いる屈折率分
布レンズである光ファイバの長さを光路の半周期とした
奥行き制御光学レンズ系により生成した光学像を示す模
式図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明にかかる立体
撮像装置に用いる屈折率分布レンズである光ファイバに
より奥行き制御光学レンズ系を構成した状態の模式図で
ある。

【図６】本発明による要素画像を生成する要素画像生成
レンズ群の各要素レンズを屈折率分布レンズである光フ
ァイバとした場合の模式図である。

【図７】本発明にかかる立体撮像装置により撮像し再生
像を観察者とレンズ群の間に飛び出して表示する状態を
示す模式図である。

【図８】従来のＩＰにおける被写体の要素画像の撮影を
模式的に説明した説明図である。

【図９】従来のＩＰにおける、被写体の要素画像に基づ
いた立体画像の再生を模式的に説明した説明図である。

【図１０】従来の撮像した被写体の状態を示す説明図で
ある。

【図１１】（ａ）は従来の被写体を撮像する状態をしめ
す構成図、（ｂ）は従来の撮像した被写体を再生する状
態を示す構成図である。

【図１２】従来の立体撮像装置の構成を示す模式図であ
る。

【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はレンズの縦倍率を
説明するための模式図である。

【符号の説明】

１０，２０立体撮像装置１被写体２奥行き制御光学レンズ系２₁，２₂…２_n レンズ群２ａ入射端面２ｂ出射端面３要素画像生成レンズ群３₁，３₂…３_n 光ファイバ４撮像手段５光学像１３要素画像生成レンズ群１４表示手段１５レンズ群（要素画像再生レンズ）１６再生像１７観察者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04 15/00 15/00 (72)発明者山田光穂東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内Ｆターム(参考） 2H059 AB08 5C061 AA06 AA07 AA29 AB02 AB03 AB17 AB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体から離間して配置され、負の縦倍
率を有し、かつその縦倍率と横倍率の比を１または−１
とする奥行き制御光学レンズ系と、この奥行き制御光学
レンズ系から離間して配置され、平面上にレンズを複数
配列してなる要素画像生成レンズ群と、この要素画像生
成レンズ群が生成する前記被写体の要素画像全体を撮像
する位置に配置される撮像手段と、を備えることを特徴
とする立体撮像装置。
【請求項２】前記奥行き制御光学レンズ系は、光路の半
周期における奇数倍の長さを有し、かつ、周辺部から中
心部に向かって屈折率が大きくなる屈折率特性を有する
光ファイバを、平面上に複数配置して構成されることを
特徴とする請求項１に記載の立体撮像装置。
【請求項３】前記要素画像生成レンズ群は、その各レ
ンズを凸レンズとしたことを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の立体撮像装置。
【請求項４】前記要素画像生成レンズ群は、光ファイ
バを平面上に複数配列し、前記光ファイバが、周辺部か
ら中心部に向かって屈折率が大きくなる屈折率特性を有
し、かつ、当該光ファイバの光路における１周期の１／
４に整数倍を付加した長さ寸法を備えることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の立体撮像装置。
【請求項５】前記撮像手段は、前記要素画像生成レン
ズ群が生成する前記被写体の要素画像群全体を直接撮像
する等倍の面積を備える撮像素子であることを特徴とす
る請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の立体
撮像装置。