JP2003195217A - 画像記録装置及び画像再生装置 - Google Patents
画像記録装置及び画像再生装置Info
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- JP2003195217A JP2003195217A JP2002262575A JP2002262575A JP2003195217A JP 2003195217 A JP2003195217 A JP 2003195217A JP 2002262575 A JP2002262575 A JP 2002262575A JP 2002262575 A JP2002262575 A JP 2002262575A JP 2003195217 A JP2003195217 A JP 2003195217A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 立体画像の記録及び再生を容易に行い、しか
も観察者が疲労せずに良好に観察することができる画像
記録装置及び画像再生装置を得ること。 【解決手段】 要素レンズを複数個、所定のピッチで配
列したレンズアレイ、該複数の要素レンズに対応する画
像情報を各要素レンズ毎に電子的に各領域に表示する画
像表示装置とを有し、該画像表示装置の各領域に記録し
た画像情報のうち微小画像情報から発散する光が該レン
ズアレイから一定距離離れた空中の位置で重畳するよう
にして該画像情報を再生していること。
も観察者が疲労せずに良好に観察することができる画像
記録装置及び画像再生装置を得ること。 【解決手段】 要素レンズを複数個、所定のピッチで配
列したレンズアレイ、該複数の要素レンズに対応する画
像情報を各要素レンズ毎に電子的に各領域に表示する画
像表示装置とを有し、該画像表示装置の各領域に記録し
た画像情報のうち微小画像情報から発散する光が該レン
ズアレイから一定距離離れた空中の位置で重畳するよう
にして該画像情報を再生していること。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は3次元像を記録・再
生する画像記録装置及び画像再生装置に関し、特に画像
記録手段に記録した3次元像を観察者が疲れず自然な状
態で良好に観察することができるようにしたものであ
る。 【0002】 【従来の技術】従来より、立体物(3次元物体)の画像
情報を画像記録手段に記録し、該画像記録手段に記録し
た画像情報を立体的に再生するための方式が種々と試み
られている。 【0003】これらの方法のうちIP(インテグラル・
フォト)方式は3次元像を特殊なメガネ等を用いずに記
録再生する方法として多く用いられている。図10
(A),(B)はこの方式による3次元像記録装置と3
次元像再生装置の説明図である。 【0004】図9(A)において101はハエの眼レン
ズと呼ばれるマイクロレンズアレイであり、図10に示
すように微小なレンズ101aが複数個、昆虫の複眼の
ように2次元的に並べられている。 【0005】マイクロレンズアレイ101の背後には写
真乾板102が置かれる。写真乾板102上には各レン
ズ101aによって被写体103の微小な倒立像104
が形成され、露光記録されている。画像情報を記録した
写真乾板102より同一寸法の陽画(ポジ画像)を作成
し、この作成した基板102aの前面に図9(B)に示
すようなマイクロレンズアレイ101を元の位置に正し
く置いて基板102aの背面から照明する。 【0006】基板102aに記録した陽画の各像からの
光束は撮影時と同じ経路を逆にたどり、もとの被写体の
位置に3次元の実像105が再生される。この再生した
実像105を観察者106は観察する。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】図9に示す3次元像記
録・再生装置は次のような問題点があった。第1に実在
する被写体の立体画像情報しか記録・再生ができない。
このため、任意に形成した架空の3次元物体の記録・再
生は、他の方法によらねばならなかった。 【0008】第2にマイクロレンズアレイ101の焦点
深度があまり深くないため、記録した画像にボケが発生
する。IP方式では3次元像の記録時に被写体103が
奥行きを持っているため、写真乾板102からの距離は
被写体の各部位によって異なる。 【0009】マイクロレンズアレイの個々のマイクロレ
ンズの焦点距離は一定であるため、写真乾板上に形成さ
れる倒立像のうち焦点深度を外れた像は何れも焦点ボケ
を含んでいる。よってこの状態で記録・再生される3次
元像には焦点ボケによる画質の劣化が発生してくる。 【0010】第3に再生される3次元像が逆立体視像に
なる場合がある。図11,図12はこのときの説明図で
ある。図11は3次元像の記録時を示している。同図で
は写真乾板102上には被写体103のB側の画像情報
が記録される。 【0011】図12はこの写真乾板102に記録したI
Pを再生する場合を示している。図12に示すように観
察者は3次元像103のA側より観察を行うが、写真乾
板102に記録した画像の情報としてはB側の画像情報
しかない。 【0012】この為、3次元像103は物体の裏面を透
視したような見え方となり、しかも画像情報の凹凸が逆
になって観察されてしまう。 【0013】本発明は従来のIP(インテグラルフォ
ト)方式の3次元像の記録・再生原理を利用して良好な
る立体画像の観察ができる画像記録装置及び画像再生装
置の提供を目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明の画像再
生装置は、要素レンズを複数個、所定のピッチで配列し
たレンズアレイ、該複数の要素レンズに対応する画像情
報を各要素レンズ毎に電子的に各領域に表示する画像表
示装置とを有し、該画像表示装置の各領域に記録した画
像情報のうち微小画像情報から発散する光が該レンズア
レイから一定距離離れた空中の位置で重畳するようにし
て該画像情報を再生していることを特徴としている。 【0015】 【発明の実施の形態】図1は本発明の画像記録装置の実
施形態1の要部概略図である。図1においてIP(イン
テグラルフォト)形成用のマイクロレンズアレイ(レン
ズアレイ)1の背後に画像記録媒体2を配置している。 【0016】本実施形態では画像記録媒体2として露光
記録可能なものを使用しており、写真用フィルムや光書
き込み型の空間光変調器等を用いている。レンズアレイ
1は複数の要素レンズ1aを2次元的に配列して構成し
ている。 【0017】これらの各要素1,2は暗箱5や暗幕6に
よって暗黒化された空間内に置かれている。ただし、マ
イクロレンズアレイ1の前面には開口板3及びシャッタ
ー4が配置され、シャッター4が開いている間だけ開口
板3を通過した光による画像記録媒体2への露光記録を
行っている。 【0018】開口板3とシャッター4は光束制御手段の
一要素を構成している。開口板3及びシャッター4は共
に移動機構(不図示)によりマイクロレンズアレイ2の
前面で2次元的に平行移動している。開口板3及びシャ
ッター4の位置は露光領域制御手段7によって制御さ
れ、任意の時刻に任意の位置のマイクロレンズ1aを通
して画像記録媒体2上への露光記録が可能となってい
る。 【0019】図中、9は画像表示装置であり、例えば液
晶ディスプレイ・CRTなど複数画像を切り替えて表示
可能な表示素子を用いている。画像表示装置9はマイク
ロレンズアレイ1より一定距離Lだけ離れた位置に配置
している。 【0020】画像表示装置9は画像信号発生装置8から
の入力信号をもとに画像10を表示している。このとき
画像信号発生装置8は露光領域制御手段7より露光領域
の位置情報を取得し、それをもとに表示する画素信号を
決定している。 【0021】もちろん、上記とは逆に露光領域制御手段
7が画像信号発生装置8より画像の情報を取得し、それ
をもとに露光領域の制御を行う方法をとっても全く差し
支えない。 【0022】尚、画像表示装置9の画像表面9aと画素
記録媒体2の画像記録面2aはマイクロレンズアレイ1
による結像関係にある。よって露光領域において画像1
0は焦点ボケを発生することなく画像記録媒体2上に記
録される。 【0023】次に上記構成の画素記録装置を用いてIP
を作成する方法について述べる。本発明では従来のIP
で用いる実在の3次元被写体の情報光の変わりに、画像
表示装置9によって生成される複数の画像情報光を時間
的に前後して画像記録媒体2の異なる位置に順次記録し
ている。 【0024】図2を用いてこの具体的方法を説明する
(尚、図2において説明に必要のない部品は図示を省略
してある)。 【0025】開口板3の開口3aはマイクロレンズアレ
イ1の一個の要素レンズ1aと略同じ大きさを持ってい
る。これにより本装置においては一度に一個の要素レン
ズ1aで定められる画像記録手段2上の領域を露光記録
している。隣り合う要素レンズ同士の間隔は1mm前後
と極めて小さく設定している。(このレンズ間隔の定め
方については後述する。)開口3aが図中の位置にある
とき、露光領域にある要素レンズ1aの中心点をOと定
める。このとき画像表示装置9に表示する画像10は次
のようにして得る。 【0026】 (ア−1)最終的に再生されるべき3次元像11を仮定
する (ア−2)仮想的に要素レンズ1aの一点Oより発散す
る光を考える (ア−3)上記発散光による画像表示面9a上への3次
元像11の投影像を画像10とする。 【0027】例えば3次元像11上を構成する3つの点
a,b,cを再生するためのIPを作成するためには、
各点と点Oとを結ぶ直線が面9aと交わる点a’,
b’,c’にそれぞれ点a,b,cの明るさに比例した
輝度情報を与えた画素を画像10として表示してやれば
良い。 【0028】ここで図3のように点Oより発散する光線
が3次元像11’との交点を2つ以上もつような場合
は、3次元像11’上の各点のうち点Oより発散する光
線が最後に通る点(点Oよりも最も遠い点)の輝度情報
をもとに画像10を得る。 【0029】これは3次元像11’を再生する際に、3
次元像の観察者に最も近い側のみを再生する。これによ
り隠面処理の効果を出している。 【0030】その他の露光領域においてもそれぞれの位
置での点Oを定め同様にして画像10を得る。このよう
にして生成した複数の画像10を露光領域に対応して順
次画像表示装置9に表示し、画像記録媒体2の各領域に
露光記録してゆく。これを全領域にわたって繰り返し、
画像記録媒体2に露光記録された画像情報を現像などの
処理をして光の強度分布として表現しうる状態にし、も
との位置に再度配置する。 【0031】そして画像記録媒体2を背後から照明手段
からの光束で照明するとすべての画像情報がもとの画像
表示装置9の表示面位置9aに重畳して結像する。観察
者はこれを適当に離れた位置から観察する。 【0032】図4は上記の方法にて作成したIPによっ
て3次元像が再生される様子の説明図である。例として
3次元像11上の点bの再生について説明を行う。前述
した方法にて3次元像11を画像記録媒体2に記録した
場合、点bを再生する光線は画像表示面2a上の点b
1,b2‥‥‥より発し、マイクロレンズアレイ1の作
用により、それぞれ画像表示面9a上の点b1’,b
2’を通る光線となっている。 【0033】これらの光線はほぼ平行光線となって観察
者12の方向へと進む。観察者がこのような状態の単一
の光線を観察するとき、その光線がどの点から発してい
るかは判断しがたい。 【0034】しかし、図中のように、このような光線が
2本以上観察者の瞳12aに入射すると観察者の瞳12
aは無意識のうちに水晶体13を調節してそれらの光線
が網膜14上の点b”で再び交わるようにする。このと
き観察者の瞳12aはそれらの光線の交点bにピントが
あった状態となっており、3次元像11上の点bを認識
することになる。 【0035】本方式によれば3次元像11上の他のすべ
ての点についても同様の原理で再生することができるの
で、観察者は3次元像11全体を限の調節機能も含めた
立体知覚のすべてを満足した状態で観察できるので、眼
が疲れにくい。 【0036】ただし、上記のように3次元像を認識する
ためには観察者の瞳に入射する光線の径が瞳径よりも小
さく、なおかつ瞳の中に最低二本以上の光線が入射する
必要がある。観察者の瞳位置での光線径をd、隣り合う
光線同士の距離をqと定めると、本装置は以下の条件を
満たす必要がある。 【0037】(イ−1)光線径 マイクロレンズ1から出射する光線はほぼ平行光線なの
で、光線径d≒p(p=マイクロレンズ1a径)の関係
がある。よってp<(観察者の瞳径)であればよい。一
般的に人間の瞳径は2〜7mmの値をとるので0.5m
m<p<2mmであれば十分である。ここで下限値はレ
ンズアレイの製造上からくるものであり、この値以下で
あると要素レンズが小さくなりすぎ、製造が難しくなっ
てくる。 【0038】(イ−2)光線間距離 3次元像11上の点bからマイクロレンズアレイ1まで
の距離をL1、観察者の瞳位置12aまでの距離をL2
とすると、幾何的関係により、q=p*L2/L1と表
され、この値が瞳径以下である必要がある。 【0039】これらの条件より p<(観察者の瞳径)かつq=p*L2/L1<(観察
者の瞳径) であれば前述したとおり眼の疲れない3次元像再生が可
能となる。観察者の瞳径が約2mm以上であることを考
慮すると、 0.5mm<p<2mm かつ q=p*L2/L1<
2mm であれば十分である。 【0040】本実施形態の特徴をまとめると次のように
なる。 【0041】 (ウ−1)観察者の眼が疲れにくい (ウ−2)マイクロレンズの焦点ボケによる再生像の画
質劣化が少ない (ウ−3)逆立体視像を未然に防ぐことができる (ウ−4)実在しない3次元被写体情報を電気的に再生
し記録することができる (ウ−1),(ウ−2)の特徴については前述したとお
りである。(ウ−3),(ウー4)については記録時に
逆立体視を矯正するような画像変換を画像信号発生装置
8にてあらかじめ行えること、実在物体の情報ではなく
多数の2次元画像を記録すること、に起因する。 上記
の実施形態においては次のような仕様変更を行うことに
よってさらなる性能の向上を図ることができる。 【0042】(エ−1)マイクロレンズアレイ 本発明はマイクロレンズアレイの焦点ボケによる再生像
の画質劣化が少ないことを特徴の一つとしているが、マ
イクロレンズの結像性能を向上させることで、さらなる
画質の向上が可能となる。第一にマイクロレンズを非球
面化したり2枚以上のマイクロレンズアレイを貼り合わ
せたりして、複数のマイクロレンズアレイで記録するよ
うにすればレンズの収差を抑制することができる。 【0043】第2に個々のマイクロレンズの開口数を減
少させても良く、これによればさらに焦点深度を深く
し、ピントのボケを少なくすることができる。このため
には図5のようにマイクロレンズアレイ1の前面にレン
ズアレイとピッチで並んだピンホールアレイ15を配置
すればよい。 【0044】(エ−2)露光領域制御 前記実施形態においては露光領域の制限をメカ的なシャ
ッター4と開口3の移動によって実現している。そのよ
うな構成では移動速度が遅く作業時間が長くなる上に振
動・騒音等が発生しやすい場合がある。 【0045】そこで図6に示すようにマイクロレンズア
レイ1の前面に透過率分布を電子制御できる、例えば液
晶等の空間光変調素子16を配置し、それらによって移
動する開口3aを形成すれば、可動部が無く効率のよい
露光領域制御が可能となる。 【0046】(エ−3)縦視差の除去 前記実施形態ではマトリクス状の複数のマイクロレンズ
を配置されたマイクロレンズアレイを用いているが、記
録時の情報処理量や露光記録時間、マイクロレンズアレ
イの簡素化を図るために図7に示したようなシリンドリ
カルレンズを複数個、一次元方向に配列したレンチキュ
ラーレンズ17を用いて画像記録装置を構成し、垂直方
向の視差を除去することもできる。 【0047】この場合、画像の記録時の露光領域は縦に
細長くなるため開口板3およびシャッター4もそのよう
な形状のものを用いる。 【0048】また、画像表示装置9に表示すべき画像1
0の集合は水平方向の視差のみを有するような視差画像
の集合となる。 【0049】上記のような構成で記録した3次元像を再
生すると垂直方向の視差は全くなくなるが、人間の立体
認識に特に重要な水平方向の視差と前述の限の調節機構
を補償する作用(ただし、水平方向のみ)は残るため、
立体知覚における性能劣化は最小限に抑えられる。 【0050】(エ−4)3次元動画像再生 前記実施形態では画像記録媒体2を用いて3次元静止画
像の出力を開示したが、図8に示すように画像記録面2
a上に画像記録媒体2に記録されているのとと同様な画
像情報を表示することができる高解像の画像表示装置1
8を配置すると、露光による記録過程を省いて即効的に
3次元動画像再生を行うことができる。 【0051】この場合は1つの要素レンズに対応した各
露光領域に画像表示手段で表示したのと同様な記録され
るべき微小画像情報をあらかじめすべてコンピューター
演算によって求めておき、再生時に画像表示装置18上
に各領域に画像情報を表示すればよい。 【0052】 【発明の効果】本発明によれば以上のように、各要素を
特定することにより従来のIP(インテグラルフォト)
方式の3次元像の記録・再生原理を利用して良好なる立
体画像の観察ができる画像記録装置及び画像再生装置を
達成することができる。
生する画像記録装置及び画像再生装置に関し、特に画像
記録手段に記録した3次元像を観察者が疲れず自然な状
態で良好に観察することができるようにしたものであ
る。 【0002】 【従来の技術】従来より、立体物(3次元物体)の画像
情報を画像記録手段に記録し、該画像記録手段に記録し
た画像情報を立体的に再生するための方式が種々と試み
られている。 【0003】これらの方法のうちIP(インテグラル・
フォト)方式は3次元像を特殊なメガネ等を用いずに記
録再生する方法として多く用いられている。図10
(A),(B)はこの方式による3次元像記録装置と3
次元像再生装置の説明図である。 【0004】図9(A)において101はハエの眼レン
ズと呼ばれるマイクロレンズアレイであり、図10に示
すように微小なレンズ101aが複数個、昆虫の複眼の
ように2次元的に並べられている。 【0005】マイクロレンズアレイ101の背後には写
真乾板102が置かれる。写真乾板102上には各レン
ズ101aによって被写体103の微小な倒立像104
が形成され、露光記録されている。画像情報を記録した
写真乾板102より同一寸法の陽画(ポジ画像)を作成
し、この作成した基板102aの前面に図9(B)に示
すようなマイクロレンズアレイ101を元の位置に正し
く置いて基板102aの背面から照明する。 【0006】基板102aに記録した陽画の各像からの
光束は撮影時と同じ経路を逆にたどり、もとの被写体の
位置に3次元の実像105が再生される。この再生した
実像105を観察者106は観察する。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】図9に示す3次元像記
録・再生装置は次のような問題点があった。第1に実在
する被写体の立体画像情報しか記録・再生ができない。
このため、任意に形成した架空の3次元物体の記録・再
生は、他の方法によらねばならなかった。 【0008】第2にマイクロレンズアレイ101の焦点
深度があまり深くないため、記録した画像にボケが発生
する。IP方式では3次元像の記録時に被写体103が
奥行きを持っているため、写真乾板102からの距離は
被写体の各部位によって異なる。 【0009】マイクロレンズアレイの個々のマイクロレ
ンズの焦点距離は一定であるため、写真乾板上に形成さ
れる倒立像のうち焦点深度を外れた像は何れも焦点ボケ
を含んでいる。よってこの状態で記録・再生される3次
元像には焦点ボケによる画質の劣化が発生してくる。 【0010】第3に再生される3次元像が逆立体視像に
なる場合がある。図11,図12はこのときの説明図で
ある。図11は3次元像の記録時を示している。同図で
は写真乾板102上には被写体103のB側の画像情報
が記録される。 【0011】図12はこの写真乾板102に記録したI
Pを再生する場合を示している。図12に示すように観
察者は3次元像103のA側より観察を行うが、写真乾
板102に記録した画像の情報としてはB側の画像情報
しかない。 【0012】この為、3次元像103は物体の裏面を透
視したような見え方となり、しかも画像情報の凹凸が逆
になって観察されてしまう。 【0013】本発明は従来のIP(インテグラルフォ
ト)方式の3次元像の記録・再生原理を利用して良好な
る立体画像の観察ができる画像記録装置及び画像再生装
置の提供を目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明の画像再
生装置は、要素レンズを複数個、所定のピッチで配列し
たレンズアレイ、該複数の要素レンズに対応する画像情
報を各要素レンズ毎に電子的に各領域に表示する画像表
示装置とを有し、該画像表示装置の各領域に記録した画
像情報のうち微小画像情報から発散する光が該レンズア
レイから一定距離離れた空中の位置で重畳するようにし
て該画像情報を再生していることを特徴としている。 【0015】 【発明の実施の形態】図1は本発明の画像記録装置の実
施形態1の要部概略図である。図1においてIP(イン
テグラルフォト)形成用のマイクロレンズアレイ(レン
ズアレイ)1の背後に画像記録媒体2を配置している。 【0016】本実施形態では画像記録媒体2として露光
記録可能なものを使用しており、写真用フィルムや光書
き込み型の空間光変調器等を用いている。レンズアレイ
1は複数の要素レンズ1aを2次元的に配列して構成し
ている。 【0017】これらの各要素1,2は暗箱5や暗幕6に
よって暗黒化された空間内に置かれている。ただし、マ
イクロレンズアレイ1の前面には開口板3及びシャッタ
ー4が配置され、シャッター4が開いている間だけ開口
板3を通過した光による画像記録媒体2への露光記録を
行っている。 【0018】開口板3とシャッター4は光束制御手段の
一要素を構成している。開口板3及びシャッター4は共
に移動機構(不図示)によりマイクロレンズアレイ2の
前面で2次元的に平行移動している。開口板3及びシャ
ッター4の位置は露光領域制御手段7によって制御さ
れ、任意の時刻に任意の位置のマイクロレンズ1aを通
して画像記録媒体2上への露光記録が可能となってい
る。 【0019】図中、9は画像表示装置であり、例えば液
晶ディスプレイ・CRTなど複数画像を切り替えて表示
可能な表示素子を用いている。画像表示装置9はマイク
ロレンズアレイ1より一定距離Lだけ離れた位置に配置
している。 【0020】画像表示装置9は画像信号発生装置8から
の入力信号をもとに画像10を表示している。このとき
画像信号発生装置8は露光領域制御手段7より露光領域
の位置情報を取得し、それをもとに表示する画素信号を
決定している。 【0021】もちろん、上記とは逆に露光領域制御手段
7が画像信号発生装置8より画像の情報を取得し、それ
をもとに露光領域の制御を行う方法をとっても全く差し
支えない。 【0022】尚、画像表示装置9の画像表面9aと画素
記録媒体2の画像記録面2aはマイクロレンズアレイ1
による結像関係にある。よって露光領域において画像1
0は焦点ボケを発生することなく画像記録媒体2上に記
録される。 【0023】次に上記構成の画素記録装置を用いてIP
を作成する方法について述べる。本発明では従来のIP
で用いる実在の3次元被写体の情報光の変わりに、画像
表示装置9によって生成される複数の画像情報光を時間
的に前後して画像記録媒体2の異なる位置に順次記録し
ている。 【0024】図2を用いてこの具体的方法を説明する
(尚、図2において説明に必要のない部品は図示を省略
してある)。 【0025】開口板3の開口3aはマイクロレンズアレ
イ1の一個の要素レンズ1aと略同じ大きさを持ってい
る。これにより本装置においては一度に一個の要素レン
ズ1aで定められる画像記録手段2上の領域を露光記録
している。隣り合う要素レンズ同士の間隔は1mm前後
と極めて小さく設定している。(このレンズ間隔の定め
方については後述する。)開口3aが図中の位置にある
とき、露光領域にある要素レンズ1aの中心点をOと定
める。このとき画像表示装置9に表示する画像10は次
のようにして得る。 【0026】 (ア−1)最終的に再生されるべき3次元像11を仮定
する (ア−2)仮想的に要素レンズ1aの一点Oより発散す
る光を考える (ア−3)上記発散光による画像表示面9a上への3次
元像11の投影像を画像10とする。 【0027】例えば3次元像11上を構成する3つの点
a,b,cを再生するためのIPを作成するためには、
各点と点Oとを結ぶ直線が面9aと交わる点a’,
b’,c’にそれぞれ点a,b,cの明るさに比例した
輝度情報を与えた画素を画像10として表示してやれば
良い。 【0028】ここで図3のように点Oより発散する光線
が3次元像11’との交点を2つ以上もつような場合
は、3次元像11’上の各点のうち点Oより発散する光
線が最後に通る点(点Oよりも最も遠い点)の輝度情報
をもとに画像10を得る。 【0029】これは3次元像11’を再生する際に、3
次元像の観察者に最も近い側のみを再生する。これによ
り隠面処理の効果を出している。 【0030】その他の露光領域においてもそれぞれの位
置での点Oを定め同様にして画像10を得る。このよう
にして生成した複数の画像10を露光領域に対応して順
次画像表示装置9に表示し、画像記録媒体2の各領域に
露光記録してゆく。これを全領域にわたって繰り返し、
画像記録媒体2に露光記録された画像情報を現像などの
処理をして光の強度分布として表現しうる状態にし、も
との位置に再度配置する。 【0031】そして画像記録媒体2を背後から照明手段
からの光束で照明するとすべての画像情報がもとの画像
表示装置9の表示面位置9aに重畳して結像する。観察
者はこれを適当に離れた位置から観察する。 【0032】図4は上記の方法にて作成したIPによっ
て3次元像が再生される様子の説明図である。例として
3次元像11上の点bの再生について説明を行う。前述
した方法にて3次元像11を画像記録媒体2に記録した
場合、点bを再生する光線は画像表示面2a上の点b
1,b2‥‥‥より発し、マイクロレンズアレイ1の作
用により、それぞれ画像表示面9a上の点b1’,b
2’を通る光線となっている。 【0033】これらの光線はほぼ平行光線となって観察
者12の方向へと進む。観察者がこのような状態の単一
の光線を観察するとき、その光線がどの点から発してい
るかは判断しがたい。 【0034】しかし、図中のように、このような光線が
2本以上観察者の瞳12aに入射すると観察者の瞳12
aは無意識のうちに水晶体13を調節してそれらの光線
が網膜14上の点b”で再び交わるようにする。このと
き観察者の瞳12aはそれらの光線の交点bにピントが
あった状態となっており、3次元像11上の点bを認識
することになる。 【0035】本方式によれば3次元像11上の他のすべ
ての点についても同様の原理で再生することができるの
で、観察者は3次元像11全体を限の調節機能も含めた
立体知覚のすべてを満足した状態で観察できるので、眼
が疲れにくい。 【0036】ただし、上記のように3次元像を認識する
ためには観察者の瞳に入射する光線の径が瞳径よりも小
さく、なおかつ瞳の中に最低二本以上の光線が入射する
必要がある。観察者の瞳位置での光線径をd、隣り合う
光線同士の距離をqと定めると、本装置は以下の条件を
満たす必要がある。 【0037】(イ−1)光線径 マイクロレンズ1から出射する光線はほぼ平行光線なの
で、光線径d≒p(p=マイクロレンズ1a径)の関係
がある。よってp<(観察者の瞳径)であればよい。一
般的に人間の瞳径は2〜7mmの値をとるので0.5m
m<p<2mmであれば十分である。ここで下限値はレ
ンズアレイの製造上からくるものであり、この値以下で
あると要素レンズが小さくなりすぎ、製造が難しくなっ
てくる。 【0038】(イ−2)光線間距離 3次元像11上の点bからマイクロレンズアレイ1まで
の距離をL1、観察者の瞳位置12aまでの距離をL2
とすると、幾何的関係により、q=p*L2/L1と表
され、この値が瞳径以下である必要がある。 【0039】これらの条件より p<(観察者の瞳径)かつq=p*L2/L1<(観察
者の瞳径) であれば前述したとおり眼の疲れない3次元像再生が可
能となる。観察者の瞳径が約2mm以上であることを考
慮すると、 0.5mm<p<2mm かつ q=p*L2/L1<
2mm であれば十分である。 【0040】本実施形態の特徴をまとめると次のように
なる。 【0041】 (ウ−1)観察者の眼が疲れにくい (ウ−2)マイクロレンズの焦点ボケによる再生像の画
質劣化が少ない (ウ−3)逆立体視像を未然に防ぐことができる (ウ−4)実在しない3次元被写体情報を電気的に再生
し記録することができる (ウ−1),(ウ−2)の特徴については前述したとお
りである。(ウ−3),(ウー4)については記録時に
逆立体視を矯正するような画像変換を画像信号発生装置
8にてあらかじめ行えること、実在物体の情報ではなく
多数の2次元画像を記録すること、に起因する。 上記
の実施形態においては次のような仕様変更を行うことに
よってさらなる性能の向上を図ることができる。 【0042】(エ−1)マイクロレンズアレイ 本発明はマイクロレンズアレイの焦点ボケによる再生像
の画質劣化が少ないことを特徴の一つとしているが、マ
イクロレンズの結像性能を向上させることで、さらなる
画質の向上が可能となる。第一にマイクロレンズを非球
面化したり2枚以上のマイクロレンズアレイを貼り合わ
せたりして、複数のマイクロレンズアレイで記録するよ
うにすればレンズの収差を抑制することができる。 【0043】第2に個々のマイクロレンズの開口数を減
少させても良く、これによればさらに焦点深度を深く
し、ピントのボケを少なくすることができる。このため
には図5のようにマイクロレンズアレイ1の前面にレン
ズアレイとピッチで並んだピンホールアレイ15を配置
すればよい。 【0044】(エ−2)露光領域制御 前記実施形態においては露光領域の制限をメカ的なシャ
ッター4と開口3の移動によって実現している。そのよ
うな構成では移動速度が遅く作業時間が長くなる上に振
動・騒音等が発生しやすい場合がある。 【0045】そこで図6に示すようにマイクロレンズア
レイ1の前面に透過率分布を電子制御できる、例えば液
晶等の空間光変調素子16を配置し、それらによって移
動する開口3aを形成すれば、可動部が無く効率のよい
露光領域制御が可能となる。 【0046】(エ−3)縦視差の除去 前記実施形態ではマトリクス状の複数のマイクロレンズ
を配置されたマイクロレンズアレイを用いているが、記
録時の情報処理量や露光記録時間、マイクロレンズアレ
イの簡素化を図るために図7に示したようなシリンドリ
カルレンズを複数個、一次元方向に配列したレンチキュ
ラーレンズ17を用いて画像記録装置を構成し、垂直方
向の視差を除去することもできる。 【0047】この場合、画像の記録時の露光領域は縦に
細長くなるため開口板3およびシャッター4もそのよう
な形状のものを用いる。 【0048】また、画像表示装置9に表示すべき画像1
0の集合は水平方向の視差のみを有するような視差画像
の集合となる。 【0049】上記のような構成で記録した3次元像を再
生すると垂直方向の視差は全くなくなるが、人間の立体
認識に特に重要な水平方向の視差と前述の限の調節機構
を補償する作用(ただし、水平方向のみ)は残るため、
立体知覚における性能劣化は最小限に抑えられる。 【0050】(エ−4)3次元動画像再生 前記実施形態では画像記録媒体2を用いて3次元静止画
像の出力を開示したが、図8に示すように画像記録面2
a上に画像記録媒体2に記録されているのとと同様な画
像情報を表示することができる高解像の画像表示装置1
8を配置すると、露光による記録過程を省いて即効的に
3次元動画像再生を行うことができる。 【0051】この場合は1つの要素レンズに対応した各
露光領域に画像表示手段で表示したのと同様な記録され
るべき微小画像情報をあらかじめすべてコンピューター
演算によって求めておき、再生時に画像表示装置18上
に各領域に画像情報を表示すればよい。 【0052】 【発明の効果】本発明によれば以上のように、各要素を
特定することにより従来のIP(インテグラルフォト)
方式の3次元像の記録・再生原理を利用して良好なる立
体画像の観察ができる画像記録装置及び画像再生装置を
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の要部概略図
【図2】本発明の実施形態1の立体画像記録の説明図
【図3】本発明の実施形態1の立体画像記録の説明図
【図4】本発明の実施形態1の立体画像観察の説明図
【図5】図1の一部分の説明図
【図6】本発明の実施形態2の要部概略図
【図7】本発明の実施形態3の一部分の説明図
【図8】本発明の実施形態4の要部概略図
【図9】従来の立体画像記録装置の要部概略図
【図10】図9の一部分の説明図
【図11】従来の立体画像観察装置の立体画像の観察方
法の説明図 【図12】従来の立体画像観察装置の立体画像の観察方
法の説明図 【符号の説明】 1 レンズアレイ 2 画像記録手段 3 開口板 4 シャッター手段 5 暗箱 6 暗幕 7 露光領域制御手段 8 画像信号発生装置 9 画像表示装置 10 画像情報 11 立体像 12 観察者 13 瞳 14 網膜 16 空間光変調素子
法の説明図 【図12】従来の立体画像観察装置の立体画像の観察方
法の説明図 【符号の説明】 1 レンズアレイ 2 画像記録手段 3 開口板 4 シャッター手段 5 暗箱 6 暗幕 7 露光領域制御手段 8 画像信号発生装置 9 画像表示装置 10 画像情報 11 立体像 12 観察者 13 瞳 14 網膜 16 空間光変調素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 2H059 AA05 AA22 AA35 AB04 AB12
2H088 EA05 EA44 HA25 HA26 MA01
2H091 FA28 FA29 LA16 LA30 MA01
5G435 AA01 CC11 DD05 GG06
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 要素レンズを複数個、所定のピッチで配
列したレンズアレイ、該複数の要素レンズに対応する画
像情報を各要素レンズ毎に電子的に各領域に表示する画
像表示装置とを有し、該画像表示装置の各領域に記録し
た画像情報のうち微小画像情報から発散する光が該レン
ズアレイから一定距離離れた空中の位置で重畳するよう
にして該画像情報を再生していることを特徴とする画像
再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002262575A JP2003195217A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 画像記録装置及び画像再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002262575A JP2003195217A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 画像記録装置及び画像再生装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15551798A Division JP3368204B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | 画像記録装置及び画像再生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003195217A true JP2003195217A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27606629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002262575A Withdrawn JP2003195217A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | 画像記録装置及び画像再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003195217A (ja) |
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- 2002-09-09 JP JP2002262575A patent/JP2003195217A/ja not_active Withdrawn
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050104 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
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A761 | Written withdrawal of application |
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