JP4504865B2 - Imaging device and display device - Google Patents

Imaging device and display device Download PDF

Info

Publication number
JP4504865B2
JP4504865B2 JP2005127103A JP2005127103A JP4504865B2 JP 4504865 B2 JP4504865 B2 JP 4504865B2 JP 2005127103 A JP2005127103 A JP 2005127103A JP 2005127103 A JP2005127103 A JP 2005127103A JP 4504865 B2 JP4504865 B2 JP 4504865B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
subject
negative
optical
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005127103A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006304230A (en
Inventor
淳 洗井
智之 三科
誠人 奥井
文男 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP2005127103A priority Critical patent/JP4504865B2/en
Publication of JP2006304230A publication Critical patent/JP2006304230A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4504865B2 publication Critical patent/JP4504865B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

本発明は、被写体の立体像を表示するための画像を撮像する、あるいは、被写体の立体像を表示する技術に係り、特に、複数の光学系を同一平面上にアレイ状に配列したレンズアレイを用いた撮像装置及び表示装置に関する。   The present invention relates to a technique for capturing an image for displaying a stereoscopic image of a subject or displaying a stereoscopic image of a subject, and in particular, a lens array in which a plurality of optical systems are arranged in an array on the same plane. The present invention relates to the used imaging device and display device.

従来、任意の視点から被写体の立体像を見ることができる立体画像方式として、ＩＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）方式が知られている（特許文献１参照）。このＩＰ方式では、同一平面上にアレイ状に配列された複数のレンズやピンホール等（以下、レンズアレイという）によって形成された被写体の像を撮像し、観察者（視聴者）は、この撮像された画像（以下、ＩＰ画像という）を、レンズアレイを介して見ることによって、任意の視点から被写体の立体像を見ることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an IP (Integral Photography) method is known as a stereoscopic image method that allows a stereoscopic image of a subject to be viewed from an arbitrary viewpoint (see Patent Document 1). In this IP system, an image of a subject formed by a plurality of lenses or pinholes (hereinafter referred to as a lens array) arranged in an array on the same plane is captured, and an observer (viewer) can capture the image. A stereoscopic image of a subject can be viewed from an arbitrary viewpoint by viewing the processed image (hereinafter referred to as an IP image) through a lens array.

ここで、図６及び図１１から図１３を参照して、複数の凸レンズからなる凸レンズアレイを用いた従来のＩＰ方式について説明する。図６は、撮像装置の各集光光学系（ここでは、凸レンズ）によって形成される像の横倍率を模式的に示すグラフである。図１１は、従来のＩＰ方式における、被写体の撮像方法を模式的に示す説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式の撮像装置の構成を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の撮像装置によって撮像された画像の例を模式的に示す模式図である。図１２は、従来のＩＰ方式を用いて撮像された画像の変換方法を模式的に示す模式図である。図１３は、従来のＩＰ方式における、被写体の立体像の表示方法を模式的に示す説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式における表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の表示装置においてディスプレイに表示される画像の例を模式的に示す説明図である。   Here, with reference to FIGS. 6 and 11 to 13, a conventional IP system using a convex lens array including a plurality of convex lenses will be described. FIG. 6 is a graph schematically showing the lateral magnification of an image formed by each condensing optical system (here, a convex lens) of the imaging apparatus. FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a subject imaging method in the conventional IP system, (a) is a schematic diagram schematically showing a configuration of a conventional IP imaging device, and (b) is ( It is a schematic diagram which shows typically the example of the image imaged with the imaging device of a). FIG. 12 is a schematic diagram schematically showing a method for converting an image captured using the conventional IP method. FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing a method for displaying a stereoscopic image of a subject in the conventional IP method, and FIG. 13A shows the configuration of the display device in the conventional IP method and the subject displayed by the display device. The schematic diagram which shows a stereo image typically, (b) is explanatory drawing which shows typically the example of the image displayed on a display in the display apparatus of (a).

まず、図１１（ａ）を参照して、従来のＩＰ方式の撮像装置１１０について説明する。なお、ここでは、被写体を２つの点光源１１５ａ、１１５ｂとし、凸レンズアレイ１１２の複数の凸レンズ１１１のうち、隣接する３つの凸レンズ１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄのみを図示した。   First, a conventional IP imaging device 110 will be described with reference to FIG. Here, the subject is two point light sources 115a and 115b, and among the plurality of convex lenses 111 of the convex lens array 112, only three adjacent convex lenses 111b, 111c, and 111d are shown.

撮像装置１１０は、複数の凸レンズ１１１（…、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、…）が同一平面上にアレイ状に配列された凸レンズアレイ１１２と、この凸レンズアレイ１１２によって形成された被写体（点光源１１５ａ、点光源１１５ｂ）の像を撮像するカメラ１１３とを備える。ここで、点光源１１５ａ、１１５ｂからは色々な方向に光が放射され、凸レンズ１１１に入射した光のうち、カメラ１１３の対物レンズ１１４に入射した光が、各々の凸レンズ１１１によって、当該カメラ１１３の撮像素子（図示せず）上に点光源１１５ａ、１１５ｂの像を形成する。そして、この点光源１１５ａ、１１５ｂの像は、カメラ１１３によって撮像される。   The imaging apparatus 110 includes a convex lens array 112 in which a plurality of convex lenses 111 (..., 111b, 111c, 111d,...) Are arrayed on the same plane, and a subject (point light source 115a, And a camera 113 that captures an image of the point light source 115b). Here, light is emitted in various directions from the point light sources 115 a and 115 b, and light incident on the objective lens 114 of the camera 113 out of light incident on the convex lens 111 is reflected by the respective convex lenses 111. Images of point light sources 115a and 115b are formed on an image sensor (not shown). The images of the point light sources 115a and 115b are picked up by the camera 113.

そして、各凸レンズ１１１によって形成される像の横倍率ｍは、図６に示すようになる。ここで、Ｌは被写体（１１５ａ又は１１５ｂ）から凸レンズ１１１までの距離を示し、ｆは凸レンズ１１１の焦点距離を示す。そして、Ｌ＜−ｆの場合には、ｍは負となり倒立像が形成され、Ｌ＞−ｆの場合には、ｍは正となり正立像が形成される。そのため、各凸レンズ１１１の焦点距離より遠い位置にある点光源１１５ａ、１１５ｂを撮像する場合には、各凸レンズ１１１によって形成される像は、点光源１１５ａ、１１５ｂの倒立像になる。   The lateral magnification m of the image formed by each convex lens 111 is as shown in FIG. Here, L indicates the distance from the subject (115a or 115b) to the convex lens 111, and f indicates the focal length of the convex lens 111. When L <−f, m is negative and an inverted image is formed. When L> −f, m is positive and an erect image is formed. Therefore, when the point light sources 115a and 115b located at positions farther than the focal lengths of the convex lenses 111 are imaged, the images formed by the convex lenses 111 are inverted images of the point light sources 115a and 115b.

ここで、図１１（ｂ）に示すように、カメラ１１３によって撮像される画像１２１は、凸レンズ１１１と、この各凸レンズ１１１の画像の内部において、当該凸レンズ１１１によって形成された倒立像（点光源１１５ａ、１１５ｂの像）の画像となる。そして、この画像は、各凸レンズ１１１の内部の点光源１１５ａ、１１５ｂの像の配置が、実際の配置に対して反転したものとなる。   Here, as shown in FIG. 11B, the image 121 captured by the camera 113 is an inverted image (point light source 115a) formed by the convex lens 111 and the convex lens 111 inside the image of each convex lens 111. , 115b). In this image, the arrangement of the images of the point light sources 115a and 115b inside each convex lens 111 is inverted with respect to the actual arrangement.

そして、この撮像装置１１０によって撮像された画像１２１を、図１３に示すような従来のＩＰ方式の表示装置１３０のディスプレイ１３１に表示すると、配置や凹凸が奥行き方向に反転された点光源１１５ａ、１１５ｂの立体像（図示せず）が表示される。そのため、撮像装置１１０によって撮像された画像１２１に電気的な計算処理を施し、画像１２１の倒立像の画像を正立像の画像に変換する必要がある。ここで、図１２を参照して、図１１（ａ）の撮像装置１１０によって撮像された画像１２１の電気的な計算処理による変換方法について説明する。なお、図１２では、凸レンズ１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの画像のみを示し、ここでは、この３つの画像についてのみ説明する。   When the image 121 captured by the imaging device 110 is displayed on the display 131 of the conventional IP display device 130 as shown in FIG. 13, the point light sources 115a and 115b whose arrangement and unevenness are inverted in the depth direction are displayed. 3D image (not shown) is displayed. Therefore, it is necessary to perform an electrical calculation process on the image 121 captured by the imaging device 110 to convert an inverted image of the image 121 into an erect image. Here, with reference to FIG. 12, the conversion method by the electrical calculation process of the image 121 imaged by the imaging device 110 of FIG. 11A will be described. In FIG. 12, only the images of the convex lenses 111b, 111c, and 111d are shown, and only these three images will be described here.

図１２に示すように、まず、撮像装置１１０によって撮像された画像１２１を、凸レンズ１１１ごとの画像１２２（１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）に分解する。次に、各々の画像１２２を１８０度回転させる（画像１２２の中点を中心に点対称に変換する）。そして、この回転させた画像１２３（１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ）を合成して１つの画像１２４とし、これによって、被写体の正立像の画像からなるＩＰ画像（画像１２４）を得ることができる。   As shown in FIG. 12, first, an image 121 captured by the imaging device 110 is decomposed into images 122 (122b, 122c, 122d) for each convex lens 111. Next, each image 122 is rotated 180 degrees (converted to point symmetry about the midpoint of the image 122). Then, the rotated images 123 (123b, 123c, 123d) are combined into one image 124, whereby an IP image (image 124) composed of an erect image of the subject can be obtained.

次に、図１３を参照して、従来のＩＰ方式の表示装置１３０について説明する。図１３（ａ）に示すように、表示装置１３０は、ＩＰ画像を表示するディスプレイ１３１と、このディスプレイ１３１の前に凸レンズ１３２（…、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、…）が同一平面上にアレイ状に配列された凸レンズアレイ１３３とを備える。ここで、ディスプレイ１３１に、図１３（ｂ）に示す画像（ＩＰ画像）１２４を表示すると、ディスプレイ１３１から出射された光は、凸レンズ１３２を介して出射する。そして、凸レンズ１３２を介して、ディスプレイ１３１を見ると、点光源の立体像１３４ａ、１３４ｂが表示される。この立体像１３４ａ、１３４ｂの配置は、被写体である点光源１１５ａ、１１５ｂ（図１１参照）が撮像された際の配置と同じものとなる。これによって、特殊な眼鏡等を用いることなく、被写体の立体像１３４ａ、１３４ｂを表示することができる。   Next, a conventional IP display device 130 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13 (a), the display device 130 includes a display 131 for displaying an IP image and convex lenses 132 (..., 132b, 132c, 132d, ...) in front of the display 131 in an array. And a convex lens array 133 arranged in the same manner. Here, when the image (IP image) 124 shown in FIG. 13B is displayed on the display 131, the light emitted from the display 131 is emitted via the convex lens 132. Then, when the display 131 is viewed through the convex lens 132, the point light source stereoscopic images 134a and 134b are displayed. The arrangement of the three-dimensional images 134a and 134b is the same as the arrangement when the point light sources 115a and 115b (see FIG. 11) as the subject are imaged. Thereby, the stereoscopic images 134a and 134b of the subject can be displayed without using special glasses or the like.

また、図１１（ａ）に示した撮像装置１１０の凸レンズ１１１の代わりに屈折率分布レンズを用いる方法（特許文献２参照）や、アフォーカル光学系を用いる方法が提案されている。これらの方法によれば、被写体からの光を屈折率分布レンズあるいはアフォーカル光学系の内部で光軸を中心に反転させた像を形成できるため、前記の電気的計算処理を施すことなくＩＰ画像を得ることができる。
特開平８−２８９３２９号公報（段落番号０００３、図４、図５） 特開平１０−１５０６７５号公報（段落番号００１０〜００７６、図５〜図９） In addition, a method using a gradient index lens instead of the convex lens 111 of the imaging device 110 shown in FIG. 11A (see Patent Document 2) and a method using an afocal optical system have been proposed. According to these methods, an image obtained by inverting the light from the subject around the optical axis inside the refractive index distribution lens or the afocal optical system can be formed, so that the IP image can be obtained without performing the electrical calculation process. Can be obtained.
JP-A-8-289329 (paragraph number 0003, FIGS. 4 and 5) Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-150675 (paragraph numbers 0010 to 0076, FIGS. 5 to 9)

しかしながら、特許文献１に記載のＩＰ方式では、撮像された被写体の各々の画像（要素画像）を点対称に変換するための電気的な計算処理を行う必要があるため、計算を行うための高速計算機又は大規模な電子回路が必要となるという問題があった。また、屈折率分布レンズを用いる方法では、大面積のレンズ群（レンズアレイ）を位置精度よく構成することが困難であるという問題があった。更に、アフォーカル光学系を用いる方法では、光学素子が多数必要となり、構成が複雑になるという問題があった。   However, in the IP method described in Patent Document 1, since it is necessary to perform an electrical calculation process for converting each image (element image) of a captured subject into point symmetry, a high speed for performing the calculation is required. There has been a problem that a computer or a large-scale electronic circuit is required. In addition, the method using a gradient index lens has a problem that it is difficult to configure a large-area lens group (lens array) with high positional accuracy. Further, the method using an afocal optical system has a problem that a large number of optical elements are required and the configuration becomes complicated.

本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、撮像された映像の変換を必要とせず、更に、簡単な構成でかつレンズ群を位置精度よく構成することができる撮像装置及び表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and does not require conversion of the captured image, and can further easily configure the lens group with high positional accuracy. An object is to provide a device and a display device.

前記問題を解決するため、請求項１に記載の撮像装置は、被写体の像を撮像する撮像装置であって、前記被写体からの光が入射する複数の負屈折要素光学レンズ系を、当該負屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した負屈折要素画像レンズ群と、この負屈折要素画像レンズ群の負屈折要素光学レンズ系によって形成された前記被写体の像を撮像する画像撮像手段とを備え、前記負屈折要素光学レンズ系が、負の屈折率を有する媒質からなり、前記被写体が当該負屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成し、前記被写体が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成する構成とした。   In order to solve the above-described problem, the imaging apparatus according to claim 1 is an imaging apparatus that captures an image of a subject, and includes a plurality of negative refraction element optical lens systems into which light from the subject is incident. The negative refraction element image lens group arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the element optical lens system, and the object formed by the negative refraction element optical lens system of the negative refraction element image lens group An image pickup means for picking up an image, wherein the negative refractive element optical lens system is made of a medium having a negative refractive index, and the subject is at a position farther from the object side focal point of the negative refractive element optical lens system. In this configuration, an erect image of the subject is formed, and an inverted image of the subject is formed when the subject is located at a position closer to the object side focal point.

かかる構成によれば、撮像装置は、各々の負屈折要素光学レンズ系によって、被写体の像を形成する。ここで、負屈折要素光学レンズ系は、負の屈折率を有するため、入射端面から入射する光及び出射端面から出射する光を、正の屈折率を有する場合に比べて、端面の法線に対して逆の方向（法線を軸に反転された方向）に屈折する。そのため、撮像装置は、負屈折要素光学レンズ系によって、正の屈折率を有する凸レンズによって形成される被写体の像を点対称に反転させた被写体の像を形成することができる。   According to such a configuration, the imaging apparatus forms an image of a subject by each negative refraction element optical lens system. Here, since the negative refractive element optical lens system has a negative refractive index, the light incident from the incident end surface and the light emitted from the output end surface are in the normal line of the end surface as compared with the case where the negative refractive index optical lens system has a positive refractive index. In contrast, the light is refracted in the opposite direction (the direction reversed with respect to the normal line). Therefore, the imaging apparatus can form an object image obtained by inverting the object image formed by the convex lens having a positive refractive index in a point-symmetric manner by the negative refractive element optical lens system.

このとき、負屈折要素光学レンズ系の物側主点から被写体までの距離が焦点距離より小さい場合には、当該負屈折要素光学レンズ系によって形成される像の横倍率は正になり、正立像となる。また、この距離が焦点距離より大きい場合には、横倍率は負になり、倒立像が形成される。なお、ここで、光の進行方向を正とする。   At this time, if the distance from the object side principal point of the negative refractive element optical lens system to the subject is smaller than the focal length, the lateral magnification of the image formed by the negative refractive element optical lens system becomes positive, and the erect image It becomes. When this distance is larger than the focal length, the lateral magnification becomes negative and an inverted image is formed. Here, the traveling direction of light is positive.

また、撮像装置は、画像撮像手段によって、形成された被写体の像（要素画像）を撮像する。これによって、撮像装置は、被写体の複数の要素画像からなる、ＩＰ方式の立体像を表示するためのＩＰ画像を撮像することができる。   Further, the imaging apparatus captures an image of the formed subject (element image) by the image capturing unit. As a result, the imaging apparatus can capture an IP image for displaying an IP 3D image composed of a plurality of element images of the subject.

また、請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記被写体からの光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備え、前記負屈折結像光学素子から出射した光が入射する位置に、前記負屈折要素画像レンズ群を配置した構成とした。   The imaging device according to claim 2 is the imaging device according to claim 1, wherein a plane incident end surface on which light from the subject is incident is parallel to the incident end surface, and the light A negative refraction imaging optical element made of a medium having a negative refractive index, and the negative refraction at a position where light emitted from the negative refraction imaging optical element enters. The element image lens group is arranged.

かかる構成によれば、被写体からの光は、負屈折結像光学素子の平面の入射端面に入射して屈折し、この入射端面に直交する方向に反転された被写体の像が形成される。更に、この像からの光は、当該負屈折結像光学素子の平面の出射端面において屈折し、この像を出射端面に直交する方向に反転した像を外部に形成する。そのため、撮像装置は、負屈折結像光学素子によって、被写体より当該撮像装置に近い位置に、被写体と同じ大きさで、かつ、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された立体像を形成する。   According to such a configuration, the light from the subject enters and refracts the plane incident end surface of the negative refractive imaging optical element, and an image of the subject inverted in a direction orthogonal to the incident end surface is formed. Further, the light from this image is refracted at the plane exit end face of the negative refractive imaging optical element, and an image is formed outside by inverting this image in the direction perpendicular to the exit end face. Therefore, the imaging device forms a stereoscopic image that is the same size as the subject and that accurately represents the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction at a position closer to the imaging device than the subject by the negative refraction imaging optical element. To do.

そして、この立体像からの光は、負屈折要素画像レンズ群に入射する。これによって、撮像装置は、この立体像のＩＰ画像を撮像することができる。   The light from the stereoscopic image is incident on the negative refraction element image lens group. Thereby, the imaging device can capture an IP image of the stereoscopic image.

更に、請求項３に記載の撮像装置は、被写体の像を撮像する撮像装置であって、前記被写体からの光が入射する平面の入射端面を有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折光学系と、正の屈折率を有する媒質からなり、前記負屈折光学系から出射した光を屈折する複数の正屈折要素光学レンズ系を、当該正屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した要素画像レンズ群と、この要素画像レンズ群の正屈折要素光学レンズ系によって形成された像を撮像する画像撮像手段とを備え、前記負屈折光学系の入射端面が、前記正屈折要素光学レンズ系の光軸と直交し、前記負屈折光学系の出射端面が、前記要素画像レンズ群の正屈折要素光学レンズ系の入射端面の形状に沿って隣接し、前記正屈折要素光学レンズ系が、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が当該正屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成し、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成する構成とした。   The imaging apparatus according to claim 3 is an imaging apparatus that captures an image of a subject, and has a plane incidence end face on which light from the subject enters and is made of a negative medium made of a medium having a negative refractive index. A plurality of positive-refractive element optical lens systems that are composed of a refractive optical system and a medium having a positive refractive index and refract light emitted from the negative refractive optical system with respect to the optical axis of the positive-refractive element optical lens system An element image lens group arranged in an array on the same orthogonal plane, and an image pickup means for picking up an image formed by a positive refractive element optical lens system of the element image lens group; The incident end face is orthogonal to the optical axis of the positive refractive element optical lens system, and the outgoing end face of the negative refractive optical system is adjacent along the shape of the incident end face of the positive refractive element optical lens system of the element image lens group. The positive refractive element optical lens However, when the image of the subject formed by the negative refractive optical system is at a position far from the object side focal point of the positive refractive element optical lens system, an inverted image of the subject is formed, and the negative refractive optical system When the image of the subject formed by is located at a position closer to the object side focal point, an erect image of the subject is formed.

かかる構成によれば、負屈折光学系の内部に、奥行き方向（正屈折要素光学レンズ系の光軸方向）に反転された被写体の像が形成される。更に、撮像装置は、正屈折要素光学レンズ系によって、この奥行きが被写体と比較して反転した像である要素画像を形成する。更に、撮像装置は、画像撮像手段によって、この要素画像を撮像する。これによって、撮像装置は、被写体を比較して奥行きが反転した像の要素画像からなるＩＰ画像を撮像することができる。   According to such a configuration, an image of a subject inverted in the depth direction (the optical axis direction of the positive refractive element optical lens system) is formed inside the negative refractive optical system. Further, the imaging apparatus forms an element image that is an image in which the depth is inverted compared to the subject by the positive refractive element optical lens system. Further, the imaging device captures this element image by the image capturing means. As a result, the imaging apparatus can capture an IP image made up of element images of images whose depths are inverted by comparing the subjects.

このとき、正屈折要素光学レンズ系の物側主点から負屈折光学系によって形成される被写体の像までの距離が焦点距離より小さい場合には、当該正屈折要素光学レンズ系によって形成される像の横倍率は負になり、倒立像となる。また、この距離が焦点距離より大きい場合には、横倍率は正になり、正立像が形成される。なお、ここで、光の進行方向を正とする。   At this time, if the distance from the object side principal point of the positive refractive element optical lens system to the image of the subject formed by the negative refractive optical system is smaller than the focal length, the image formed by the positive refractive element optical lens system The lateral magnification of becomes negative and becomes an inverted image. When this distance is larger than the focal length, the lateral magnification becomes positive and an erect image is formed. Here, the traveling direction of light is positive.

なお、負屈折光学系の光軸方向の長さが短く、負屈折光学系の内部に被写体の像が形成されない場合でも、撮像装置は、被写体と比較して奥行きが反転した像の要素画像からなるＩＰ画像を撮像することができる。このとき、負屈折光学系によって形成される被写体の像は虚像となる。   Even if the length of the negative refractive optical system in the optical axis direction is short and the subject image is not formed inside the negative refractive optical system, the imaging apparatus can detect the element image of the image whose depth is inverted compared to the subject. An IP image can be taken. At this time, the image of the subject formed by the negative refractive optical system is a virtual image.

また、請求項４に記載の撮像装置は、請求項３に記載の撮像装置において、前記被写体からの光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備え、前記負屈折結像光学素子から出射した光が入射する位置に、前記負屈折光学系を配置した構成とした。これによって、撮像装置は、負屈折結像光学素子によって形成された被写体の立体像の奥行きが反転した像の要素画像からなるＩＰ画像を撮像することができる。   An imaging device according to a fourth aspect is the imaging device according to the third aspect, wherein a plane incident end surface on which light from the subject is incident is parallel to the incident end surface, and the light. A negative refraction imaging optical element made of a medium having a negative refractive index, and the negative refraction at a position where light emitted from the negative refraction imaging optical element enters. The optical system is arranged. Accordingly, the imaging apparatus can capture an IP image including an elemental image of an image in which the depth of the stereoscopic image of the subject formed by the negative refraction imaging optical element is reversed.

更に、請求項５に記載の表示装置は、正の屈折率を有する媒質からなる複数の凸レンズを、当該凸レンズの光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した凸レンズ群の各々の前記凸レンズによって形成される被写体の像の画像である要素画像を複数有する要素画像群を入力して、前記被写体の立体像を表示する表示装置であって、前記要素画像群を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段に表示された、各々の前記要素画像からの光が入射する複数の負屈折要素光学レンズ系を、当該負屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した負屈折要素画像レンズ群とを備え、前記負屈折要素光学レンズ系が、負の屈折率を有する媒質からなり、前記被写体が当該負屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成し、前記被写体が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成することとした。   Furthermore, in the display device according to claim 5, each of the convex lens groups in which a plurality of convex lenses made of a medium having a positive refractive index are arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the convex lens. An image display means for displaying a three-dimensional image of a subject by inputting an element image group having a plurality of element images that are images of a subject image formed by the convex lens, and displaying the element image group A plurality of negative refracting element optical lens systems, which are displayed on the image display means and in which light from each of the element images is incident, on the same plane orthogonal to the optical axis of the negative refracting element optical lens system A negative refraction element image lens group arranged in an array, wherein the negative refraction element optical lens system is made of a medium having a negative refractive index, and the subject is closer to the object side focal point of the negative refraction element optical lens system. When in have position forms a erected of the subject, when the subject is closer than the object-side focal point, we decided to form an inverted image of the object.

かかる構成によれば、表示装置は、画像表示手段によって、被写体の複数の要素画像からなる要素画像群を表示する。そして、各々の要素画像からの光は、対応する負屈折要素光学レンズ系に入射し、入射端面において屈折する。そして、当該負屈折要素光学レンズ系は負の屈折率を有するため、入射端面から入射する光及び出射端面から出射する光を、正の屈折率を有する場合に比べて、光軸に対して反転された方向に屈折する。これによって、表示装置は、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像を表示することができる。   According to this configuration, the display device displays an element image group including a plurality of element images of the subject by the image display unit. Then, the light from each element image enters the corresponding negative refraction element optical lens system and is refracted at the incident end face. Since the negative refractive element optical lens system has a negative refractive index, the light incident from the incident end face and the light emitted from the outgoing end face are inverted with respect to the optical axis as compared with the case where the negative refractive index optical lens system has a positive refractive index. Refracts in the specified direction. Accordingly, the display device can display a stereoscopic image of the subject in which the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction is correctly expressed.

また、請求項６に記載の表示装置は、請求項５に記載の表示装置において、前記負屈折要素画像レンズ群から出射した光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備える構成とした。   The display device according to claim 6 is the display device according to claim 5, and is parallel to the incident end surface of the plane on which the light emitted from the negative refraction element image lens group is incident and the incident end surface. And a negative refracting imaging optical element made of a medium having a negative refractive index and having a flat emission end face from which the light is emitted.

かかる構成によれば、負屈折要素画像レンズ群を介して画像表示手段に表示された要素画像からの光が、負屈折結像光学素子の平面の入射端面に入射し、この入射端面において屈折する。更に、この光は、平面の出射端面において屈折し、外部に集光される。これによって、表示装置は、この集光された位置に、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像を表示することができる。   According to such a configuration, light from the element image displayed on the image display means via the negative refraction element image lens group is incident on the incident end face of the plane of the negative refraction imaging optical element, and is refracted at the incident end face. . Further, this light is refracted at the flat emission end face and condensed outside. Accordingly, the display device can display a stereoscopic image of the subject in which the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction is correctly expressed at the condensed position.

更に、請求項７に記載の表示装置は、正の屈折率を有する媒質からなる複数の凸レンズを、当該凸レンズの光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した凸レンズ群の各々の前記凸レンズによって形成される被写体の像の画像である要素画像を複数有する要素画像群を入力して、前記被写体の立体像を表示する表示装置であって、前記要素画像群を表示する画像表示手段と、正の屈折率を有する媒質からなり、前記画像表示手段に表示された、各々の前記要素画像からの光が入射する複数の正屈折要素光学レンズ系を、当該正屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した要素画像レンズ群と、前記要素画像レンズ群からの光が入射し、当該光が出射する平面の出射端面を有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折光学系とを備え、前記要素画像レンズ群の出射端面が、前記負屈折光学系の入射端面の形状に沿って隣接し、前記正屈折要素光学レンズ系が、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が当該正屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成し、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成する構成とした。   Furthermore, in the display device according to claim 7, each of the convex lens groups in which a plurality of convex lenses made of a medium having a positive refractive index are arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the convex lens. An image display means for displaying a three-dimensional image of a subject by inputting an element image group having a plurality of element images that are images of a subject image formed by the convex lens, and displaying the element image group And a plurality of positive refractive element optical lens systems that are made of a medium having a positive refractive index and that are displayed on the image display unit and into which light from each of the element images is incident. Element image lens group arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis, light from the element image lens group is incident, and has a plane emission end face from which the light is emitted, and negative refraction Medium with rate A negative refraction optical system comprising: an exit end face of the element image lens group adjacent to a shape of an incident end face of the negative refraction optical system; and the positive refraction element optical lens system comprising the negative refraction optical system. When the image of the subject formed by is located far from the object-side focal point of the positive refractive element optical lens system, an inverted image of the subject is formed, and the subject formed by the negative refractive optical system is formed. When the image is at a position closer to the object-side focal point, an erect image of the subject is formed.

かかる構成によれば、表示装置は、画像表示手段によって、被写体の複数の要素画像からなる要素画像群を表示する。そして、各々の要素画像からの光は、対応する正屈折要素光学レンズ系に入射して、奥行き方向に反転した被写体の立体像が負屈折光学系に対して形成される。そして、この像からの光は、負屈折光学系の出射端面において屈折し、入射端面に直交する方向、つまり、奥行き方向に、この像を反転させた被写体の立体像を形成する。これによって、表示装置は、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像を表示することができる。   According to this configuration, the display device displays an element image group including a plurality of element images of the subject by the image display unit. Then, the light from each element image enters the corresponding positive refractive element optical lens system, and a stereoscopic image of the subject inverted in the depth direction is formed on the negative refractive optical system. Then, the light from this image is refracted at the exit end face of the negative refraction optical system, and forms a stereoscopic image of the subject obtained by inverting this image in the direction orthogonal to the entrance end face, that is, in the depth direction. Accordingly, the display device can display a stereoscopic image of the subject in which the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction is correctly expressed.

なお、負屈折光学系の光軸方向の長さが短く、負屈折光学系の内部に被写体の像が形成されない場合でも、表示装置は、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像を表示することができる。このとき、負屈折光学系によって形成される被写体の像は、虚像となる。   Even when the negative refractive optical system has a short length in the optical axis direction and no subject image is formed inside the negative refractive optical system, the display device correctly displays the vertical, horizontal, and depth direction positional relationship. 3D images can be displayed. At this time, the image of the subject formed by the negative refractive optical system is a virtual image.

また、請求項８に記載の表示装置は、請求項７に記載の表示装置において、負屈折光学系から出射した光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備える構成とした。   Further, the display device according to claim 8 is the display device according to claim 7, which is parallel to the incident end surface of the plane on which the light emitted from the negative refractive optical system is incident, and And a negative refracting imaging optical element made of a medium having a negative refractive index.

かかる構成によれば、負屈折光学系によって形成された被写体の立体像からの光が、負屈折結像光学素子の平面の入射端面に入射し、この入射端面において屈折する。更に、この光は、平面の出射端面において屈折し、外部に集光される。これによって、表示装置は、負屈折結像光学素子の出射端面側に、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された立体像を表示することができる。   According to such a configuration, the light from the stereoscopic image of the subject formed by the negative refraction optical system is incident on the plane incident end face of the negative refractive imaging optical element, and is refracted at the incident end face. Further, this light is refracted at the flat emission end face and condensed outside. Accordingly, the display device can display a stereoscopic image in which the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction is correctly expressed on the emission end face side of the negative refractive imaging optical element.

本発明に係る撮像装置及び表示装置では、以下のような優れた効果を奏する。請求項１に記載の発明によれば、要素画像を点対称に変換する電気的な計算処理を行わなくても、ＩＰ方式における一般的な表示装置によって被写体の立体像を表示するためのＩＰ画像を撮像することができる。そのため、撮像装置は、変換する計算を行うための高速計算機や大規模な電子回路を必要としない。   The imaging device and display device according to the present invention have the following excellent effects. According to the first aspect of the present invention, an IP image for displaying a stereoscopic image of a subject by a general display device in the IP system without performing an electrical calculation process for converting an element image into point symmetry. Can be imaged. Therefore, the imaging apparatus does not require a high-speed computer or a large-scale electronic circuit for performing calculation for conversion.

また、負屈折要素光学レンズ系は、１つの光学素子から構成することもできるので、アフォーカル光学系を用いる従来の方法に比べて装置を簡略化することができる。更に、屈折率分布レンズを用いる従来の方法では、大面積のレンズ群を位置精度よく構成することが困難であったが、負屈折要素光学レンズ系を用いることで、大面積の負屈折要素光学レンズ群を位置精度よく構成することができる。   Moreover, since the negative refractive element optical lens system can be composed of a single optical element, the apparatus can be simplified as compared with a conventional method using an afocal optical system. Furthermore, in the conventional method using a gradient index lens, it has been difficult to construct a large-area lens unit with high positional accuracy. However, by using a negative-refractive element optical lens system, a large-area negative-refractive element optical system is used. The lens group can be configured with high positional accuracy.

請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、被写体より当該撮像装置に近い位置に形成された、被写体と同じ大きさで、かつ、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しい立体像のＩＰ画像を撮像することができるため、撮像装置から被写体までの距離を、実際の距離より近づけた場合におけるＩＰ画像と同じ画像を撮像することができる。   According to the second or fourth aspect of the present invention, a stereoscopic image formed in a position closer to the imaging device than the subject and having the same size as the subject and having a correct positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction. Since an IP image can be captured, it is possible to capture the same image as the IP image when the distance from the imaging device to the subject is closer than the actual distance.

請求項３に記載の発明によれば、要素画像を点対称に変換する電気的な計算処理を行わなくても、ＩＰ方式における一般的な表示装置によって被写体の立体像を表示するためのＩＰ画像を撮像することができる。そのため、撮像装置は、変換する計算を行うための高速計算機や大規模な電子回路を必要としない。   According to the third aspect of the present invention, an IP image for displaying a stereoscopic image of a subject by a general display device in the IP system without performing an electrical calculation process for converting an element image into point symmetry. Can be imaged. Therefore, the imaging apparatus does not require a high-speed computer or a large-scale electronic circuit for performing calculation for conversion.

請求項５又は請求項７に記載の発明によれば、要素画像を点対称に変換する電気的な計算処理を行わなくても、被写体の複数の要素画像からなるＩＰ画像を入力して、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像を表示することができる。   According to the invention described in claim 5 or claim 7, an IP image composed of a plurality of element images of a subject can be input and input up and down without performing an electrical calculation process for converting the element image into point symmetry. It is possible to display a stereoscopic image of the subject in which the positional relationship in the left and right and depth directions is correctly expressed.

請求項６又は請求項８に記載の発明によれば、負屈折結像光学素子を設置することで、被写体の立体像を、当該負屈折結像光学素子の出射端面から観察者（視聴者）の位置に近づけて表示することができる。   According to the invention described in claim 6 or claim 8, by installing the negative refraction imaging optical element, the stereoscopic image of the subject can be viewed from the exit end face of the negative refraction imaging optical element. Can be displayed close to the position.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［撮像装置の構成（第一の実施の形態）］
まず、図１を参照して、本発明の第一の実施の形態である撮像装置１の構成について説明する。図１は、撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。撮像装置１は、被写体１４のＩＰ画像を撮像するものである。撮像装置１は、負屈折要素画像レンズ群１２と、写真フィルム１３とを備える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Imaging Device (First Embodiment)]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the imaging device 1 which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating the configuration of the imaging apparatus. The imaging device 1 captures an IP image of the subject 14. The imaging device 1 includes a negative refraction element image lens group 12 and a photographic film 13.

負屈折要素画像レンズ群１２は、複数の負屈折要素光学レンズ系１１を、当該負屈折要素光学レンズ系１１の光軸に垂直な同一平面上にアレイ状に配置して構成されている。この負屈折要素光学レンズ系１１は、被写体１４の要素画像を形成するものである。   The negative refraction element image lens group 12 is configured by arranging a plurality of negative refraction element optical lens systems 11 in an array on the same plane perpendicular to the optical axis of the negative refraction element optical lens system 11. The negative refraction element optical lens system 11 forms an element image of the subject 14.

負屈折要素光学レンズ系１１（…、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、…）は、被写体１４からの光が入射し、後記する写真フィルム１３上に被写体１４の像（要素画像）を形成するものである。この負屈折要素光学レンズ系１１は、従来のＩＰ方式の撮像装置１１０の凸レンズ１１１（図１１参照）のような正の屈折率を持つ凸レンズによって形成される要素画像と比べて、横倍率が逆転した要素画像を形成する。負屈折要素光学レンズ系１１は、負の屈折率を有する媒質からなる少なくとも１つの光学素子から構成され、ここでは、厚肉両凸レンズからなることとした。   The negative refractive element optical lens system 11 (..., 11b, 11c, 11d,...) Receives light from the subject 14 and forms an image (element image) of the subject 14 on a photographic film 13 to be described later. . The negative refracting element optical lens system 11 has a reverse lateral magnification compared to an element image formed by a convex lens having a positive refractive index such as the convex lens 111 (see FIG. 11) of the conventional IP imaging device 110. An element image is formed. The negative refractive element optical lens system 11 is composed of at least one optical element made of a medium having a negative refractive index, and here, it is made of a thick biconvex lens.

なお、負の屈折率を有する媒質には、例えば、負の屈折率を持つフォトニック結晶や、負の屈折率を持つメタ材料（左手系材料）等の材料を用いることができる。この負の屈折率を持つフォトニック結晶としては、例えば、Ｃｈｉｙａｎ Ｌｕｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ａｌｌ−ａｎｇｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ"，Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８１，Ｎｏ．１３，Ｐ．２３５２−２３５４に記載されるような、所定範囲の波長の光について、全方向の入射に対して負の屈折率を持つ三次元結晶が挙げられる。   For the medium having a negative refractive index, for example, a material such as a photonic crystal having a negative refractive index or a meta material (a left-handed material) having a negative refractive index can be used. Examples of the photonic crystal having the negative refractive index include Chiyan Luo, et al. "All-angle negative refraction in a three-dimensionally periodic photonic crystal", Applied physics letters, Vol. 81, no. 13, P.I. As described in US Pat. No. 2352-2354, there is a three-dimensional crystal having a negative refractive index with respect to incident light in all directions with respect to light having a predetermined range of wavelengths.

また、負の屈折率を持つメタ材料としては、例えば、Ｒ．Ａ．Ｓｈｅｌｂｙ，ｅｔ ａｌ．，"Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ"，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２９２，ｐ．７７−７９に記載されているガラス繊維基板上に銅のリングとワイアを有する材料のような、特定の周波数において誘電率及び透磁率が負の値を示す複合材料が挙げられる。   Examples of metamaterials having a negative refractive index include R.I. A. Shelby, et al. , "Experimental Verification of a Negative Index of Refraction", Science, Vol. 292, p. Examples include composite materials that exhibit negative values of dielectric constant and permeability at specific frequencies, such as materials having copper rings and wires on a glass fiber substrate as described in 77-79.

ここで、図２及び図３を参照して、厚肉両凸レンズからなる負屈折要素光学レンズ系１１について説明する。図２は、負屈折要素光学レンズ系の構成と、当該負屈折要素光学レンズ系に入射した被写体からの光の光路とを模式的に示した模式図である。図３は、負屈折要素光学レンズ系によって形成される像の横倍率と、負屈折要素光学レンズ系の凸レンズ面の面頂から被写体までの距離との関係を示すグラフである。なお、図２では、負屈折要素光学レンズ系１１の凸レンズ面（入射端面）Ｐ１及び凸レンズ面（出射端面）Ｐ２を太線で示している。   Here, with reference to FIG.2 and FIG.3, the negative refractive element optical lens system 11 which consists of a thick biconvex lens is demonstrated. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the negative refractive element optical lens system and the optical path of light from the subject incident on the negative refractive element optical lens system. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the lateral magnification of the image formed by the negative refractive element optical lens system and the distance from the top of the convex lens surface of the negative refractive element optical lens system to the subject. In FIG. 2, the convex lens surface (incident end surface) P1 and convex lens surface (exit end surface) P2 of the negative refractive element optical lens system 11 are indicated by bold lines.

負屈折要素光学レンズ系１１は、所定距離だけ離隔して対面する凸レンズ面Ｐ１、Ｐ２を有する。ここで、この凸レンズ面Ｐ１、Ｐ２の曲率半径をそれぞれｒ１、ｒ２（図示せず）、凸レンズ面Ｐ１、Ｐ２の面頂Ｖ１、Ｖ２間の距離（負屈折要素光学レンズ系１１の光軸方向の長さ）をｄ１とし、負屈折要素光学レンズ系１１内部の屈折率をｎ２（＜０）、外部の屈折率をｎ１（＞０）とすると、焦点距離ｆ１は、以下の式（１）によって表される。
ｆ１＝１／［φ１＋φ２・｛１−（ｄ１／ｎ２）・φ１｝］
φ１＝（ｎ２−ｎ１）／ｒ１
φ２＝（ｎ１−ｎ２）／ｒ２ …（１） The negative refractive element optical lens system 11 has convex lens surfaces P1 and P2 that face each other with a predetermined distance therebetween. Here, the curvature radii of the convex lens surfaces P1 and P2 are r1 and r2 (not shown), and the distance between the tops V1 and V2 of the convex lens surfaces P1 and P2 (in the optical axis direction of the negative refraction element optical lens system 11). When the length) is d1, the refractive index inside the negative refractive element optical lens system 11 is n2 (<0), and the external refractive index is n1 (> 0), the focal length f1 is expressed by the following equation (1). expressed.
f1 = 1 / [φ1 + φ2 · {1− (d1 / n2) · φ1}]
φ1 = (n2-n1) / r1
φ2 = (n1-n2) / r2 (1)

また、凸レンズ面Ｐ２の面頂Ｖ２から負屈折要素光学レンズ系１１の像側主点までの距離ｈ２は、以下の式（２）によって表される。ここで、光の進行方向を正とした。
ｈ２＝−（ｄ１／ｎ２）・φ１／［φ１＋φ２・｛１−（ｄ１／ｎ２）・φ１｝］ …（２） Further, the distance h2 from the top V2 of the convex lens surface P2 to the image side principal point of the negative refraction element optical lens system 11 is expressed by the following equation (2). Here, the light traveling direction was positive.
h2 = − (d1 / n2) · φ1 / [φ1 + φ2 · {1- (d1 / n2) · φ1}] (2)

そして、以下の式（３）を満足するように、負屈折要素光学レンズ系１１を設計することで、当該負屈折要素光学レンズ系１１によって形成される像の横倍率ｍは、図３に示すようになる。
φ１＋φ２・｛１−（ｄ１／ｎ２）・φ１｝＜０ …（３） Then, by designing the negative refraction element optical lens system 11 so as to satisfy the following expression (3), the lateral magnification m of the image formed by the negative refraction element optical lens system 11 is shown in FIG. It becomes like this.
φ1 + φ2 · {1− (d1 / n2) · φ1} <0 (3)

なお、図３におけるｂは、負屈折要素光学レンズ系１１の物側主点（図示せず）から物側焦点（図示せず）までの距離を示している。そして、凸レンズ面Ｐ１の面頂Ｖ１から物側主点までの距離ｈ１は、以下の式（４）で表される。
ｈ１＝（ｄ１／ｎ２）・φ２／［φ１＋φ２・｛１−（ｄ１／ｎ２）・φ１｝］ …（４） In addition, b in FIG. 3 has shown the distance from the object side principal point (not shown) of the negative refractive element optical lens system 11 to an object side focus (not shown). And the distance h1 from the surface top V1 of the convex lens surface P1 to an object side principal point is represented by the following formula | equation (4).
h1 = (d1 / n2) · φ2 / [φ1 + φ2 · {1- (d1 / n2) · φ1}] (4)

そして、図３に示すように、負屈折要素光学レンズ系１１の凸レンズ面（入射端面）Ｐ１からの被写体１４（図１参照）までの距離Ｌが距離ｂより小さい場合には、横倍率ｍは正になり、正立像が形成される。また、距離Ｌが距離ｂより大きい場合には、横倍率ｍは負になり、倒立像が形成される。なお、ここでは、光の進行方向を正としている。そして、負屈折要素光学レンズ系１１の物側焦点より遠い位置にある被写体１４を撮像する場合には、各負屈折要素光学レンズ系１１によって形成される像は正立像となる。   As shown in FIG. 3, when the distance L from the convex lens surface (incident end surface) P1 of the negative refractive element optical lens system 11 to the subject 14 (see FIG. 1) is smaller than the distance b, the lateral magnification m is It becomes positive and an erect image is formed. When the distance L is greater than the distance b, the lateral magnification m is negative and an inverted image is formed. Here, the traveling direction of light is positive. When imaging the subject 14 located far from the object side focal point of the negative refraction element optical lens system 11, the image formed by each negative refraction element optical lens system 11 is an erect image.

図１に戻って説明を続ける。写真フィルム（画像撮像手段）１３は、負屈折要素画像レンズ群１２の負屈折要素光学レンズ系１１によって形成された被写体１４の像を撮像するものである。そして、前記したように、被写体１４が、負屈折要素光学レンズ系１１の物側焦点より遠い位置にあるときには、各々の負屈折要素光学レンズ系１１によって被写体１４の正立像が形成されるため、写真フィルム１３によって撮像される像は正立像となる。この写真フィルム１３によって撮像される画像は、例えば、図１３に示す従来の表示装置１３０のような、ＩＰ方式における一般的な表示装置に表示することによって、観察者（視聴者）は被写体１４の立体像を見ることができる。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. The photographic film (image capturing means) 13 captures an image of the subject 14 formed by the negative refraction element optical lens system 11 of the negative refraction element image lens group 12. As described above, when the subject 14 is located far from the object side focal point of the negative refraction element optical lens system 11, an erect image of the subject 14 is formed by each negative refraction element optical lens system 11. The image picked up by the photographic film 13 is an erect image. An image picked up by the photographic film 13 is displayed on a general display device in the IP system, for example, a conventional display device 130 shown in FIG. A three-dimensional image can be seen.

なお、式（１）と式（４）とにおいて、下記の式（５）を満たす場合には、像側焦平面と、負屈折要素光学レンズ系１１の凸レンズ面Ｐ２とが一致する。
ｄ１／ｒ１＝ｎ２／（ｎ２−ｎ１） …（５）
そのため、式（５）を満たすように、屈折率ｎ１、ｎ２と、凸レンズ面Ｐ１の曲率半径ｒ１と、負屈折要素光学レンズ系１１の光軸方向の長さｄ１を設定し、凸レンズ面Ｐ２を光軸に垂直な平面（図示せず）として、この平面に写真フィルム１３を当接させることとしてもよい。 In addition, in the expressions (1) and (4), when the following expression (5) is satisfied, the image side focal plane coincides with the convex lens surface P2 of the negative refractive element optical lens system 11.
d1 / r1 = n2 / (n2-n1) (5)
Therefore, the refractive indexes n1 and n2, the radius of curvature r1 of the convex lens surface P1, and the length d1 of the negative refractive element optical lens system 11 in the optical axis direction are set so as to satisfy the expression (5), and the convex lens surface P2 is defined. As a plane (not shown) perpendicular to the optical axis, the photographic film 13 may be brought into contact with this plane.

また、ここでは、写真フィルム１３によって撮像することとしたが、本発明の撮像装置１の画像撮像手段は、各々の負屈折要素光学レンズ系１１によって形成された像を撮像できればよく、例えば、光電変換素子や電荷転送素子等であってもよい。そして、被写体１４の位置に応じて、この写真フィルム１３の負屈折要素光学レンズ系１１からの光軸方向の距離を設定することで、被写体１４のＩＰ画像を撮像することができる。例えば、無限遠方にある被写体１４を撮像する場合には、式（１）に基づいて、写真フィルム１３を負屈折要素光学レンズ系１１の像側焦平面の位置に設置することで、被写体１４の正立像からなるＩＰ画像を撮像することができる。   Here, the image is picked up by the photographic film 13, but the image pickup means of the image pickup apparatus 1 of the present invention is only required to be able to pick up images formed by the respective negative refraction element optical lens systems 11, for example, photoelectric It may be a conversion element, a charge transfer element, or the like. Then, by setting the distance in the optical axis direction of the photographic film 13 from the negative refraction element optical lens system 11 according to the position of the subject 14, an IP image of the subject 14 can be taken. For example, when imaging the subject 14 located at infinity, the photographic film 13 is placed at the position of the image side focal plane of the negative refractive element optical lens system 11 based on the formula (1). An IP image composed of an erect image can be taken.

更に、負屈折要素光学レンズ系１１は、隣接する負屈折要素光学レンズ系１１との間で光が漏れないように、各々の負屈折要素光学レンズ系１１の側面（光軸に平行な面）に光学的な遮光処理を施すこととしてもよい。また、負屈折要素光学レンズ系１１と写真フィルム１３とを、所定の距離だけ離して配置する場合には、各々の負屈折要素光学レンズ系１１から出射された光が干渉しないように、各々の負屈折要素光学レンズ系１１の側面の延長上において光学的な遮蔽板を設けることとしてもよい。   Furthermore, the negative refraction element optical lens system 11 has side surfaces (surfaces parallel to the optical axis) of each negative refraction element optical lens system 11 so that light does not leak between the adjacent negative refraction element optical lens systems 11. It is good also as giving optical shading processing to. Further, when the negative refraction element optical lens system 11 and the photographic film 13 are arranged apart from each other by a predetermined distance, each light is emitted from each negative refraction element optical lens system 11 so as not to interfere with each other. An optical shielding plate may be provided on the extension of the side surface of the negative refraction element optical lens system 11.

［撮像装置の動作（第一の実施の形態）］
次に、図１を参照して、本発明における撮像装置１が、被写体１４のＩＰ画像を撮像する動作について説明する。 [Operation of Imaging Device (First Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 1, the operation of the imaging apparatus 1 according to the present invention for capturing an IP image of the subject 14 will be described.

被写体１４からの光は、負屈折要素画像レンズ群１２を構成する各々の負屈折要素光学レンズ系１１に入射する。すると、入射した光は、各々の負屈折要素光学レンズ系１１の内部において集光され、その後拡散した光は、更に写真フィルム１３上に集光される。そして、被写体１４の像（要素画像）が写真フィルム１３上に形成される。この要素画像は、被写体１４が負屈折要素光学レンズ系１１の物側焦点より遠い位置にある場合には正立像、近い位置にある場合には倒立像となる。更に、写真フィルム１３によって、当該要素画像を撮像する。以上の動作によって、撮像装置１は、被写体１４のＩＰ画像を撮像することができる。   The light from the subject 14 enters each negative refraction element optical lens system 11 constituting the negative refraction element image lens group 12. Then, the incident light is condensed inside each negative refraction element optical lens system 11, and then the diffused light is further condensed on the photographic film 13. Then, an image (element image) of the subject 14 is formed on the photographic film 13. This element image is an erect image when the subject 14 is at a position farther from the object-side focal point of the negative refractive element optical lens system 11, and an inverted image when the object 14 is at a close position. Further, the element image is picked up by the photographic film 13. With the above operation, the imaging apparatus 1 can capture an IP image of the subject 14.

［撮像装置の構成（第二の実施の形態）］
次に、図４から図６を参照して、本発明における第二の実施の形態である撮像装置４の構成について説明する。まず、図４を参照して、撮像装置４の構成について説明する。図４は、本発明の第二の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。図４に示すように、撮像装置４は、被写体４５のＩＰ画像を撮像するものである。撮像装置４は、負屈折光学系４１と、要素画像レンズ群４３と、写真フィルム４４とを備える。なお、ここでは、撮像装置４からの奥行き方向（光軸方向）の距離が異なる２つの被写体４５ａ、４５ｂを撮像する場合について説明する。 [Configuration of Imaging Device (Second Embodiment)]
Next, the configuration of the imaging device 4 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the configuration of the imaging device 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the imaging device 4 captures an IP image of the subject 45. The imaging device 4 includes a negative refraction optical system 41, an element image lens group 43, and a photographic film 44. Here, a case where two subjects 45a and 45b having different distances in the depth direction (optical axis direction) from the imaging device 4 are imaged will be described.

負屈折光学系４１は、負の屈折率を持つ媒質からなる光学系であり、被写体４５からの光が入射される平面の入射端面４１ａを有し、また、後記する要素画像レンズ群４３の入射端面と形状に沿って隣接する出射端面４１ｂとを有する。この入射端面４１ａは、要素画像レンズ群４３の各々の正屈折要素光学レンズ系４２の光軸に直交する。そして、負屈折光学系４１は、光軸方向に所定の厚さを有し、内部において被写体４５（４５ａ、４５ｂ）の像４５'（４５ａ'、４５ｂ'）を形成する。   The negative refracting optical system 41 is an optical system made of a medium having a negative refractive index, has a flat incident end face 41a on which light from the subject 45 is incident, and is incident on an elemental image lens group 43 to be described later. It has the output surface 41b which adjoins along an end surface and a shape. The incident end face 41 a is orthogonal to the optical axis of each positive refractive element optical lens system 42 of the element image lens group 43. The negative refraction optical system 41 has a predetermined thickness in the optical axis direction, and forms an image 45 ′ (45a ′, 45b ′) of the subject 45 (45a, 45b) inside.

ここで、負屈折光学系４１は、負の屈折率を有するため、平面の入射端面４１ａ側の外部の空間の像が、この入射端面４１ａに直交する方向（ここでは、正屈折要素光学レンズ系４２の光軸方向と一致する）に反転されて内部において形成する。そのため、形成された被写体４５の像４５'は、光軸方向（奥行き方向）に配置や凹凸が反転したものとなる。例えば、図４に示すように、被写体４５ａが被写体４５ｂより写真フィルム４４から離れて配置されている場合には、負屈折光学系４１の内部において、被写体４５ａの像４５ａ'が、被写体４５ｂの像４５ｂ'より写真フィルム４４に近い位置に形成する。   Here, since the negative refractive optical system 41 has a negative refractive index, the image of the external space on the plane incident end face 41a side is perpendicular to the incident end face 41a (here, the positive refractive element optical lens system). 42 is coincident with the optical axis direction of 42) and formed inside. For this reason, the formed image 45 ′ of the subject 45 has an inverted arrangement and unevenness in the optical axis direction (depth direction). For example, as shown in FIG. 4, when the subject 45a is arranged farther from the photographic film 44 than the subject 45b, an image 45a ′ of the subject 45a is an image of the subject 45b inside the negative refraction optical system 41. It is formed at a position closer to the photographic film 44 than 45b '.

要素画像レンズ群４３は、複数の正屈折要素光学レンズ系４２を、当該正屈折要素光学レンズ系４２の光軸に垂直な同一平面上にアレイ状に配置して構成されている。この正屈折要素光学レンズ系４２は、正の屈折率を持つ媒質からなり、被写体４５の像を形成するものである。ここでは、正屈折要素光学レンズ系４２は、厚肉両凸レンズからなることとした。   The element image lens group 43 is configured by arranging a plurality of positive-refractive-element optical lens systems 42 in an array on the same plane perpendicular to the optical axis of the positive-refractive-element optical lens system 42. The positive refractive element optical lens system 42 is made of a medium having a positive refractive index, and forms an image of the subject 45. Here, the positive refraction element optical lens system 42 is made of a thick biconvex lens.

ここで、図５を参照して、厚肉両凸レンズからなる正屈折要素光学レンズ系４２について説明する。図５は、正屈折要素光学レンズ系の構成と、当該正屈折要素光学レンズ系に入射した被写体からの光の光路とを模式的に示した模式図である。なお、図５では、正屈折要素光学レンズ系４２の凸レンズ面（入射端面）Ｐ４１及び凸レンズ面（出射端面）Ｐ４２を太線で示している。   Here, with reference to FIG. 5, the positive refractive element optical lens system 42 composed of a thick biconvex lens will be described. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the positive refractive element optical lens system and the optical path of light from the subject incident on the positive refractive element optical lens system. In FIG. 5, the convex lens surface (incident end surface) P41 and the convex lens surface (exit end surface) P42 of the positive refractive element optical lens system 42 are indicated by bold lines.

正屈折要素光学レンズ系４２は、所定距離だけ離隔して対面する凸レンズ面Ｐ４１、Ｐ４２を有する。ここで、この凸レンズ面Ｐ４１、Ｐ４２の曲率半径をそれぞれｒ４１、ｒ４２（図示せず）、凸レンズ面Ｐ４１、Ｐ４２の面頂Ｖ４１、Ｖ４２間の距離（正屈折要素光学レンズ系４２の光軸方向の長さ）をｄ４１とし、正屈折要素光学レンズ系４２内部の屈折率をｎ４２（＞０）、凸レンズ面（入射端面）側と接する負屈折光学系４１の屈折率をｎ４１（＜０）、外部の屈折率をｎ４３（＞０）とすると、焦点距離ｆ４１は、以下の式（６）によって表される。
ｆ４１＝１／［φ４１＋φ４２・｛１−（ｄ４１／ｎ４２）・φ４１｝］
φ４１＝（ｎ４２−ｎ４１）／ｒ４１
φ４２＝（ｎ４３−ｎ４２）／ｒ４２ …（６） The positive refractive element optical lens system 42 has convex lens surfaces P41 and P42 facing each other with a predetermined distance therebetween. Here, the curvature radii of the convex lens surfaces P41 and P42 are r41 and r42 (not shown), and the distances between the tops V41 and V42 of the convex lens surfaces P41 and P42 (in the optical axis direction of the positive refractive element optical lens system 42). Length) is d41, the refractive index inside the positive refractive element optical lens system 42 is n42 (> 0), the refractive index of the negative refractive optical system 41 in contact with the convex lens surface (incident end face) side is n41 (<0), external Is n43 (> 0), the focal length f41 is expressed by the following equation (6).
f41 = 1 / [φ41 + φ42 · {1- (d41 / n42) · φ41}]
φ41 = (n42−n41) / r41
φ42 = (n43−n42) / r42 (6)

また、凸レンズ面Ｐ４２の面頂Ｖ４２から正屈折要素光学レンズ系４２の像側主点までの距離ｈ４２は、以下の式（７）によって表される。ここで、光の進行方向を正とした。
ｈ４２＝−（ｄ４１／ｎ４２）・φ４１／［φ４１＋φ４２・｛１−（ｄ４１／ｎ４２）・φ４１｝］ …（７）
そして、以下の式（８）を満足するように、正屈折要素光学レンズ系４２を設計することで、当該正屈折要素光学レンズ系４２によって形成される像の横倍率ｍは、図６に示すようになる。
φ４１＋φ４２・｛１−（ｄ４１／ｎ４２）・φ４１｝＞０ …（８） Further, the distance h42 from the surface top V42 of the convex lens surface P42 to the image side principal point of the positive refractive element optical lens system 42 is expressed by the following equation (7). Here, the light traveling direction was positive.
h42 = − (d41 / n42) · φ41 / [φ41 + φ42 · {1- (d41 / n42) · φ41}] (7)
Then, by designing the positive refractive element optical lens system 42 so as to satisfy the following expression (8), the lateral magnification m of the image formed by the positive refractive element optical lens system 42 is shown in FIG. It becomes like this.
φ41 + φ42 · {1- (d41 / n42) · φ41}> 0 (8)

ここで、図６（適宜図５参照）を参照して、正屈折要素光学レンズ系４２によって形成される被写体４５の像４５'（図４参照）の像の倍率について説明する。図６は、形成される像の横倍率と、正屈折要素光学レンズ系の凸レンズ面の面頂から被写体までの距離との関係を示すグラフである。なお、図６におけるｆは、正屈折要素光学レンズ系４２の凸レンズ面Ｐ４１の物側主点（図示せず）から物側焦点（図示せず）までの距離を示している。   Here, with reference to FIG. 6 (see FIG. 5 as appropriate), the magnification of the image 45 ′ (see FIG. 4) of the subject 45 formed by the positive refractive element optical lens system 42 will be described. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lateral magnification of the formed image and the distance from the top of the convex lens surface of the positive refractive element optical lens system to the subject. In addition, f in FIG. 6 has shown the distance from the object side principal point (not shown) of the convex lens surface P41 of the positive refraction element optical lens system 42 to the object side focal point (not shown).

図６に示すように、正屈折要素光学レンズ系４２の凸レンズ面（入射端面）Ｐ４１から被写体４５の像４５'までの距離Ｌが距離−ｆより小さい場合には、横倍率ｍは負になり、被写体４５の像４５'の倒立像が形成される。また、距離Ｌが距離−ｆより大きい場合には、横倍率ｍは正になり、被写体４５の像４５'の正立像が形成される。なお、ここでは、光の進行方向を正としているため、正屈折要素光学レンズ系４２の物側焦点より遠い位置にある被写体の像４５'を撮像する場合には、各正屈折要素光学レンズ系４２によって形成される像は、被写体４５の像４５'の倒立像になる。   As shown in FIG. 6, when the distance L from the convex lens surface (incident end face) P41 of the positive refractive element optical lens system 42 to the image 45 ′ of the subject 45 is smaller than the distance −f, the lateral magnification m becomes negative. Then, an inverted image of the image 45 ′ of the subject 45 is formed. When the distance L is greater than the distance −f, the lateral magnification m is positive, and an erect image of the image 45 ′ of the subject 45 is formed. Here, since the traveling direction of the light is positive, each positive refractive element optical lens system is used when imaging an object image 45 ′ located far from the object side focal point of the positive refractive element optical lens system 42. The image formed by 42 is an inverted image of the image 45 ′ of the subject 45.

図４に戻って説明を続ける。写真フィルム（画像撮像手段）４４は、要素画像レンズ群４３の正屈折要素光学レンズ系４２によって形成された被写体４５の像を撮像するものである。そして、前記したように、被写体４５の像４５'が、正屈折要素光学レンズ系４２の物側焦点より遠い位置にあるときには、各々の正屈折要素光学レンズ系４２によって、被写体４５の倒立像が形成され、写真フィルム４４によって撮像される。そして、例えば、図１１に示す撮像装置１１０のようなＩＰ方式の従来の撮像装置によって撮像された、被写体の倒立像の画像からなるＩＰ画像を用いて、図１３に示す表示装置１３０のようなＩＰ方式の従来の表示装置によって被写体の立体像を表示すると、奥行き方向に反転した立体像が表示されるが、本発明の撮像装置４の写真フィルム４４によって撮像される画像は、被写体４５を光軸方向（奥行き方向）に反転した像４５'の要素画像であるため、この画像を用いれば、ＩＰ方式の従来の表示装置によって、被写体４５を光軸方向（奥行き方向）に反転した像４５'を更に光軸方向（奥行き方向）に反転させた立体像、つまり、光軸方向（奥行き方向）の配置や凹凸が正しく表示された被写体４５の立体像を表示することができる。これによって、撮像装置４は、要素画像を点対称に変換する電気的な計算処理を行わなくても、ＩＰ方式の従来の表示装置によって、光軸方向（奥行き方向）の配置や凹凸が正しく表示された被写体４５の立体像を表示することができるＩＰ画像を撮像することができる。   Returning to FIG. 4, the description will be continued. The photographic film (image capturing means) 44 captures an image of the subject 45 formed by the positive refractive element optical lens system 42 of the element image lens group 43. As described above, when the image 45 ′ of the subject 45 is located far from the object side focal point of the positive refractive element optical lens system 42, each positive refractive element optical lens system 42 forms an inverted image of the subject 45. Formed and imaged by photographic film 44. Then, for example, a display device 130 shown in FIG. 13 is used by using an IP image made up of an inverted image of a subject imaged by a conventional IP imaging device such as the imaging device 110 shown in FIG. When a stereoscopic image of a subject is displayed by a conventional display device of the IP system, a stereoscopic image inverted in the depth direction is displayed. However, an image captured by the photographic film 44 of the imaging device 4 of the present invention does not illuminate the subject 45. Since this is an element image of an image 45 ′ reversed in the axial direction (depth direction), using this image, an image 45 ′ obtained by inverting the subject 45 in the optical axis direction (depth direction) by a conventional IP display device. Can be displayed, that is, a stereoscopic image of the subject 45 in which the arrangement and unevenness in the optical axis direction (depth direction) are correctly displayed. As a result, the imaging device 4 correctly displays the arrangement and unevenness in the optical axis direction (depth direction) by the conventional display device of the IP system without performing an electrical calculation process for converting the element image into point symmetry. An IP image that can display a three-dimensional image of the subject 45 is captured.

なお、式（６）において、下記の式（９）を満たす場合には、像側焦平面と、負屈折要素光学レンズ系１１の凸レンズ面Ｐ４２（図５参照）とが一致する。
ｄ４１／ｒ４１＝ｎ４２／（ｎ４２−ｎ４１） …（９）
そのため、式（９）を満たすように、屈折率ｎ４１、ｎ４２と、凸レンズ面Ｐ４１の曲率半径ｒ４１と、正屈折要素光学レンズ系４２の光軸方向の長さｄ４１を設定し、凸レンズ面Ｐ４２を光軸に垂直な平面（図示せず）として、この平面に写真フィルム４４を当接させることとしてもよい。 In Expression (6), when the following Expression (9) is satisfied, the image side focal plane coincides with the convex lens surface P42 (see FIG. 5) of the negative refraction element optical lens system 11.
d41 / r41 = n42 / (n42-n41) (9)
Therefore, the refractive indexes n41 and n42, the radius of curvature r41 of the convex lens surface P41, and the length d41 of the positive refractive element optical lens system 42 in the optical axis direction are set so as to satisfy the expression (9), and the convex lens surface P42 is defined. As a plane (not shown) perpendicular to the optical axis, the photographic film 44 may be brought into contact with this plane.

更に、負屈折光学系４１の光軸方向の長さが短く、負屈折光学系４１の内部に被写体４５の像４５'が形成されない場合でも、撮像装置４は、被写体４５と比較して奥行きが反転した像の要素画像からなるＩＰ画像を撮像することができる。このとき、被写体４５からの発散光は負屈折光学系４１の入射端面４１ａで屈折して収束光となって要素画像レンズ群４３に入射する。そのため、撮像された被写体４５の画像をＩＰ方式の従来の表示装置に表示すると、被写体４５の画像からの光は従来の表示装置の凸レンズアレイ（図示せず）から発散光となって出射するため、凸レンズアレイの奥に光軸方向（奥行き方向）に反転された立体像（虚像）を形成することができる。   Further, even when the negative refraction optical system 41 has a short length in the optical axis direction and the image 45 ′ of the subject 45 is not formed inside the negative refraction optical system 41, the imaging device 4 has a depth as compared with the subject 45. It is possible to capture an IP image that is an element image of an inverted image. At this time, the divergent light from the subject 45 is refracted by the incident end face 41 a of the negative refraction optical system 41 and becomes convergent light and enters the elemental image lens group 43. For this reason, when the captured image of the subject 45 is displayed on a conventional IP display device, light from the image of the subject 45 is emitted as divergent light from a convex lens array (not shown) of the conventional display device. A stereoscopic image (virtual image) inverted in the optical axis direction (depth direction) can be formed at the back of the convex lens array.

また、ここでは、写真フィルム４４によって被写体４５の要素画像を撮像することとしたが、本発明の撮像装置４の画像撮像手段は、各々の正屈折要素光学レンズ系４２によって形成された像を撮像できればよく、例えば、光電変換素子や電荷転送素子等であってもよい。そして、被写体４５の位置に応じて、この写真フィルム４４の正屈折要素光学レンズ系４２からの光軸方向の距離を設定して配置することで、被写体４５のＩＰ画像を撮像することができる。例えば、無限遠方にある被写体４５を撮像する場合には、式（６）に基づいて、写真フィルム４４を正屈折要素光学レンズ系４２の像側焦平面の位置に設置することで、光軸方向（奥行き方向）に反転された被写体４５の倒立像からなるＩＰ画像を撮像することができる。   Here, the element image of the subject 45 is picked up by the photographic film 44, but the image pickup means of the image pickup apparatus 4 of the present invention picks up the image formed by each positive refractive element optical lens system 42. For example, a photoelectric conversion element or a charge transfer element may be used. An IP image of the subject 45 can be taken by setting and arranging the distance in the optical axis direction from the positive refractive element optical lens system 42 of the photographic film 44 according to the position of the subject 45. For example, when imaging a subject 45 at an infinite distance, the photographic film 44 is placed at the position of the image side focal plane of the positive refractive element optical lens system 42 based on the formula (6), so that the optical axis direction An IP image made up of an inverted image of the subject 45 inverted in the (depth direction) can be captured.

更に、正屈折要素光学レンズ系４２は、隣接する正屈折要素光学レンズ系４２との間で光が漏れないように、各々の正屈折要素光学レンズ系４２の側面（光軸に平行な面）に光学的な遮光処理を施すこととしてもよい。また、正屈折要素光学レンズ系４２と写真フィルム４４とを、所定の距離だけ離して配置する場合には、各々の正屈折要素光学レンズ系４２から出射された光が干渉しないように、各々の正屈折要素光学レンズ系４２の側面の延長上において光学的な遮蔽板を設けることとしてもよい。   Further, the positive refraction element optical lens system 42 has a side surface (surface parallel to the optical axis) of each positive refraction element optical lens system 42 so that light does not leak between the adjacent positive refraction element optical lens systems 42. It is good also as giving optical shading processing to. Further, when the positive refractive element optical lens system 42 and the photographic film 44 are arranged apart from each other by a predetermined distance, each of the positive refractive element optical lens systems 42 is arranged so as not to interfere with light emitted from each positive refractive element optical lens system 42. An optical shielding plate may be provided on the extension of the side surface of the positive refractive element optical lens system 42.

［撮像装置の動作（第二の実施の形態）］
次に、図４を参照して、本発明における撮像装置４が、被写体４５のＩＰ画像を撮像する動作について説明する。 [Operation of Imaging Device (Second Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 4, an operation in which the imaging device 4 according to the present invention captures an IP image of the subject 45 will be described.

被写体４５からの光は、負屈折光学系４１に入射する。そうすると、この負屈折光学系４１の内部において、被写体４５の像４５'が形成される。この像４５'は、被写体４５を光軸方向（奥行き方向）に反転した立体像となる。   Light from the subject 45 enters the negative refraction optical system 41. Then, an image 45 ′ of the subject 45 is formed inside the negative refraction optical system 41. This image 45 ′ is a three-dimensional image obtained by inverting the subject 45 in the optical axis direction (depth direction).

そして、この像４５'からの光は、要素画像レンズ群４３を構成する各々の正屈折要素光学レンズ系４２に入射する。そうすると、入射した光は、各々の正屈折要素光学レンズ系４２によって集光されて出射される。そして、被写体４５の像４５'の像（要素画像）が形成される。この要素画像は、被写体４５の像４５'が正屈折要素光学レンズ系４２の物側焦点より遠い位置にある場合には倒立像、近い位置にある場合には正立像となる。   The light from the image 45 ′ is incident on each positive refractive element optical lens system 42 constituting the element image lens group 43. Then, the incident light is condensed by each positive refractive element optical lens system 42 and emitted. Then, an image 45 ′ (element image) of the subject 45 is formed. This elemental image is an inverted image when the image 45 ′ of the subject 45 is at a position far from the object-side focal point of the positive-refractive-element optical lens system 42, and an erect image when it is at a close position.

更に、この要素画像が形成される光軸方向の位置に設置された写真フィルム４４によって、当該要素画像を撮像する。以上の動作によって、撮像装置４は、被写体４５のＩＰ画像を撮像することができる。   Further, the element image is picked up by a photographic film 44 installed at a position in the optical axis direction where the element image is formed. With the above operation, the imaging device 4 can capture an IP image of the subject 45.

［表示装置の構成（第三の実施の形態）］
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態である表示装置５の構成について説明する。図７は、表示装置の構成を模式的に示した模式図、（ａ）は、表示装置のディスプレイに表示される要素画像群の例を示す説明図、（ｂ）は、表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図である。 [Configuration of Display Device (Third Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 7, the structure of the display apparatus 5 which is embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 7 is a schematic diagram schematically illustrating the configuration of the display device, (a) is an explanatory diagram illustrating an example of an element image group displayed on the display of the display device, and (b) is a configuration of the display device. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a stereoscopic image of a subject displayed by the display device.

図７に示すように、表示装置５は、例えば、図１１に示す従来の撮像装置１１０のような、従来のＩＰ方式における一般的な撮像装置によって撮像された、被写体（図示せず）の要素画像５６（…、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、…）が複数撮像された画像である要素画像群５５を表示して、被写体の立体像５３を表示するものである。なお、図７では例として、要素画像群５５が倒立像の場合について示している。表示装置５は、ディスプレイ５０と、負屈折要素画像レンズ群５２とを備える。   As shown in FIG. 7, the display device 5 is an element of a subject (not shown) captured by a general imaging device in a conventional IP system, such as the conventional imaging device 110 shown in FIG. 11, for example. An element image group 55, which is an image obtained by capturing a plurality of images 56 (..., 56b, 56c, 56d,...), Is displayed, and a stereoscopic image 53 of the subject is displayed. FIG. 7 shows an example in which the element image group 55 is an inverted image. The display device 5 includes a display 50 and a negative refraction element image lens group 52.

ディスプレイ（画像表示手段）５０は、ＩＰ方式における一般的な撮像装置によって撮像された要素画像群５５を表示するものである。このディスプレイ５０は、例えば、液晶ディスプレイ等の、画像を表示する一般的な表示手段によって実現することができる。   The display (image display means) 50 displays an element image group 55 captured by a general imaging device in the IP system. The display 50 can be realized by a general display unit that displays an image, such as a liquid crystal display.

負屈折要素画像レンズ群５２は、複数の負屈折要素光学レンズ系５１（…、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、…）を、当該負屈折要素光学レンズ系５１の光軸に垂直な同一平面上にアレイ状に配置して構成されている。この負屈折要素光学レンズ系５１は、ディスプレイ５０に表示される要素画像群５５からの光により被写体の立体像５３を表示するものである。この負屈折要素光学レンズ系５１は、負の屈折率を有する媒質からなる少なくとも１つの光学素子から構成され、ここでは、厚肉両凸レンズからなることとした。   The negative refraction element image lens group 52 includes a plurality of negative refraction element optical lens systems 51 (..., 51b, 51c, 51d, ...) arrayed on the same plane perpendicular to the optical axis of the negative refraction element optical lens system 51. Arranged in a shape. The negative refraction element optical lens system 51 displays a stereoscopic image 53 of a subject by light from an element image group 55 displayed on the display 50. This negative refractive element optical lens system 51 is composed of at least one optical element made of a medium having a negative refractive index, and here, it is made of a thick biconvex lens.

ここで、要素画像群５５は、正の屈折率を有する複数の凸レンズ等の集光手段（図示せず）が同一平面上にアレイ状に配列された要素画像レンズ群（凸レンズ群）を有する従来のＩＰ方式の撮像装置（図示せず）によって撮像され、図７（ａ）に示すように、複数の集光手段によって形成された像の画像（要素画像５６）が複数配列されている。そして、負屈折要素光学レンズ系５１は、この要素画像５６の各々に対応して配置され、各々の要素画像５６の光が、対応する負屈折要素光学レンズ系５１に入射する。   Here, the element image group 55 has a conventional element image lens group (convex lens group) in which condensing means (not shown) such as a plurality of convex lenses having a positive refractive index are arranged in an array on the same plane. As shown in FIG. 7A, a plurality of images (element images 56) formed by a plurality of light condensing means are arranged. The negative refraction element optical lens system 51 is arranged corresponding to each of the element images 56, and the light of each element image 56 enters the corresponding negative refraction element optical lens system 51.

ここで、負屈折要素光学レンズ系５１は、負の屈折率を有する媒質からなるため、例えば、図１３（ａ）に示す従来の表示装置の凸レンズ１３２のような、正の屈折率を有する凸レンズと比べて、光軸に対して反対方向（反転された方向）に屈折する。これによって、表示装置５は、被写体の要素画像５６が撮像された要素画像群５５をディスプレイ５０に表示することで、実物の被写体と上下左右及び奥行き方向の位置関係が一致する被写体の立体像５３を表示することができる。なお、この負屈折要素光学レンズ系５１は、図１に示した負屈折要素光学レンズ系１１と同様に、外部の屈折率ｎ１、入射端面の曲率半径ｒ１、出射端面の曲率半径ｒ２、入射端面の面頂から出射端面の面頂までの距離ｄ１、内部の屈折率ｎ２が前記の式（３）を満たすように設定され、図１の写真フィルム１３と同じ距離だけ、ディスプレイ５０と負屈折要素光学レンズ系１１との光軸方向の距離を設定して配置することで、被写体の立体像を表示することができる。   Here, since the negative refractive element optical lens system 51 is made of a medium having a negative refractive index, for example, a convex lens having a positive refractive index, such as the convex lens 132 of the conventional display device shown in FIG. Refracts in the opposite direction (inverted direction) with respect to the optical axis. Accordingly, the display device 5 displays the element image group 55 in which the element image 56 of the subject is captured on the display 50, so that the stereoscopic image 53 of the subject whose positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction matches that of the real subject. Can be displayed. The negative refractive element optical lens system 51 is similar to the negative refractive element optical lens system 11 shown in FIG. 1 in that the external refractive index n1, the curvature radius r1 of the incident end face, the curvature radius r2 of the outgoing end face, and the incident end face. The distance d1 from the surface top to the surface top of the emission end surface and the internal refractive index n2 are set so as to satisfy the above formula (3), and the display 50 and the negative refraction element are the same distance as the photographic film 13 of FIG. By setting and arranging the distance in the optical axis direction with respect to the optical lens system 11, a stereoscopic image of the subject can be displayed.

そのため、要素画像群５５の各々の要素画像５６を点対称に変換する電気的な計算処理を行う必要がなく、表示装置５は、変換する計算を行うための高速計算機や大規模な電子回路を必要としない。更に、負屈折要素画像レンズ群５２は、負の屈折率を有する凸レンズをアレイ状に配列することで実現できるため、アフォーカル光学系や、光ファイバのような屈折率分布レンズが必要となる従来の方法に比べて、表示装置５を簡易な構成とすることができる。   For this reason, it is not necessary to perform electrical calculation processing for converting each element image 56 of the element image group 55 into point symmetry, and the display device 5 includes a high-speed computer or a large-scale electronic circuit for performing conversion calculation. do not need. Further, since the negative refraction element image lens group 52 can be realized by arranging convex lenses having a negative refractive index in an array, a conventional afocal optical system or a refractive index distribution lens such as an optical fiber is required. Compared to this method, the display device 5 can have a simple configuration.

［表示装置の動作（第三の実施の形態）］
次に、図７を参照して、本発明における表示装置５が、被写体の立体像５３を表示する動作について説明する。 [Operation of Display Device (Third Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 7, the operation of the display device 5 according to the present invention for displaying the stereoscopic image 53 of the subject will be described.

まず、表示装置５は、ディスプレイ５０に要素画像群５５を表示する。すると、要素画像群５５の各々の要素画像５６からの光は、負屈折要素画像レンズ群５２を構成する各々の負屈折要素光学レンズ系５１に入射し、光軸方向の軸を中心に反転されて出射される。   First, the display device 5 displays the element image group 55 on the display 50. Then, the light from each element image 56 of the element image group 55 enters each negative refraction element optical lens system 51 constituting the negative refraction element image lens group 52 and is inverted about the axis in the optical axis direction. Are emitted.

そして、観察者（視聴者）が負屈折要素画像レンズ群５２を介してディスプレイ５０を見ると、被写体の立体像５３が表示される。以上の動作によって、表示装置５は、上下左右及び奥行き方向の位置関係が正しく表現された被写体の立体像５３を表示することができ、観察者（視聴者）が、負屈折要素画像レンズ群５２を介して要素画像群５５が表示されたディスプレイ５０を見ると、被写体の立体像５３を見ることができる。   When an observer (viewer) views the display 50 through the negative refraction element image lens group 52, a stereoscopic image 53 of the subject is displayed. Through the above operation, the display device 5 can display the stereoscopic image 53 of the subject in which the positional relationship in the vertical and horizontal directions and the depth direction is correctly expressed, and the observer (viewer) can display the negative refraction element image lens group 52. When the display 50 on which the element image group 55 is displayed is viewed via the, the stereoscopic image 53 of the subject can be seen.

［表示装置の構成（第四の実施の形態）］
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態である表示装置７の構成について説明する。図８は、表示装置の構成を模式的に示した模式図、（ａ）は、表示装置のディスプレイに表示される要素画像群の例を示す説明図、（ｂ）は、表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図である。 [Configuration of Display Device (Fourth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 8, the structure of the display apparatus 7 which is embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the display device, (a) is an explanatory diagram showing an example of an element image group displayed on the display of the display device, and (b) is a configuration of the display device. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a stereoscopic image of a subject displayed by the display device.

図８に示すように、表示装置７は、例えば、図１１に示す従来の撮像装置１１０のような、従来のＩＰ方式における一般的な撮像装置によって撮像された、被写体（図示せず）の要素画像７７（…、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄ、…）が複数撮像された画像である要素画像群７６を表示して、被写体の立体像７４を表示するものである。なお、図８では例として、要素画像７７が倒立像の場合について示した。表示装置７は、ディスプレイ７０と、要素画像レンズ群７２と、負屈折光学系７３とを備える。   As shown in FIG. 8, the display device 7 is an element of a subject (not shown) imaged by a general imaging device in a conventional IP system such as the conventional imaging device 110 shown in FIG. 11. An element image group 76, which is an image obtained by capturing a plurality of images 77 (..., 77b, 77c, 77d,...), Is displayed, and a stereoscopic image 74 of the subject is displayed. In FIG. 8, as an example, the case where the element image 77 is an inverted image is shown. The display device 7 includes a display 70, an element image lens group 72, and a negative refraction optical system 73.

ディスプレイ（画像表示手段）７０は、ＩＰ方式における一般的な撮像装置によって撮像された要素画像群７６を表示するものである。このディスプレイ７０は、例えば、液晶ディスプレイ等の、画像を表示する一般的な表示手段によって実現することができる。   The display (image display means) 70 displays an element image group 76 imaged by a general imaging device in the IP system. The display 70 can be realized by a general display unit that displays an image, such as a liquid crystal display.

要素画像レンズ群７２は、複数の正屈折要素光学レンズ系７１（…、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、…）を、当該正屈折要素光学レンズ系７１の光軸に垂直な同一平面上にアレイ状に配置して構成されている。そして、要素画像レンズ群７２の出射端面は、後記する負屈折光学系７３の入射端面７３ａの形状に沿って隣接する。この正屈折要素光学レンズ系７１は、ディスプレイ７０に表示される要素画像群７６の要素画像７７からの光により、光軸方向（奥行き方向）に反転した被写体の像（立体像）７４'を形成するものである。正屈折要素光学レンズ系７１は、正の屈折率を有する媒質からなる少なくとも１つの光学素子から構成され、ここでは、厚肉両凸レンズからなることとした。   The element image lens group 72 includes a plurality of positive-refractive-element optical lens systems 71 (..., 71b, 71c, 71d, ...) arranged in an array on the same plane perpendicular to the optical axis of the positive-refractive-element optical lens system 71. It is arranged and configured. The exit end face of the element image lens group 72 is adjacent to the incident end face 73a of the negative refractive optical system 73 described later. The positive-refractive-element optical lens system 71 forms an object image (stereoscopic image) 74 ′ reversed in the optical axis direction (depth direction) by light from the element image 77 of the element image group 76 displayed on the display 70. To do. The positive-refractive-element optical lens system 71 is composed of at least one optical element made of a medium having a positive refractive index, and is here made of a thick biconvex lens.

ここで、要素画像群７６は、図８（ａ）に示すように、複数の集光手段によって形成された像の画像（要素画像７７）が複数配列された画像である。そして、正屈折要素光学レンズ系７１は、この要素画像７７の各々に対応して配置され、各々の要素画像７７の光が、対応する正屈折要素光学レンズ系７１に入射する。   Here, as shown in FIG. 8A, the element image group 76 is an image in which a plurality of images (element images 77) of images formed by a plurality of condensing means are arranged. The positive refraction element optical lens system 71 is arranged corresponding to each element image 77, and the light of each element image 77 is incident on the corresponding positive refraction element optical lens system 71.

そして、正屈折要素光学レンズ系７１は、ディスプレイ７０から入射した光により、負屈折光学系７３に対して像７４'（７４ａ'、７４ｂ'）を形成する。なお、この正屈折要素光学レンズ系７１は、図４に示した正屈折要素光学レンズ系４２と同様に、外部の屈折率ｎ４３、入射端面の曲率半径ｒ４１、出射端面の曲率半径ｒ４２、入射端面の面頂から出射端面の面頂までの距離ｄ４１、内部の屈折率ｎ４２及び負屈折光学系７３の屈折率ｎ４１が前記の式（８）を満たすように設定され、図４の写真フィルム４４と同じ距離だけ、ディスプレイ７０と正屈折要素光学レンズ系７１との光軸方向の距離を設定して配置することで、被写体の像７４'を表示することができる。そして、ディスプレイ７０に表示されている要素画像７７（…、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄ、…）からの光は要素画像レンズ群７２に入射し、当該要素画像レンズ群７２によって、光軸方向（奥行き方向）の配置や凹凸が反転した被写体の像（立体像）７４'が形成される。   The positive refractive element optical lens system 71 forms an image 74 ′ (74 a ′, 74 b ′) with respect to the negative refractive optical system 73 by the light incident from the display 70. This positive-refractive-element optical lens system 71 is similar to the positive-refractive-element optical lens system 42 shown in FIG. 4, and has an external refractive index n43, a radius of curvature r41 of the incident end face, a radius of curvature r42 of the outgoing end face, and an incident end face. The distance d41 from the surface top to the top of the exit end surface, the internal refractive index n42, and the refractive index n41 of the negative refractive optical system 73 are set so as to satisfy the above equation (8), and the photographic film 44 of FIG. By setting and arranging the distance in the optical axis direction between the display 70 and the positive-refractive-element optical lens system 71 by the same distance, the subject image 74 ′ can be displayed. Then, the light from the element image 77 (... 77b, 77c, 77d,...) Displayed on the display 70 enters the element image lens group 72, and the element image lens group 72 causes the optical axis direction (depth direction). ) And an object image (stereoscopic image) 74 ′ with the projections and depressions reversed.

負屈折光学系７３は、負の屈折率を持つ媒質からなる光学系であり、要素画像レンズ群７２と接する入射端面７３ａと、平面の出射端面７３ｂとを有する。この負屈折光学系７３の内部には、前記したように、光軸方向に凹凸が反転した被写体の像７４'（７４ａ'、７４ｂ'）が形成し、この像７４'からの光が出射端面７３ｂから出射する。そして、この出射端面７３ｂから出射した光は、当該出射端面７３ｂにおいて屈折し、外部に被写体の立体像７４（７４ａ、７４ｂ）を形成する。この立体像７４は、像７４'が光軸方向（奥行き方向）に反転したものであるので、撮像された被写体と、光軸方向の配置や凹凸が一致する。   The negative refracting optical system 73 is an optical system made of a medium having a negative refractive index, and has an incident end face 73a in contact with the element image lens group 72 and a flat outgoing end face 73b. As described above, an object image 74 ′ (74 a ′, 74 b ′) whose concavities and convexities are inverted in the optical axis direction is formed in the negative refraction optical system 73, and light from the image 74 ′ is emitted from the end face. The light exits from 73b. The light emitted from the emission end face 73b is refracted at the emission end face 73b to form a stereoscopic image 74 (74a, 74b) of the subject outside. Since the stereoscopic image 74 is obtained by inverting the image 74 ′ in the optical axis direction (depth direction), the captured subject matches the arrangement and the unevenness in the optical axis direction.

これによって、表示装置７は、被写体の要素画像７７が撮像された要素画像群７６をディスプレイ７０に表示することで、実物の被写体と上下左右及び奥行き方向の配置及び形状が一致する被写体の立体像７４を表示することができる。   In this way, the display device 7 displays the element image group 76 obtained by capturing the element image 77 of the subject on the display 70, so that a three-dimensional image of the subject whose arrangement and shape in the vertical and horizontal directions and the depth direction coincide with those of the real subject. 74 can be displayed.

そのため、要素画像群７６の各々の要素画像７７を点対称に変換する電気的な計算処理を行う必要がなく、表示装置７は、変換する計算を行うための高速計算機や大規模な電子回路を必要としない。   Therefore, it is not necessary to perform an electrical calculation process for converting each element image 77 of the element image group 76 into point symmetry, and the display device 7 is provided with a high-speed computer or a large-scale electronic circuit for performing the conversion calculation. do not need.

［表示装置の動作（第四の実施の形態）］
次に、図８を参照して、本発明における表示装置７が、被写体の立体像７４を表示する動作について説明する。 [Operation of Display Device (Fourth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 8, the operation of the display device 7 according to the present invention for displaying the stereoscopic image 74 of the subject will be described.

まず、表示装置７は、ディスプレイ７０に要素画像群７６を表示する。すると、要素画像群７６からの光は、要素画像レンズ群７２を構成する各々の正屈折要素光学レンズ系７１によって光軸を中心に反転されて出射し、実物の被写体と上下左右方向の配置や凹凸は一致し、かつ、光軸方向（奥行き方向）の配置や凹凸が反転した被写体の像７４'が、負屈折光学系７３の内部に形成される。   First, the display device 7 displays the element image group 76 on the display 70. Then, the light from the element image group 76 is emitted by being inverted about the optical axis by each positive refraction element optical lens system 71 constituting the element image lens group 72, and arranged in the vertical and horizontal directions with the actual subject. An object image 74 ′ in which the projections and depressions match and the arrangement in the optical axis direction (depth direction) and the projections and depressions are reversed is formed inside the negative refraction optical system 73.

そして、負屈折光学系７３に入射した光は、出射端面７３ｂにおいて屈折し、被写体の像７４'を奥行き方向に反転した立体像７４が形成される。以上の動作によって、表示装置７は、上下左右及び奥行き方向の配置や形状が正しく表現された被写体の立体像７４を表示することができる。   The light incident on the negative refraction optical system 73 is refracted at the emission end face 73b, and a stereoscopic image 74 is formed by inverting the subject image 74 ′ in the depth direction. With the above operation, the display device 7 can display the stereoscopic image 74 of the subject in which the arrangement and shape in the vertical and horizontal directions and the depth direction are correctly expressed.

［撮像装置・表示装置の他の実施の形態］
更に、本発明の撮像装置１、４（図１、図４参照）あるいは表示装置５、７（図７、図８参照）は、被写体あるいは立体像からの光を入射して、当該被写体あるいは立体像の像を形成する負屈折結像光学素子を備えることとしてもよい。ここで、図９及び図１０を参照（適宜図１、図４、図７及び図８参照）して、負屈折結像光学素子８について説明する。図９は、負屈折結像光学素子の構成を説明するための説明図、（ａ）は、ひとつの負屈折結像光学素子に、被写体あるいは立体像からの光が入射した際の光路を模式的に示す模式図、（ｂ）は、複数の負屈折結像光学素子を配列した場合における、被写体あるいは立体像からの光の光路を模式的に示す模式図、（ｃ）は、ひとつの負屈折結像光学素子に、被写体あるいは立体像からの光が入射した際の他の例における光路を模式的に示す模式図である。図１０は、本発明の他の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。 [Other Embodiments of Imaging Device / Display Device]
Furthermore, the imaging devices 1 and 4 (see FIGS. 1 and 4) or the display devices 5 and 7 (see FIGS. 7 and 8) of the present invention receive light from a subject or a three-dimensional image, and the subject or three-dimensional It is good also as providing the negative refraction imaging optical element which forms the image of an image. Here, the negative refraction imaging optical element 8 will be described with reference to FIGS. 9 and 10 (refer to FIGS. 1, 4, 7 and 8 as appropriate). FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the negative refraction imaging optical element. FIG. 9A schematically shows an optical path when light from a subject or a three-dimensional image is incident on one negative refraction imaging optical element. (B) is a schematic diagram schematically showing an optical path of light from a subject or a three-dimensional image when a plurality of negative refraction imaging optical elements are arranged, and (c) is a single negative diagram. It is a schematic diagram which shows typically the optical path in the other example when the light from a to-be-photographed object or a stereo image injects into the refractive image formation optical element. FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an imaging apparatus according to another embodiment of the present invention.

負屈折結像光学素子８は、負の屈折率を有する媒質からなり、図９（ａ）に示すように、被写体（立体像）９１、９２からの光が入射する平面の入射端面８１と、この光が出射する、入射端面８１に平行な平面の出射端面８２とを有する。この負屈折結像光学素子８は、負の屈折率を有するため、被写体（立体像）９１、９２からの光が入射端面８１から入射すると、光は屈折し、この入射端面８１に直交する方向に反転させた当該被写体（立体像）９１、９２の像９３、９４を、当該負屈折結像光学素子８の内部に形成する。ここで、被写体（立体像）９１、９２と像９３、９４の大きさは一致する。そして、この光は、出射端面８２において屈折し、負屈折結像光学素子８は、この像９３、９４を出射端面８２に直交する方向に反転させた、当該被写体（立体像）９１、９２の像（立体像）９５、９６を形成する。なお、被写体（立体像）９１が虚像である場合には、負屈折結像光学素子８は、像９５、９６の位置に実像を形成せず、観察者（視聴者）が光の進行方向に対向する方向から当該負屈折結像光学素子８を見た場合に、この位置に被写体の像（虚像）を見ることができる。   The negative refractive imaging optical element 8 is made of a medium having a negative refractive index, and as shown in FIG. 9A, a plane incident end face 81 on which light from subjects (stereoscopic images) 91 and 92 is incident, It has a plane emission end face 82 parallel to the incident end face 81 from which this light is emitted. Since the negative refraction imaging optical element 8 has a negative refractive index, when light from the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 is incident from the incident end face 81, the light is refracted, and the direction perpendicular to the incident end face 81 is obtained. The images 93 and 94 of the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 inverted to be formed inside the negative refractive imaging optical element 8. Here, the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 and the images 93 and 94 have the same size. The light is refracted at the exit end face 82, and the negative refraction imaging optical element 8 inverts the images 93 and 94 in the direction orthogonal to the exit end face 82, and the subject (stereoscopic images) 91 and 92. Images (stereoscopic images) 95 and 96 are formed. When the subject (stereoscopic image) 91 is a virtual image, the negative refraction imaging optical element 8 does not form a real image at the positions of the images 95 and 96, and the observer (viewer) moves in the light traveling direction. When the negative refraction imaging optical element 8 is viewed from the opposite direction, an image of the subject (virtual image) can be seen at this position.

また、ここでは、負屈折結像光学素子８によって２つの被写体（立体像）９１、９２の像９５、９６が形成されることとして説明したが、本発明の負屈折結像光学素子８では、ひとつ以上の被写体あるいは立体像を含む外部の空間からの光が入射端面８１に入射して屈折し、更に出射端面８２において屈折することで、この空間の立体像を形成することができる。   Here, it has been described that the images 95 and 96 of the two subjects (stereoscopic images) 91 and 92 are formed by the negative refraction image forming optical element 8, but in the negative refraction image forming optical element 8 of the present invention, Light from an external space including one or more subjects or a three-dimensional image is incident on the incident end surface 81 and refracted, and further refracted on the output end surface 82, whereby a three-dimensional image of this space can be formed.

ここで、図１０を参照して、図１に示す第一の実施の形態の撮像装置１に負屈折結像光学素子８を備えて構成された撮像装置１Ａについて説明する。撮像装置１Ａは、被写体１４と負屈折要素画像レンズ群１２との間に、負屈折結像光学素子８を備える。また、負屈折結像光学素子８以外の構成は図１に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。   Here, with reference to FIG. 10, an imaging apparatus 1A configured by including the negative refraction imaging optical element 8 in the imaging apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. The imaging apparatus 1 </ b> A includes a negative refraction imaging optical element 8 between the subject 14 and the negative refraction element image lens group 12. Since the configuration other than the negative refraction imaging optical element 8 is the same as that shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

負屈折結像光学素子８は、被写体１４からの光が入射し、内部において、当該負屈折結像光学素子８の入射端面８１に直交する方向に反転した被写体１４の像（立体像）１４ａを形成し、更に、この像１４ａを出射端面８２に直交する方向に反転した被写体１４の像（立体像）１４ｂを、負屈折要素画像レンズ群１２との間において形成する。そして、この被写体１４の像１４ｂからの光が、負屈折要素画像レンズ群１２に入射することで、撮像装置１は、被写体１４の像１４ｂのＩＰ画像を撮像することができる。そして、このＩＰ画像は、被写体１４が像１４ｂの位置にある場合に撮像装置１（図１参照）によって撮像されるＩＰ画像と同じものとなる。   The negative refraction image forming optical element 8 receives light from the subject 14 and internally converts an image (stereoscopic image) 14a of the object 14 inverted in a direction orthogonal to the incident end surface 81 of the negative refraction image forming optical element 8. Further, an image (stereoscopic image) 14b of the subject 14 obtained by inverting the image 14a in a direction orthogonal to the emission end face 82 is formed between the negative refraction element image lens group 12 and the image 14a. Then, the light from the image 14 b of the subject 14 enters the negative refraction element image lens group 12, so that the imaging device 1 can capture an IP image of the image 14 b of the subject 14. The IP image is the same as the IP image captured by the imaging device 1 (see FIG. 1) when the subject 14 is at the position of the image 14b.

同様に、第二の実施の形態の撮像装置４（図４参照）が当該負屈折結像光学素子８を備える場合には、負屈折結像光学素子８は、被写体４５と負屈折光学系４１との間に設置され、この負屈折結像光学素子８によって負屈折光学系４１との間に形成された被写体４５の像（図示せず）の光が、負屈折光学系４１に入射することで、撮像装置４は、被写体４５のＩＰ画像を撮像することができる。   Similarly, when the imaging device 4 (see FIG. 4) of the second embodiment includes the negative refraction image forming optical element 8, the negative refraction image forming optical element 8 includes the subject 45 and the negative refraction optical system 41. The light of the image of the object 45 (not shown) formed between the negative refraction optical system 41 and the negative refraction optical system 41 is incident on the negative refraction optical system 41. Thus, the imaging device 4 can capture an IP image of the subject 45.

このように、本発明の撮像装置１Ａ、４は、被写体（１４又は４５）と写真フィルム（１３又は４４）との距離が大きい場合に、負屈折結像光学素子８を介在させることで、写真フィルム（１３又は４４）から所望の距離の位置に被写体（１４又は４５）の立体像を形成させて、被写体（１４又は４５）が写真フィルム（１３又は４４）からこの距離だけ離れている場合のＩＰ画像を撮像することができる。   As described above, when the distance between the subject (14 or 45) and the photographic film (13 or 44) is large, the imaging devices 1A and 4 according to the present invention interpose the negative refraction imaging optical element 8 so that the photograph A three-dimensional image of the subject (14 or 45) is formed at a desired distance from the film (13 or 44), and the subject (14 or 45) is separated from the photographic film (13 or 44) by this distance. An IP image can be taken.

また、第三の実施の形態の表示装置５（図７参照）が当該負屈折結像光学素子８を備える場合には、負屈折結像光学素子８は、負屈折要素画像レンズ群５２の出射端面に対面して設置され、当該負屈折要素画像レンズ群５２から出射された光が、負屈折結像光学素子８の入射端面８１に入射する。そして、この光は、出射端面８２から出射する。これによって、観察者（視聴者）が、負屈折結像光学素子８及び負屈折要素画像レンズ群５２を介して要素画像群５５が表示されたディスプレイ５０を見ると、出射端面８２から出射した光により、虚像あるいは実像として、被写体の立体像を見ることができる。   When the display device 5 of the third embodiment (see FIG. 7) includes the negative refraction image forming optical element 8, the negative refraction image forming optical element 8 is emitted from the negative refraction element image lens group 52. The light that is installed facing the end surface and is emitted from the negative refraction element image lens group 52 enters the incident end surface 81 of the negative refraction imaging optical element 8. This light is emitted from the emission end face 82. Thus, when an observer (viewer) sees the display 50 on which the element image group 55 is displayed via the negative refraction image forming optical element 8 and the negative refraction element image lens group 52, the light emitted from the emission end face 82. Thus, a stereoscopic image of the subject can be seen as a virtual image or a real image.

同様にして、第四の実施の形態の表示装置７（図８参照）が当該負屈折結像光学素子８を備える場合には、負屈折結像光学素子８は、負屈折光学系７３の出射端面７３ｂに対面して設置される。そして、当該負屈折光学系７３から出射された光が、負屈折結像光学素子８の入射端面８１に入射し、負屈折結像光学素子８は、被写体の立体像７４の立体像（図示せず）を形成する。   Similarly, when the display device 7 (see FIG. 8) of the fourth embodiment includes the negative refraction image forming optical element 8, the negative refraction image forming optical element 8 is emitted from the negative refraction optical system 73. It is installed facing the end face 73b. Then, the light emitted from the negative refraction optical system 73 enters the incident end face 81 of the negative refraction image forming optical element 8, and the negative refraction image forming optical element 8 is a three-dimensional image (not shown) of the three-dimensional image 74 of the subject. Z).

このように、本発明の表示装置５、７は、負屈折要素画像レンズ群５２あるいは負屈折光学系７３と観察者（視聴者）との間に、負屈折結像光学素子８を介在させることで、観察者（視聴者）から所望の距離だけ隔てた位置に、被写体の立体像を表示することができる。   Thus, in the display devices 5 and 7 of the present invention, the negative refraction imaging optical element 8 is interposed between the negative refraction element image lens group 52 or the negative refraction optical system 73 and the viewer (viewer). Thus, a stereoscopic image of the subject can be displayed at a position separated by a desired distance from the observer (viewer).

なお、本発明の撮像装置１、４及び表示装置５、７は、図９（ｂ）に示すような、複数の負屈折結像光学素子８（８ａ、…、８ｂ）を備えることとしてもよい。この負屈折結像光学素子８は、当該負屈折結像光学素子８の出射端面８２と、隣接する負屈折結像光学素子８の入射端面８１とを、当該負屈折結像光学素子８によって形成された像９５、９６を挟んで対面させて配列されている。そして、被写体（立体像）９１、９２からの光は負屈折結像光学素子８ａに入射し、負屈折結像光学素子８ａの内部において、入射端面８１に直交する方向に反転された当該被写体（立体像）９１、９２の像９３ａ、９４ａを形成する。更に、負屈折結像光学素子８ａは、出射端面８２と隣接する負屈折結像光学素子の出射端面（図示せず）の間において、この像９３ａ、９４ａを出射端面８２に直交する方向に反転させた像９５ａ、９６ａを形成する。そして、この像９５ａ、９６ａからの光は、隣接する負屈折結像光学素子（図示せず）に入射し、同様にして、順に隣接する負屈折結像光学素子（図示せず）に入射させることができる。   The imaging devices 1 and 4 and the display devices 5 and 7 according to the present invention may include a plurality of negative refraction imaging optical elements 8 (8a,..., 8b) as shown in FIG. . The negative refraction image forming optical element 8 includes an output end surface 82 of the negative refraction image forming optical element 8 and an incident end surface 81 of the adjacent negative refraction image forming optical element 8 formed by the negative refraction image forming optical element 8. The images 95 and 96 are arranged facing each other. Then, light from the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 enters the negative refraction imaging optical element 8a, and the subject (inverted in a direction perpendicular to the incident end surface 81 inside the negative refraction imaging optical element 8a) 3D images) 91 and 92 images 93a and 94a are formed. Further, the negative refraction imaging optical element 8a inverts the images 93a and 94a in a direction orthogonal to the emission end face 82 between the emission end face 82 and the emission end face (not shown) of the negative refraction imaging optical element adjacent thereto. Formed images 95a and 96a are formed. Then, the light from the images 95a and 96a enters an adjacent negative refraction imaging optical element (not shown), and in the same manner, sequentially enters the adjacent negative refraction imaging optical element (not shown). be able to.

そして、被写体（立体像）９１、９２から一番遠い位置にある負屈折結像光学素子８ｂに、隣接する負屈折結像光学素子（図示せず）によって形成された像（図示せず）からの光が入射すると、負屈折結像光学素子８ｂは、被写体（立体像）９１、９２の像９５ｂ、９６ｂを形成することができる。   Then, from an image (not shown) formed by an adjacent negative refraction imaging optical element (not shown) on the negative refraction imaging optical element 8b located farthest from the subjects (stereoscopic images) 91 and 92. Is incident, the negative refraction imaging optical element 8b can form images 95b and 96b of subjects (stereoscopic images) 91 and 92.

また、本発明の撮像装置１、４及び表示装置５、７は、図９（ｃ）に示すような、被写体（立体像）９１、９２の像を内部において形成しない負屈折結像光学素子８Ａを備えることとしてもよい。入射端面８１から入射した被写体（立体像）９１、９２からの光は、当該入射端面８１において屈折し、進むにつれて徐々に収束するが、この負屈折結像光学素子８は、入射端面８１に直交する方向の長さが短いため、被写体（立体像）９１、９２の像を内部に形成せずに出射端面８２から出射して拡散する。   Further, the imaging devices 1 and 4 and the display devices 5 and 7 according to the present invention have a negative refraction imaging optical element 8A that does not form images of subjects (stereoscopic images) 91 and 92 as shown in FIG. 9C. It is good also as providing. The light from the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 incident from the incident end face 81 is refracted at the incident end face 81 and gradually converges as it proceeds. The negative refraction imaging optical element 8 is orthogonal to the incident end face 81. Since the length in the direction is short, the images of the subjects (stereoscopic images) 91 and 92 are emitted from the emission end face 82 and diffused without being formed inside.

そして、撮像装置１、４（図１、図４参照）が、この負屈折結像光学素子８Ａを備える場合には、出射端面８２から出射した拡散光の進行方向とは逆の方向にこの光の光路を延長した収束点９７、９８の位置に、被写体９１、９２がある場合のＩＰ画像を撮像することができる。また、表示装置５、７（図７、図８参照）が、この負屈折結像光学素子８Ａを備える場合には、収束点９７、９８の位置に立体像９１、９２の虚像を形成することができる。   When the imaging devices 1 and 4 (see FIGS. 1 and 4) include the negative refraction imaging optical element 8A, this light is directed in the direction opposite to the traveling direction of the diffused light emitted from the emission end face 82. It is possible to capture an IP image when the subjects 91 and 92 are at the positions of convergence points 97 and 98 obtained by extending the optical path. When the display devices 5 and 7 (see FIGS. 7 and 8) include the negative refraction image forming optical element 8A, the virtual images of the three-dimensional images 91 and 92 are formed at the positions of the convergence points 97 and 98. Can do.

本発明の第一の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the imaging device which is 1st embodiment of this invention. 本発明の第一の実施の形態である撮像装置の負屈折要素光学レンズ系の構成と、当該負屈折要素光学レンズ系に入射した被写体からの光の光路とを模式的に示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the negative refractive element optical lens system of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention and the optical path of light from a subject incident on the negative refractive element optical lens system. is there. 本発明の第一の実施の形態である撮像装置の負屈折要素光学レンズ系によって形成される像の横倍率と、負屈折要素光学レンズ系の凸レンズ面の面頂から被写体までの距離との関係を示すグラフである。The relationship between the lateral magnification of the image formed by the negative refraction element optical lens system of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention and the distance from the top of the convex lens surface of the negative refraction element optical lens system to the subject It is a graph which shows. 本発明の第二の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the imaging device which is 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二の実施の形態である撮像装置の正屈折要素光学レンズ系の構成と、当該正屈折要素光学レンズ系に入射した被写体からの光の光路とを模式的に示した模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a positive refractive element optical lens system of an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention and an optical path of light from a subject incident on the positive refractive element optical lens system. is there. 撮像装置の正屈折要素光学レンズ系によって形成される像の横倍率と、正屈折要素光学レンズ系の凸レンズ面の面頂から被写体までの距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the lateral magnification of the image formed by the positive refracting element optical lens system of an imaging device, and the distance from the surface top of the convex lens surface of a positive refracting element optical lens system to a to-be-photographed object. 本発明の第三の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図、（ａ）は、表示装置のディスプレイに表示される要素画像群の例を示す説明図、（ｂ）は、表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図である。The schematic diagram which showed typically the structure of the display apparatus which is 3rd embodiment of this invention, (a) is explanatory drawing which shows the example of the element image group displayed on the display of a display apparatus, (b) FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a display device and a stereoscopic image of a subject displayed by the display device. 本発明の第四の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図、（ａ）は、表示装置のディスプレイに表示される要素画像群の例を示す説明図、（ｂ）は、表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図である。The schematic diagram which showed typically the structure of the display apparatus which is 4th embodiment of this invention, (a) is explanatory drawing which shows the example of the element image group displayed on the display of a display apparatus, (b) FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a display device and a stereoscopic image of a subject displayed by the display device. 本発明の第二の実施の形態である表示装置の負屈折結像光学素子の構成を説明するための説明図、（ａ）は、ひとつの負屈折結像光学素子に、被写体あるいは立体像からの光が入射した際の光路を模式的に示す模式図、（ｂ）は、複数の負屈折結像光学素子を配列した場合における、被写体あるいは立体像からの光の光路を模式的に示す模式図、（ｃ）は、ひとつの負屈折結像光学素子に、被写体あるいは立体像からの光が入射した際の他の例における光路を模式的に示す模式図である。FIG. 7A is an explanatory diagram for explaining a configuration of a negative refraction image forming optical element of a display device according to a second embodiment of the present invention. FIG. FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing an optical path when light from the subject or a three-dimensional image is arranged when a plurality of negative refraction imaging optical elements are arranged. FIG. 4C is a schematic diagram schematically showing an optical path in another example when light from a subject or a three-dimensional image is incident on one negative refraction imaging optical element. 本発明の他の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the structure of the imaging device which is other embodiment of this invention. 従来のＩＰ方式における、被写体の撮像方法を模式的に示す説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式の撮像装置の構成を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の撮像装置によって撮像された画像の例を模式的に示す模式図である。An explanatory view schematically showing a subject imaging method in a conventional IP system, (a) is a schematic diagram schematically showing a configuration of a conventional IP imaging device, and (b) is an imaging in (a). It is a schematic diagram which shows typically the example of the image imaged with the apparatus. 従来のＩＰ方式を用いて撮像された画像の変換方法を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows typically the conversion method of the image imaged using the conventional IP system. 従来のＩＰ方式における、被写体の立体像の表示方法を模式的に示す説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式における表示装置の構成と、当該表示装置によって表示される被写体の立体像を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の表示装置においてディスプレイに表示される画像の例を模式的に示す説明図である。An explanatory view schematically showing a method for displaying a stereoscopic image of a subject in a conventional IP system, (a) schematically shows a configuration of a display device in a conventional IP method and a stereoscopic image of a subject displayed by the display device. (B) is explanatory drawing which shows typically the example of the image displayed on a display in the display apparatus of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１、１Ａ 撮像装置
１１ 負屈折要素光学レンズ系
１２ 負屈折要素画像レンズ群
１３ 写真フィルム（画像撮像手段）
１４ 被写体
４ 撮像装置
４１ 負屈折光学系
４１ａ 入射端面
４１ｂ 出射端面
４２ 正屈折要素光学レンズ系
４３ 要素画像レンズ群
４４ 写真フィルム（画像撮像手段）
４５ 被写体
５ 表示装置
５０ ディスプレイ（画像表示手段）
５１ 負屈折要素光学レンズ系
５２ 負屈折要素画像レンズ群
５５ 要素画像群
５６ 要素画像
７ 表示装置
７０ ディスプレイ（画像表示手段）
７１ 正屈折要素光学レンズ系
７２ 要素画像レンズ群
７３ 負屈折光学系
７３ａ 入射端面
７３ｂ 出射端面
８、８Ａ 負屈折結像光学素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Image pick-up device 11 Negative refraction element optical lens system 12 Negative refraction element image lens group 13 Photo film (image pick-up means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Subject 4 Imaging device 41 Negative refraction optical system 41a Incidence end surface 41b Outgoing end surface 42 Positive refraction element optical lens system 43 Element image lens group 44 Photo film (image imaging means)
45 Subject 5 Display device 50 Display (image display means)
51 negative refraction element optical lens system 52 negative refraction element image lens group 55 element image group 56 element image 7 display device 70 display (image display means)
71 Positive Refraction Element Optical Lens System 72 Element Image Lens Group 73 Negative Refraction Optical System 73a Incident End Face 73b Outgoing End Face 8, 8A Negative Refractive Imaging Optical Element

Claims (8)

被写体の像を撮像する撮像装置であって、
前記被写体からの光が入射する複数の負屈折要素光学レンズ系を、当該負屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した負屈折要素画像レンズ群と、
この負屈折要素画像レンズ群の負屈折要素光学レンズ系によって形成された前記被写体の像を撮像する画像撮像手段とを備え、
前記負屈折要素光学レンズ系が、負の屈折率を有する媒質からなり、前記被写体が当該負屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成し、前記被写体が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成することを特徴とする撮像装置。 An imaging device that captures an image of a subject,
A plurality of negative-refractive-element optical lens systems on which light from the subject is incident, a negative-refractive-element image lens group arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the negative-refractive element optical lens system;
Image capturing means for capturing an image of the subject formed by the negative refraction element optical lens system of the negative refraction element image lens group;
When the negative refractive element optical lens system is made of a medium having a negative refractive index and the subject is located far from the object side focal point of the negative refractive element optical lens system, an erect image of the subject is formed. An imaging apparatus that forms an inverted image of the subject when the subject is at a position closer to the object-side focus. 前記被写体からの光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備え、
前記負屈折結像光学素子から出射した光が入射する位置に、前記負屈折要素画像レンズ群を配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 A negative incidence surface made of a medium having a negative refractive index, having a plane incident end face on which light from the subject is incident and a plane emission end face parallel to the incident end face and emitting the light. A refractive imaging optical element;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the negative refraction element image lens group is arranged at a position where light emitted from the negative refraction imaging optical element is incident. 被写体の像を撮像する撮像装置であって、
前記被写体からの光が入射する平面の入射端面を有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折光学系と、
正の屈折率を有する媒質からなり、前記負屈折光学系から出射した光を屈折する複数の正屈折要素光学レンズ系を、当該正屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した要素画像レンズ群と、
この要素画像レンズ群の正屈折要素光学レンズ系によって形成された像を撮像する画像撮像手段とを備え、
前記負屈折光学系の入射端面が、前記正屈折要素光学レンズ系の光軸と直交し、
前記負屈折光学系の出射端面が、前記要素画像レンズ群の正屈折要素光学レンズ系の入射端面の形状に沿って隣接し、
前記正屈折要素光学レンズ系が、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が当該正屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成し、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成することを特徴とする撮像装置。 An imaging device that captures an image of a subject,
A negative refraction optical system having a flat incident end face on which light from the subject is incident and made of a medium having a negative refractive index;
A plurality of positive refractive element optical lens systems that are made of a medium having a positive refractive index and refract light emitted from the negative refractive optical system are on the same plane orthogonal to the optical axis of the positive refractive element optical lens system. Element image lens groups arranged in an array on,
Image pickup means for picking up an image formed by the positive refractive element optical lens system of the element image lens group,
The incident end face of the negative refractive optical system is orthogonal to the optical axis of the positive refractive element optical lens system,
The exit end face of the negative refraction optical system is adjacent along the shape of the entrance end face of the positive refraction element optical lens system of the element image lens group,
The positive refractive element optical lens system forms an inverted image of the subject when the image of the subject formed by the negative refractive optical system is located far from the object side focal point of the positive refractive element optical lens system. And an erecting image of the subject when the subject image formed by the negative refraction optical system is at a position closer to the object-side focal point. 前記被写体からの光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備え、
前記負屈折結像光学素子から出射した光が入射する位置に、前記負屈折光学系を配置したことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。 A negative incidence surface made of a medium having a negative refractive index, having a plane incident end face on which light from the subject is incident and a plane emission end face parallel to the incident end face and emitting the light. A refractive imaging optical element;
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the negative refractive optical system is disposed at a position where light emitted from the negative refractive imaging optical element is incident. 正の屈折率を有する媒質からなる複数の凸レンズを、当該凸レンズの光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した凸レンズ群の各々の前記凸レンズによって形成される被写体の像の画像である要素画像を複数有する要素画像群を入力して、前記被写体の立体像を表示する表示装置であって、
前記要素画像群を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段に表示された、各々の前記要素画像からの光が入射する複数の負屈折要素光学レンズ系を、当該負屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した負屈折要素画像レンズ群とを備え、
前記負屈折要素光学レンズ系が、負の屈折率を有する媒質からなり、前記被写体が当該負屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成し、前記被写体が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成することを特徴とする表示装置。 A plurality of convex lenses made of a medium having a positive refractive index are images of an object image formed by the convex lenses of each convex lens group arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the convex lens. A display device that inputs a group of element images having a plurality of element images and displays a stereoscopic image of the subject,
Image display means for displaying the element image group;
A plurality of negative refracting element optical lens systems displayed on the image display means on which light from each element image is incident are arrayed on the same plane orthogonal to the optical axis of the negative refracting element optical lens system. Negative refractive element image lens group arranged in a shape,
When the negative refractive element optical lens system is made of a medium having a negative refractive index and the subject is located far from the object side focal point of the negative refractive element optical lens system, an erect image of the subject is formed. A display device that forms an inverted image of the subject when the subject is at a position closer to the object-side focus. 前記負屈折要素画像レンズ群から出射した光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。   A negative refractive index having a plane incident end face on which light emitted from the negative refractive element image lens group is incident and a plane exit end face parallel to the incident end face and emitting the light. The display device according to claim 5, further comprising a negative refraction imaging optical element made of a medium having 正の屈折率を有する媒質からなる複数の凸レンズを、当該凸レンズの光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した凸レンズ群の各々の前記凸レンズによって形成される被写体の像の画像である要素画像を複数有する要素画像群を入力して、前記被写体の立体像を表示する表示装置であって、
前記要素画像群を表示する画像表示手段と、
正の屈折率を有する媒質からなり、前記画像表示手段に表示された、各々の前記要素画像からの光が入射する複数の正屈折要素光学レンズ系を、当該正屈折要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上にアレイ状に配列した要素画像レンズ群と、
前記要素画像レンズ群からの光が入射し、当該光が出射する平面の出射端面を有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折光学系とを備え、
前記要素画像レンズ群の出射端面が、前記負屈折光学系の入射端面の形状に沿って隣接し、
前記正屈折要素光学レンズ系が、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が当該正屈折要素光学レンズ系の物側焦点より遠い位置にある場合には、前記被写体の倒立像を形成し、前記負屈折光学系によって形成される前記被写体の像が前記物側焦点より近い位置にある場合には、前記被写体の正立像を形成する表示装置。 A plurality of convex lenses made of a medium having a positive refractive index are images of an object image formed by the convex lenses of each convex lens group arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis of the convex lens. A display device that inputs a group of element images having a plurality of element images and displays a stereoscopic image of the subject,
Image display means for displaying the element image group;
A plurality of positive-refractive element optical lens systems that are made of a medium having a positive refractive index and that are displayed on the image display unit and into which light from each of the elemental images is incident are represented by an optical axis of the positive-refractive element optical lens system. Element image lens groups arranged in an array on the same plane orthogonal to
A negative refraction optical system composed of a medium having a negative refractive index, and having a flat emission end face from which light from the element image lens group is incident and the light is emitted;
The exit end face of the element image lens group is adjacent along the shape of the entrance end face of the negative refractive optical system,
The positive refractive element optical lens system forms an inverted image of the subject when the image of the subject formed by the negative refractive optical system is located far from the object side focal point of the positive refractive element optical lens system. A display device that forms an erect image of the subject when the image of the subject formed by the negative refraction optical system is at a position closer to the object-side focal point. 負屈折光学系から出射した光が入射する平面の入射端面と、前記入射端面に対して平行であり、かつ、前記光が出射する平面の出射端面とを有し、負の屈折率を持つ媒質からなる負屈折結像光学素子を備えることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。   A medium having a negative refractive index, having a plane incident end face on which light emitted from the negative refractive optical system is incident, and a plane emission end face parallel to the incident end face and emitting the light. The display device according to claim 7, further comprising a negative refraction image-forming optical element comprising:
JP2005127103A 2005-04-25 2005-04-25 Imaging device and display device Expired - Fee Related JP4504865B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005127103A JP4504865B2 (en) 2005-04-25 2005-04-25 Imaging device and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005127103A JP4504865B2 (en) 2005-04-25 2005-04-25 Imaging device and display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006304230A JP2006304230A (en) 2006-11-02
JP4504865B2 true JP4504865B2 (en) 2010-07-14

Family

ID=37471946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005127103A Expired - Fee Related JP4504865B2 (en) 2005-04-25 2005-04-25 Imaging device and display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4504865B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007256929A (en) * 2006-02-23 2007-10-04 Olympus Corp Lens system
JP5238429B2 (en) 2008-09-25 2013-07-17 株式会社東芝 Stereoscopic image capturing apparatus and stereoscopic image capturing system
WO2011033816A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 シャープ株式会社 Display device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000308091A (en) * 1999-04-26 2000-11-02 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic image pickup device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3836550B2 (en) * 1996-11-19 2006-10-25 日本放送協会 Stereo imaging device and stereoscopic display device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000308091A (en) * 1999-04-26 2000-11-02 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic image pickup device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006304230A (en) 2006-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Development of a low cost high precision three-layer 3D artificial compound eye
CN103685886B (en) Image capture system and imaging optical system
KR101067941B1 (en) Optical system
CN108519655A (en) Small-sized focal length lens external member
CN103703403A (en) Wide-angle lens and imaging device
US20210041673A1 (en) Optical imaging system
JPH11305164A (en) Stereoscopic image device
JP6307666B2 (en) Imaging device
US20060024044A1 (en) Finder optical system for a single-lens reflex camera
TW201200958A (en) Stereograph capturing device
Sun et al. Single-lens camera based on a pyramid prism array to capture four images
JP4504865B2 (en) Imaging device and display device
CN104937471A (en) Imaging optics
Chen et al. Optics system design applying a micro-prism array of a single lens stereo image pair
JP2009216600A (en) Distance measuring device
CN214311070U (en) Optical system, image capturing module and binocular stereoscopic vision imaging equipment
US20120147247A1 (en) Optical system and imaging apparatus including the same
JP5231589B2 (en) Stereoscopic image capturing apparatus and electronic apparatus
JP5846275B2 (en) Optical system and imaging system
CN102314067A (en) Three-dimensional photographing device
JP4676861B2 (en) Imaging device and display device
Chen et al. Panoramic stereo photography based on single-lens with a double-symmetric prism
Arianpour et al. Enhanced signal coupling in wide-field fiber-coupled imagers
JP2019074758A (en) Entire celestial sphere-type image-capturing system and image-capturing optical system
JP5452800B2 (en) Stereoscopic imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20061227

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100330

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4504865

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140430

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees