JP3596174B2 - 画像データ生成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる観察点から順次撮影することにより得られた多数の画像を原画として、これらを１枚のホログラム用記録媒体に短冊状又はドット状の要素ホログラムとして順次記録することにより作製される。
【０００３】
例えば、横方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作成する際は、図１８に示すように、先ず、被写体１００を横方向の異なる観察点から順次撮影することにより、横方向の視差情報を有する複数の画像からなる視差画像列１０１を得る。そして、この視差画像列の各画像１０２を、短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体１０３に横方向に連続するように順次記録する。これにより、横方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムが得られる。
【０００４】
このホログラフィックステレオグラムでは、横方向の異なる観察点から順次撮影することにより得られた複数の画像の情報が、短冊状の要素ホログラムとして横方向に連続するように順次記録されているので、このホログラフィックステレオグラムを観察者が両目で見たとき、その左右の目にそれぞれ写る２次元画像は若干異なるものとなる。これにより、観察者は視差を感じることとなり、３次元画像が再生されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図１９に示すように、被写体１１０に向けた撮影装置１１１を、その方向を一定に保持したまま、図中矢印Ｂ１に示すように平行に動かして、異なる位置から被写体１１０を多数撮影することによって得られる。すなわち、被写体１１０に向けた撮影装置１１１を平行に、被写体１１０が撮影装置１１１による撮影範囲に入る位置から、被写体１１０が撮影装置１１１による撮影範囲から外れる位置に至るまで動かして、この間において多数の画像を撮影する。
【０００６】
しかしながら、このような撮影方法では、被写体１１０が大きいときには、その全体像を撮影するために、撮影装置１１１の移動距離を大きくとる必要があり、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさが大きなものとなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、上述のように撮影するとき、撮影装置１１１の画角θｖ の大きさは、ホログラフィックステレオグラムの横方向の視野角に反映されるので、十分に大きくとっておくことが望まれる。しかしながら、撮影装置１１１の画角θｖ を大きくとるには、広角レンズを用いる必要があり、これは、撮影装置１１１のコストの増加の原因となる。また、広角レンズを用いて撮影装置１１１の画角θｖ を大きくして撮影すると、画像に歪みが生じやすく、ホログラフィックステレオグラムの画質の劣化の原因になる。
【０００８】
また、上述のように視差画像列を撮影したときには、視差画像列の画像に、被写体１１０が写っていない不要な部分が多数含まれることとなる。特に、視差画像列のうち、最初の方の画像や最後の方の画像では、画像のはじの方にだけ被写体１１０が写り、大部分が被写体１１０に関係のない不要な部分となる。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが多数含まれてしまい、データの有効利用の点で非常に不利である。
【０００９】
或いは、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図２０に示すように、被写体１１０を回転台１１２に載せ、撮影装置１１１を固定して、被写体１１０を撮影する毎に、図中矢印Ｂ２に示すように、回転台１１２を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影することによっても得られる。
【００１０】
このような撮影方法は、図１９に示したように撮影装置１１１を平行に動かす方法に比べて、被写体１１０が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化できるという利点がある。また、撮影装置１１１の画角θｖ が小さくても、被写体１１０を回転させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。さらには、回転台１１２を回動させても被写体１１０は常に撮影装置１１１の正面に位置するので、視差画像列の画像に被写体１１０が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００１１】
しかしながら、従来のホログラフィックステレオグラムは撮影時の視点に対応して作成されるので、上述のように被写体１１０を回動させることによって得られた視差画像列に基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、撮影装置１１１の視点に対応した円弧状のものとなってしまう。しかし、ホログラフィックステレオグラム作成システムを、３次元画像が得られるハードコピーを出力するプリンタ装置として実用化することを考慮すると、当然の事ながら、ホログラフィックステレオグラムは平面状であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、平面状のホログラフィックステレオグラムに対応した画像データを生成する画像データ生成方法であって、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムの大きさを小型化することができ、且つ、撮影装置の画角を大きく取る必要がなく、且つ、無駄な画像データが少なくデータを有効に利用することができる画像データ生成方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成方法は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行い、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成装置は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施すキーストン歪み補正手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を回動させて撮像された視点の異なる複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施す画像処理手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、当該比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う画像処理手段と、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
【００１４】
ここで、視点の異なる複数の画像を撮影する際には、例えば、被写体を回転台に載せ、被写体を撮影する毎に回転台を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。或いは、例えば、被写体を撮影する毎に、被写体を略中心として所定角度だけ撮影装置を回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。
【００１５】
また、上記視点変換処理を施す際は、例えば、キーストン歪みの補正処理が施された画像を構成する画素について、画素列毎にデータの入れ替えを行い、ホログラフィックステレオグラムのホログラム面近傍に再生像が結像するように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
【００１６】
以上のような本発明に係る画像データ生成方法では、被写体又は撮影装置を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置を平行に動かす方法に比べて、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置の画角が小さくても、被写体又は撮影装置を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置を移動しても被写体は常に撮影装置の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００１７】
さらに、本発明に係る画像データ生成方法では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、画像データは、撮影装置を平行に動かしたときに得られる画像の画像データと同様な画像データになる。したがって、本発明に係る画像データ生成方法によって得られた画像データに基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、平面状のホログラフィックステレオグラムとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明が適用されるホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例について説明する。
【００２０】
このホログラフィックステレオグラム作成システムは、物体光と参照光との干渉縞が記録されたフィルム状のホログラム用記録媒体をそのままホログラフィックステレオグラムとする、いわゆるワンステップホログラフィックステレオグラムを作成するシステムである。
【００２１】
そして、このホログラフィックステレオグラム作成システムは、図１に示すように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成部１と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ２と、ホログラフィックステレオグラム作成用の光学系を有するホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３とを備えている。
【００２２】
上記画像データ生成部１は、本発明を適用して、ホログラフィックステレオグラムに記録される複数の要素ホログラムに対応した複数の画像の画像データを生成する。なお、この画像データ生成部１による画像データの生成については、後で詳細に説明する。
【００２３】
そして、この画像データ生成部１は、ホログラム用記録媒体に画像を記録する際に、生成した画像データＤ１をホログラム用記録媒体に記録する順に１画像分毎にホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に送出するとともに、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に画像データＤ１を送出する毎に、画像データＤ１を送出したことを示すタイミング信号Ｓ１を制御用コンピュータ２に送出する。
【００２４】
制御用コンピュータ２は、画像データ生成部１からのタイミング信号Ｓ１に基づいてホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３を駆動し、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく画像を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３内にセットされたホログラム用記録媒体に、短冊状の要素ホログラムとして順次記録する。
【００２５】
このとき、制御用コンピュータ２は、後述するように、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に設けられたシャッタ及び記録媒体送り機構等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に制御信号Ｓ２を送出して、シャッタの開閉や、記録媒体送り機構によるホログラム用記録媒体の送り動作等を制御する。
【００２６】
上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３について、図２を参照して詳細に説明する。なお、図２（Ａ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３全体の光学系を上方から見た図であり、図２（Ｂ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。
【００２７】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、図２（Ａ）に示すように、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源３１と、レーザ光源３１からのレーザ光Ｌ１の光軸上に配されたシャッタ３２及びハーフミラー３３とを備えている。 上記シャッタ３２は、制御用コンピュータ２によって制御され、ホログラム用記録媒体３０を露光しないときには閉じられ、ホログラム用記録媒体３０を露光するときに開放される。また、ハーフミラー３３は、シャッタ３２を通過してきたレーザ光Ｌ２を、参照光と物体光とに分離するためのものであり、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が参照光となり、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が物体光となる。
【００２８】
ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３の光軸上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ３４と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ３５と、コリメータレンズ３５からの平行光を反射する全反射ミラー３６とがこの順に配置されている。
【００２９】
そして、ハーフミラー３３によって反射された光は、先ず、シリンドリカルレンズ３４によって発散光とされる。次に、コリメータレンズ３５によって平行光とされる。その後、全反射ミラー３６によって反射され、ホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３０】
一方、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４の光軸上には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、物体光用の光学系として、ハーフミラー３３からの透過光を反射する全反射ミラー３８と、凸レンズとピンホールを組み合わせたスペーシャルフィルタ３９と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ４０と、記録対象の画像を表示する表示装置４１と、物体光をホログラム用記録媒体３０上に集光させるシリンドリカルレンズ４２とがこの順に配置されている。
【００３１】
そして、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４は、全反射ミラー３８によって反射された後、スペーシャルフィルタ３９によって点光源からの拡散光とされる。次に、コリメータレンズ４０によって平行光とされ、その後、表示装置４１に入射する。ここで、表示装置４１は、例えば液晶パネルからなる透過型の画像表示装置であり、画像データ生成部１から送られた画像データＤ１に基づく画像を表示する。そして、表示装置４１を透過した光は、表示装置４１に表示された画像に応じて変調された後、シリンドリカルレンズ４２に入射する。
【００３２】
そして、表示装置４１を透過した光は、シリンドリカルレンズ４２により横方向に集束され、この集束光が物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。すなわち、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、表示装置４１からの投影光が短冊状の物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３３】
ここで、参照光及び物体光は、参照光がホログラム用記録媒体３０の一方の主面に入射し、物体光がホログラム用記録媒体３０の他方の主面に入射するようにする。すなわち、ホログラム用記録媒体３０の一方の主面に、参照光を所定の入射角度にて入射させるとともに、ホログラム用記録媒体３０の他方の主面に、物体光をホログラム用記録媒体３０に対して光軸がほぼ垂直となるように入射させる。これにより、参照光と物体光とがホログラム用記録媒体３０上において干渉し、当該干渉によって生じる干渉縞が、ホログラム用記録媒体３０に屈折率の変化として記録される。
【００３４】
また、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、制御用コンピュータ２の制御のもとに、ホログラム用記録媒体３０を間欠送りし得る記録媒体送り機構４３を備えている。この記録媒体送り機構４３は、記録媒体送り機構４３に所定の状態でセットされたホログラム用記録媒体３０に対して、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく１つの画像が１つの要素ホログラムとして記録される毎に、制御用コンピュータ２からの制御信号Ｓ２に基づいて、ホログラム用記録媒体を１要素ホログラム分だけ間欠送りする。これにより、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく画像が、要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体３０に横方向に連続するように順次記録される。
【００３５】
なお、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ハーフミラー３３によって反射されホログラム用記録媒体３０に入射する参照光の光路長と、ハーフミラー３３を透過し表示装置４１を介してホログラム用記録媒体３０に入射する物体光の光路長とは、ほぼ同じ長さとすることが好ましい。これにより、参照光と物体光との干渉性が高まり、ホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００３６】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上させるために、物体光の光路上に拡散板を配してもよい。このように拡散板を配することにより、物体光に含まれるノイズが分散され、また、ホログラム用記録媒体に入射する物体光の光強度分布がより均一になり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００３７】
ただし、このように拡散板を配するときは、拡散板とホログラム用記録媒体３０の間に、要素ホログラムの形状に対応した短冊状の開口部が形成されたマスクを配することが好ましい。このようにマスクを配することにより、拡散板によって拡散された物体光のうち、余分な部分がマスクによって遮られることとなり、より高画質なホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【００３８】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ホログラフィックステレオグラムに縦方向の視野角を持たせるために、物体光の光路上に、物体光を縦方向に拡散する１次元拡散板を配してもよい。このように１次元拡散板を配することにより、物体光が縦方向、すなわち作成される要素ホログラムの長軸方向に拡散され、これにより、作成されるホログラフィックステレオグラムは縦方向の視野角を有することとなる。
【００３９】
ただし、このように１次元拡散板を配するときは、ホログラム用記録媒体３０と１次元拡散板の間に、微細な簾状の格子を有するルーバーフィルムを配することが好ましい。このようにルーバーフィルムを配することにより、ホログラム用記録媒体３０を透過した参照光が１次元拡散板によって反射されて、再びホログラム用記録媒体３０に入射するのを防ぐことができる。
【００４０】
つぎに、上記ホログラフィックステレオグラム作成システムの動作について説明する。
【００４１】
ホログラフィックステレオグラムを作成する際、画像データ生成部１は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に画像データＤ１を送出し、当該画像データＤ１に基づく露光用画像を表示装置４１に表示させる。このとき、画像データ生成部１は、画像データＤ１をホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に送出したことを示すタイミング信号Ｓ１を、制御用コンピュータ２に送出する。
【００４２】
そして、タイミング信号Ｓ１を受け取った制御用コンピュータ２は、シャッタ３２に制御信号Ｓ２を送出し、所定時間だけシャッタ３２を開放させ、ホログラム用記録媒体３０を露光する。このとき、レーザ光源３１から出射されシャッタ３２を透過したレーザ光Ｌ２のうち、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が、参照光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。また、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が、表示装置４１に表示された画像が投影された投影光となり、当該投影光が物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。これにより、表示装置４１に表示された露光用画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして記録される。
【００４３】
そして、ホログラム用記録媒体３０への１画像の記録が終了すると、次いで、制御用コンピュータ２は、記録媒体送り機構４３に制御信号Ｓ２を送出し、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ送らせる。
【００４４】
以上の動作を、表示装置４１に表示させる露光用画像を視差画像列順に順次変えて繰り返す。これにより、画像データ生成部１によって生成された画像データに基づく露光用画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして順次記録される。
【００４５】
なお、このように要素ホログラムを順次記録する際、記録媒体送り機構４３でホログラム用記録媒体を送ったときに、ホログラム用記録媒体３０が若干振動する。そのため、ホログラム用記録媒体３０を送る毎に、この振動がおさまるの待ち、振動がおさまった後、要素ホログラムを記録するようにする。
【００４６】
以上のように、このホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ生成部１によって生成された画像データに基づく複数の露光用画像が表示装置４１に順次表示されるとともに、各画像毎にシャッタ３２が開放され、各画像がそれぞれ短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に順次記録される。このとき、ホログラム用記録媒体３０は、１画像毎に１要素ホログラム分だけ送られるので、各要素ホログラムは、横方向に連続して並ぶこととなる。これにより、横方向の視差情報を含む複数の画像が、横方向に連続した複数の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に記録され、横方向の視差を有するホログラフィックステレオグラムが得られる。
【００４７】
つぎに、以上のようなホログラフィックステレオグラム作成システムの画像データ生成部１について詳細に説明する。
【００４８】
上記画像データ生成部１は、ホログラフィックステレオグラムの元となる複数の画像、すなわち視差画像列を撮影する視差画像列撮影システムを備えている。
【００４９】
この視差画像列撮影システムは、図３に示すように、被写体５０が乗せられる回転台５１と、回転台５１の回転中心に向くように配された撮影装置５２とを備えており、撮影装置５２を被写体５０に向くように固定したまま、被写体５０と撮影装置５２の距離ｄｖ を略一定に保持して、回転台５１に乗せられた被写体５０を回動させることが可能となっている。
【００５０】
そして、この視差画像列撮影システムで視差画像列を撮影する際は、被写体５０を回転台５１に載せ、被写体５０を撮影装置５２で撮影する毎に、回転台５１を所定角度だけ、図中矢印Ａ１に示すように一定方向の回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。これにより、横方向の視差を有する視差画像列が得られる。
【００５１】
また、被写体５０を動かすことなく、被写体５０と撮影装置４２の距離ｄｖ を略一定に保持して、撮影装置５２の側を被写体５０を中心として回動させるようにしても、同様な視差画像列を得ることができる。このときは、図５に示すように、被写体５０を固定した上で、被写体５０を撮影する毎に、撮影装置５２を被写体５０に向けたまま、被写体５０を略中心として撮影装置５２を所定角度だけ、図中矢印Ａ２に示すように一定方向に回動させることによって、視点の異なる多数の画像を撮影する。
【００５２】
図３に示した方法と、図４に示した方法は等価であり、どちらの方法でも同様な視差画像列を撮影できる。なお、実際に視差画像列を撮影する際は、被写体５０又は撮影装置５２を上述のように所定角度づつ回動させることによって、被写体５０に対する撮影装置５２の視点を連続的に変えて、例えば５００〜１０００枚程度の画像を撮影する。
【００５３】
なお、以上のように被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視差画像列を撮影する際、撮影装置５２の画角θｖ は、大きく取る必要はなく、被写体５０が撮影範囲内に収まる程度に設定すればよい。したがって、この視差画像列撮影システムでは、広角レンズを用いて画角を広く取るような必要が無く、安価な撮影装置で撮影することができる。また、１画面あたりの画角θｖ が狭くてよいので、画像の解像度を上げることができる。
【００５４】
撮影装置の画角θｖ は、具体的には、図５に示すように、作成するホログラフィックステレオグラムの横の長さをＷ、縦の長さをＨとして、作成するホログラフィックステレオグラムと観察者の視点との間の距離をｄｖ とするとき、下記式（１）のように設定する。
【００５５】
θｖ＝２ｔａｎ−１（Ｗ／２ｄｖ） ・・・（１）
以上のような視差画像列撮影システムでは、被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置５２を平行に動かす方法に比べて、被写体５０が大きくても、視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置５２の画角θｖ が小さくても、被写体５０又は撮影装置５２を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置が移動しても被写体５０は常に撮影装置５２の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体５０が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００５６】
ところで、撮影された視差画像列は、後述するように、画像データの処理を行う画像データ処理部に画像データとして読み込まれる。具体的には、本実施の形態では、視差画像列はＮＴＳＣ方式のビデオ信号として画像データ処理部に供給される。したがって、撮影装置５２は、感光部に電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたスチルカメラやビデオカメラのように、撮影した画像を画像データとして直接出力することができる撮影装置が好適である。なお、撮影装置５２には、感光フィルム上に画像を記録するカメラを用いてもよい。ただし、このときは感光フィルム上に記録された画像を画像読み取り装置等を用いて画像データに変換する必要がある。
【００５７】
なお、ここでは、視差画像列撮影システムで被写体５０を実際に撮影することにより視差画像列を得るようにしたが、視差画像列は、コンピュータによって生成するようにしてもよい。すなわち、コンピュータを使用して、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）画像やＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）画像等を横方向に順次視差を与えて複数作成し、これらの画像を視差画像列としてもよい。
【００５８】
上記画像データ生成部１は、以上のような視差画像列撮影システムから視差画像列を画像データとして読み込み所定の画像データ処理を行う画像データ処理部を備えている。
【００５９】
図６に示すように、画像データ処理部６０は、画像データ処理等を行う中央処理装置（ＣＰＵ）を備えた演算処理部６１と、演算処理部６１に対して設けられた内部記憶装置６２とを備えている。ここで、演算処理部６１は、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号をフルフレームレートで入力できる入力ボードと、ＪＰＥＧ方式によって画像データの圧縮伸長を行う圧縮伸長ボードとを備えている。なお、ここでは、画像圧縮の方式としてＪＰＥＧ方式を採用するが、他の画像圧縮の方式を採用してもよいことは言うまでもない。
【００６０】
この画像データ処理部６０における画像データ処理の流れを図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６１】
画像データ処理を行う際は、先ず、ステップＳＴ１−１において、視差画像列撮影システムによって視差画像列を撮影し、当該視差画像列の画像データを画像データ処理部６０に入力する。具体的には、視差画像列撮影システムの撮影装置５２で被写体５０を撮影する毎に、視差画像列撮影システムから、撮影された画像の画像データをＮＴＳＣ方式のビデオ信号として、入力ボードを介して画像データ処理部６０の演算処理部６１に順次入力する。すなわち、本実施の形態に係る画像データ生成部１では、視差画像列撮影システムの撮影装置５２で被写体５０を撮影しながら、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に、撮影された画像の画像データを入力する。
【００６２】
このとき、演算処理部６１に入力された画像データは、１画像分の画像データが入力される毎に、演算処理部６１に備えられた圧縮伸長ボードによりデータ圧縮がなされ、圧縮された画像データは、内部記憶装置６２に読み込まれる。したがって、視差画像列撮影システムによる視差画像列の撮影が完了した段階で、当該視差画像列の画像データを圧縮した画像データが全て内部記憶装置６２に読み込まれることとなる。ここで、視差画像列の元の画像データは膨大な量のデータであるが、このように画像データを圧縮して読み込むことにより、膨大な量の視差画像列の画像データを、限られた容量の内部記憶装置６２に読み込むことが可能となる。
【００６３】
そして、以下の画像データ処理では、内部記憶装置６２に読み込まれた画像データのうち、画像データ処理に必要な画像データを内部記憶装置６２上で随時伸長して処理を行う。すなわち、本実施の形態では、処理速度が非常に高速な内部記憶装置６２上において画像データ処理を行う。したがって、本実施の形態では、非常に高速に画像データ処理を行うことができる。これに対して、従来は、元となる画像データをハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に保存して、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ処理を行っていた。しかしながら、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は処理速度が遅いため、画像データ処理には、非常に長い時間を要していた。
【００６４】
次に、以上にように画像データが内部記憶装置６２に読み込まれた状態で、ステップＳＴ１−２において、内部記憶装置６２に読み込まれた画像データに対して所定の画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを１画像分生成する。
【００６５】
このステップＳＴ１−２では、先ず、ステップＳＴ１−２−１において、内部記憶装置に読み込まれている画像データから、画像データ変換処理に必要な画像データを選択し、当該画像データを圧縮伸長ボードにより伸長する。次に、ステップＳＴ１−２−２において、伸長された画像データに基づいて画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データＤ１を１画像分生成する。
【００６６】
ここでの画像データ変換処理では、後述するようなキーストン歪み補正処理と視点変換処理を行うが、視点変換処理には非常に多くのデータアクセスを必要とする。そして、従来は、視差画像列の画像データを外部記憶装置に保存し、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ変換処理を行っていた。このため、従来は、この画像データ変換処理に非常に長い時間を要していた。これに対して、本実施の形態では、視差画像列の画像データを圧縮することにより内部記憶装置６２に読み込み、内部記憶装置６２上で画像データ変換処理を行うようにしているので、非常に高速に処理を行うことができる。なお、ここでの画像データ変換処理については、後で詳細に説明する。
【００６７】
次に、ステップＳＴ１−３において、上記ステップＳＴ１−２−２で生成された画像データＤ１、すなわちホログラム用記録媒体３０に記録する画像の画像データＤ１を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に供給し、当該画像データＤ１に基づく画像を露光用画像として表示装置４１に表示する。このとき、画像データ生成部１から制御用コンピュータ２に、表示装置４１に露光用画像を表示したことを示すタイミング信号Ｓ１を送出する。
【００６８】
ここで、制御用コンピュータ２は、上記タイミング信号Ｓ１を受け取ったら、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３のシャッタ３２を所定時間だけ開放させてホログラム用記録媒体３０を露光し、表示装置４１に表示された画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に記録する。そして、露光が完了したら、記録媒体送り機構４３を駆動して、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ送らせる。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ処理部６０から表示装置４１に画像データＤ１を送出して、当該画像データＤ１に基づく画像を露光用画像として表示装置４１に表示させるとともに、表示装置４１に露光用画像を表示する毎に、露光用画像を表示したことを示すタイミング信号Ｓ１を画像データ処理部６０から制御用コンピュータ２に送出し、これにより、表示装置４１への画像表示のタイミングと、ホログラム用記録媒体３０の露光のタイミングとを同期させている。すなわち、このホログラフィックステレオグラム作成システムにおいて、画像に関わる処理は視差画像列撮影システム及び画像データ処理部６０を備えた画像データ生成部１だけで行い、制御用コンピュータ２では、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の制御だけを行う。
【００７０】
次に、ステップＳＴ１−４において、ステップＳＴ１−２−２で生成された露光用画像の画像データＤ１、すなわちホログラム用記録媒体３０に記録した画像の画像データＤ１を、内部記憶装置６２上から消去する。これにより、以後の処理に不要な画像データが内部記憶装置６２上から消去され、内部記録装置６２内の領域が常に広く確保されることとなる。なお、必要に応じて、ステップ１−２−２で生成された画像データＤ１は、ハードディスク装置等のような外部記憶装置に保存するようにしてもよい。
【００７１】
以上のステップにより、元の視差画像列の画像データから、露光用画像の画像データが１画像分生成され、当該画像データに基づく画像が、１要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体に記録される。
【００７２】
次に、ステップＳＴ１−５において、要素ホログラムの作成が全て完了したか、すなわちホログラム用記録媒体３０に対する露光が全て完了したかを判断する。そして、露光が未だ完了していないときは、ステップＳＴ１−２に戻って、ホログラム用記録媒体３０に記録する次の画像の画像データを生成し、次の画像をホログラム用記録媒体３０に要素ホログラムとして記録する。そして、以上の処理を繰り返して、ホログラム用記録媒体３０に対する露光が全て完了したら処理を終了する。
【００７３】
ところで、本実施の形態では、画像データ処理部６０から制御用コンピュータ２にタイミング信号Ｓ１が送られる毎に１要素ホログラムが作成される。そこで、このタイミング信号Ｓ１の送出間隔を、記録媒体送り機構４３でホログラム用記録媒体３０を送るために生じる振動がおさまるまでの時間以上とする。これにより、ホログラム用記録媒体３０の振動がおさまった状態でホログラム用記録媒体３０が露光されることとなり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００７４】
以上のように内部記憶装置６２上で画像データの処理を行うことにより、大きなデータ量をもつ画像データを外部記憶装置との間で転送するような必要がなくなり、処理速度が大幅に向上する。したがって、ホログラフィックステレオグラムの元となる視差画像列の入力から、ホログラフィックステレオグラムが完成するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００７５】
また、以上のように内部記憶装置６２上で画像データを圧縮伸長しながら画像データの処理を行ったとき、画像データ変換処理に要する処理時間は非常に短縮される。したがって、フルカラー化や高解像度化を図ることにより画像データが更に増えても、画像データ変換処理を実用的な時間内で行うことが可能である。
【００７６】
しかも、処理時間に余裕が生じるので、画像データ変換処理として、後述するような視点変換処理以外の処理を組み込むことも可能となる。具体的には、例えば、カラーホログラムにおける色補正のための画像データ変換処理や、レンズの収差補正のための画像データ変換処理等も、画像データ変換処理として行うようにしてもよい。これにより、ホログラフィックステレオグラムの画質を更に向上することが可能となる。
【００７７】
また、一般にホログラフィックステレオグラムを作成する際に振動が生じると、ホログラフィックステレオグラムの回折効率が悪化してしまうので、ホログラフィックステレオグラムを作成する際は、振動防止対策が非常に重要である。そして、従来の画像データ変換処理に使用されていたハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は、機械的な動作を伴うため振動が生じてしまうが、本実施の形態に係る画像データ変換処理に使用される内部記憶装置６２は、一般に電気的な動作だけで処理が行われるので振動が生じない。したがって、本実施の形態では、画像データ変換処理に伴って振動が発生するようなことがなく、回折効率に優れたホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【００７８】
また、機械的な動作を伴わない内部記憶装置６２は、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に比べて、遥かに耐久性に優れている。したがって、非常の多くのデータアクセスが行われる画像データ変換処理を、内部記憶装置６２上で行うようにすることにより、システムの耐久性を向上することができる。
【００７９】
つぎに、上記画像データ処理部６０で行われる画像データ変換処理について詳細に説明する。
【００８０】
本実施の形態では、視差画像列撮影システムによって撮影された各画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、更に、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施す。これにより、ホログラム用記録媒体３０に記録する画像の画像データを生成する。
【００８１】
まず、キーストン歪みの補正処理について説明する。
【００８２】
本実施の形態では、上述したように、被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視差画像列を得ている。このため、図８（Ａ）に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置しているときは、図８（Ｂ）に示すように、撮影された画像５３に写る被写体５４は歪むことなく写るが、図９（Ａ）に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置していないときには、図９（Ｂ）に示すように、撮影された画像５５に写る被写体５６にキーストン歪みが生じる。そこで、本実施の形態では、このキーストン歪みを補正する。
【００８３】
このキーストン歪みの補正は、図１０に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置しているときを基準として、被写体５０又は撮影装置５２を回動させたときの回転角度をθとし、被写体５０又は撮影装置５２の回転中心５０ａと撮影装置５２の視点位置５２ａとの間の距離をｄｖ とし、撮影装置５２の横方向の画角をθｖ としたとき、下記式（２）で定義される比率ｒａｔｉｏで、画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことにより実現できる。
【００８４】
【数１】
【００８５】
ただし、上記式（２）において、αは、図１０に示すように、被写体５０又は撮影装置５２の回転中心５０ａと、撮影装置５２の視点位置５２ａとを結ぶ仮想線をＬａとし、拡大又は縮小処理の対象となる画像位置Ｐａと、撮影装置５２の視点位置５２ａとを結ぶ仮想線をＬｂとしたとき、仮想線Ｌａと仮想線Ｌｂとの間の角度を示している。
【００８６】
このように各画像の画像データについてキーストン歪みの補正処理を施すことにより、視差画像列の画像データは、撮影装置５２を平行に動かしたときに得られる画像データと同様なものとなる。したがって、このようにキーストン歪みを補正することにより、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成したときに、キーストン歪みに起因する画像の乱れが生じるようなことがなくなる。
【００８７】
以上のようなキーストン歪みの補正処理の流れについて詳細に説明する。
【００８８】
ここで、視差画像列の各画像は、視差方向となる横方向と、非視差方向となる縦方向とに複数の画素を有している。具体的には、例えば、図１１に示すように、１画像毎に横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するようにする。このとき、１画像は、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素が並んだ画素列ｇが、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］分だけ並んで構成されることとなる。
【００８９】
そして、キーストン歪みを補正する際は、図１２に示すように、先ず、ステップＳＴ２−１において、キーストン歪みの補正の対象となる画像を構成する各画素列ｇにそれぞれ対応する上記角度αを計算する。
【００９０】
次に、ステップＳＴ２−２において、上記式（２）に基づいて、１つの画素列ｇについて、当該画素列ｇに対応する上記比率ｒａｔｉｏを計算する。
【００９１】
次に、ステップＳＴ２−３において、ステップＳＴ２−２で算出された比率ｒａｔｉｏに基づいて、当該画素列ｇによる画像に対して拡大又は縮小処理を行い、当該画素列ｇによる画像のキーストン歪みを補正する。
【００９２】
また、このとき、元となる画像を撮影した撮影装置５２の受光面と、ホログラム用記録媒体３０の露光面とが互いに平行となるように、すなわち、撮影装置５２によって撮影された元画像と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像とが互いに平行となるように、画像データの座標変換を行う。
【００９３】
この座標変換では、図１０に示すように、撮影装置５２で撮影された元画像の座標位置ｘ’と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘとを設定し、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像上において等間隔でサンプリングされた複数の点について、下記式（３）で表されるαを算出する。
【００９４】
【数２】
【００９５】
そして、上記式（３）で算出されたαから、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘに対応した元画像の座標位置ｘ’を、下記式（４）より算出する。
【００９６】
ｘ’＝ｄｖ ・ｔａｎα ・・・（４）
上記式（３）及び式（４）から、元画像の座標位置ｘ’と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘとの関係が明らかとなる。そこで、上記式（３）及び式（４）に基づいて座標変換を行い、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像が、ホログラム用記録媒体３０に対して平行な画像となるように、画像データのマッピングを行う。なお、実際の計算では、ｄｖ 、ｘ、ｘ’の単位系を、画像データを構成する各画素に対応させて行う。
【００９７】
次に、ステップＳＴ２−４において、全ての画素列ｇについてキーストン歪みの補正が完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇがあるときは、ステップＳＴ２−２に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇに対してキーストン歪みの補正を施す。
【００９８】
一方、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇが無く、全ての画素列ｇについてキーストン歪みの補正が完了しているときには、ステップＳＴ２−５に進む。
【００９９】
ステップＳＴ２−５において、キーストン歪みの補正が全ての画像について完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画像があるときは、ステップＳＴ２−１に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画像に対してキーストン歪みの補正を施す。
【０１００】
以上の処理により、視差画像列を構成する全画像に対して、キーストン歪みの補正処理が完了する。
【０１０１】
なお、以上のようなキーストン歪みの補正処理を行うタイミングは、後述する視点変換処理の前であれば、いつ行ってもよい。すなわち、キーストン歪みの補正は、例えば、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に１画像分の画像データが入力される毎に行うようにしてもよいし、また、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に視差画像列を構成する全画像の画像データが入力された後に行うようにしてもよい。
【０１０２】
つぎに、以上にようにキーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して施される視点変換処理について説明する。
【０１０３】
ホログラフィックステレオグラムにおいて、撮影時における撮影装置５２の視点と被写体５０との位置関係は、作成されたホログラフィックステレオグラムの再生像に対しても保持されるため、撮影された視差画像列の画像データをそのまま用いてホログラフィックステレオグラムを作成すると、図１３に示すように、再生像６０はホログラフィックステレオグラムＨのホログラム面Ｈａよりも奥に結像してしまう。このため、このようなホログラフィックステレオグラムＨでは、再生像６０と視点６１の距離ｄｖ０が撮影時における被写体５０の中心から撮影装置５２の視点までの距離ｄｖ に一致するように、観察時に視点６１をホログラム面Ｈａにおいて再生像６０を見ない限り、再生像６０に歪みが生じてしまう。
【０１０４】
また、特に白色光によって再生される白色再生ホログラフィックステレオグラムでは、再生像６０の結像位置がホログラム面Ｈａから遠ざかるほど、再生像６０がぼける性質があるため、上述のように再生像６０がホログラム面Ｈａよりも奥に結像してしまうと、再生像６０がぼけてしまう。
【０１０５】
そこで、これらの問題を解決するために、元の画像データに対して視点変換処理を施し、図１４に示すように、再生像６２がホログラフィックステレオグラムＨのホログラム面Ｈａ近傍に結像するようにする。これにより、ホログラム面Ｈａから離れた位置に視点６３をおいても、歪みやぼけのない再生像６２が得られることとなる。
【０１０６】
この視点変換処理では、視差画像列生成時の画像の視点位置と、ホログラム露光時の画像の視点位置との関係に基づいて、横視差方向の画像のマッピングを行い、ホログラム面Ｈａから離れた視点６３に対応した画像の画像データを生成する。すなわち、視点変換処理では、視差画像列の複数の画像の画像データに対して、縦方向のスリット状の画像のデータである画素列ｇの順序を入れ替え、これにより、視点位置を変換した新たな画像データを再構築する。
【０１０７】
視点変換処理の詳細な説明の前に、視点変換処理の元となる視差画像列について、図１５を参照して説明する。
【０１０８】
この図１５において、Ｈは、ホログラフィックステレオグラムを示し、ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ は、要素ホログラムの露光位置を示しており、Ｗは、ホログラフィックステレオグラムＨの横方向の長さを示し、ｄｖ は、被写体５０の中心から撮影装置５２の視点までの距離を示している。また、ｖ１ ，ｖ２ ，・・・，ｖｎ−１ ，ｖｎ は、視差画像列を撮影する際の撮影装置５２の視点位置を示し、θｖ は、撮影時の画角を示しており、Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ は、撮影された視差画像列の各画像を示し、Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ は、キーストン歪みの補正が施された画像を示している。
【０１０９】
この図１５に示すように、複数の画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ からなる視差画像列は、視点Ｖ１ からＶｎ までの間を、撮影装置５２を同一の曲率で回動させて順次撮影することにより得られる。そして、これらの画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ に対して、上述のようにキーストン歪みを補正することにより、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ が得られる。そして、視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ から視点変換が施された新たな画像データを生成する。
【０１１０】
ここで、ホログラフィックステレオグラムＨの中心を原点とし、ホログラフィックステレオグラムＨに平行な横方向をＸ軸、ホログラフィックステレオグラムＨに垂直でＸ軸に直交する方向をＺ軸としたとき、視点ｖ１ の座標（ｘ１ ，ｚ１ ）は、下記式（５）で示すように設定し、視点ｖｎ の座標（ｘｎ ，ｚｎ ）は、下記式（６）で示すように設定する。これにより、後述する視点変換処理に必要な視差画像列が得られることとなる。
【０１１１】
【数３】
【０１１２】
ところで、図１５に示すように、撮影装置５２によって撮影された画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ の視点位置ｖ１ ，ｖ２ ，・・・，ｖｎ−１ ，ｖｎ は、円弧状に移動している。これは、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ においても同様であり、これらの画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ の視点位置も、円弧状に移動している。このように、円弧状に視点位置が移動している視差画像列を、このまま平面状のホログラム記録媒体に記録すると再生像が歪んでしまう。そこで、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置を変換する際に、同時に、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するように変換する。
【０１１３】
以下、視点変換処理について、視点変換処理の様子を示す図１６と、視点変換の流れを示す図１７のフローチャートとを参照して説明する。
【０１１４】
なお、図１６では、元の視差画像列から、要素ホログラムの露光位置ｅｍ に対応した１枚の露光用画像Ｒｍ の画像データを再構成する様子を示しており、実際は、要素ホログラムの露光位置ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ に対応した露光用画像Ｒ１ ，Ｒ２ ，・・・，Ｒｎ−１ ，Ｒｎ の画像データをそれぞれ再構成する。具体的には、要素ホログラムの数は、５００程度であり、露光用画像の画像データも、これらの数だけ再構成する。ただし、要素ホログラムの数は、作成するホログラフィックステレオグラムの大きさと要素ホログラムの露光ピッチによって決まるものであり、当然の事ながら、要素ホログラムの数は５００に限定されるものではない。
【０１１５】
また、以下の説明において、各画像は、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するものとする。すなわち、この視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ から、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有する画像の画像データを、要素ホログラムの分だけ生成する。
【０１１６】
視点変換処理を行う際は、図１７に示すように、先ず、ステップＳＴ３−１において、露光用画像Ｒを横方向の解像度に対応させて画素列毎に分割し、各画素列に対応した分割点ｒｍを設定する。なお、ここでの露光用画像Ｒｍ は、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有しているので、露光用画像をスリット状の４８０本の画素列に分割し、各画素列に対応した４８０の分割点ｒを設定する。このとき、各画素列は、横方向に１［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するものとなる。
【０１１７】
次に、ＳＴ３−２において、ステップＳＴ３−１で設定された分割点ｒのうちの１つを選択し、当該分割点ｒと、要素ホログラムの露光位置ｅｍ とを結ぶ仮想線ｋ１ を定義する。このとき、露光用画像Ｒｍ と、ホログラフィックステレオグラムＨとの間の距離ｄｖ１は、元の視差画像列の視点が通る円弧Ｖｐａｔｈの半径に一致させ、露光用画像の画角θｅｖは、図２に示したホログラム用記録媒体３０上に物体光を集束させるためのシリンドリカルレンズ４２の画角θｓ と一致させる。
【０１１８】
次に、ＳＴ３−３において、ステップＳＴ３−２で定義された仮想線ｋ１ と、元の視差画像列の視点が通る円弧Ｖｐａｔｈとの交点を算出する。
【０１１９】
次に、ＳＴ３−４において、キーストン歪みが補正された画像の視点位置の中から、ステップＳＴ３−３で算出された交点に最も近い視点位置ｖｍ を探索する。
【０１２０】
次に、ＳＴ３−５において、キーストン歪みが補正された画像の中から、ステップＳＴ３−４で探索された視点位置Ｖｍ を視点とする画像Ｑｍ を選択する。
【０１２１】
次に、ＳＴ３−６において、ステップＳＴ３−４で探索された視点位置ｖｍ と、要素ホログラムの露光位置ｅｍ とを結ぶ仮想線ｋ２ を定義する。
【０１２２】
次に、ＳＴ３−７において、ステップＳＴ３−６で定義された仮想線ｋ２ と、ステップＳＴ３−５で選択された画像Ｑｍ との交点ｊｍ を算出する。
【０１２３】
次に、ＳＴ３−８において、ステップＳＴ３−５で選択された画像Ｑｍ を構成する画素列の中から、ステップＳＴ３−７で算出された交点ｊｍ に位置する画素列を選択し、選択された画素列を、露光用画像Ｒｍ の分割点ｒに対応する画素列にマッピングする。
【０１２４】
すなわち、キーストン歪みが補正された画像の画素列のうち、図１６において■で示される交点ｊｍ に位置する画素列が、露光用画像Ｒｍ の●で示される位置にマッピングされる。
【０１２５】
次に、ＳＴ３−９において、全ての分割点ｒについて、画素列のマッピングが完了したかを判別する。そして、全ての分割点ｒについてマッピングが完了していないときは、ステップＳＴ３−２に戻って、マッピングが完了していない分割点ｒについて、画素列のマッピングを行う。
【０１２６】
以上の処理により、１枚の露光用画像Ｒｍ について視点変換処理が完了し、１枚の露光用画像Ｒｍ の画像データが再構成され生成される。
【０１２７】
そして、この視点変換処理を各要素ホログラムの露光位置ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ に対応させて繰り返し行い、要素ホログラムの数だけ露光用画像Ｒ１ ，Ｒ２ ，・・・，Ｒｎ−１ ，Ｒｎ の画像データを再構成する。これにより、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置が変換されるとともに、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するようになされた視差画像列の画像データが生成される。
【０１２８】
ところで、視点変換処理は、画素列を入れ替えて新たな画像データを生成することにより実現される。そして、この入れ替えの順序は、視点変換処理のパラメータが同じであるならば、視差画像列が異なっていても同じである。したがって、視点変換処理において、元となる視差画像列の視点等が同じであるならば、上述のような計算を繰り返し行う必要はなく、画素列の入れ替えの順序を記録したデータを用意しておき、当該データを参照して、画素列の入れ替えを行うようにしてもよい。
【０１２９】
すなわち、初回だけ、図１７に示したフローに従って視点変換処理を行い、このときに、元の画像の画素列と、露光用画像の画素列との対応関係を求め、当該対応関係をハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置に保存しておき、次回以降の視点変換処理では、この対応関係に基づいて、視点変換処理を行うようにしてもよい。これにより、計算処理の繰り返しが無くなり、処理速度を大幅に向上することができる。
【０１３０】
以上のように、キーストン歪みの補正処理と、視点変換処理とを行い、視差画像列の画像データを再構成し、再構成された画像データを用いてホログラフィックステレオグラムを作成することにより、再生像がホログラム面上に歪むことなく結像する平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【０１３１】
すなわち、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、横方向の視差に関してはキーストン歪みの補正処理及び視点変換処理により、視点位置情報が補正されている。また、縦方向については、視差画像撮影時の情報がそのまま保存されている。したがって、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、撮影時の撮影装置の視点の移動と同様に、視点を円弧状に移動させることにより、ホログラム面近傍に歪むことなく再生される再生像を観察することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムを小型化することができる。しかも、撮影装置の画角を大きく取る必要がないので、広角レンズのような特別なレンズを用いる必要がなく、撮影装置の低コスト化を図ることもできる。
【０１３３】
また、本発明では、無駄な画像データが少なくて済むので、データを有効に利用することができる。したがって、例えば、同じ量の画像データを扱った場合、従来に比べて、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上することができる。
【０１３４】
しかも、本発明では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、本発明に係る画像データ生成方法によって生成された画像データでは、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置の光学系の一構成例を示す図である。
【図３】視差画像列撮影システムの一例を示す模式図である。
【図４】視差画像列撮影システムの他の例を示す模式図である。
【図５】ホログラフィックステレオグラムと撮影装置の画角との関係を示す図である。
【図６】画像データ処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図７】画像データ処理のフローチャートである。
【図８】被写体の正面に撮影装置が位置しているときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図９】被写体の正面に撮影装置が位置していないときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図１０】キーストン歪みの補正処理に用いるパラメータを示す図である。
【図１１】視差画像列を構成する画像の一例を示す図である。
【図１２】キーストン歪み補正処理のフローチャートである。
【図１３】視点変換処理を行わずに作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図１４】視点変換処理を行った上で作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図１５】視点変換処理の元となる視差画像列と、ホログラフィックステレオグラムとの位置関係を示す図である。
【図１６】視点変換処理を説明するための図である。
【図１７】視点変換処理のフローチャートである。
【図１８】ホログラフィックステレオグラムの作成方法を示す模式図である。
【図１９】従来の視差画像列撮影方法の一例を示す図である。
【図２０】従来の視差画像列撮影方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像データ生成部、 ２ 制御用コンピュータ、 ３ ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置、 ５０ 被写体、 ５１ 回転台、 ５２ 撮影装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる観察点から順次撮影することにより得られた多数の画像を原画として、これらを１枚のホログラム用記録媒体に短冊状又はドット状の要素ホログラムとして順次記録することにより作製される。
【０００３】
例えば、横方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作成する際は、図１８に示すように、先ず、被写体１００を横方向の異なる観察点から順次撮影することにより、横方向の視差情報を有する複数の画像からなる視差画像列１０１を得る。そして、この視差画像列の各画像１０２を、短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体１０３に横方向に連続するように順次記録する。これにより、横方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムが得られる。
【０００４】
このホログラフィックステレオグラムでは、横方向の異なる観察点から順次撮影することにより得られた複数の画像の情報が、短冊状の要素ホログラムとして横方向に連続するように順次記録されているので、このホログラフィックステレオグラムを観察者が両目で見たとき、その左右の目にそれぞれ写る２次元画像は若干異なるものとなる。これにより、観察者は視差を感じることとなり、３次元画像が再生されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図１９に示すように、被写体１１０に向けた撮影装置１１１を、その方向を一定に保持したまま、図中矢印Ｂ１に示すように平行に動かして、異なる位置から被写体１１０を多数撮影することによって得られる。すなわち、被写体１１０に向けた撮影装置１１１を平行に、被写体１１０が撮影装置１１１による撮影範囲に入る位置から、被写体１１０が撮影装置１１１による撮影範囲から外れる位置に至るまで動かして、この間において多数の画像を撮影する。
【０００６】
しかしながら、このような撮影方法では、被写体１１０が大きいときには、その全体像を撮影するために、撮影装置１１１の移動距離を大きくとる必要があり、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさが大きなものとなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、上述のように撮影するとき、撮影装置１１１の画角θｖ の大きさは、ホログラフィックステレオグラムの横方向の視野角に反映されるので、十分に大きくとっておくことが望まれる。しかしながら、撮影装置１１１の画角θｖ を大きくとるには、広角レンズを用いる必要があり、これは、撮影装置１１１のコストの増加の原因となる。また、広角レンズを用いて撮影装置１１１の画角θｖ を大きくして撮影すると、画像に歪みが生じやすく、ホログラフィックステレオグラムの画質の劣化の原因になる。
【０００８】
また、上述のように視差画像列を撮影したときには、視差画像列の画像に、被写体１１０が写っていない不要な部分が多数含まれることとなる。特に、視差画像列のうち、最初の方の画像や最後の方の画像では、画像のはじの方にだけ被写体１１０が写り、大部分が被写体１１０に関係のない不要な部分となる。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが多数含まれてしまい、データの有効利用の点で非常に不利である。
【０００９】
或いは、ホログラフィックステレオグラムの元となる画像である視差画像列は、例えば、図２０に示すように、被写体１１０を回転台１１２に載せ、撮影装置１１１を固定して、被写体１１０を撮影する毎に、図中矢印Ｂ２に示すように、回転台１１２を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影することによっても得られる。
【００１０】
このような撮影方法は、図１９に示したように撮影装置１１１を平行に動かす方法に比べて、被写体１１０が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化できるという利点がある。また、撮影装置１１１の画角θｖ が小さくても、被写体１１０を回転させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。さらには、回転台１１２を回動させても被写体１１０は常に撮影装置１１１の正面に位置するので、視差画像列の画像に被写体１１０が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００１１】
しかしながら、従来のホログラフィックステレオグラムは撮影時の視点に対応して作成されるので、上述のように被写体１１０を回動させることによって得られた視差画像列に基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、撮影装置１１１の視点に対応した円弧状のものとなってしまう。しかし、ホログラフィックステレオグラム作成システムを、３次元画像が得られるハードコピーを出力するプリンタ装置として実用化することを考慮すると、当然の事ながら、ホログラフィックステレオグラムは平面状であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、平面状のホログラフィックステレオグラムに対応した画像データを生成する画像データ生成方法であって、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムの大きさを小型化することができ、且つ、撮影装置の画角を大きく取る必要がなく、且つ、無駄な画像データが少なくデータを有効に利用することができる画像データ生成方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成方法は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、撮影された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施し、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
また、本発明に係る画像データ生成方法は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行い、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
上述の目的を達成するために完成された本発明に係る画像データ生成装置は、被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施すキーストン歪み補正手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を回動させて撮像された視点の異なる複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施す画像処理手段と、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
また、本発明に係る画像データ生成装置は、被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、当該比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う画像処理手段と、上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段とを備える。
【００１４】
ここで、視点の異なる複数の画像を撮影する際には、例えば、被写体を回転台に載せ、被写体を撮影する毎に回転台を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。或いは、例えば、被写体を撮影する毎に、被写体を略中心として所定角度だけ撮影装置を回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。
【００１５】
また、上記視点変換処理を施す際は、例えば、キーストン歪みの補正処理が施された画像を構成する画素について、画素列毎にデータの入れ替えを行い、ホログラフィックステレオグラムのホログラム面近傍に再生像が結像するように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する。
【００１６】
以上のような本発明に係る画像データ生成方法では、被写体又は撮影装置を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置を平行に動かす方法に比べて、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置の画角が小さくても、被写体又は撮影装置を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置を移動しても被写体は常に撮影装置の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、この視差画像列から画像データを生成したときには、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００１７】
さらに、本発明に係る画像データ生成方法では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、画像データは、撮影装置を平行に動かしたときに得られる画像の画像データと同様な画像データになる。したがって、本発明に係る画像データ生成方法によって得られた画像データに基づいて作成されるホログラフィックステレオグラムは、平面状のホログラフィックステレオグラムとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明が適用されるホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例について説明する。
【００２０】
このホログラフィックステレオグラム作成システムは、物体光と参照光との干渉縞が記録されたフィルム状のホログラム用記録媒体をそのままホログラフィックステレオグラムとする、いわゆるワンステップホログラフィックステレオグラムを作成するシステムである。
【００２１】
そして、このホログラフィックステレオグラム作成システムは、図１に示すように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する画像データ生成部１と、このシステム全体の制御を行う制御用コンピュータ２と、ホログラフィックステレオグラム作成用の光学系を有するホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３とを備えている。
【００２２】
上記画像データ生成部１は、本発明を適用して、ホログラフィックステレオグラムに記録される複数の要素ホログラムに対応した複数の画像の画像データを生成する。なお、この画像データ生成部１による画像データの生成については、後で詳細に説明する。
【００２３】
そして、この画像データ生成部１は、ホログラム用記録媒体に画像を記録する際に、生成した画像データＤ１をホログラム用記録媒体に記録する順に１画像分毎にホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に送出するとともに、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に画像データＤ１を送出する毎に、画像データＤ１を送出したことを示すタイミング信号Ｓ１を制御用コンピュータ２に送出する。
【００２４】
制御用コンピュータ２は、画像データ生成部１からのタイミング信号Ｓ１に基づいてホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３を駆動し、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく画像を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３内にセットされたホログラム用記録媒体に、短冊状の要素ホログラムとして順次記録する。
【００２５】
このとき、制御用コンピュータ２は、後述するように、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に設けられたシャッタ及び記録媒体送り機構等の制御を行う。すなわち、制御用コンピュータ２は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３に制御信号Ｓ２を送出して、シャッタの開閉や、記録媒体送り機構によるホログラム用記録媒体の送り動作等を制御する。
【００２６】
上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３について、図２を参照して詳細に説明する。なお、図２（Ａ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３全体の光学系を上方から見た図であり、図２（Ｂ）は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。
【００２７】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、図２（Ａ）に示すように、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源３１と、レーザ光源３１からのレーザ光Ｌ１の光軸上に配されたシャッタ３２及びハーフミラー３３とを備えている。 上記シャッタ３２は、制御用コンピュータ２によって制御され、ホログラム用記録媒体３０を露光しないときには閉じられ、ホログラム用記録媒体３０を露光するときに開放される。また、ハーフミラー３３は、シャッタ３２を通過してきたレーザ光Ｌ２を、参照光と物体光とに分離するためのものであり、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が参照光となり、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が物体光となる。
【００２８】
ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３の光軸上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ３４と、参照光を平行光とするためのコリメータレンズ３５と、コリメータレンズ３５からの平行光を反射する全反射ミラー３６とがこの順に配置されている。
【００２９】
そして、ハーフミラー３３によって反射された光は、先ず、シリンドリカルレンズ３４によって発散光とされる。次に、コリメータレンズ３５によって平行光とされる。その後、全反射ミラー３６によって反射され、ホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３０】
一方、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４の光軸上には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、物体光用の光学系として、ハーフミラー３３からの透過光を反射する全反射ミラー３８と、凸レンズとピンホールを組み合わせたスペーシャルフィルタ３９と、物体光を平行光とするためのコリメータレンズ４０と、記録対象の画像を表示する表示装置４１と、物体光をホログラム用記録媒体３０上に集光させるシリンドリカルレンズ４２とがこの順に配置されている。
【００３１】
そして、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４は、全反射ミラー３８によって反射された後、スペーシャルフィルタ３９によって点光源からの拡散光とされる。次に、コリメータレンズ４０によって平行光とされ、その後、表示装置４１に入射する。ここで、表示装置４１は、例えば液晶パネルからなる透過型の画像表示装置であり、画像データ生成部１から送られた画像データＤ１に基づく画像を表示する。そして、表示装置４１を透過した光は、表示装置４１に表示された画像に応じて変調された後、シリンドリカルレンズ４２に入射する。
【００３２】
そして、表示装置４１を透過した光は、シリンドリカルレンズ４２により横方向に集束され、この集束光が物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。すなわち、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３では、表示装置４１からの投影光が短冊状の物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。
【００３３】
ここで、参照光及び物体光は、参照光がホログラム用記録媒体３０の一方の主面に入射し、物体光がホログラム用記録媒体３０の他方の主面に入射するようにする。すなわち、ホログラム用記録媒体３０の一方の主面に、参照光を所定の入射角度にて入射させるとともに、ホログラム用記録媒体３０の他方の主面に、物体光をホログラム用記録媒体３０に対して光軸がほぼ垂直となるように入射させる。これにより、参照光と物体光とがホログラム用記録媒体３０上において干渉し、当該干渉によって生じる干渉縞が、ホログラム用記録媒体３０に屈折率の変化として記録される。
【００３４】
また、このホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３は、制御用コンピュータ２の制御のもとに、ホログラム用記録媒体３０を間欠送りし得る記録媒体送り機構４３を備えている。この記録媒体送り機構４３は、記録媒体送り機構４３に所定の状態でセットされたホログラム用記録媒体３０に対して、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく１つの画像が１つの要素ホログラムとして記録される毎に、制御用コンピュータ２からの制御信号Ｓ２に基づいて、ホログラム用記録媒体を１要素ホログラム分だけ間欠送りする。これにより、画像データ生成部１で生成された画像データＤ１に基づく画像が、要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体３０に横方向に連続するように順次記録される。
【００３５】
なお、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ハーフミラー３３によって反射されホログラム用記録媒体３０に入射する参照光の光路長と、ハーフミラー３３を透過し表示装置４１を介してホログラム用記録媒体３０に入射する物体光の光路長とは、ほぼ同じ長さとすることが好ましい。これにより、参照光と物体光との干渉性が高まり、ホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００３６】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上させるために、物体光の光路上に拡散板を配してもよい。このように拡散板を配することにより、物体光に含まれるノイズが分散され、また、ホログラム用記録媒体に入射する物体光の光強度分布がより均一になり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００３７】
ただし、このように拡散板を配するときは、拡散板とホログラム用記録媒体３０の間に、要素ホログラムの形状に対応した短冊状の開口部が形成されたマスクを配することが好ましい。このようにマスクを配することにより、拡散板によって拡散された物体光のうち、余分な部分がマスクによって遮られることとなり、より高画質なホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【００３８】
また、上記ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３において、ホログラフィックステレオグラムに縦方向の視野角を持たせるために、物体光の光路上に、物体光を縦方向に拡散する１次元拡散板を配してもよい。このように１次元拡散板を配することにより、物体光が縦方向、すなわち作成される要素ホログラムの長軸方向に拡散され、これにより、作成されるホログラフィックステレオグラムは縦方向の視野角を有することとなる。
【００３９】
ただし、このように１次元拡散板を配するときは、ホログラム用記録媒体３０と１次元拡散板の間に、微細な簾状の格子を有するルーバーフィルムを配することが好ましい。このようにルーバーフィルムを配することにより、ホログラム用記録媒体３０を透過した参照光が１次元拡散板によって反射されて、再びホログラム用記録媒体３０に入射するのを防ぐことができる。
【００４０】
つぎに、上記ホログラフィックステレオグラム作成システムの動作について説明する。
【００４１】
ホログラフィックステレオグラムを作成する際、画像データ生成部１は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に画像データＤ１を送出し、当該画像データＤ１に基づく露光用画像を表示装置４１に表示させる。このとき、画像データ生成部１は、画像データＤ１をホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に送出したことを示すタイミング信号Ｓ１を、制御用コンピュータ２に送出する。
【００４２】
そして、タイミング信号Ｓ１を受け取った制御用コンピュータ２は、シャッタ３２に制御信号Ｓ２を送出し、所定時間だけシャッタ３２を開放させ、ホログラム用記録媒体３０を露光する。このとき、レーザ光源３１から出射されシャッタ３２を透過したレーザ光Ｌ２のうち、ハーフミラー３３によって反射された光Ｌ３が、参照光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。また、ハーフミラー３３を透過した光Ｌ４が、表示装置４１に表示された画像が投影された投影光となり、当該投影光が物体光としてホログラム用記録媒体３０に入射する。これにより、表示装置４１に表示された露光用画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして記録される。
【００４３】
そして、ホログラム用記録媒体３０への１画像の記録が終了すると、次いで、制御用コンピュータ２は、記録媒体送り機構４３に制御信号Ｓ２を送出し、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ送らせる。
【００４４】
以上の動作を、表示装置４１に表示させる露光用画像を視差画像列順に順次変えて繰り返す。これにより、画像データ生成部１によって生成された画像データに基づく露光用画像が、ホログラム用記録媒体３０に短冊状の要素ホログラムとして順次記録される。
【００４５】
なお、このように要素ホログラムを順次記録する際、記録媒体送り機構４３でホログラム用記録媒体を送ったときに、ホログラム用記録媒体３０が若干振動する。そのため、ホログラム用記録媒体３０を送る毎に、この振動がおさまるの待ち、振動がおさまった後、要素ホログラムを記録するようにする。
【００４６】
以上のように、このホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ生成部１によって生成された画像データに基づく複数の露光用画像が表示装置４１に順次表示されるとともに、各画像毎にシャッタ３２が開放され、各画像がそれぞれ短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に順次記録される。このとき、ホログラム用記録媒体３０は、１画像毎に１要素ホログラム分だけ送られるので、各要素ホログラムは、横方向に連続して並ぶこととなる。これにより、横方向の視差情報を含む複数の画像が、横方向に連続した複数の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体３０に記録され、横方向の視差を有するホログラフィックステレオグラムが得られる。
【００４７】
つぎに、以上のようなホログラフィックステレオグラム作成システムの画像データ生成部１について詳細に説明する。
【００４８】
上記画像データ生成部１は、ホログラフィックステレオグラムの元となる複数の画像、すなわち視差画像列を撮影する視差画像列撮影システムを備えている。
【００４９】
この視差画像列撮影システムは、図３に示すように、被写体５０が乗せられる回転台５１と、回転台５１の回転中心に向くように配された撮影装置５２とを備えており、撮影装置５２を被写体５０に向くように固定したまま、被写体５０と撮影装置５２の距離ｄｖ を略一定に保持して、回転台５１に乗せられた被写体５０を回動させることが可能となっている。
【００５０】
そして、この視差画像列撮影システムで視差画像列を撮影する際は、被写体５０を回転台５１に載せ、被写体５０を撮影装置５２で撮影する毎に、回転台５１を所定角度だけ、図中矢印Ａ１に示すように一定方向の回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影する。これにより、横方向の視差を有する視差画像列が得られる。
【００５１】
また、被写体５０を動かすことなく、被写体５０と撮影装置４２の距離ｄｖ を略一定に保持して、撮影装置５２の側を被写体５０を中心として回動させるようにしても、同様な視差画像列を得ることができる。このときは、図５に示すように、被写体５０を固定した上で、被写体５０を撮影する毎に、撮影装置５２を被写体５０に向けたまま、被写体５０を略中心として撮影装置５２を所定角度だけ、図中矢印Ａ２に示すように一定方向に回動させることによって、視点の異なる多数の画像を撮影する。
【００５２】
図３に示した方法と、図４に示した方法は等価であり、どちらの方法でも同様な視差画像列を撮影できる。なお、実際に視差画像列を撮影する際は、被写体５０又は撮影装置５２を上述のように所定角度づつ回動させることによって、被写体５０に対する撮影装置５２の視点を連続的に変えて、例えば５００〜１０００枚程度の画像を撮影する。
【００５３】
なお、以上のように被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視差画像列を撮影する際、撮影装置５２の画角θｖ は、大きく取る必要はなく、被写体５０が撮影範囲内に収まる程度に設定すればよい。したがって、この視差画像列撮影システムでは、広角レンズを用いて画角を広く取るような必要が無く、安価な撮影装置で撮影することができる。また、１画面あたりの画角θｖ が狭くてよいので、画像の解像度を上げることができる。
【００５４】
撮影装置の画角θｖ は、具体的には、図５に示すように、作成するホログラフィックステレオグラムの横の長さをＷ、縦の長さをＨとして、作成するホログラフィックステレオグラムと観察者の視点との間の距離をｄｖ とするとき、下記式（１）のように設定する。
【００５５】
θｖ＝２ｔａｎ−１（Ｗ／２ｄｖ） ・・・（１）
以上のような視差画像列撮影システムでは、被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視点の異なる複数の画像を撮影するので、撮影装置５２を平行に動かす方法に比べて、被写体５０が大きくても、視差画像列撮影システム全体の大きさを小型化することができる。また、撮影装置５２の画角θｖ が小さくても、被写体５０又は撮影装置５２を回動させることにより、横方向の視野角を十分に得ることができる。また、撮影位置が移動しても被写体５０は常に撮影装置５２の正面に位置することとなるので、視差画像列の画像に被写体５０が写っていない不要な部分は殆ど含まれない。したがって、無駄な画像データが殆ど含まれず、データの有効利用の点で非常に有利である。
【００５６】
ところで、撮影された視差画像列は、後述するように、画像データの処理を行う画像データ処理部に画像データとして読み込まれる。具体的には、本実施の形態では、視差画像列はＮＴＳＣ方式のビデオ信号として画像データ処理部に供給される。したがって、撮影装置５２は、感光部に電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたスチルカメラやビデオカメラのように、撮影した画像を画像データとして直接出力することができる撮影装置が好適である。なお、撮影装置５２には、感光フィルム上に画像を記録するカメラを用いてもよい。ただし、このときは感光フィルム上に記録された画像を画像読み取り装置等を用いて画像データに変換する必要がある。
【００５７】
なお、ここでは、視差画像列撮影システムで被写体５０を実際に撮影することにより視差画像列を得るようにしたが、視差画像列は、コンピュータによって生成するようにしてもよい。すなわち、コンピュータを使用して、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）画像やＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）画像等を横方向に順次視差を与えて複数作成し、これらの画像を視差画像列としてもよい。
【００５８】
上記画像データ生成部１は、以上のような視差画像列撮影システムから視差画像列を画像データとして読み込み所定の画像データ処理を行う画像データ処理部を備えている。
【００５９】
図６に示すように、画像データ処理部６０は、画像データ処理等を行う中央処理装置（ＣＰＵ）を備えた演算処理部６１と、演算処理部６１に対して設けられた内部記憶装置６２とを備えている。ここで、演算処理部６１は、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号をフルフレームレートで入力できる入力ボードと、ＪＰＥＧ方式によって画像データの圧縮伸長を行う圧縮伸長ボードとを備えている。なお、ここでは、画像圧縮の方式としてＪＰＥＧ方式を採用するが、他の画像圧縮の方式を採用してもよいことは言うまでもない。
【００６０】
この画像データ処理部６０における画像データ処理の流れを図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６１】
画像データ処理を行う際は、先ず、ステップＳＴ１−１において、視差画像列撮影システムによって視差画像列を撮影し、当該視差画像列の画像データを画像データ処理部６０に入力する。具体的には、視差画像列撮影システムの撮影装置５２で被写体５０を撮影する毎に、視差画像列撮影システムから、撮影された画像の画像データをＮＴＳＣ方式のビデオ信号として、入力ボードを介して画像データ処理部６０の演算処理部６１に順次入力する。すなわち、本実施の形態に係る画像データ生成部１では、視差画像列撮影システムの撮影装置５２で被写体５０を撮影しながら、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に、撮影された画像の画像データを入力する。
【００６２】
このとき、演算処理部６１に入力された画像データは、１画像分の画像データが入力される毎に、演算処理部６１に備えられた圧縮伸長ボードによりデータ圧縮がなされ、圧縮された画像データは、内部記憶装置６２に読み込まれる。したがって、視差画像列撮影システムによる視差画像列の撮影が完了した段階で、当該視差画像列の画像データを圧縮した画像データが全て内部記憶装置６２に読み込まれることとなる。ここで、視差画像列の元の画像データは膨大な量のデータであるが、このように画像データを圧縮して読み込むことにより、膨大な量の視差画像列の画像データを、限られた容量の内部記憶装置６２に読み込むことが可能となる。
【００６３】
そして、以下の画像データ処理では、内部記憶装置６２に読み込まれた画像データのうち、画像データ処理に必要な画像データを内部記憶装置６２上で随時伸長して処理を行う。すなわち、本実施の形態では、処理速度が非常に高速な内部記憶装置６２上において画像データ処理を行う。したがって、本実施の形態では、非常に高速に画像データ処理を行うことができる。これに対して、従来は、元となる画像データをハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に保存して、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ処理を行っていた。しかしながら、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は処理速度が遅いため、画像データ処理には、非常に長い時間を要していた。
【００６４】
次に、以上にように画像データが内部記憶装置６２に読み込まれた状態で、ステップＳＴ１−２において、内部記憶装置６２に読み込まれた画像データに対して所定の画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを１画像分生成する。
【００６５】
このステップＳＴ１−２では、先ず、ステップＳＴ１−２−１において、内部記憶装置に読み込まれている画像データから、画像データ変換処理に必要な画像データを選択し、当該画像データを圧縮伸長ボードにより伸長する。次に、ステップＳＴ１−２−２において、伸長された画像データに基づいて画像データ変換処理を行い、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データＤ１を１画像分生成する。
【００６６】
ここでの画像データ変換処理では、後述するようなキーストン歪み補正処理と視点変換処理を行うが、視点変換処理には非常に多くのデータアクセスを必要とする。そして、従来は、視差画像列の画像データを外部記憶装置に保存し、外部記憶装置にアクセスしながら、画像データ変換処理を行っていた。このため、従来は、この画像データ変換処理に非常に長い時間を要していた。これに対して、本実施の形態では、視差画像列の画像データを圧縮することにより内部記憶装置６２に読み込み、内部記憶装置６２上で画像データ変換処理を行うようにしているので、非常に高速に処理を行うことができる。なお、ここでの画像データ変換処理については、後で詳細に説明する。
【００６７】
次に、ステップＳＴ１−３において、上記ステップＳＴ１−２−２で生成された画像データＤ１、すなわちホログラム用記録媒体３０に記録する画像の画像データＤ１を、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の表示装置４１に供給し、当該画像データＤ１に基づく画像を露光用画像として表示装置４１に表示する。このとき、画像データ生成部１から制御用コンピュータ２に、表示装置４１に露光用画像を表示したことを示すタイミング信号Ｓ１を送出する。
【００６８】
ここで、制御用コンピュータ２は、上記タイミング信号Ｓ１を受け取ったら、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３のシャッタ３２を所定時間だけ開放させてホログラム用記録媒体３０を露光し、表示装置４１に表示された画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に記録する。そして、露光が完了したら、記録媒体送り機構４３を駆動して、ホログラム用記録媒体３０を１要素ホログラム分だけ送らせる。
【００６９】
すなわち、本実施の形態に係るホログラフィックステレオグラム作成システムでは、画像データ処理部６０から表示装置４１に画像データＤ１を送出して、当該画像データＤ１に基づく画像を露光用画像として表示装置４１に表示させるとともに、表示装置４１に露光用画像を表示する毎に、露光用画像を表示したことを示すタイミング信号Ｓ１を画像データ処理部６０から制御用コンピュータ２に送出し、これにより、表示装置４１への画像表示のタイミングと、ホログラム用記録媒体３０の露光のタイミングとを同期させている。すなわち、このホログラフィックステレオグラム作成システムにおいて、画像に関わる処理は視差画像列撮影システム及び画像データ処理部６０を備えた画像データ生成部１だけで行い、制御用コンピュータ２では、ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置３の制御だけを行う。
【００７０】
次に、ステップＳＴ１−４において、ステップＳＴ１−２−２で生成された露光用画像の画像データＤ１、すなわちホログラム用記録媒体３０に記録した画像の画像データＤ１を、内部記憶装置６２上から消去する。これにより、以後の処理に不要な画像データが内部記憶装置６２上から消去され、内部記録装置６２内の領域が常に広く確保されることとなる。なお、必要に応じて、ステップ１−２−２で生成された画像データＤ１は、ハードディスク装置等のような外部記憶装置に保存するようにしてもよい。
【００７１】
以上のステップにより、元の視差画像列の画像データから、露光用画像の画像データが１画像分生成され、当該画像データに基づく画像が、１要素ホログラムとして、ホログラム用記録媒体に記録される。
【００７２】
次に、ステップＳＴ１−５において、要素ホログラムの作成が全て完了したか、すなわちホログラム用記録媒体３０に対する露光が全て完了したかを判断する。そして、露光が未だ完了していないときは、ステップＳＴ１−２に戻って、ホログラム用記録媒体３０に記録する次の画像の画像データを生成し、次の画像をホログラム用記録媒体３０に要素ホログラムとして記録する。そして、以上の処理を繰り返して、ホログラム用記録媒体３０に対する露光が全て完了したら処理を終了する。
【００７３】
ところで、本実施の形態では、画像データ処理部６０から制御用コンピュータ２にタイミング信号Ｓ１が送られる毎に１要素ホログラムが作成される。そこで、このタイミング信号Ｓ１の送出間隔を、記録媒体送り機構４３でホログラム用記録媒体３０を送るために生じる振動がおさまるまでの時間以上とする。これにより、ホログラム用記録媒体３０の振動がおさまった状態でホログラム用記録媒体３０が露光されることとなり、作成されるホログラフィックステレオグラムの画質が向上する。
【００７４】
以上のように内部記憶装置６２上で画像データの処理を行うことにより、大きなデータ量をもつ画像データを外部記憶装置との間で転送するような必要がなくなり、処理速度が大幅に向上する。したがって、ホログラフィックステレオグラムの元となる視差画像列の入力から、ホログラフィックステレオグラムが完成するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００７５】
また、以上のように内部記憶装置６２上で画像データを圧縮伸長しながら画像データの処理を行ったとき、画像データ変換処理に要する処理時間は非常に短縮される。したがって、フルカラー化や高解像度化を図ることにより画像データが更に増えても、画像データ変換処理を実用的な時間内で行うことが可能である。
【００７６】
しかも、処理時間に余裕が生じるので、画像データ変換処理として、後述するような視点変換処理以外の処理を組み込むことも可能となる。具体的には、例えば、カラーホログラムにおける色補正のための画像データ変換処理や、レンズの収差補正のための画像データ変換処理等も、画像データ変換処理として行うようにしてもよい。これにより、ホログラフィックステレオグラムの画質を更に向上することが可能となる。
【００７７】
また、一般にホログラフィックステレオグラムを作成する際に振動が生じると、ホログラフィックステレオグラムの回折効率が悪化してしまうので、ホログラフィックステレオグラムを作成する際は、振動防止対策が非常に重要である。そして、従来の画像データ変換処理に使用されていたハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置は、機械的な動作を伴うため振動が生じてしまうが、本実施の形態に係る画像データ変換処理に使用される内部記憶装置６２は、一般に電気的な動作だけで処理が行われるので振動が生じない。したがって、本実施の形態では、画像データ変換処理に伴って振動が発生するようなことがなく、回折効率に優れたホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【００７８】
また、機械的な動作を伴わない内部記憶装置６２は、ハードディスクドライブ装置のような外部記憶装置に比べて、遥かに耐久性に優れている。したがって、非常の多くのデータアクセスが行われる画像データ変換処理を、内部記憶装置６２上で行うようにすることにより、システムの耐久性を向上することができる。
【００７９】
つぎに、上記画像データ処理部６０で行われる画像データ変換処理について詳細に説明する。
【００８０】
本実施の形態では、視差画像列撮影システムによって撮影された各画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、更に、キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施す。これにより、ホログラム用記録媒体３０に記録する画像の画像データを生成する。
【００８１】
まず、キーストン歪みの補正処理について説明する。
【００８２】
本実施の形態では、上述したように、被写体５０又は撮影装置５２を回動させて視差画像列を得ている。このため、図８（Ａ）に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置しているときは、図８（Ｂ）に示すように、撮影された画像５３に写る被写体５４は歪むことなく写るが、図９（Ａ）に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置していないときには、図９（Ｂ）に示すように、撮影された画像５５に写る被写体５６にキーストン歪みが生じる。そこで、本実施の形態では、このキーストン歪みを補正する。
【００８３】
このキーストン歪みの補正は、図１０に示すように、被写体５０の正面に撮影装置５２が位置しているときを基準として、被写体５０又は撮影装置５２を回動させたときの回転角度をθとし、被写体５０又は撮影装置５２の回転中心５０ａと撮影装置５２の視点位置５２ａとの間の距離をｄｖ とし、撮影装置５２の横方向の画角をθｖ としたとき、下記式（２）で定義される比率ｒａｔｉｏで、画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことにより実現できる。
【００８４】
【数１】
ただし、上記式（２）において、αは、図１０に示すように、被写体５０又は撮影装置５２の回転中心５０ａと、撮影装置５２の視点位置５２ａとを結ぶ仮想線をＬａとし、拡大又は縮小処理の対象となる画像位置Ｐａと、撮影装置５２の視点位置５２ａとを結ぶ仮想線をＬｂとしたとき、仮想線Ｌａと仮想線Ｌｂとの間の角度を示している。
【００８６】
このように各画像の画像データについてキーストン歪みの補正処理を施すことにより、視差画像列の画像データは、撮影装置５２を平行に動かしたときに得られる画像データと同様なものとなる。したがって、このようにキーストン歪みを補正することにより、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成したときに、キーストン歪みに起因する画像の乱れが生じるようなことがなくなる。
【００８７】
以上のようなキーストン歪みの補正処理の流れについて詳細に説明する。
【００８８】
ここで、視差画像列の各画像は、視差方向となる横方向と、非視差方向となる縦方向とに複数の画素を有している。具体的には、例えば、図１１に示すように、１画像毎に横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するようにする。このとき、１画像は、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素が並んだ画素列ｇが、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］分だけ並んで構成されることとなる。
【００８９】
そして、キーストン歪みを補正する際は、図１２に示すように、先ず、ステップＳＴ２−１において、キーストン歪みの補正の対象となる画像を構成する各画素列ｇにそれぞれ対応する上記角度αを計算する。
【００９０】
次に、ステップＳＴ２−２において、上記式（２）に基づいて、１つの画素列ｇについて、当該画素列ｇに対応する上記比率ｒａｔｉｏを計算する。
【００９１】
次に、ステップＳＴ２−３において、ステップＳＴ２−２で算出された比率ｒａｔｉｏに基づいて、当該画素列ｇによる画像に対して拡大又は縮小処理を行い、当該画素列ｇによる画像のキーストン歪みを補正する。
【００９２】
また、このとき、元となる画像を撮影した撮影装置５２の受光面と、ホログラム用記録媒体３０の露光面とが互いに平行となるように、すなわち、撮影装置５２によって撮影された元画像と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像とが互いに平行となるように、画像データの座標変換を行う。
【００９３】
この座標変換では、図１０に示すように、撮影装置５２で撮影された元画像の座標位置ｘ’と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘとを設定し、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像上において等間隔でサンプリングされた複数の点について、下記式（３）で表されるαを算出する。
【００９４】
【数２】
そして、上記式（３）で算出されたαから、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘに対応した元画像の座標位置ｘ’を、下記式（４）より算出する。
【００９６】
ｘ’＝ｄｖ ・ｔａｎα ・・・（４）
上記式（３）及び式（４）から、元画像の座標位置ｘ’と、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像の座標位置ｘとの関係が明らかとなる。そこで、上記式（３）及び式（４）に基づいて座標変換を行い、ホログラム用記録媒体３０に記録される画像が、ホログラム用記録媒体３０に対して平行な画像となるように、画像データのマッピングを行う。なお、実際の計算では、ｄｖ 、ｘ、ｘ’の単位系を、画像データを構成する各画素に対応させて行う。
【００９７】
次に、ステップＳＴ２−４において、全ての画素列ｇについてキーストン歪みの補正が完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇがあるときは、ステップＳＴ２−２に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇに対してキーストン歪みの補正を施す。
【００９８】
一方、キーストン歪みの補正が完了していない画素列ｇが無く、全ての画素列ｇについてキーストン歪みの補正が完了しているときには、ステップＳＴ２−５に進む。
【００９９】
ステップＳＴ２−５において、キーストン歪みの補正が全ての画像について完了したかを判別する。そして、キーストン歪みの補正が完了していない画像があるときは、ステップＳＴ２−１に戻って、キーストン歪みの補正が完了していない画像に対してキーストン歪みの補正を施す。
【０１００】
以上の処理により、視差画像列を構成する全画像に対して、キーストン歪みの補正処理が完了する。
【０１０１】
なお、以上のようなキーストン歪みの補正処理を行うタイミングは、後述する視点変換処理の前であれば、いつ行ってもよい。すなわち、キーストン歪みの補正は、例えば、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に１画像分の画像データが入力される毎に行うようにしてもよいし、また、視差画像列撮影システムから画像データ処理部６０に視差画像列を構成する全画像の画像データが入力された後に行うようにしてもよい。
【０１０２】
つぎに、以上にようにキーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して施される視点変換処理について説明する。
【０１０３】
ホログラフィックステレオグラムにおいて、撮影時における撮影装置５２の視点と被写体５０との位置関係は、作成されたホログラフィックステレオグラムの再生像に対しても保持されるため、撮影された視差画像列の画像データをそのまま用いてホログラフィックステレオグラムを作成すると、図１３に示すように、再生像６０はホログラフィックステレオグラムＨのホログラム面Ｈａよりも奥に結像してしまう。このため、このようなホログラフィックステレオグラムＨでは、再生像６０と視点６１の距離ｄｖ０が撮影時における被写体５０の中心から撮影装置５２の視点までの距離ｄｖ に一致するように、観察時に視点６１をホログラム面Ｈａにおいて再生像６０を見ない限り、再生像６０に歪みが生じてしまう。
【０１０４】
また、特に白色光によって再生される白色再生ホログラフィックステレオグラムでは、再生像６０の結像位置がホログラム面Ｈａから遠ざかるほど、再生像６０がぼける性質があるため、上述のように再生像６０がホログラム面Ｈａよりも奥に結像してしまうと、再生像６０がぼけてしまう。
【０１０５】
そこで、これらの問題を解決するために、元の画像データに対して視点変換処理を施し、図１４に示すように、再生像６２がホログラフィックステレオグラムＨのホログラム面Ｈａ近傍に結像するようにする。これにより、ホログラム面Ｈａから離れた位置に視点６３をおいても、歪みやぼけのない再生像６２が得られることとなる。
【０１０６】
この視点変換処理では、視差画像列生成時の画像の視点位置と、ホログラム露光時の画像の視点位置との関係に基づいて、横視差方向の画像のマッピングを行い、ホログラム面Ｈａから離れた視点６３に対応した画像の画像データを生成する。すなわち、視点変換処理では、視差画像列の複数の画像の画像データに対して、縦方向のスリット状の画像のデータである画素列ｇの順序を入れ替え、これにより、視点位置を変換した新たな画像データを再構築する。
【０１０７】
視点変換処理の詳細な説明の前に、視点変換処理の元となる視差画像列について、図１５を参照して説明する。
【０１０８】
この図１５において、Ｈは、ホログラフィックステレオグラムを示し、ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ は、要素ホログラムの露光位置を示しており、Ｗは、ホログラフィックステレオグラムＨの横方向の長さを示し、ｄｖ は、被写体５０の中心から撮影装置５２の視点までの距離を示している。また、ｖ１ ，ｖ２ ，・・・，ｖｎ−１ ，ｖｎ は、視差画像列を撮影する際の撮影装置５２の視点位置を示し、θｖ は、撮影時の画角を示しており、Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ は、撮影された視差画像列の各画像を示し、Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ は、キーストン歪みの補正が施された画像を示している。
【０１０９】
この図１５に示すように、複数の画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ からなる視差画像列は、視点Ｖ１ からＶｎ までの間を、撮影装置５２を同一の曲率で回動させて順次撮影することにより得られる。そして、これらの画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ に対して、上述のようにキーストン歪みを補正することにより、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ が得られる。そして、視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ から視点変換が施された新たな画像データを生成する。
【０１１０】
ここで、ホログラフィックステレオグラムＨの中心を原点とし、ホログラフィックステレオグラムＨに平行な横方向をＸ軸、ホログラフィックステレオグラムＨに垂直でＸ軸に直交する方向をＺ軸としたとき、視点ｖ１ の座標（ｘ１ ，ｚ１ ）は、下記式（５）で示すように設定し、視点ｖｎ の座標（ｘｎ ，ｚｎ ）は、下記式（６）で示すように設定する。これにより、後述する視点変換処理に必要な視差画像列が得られることとなる。
【０１１１】
【数３】
ところで、図１５に示すように、撮影装置５２によって撮影された画像Ｐ１ ，Ｐ２ ，・・・，Ｐｎ−１ ，Ｐｎ の視点位置ｖ１ ，ｖ２ ，・・・，ｖｎ−１ ，ｖｎ は、円弧状に移動している。これは、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ においても同様であり、これらの画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ の視点位置も、円弧状に移動している。このように、円弧状に視点位置が移動している視差画像列を、このまま平面状のホログラム記録媒体に記録すると再生像が歪んでしまう。そこで、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置を変換する際に、同時に、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するように変換する。
【０１１３】
以下、視点変換処理について、視点変換処理の様子を示す図１６と、視点変換の流れを示す図１７のフローチャートとを参照して説明する。
【０１１４】
なお、図１６では、元の視差画像列から、要素ホログラムの露光位置ｅｍ に対応した１枚の露光用画像Ｒｍ の画像データを再構成する様子を示しており、実際は、要素ホログラムの露光位置ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ に対応した露光用画像Ｒ１ ，Ｒ２ ，・・・，Ｒｎ−１ ，Ｒｎ の画像データをそれぞれ再構成する。具体的には、要素ホログラムの数は、５００程度であり、露光用画像の画像データも、これらの数だけ再構成する。ただし、要素ホログラムの数は、作成するホログラフィックステレオグラムの大きさと要素ホログラムの露光ピッチによって決まるものであり、当然の事ながら、要素ホログラムの数は５００に限定されるものではない。
【０１１５】
また、以下の説明において、各画像は、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するものとする。すなわち、この視点変換処理では、キーストン歪みが補正された画像Ｑ１ ，Ｑ２ ，・・・，Ｑｎ−１ ，Ｑｎ から、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有する画像の画像データを、要素ホログラムの分だけ生成する。
【０１１６】
視点変換処理を行う際は、図１７に示すように、先ず、ステップＳＴ３−１において、露光用画像Ｒを横方向の解像度に対応させて画素列毎に分割し、各画素列に対応した分割点ｒｍを設定する。なお、ここでの露光用画像Ｒｍ は、横方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有しているので、露光用画像をスリット状の４８０本の画素列に分割し、各画素列に対応した４８０の分割点ｒを設定する。このとき、各画素列は、横方向に１［ｐｉｘｅｌ］の画素を有し、縦方向に６４０［ｐｉｘｅｌ］の画素を有するものとなる。
【０１１７】
次に、ＳＴ３−２において、ステップＳＴ３−１で設定された分割点ｒのうちの１つを選択し、当該分割点ｒと、要素ホログラムの露光位置ｅｍ とを結ぶ仮想線ｋ１ を定義する。このとき、露光用画像Ｒｍ と、ホログラフィックステレオグラムＨとの間の距離ｄｖ１は、元の視差画像列の視点が通る円弧Ｖｐａｔｈの半径に一致させ、露光用画像の画角θｅｖは、図２に示したホログラム用記録媒体３０上に物体光を集束させるためのシリンドリカルレンズ４２の画角θｓ と一致させる。
【０１１８】
次に、ＳＴ３−３において、ステップＳＴ３−２で定義された仮想線ｋ１ と、元の視差画像列の視点が通る円弧Ｖｐａｔｈとの交点を算出する。
【０１１９】
次に、ＳＴ３−４において、キーストン歪みが補正された画像の視点位置の中から、ステップＳＴ３−３で算出された交点に最も近い視点位置ｖｍ を探索する。
【０１２０】
次に、ＳＴ３−５において、キーストン歪みが補正された画像の中から、ステップＳＴ３−４で探索された視点位置Ｖｍ を視点とする画像Ｑｍ を選択する。
【０１２１】
次に、ＳＴ３−６において、ステップＳＴ３−４で探索された視点位置ｖｍ と、要素ホログラムの露光位置ｅｍ とを結ぶ仮想線ｋ２ を定義する。
【０１２２】
次に、ＳＴ３−７において、ステップＳＴ３−６で定義された仮想線ｋ２ と、ステップＳＴ３−５で選択された画像Ｑｍ との交点ｊｍ を算出する。
【０１２３】
次に、ＳＴ３−８において、ステップＳＴ３−５で選択された画像Ｑｍ を構成する画素列の中から、ステップＳＴ３−７で算出された交点ｊｍ に位置する画素列を選択し、選択された画素列を、露光用画像Ｒｍ の分割点ｒに対応する画素列にマッピングする。
【０１２４】
すなわち、キーストン歪みが補正された画像の画素列のうち、図１６において■で示される交点ｊｍ に位置する画素列が、露光用画像Ｒｍ の●で示される位置にマッピングされる。
【０１２５】
次に、ＳＴ３−９において、全ての分割点ｒについて、画素列のマッピングが完了したかを判別する。そして、全ての分割点ｒについてマッピングが完了していないときは、ステップＳＴ３−２に戻って、マッピングが完了していない分割点ｒについて、画素列のマッピングを行う。
【０１２６】
以上の処理により、１枚の露光用画像Ｒｍ について視点変換処理が完了し、１枚の露光用画像Ｒｍ の画像データが再構成され生成される。
【０１２７】
そして、この視点変換処理を各要素ホログラムの露光位置ｅ１ ，ｅ２ ，・・・，ｅｎ−１ ，ｅｎ に対応させて繰り返し行い、要素ホログラムの数だけ露光用画像Ｒ１ ，Ｒ２ ，・・・，Ｒｎ−１ ，Ｒｎ の画像データを再構成する。これにより、再生像がホログラム面上に結像するように視点位置が変換されるとともに、視点位置がホログラム面に対して平行に移動するようになされた視差画像列の画像データが生成される。
【０１２８】
ところで、視点変換処理は、画素列を入れ替えて新たな画像データを生成することにより実現される。そして、この入れ替えの順序は、視点変換処理のパラメータが同じであるならば、視差画像列が異なっていても同じである。したがって、視点変換処理において、元となる視差画像列の視点等が同じであるならば、上述のような計算を繰り返し行う必要はなく、画素列の入れ替えの順序を記録したデータを用意しておき、当該データを参照して、画素列の入れ替えを行うようにしてもよい。
【０１２９】
すなわち、初回だけ、図１７に示したフローに従って視点変換処理を行い、このときに、元の画像の画素列と、露光用画像の画素列との対応関係を求め、当該対応関係をハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置に保存しておき、次回以降の視点変換処理では、この対応関係に基づいて、視点変換処理を行うようにしてもよい。これにより、計算処理の繰り返しが無くなり、処理速度を大幅に向上することができる。
【０１３０】
以上のように、キーストン歪みの補正処理と、視点変換処理とを行い、視差画像列の画像データを再構成し、再構成された画像データを用いてホログラフィックステレオグラムを作成することにより、再生像がホログラム面上に歪むことなく結像する平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することが可能となる。
【０１３１】
すなわち、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、横方向の視差に関してはキーストン歪みの補正処理及び視点変換処理により、視点位置情報が補正されている。また、縦方向については、視差画像撮影時の情報がそのまま保存されている。したがって、このような画像データに基づいて作成されたホログラフィックステレオグラムでは、撮影時の撮影装置の視点の移動と同様に、視点を円弧状に移動させることにより、ホログラム面近傍に歪むことなく再生される再生像を観察することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、被写体が大きくても、視差画像列を得るための視差画像列撮影システムを小型化することができる。しかも、撮影装置の画角を大きく取る必要がないので、広角レンズのような特別なレンズを用いる必要がなく、撮影装置の低コスト化を図ることもできる。
【０１３３】
また、本発明では、無駄な画像データが少なくて済むので、データを有効に利用することができる。したがって、例えば、同じ量の画像データを扱った場合、従来に比べて、ホログラフィックステレオグラムの画質を向上することができる。
【０１３４】
しかも、本発明では、撮影された複数の画像の画像データに対してキーストン歪みの補正処理を施しているので、本発明に係る画像データ生成方法によって生成された画像データでは、平面状のホログラフィックステレオグラムを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホログラフィックステレオグラム作成システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置の光学系の一構成例を示す図である。
【図３】視差画像列撮影システムの一例を示す模式図である。
【図４】視差画像列撮影システムの他の例を示す模式図である。
【図５】ホログラフィックステレオグラムと撮影装置の画角との関係を示す図である。
【図６】画像データ処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図７】画像データ処理のフローチャートである。
【図８】被写体の正面に撮影装置が位置しているときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図９】被写体の正面に撮影装置が位置していないときの撮影の様子と、撮影された画像とを示す図である。
【図１０】キーストン歪みの補正処理に用いるパラメータを示す図である。
【図１１】視差画像列を構成する画像の一例を示す図である。
【図１２】キーストン歪み補正処理のフローチャートである。
【図１３】視点変換処理を行わずに作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図１４】視点変換処理を行った上で作成したホログラフィックステレオグラムからの再生像を観察する様子を示す模式図である。
【図１５】視点変換処理の元となる視差画像列と、ホログラフィックステレオグラムとの位置関係を示す図である。
【図１６】視点変換処理を説明するための図である。
【図１７】視点変換処理のフローチャートである。
【図１８】ホログラフィックステレオグラムの作成方法を示す模式図である。
【図１９】従来の視差画像列撮影方法の一例を示す図である。
【図２０】従来の視差画像列撮影方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像データ生成部、 ２ 制御用コンピュータ、 ３ ホログラフィックステレオグラムプリンタ装置、 ５０ 被写体、 ５１ 回転台、 ５２ 撮影装置
Claims (10)
- 被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、
撮影された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施し、
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成することを特徴とする画像データ生成方法。 - 被写体又は撮影装置を回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、
撮影された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、
該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施し、
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、
平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成することを特徴とする画像データ生成方法。 - 上記キーストン歪みの補正処理は、
少なくとも被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、
上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う処理であることを特徴とする請求項１記載の画像データ生成方法。 - 被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて、視点の異なる複数の画像を撮影装置によって撮影し、
被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、
上記比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行い、
上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、
平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成することを特徴とする画像データ生成方法。 - 被写体を撮影する際に、被写体を回転台に載せ、被写体を撮影する毎に回転台を所定角度だけ回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影すること
を特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４記載の画像データ生成方法。 - 被写体を撮影する際に、被写体を撮影する毎に、被写体を略中心として所定角度だけ撮影装置を回動させることによって、視点の異なる複数の画像を撮影すること
を特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４記載の画像データ生成方法。 - 前記視点変換処理を施す際に、キーストン歪みの補正処理が施された画像を構成する画素について、画素列毎にデータの入れ替えを行い、ホログラフィックステレオグラムのホログラム面近傍に再生像が結像するように、ホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成すること
を特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４記載の画像データ生成方法。 - 被写体と撮影装置の距離を略一定に保持したまま被写体又は撮影装置を回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データに対して、キーストン歪みの補正処理を施すキーストン歪み補正手段と、
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点 変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段と
を備える画像データ生成装置。 - 被写体又は撮影装置を回動させて撮像された視点の異なる複数の画像の画像データが入力され、入力された複数の画像の画像データの縦方向に並んだ画素列に対応する、被写体の正面に撮影装置が位置しているときを基準とした比率を求め、該比率に基づいて画像の各縦ライン毎に拡大又は縮小処理を行うことによりキーストン歪みの補正処理を施す画像処理手段と、
キーストン歪みの補正処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段と
を備える画像データ生成装置。 - 被写体又は撮影装置を画面に対して横方向に回動させて撮影された異なる視点の複数の画像の画像データが入力され、被写体の正面に撮像装置が位置しているときを基準としたときの撮影装置の回動による回転角度、及び、ホログラフィックステレオグラムが記録される画像の座標位置、及び撮像装置と視点位置との距離に応じて、縦ライン毎に比率を求め、当該比率に応じて画像の各縦ラインに拡大又は縮小処理を行う画像処理手段と、
上記拡大又は縮小処理が施された画像データに対して、視点の位置を変換する視点変換処理を施し、平面状のホログラフィックステレオグラムに記録する画像の画像データを生成する視点変換手段と
を備える画像データ生成装置。
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