JP3092224B2 - 3D image recording device - Google Patents

3D image recording device

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JP3092224B2
JP3092224B2 JP03200502A JP20050291A JP3092224B2 JP 3092224 B2 JP3092224 B2 JP 3092224B2 JP 03200502 A JP03200502 A JP 03200502A JP 20050291 A JP20050291 A JP 20050291A JP 3092224 B2 JP3092224 B2 JP 3092224B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、三次元画像を記録する
装置に係り、特に三次元画像の記録を高速に行なえると
共に、装置の小形化を図り得るようにした三次元画像記
録装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for recording a three-dimensional image, and more particularly to a three-dimensional image recording apparatus capable of recording a three-dimensional image at a high speed and reducing the size of the apparatus. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、三次元画像表示の分野におい
ては、眼鏡を用いない三次元画像として、現在中心的に
用いられている手法としては、ホログラムやレンチキュ
ラーシートを用いた方法がある。近年になって、このど
ちらの方法においても、立体テレビと呼ばれるような動
画像表示や、三次元プリンターと呼ばれるような実在す
る物体を撮影せず、コンピュータ内等における三次元情
報を、直接可視化する手法が発表されてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of three-dimensional image display, a method using a hologram or a lenticular sheet has been mainly used as a three-dimensional image without using glasses. In recent years, in both methods, three-dimensional information in a computer or the like is directly visualized without displaying a moving image called a stereoscopic television or photographing a real object called a three-dimensional printer. Methods have been announced.

【0003】以下、これらの手法について簡単に説明す
る。
[0003] These methods will be briefly described below.

【0004】(a)ホログラムを用いた立体テレビ 1990年1月に、MITのベントン教授により、アメ
リカのSPIEで発表されたもので、レーザー光をAO
M(音響光学変調器)を用いて変調し、微小なホログラ
ムをリアルタイムに作成し、そのホログラムをポリゴン
ミラーやガルバノミラー(両方とも、ミラーを動かすこ
とによって光の向きを変えることができる)を用いて二
次元空間上に配置し、ホログラムによる三次元画像を作
成する手法である。
(A) Three-dimensional television using hologram In January 1990, a MIT professor, Benton, announced at SPIE in the United States.
Modulate using M (acousto-optic modulator), create minute hologram in real time, and use hologram with polygon mirror or galvanometer mirror (both can change the direction of light by moving mirror) This is a method of creating a three-dimensional image by holograms by arranging them in a two-dimensional space.

【0005】(b)レンチキュラーシートによる立体テ
レビ 1991年1月の日本写真学会誌 第54巻 第1号
「立体テレビ」に、NHKの元木氏によって解説されて
いるように、レンチキュラーシートと液晶パネル等を組
み合わせ、レンチキュラーシートのレンズの特性をうま
く利用して、液晶パネル等の表示素子をリアルタイムに
駆動することによって、三次元の動画像を作成する方法
が様々なところで提案されている。
(B) 3D Television with Lenticular Sheet As described by NHK's Motoki in January 54, Vol. 54, No. 1, "3D Television" of the Photographic Society of Japan, a lenticular sheet and a liquid crystal panel. Various methods have been proposed in various places for creating a three-dimensional moving image by driving a display element such as a liquid crystal panel in real time by making good use of the characteristics of a lens of a lenticular sheet.

【0006】(c)ホログラムによる三次元プリンター 1990年に、東京工業大学の山口氏等によってSPI
Eで発表されたもので、液晶パネルで変調されたパター
ンをレンズによって集光し、微小なドット単位のホログ
ラムの集合によって構成されるリップマンホログラムに
よる三次元ディスプレイである。この方法は、二次元画
像のプリンターやプロッターのように、コンピュータ上
の三次元情報のハードコピーを直接作成することができ
る。
(C) Three-dimensional printer using hologram In 1990, Yamaguchi et al.
This is a three-dimensional display using Lippmann holograms, which was announced at E. The pattern modulated by the liquid crystal panel is condensed by a lens, and a collection of holograms in minute dot units is formed. This method can directly create a hard copy of three-dimensional information on a computer, such as a two-dimensional image printer or plotter.

【0007】(d)レンチキュラーシートによる三次元
プリンター 1991年6月の3Dフォーラムにおいて、ビクターの
岩原氏によって報告された「インテグラル・フォトグラ
フィーを用いた三次元プロッター」に開示されているよ
うに、点光源を移動させながら、レンチキュラーシート
を通して感光材料に多重露光をかけることにより、三次
元ディスプレイを作成する方法である。この方法では先
のホログラムによる方法と同様に、コンピュータ上の三
次元情報のハードコピーを直接作成することができる。
(D) Lenticular sheet three-dimensional printer As disclosed in "3D plotter using integral photography" reported by Victor Iwahara at the 3D Forum in June 1991, This is a method of creating a three-dimensional display by performing multiple exposure on a photosensitive material through a lenticular sheet while moving a point light source. In this method, a hard copy of three-dimensional information on a computer can be directly created, as in the method using a hologram.

【0008】このように、最近では、三次元画像表示の
分野においては、ホログラムやレンチキュラーシートを
用いたステレオ像等が実用化されている。これらの分野
においては、最近になって、印刷物のような固定された
イメージではなく、いわゆる三次元テレビのような動画
像、もしくは可変可能なイメージを作成する方法が開発
されてきている。
As described above, recently, in the field of three-dimensional image display, a stereo image using a hologram or a lenticular sheet has been put to practical use. In these fields, recently, a method for creating a moving image such as a three-dimensional television or a variable image, instead of a fixed image such as a printed matter, has been developed.

【0009】これらの方法は、一般に、コンピュータ上
で作成された架空の三次元イメージを表現するために用
いられているが、実在の物体等を撮影した原画から三次
元画像を表示させるためには、何らかの方法によって被
写体の三次元情報を記録する必要がある。
These methods are generally used to represent a fictitious three-dimensional image created on a computer. However, in order to display a three-dimensional image from an original image of a real object or the like, It is necessary to record the three-dimensional information of the subject by some method.

【0010】従来、ホログラフィックステレオグラムや
レンチキュラーシートを用いた立体ディスプレイの原画
として用いる視差画像を得るための方法としては、例え
ば図5に示すように、被写体1に対して、カメラ2を移
動ステージ3で水平に移動させながら撮影することによ
って、複数の視差画像を得る方法や、図6に示すよう
に、被写体1を回転ステージ4上に載せ、被写体1を回
転させながらカメラ2で撮影することによって、複数の
視差画像を得る方法等がある。
Conventionally, as a method for obtaining a parallax image used as an original image of a three-dimensional display using a holographic stereogram or a lenticular sheet, for example, as shown in FIG. A method of obtaining a plurality of parallax images by moving the subject 1 horizontally, or placing the subject 1 on a rotating stage 4 and taking a picture with the camera 2 while rotating the subject 1 as shown in FIG. And a method of obtaining a plurality of parallax images.

【0011】しかしながら、これらの方法では、いずれ
も撮影に駆動部分が存在するため、三次元画像の記録を
高速に行なうことができないないばかりでなく、その分
だけ装置が大形化する。また、特に図3に示す方法で
は、被写体1を回転ステージ4上に載せる必要があるた
め、対象となる被写体1の大きさ、重量、不安定さ(気
体、液体等は、回転ステージ4上に載せることができな
い)に制限が生じる。
However, in each of these methods, since there is a driving part in photographing, not only the three-dimensional image cannot be recorded at a high speed but also the apparatus becomes larger. In particular, in the method shown in FIG. 3, since the subject 1 needs to be placed on the rotating stage 4, the size, weight, and instability of the subject 1 (gas, liquid, etc. Can not be placed).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
方法においては、三次元画像の記録を高速に行なえない
ばかりでなく、装置が大形化するという問題があった。
As described above, the conventional method has problems that not only cannot three-dimensional images be recorded at high speed, but also that the apparatus becomes large.

【0013】本発明は上記のような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、三次元画像の記録を高
速に行なうことができると共に、装置の小形化を図るこ
とが可能な極めて信頼性の高い三次元画像記録装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to record a three-dimensional image at high speed and to downsize the apparatus. An object of the present invention is to provide an extremely reliable three-dimensional image recording apparatus.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項1に記載の発明の三次元画像記録装
置は、被写体からの物体光が入射され、結像位置に被写
体の像を結像させる結像レンズと、結像レンズの結像位
置またはその近傍位置に配設される撮像素子と、結像レ
ンズと撮像素子との間に配設され、被写体からの物体光
の一部のみを透過しかつその位置が任意に移動自在な透
光部を有する空間変調素子とを備え、空間変調素子の透
光部の位置を任意に変化させ撮像素子の各画素の光の強
度を測定し、光の方向の強度を記録する操作を繰り返
し、一連の前記操作により、変化した透光部の位置に対
応した視差を持つ被写体の画像を、撮像素子により複数
撮影するようにしている。
In order to achieve the above object, first, a three-dimensional image recording apparatus according to the first aspect of the present invention is arranged such that object light from a subject is incident on the three-dimensional image recording apparatus. An imaging lens for forming an image, an imaging element disposed at or near the imaging position of the imaging lens, and an imaging lens disposed between the imaging lens and the imaging element, for transmitting object light from the subject. a spatial modulation element transmits a portion only and that position has a freely transparent portion arbitrarily move, the intensity of light of each pixel of the imaging device is arbitrarily changing the position of the transparent portion of the spatial light modulator was measured, repeat an operation to record the intensity of the direction of the light
Then, the position of the changed light transmitting portion is changed by the series of operations described above.
Multiple images of the subject with corresponding parallax
I try to shoot .

【0015】また、請求項4に記載の発明の三次元画像
記録装置は、被写体からの物体光が入射され、当該入射
光を反射させる凹面鏡と、凹面鏡からの反射光が入射さ
れ、結像位置に被写体の像を結像させる結像レンズと、
結像レンズの結像位置またはその近傍位置に配設される
撮像素子と、結像レンズと撮像素子との間に配設され、
被写体からの物体光の一部のみを透過しかつその位置が
任意に移動自在な透光部を有する空間変調素子とを備
え、空間変調素子の透光部の位置を任意に変化させ撮像
素子の各画素の光の強度を測定し、光の方向の強度を記
録する操作を繰り返し、一連の前記操作により、変化し
た透光部の位置に対応した視差を持つ被写体の画像を、
撮像素子により複数撮影するようにしている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image recording apparatus, wherein object light from a subject is incident, a concave mirror for reflecting the incident light, reflected light from the concave mirror is incident, and an image forming position is obtained. An imaging lens that forms an image of the subject on the
An imaging element disposed at an imaging position of the imaging lens or a position in the vicinity thereof, disposed between the imaging lens and the imaging element,
A spatial modulation device having transmitted through only part of the object light and freely translucent portion arbitrarily move its position from the subject, the image sensor optionally changing the position of the transparent portion of the spatial light modulator the intensity of light of each pixel is measured, the strength in the direction of the optical repeating the operation of recording, by a series of the operations, change
Image of the subject with parallax corresponding to the position of the transparent part
A plurality of images are taken by an image sensor .

【0016】ここで、特に空間変調素子としては、液晶
パネルを用いるようにしている。また、空間変調素子
は、結像レンズの焦点位置またはその近傍位置に配置す
るようにしている。さらに、被写体の位置に応じて、凹
面鏡の角度を変えることにより結像位置を任意に変える
ようにしている。
Here, in particular, a liquid crystal panel is used as the spatial modulation element. The spatial modulation element is arranged at the focal position of the imaging lens or at a position near the focal position. Further, the imaging position is arbitrarily changed by changing the angle of the concave mirror according to the position of the subject.

【0017】[0017]

【作用】従って、本発明の三次元画像記録装置において
は、空間変調素子の一部分を透光部とし、他の部分を不
透光部とすることにより、被写体からの物体光は、空間
変調素子の透光部の部分をスリットとして、その部分を
透過した光のみが結像されることになる。そのため、撮
像素子の各画素毎に、光の方向が決定される。そして、
空間変調素子の透光部の位置を少しずつ任意に移動
、撮像素子の各画素の光の強度を測定し、光の方向の
強度を記録する操作を繰り返し、一連の前記操作によ
り、変化した透光部の位置に対応した視差を持つ被写体
の画像を、撮像素子により複数撮影する。これにより、
三次元情報を記録するために必要な、多方向からの視点
(空間変調素子の開口)に応じた視差画像(二次元)
を、1回の記録につき複数回(例えば、左→中→右の3
回)行ない、三次元画像としての左右の視差をもった画
像を記録することが可能となる。
Therefore, in the three-dimensional image recording apparatus of the present invention, the object light from the subject can be separated from the spatial modulation element by using a part of the spatial modulation element as a translucent part and the other part as an opaque part. Is formed as a slit, and only light transmitted through that portion is imaged. Therefore, the direction of light is determined for each pixel of the image sensor. And
It is moved to an arbitrary position of the transparent portion of the spatial light modulator gradually
The operation of measuring the light intensity of each pixel of the image sensor and recording the intensity in the light direction is repeated, and a series of the above operations are performed.
Subject with parallax corresponding to the changed position of the light-transmitting part
Are photographed by the image sensor. This allows
View from multiple directions necessary to record 3D information
Parallax image (two-dimensional) according to (aperture of spatial modulation element)
A plurality of times per recording (for example, 3 → left → middle → right)
Times) to record an image having left and right parallax as a three-dimensional image.

【0018】また、請求項4に記載の発明の三次元画像
記録装置においては、前述した請求項1に記載の発明と
同様の作用を奏することができるのに加えて、結像レン
ズの手前に凹面鏡を配置することにより、結像レンズを
小形化することができると共に、コストダウンも図るこ
とができる。
In the three-dimensional image recording apparatus according to the fourth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image recording apparatus according to the first aspect.
In addition to achieving the same effect, by arranging the concave mirror in front of the imaging lens, it is possible to reduce the size of the imaging lens and to reduce the cost.

【0019】[0019]

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the concept of the present invention will be described.

【0020】一般に、テレビカメラにおいて、撮像素子
は光の強度のみを記録するため、二次元的な情報しか記
録できない。一方、ホログラムでは、光の強度と位相情
報を記録しているため、立体像を表示することが可能に
なっている。しかしながら、複数の視差画像から合成す
るステレオグラムにおいては、光の位相情報は必要がな
く、光の強度と方向のみの情報で立体像の表示が可能で
ある。そこで、本発明では、光の強度と方向を記録する
装置を提案するものである。
In general, in a television camera, an image sensor records only light intensity, and therefore can record only two-dimensional information. On the other hand, a hologram records light intensity and phase information, so that a three-dimensional image can be displayed. However, in a stereogram synthesized from a plurality of parallax images, light phase information is not required, and a stereoscopic image can be displayed using only information on light intensity and direction. Therefore, the present invention proposes an apparatus for recording the intensity and direction of light.

【0021】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention based on the above-described concept will be described in detail with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明による三次元画像記録装置
の全体構成例を示す概要図である。すなわち、本実施例
の三次元画像記録装置は、図1に示すように、被写体1
1からの物体光が入射され、結像位置に被写体11の像
12を結像させる結像レンズ13と、結像レンズ13の
結像位置に配設される撮像素子14と、結像レンズ13
と撮像素子14との間に配設され、被写体11からの物
体光の一部のみを透過し、かつその位置が任意に移動自
在な透光部15aを有する空間変調素子15とから構成
している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a three-dimensional image recording apparatus according to the present invention. That is, as shown in FIG. 1, the three-dimensional image recording apparatus of this embodiment
An imaging lens 13 that receives the object light from the imaging lens 1 and forms an image 12 of the subject 11 at the imaging position, an imaging element 14 that is disposed at the imaging position of the imaging lens 13, and an imaging lens 13.
And a spatial modulation element 15 having a light-transmitting portion 15a which is disposed between the image pickup device 14 and transmits only a part of the object light from the subject 11 and whose position is freely movable. I have.

【0023】ここで、結像レンズ13としては、結像レ
ンズ13の瞳の大きさによって視域が限定されるため、
結像レンズ13の瞳の大きさ(光が有効に作用する範囲
d)は、必要な視域に相当する大きさのレンズを用い
る。
Here, since the visual field of the imaging lens 13 is limited by the size of the pupil of the imaging lens 13,
For the size of the pupil of the imaging lens 13 (the range d in which light works effectively), a lens having a size corresponding to a necessary viewing zone is used.

【0024】一方、空間変調素子15としては、例えば
複数個の液晶ユニットの集合体からなる液晶パネルを用
いて構成しており、上記透光部15aとしては、その部
分の液晶ユニットに電界を印加し(電界印加により光が
透過する)、かつその電界印加の対象となる液晶ユニッ
トを順次転移させることにより、透光部15aを移動す
るようにしている。また、空間変調素子15の透光部1
5aの形状としては、例えば図2に示すように、細長い
スリット状のものとすることができる。さらに、空間変
調素子15の透光部15aの大きさとしては、光の回折
による影響が生じない程度の大きさにすることが好まし
い。
On the other hand, the spatial modulation element 15 is constituted by using, for example, a liquid crystal panel composed of an aggregate of a plurality of liquid crystal units. As the light transmitting portion 15a, an electric field is applied to the liquid crystal unit in that portion. (The light is transmitted by the application of an electric field), and the liquid crystal units to which the electric field is applied are sequentially shifted to move the light transmitting portion 15a. Further, the light transmitting portion 1 of the spatial modulation element 15
As shown in FIG. 2, for example, the shape of the slit 5a can be an elongated slit shape. Further, it is preferable that the size of the light transmitting portion 15a of the spatial modulation element 15 be set to a size that does not cause the influence of light diffraction.

【0025】次に、以上のように構成した本実施例の三
次元画像記録装置の作用について説明する。
Next, the operation of the three-dimensional image recording apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.

【0026】図1において、結像レンズ13で結像した
被写体11の像12は、撮像素子14上に結像される。
この場合、本実施例では、結像レンズ13と撮像素子1
4との間に空間変調素子15を配設している。そして、
空間変調素子15の一部分の液晶ユニットに電界を印加
して透光部15aとし、他の部分を不透光部とすること
により、被写体11からの物体光は、空間変調素子15
の透光部15aの部分をスリットとして、その部分を透
過した光のみが結像されることになる。そのため、撮像
素子14の各画素毎に、光の方向が決定される。そこ
で、電界印加の対象となる液晶ユニットを順次転移させ
て、空間変調素子15の透光部15aの位置を少しずつ
任意に移動させながら、撮像素子14の各画素の光の強
度を測定することによって、光の方向毎の強度を記録す
ることができる。
In FIG. 1, an image 12 of a subject 11 formed by an imaging lens 13 is formed on an image sensor 14.
In this case, in the present embodiment, the imaging lens 13 and the image sensor 1
4 and a spatial modulation element 15 is disposed. And
By applying an electric field to a part of the liquid crystal unit of the spatial modulation element 15 to make it a translucent part and making the other part an opaque part, object light from the subject 11
A portion of the light transmitting portion 15a is used as a slit, and only light transmitted through that portion is imaged. Therefore, the direction of light is determined for each pixel of the image sensor 14. Therefore, the liquid crystal units to which the electric field is applied are sequentially shifted, and the light intensity of each pixel of the image sensor 14 is measured while the position of the light transmitting portion 15a of the spatial light modulator 15 is arbitrarily moved little by little. Thus, the intensity for each direction of light can be recorded.

【0027】上述したように、本実施例の三次元画像記
録装置は、被写体11からの物体光が入射され、結像位
置に被写体11の像12を結像させる結像レンズ13
と、結像レンズ13の結像位置に配設される撮像素子1
4と、結像レンズ13と撮像素子14との間に配設さ
れ、被写体11からの物体光の一部のみを透過し、かつ
その位置が移動自在な透光部15aを有する液晶パネル
からなる空間変調素子15とから構成し、空間変調素子
15の透光部15aの位置を任意に変化させ撮像素子1
4の各画素の光の強度を測定し、光の方向の強度を記録
する操作を繰り返し、一連の前記操作により、変化した
透光部15aの位置に対応した視差を持つ被写体11の
画像を、撮像素子14により複数撮影するようにしたも
のである。
As described above, the three-dimensional image recording apparatus according to the present embodiment is provided with the imaging lens 13 for receiving the object light from the subject 11 and forming the image 12 of the subject 11 at the image forming position.
And the imaging device 1 disposed at the imaging position of the imaging lens 13
4 and a liquid crystal panel which is disposed between the imaging lens 13 and the imaging element 14 and has a light transmitting portion 15a which transmits only a part of the object light from the subject 11 and whose position is movable. constructed from the spatial modulation element 15. the imaging element 1 arbitrarily changing the position of the transparent portion 15a of the spatial light modulator 15
The intensity of light of each pixel of the 4 measures the strength in the direction of the optical repeating the operation of recording, by a series of the operation, has changed
Of the subject 11 having a parallax corresponding to the position of the light transmitting portion 15a.
A plurality of images are captured by the image sensor 14 .

【0028】従って、従来のように撮影に駆動部分が存
在しないため、三次元画像の記録を高速に行なうことが
可能になり、リアルタイムの三次元画像の記録の可能性
も得ることができる。すなわち、三次元情報を記録する
ために必要な、多方向からの視点(空間変調素子15の
開口)に応じた視差画像(二次元)を、1回の記録につ
き複数回(本例では、左→中→右の3回)行ない、三次
元画像としての左右の視差をもった画像を記録すること
が可能となる。また、撮影に駆動部分が存在しない分だ
け、装置全体の小形化を図ることが可能となる。さら
に、従来のように被写体21を回転ステージ上に載せる
必要がないため、対象となる被写体21に、前述した従
来のような制限が生じるようなこともなくなる。
Accordingly, since there is no driving part in photographing as in the prior art, it is possible to record a three-dimensional image at high speed, and it is possible to record a three-dimensional image in real time. That is, record three-dimensional information
From multiple directions (for spatial modulation element 15
Parallax image (two-dimensional) according to the aperture)
Perform multiple times (in this example, three times from left to middle to right), tertiary
Recording an image with left and right parallax as the original image
Becomes possible. In addition, it is possible to reduce the size of the entire apparatus as much as there is no driving part in photographing. Further, since the subject 21 does not need to be placed on the rotating stage as in the related art, the subject 21 is not subject to the above-described limitation.

【0029】次に、本発明の他の実施例について図面を
参照して説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】図3は、本発明による三次元画像記録装置
の他の構成例を示す概要図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another configuration example of the three-dimensional image recording apparatus according to the present invention.

【0031】すなわち、本実施例の三次元画像記録装置
は、図3に示すように、被写体21からの物体光が入射
され、当該入射光を反射させる凹面鏡22と、凹面鏡2
2からの反射光が入射され、結像位置に被写体21の像
23を結像させる結像レンズ24と、結像レンズ24の
結像位置に配設される撮像素子25と、結像レンズ24
と撮像素子25との間に配設され、被写体21からの物
体光の一部のみを透過し、かつその位置が任意に移動自
在な透光部26aを有する空間変調素子26とから構成
している。
That is, in the three-dimensional image recording apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 3, a concave mirror 22 which receives object light from a subject 21 and reflects the incident light, and a concave mirror 2
2. An imaging lens 24 that receives reflected light from the imaging lens 2 and forms an image 23 of the subject 21 at an imaging position, an imaging element 25 disposed at an imaging position of the imaging lens 24, and an imaging lens 24.
And a spatial modulation element 26 having a light-transmitting portion 26a which is disposed between the image pickup device 25 and transmits only a part of the object light from the subject 21 and whose position is freely movable. I have.

【0032】ここで、空間変調素子26としては、前述
と同様に、複数個の液晶ユニットの集合体からなる液晶
パネルを用いて構成しており、上記透光部26aとして
は、その部分の液晶ユニットに電界を印加し(電界印加
により光が透過する)、かつその電界印加の対象となる
液晶ユニットを順次転移させることにより、透光部26
aを移動するようにしている。また、空間変調素子26
の透光部26aの形状としても、前述と同様に、細長い
スリット状のものとすることができる。さらに、空間変
調素子26の透光部26aの大きさとしても、光の回折
による影響が生じない程度の大きさにすることが好まし
い。
Here, the spatial modulation element 26 is constituted by using a liquid crystal panel composed of an aggregate of a plurality of liquid crystal units in the same manner as described above. An electric field is applied to the units (light is transmitted by the application of the electric field), and the liquid crystal units to which the electric field is applied are sequentially shifted, so that the light transmitting portion 26 is formed.
a is moved. The spatial modulation element 26
The shape of the light-transmitting portion 26a may be an elongated slit shape as described above. Further, it is preferable that the size of the light transmitting portion 26a of the spatial modulation element 26 be set to a size that does not cause the influence of light diffraction.

【0033】次に、以上のように構成した本実施例の三
次元画像記録装置の作用について説明する。
Next, the operation of the three-dimensional image recording apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.

【0034】図1において、被写体21からの物体光
は、凹面鏡22で反射され、結像レンズ24で結像した
被写体21の像23は、撮像素子25上に結像される。
この場合、本実施例では、結像レンズ24と撮像素子2
5との間に空間変調素子26を配設している。そして、
空間変調素子26の一部分の液晶ユニットに電界を印加
して透光部26aとし、他の部分を不透光部とすること
により、被写体21からの物体光は、空間変調素子26
の透光部26aの部分をスリットとして、その部分を透
過した光のみが結像されることになる。そのため、撮像
素子25の各画素毎に、光の方向が決定される。そこ
で、電界印加の対象となる液晶ユニットを順次転移させ
て、空間変調素子26の透光部26aの位置を少しずつ
任意に移動させながら、撮像素子25の各画素の光の強
度を測定することによって、光の方向毎の強度を記録す
ることができる。
In FIG. 1, object light from a subject 21 is reflected by a concave mirror 22, and an image 23 of the subject 21 formed by an imaging lens 24 is formed on an image sensor 25.
In this case, in the present embodiment, the imaging lens 24 and the image sensor 2
5 and a spatial modulation element 26 is provided. And
By applying an electric field to a part of the liquid crystal unit of the spatial modulation element 26 to make it a translucent part and making the other part an opaque part, the object light from the subject 21
A portion of the light transmitting portion 26a is used as a slit, and only light transmitted through that portion is imaged. Therefore, the direction of light is determined for each pixel of the image sensor 25. Therefore, the liquid crystal units to be subjected to the electric field application are sequentially shifted, and the light intensity of each pixel of the imaging element 25 is measured while the position of the light transmitting portion 26a of the spatial modulation element 26 is arbitrarily moved little by little. Thus, the intensity for each direction of light can be recorded.

【0035】また、本実施例では、結像レンズ24の手
前に凹面鏡22を配置することにより、結像レンズ24
を図1の場合よりも小形化することができ、その分だけ
コストダウンも図れる。すなわち、本発明で用いる結像
レンズの瞳の大きさは、得られるステレオ画像の視域の
大きさであるため、比較的大口径のレンズが必要になる
が、結像レンズ24の手前に凹面鏡22を配置すること
により、このような問題をなくして結像レンズ24を小
形化することができる。
In the present embodiment, the concave mirror 22 is arranged in front of the imaging lens 24 so that the imaging lens 24
Can be made smaller than in the case of FIG. 1, and the cost can be reduced accordingly. That is, since the size of the pupil of the imaging lens used in the present invention is the size of the viewing zone of the obtained stereo image, a relatively large-diameter lens is required. By arranging 22, such a problem can be eliminated and the imaging lens 24 can be downsized.

【0036】上述したように、本実施例の三次元画像記
録装置は、被写体21からの物体光が入射され、当該入
射光を反射させる凹面鏡22と、凹面鏡22からの反射
光が入射され、結像位置に被写体21の像23を結像さ
せる結像レンズ24と、結像レンズ24の結像位置に配
設される撮像素子25と、結像レンズ24と撮像素子2
5との間に配設され、被写体21からの物体光の一部の
みを透過し、かつその位置が任意に移動自在な透光部2
6aを有する空間変調素子26とから構成し、空間変調
素子26の透光部26aの位置を任意に変化させ撮像素
子25の各画素の光の強度を測定し、光の方向の強度を
記録する操作を繰り返し、一連の前記操作により、変化
した透光部26aの位置に対応した視差を持つ被写体2
1の画像を、撮像素子25により複数撮影するようにし
たものである。
As described above, in the three-dimensional image recording apparatus of this embodiment, the object light from the subject 21 is incident, the concave mirror 22 for reflecting the incident light, the reflected light from the concave mirror 22 is incident, and An imaging lens 24 that forms an image 23 of the subject 21 at an image position; an imaging device 25 that is disposed at an imaging position of the imaging lens 24; an imaging lens 24 and the imaging device 2
5, a light transmitting unit 2 that transmits only a part of the object light from the subject 21 and whose position is freely movable.
Constructed from the spatial modulation element 26 and having a 6a, the intensity of light of each pixel of the imaging device 25 arbitrarily changing the position of the transparent portion 26a of the spatial modulation element 26 is measured and recorded strength in the direction of the light Repeat the operation, and change
2 having parallax corresponding to the position of the light transmitting portion 26a
A plurality of one image is captured by the image sensor 25 .

【0037】従って、従来のように撮影に駆動部分が存
在しないため、三次元画像の記録を高速に行なうことが
可能になり、リアルタイムの三次元画像の記録の可能性
も得ることができる。すなわち、三次元情報を記録する
ために必要な、多方向からの視点(空間変調素子26の
開口)に応じた視差画像(二次元)を、1回の記録につ
き複数回(本例では、左→中→右の3回)行ない、三次
元画像としての左右の視差をもった画像を記録すること
が可能となる。また、撮影に駆動部分が存在しない分だ
け、装置全体の小形化を図ることが可能となる。さら
に、従来のように被写体21を回転ステージ上に載せる
必要がないため、対象となる被写体21に、前述した従
来のような制限が生じるようなこともなくなる。一方、
結像レンズ24の手前に凹面鏡22を配置しているた
め、結像レンズ24を小形化することができると共に、
その分だけコストダウンも図ることが可能となる。これ
により、より一層装置全体の小形化を図ることができ
る。
Accordingly, since there is no driving part in photographing as in the prior art, it is possible to record a three-dimensional image at high speed, and it is possible to record a three-dimensional image in real time. That is, record three-dimensional information
Required from multiple directions (for the spatial modulation element 26)
Parallax image (two-dimensional) according to the aperture)
Perform multiple times (in this example, three times from left to middle to right), tertiary
Recording an image with left and right parallax as the original image
Becomes possible. In addition, it is possible to reduce the size of the entire apparatus as much as there is no driving part in photographing. Further, since it is not necessary to place the subject 21 on the rotating stage as in the related art, the subject 21 is not subject to the above-described limitation. on the other hand,
Since the concave mirror 22 is arranged in front of the imaging lens 24, the imaging lens 24 can be downsized,
The cost can be reduced accordingly. Thereby, the size of the entire apparatus can be further reduced.

【0038】また、被写体21と同一直線上に、凹面鏡
22、結像レンズ24、撮像素子25、空間変調素子2
6等の各光学要素を配置しなければならないという制限
がない。すなわち、被写体21の位置に応じて、凹面鏡
22の角度を変えることにより、結像位置を任意に変え
ることが可能となる。
A concave mirror 22, an imaging lens 24, an image sensor 25, and a spatial modulator 2 are arranged on the same straight line as the subject 21.
There is no restriction that each optical element such as 6 must be placed. That is, by changing the angle of the concave mirror 22 in accordance with the position of the subject 21, the imaging position can be arbitrarily changed.

【0039】尚、上記各実施例では、空間変調素子1
5、26として液晶パネルを用いる場合について説明し
たが、これに限らず被写体からの反射光の一部のみを透
過しかつその位置が任意に移動自在な透光部を有する要
素であれば、その他の要素を使用することも可能であ
る。
In each of the above embodiments, the spatial light modulator 1
The case where a liquid crystal panel is used as 5 and 26 has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use the elements of

【0040】また、上記各実施例では、結像レンズ1
3、24の結像位置に撮像素子14、25を配設する場
合について説明したが、これに限らず結像レンズ13、
24の結像位置の近傍位置に撮像素子14、25を配設
するようにしても、前述と同様の効果が得られるもので
ある。
In each of the above embodiments, the imaging lens 1
Although the case where the image sensors 14 and 25 are disposed at the image forming positions 3 and 24 has been described, the present invention is not limited to this.
The same effect as described above can be obtained by disposing the image sensors 14 and 25 near the image forming position 24.

【0041】さらに、上記各実施例において、空間変調
素子15、26を、結像レンズ13、24の焦点位置ま
たはその近傍位置に配置することにより、空間変調素子
15、26の透光部15a、26aに入射する被写体1
1、21からの物体光は、結像レンズ13、24に対し
て全て同一方向に入射するため、被写体11、21の方
向の位置の決定を容易に行なうことが可能となる。
Further, in each of the above embodiments, by disposing the spatial modulation elements 15 and 26 at the focal position of the imaging lenses 13 and 24 or in the vicinity thereof, the light transmitting portions 15a and Subject 1 incident on 26a
Since the object lights from the light sources 1 and 21 all enter the imaging lenses 13 and 24 in the same direction, the positions of the objects 11 and 21 in the direction can be easily determined.

【0042】さらにまた、上記各実施例では、空間変調
素子15、26の透光部15a、26aの形状として、
細長いスリット状のものとする場合について説明した
が、これに限らず例えば図4に示すように、円形、角
形、三角形状のものとするようにしても、前述と同様の
効果が得られるものである。
Further, in each of the above embodiments, the shape of the light transmitting portions 15a, 26a of the spatial light modulators 15, 26 is as follows.
Although the case where the slit is elongated has been described, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. is there.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体からの物体光が入射され、結像位置に被写体の像を
結像させる結像レンズと、(または、被写体からの物体
光が入射され、当該入射光を反射させる凹面鏡と、凹面
鏡からの反射光が入射され、結像位置に被写体の像を結
像させる結像レンズと、)結像レンズの結像位置または
その近傍位置に配設される撮像素子と、結像レンズと撮
像素子との間に配設され、被写体からの物体光の一部の
みを透過しかつその位置が任意に移動自在な透光部を有
する空間変調素子とを備え、空間変調素子の透光部の位
置を任意に変化させ撮像素子の各画素の光の強度を測定
し、光の方向の強度を記録する操作を繰り返し、一連の
前記操作により、変化した透光部の位置に対応した視差
を持つ被写体の画像を、撮像素子により複数撮影する
うにしたので、三次元画像の記録を高速に行なうことが
できると共に、装置の小形化を図ることが可能な極めて
信頼性の高い三次元画像記録装置が提供できる。
As described above, according to the present invention, an object lens from an object is incident, and an image forming lens for forming an image of the object at an image forming position; A concave mirror that is incident and reflects the incident light; and an imaging lens that receives reflected light from the concave mirror and forms an image of a subject at an imaging position. A spatial light modulator that is disposed between the image sensor and the imaging lens that is disposed and that transmits only a part of the object light from the subject and whose position is freely movable. and a device, measuring the intensity of light of each pixel of the imaging device arbitrarily changing the position of the transparent portion of the spatial light modulator
And repeat the operation of recording the intensity in the direction of light ,
Parallax corresponding to the position of the translucent portion changed by the above operation
The image pickup device captures a plurality of images of the subject having the above, so that the three-dimensional image can be recorded at high speed and the device can be downsized. A high three-dimensional image recording device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による三次元画像記録装置の一実施例を
示す概要図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a three-dimensional image recording apparatus according to the present invention.

【図2】同実施例における空間変調素子の構成例を示す
正面図。
FIG. 2 is a front view showing a configuration example of a spatial modulation element in the embodiment.

【図3】本発明による三次元画像記録装置の他の実施例
を示す概要図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the three-dimensional image recording apparatus according to the present invention.

【図4】本発明による空間変調素子の他の構成例を示す
正面図。
FIG. 4 is a front view showing another configuration example of the spatial light modulator according to the present invention.

【図5】立体ディスプレイの原画として用いる視差画像
を得るための従来の方法を示す概要図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional method for obtaining a parallax image used as an original image of a stereoscopic display.

【図6】立体ディスプレイの原画として用いる視差画像
を得るための従来の方法を示す概要図。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional method for obtaining a parallax image used as an original image of a stereoscopic display.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…被写体、12…被写体11の像、13…結像レン
ズ、14…撮像素子、15…空間変調素子、15a…透
光部、21…被写体、22…凹面鏡、23…被写体21
の像、24…結像レンズ、25…撮像素子、26…空間
変調素子、26a…透光部。
11 subject, 12 image of subject 11, 13 imaging lens, 14 imaging element, 15 spatial modulation element, 15a translucent section, 21 subject, 22 concave mirror, 23 subject 21
24, an imaging lens, 25, an imaging element, 26, a spatial modulation element, 26a, a light transmitting part.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被写体からの物体光が入射され、結像位
置に前記被写体の像を結像させる結像レンズと、 前記結像レンズの結像位置またはその近傍位置に配設さ
れる撮像素子と、 前記結像レンズと撮像素子との間に配設され、前記被写
体からの物体光の一部のみを透過しかつその位置が任意
に移動自在な透光部を有する空間変調素子とを備え、 前記空間変調素子の透光部の位置を任意に変化させ前記
撮像素子の各画素の光の強度を測定し、光の方向の強度
を記録する操作を繰り返し、 一連の前記操作により、変化した前記透光部の位置に対
応した視差を持つ被写体の画像を、前記撮像素子により
複数撮影する ことを特徴とする三次元画像記録装置。
An imaging lens configured to receive an object light from a subject and form an image of the subject at an imaging position; and an imaging element disposed at or near the imaging position of the imaging lens. And a spatial modulation element disposed between the imaging lens and the imaging element, the spatial modulation element having a light transmitting portion that transmits only a part of the object light from the subject and the position of which is freely movable. the spatial modulation arbitrarily changing the position of the transparent portion of the device measures the intensity of light of each pixel of the image sensor, repeating the operation of recording the strength in the direction of the light, by a series of the operation, has changed Corresponding to the position of the light transmitting part
The image of the subject having the corresponding parallax is obtained by the image sensor.
A three-dimensional image recording device characterized by taking a plurality of images.
【請求項2】 前記空間変調素子としては、液晶パネル
を用いるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の
三次元画像記録装置。
2. The three-dimensional image recording apparatus according to claim 1, wherein a liquid crystal panel is used as said spatial modulation element.
【請求項3】 前記空間変調素子を、前記結像レンズの
焦点位置またはその近傍位置に配置するようにしたこと
を特徴とする請求項1に記載の三次元画像記録装置。
3. The three-dimensional image recording apparatus according to claim 1, wherein the spatial modulation element is arranged at a focal position of the imaging lens or a position near the focal position.
【請求項4】 被写体からの物体光が入射され、当該入
射光を反射させる凹面鏡と、 前記凹面鏡からの反射光が入射され、結像位置に前記被
写体の像を結像させる結像レンズと、 前記結像レンズの結像位置またはその近傍位置に配設さ
れる撮像素子と、 前記結像レンズと撮像素子との間に配設され、前記被写
体からの物体光の一部のみを透過しかつその位置が任意
に移動自在な透光部を有する空間変調素子とを備え、 前記空間変調素子の透光部の位置を任意に変化させ前記
撮像素子の各画素の光の強度を測定し、光の方向の強度
を記録する操作を繰り返し、 一連の前記操作により、変化した前記透光部の位置に対
応した視差を持つ被写体の画像を、前記撮像素子により
複数撮影する ようにしたことを特徴とする三次元画像記
録装置。
4. A concave mirror that receives object light from a subject and reflects the incident light; and an imaging lens that receives reflected light from the concave mirror and forms an image of the subject at an imaging position. An imaging element disposed at an imaging position of the imaging lens or a position in the vicinity thereof, disposed between the imaging lens and the imaging element, transmitting only a part of object light from the subject, and and a spatial light modulator whose position has freely transparent portion arbitrarily move arbitrarily changing the position of the transparent portion of the spatial modulation element measures the intensity of light of each pixel of the image sensor, light The operation of recording the intensity in the direction of is repeated .
The image of the subject having the corresponding parallax is obtained by the image sensor.
A three-dimensional image recording device characterized by taking a plurality of images.
【請求項5】 前記空間変調素子としては、液晶パネル
を用いるようにしたことを特徴とする請求項4に記載の
三次元画像記録装置。
5. The three-dimensional image recording apparatus according to claim 4, wherein a liquid crystal panel is used as said spatial modulation element.
【請求項6】 前記空間変調素子を、前記結像レンズの
焦点位置またはその近傍位置に配置するようにしたこと
を特徴とする請求項4に記載の三次元画像記録装置。
6. The three-dimensional image recording apparatus according to claim 4, wherein the spatial modulation element is arranged at a focal position of the imaging lens or a position near the focal position.
【請求項7】 前記被写体の位置に応じて、凹面鏡の角
度を変えることにより結像位置を任意に変えるようにし
たことを特徴とする請求項4に記載の三次元画像記録装
置。
7. The three-dimensional image recording apparatus according to claim 4, wherein the imaging position is arbitrarily changed by changing the angle of the concave mirror according to the position of the subject.
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