JP2013142743A - 立体画像撮影装置および立体画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の要素レンズを二次元配列して構成したレンズアレイ110と、レンズアレイ110を通して得られる光束を、レンズアレイ110における各要素レンズの光線密度に応じた画素構造を有する撮像面で受光して撮像し、複数の要素レンズそれぞれに対応する要素画像の集合であるインテグラル画像データを生成する撮像部130とを備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、インテグラルフォトグラフィにおいて、精細度の偏りを軽減またはなくした立体像を得ることができる、立体画像撮影装置および立体画像表示装置を提供することを目的とする。
[2]上記[1]記載の立体画像撮影装置において、前記撮像部は、前記光束を、前記各要素レンズの光線密度が高いほど画素が大きい撮像面で受光して撮像することを特徴とする。
[3]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である立体画像表示装置は、複数の要素レンズを二次元配列して構成したレンズアレイを備える立体画像表示装置において、相互に視差を有する複数の要素画像の集合であるインテグラル画像を、前記レンズアレイにおける各要素レンズの光線密度に応じた画素構造を有する表示面に表示させる表示部を備えることを特徴とする。
[4]上記[3]記載の立体画像表示装置において、前記表示部は、前記インテグラル画像を、前記各要素レンズの光線密度が高いほど大きな画素により表示させることを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態である立体画像撮影装置および立体画像表示装置の概略構成を示す図である。同図は、被写体Sを空間像再生方式の一方式であるインテグラルフォトグラフィにより撮影してインテグラル画像を生成する立体画像撮影装置1と、立体画像撮影装置1が生成したインテグラル画像をインテグラルフォトグラフィにより表示して空間に立体像S’を生成する立体画像表示装置2とを示す。
ただし、図1における立体画像撮影装置1の構成のうち、レンズアレイ110とレンズ光学系120と撮像部130とは、立体画像撮影装置1の側面から見た場合の模式的な断面図である。また、記憶部140と画像供給部150とは、機能構成を示すブロックである。
画像供給部150は、記憶部140に記憶された撮像画像データを読み込み、この撮像画像データを立体画像表示装置2に供給する。
ただし、図1における立体画像表示装置2の構成のうち、表示部220と投射レンズ光学系230とスクリーン250とレンズアレイ240とは、立体画像表示装置2の側面から見た場合の模式的な断面図である。また、画像取得部210は、機能構成を示すブロックである。
表示部220は、例えば液晶表示素子等の固体表示素子により実現される。
同図(a)は、複数の要素レンズを正方格子状に配列した例である。要素レンズの直径をDとすると、正方格子状の配列において、X軸方向のピッチPXは、D≦PXである。また、Y軸方向のピッチPYは、D≦PYである。
また、同図(b)は、複数の要素レンズをデルタ配列した例である。デルタ配列において、X軸方向のピッチPXは、D/2≦PXである。また、Y軸方向のピッチPYは、(√3)D/2≦PYである。
図3(a),(b)は、ピンホールアレイを、ピンホール一列分を含む面で切ったときの断面図である。同図(a)は、ピンホールを通る光線により得られる画素列を示している。同図(a)において、画素列11はピンホール12を通して得られる画素の列の一部である。画素列11における各画素のX軸方向の幅はPeである。また、fはピンホール12から画素列11に対する垂線の距離である。同図(a)において、ピンホール12を通して画素P1を得るための光線の角度変位量α1、および画素P2を得るための角度変位量α2は、下記の式(1)により表される。
図4(a),(b)は、レンズアレイ110における要素レンズ一列を、一列分の光軸を含む面で切ったときの断面図である。同図(a)は、レンズアレイ110の要素レンズを通る光束により得られる画素列を示している。同図(a)において、画素列11bは要素レンズ13を通して得られる画素の列の一部である。画素列11bにおける各画素のX軸方向の幅はPeである。また、fは要素レンズ13の焦点距離である。中心サンプリング角度は、要素レンズ13の光軸と要素レンズ13を通して画素が得る主光線とのなす角度である。図3(a)に示したピンホールアレイを適用した場合と同様に、レンズアレイ110を適用した場合でも、要素レンズの光軸と画素列とが交わる位置から画素の位置が離れるほど、当該画素に対するサンプリング角度量は小さくなる。
図5(a),(b)は、撮像部130が有する撮像面の画素構造の概略を模式的に示す図である。同図(a),(b)とも、撮像面の一部分を示している。
同図(a)は、レンズアレイ110における要素レンズの配列が正方格子状配列である場合における、撮像部130が有する撮像面の画素構造の概略図である。同図(a)において、XY平面で表される撮像面は、レンズアレイ110が有する複数の要素レンズに対応して正方格子状に配列された複数の画素領域(画素領域群)を含んで構成される。これら複数の画素領域における一領域である画素領域Eは、幾何光学によって対応する要素レンズにより得られる光束のうち、当該要素レンズに隣接する要素レンズにより得られる光束を含まない範囲の画素の領域である。
同図(a)における画素領域Eは、例えば略円形である。
同図(b)における画素領域Eは、例えば略円形である。
これにより、撮像部130は、レンズアレイ110の要素レンズ群から得る光束を、光線密度が高いほど画素の面積が広い(画素が大きい)撮像面で受光して撮像することができる。
これにより、表示部220は、レンズアレイ240を介して投射される光束の光線密度が略均等となる光束を出射させることができる。
この構成によれば、撮像部130は、レンズアレイ110の要素レンズ群から得る光束を、各要素レンズの光線密度が高いほど画素の面積が広い(画素が大きい)撮像面で受光して撮像する。これにより、撮像部130は、光線密度の偏りを軽減またはなくしたインテグラル画像データを得ることができる。よって、立体画像撮影装置1によれば、精細度の偏りを軽減またはなくすことができる。
この構成によれば、表示部220は、レンズアレイ240を介して投射される光束の光線密度が略均等となる光束を出射させることができる。よって、立体画像表示装置2によれば、精細度の偏りを軽減またはなくした立体像を得ることができる。
これ以外にも、レンズアレイ110の要素レンズに凹レンズ、レンズアレイ240の要素レンズに凸レンズを用いてもよい。
2 立体画像表示装置
3 画像処理装置
21 集光レンズ
22 対物レンズ
110 レンズアレイ
120 レンズ光学系
130 撮像部
140 記憶部
150 画像供給部
210 画像取得部
220 表示部
230 投射レンズ光学系
240 レンズアレイ
250 スクリーン
Claims (4)
- 複数の要素レンズを二次元配列して構成したレンズアレイと、
前記レンズアレイを通して得られる光束を、前記レンズアレイにおける各要素レンズの光線密度に応じた画素構造を有する撮像面で受光して撮像し、前記複数の要素レンズそれぞれに対応する要素画像の集合であるインテグラル画像を生成する撮像部と、
を備えることを特徴とする立体画像撮影装置。 - 前記撮像部は、前記光束を、前記各要素レンズの光線密度が高いほど画素が大きい撮像面で受光して撮像する
ことを特徴とする請求項1記載の立体画像撮影装置。 - 複数の要素レンズを二次元配列して構成したレンズアレイを備える立体画像表示装置において、
相互に視差を有する複数の要素画像の集合であるインテグラル画像を、前記レンズアレイにおける各要素レンズの光線密度に応じた画素構造を有する表示面に表示させる表示部
を備えることを特徴とする立体画像表示装置。 - 前記表示部は、前記インテグラル画像を、前記各要素レンズの光線密度が高いほど大きな画素により表示させる
ことを特徴とする請求項3記載の立体画像表示装置。
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