JP2005128277A - Stereoscopic image taking device - Google Patents
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Description
本発明は、レンチキュラーレンズやレンズシート、あるいは特殊なバックライトを使って表示する立体像を撮影する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for photographing a stereoscopic image to be displayed using a lenticular lens, a lens sheet, or a special backlight.
従来、レンチキュラーレンズを使って表示する立体像を作成するためには、水平方向にそれぞれ所定の距離を離して置いた複数のカメラを使って被写体を撮影し、撮影された複数の像を画像処理によって縦のストライプ状に分解、並べ替えて作る方法や、印画紙の上にレンチキュラーレンズを重ね、同様に撮影された複数の像をレンチキュラーレンズを通して投影して焼き付ける方法がある。 Conventionally, in order to create a stereoscopic image to be displayed using a lenticular lens, a subject is photographed using a plurality of cameras placed at a predetermined distance in the horizontal direction, and the captured images are processed. There are a method of separating and rearranging them into vertical stripes, and a method of superimposing a lenticular lens on photographic paper and projecting and printing a plurality of images taken in the same way through the lenticular lens.
また、レンズシートを使って表示する立体像の撮影方法にはインテグラルフォトグラフィがあるが、遠近感の逆転する問題を解決するために、撮影した像を再生してもう一度撮影しなければならないという煩雑さがあり、一般に普及するには至っていない。 In addition, there is integral photography as a method of taking a 3D image displayed using a lens sheet, but in order to solve the problem of reversing perspective, it is necessary to replay the taken image and take it again. It is cumbersome and has not spread widely.
本発明の課題はレンチキュラーレンズやレンズシートを使って表示する立体像を一回の撮影で作成できる立体像撮影装置を実現することであり、さらに特開2001-311909に示されている装置によって表示する立体像についても一回の撮影で作成することを可能とすることである。 An object of the present invention is to realize a three-dimensional image photographing apparatus that can create a three-dimensional image to be displayed by using a lenticular lens or a lens sheet by a single photographing, and further displays by a device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-311909. It is also possible to create a stereoscopic image to be created by a single shooting.
本発明者はこれらの課題を解決するものとして、すでに特願2002-112824および特願2003-175775に示した方法を提案した。この方法は特に面積の広い銀塩写真フィルムを使った撮影において良好な結果を示し、自然な立体像を表示できる表現力の高い立体写真を撮影することができたが、記録できる情報量の少ないインスタント写真やデジタルカメラ、ビデオカメラなどでは十分な画質を得ることが困難であった。今後技術の進歩により情報量が増加すれば、これらデジタルカメラやビデオカメラなどでも実用的な立体像の撮影が可能になると思われるが、すぐには実用化が難しいものと思われる。 In order to solve these problems, the present inventor has already proposed the methods shown in Japanese Patent Application Nos. 2002-112824 and 2003-175775. This method showed good results especially in shooting using a silver halide photographic film with a large area, and was able to take a highly expressive 3D photograph that can display a natural 3D image, but the amount of information that can be recorded is small It has been difficult to obtain sufficient image quality with an instant photograph, a digital camera, or a video camera. If the amount of information increases as technology advances in the future, practical digital images can be taken with these digital cameras and video cameras, but it will soon be difficult to put into practical use.
そこでさらに検討を進めた結果、立体像としての表現の自然さを若干犠牲にして画質の向上させる新たな立体像撮影装置を考案するに至った。本発明はインスタント写真やデジタルカメラ、ビデオカメラ、35mm以下の面積の小さい銀塩写真フィルムなど情報量の少ない媒体を使って撮影する際に特に有効である。 As a result of further investigations, a new stereoscopic image capturing device has been devised that improves image quality at the expense of the naturalness of expression as a stereoscopic image. The present invention is particularly effective when photographing using a medium with a small amount of information such as an instant photograph, a digital camera, a video camera, and a silver salt photographic film having a small area of 35 mm or less.
本発明の請求項１は、傾斜の異なる二種類の平面を交互に多数並べたプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。
本発明の請求項２は、傾斜が段階的に異なる三つ以上の平面を角柱の側面を成すように並べて凹部を形成したものを単位とし、該単位凹部が繰り返し多数並んだプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。 According to claim 2 of the present invention, three or more planes having different slopes are arranged in a stepwise manner so as to form a side surface of a prism, and a unit is formed with a concave surface. It is a stereoscopic image photographing device including a formed transparent plate and a camera for photographing light transmitted through the transparent plate.
本発明の請求項３は、傾斜が段階的に異なる三つ以上の平面を角柱の側面を成すように並べて凸部を形成したものを単位とし、該単位凸部が繰り返し多数並んだプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a prism surface in which three or more planes having different slopes are arranged in a stepwise manner so as to form a side surface of a prism and a convex portion is formed as a unit. It is a three-dimensional image photographing device comprising a transparent plate formed on one side and a camera for photographing light transmitted through the transparent plate.
本発明の請求項４は、四角錐の側面に相当する四平面が、縦横に多数並んだプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image comprising a transparent plate in which four planes corresponding to the side surfaces of a quadrangular pyramid are formed on one side with a plurality of prism surfaces arranged vertically and horizontally, and a camera for photographing transmitted light of the transparent plate It is a photographing device.
本発明の請求項５は、傾斜が段階的に異なる２×３ないし３×２以上の面が、ドームを裏返したような凹部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凹部が縦横に多数並んだプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。
本発明の請求項６は、傾斜が段階的に異なる２×３ないし３×２以上の面が、ドーム状の凸部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凸部が縦横に多数並んだプリズム面が片面に形成された透明板と、該透明板の透過光を撮影するカメラからなる立体像撮影装置である。
本発明の請求項７は、請求項１〜６の透明板に面して、凸レンズが置かれることを特徴とする請求項１〜６に記載の立体像撮影装置である。 A seventh aspect of the present invention is the stereoscopic image capturing apparatus according to the first to sixth aspects, wherein a convex lens is placed facing the transparent plate of the first to sixth aspects.
本発明の請求項８は、請求項１〜７の立体像撮影装置の透明板に、投影レンズによって被写体の像を投影して撮影することを特徴とする請求項１〜７に記載の立体像撮影装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, a stereoscopic image according to any one of the first to seventh aspects is obtained by projecting an image of a subject by a projection lens onto the transparent plate of the stereoscopic image capturing apparatus according to any one of the first to seventh aspects. It is a photographing device.
本発明の請求項９は、傾斜の異なる二種類の平面を交互に多数並べた反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a reflecting surface in which a large number of two types of planes having different inclinations are alternately arranged, a first convex lens placed in front of the reflecting surface, and a tilting surface in front of the first convex lens. A half mirror placed, a second convex lens placed facing one side of the half mirror, and a photographing camera placed facing the other side of the half mirror, An image is projected onto the reflecting surface by a second convex lens and a first convex lens, and the reflected light is photographed by the photographing camera through the first convex lens.
本発明の請求項１０は、傾斜が段階的に異なる三つ以上の平面を角柱の側面を成すように並べて凸部を形成したものを単位とし、該単位凸部が繰り返し多数並んだ形状の反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a reflection having a shape in which three or more planes having different slopes are arranged so as to form a side surface of a prism and a convex portion is formed as a unit, and the unit convex portion is repeatedly arranged in a large number. A first convex lens placed in front of the reflecting surface, a half mirror placed in front of the first convex lens, and a first mirror placed on one side of the half mirror. 2 and a photographing camera placed facing the other surface of the half mirror, and an image of the subject is projected onto the reflecting surface by the second convex lens and the first convex lens. A stereoscopic image photographing device characterized in that the first photographing lens is photographed by the photographing camera.
本発明の請求項１１は、傾斜が段階的に異なる三つ以上の平面を角柱の側面を成すように並べて凹部を形成したものを単位とし、該単位凹部が繰り返し多数並んだ形状の反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 The eleventh aspect of the present invention is a reflection surface having a shape in which a concave portion is formed by arranging three or more planes having different slopes step by step so as to form a side surface of a prism, and a plurality of the concave portions are repeatedly arranged. A first convex lens placed in front of the reflecting surface; a half mirror placed in front of the first convex lens; and a second mirror placed on one side of the half mirror. It comprises a convex lens and a photographic camera placed facing the other surface of the half mirror, and an image of the subject is projected onto the reflecting surface by the second convex lens and the first convex lens. A three-dimensional image photographing device is characterized in that a photographing lens is used to photograph through one convex lens.
本発明の請求項１２は、四角錐の側面に相当する四平面が、縦横に多数並んだ反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there are a reflective surface in which a large number of four planes corresponding to the side surfaces of the quadrangular pyramid are arranged vertically and horizontally, a first convex lens placed in front of the reflective surface, and a front surface of the first convex lens. An inclined half mirror, a second convex lens placed on one side of the half mirror, and a photographing camera placed on the other side of the half mirror An image of a subject is projected onto the reflecting surface by a second convex lens and a first convex lens, and the reflected light is photographed by the photographing camera through the first convex lens.
本発明の請求項１３は、傾斜が段階的に異なる２×３ないし３×２以上の面が、ドーム状の凸部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凸部が縦横に多数並んだ形状の反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 According to a thirteenth aspect of the present invention, a unit in which 2 × 3 to 3 × 2 or more surfaces having different slopes are arranged so as to form a dome-shaped convex portion is provided. A plurality of reflective surfaces arranged side by side, a first convex lens placed in front of the reflective surface, a half mirror placed in front of the first convex lens, and one surface of the half mirror A second convex lens placed facing the camera and a photographing camera placed facing the other face of the half mirror, and the image of the subject is reflected on the reflecting surface by the second convex lens and the first convex lens. The three-dimensional image photographing device is characterized in that the reflected light is projected through the first convex lens and photographed by the photographing camera.
本発明の請求項１４は、傾斜が段階的に異なる２×３ないし３×２以上の面が、ドームを裏返したような凹部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凹部が縦横に多数並んだ形状の反射面と、該反射面の前に置かれた第１の凸レンズと、第１の凸レンズの前に傾斜して置かれたハーフミラーと、該ハーフミラーの一方の面に面して置かれた第２の凸レンズと、該ハーフミラーのもう一方の面に面して置かれた撮影カメラとからなり、被写体の像が第２の凸レンズと第１の凸レンズによって該反射面に投影され、この反射光を第１の凸レンズを通して、該撮影カメラで撮影することを特徴とする立体像撮影装置である。 Claim 14 of the present invention is based on a unit in which 2 × 3 to 3 × 2 or more surfaces having different slopes are arranged so as to form a recess that is an inverted dome. A large number of reflection surfaces arranged vertically and horizontally, a first convex lens placed in front of the reflection surface, a half mirror placed in front of the first convex lens, and one surface of the half mirror A second convex lens placed on the other side of the half mirror and a photographing camera placed on the other side of the half mirror, and the image of the subject is reflected by the second convex lens and the first convex lens. The three-dimensional image photographing device is characterized in that the reflected light is projected onto the surface and the reflected light is photographed by the photographing camera through the first convex lens.
本発明の立体像撮影装置によれば、従来複数台のカメラを使って撮影し、さらに後工程を要したレンチキュラー立体写真を、一台のカメラで後工程を必要とせずに撮影することができる。さらにインテグラルフォトグラフィと同様な立体写真についても、遠近感の正しい像を一段階で直接撮影することができる。 According to the stereoscopic image photographing apparatus of the present invention, it is possible to photograph a lenticular stereoscopic photograph that has been conventionally photographed using a plurality of cameras and further requires a post-process without requiring a post-process with a single camera. . In addition, stereoscopic images similar to integral photography can be taken directly in one step with a correct perspective image.
さらに本発明によれば、特開2001-311909に示されている特殊なバックライトを使った装置で表示する立体像についても、一台のカメラによって一段階で直接撮影することができる。 Furthermore, according to the present invention, a stereoscopic image displayed by an apparatus using a special backlight disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-311909 can be directly photographed in one step by one camera.
本発明によって撮影される立体像は、多視点から見た像を記録し再生するものである。従って記録可能な情報量の多少によって視点の数を調整し、デジタルカメラやビデオカメラなどの情報量の少ない媒体であっても極端に画質を劣化させることがないようにする事ができる。 The stereoscopic image photographed by the present invention records and reproduces an image viewed from multiple viewpoints. Therefore, the number of viewpoints can be adjusted according to the amount of information that can be recorded, so that the image quality is not extremely deteriorated even with a medium with a small amount of information such as a digital camera or a video camera.
図１に本発明請求項１の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示す。以下の各実施例はその光学系のみを表し、光学系を収納するケースや構造材は省略する。本実施例はプリズム面が片面に形成された透明板１と、凸レンズ２と撮像面３からなるカメラによって構成され、被写体の像は透明板１を通して撮像面３に投影される。図２に透明板１の拡大斜視図（Ａ）と平面図（Ｂ）を示した。透明板１の片面は傾斜の異なる二種類の平面４と５が交互に多数並んだ形状をしているため、被写体側から透明板１を見ると、図３に平面図を示すようにプリズム面４を通してレンズ２の像６が、プリズム面５を通してレンズ２の像７が見え、撮像面３には像６と７の位置に視点を置いた二種類の被写体像がストライプ状に交互に繰り返し並んだものが投影される。
FIG. 1 is a perspective view showing an optical system of a stereoscopic image photographing apparatus according to
このように２視点の像が交互に並んだものは、それぞれの視点が左目と右目に対応した立体像になっており、例えば図４に示したようにレンチキュラーレンズ９を撮影像８に重ねることで立体像として表示することができる。すなわち図５に平面図を示すように、一対の右目の像Ｒ（プリズム面５の像）と左目の像Ｌ（プリズム面４の像）に対して一つのシリンドリカルレンズが対応するようにレンチキュラーレンズ９が重ねられれば、良く知られたレンチキュラー立体写真の原理により右目に像Ｒ、左目に像Ｌが見える立体像が表示できる。
In this way, images of two viewpoints arranged alternately are stereoscopic images corresponding to the left and right eyes, and for example, the
加えてこの立体像は図６のバックライトを使った表示装置でも表示することができる。これは特開2001-311909に示されている表示装置と同様のもので、光源１２と反射板１３、導光板１０からなるバックライトの上に撮影像１１を載せることで立体像を表示する。図７に平面図を示すように、導光板１０の片面には一対の右目の像Ｒ（プリズム面５の像）と左目の像Ｌ（プリズム面４の像）に対して光を拡散反射する線１４が一本形成されており、線１４の反射光を撮影像１１を通して見ると、右よりの角度からは像Ｒが見え、左よりの角度からは像Ｌが見えることで左右の眼にそれぞれの像を分配する。線１４は導光板に白線を印刷したものでも良いし、線状の傷を付けたものでも良い。なお図５と図７を比較すると、レンチキュラーレンズ９のシリンドリカルレンズの中心に対する像Ｒと像Ｌの位置関係と、線１４に対する像Ｒと像Ｌの位置関係は逆になっている。
In addition, this stereoscopic image can be displayed on a display device using the backlight of FIG. This is the same as the display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-311909, and displays a three-dimensional image by placing the photographed
図３からわかるようにカメラのレンズ２は立体像を見る視点の位置を意味し、透明板１は撮影枠を意味する。このため透明板１とレンズ２はある程度離して置く必要があり、これが装置のサイズを決める大きな要素になる。これに対して図８のように透明板１に面して凸レンズ１５を置けば（請求項７）、視点の位置は凸レンズ１５を通して見たレンズ２の像の位置になるため、これを使って透明板１とレンズ２の距離を縮めることが可能になり、装置のサイズを小さくすることが可能になる。図８では凸レンズ１５が透明板１のカメラ側に置かれているが、反対の被写体側に置かれても良い。
As can be seen from FIG. 3, the lens 2 of the camera means the position of the viewpoint for viewing the stereoscopic image, and the
図１および図８の装置において、透明板１の代わりにプリズム形状の異なる透明板を使用することで請求項２〜６の立体像撮影装置とする事ができる。図９は請求項２の立体像撮影装置に使われる透明板の一例であり、（Ａ）は斜視図（Ｂ）は平面図である。透明板１６の片面は、ｙ軸に平行な四面ａ，ｂ，ｃ，ｄを角柱の側面を成す凹部となるように並べたものを単位とし、これがｘ方向に繰り返す形状をしている。これを図１の透明板１と置き換えれば、四面ａ，ｂ，ｃ，ｄによってレンズ２の四つの像が形成され、これらを視点とする四つの像がストライプ状に順次繰り返し並んだものが撮像面３に投影される。
In the apparatus shown in FIGS. 1 and 8, by using a transparent plate having a different prism shape instead of the
このように多視点の像が交互に並んだものも図４に示した装置によって立体像として表示することができる。この場合には一周期分に当たる四つのストライプ状の像に対して一つのシリンドリカルレンズが対応するようにすればよい。本撮影像は特願2002-112824および特願2003-175775に記載されている負の線描立体像と類似した性質を持ち、同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。 In this way, an image in which multi-viewpoint images are alternately arranged can be displayed as a stereoscopic image by the apparatus shown in FIG. In this case, one cylindrical lens may correspond to four stripe-shaped images corresponding to one period. This photographed image has properties similar to those of the negative line drawing three-dimensional images described in Japanese Patent Application Nos. 2002-112824 and 2003-175775, and can also be displayed by the three-dimensional image display device disclosed in the patent. .
図１０は請求項３の立体像撮影装置に使われる透明板の一例であり、（Ａ）は斜視図（Ｂ）は平面図である。透明板１７の片面は、ｙ軸に平行な四面ｅ，ｆ，ｇ，ｈを角柱の側面を成す凸部となるように並べたものを単位とし、これがｘ方向に繰り返す形状をしている。これを図１の透明板１と置き換えれば、四面ｅ，ｆ，ｇ，ｈによってレンズ２の四つの像が形成され、これらを視点とする四つの像がストライプ状に順次繰り返し並んだものが撮像面３に投影される。
FIG. 10 is an example of a transparent plate used in the three-dimensional image capturing apparatus of
このように撮影された像は図６に示した装置によって立体像として表示することができる。なおこの場合には一周期分に当たる四つのストライプ状の像に対して光を拡散反射する線１４が一本対応するようにすればよい。本撮影像は特願2002-112824および特願2003-175775に記載されている正の線描立体像と類似した性質を持ち、同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。 The image taken in this way can be displayed as a stereoscopic image by the apparatus shown in FIG. In this case, one line 14 for diffusing and reflecting light may correspond to four stripe-shaped images corresponding to one period. This photographed image has properties similar to those of the positive line drawing three-dimensional images described in Japanese Patent Application Nos. 2002-112824 and 2003-175775, and can be displayed by the three-dimensional image display device disclosed in the patent. .
以上説明した請求項１〜３の立体像撮影装置においてデジタルカメラやビデオカメラを使用する場合は、撮影されるストライプ状の像の一本が撮像素子の画素の縦の一列に対応するように、レンズ２によって投影されるようにすれば撮像素子の能力を十分に生かした撮影ができる。このとき各視点像の画素数は、撮像素子の画素数を視点の数、すなわち単位凹部ないし凸部を構成する面の数で除したものになるため、使用する撮像素子の画素数によって面の数を加減し、画質を調整することができる。
When a digital camera or a video camera is used in the stereoscopic image capturing apparatus according to
図１１は請求項４の立体像撮影装置に使われる透明板の斜視図である。透明板１８の片面は、四角錐の側面に相当する四平面が、縦横に多数並んだ形状をしており、これを図１の透明板１と置き換えれば、四平面によって上下左右に分かれたレンズ２の四つの像が形成され、これらを視点とする四つの像が升目状に順次繰り返し並んだものが撮像面３に投影される。
FIG. 11 is a perspective view of a transparent plate used in the stereoscopic image photographing apparatus according to
このように四視点の像が縦横に交互に並んだものは、例えば図１３に示したようにレンズシート２４を撮影像２３に重ねることで立体像として表示することができる。これは図５の表示原理を上下方向（ｙ方向）にも拡張したものになっており、上下の視点移動に伴って切り替わる二対の左右像を表示するものである。ここでレンズシート２４の各凸レンズは、その中心が透明板１８の凹部を形成する四面１９の像の中心と一致するようにする。
In this way, images in which the four viewpoints are alternately arranged vertically and horizontally can be displayed as a stereoscopic image by superimposing the
加えてこの立体像は図６の表示装置において、導光板１０に形成された光を拡散反射する線１４を点に置き換えた表示装置でも表示することができる。これは図７の表示原理を上下方向（ｙ方向）にも拡張したものであり、同様に上下の視点移動に伴って切り替わる二対の左右像を表示するものである。ここで導光板１０の各光拡散点は、その中心が透明板１８の凸部を形成する四面２０の像の中心と一致するようにする。これについても特開2001-311909に同様の表示装置が示されている。
In addition, the three-dimensional image can be displayed on the display device shown in FIG. 6 by replacing the lines 14 that diffusely reflect the light formed on the
図１２（Ａ）は請求項５の立体像撮影装置に使われる透明板の斜視図である。透明板２１の片面は、傾斜が段階的に異なる３×４＝１２面が、ドームを裏返したような凹部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凹部が縦横に多数並んだプリズム面となっており、これを図１の透明板１と置き換えれば、１２の平面によって三行四列に分かれたレンズ２の１２個の像が形成され、これらを視点とする三行四列の像が升目状に順次繰り返し並んだものが撮像面３に投影される。
FIG. 12A is a perspective view of a transparent plate used in the three-dimensional image photographing apparatus of
このように多視点の像が升目状に交互に並んだものも図１３に示した装置によって立体像として表示することができる。この場合には単位凹部に当たる三行四列の像に対して一つの凸レンズが対応するようにすればよい。本撮影像は特願2002-112824および特願2003-175775に記載されている負の点描立体像と類似した性質を持ち、同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。 Such multi-viewpoint images alternately arranged in a grid pattern can also be displayed as a stereoscopic image by the apparatus shown in FIG. In this case, one convex lens may correspond to an image of three rows and four columns that hits the unit concave portion. This photographed image has properties similar to the negative stippled stereoscopic image described in Japanese Patent Application Nos. 2002-112824 and 2003-175775, and can be displayed by the stereoscopic image display device disclosed in the patent. .
図１２（Ｂ）は請求項６の立体像撮影装置に使われる透明板の斜視図である。透明板２２の片面は、傾斜が段階的に異なる３×４＝１２面が、ドーム状の凸部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凸部が縦横に多数並んだプリズム面となっており、これを図１の透明板１と置き換えれば、１２の平面によって三行四列に分かれたレンズ２の１２個の像が形成され、これらを視点とする三行四列の像が升目状に順次繰り返し並んだものが撮像面３に投影される。
FIG. 12B is a perspective view of a transparent plate used in the stereoscopic image capturing apparatus of
このように多視点の像が升目状に交互に並んだものは、請求項４と同様に図６の表示装置において、導光板１０に形成された光を拡散反射する線１４を点に置き換えた表示装置で表示することができる。この場合には単位凸部に当たる三行四列の像に対して一つの光拡散点が対応するようにすればよい。本撮影像は特願2002-112824および特願2003-175775に記載されている正の点描立体像と類似した性質を持ち、同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。
In this way, the multi-viewpoint images alternately arranged in a grid pattern are replaced with dots in the display device of FIG. 6, which diffuses and reflects the light formed on the
以上説明した請求項４〜６の立体像撮影装置においてデジタルカメラやビデオカメラを使用する場合は、撮影される升目状の像の一升が撮像素子の一画素に対応するように、レンズ２によって投影されるようにすれば撮像素子の能力を十分に生かした撮影ができる。このとき各視点像の画素数は、撮像素子の画素数を視点の数、すなわち単位凹部ないし凸部を構成する面の数で除したものになるため、使用する撮像素子の画素数によって面の数を加減し、画質を調整することができる。
When a digital camera or a video camera is used in the three-dimensional image capturing apparatus according to
図１ないし図８に示す装置において、透明板１のプリズム面はカメラ側の面に形成されているが、反対の被写体側であってもかまわない。請求項１〜７の立体像撮影装置においては、撮像面３には透明板１の像が投影されなければならないため、透明板１の前（図では左側）に存在する被写体にレンズ２の焦点を合わせることが難しく、焦点深度を利用して被写体の像を撮影することになる。このためレンズ２には瞳径の小さい焦点深度の深いものを使用しなければならない。そこで投影レンズを使って被写体像を透明板に投影し、被写体像の位置を透明板の位置まで移動させ、被写体にピントの合った立体像の撮影を可能にするのが請求項８の立体像撮影装置である。
In the apparatus shown in FIGS. 1 to 8, the prism surface of the
図１４に請求項８の実施例を平面図で示す。ここで透明板２５は図９に示した透明板１６と同様のもので、レンズ２７と撮像面２８からなるカメラと、凸レンズ２６とを合わせて請求項２の立体像撮影装置を構成している。面３１付近に存在する被写体は投影レンズ３０とレンズ２９によって透明板２５に投影される。一方レンズ２７の像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄがレンズ２９，２６と透明板２５によって投影レンズ３０の位置に結ばれ、撮像面２８にはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを視点とした四つの像がストライプ状に繰り返し並んだものが投影される。レンズ２９は像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶために置かれたものであるが、レンズ２６に焦点距離の短いものを使うことで省くことも可能である。逆にレンズ２９に焦点距離の短いものを使い、レンズ２６を省いてもよい。また像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置はレンズ３０の前後にはずれた位置にあってもよい。本装置では透明板２５の位置に被写体像を置くことができるため、レンズ２７に特に焦点深度の深いレンズを使用しなくても良く、瞳径の大きなレンズが使えるため、利用できる光量を増して撮影感度を高めることが可能である。
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment of the eighth aspect. Here, the transparent plate 25 is the same as the
以上説明した立体像撮影装置は、片面にプリズム面を形成した透明板を用いて多視点の像を撮影するものであるが、請求項９〜１４の立体像撮影装置ではこの機能を反射面によって実現し、同様の立体像を撮影することを可能にした。
The stereoscopic image capturing apparatus described above captures a multi-viewpoint image using a transparent plate having a prism surface on one side. In the stereoscopic image capturing apparatus according to
図１５に本発明請求項１３の立体像撮影装置の光学系の斜視図を示す。本実施例は傾斜が段階的に異なる３×４＝１２面が、ドーム状の凸部を形成するように並べられたものを単位とし、該単位凸部が縦横に多数並んだ反射面３２の前に第１の凸レンズ３３が置かれ、ハーフミラー３４を透過する側には第２の凸レンズ３７が、ハーフミラー３４の反射側にはレンズ３５と撮像面３６からなるカメラが置かれている。反射面３２は図１２（Ｂ）の透明板２２のプリズム面と同様の形状をしているが、反射角と屈折角の違いから反射面の傾斜はプリズム面より小さいものになる。
FIG. 15 is a perspective view of an optical system of a stereoscopic image photographing apparatus according to claim 13 of the present invention. In this embodiment, 3 × 4 = 12 planes having different slopes are arranged in units so as to form a dome-shaped convex portion, and the reflecting
本装置の側面図を図１６に、上方から見た平面図を図１７に示した。面３８付近に存在する被写体は第２の凸レンズ３７と第１の凸レンズ３３によって反射面３２に投影され、反射光は再び第１の凸レンズ３３を通ってハーフミラー３４で反射した後、カメラで撮影される。一方カメラのレンズ３５の像は第１の凸レンズ３３−反射板３２−第１の凸レンズ３３を通って三行四列の計１２個が第２の凸レンズ３７の位置に結ばれる。この様子を図１６のＩ，Ｊ，Ｋと図１７のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈによって示した。撮像面３６には三行四列の升目状に並んだ１２の異なる視点の像が縦横に繰り返し並んだものが投影される。レンズ３５の像Ｉ〜Ｈは必ずしも第２の凸レンズ３７の位置に結ばれる必要はなく、前後にはずれた位置にあってもよい。本装置においても反射板３２の位置に被写体像を置くことができるため、レンズ３５に特に焦点深度の深いレンズを使用しなくても良く、瞳径の大きなレンズを使うことが可能である。
A side view of this apparatus is shown in FIG. 16, and a plan view seen from above is shown in FIG. The subject existing near the
本装置の各レンズは図１４の装置の各レンズと対応づけることができる。すなわち投影レンズ３０は第２の凸レンズ３７に対応し、レンズ２９は第１の凸レンズ３３に、透明板２５は反射板３２に、レンズ２６は第１の凸レンズ３３に対応する。このことからも本装置によって図１４の装置で撮影するものと同等の立体像を撮影することができることがわかる。
Each lens of this apparatus can be associated with each lens of the apparatus of FIG. That is, the
請求項９の実施例においては、図２に示した透明板１のプリズム面と同様の表面形状の反射板が図１５の反射板３２の代わりに置かれる。このとき撮影される立体像は請求項１の装置で撮影される立体像と同等のものになる。また請求項１０の実施例においては、例えば図１０に示した透明板１７のプリズム面と同様の表面形状の反射板が図１５の反射板３２の代わりに置かれる。このとき撮影される立体像は請求項２の装置で撮影される立体像と同等のものになる。さらに請求項１１の実施例においては、図９に示した透明板１６のプリズム面と同様の表面形状の反射板が図１５の反射板３２の代わりに置かれる。このとき撮影される立体像は請求項３の装置で撮影される立体像と同等のものになる。
In the embodiment of
請求項１２の実施例においては、図１１に示した透明板１８のプリズム面と同様の表面形状の反射板が図１５の反射板３２の代わりに置かれる。このとき撮影される立体像は請求項４の装置で撮影される立体像と同等のものになる。すでに説明した請求項１３の実施例においては、撮影される立体像は請求項５の装置で撮影される立体像と同等のものになる。さらに請求項１４の実施例においては、図１２（Ａ）に示した透明板２１のプリズム面と同様の表面形状の反射板が図１５の反射板３２の代わりに置かれる。このとき撮影される立体像は請求項６の装置で撮影される立体像と同等のものになる。
In the embodiment of the twelfth aspect, a reflecting plate having the same surface shape as the prism surface of the
このように請求項９〜１４の装置で撮影される立体像は請求項１〜６の撮影像と同等の性質を持ち、これらと同じ表示装置で表示することができる。
Thus, the stereoscopic image photographed by the apparatus of
本発明の立体像撮影装置において、単レンズとして記されているものは単一のレンズに限るものではなく、複数枚のレンズによる組み合わせレンズであっても良いことはもちろんである。また本発明の立体像撮影装置を使って視野角の広い立体像を撮影するためには、図１４の投影レンズ３０や図１５〜１７の第２の凸レンズ３７には焦点距離と口径の比が小さい凸レンズが必要である。このような大口径・厚肉のレンズは通常かなり高価で重量も大きなものとなるが、フレネルレンズを使用すれば低価格で軽量な立体像撮影・表示装置が実現できる。
In the three-dimensional image capturing apparatus of the present invention, what is described as a single lens is not limited to a single lens, but may of course be a combined lens composed of a plurality of lenses. In order to capture a stereoscopic image with a wide viewing angle using the stereoscopic image capturing apparatus of the present invention, the
本発明を静止画の撮影に適用する場合には、デジタルカメラで撮影したものを高画質プリンタでプリントアウトし、レンチキュラーレンズないしレンズシートを備えたフォトフレームに入れて立体写真を楽しむことができる。このようにＤＰＥを必要とせず、ユーザーが自己完結した方法で立体写真を享受することが可能である。さらに本発明を動画の撮影に適応すれば、立体テレビのカメラへの利用が期待できる。 When the present invention is applied to still image shooting, what is shot with a digital camera can be printed out with a high-quality printer and placed in a photo frame provided with a lenticular lens or lens sheet to enjoy a stereoscopic photo. Thus, it is possible to enjoy a stereoscopic photograph by a user's self-contained method without requiring a DPE. Furthermore, if the present invention is applied to moving image shooting, it can be expected to be applied to a stereoscopic television camera.
１ ・・・ 請求項１で使われる透明板
２ ・・・ カメラのレンズ
３ ・・・ カメラの撮像面
４，５ ・・・ プリズム面
６，７ ・・・ カメラのレンズの像
８ ・・・ 撮影像
９ ・・・ レンチキュラーレンズ
１０ ・・・ 導光板
１１ ・・・ 撮影像
１２ ・・・ 光源
１３ ・・・ 反射板
１４ ・・・ 光を拡散反射する線
１５ ・・・ 凸レンズ
１６ ・・・ 請求項２で使われる透明板
１７ ・・・ 請求項３で使われる透明板
１８ ・・・ 請求項４で使われる透明板
１９ ・・・ 凹部を構成する四面
２０ ・・・ 凸部を構成する四面
２１ ・・・ 請求項５で使われる透明板
２２ ・・・ 請求項６で使われる透明板
２３ ・・・ 撮影像
２４ ・・・ レンズシート
２５ ・・・ 請求項２の透明板
２６，２９ ・・・ 凸レンズ
２７，３５ ・・・ カメラのレンズ
２８，３６ ・・・ カメラの撮像面
３０ ・・・ 投影レンズ
３１，３８ ・・・ ピント面
３２ ・・・ 請求項１３の反射板
３３ ・・・ 第１の凸レンズ
３４ ・・・ ハーフミラー
３７ ・・・ 第２の凸レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
Reflection with a shape in which 2 × 3 to 3 × 2 or more surfaces with different slopes are arranged so as to form a concave portion that turns the dome upside down. A first convex lens placed in front of the reflecting surface, a half mirror placed in front of the first convex lens, and a first mirror placed on one side of the half mirror. 2 and a photographing camera placed facing the other surface of the half mirror, and an image of the subject is projected onto the reflecting surface by the second convex lens and the first convex lens. A three-dimensional image photographing device characterized in that the first photographing lens is photographed by the photographing camera.
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| JP2003364211A JP2005128277A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Stereoscopic image taking device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-10-24 JP JP2003364211A patent/JP2005128277A/en active Pending
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