JP2001056450A - Stereoscopic picture reproducing device using optical filter - Google Patents

Stereoscopic picture reproducing device using optical filter

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JP2001056450A
JP2001056450A JP11232178A JP23217899A JP2001056450A JP 2001056450 A JP2001056450 A JP 2001056450A JP 11232178 A JP11232178 A JP 11232178A JP 23217899 A JP23217899 A JP 23217899A JP 2001056450 A JP2001056450 A JP 2001056450A
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JP
Japan
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light
image
white
color
light beam
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JP11232178A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Kobayashi
哲郎 小林
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Japan Science and Technology Agency
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Japan Science and Technology Corp
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Publication date
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic picture reproducing device using an optical filter which is different from a light beam reproducing method but which is set on the extension thereof and which is constituted so that the blurring of a picture caused by the spread of a light beam can be reduced. SOLUTION: This stereoscopic picture reproducing device using the optical filter is provided with a white irradiation light source 21, three-dimensionally uniformly distributed white foggy light scattering bodies 22, a pinhole array 23 and a light beam weighing filter 24 having a function executing the spatial weighing of intensity and color with respect to a light beam group passing through the array 23 out of the light beams scattered from the bodies 22. Thus, the bodies 22 can be viewed so that they are not the uniform white foggy bodies but they are the threedimensional bodies having shape and color.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、映像技術、放送技
術、芸術産業、マルチメディア産業、カメラ、写真等の
分野に属する光フィルターを用いた立体像再生装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter belonging to the fields of video technology, broadcasting technology, art industry, multimedia industry, camera, photography and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の立体像記録再生技術は基本的に
は、立体像を何らかの方法で記録し、これを再現して、
それを観測者がそのまま観測する方式と、立体像ではな
く右眼用、左眼用の平面像を記録し、再生時に右眼用は
右眼に、左眼用は左眼で見えるように工夫したステレオ
スコープ方式の2つに大別できる。
2. Description of the Related Art Conventional three-dimensional image recording / reproducing technology basically records a three-dimensional image by some method and reproduces the three-dimensional image.
A method in which the observer observes the image as it is, instead of recording a stereoscopic image, a plane image for the right eye and left eye is recorded, and the right eye for the right eye and the left eye for the left eye are reproduced during playback. Can be roughly divided into two types of stereoscopes.

【0003】前者の代表例はホログラムとインテグラル
ホトグラフィであり、後者の代表例には偏光眼鏡を用い
る立体映画やレンチギュラーを用いた立体テレビなどが
ある。
[0003] Representative examples of the former are holograms and integral photography, and representative examples of the latter include a stereoscopic movie using polarized glasses and a stereoscopic television using lenticulars.

【0004】後者の場合は立体的に見えるが立体像を再
現していないので、見る位置を変えても映像は変わら
ず、裏側が見えてくるという訳にはいかないので疑似的
立体像再生と言える。
In the latter case, since the image looks three-dimensional but does not reproduce a three-dimensional image, the image does not change even if the viewing position is changed, and it cannot be said that the back side is visible. .

【0005】ホログラフィでは見る位置を変えると見え
方が変わり、巧くできたものは実際そこに物があるかの
ように見える理想的な3次元立体像記録再生法(以下、
3次元立体像を3D像と略す)である。このホログラフ
ィでは立体画像情報を記録するために物体からの光の波
面情報を用いている。波面情報は、別においた参照光と
物体からの散乱光とを干渉させ、その干渉縞を記録する
ことで記録している。
In holography, the appearance changes when the viewing position is changed, and a well-formed object is an ideal three-dimensional stereoscopic image recording / reproducing method (hereinafter, referred to as an object) that looks as if there is actually an object there.
3D image is abbreviated as 3D image). In this holography, wavefront information of light from an object is used to record stereoscopic image information. The wavefront information is recorded by causing the reference light and the scattered light from the object to interfere with each other and recording the interference fringes.

【0006】このため、光学系、及び記録媒体には光波
長に近いピッチの空間分解能が必要とされる他、レーザ
のようなコヒーレント光源が少なくとも記録には必要で
ある。記録、再生材料にもフィルムでは1000本/m
m以上の特別なものが必要で、例えば液晶などを用いる
なら、非常に多くの画素数を必要とし、技術的にも問題
がある以上に、高価で経済性に問題が生じる。
For this reason, the optical system and the recording medium need to have a spatial resolution close to the optical wavelength, and at least a coherent light source such as a laser is required for recording. 1,000 lines / m for film for recording and reproduction materials
m or more. For example, if a liquid crystal is used, a very large number of pixels are required, which is expensive and economically problematic as well as technically problematic.

【0007】動画ともなれば更に大変である。また、干
渉縞は波長に依存するので、そのままではカラーの画像
は取り扱えず、カラー記録には3原色の3つのコヒーレ
ント光源が必要なだけでなく、複雑な工夫が必要であ
る。
It is even more difficult with moving pictures. Further, since the interference fringe depends on the wavelength, a color image cannot be handled as it is, and color recording requires not only three coherent light sources of three primary colors but also a complicated device.

【0008】これらの理由から、ホログラフィはクレジ
ットカードや装飾品用の他はデジタル情報の記録媒体に
は利用されているが、実時間3D像表示や立体映画など
に利用されるには至っていない。
For these reasons, holography is used for recording media for digital information other than for credit cards and ornaments, but has not been used for real-time 3D image display or stereoscopic movies.

【0009】次に、インテグラルホトグラフィは視差に
より立体を得ている点ではステレオスコープと同じであ
るが、ステレオスコープが2つの視角からの像を両眼で
観測し、両眼視差から立体感を得るのに対し、多視角か
らの像を記録し、これを元に見る位置によって見え方の
違う多数の画像を多重再生している。
[0009] Integral photography is the same as a stereoscope in that a stereoscopic image is obtained by parallax, but the stereoscope observes images from two viewing angles with both eyes, and obtains a stereoscopic effect from the binocular parallax. On the other hand, an image from a multi-viewing angle is recorded, and a large number of images having different views depending on the viewing position are reproduced based on the image.

【0010】従って、眼を動かせば見え方が変わり、眼
鏡は不要であるなどの長所を持つ。さらに、通常光で記
録再生が可能で、しかも無限遠の風景の再生もできるな
どホログラフィにない多くの長所を持つ。いくつかの変
形があり、左右のみならず上下にも立体的なもの、左右
だけのもの、直視型以外にも投影型、さらにTVディス
プレイが可能なものまで実験されている。
Therefore, there is an advantage that the appearance changes when the eye is moved, and no glasses are required. Furthermore, it has many advantages over holography, such as being able to record and reproduce with ordinary light and reproducing scenery at infinity. There are some modifications, and experiments are being conducted on not only the left and right but also the three dimensional ones up and down, the left and right only, the projection type as well as the direct-view type, and even those capable of TV display.

【0011】インテグラルホトグラフィは、一定の位置
に全視角の像が多重結像しており(もちろん特定の方向
からは一つしか見えないが)、ここに目をフォーカスし
て視差により、異なった位置にあるように見るので、フ
ォーカス位置と見える位置が一致せず、不自然さは免れ
ない(例えば、像が目の前に見えても、目のピントは遠
くに合わせている)。
In integral photography, images at all viewing angles are multiplexed and formed at a certain position (of course, only one image can be seen from a specific direction). Since it looks as if it were at the position, the focus position and the visible position do not match, and the unnaturalness is inevitable (for example, even if the image is seen in front of the eyes, the eyes are focused far away).

【0012】また、多視角からの像記録はマイクロレン
ズアレイで簡単に行えるが、これを逆過程で再生する
と、前方からの眺めを裏面から見る(顔面を再生すれば
顔が見えるが鼻がへこんで見える)ようになり、このた
め、面倒な裏返し操作が必要になるなど手間も多い等の
欠点を持つ。
[0012] Although image recording from multiple viewing angles can be easily performed by a microlens array, when the image is reproduced in the reverse process, the view from the front is viewed from the back (the face can be seen when the face is reproduced, but the nose is concave). ), Which has the disadvantage of requiring a lot of trouble such as a troublesome turning operation.

【0013】一方、ステレオスコープ形は博覧会等で、
よく見られるもので、それなりに楽しめるが、眼鏡なし
方式にはまだ不完全な部分が多く、また、所詮疑似的で
あるため、リアリティに欠けている。さらに、インテグ
ラルホトグラフィ同様、フォーカス位置と見える位置が
違うという欠点も持っている。
On the other hand, the stereoscope type is used for expositions, etc.
It is common and enjoyable, but the lack of glasses is still lacking in reality because it has many imperfections and is, after all, simulated. Further, similarly to integral photography, it has a drawback that the focus position and the visible position are different.

【0014】いずれにしても、現状ではまだ十分に実用
となる3D像記録再生装置、システムは存在せず、その
出願が待望されている。
In any case, at present, there is no 3D image recording / reproducing apparatus or system which is sufficiently practical, and the application is long-awaited.

【0015】3D画像の記録再生、特に動画は、画像情
報メディアとして最も重要なもので、情報・放送・映
画、エンターテインメントと多方面の分野で有用であ
り、将来大きな産業となる可能性を持つので、今まで、
国内外を問わず、多くの企業、大学、あるいは民間、公
共研究機関で試みられているが、これと言ったものがま
だ得られていないのが現状である。
[0015] Recording and reproduction of 3D images, particularly moving images, are the most important image information media, and are useful in various fields such as information, broadcasting, movies, and entertainment, and have the potential to become a large industry in the future. ,until now,
At home and abroad, many companies, universities, private and public research institutes have tried this, but at present there is no such thing.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】さて、このような現状
を打破するために、本願発明者は、先に物体からの散乱
光に相当する光線群を多視点像群を点光源アレイで投影
することにより人為的に生成し、3D像を創成する「光
線再生法」を提案し出願している(特開平10−239
785号公報)。
To overcome such a situation, the inventor of the present application first projects a group of light rays corresponding to scattered light from an object using a multi-viewpoint image group with a point light source array. A “light beam reproduction method” for artificially generating a 3D image by applying the method has been proposed and filed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-239).
785).

【0017】これによれば、多視点像群を用いる点でイ
ンテグラルホトグラフィ(IP)に類似するが、奥行き
のある3D像そのものを再生し、視差を用いない点で異
なり、むしろホログラフィに近い(カメラ撮影すれば合
焦部以外はぼける)。
According to this method, although similar to integral photography (IP) in that a multi-viewpoint image group is used, a 3D image itself having a depth is reproduced and parallax is not used. If you take a picture with the camera, it will be blurred except for the in-focus area.

【0018】既に簡単な物体ではほぼ満足できる3D像
生成に成功しているが、像のシャープさ等に課題が残さ
れている。これは点像を構成する光線群がそれぞれ独立
した点光源からの光であるため、相互のコヒーレンス性
が欠落し、点像は回折により広がりつつある各光線の太
さが重畳したものとなり、細くならないということに原
因がある。
Already a 3D image has been successfully generated with a simple object, but there remains problems such as sharpness of the image. This is because the light rays that make up the point image are light from independent point light sources.Therefore, mutual coherence is lacking, and the point image is a superimposition of the thickness of each light ray that is spreading by diffraction. There is a cause that it does not become.

【0019】本発明は、上記問題点を除去し、光線再生
法とは異なるが、その延長線上にあり、光線の広がりに
よる像のぼけを小さくすることができる光フィルターを
用いた立体像再生装置を提供することを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned problems and is different from the light beam reproduction method, but is on an extension of the light beam reproduction method and uses a light filter capable of reducing the blur of an image due to the spread of light beams. The purpose is to provide.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕光フィルターを用いた立体像再生装置において、
白色照射光源と、3次元に一様な分布をなす白色雲状光
散乱物体と、ピンホールアレイと、前記白色雲状光散乱
物体からの散乱光のうち前記ピンホールアレイを通過す
る光線群に対し、その強度、カラーの空間的重み付けを
行う機能を持ったカラー透過空間分布フィルターとを備
え、前記白色雲状光散乱物体が一様な白色雲状物体でな
く形、色を持った3次元物体のように見えるようにした
ことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a stereoscopic image reproducing apparatus using an optical filter.
A white illumination light source, a white cloud-like light scattering object having a three-dimensionally uniform distribution, a pinhole array, and a light beam passing through the pinhole array among scattered light from the white cloud-like light scattering object. A color transmission spatial distribution filter having a function of spatially weighting the intensity and the color, wherein the white cloud-like light scattering object is not a uniform white cloud-like object but has a three-dimensional shape and color. It is characterized by being made to look like an object.

【0021】〔2〕上記〔1〕記載の光フィルターを用
いた立体像再生装置において、前記白色雲状光散乱物体
から前記カラー透過空間分布フィルターまでの間、ある
いは更にその後方に一枚から複数枚のレンズを配置する
ことを特徴とする。
[2] In the three-dimensional image reproducing apparatus using the optical filter according to [1], a plurality of one-to-one images may be provided between the white cloud-like light scattering object and the color transmission space distribution filter or further behind it. It is characterized by arranging two lenses.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0023】本発明は、光線再生法とは異なるが、その
延長線上にあり、その問題点を解決しようとして新たに
提案されたものである。そこで、まず、光線再生法につ
いて述べる。
The present invention is different from the light beam reproduction method, but is an extension of the light beam reproduction method, and is newly proposed to solve the problem. Therefore, first, the light beam reproducing method will be described.

【0024】図4は立体視の原理図である。FIG. 4 is a diagram showing the principle of stereoscopic vision.

【0025】ここでは簡単のために物体として距離の違
う2点で示している。つまり、2つの点物体P,Qを考
えている。なお、一般の物体は点物体の集まりであるの
で、一般物体への拡張は容易である。異なる方向から異
なる広がり角で光線が観測者1の両眼に届いている。光
線の方向が2次元的な位置情報をもたらし、光線の広が
りが、左右眼の見え方の相違(視差)や、フォーカスの
ずれを生み、距離情報を与える。
Here, for simplicity, the object is shown by two points having different distances. That is, two point objects P and Q are considered. Since a general object is a group of point objects, it can be easily extended to a general object. Light rays reach the eyes of the observer 1 from different directions at different spread angles. The direction of the light beam provides two-dimensional position information, and the spread of the light beam causes a difference in the appearance (parallax) of the left and right eyes and a shift in focus, and gives distance information.

【0026】本願発明者の上記した先行出願の「光線再
生法」は観測者のところで、図4に示すような光線群を
つくり、実際にはないP,Qをその位置にあるかのよう
に見せる方法である。
According to the "ray beam reconstruction method" of the above-mentioned prior application of the inventor of the present invention, at the observer, a group of rays as shown in FIG. It is a way to show.

【0027】次に、光線再生法による3D像の再生の原
理図を図5に示す。
Next, FIG. 5 shows a principle diagram of 3D image reproduction by the light beam reproduction method.

【0028】図5に示すように、白色点光源アレイ11
と空間の1点のみ透過可能なカラーフィルター12を対
向させると、この2点を結ぶ直線方向に進むカラーのつ
いた光線が再生できる。カラーフィルター12を面的に
利用すれば、白色点光源アレイ11の前方にある仮想物
体(例えばP′,Q′)からの光線のうち点光源を通る
光線は解像可能なだけ全て再現できる。
As shown in FIG. 5, the white point light source array 11
When the color filter 12 that can transmit only one point in the space is opposed to the color filter, a colored light ray that travels in a linear direction connecting the two points can be reproduced. If the color filter 12 is used in a planar manner, all rays from a virtual object (for example, P ′, Q ′) in front of the white point light source array 11 that pass through the point light source can be reproduced as much as possible.

【0029】図4と図5の比較からも分かるように、図
5の系を用いれば、再生された光線により、実際は前方
に物体がなくても、観測者はあたかも物体があるように
見えることになる。
As can be seen from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5, when the system of FIG. 5 is used, the observer looks as if there is an object even though there is actually no object ahead in the reproduced light beam. become.

【0030】図6に示すようにレンズ13を用いた場合
は、観測者1は物体ではなく、レンズ13により結像さ
れた3D像を観測することになる。この場合にも図7に
示すように光線再生法は利用できる。なお、図7におい
て、点P、光線及び白色点光源アレイ11の前方のレン
ズは、実際には存在しないが、観測者1からするとあた
かも存在するように見えるので、点線で示している。こ
のままでは倒立像になるが、白色点光源アレイ11、カ
ラーフィルター12をただ簡単に180度回転して置け
ば、正立像になる(インテグラルホトグラフィのように
手を加える必要なない)。図6、図7では点像を見てい
るが、実際は図8に示すように任意の3D像の再生が可
能である。
When the lens 13 is used as shown in FIG. 6, the observer 1 observes not the object but the 3D image formed by the lens 13. Also in this case, the light beam reproduction method can be used as shown in FIG. In FIG. 7, the point P, the light beam, and the lens in front of the white point light source array 11 do not actually exist, but are shown as if they were present by the observer 1, and are indicated by dotted lines. Although the image becomes an inverted image as it is, if the white point light source array 11 and the color filter 12 are simply rotated by 180 degrees, the image becomes an erect image (there is no need to make modifications as in the case of integral photography). Although a point image is seen in FIGS. 6 and 7, an arbitrary 3D image can be actually reproduced as shown in FIG.

【0031】図8では、点光源アレイを白色照射光源1
4、散乱板(曇りガラスのようなもの)15とピンホー
ルアレイ16の組み合わせで代用している。
In FIG. 8, the point light source array is a white light source 1.
4. A combination of a scattering plate (such as frosted glass) 15 and a pinhole array 16 is used instead.

【0032】カラーフィルター17の実体は、点光源ア
レイの点光源部あるいは図8ではピンホールアレイ16
のピンホール部から観測物体があるものとして眺めたカ
ラー像が倒立像で記録されているのと等価で、インテグ
ラルホトグラフィの記録像と基本的には同一である。
The substance of the color filter 17 is a point light source section of the point light source array or the pinhole array 16 in FIG.
This is equivalent to the fact that a color image viewed as if there is an observation object from the pinhole portion is recorded as an inverted image, and is basically the same as the recorded image of integral photography.

【0033】つまり、点光源部、あるいはピンホール部
にマイクロレンズを配してフィルター部で撮像すれば、
それがカラーフィルターになる。解像度を気にしないの
なら、ピンホールのままで、ピンホール写真を記録すれ
ば光線軌跡がそのまま記録される。CG(コンピュータ
・グラフィック)やアニメーションなどでは実写せず、
コンピュータで計算して描けばよい。
That is, if a microlens is arranged in a point light source section or a pinhole section and an image is taken by a filter section,
It becomes a color filter. If you do not care about the resolution, if you record a pinhole photograph while keeping the pinhole, the ray trajectory is recorded as it is. CG (computer graphics) or animation, etc. do not actually shoot,
It can be calculated and drawn with a computer.

【0034】本願発明者はこの方式で、まずまずのカラ
ー立体像生成に既に成功している。
The present inventor has already succeeded in generating a reasonable color stereoscopic image by this method.

【0035】次に、光線再生法の問題点について説明す
る。
Next, problems of the light beam reproducing method will be described.

【0036】光線再生法で図5に示すように別々の点光
源から来た光が1点から放出され多様に広がっている
か、図7に示すように一点に集まってそこからさらに広
がっているかであり、それを観測すると、そこに1点の
物体があるように見えるのである。
In the light beam reproduction method, as shown in FIG. 5, light coming from different point light sources is emitted from one point and spreads variously, or as shown in FIG. 7, it gathers at one point and spreads further from there. Yes, and observing it, it looks like there is one object there.

【0037】そして、この1点があまり小さくならない
というのが欠点である。点光源とフィルターで作られる
光線は回折により広がるのは当然であるが、加えて独立
した光源から出射した光線を1点に集めても光線間に全
く時間的、空間的コヒーレンス(位相関係)がないの
で、それぞれの光線の幅より狭くなることはない。
A disadvantage is that this one point does not become too small. It is natural that the light beam generated by the point light source and the filter spreads by diffraction. In addition, even if the light beams emitted from independent light sources are collected at one point, the temporal and spatial coherence (phase relationship) between the light beams is quite low. Since they are not, they will not be narrower than the width of each ray.

【0038】一方、図4、あるいは図6に示すように、
1点から出た光線は白色光であっても、光線間にコヒー
レンスがあり、波長によって異なるものの、レンズの収
差や回折限界で決まるところまで小さい点に集めること
ができ、小さな点として観測できる。分かりやすく考え
ると、図4、図6は現実にある1点、あるいはその像そ
のものを観測しているからである。
On the other hand, as shown in FIG. 4 or FIG.
Even if the light beam emitted from one point is white light, there is coherence between the light beams, and although it differs depending on the wavelength, it can be collected at a small point up to the point determined by the lens aberration and the diffraction limit, and can be observed as a small point. This is because FIGS. 4 and 6 show an actual point or an image of the point in a simple manner.

【0039】図1は本発明の第1実施例を示す光フィル
ターを用いた立体像再生装置の構成図である。ここで
は、レンズを用いない基本構成を示したものである。
FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a first embodiment of the present invention. Here, a basic configuration without using a lens is shown.

【0040】この光フィルターを用いた立体像再生装置
は、白色照射光源21より光を受け、任意の方向に白色
光を散乱する散乱体が3次元的に分布している白色雲状
散乱物体(あるいは雲状分布白色光源)(WCSO)2
2と、ピンホールアレイ23と光線重み付けフィルター
(LCF)24から構成される。
A three-dimensional image reproducing apparatus using this optical filter receives a light from a white light source 21 and scatters white light in an arbitrary direction. Or a cloud-shaped distribution white light source) (WCSO) 2
2, a pinhole array 23, and a light weighting filter (LCF) 24.

【0041】白色雲状散乱物体22から散乱されピンホ
ールを通った光線は光線重み付けフィルター24により
遮断されたり、あるいは適当な強度と色づけをされて通
過するようになっている。なお、P′,Q′は観測者1
が見る立体再生像、25は再生された光線群である。
Light rays scattered from the white cloud-like scattering object 22 and passing through the pinhole are cut off by the light weighting filter 24, or pass through with an appropriate intensity and color. Note that P 'and Q' are the observers 1
3 shows a three-dimensional reproduced image, and 25 denotes a reproduced light beam group.

【0042】以下、この光フィルターを用いた立体像再
生装置の動作原理について説明する。
Hereinafter, the operation principle of the three-dimensional image reproducing apparatus using the optical filter will be described.

【0043】光線重み付けフィルター24を透明にする
と、観測者1からは白色雲状散乱物体22全体が立体で
観測される。一方、WCSO22内の特定の点P′から
ピンホールアレイ23の各ピンホールに直線を引き、そ
の延長上のLCF24の点だけを透明にすれば、特定の
P′点からきた光線だけが観測者1に観測されるので、
観測者1は白色の点物体がP′点にあるかのように見え
る。
When the light weighting filter 24 is made transparent, the observer 1 can observe the entire white cloud-like scattering object 22 in three dimensions. On the other hand, if a straight line is drawn from the specific point P 'in the WCSO 22 to each pinhole of the pinhole array 23 and only the point of the LCF 24 on the extension is made transparent, only the light rays coming from the specific P' point will be observable. Since it is observed at 1,
The observer 1 looks as if the white point object is at the point P '.

【0044】もし、この透明域に特定の色だけ通過する
ようにカラーフィルターを付加すれば、この点物体に色
づけができる。2点の場合でも同じである。3次元物体
は点物体の集合なので、どんどん点数を増やしていけ
ば、3次元物体からの散乱光線と同様の光線がカラーで
再生できることになる。
If a color filter is added so that only a specific color passes through the transparent area, the point object can be colored. The same applies to the case of two points. Since the three-dimensional object is a set of point objects, if the number of points is increased steadily, light rays similar to the scattered light rays from the three-dimensional object can be reproduced in color.

【0045】言い換えると、LCF24はWCSO22
の特定の部分からの光線のみを選択して通過させ色づけ
する機能を持ち、この通過光を観測すれば、WCSO2
2が特定の形と色を持った物体のように見えるようにし
ていると言える。物体からの光線を再生しているという
意味では前の光線再生法と同じであるが、特定の点を再
生する光線の多くは散乱物体の同一の1点から出た光線
であるということと、現実に存在する3次元物体、ある
いはその像を選択的に観測しているに過ぎないという点
に大きく重要な差違がある。この差違が、観測像の解像
度を通常物体の直接観測なみに向上させるもとになって
いる。
In other words, the LCF 24 is the WCSO 22
Has the function of selecting and passing only the light rays from a specific part of the WCSO2.
It can be said that 2 makes it look like an object having a specific shape and color. It is the same as the previous ray reconstruction method in the sense that it reproduces light rays from an object, but that many of the rays that reproduce a specific point are rays coming from the same point of the scattering object, There is a significant difference in that only a three-dimensional object that actually exists or an image thereof is selectively observed. This difference causes the resolution of the observed image to be improved as much as the direct observation of an ordinary object.

【0046】図1の例ではWCSO22のP′点および
Q′点以外はLCF24でカットされて見えないので、
P′およびQ′にあたかも点物体があるように観測され
る。
In the example shown in FIG. 1, the points other than the points P 'and Q' of the WCSO 22 are cut off by the LCF 24 and cannot be seen.
It is observed as if there is a point object at P 'and Q'.

【0047】図2は本発明の第2実施例を示す光フィル
ターを用いた立体像再生装置の構成図である。ここで
は、レンズを用いた構成例を示す。
FIG. 2 is a block diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a second embodiment of the present invention. Here, a configuration example using a lens is shown.

【0048】図2において、31は白色照射光源、32
は白色雲状散乱体、33はレンズ、34はピンホールア
レイ、35は光線重み付けフィルター(液晶など)、3
6は生成像である。
In FIG. 2, reference numeral 31 denotes a white light source;
Is a white cloud-like scatterer, 33 is a lens, 34 is a pinhole array, 35 is a light weighting filter (liquid crystal, etc.), 3
6 is a generated image.

【0049】この場合は、白色雲状散乱体34の選択さ
れた部分のみがレンズ33で結像され、観測者1はその
生成像36を観測することになる。ピンホールアレイ3
4や光線重み付けフィルター(液晶など)35の位置と
レンズ33の焦点距離の設定により、観測者1の位置で
はこれら舞台裏が観測できにくくすることができる。
In this case, only the selected portion of the white cloud-like scatterer 34 is imaged by the lens 33, and the observer 1 observes the generated image 36. Pinhole array 3
By setting the position 4 and the position of the light weighting filter (liquid crystal etc.) 35 and the focal length of the lens 33, it is possible to make it difficult to observe behind the scenes at the position of the observer 1.

【0050】図3は本発明の第3実施例を示す光フィル
ターを用いた立体像再生装置の構成図である。ここで
は、無限遠の背景も再生可能になる。
FIG. 3 is a block diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a third embodiment of the present invention. Here, the background at infinity can also be reproduced.

【0051】図3において、41は白色照射光源、42
は白色立体雲状散乱体、43は無限遠生成レンズ、44
はピンホールアレイ、45は光線重み付けフィルター、
P″,Q″は観測者1が見る立体再生像である。
In FIG. 3, reference numeral 41 denotes a white light source;
Is a white solid cloud scatterer, 43 is an infinity generating lens, 44
Is a pinhole array, 45 is a ray weighting filter,
P ″ and Q ″ are three-dimensional reproduced images viewed by the observer 1.

【0052】第1実施例、および、第2実施例で示した
白色雲状散乱体22、および、32は有限サイズなの
で、第1実施例、および、第2実施例では無限遠を再生
できないが、第3実施例では、無限遠生成レンズ43を
使うことにより、観測者1側で平行光を再生すれば、無
限遠の背景も再生可能になる。
Since the white cloud-like scatterers 22 and 32 shown in the first and second embodiments have a finite size, infinity cannot be reproduced in the first and second embodiments. In the third embodiment, if the parallel light is reproduced on the observer 1 side by using the infinity generation lens 43, the background at infinity can be reproduced.

【0053】また、白色立体雲状散乱体22,32,4
2は、物体内部のどの部分からも白色光が散乱してきて
いるのが見えるような雲状の半透明散乱体(発光体でも
よい)である。あまり密であると、中が見えない。
The white solid cloud-like scatterers 22, 32, 4
Reference numeral 2 denotes a cloud-like translucent scatterer (may be a luminous body) in which white light can be seen to be scattered from any part inside the object. If it is too dense, you cannot see inside.

【0054】光線重み付けフィルター24,35,45
はフィルムに色素を塗り付けたもの、カラーフィルム、
さらに液晶シャッタなど空間的に分布し、光の透過度や
透過色を制御できるものを総称している。
Light weighting filters 24, 35, 45
Is a film coated with dye, a color film,
In addition, liquid crystal shutters, which are spatially distributed and can control light transmittance and transmitted color, are collectively referred to.

【0055】上記した実施例の具体的作用について説明
する。
The specific operation of the above embodiment will be described.

【0056】(1)実写物体の記録によるフィルターの
作成 第1及び第2実施例の白色雲状散乱体を取り去り、ここ
に記録したい物体をおいて白色照射光源で照射すると、
光線重み付けフィルターには各ピンホールを通った物体
からの散乱光がそれぞれの色を持って到達する。
(1) Preparation of Filter by Recording Real Object The white cloud-like scatterers of the first and second embodiments are removed, and the object to be recorded is irradiated with a white light source.
The scattered light from the object passing through each pinhole reaches the ray weighting filter with each color.

【0057】その結果、光線重み付けフィルター上では
全ての穴がそれぞれピンホールカメラのピンホールとな
り、少しずつ見る角度の違う像が写るが、これが、光線
の軌跡でもあるので、この像を散乱の少ないポジフィル
ムのように記録すれば、それが光線重み付けフィルター
として動作できる。ピンホールカメラは解像度が良くな
いので、ピンホール部にマイクロレンズを入れ、マイク
ロレンズアレイとすれば、解像度を上げることができ
る。
As a result, on the ray weighting filter, all the holes become pinholes of the pinhole camera, and an image with a slightly different viewing angle appears, but this is also the trajectory of the ray. If it records like a positive film, it can act as a ray weighting filter. Since the resolution of the pinhole camera is not good, the resolution can be increased by inserting a microlens in the pinhole and forming a microlens array.

【0058】この像記録は、インテグラルホトグラフィ
や光線再生法と同一であるので、それらで使われている
方法はここでも使える(これ自身は特徴ではない)。再
生の時はピンホールアレイが必要なのは言うまでもな
い。この像を何らかの方法で電子カメラ、TVカメラで
取り込みそれを元に液晶シャッタを光線重み付けフィル
ターとして使う等の方法がある。
Since this image recording is the same as the integral photography or the light beam reproducing method, the method used therefor can be used here (it is not a feature itself). Needless to say, a pinhole array is required for reproduction. There is a method in which this image is captured by an electronic camera or a TV camera by some method and the liquid crystal shutter is used as a light beam weighting filter based on the captured image.

【0059】また、コンピュータで各ピンホールを通る
光線、光線重み付けフィルターを計算し、フィルムや液
晶シャッタをそれに基づいて働かすことも可能である。
It is also possible to calculate a light beam passing through each pinhole and a light beam weighting filter by a computer, and to operate the film or the liquid crystal shutter based on the calculated light weight filter.

【0060】本発明が適用できる製品名としては、立体
ディスプレイ、立体看板、壁掛けショウウィンドウ等が
挙げられる。
The product names to which the present invention can be applied include a three-dimensional display, a three-dimensional signboard, a wall-mounted show window, and the like.

【0061】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0063】(A)以前の光線再生法では避けられなか
った光線の広がりによる像のぼけを小さくすることがで
きる。
(A) It is possible to reduce the image blur due to the spread of the light beam which cannot be avoided in the previous light beam reproduction method.

【0064】(B)観測者とピンホールアレイの間にレ
ンズを設置することにより、アレイをアウトフォーカス
し、アレイを見えないようにすることができる。
(B) By placing a lens between the observer and the pinhole array, the array can be out-of-focus and the array can be made invisible.

【0065】(C)白色雲状光散乱物体とピンホールア
レイの間にレンズを設置することにより、無限遠の像を
再生することができる。
(C) By placing a lens between the white cloud-like light scattering object and the pinhole array, an image at infinity can be reproduced.

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

【図1】本発明の第1実施例を示す光フィルターを用い
た立体像再生装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例を示す光フィルターを用い
た立体像再生装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例を示す光フィルターを用い
た立体像再生装置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter according to a third embodiment of the present invention.

【図4】立体視の原理図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of stereoscopic vision.

【図5】光線再生法の原理図である。FIG. 5 is a principle diagram of a light beam reproduction method.

【図6】レンズを介した立体像観測例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional image observation via a lens.

【図7】レンズを介した光線再生法(簡単な物体)の例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a light beam reproduction method (simple object) via a lens.

【図8】レンズを介した光線再生法(普通の物体)の例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a light beam reproduction method (an ordinary object) via a lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,31,41 白色照射光源 22,32,42 白色雲状散乱物体(WCSO) 23,34,44 ピンホールアレイ 24,35,45 光線重み付けフィルター(LC
F) 25 再生された光線群 33 レンズ 36 生成像 43 無限遠生成レンズ
21, 31, 41 White illumination light source 22, 32, 42 White cloud-like scattering object (WCSO) 23, 34, 44 Pinhole array 24, 35, 45 Light weighting filter (LC
F) 25 Reconstructed ray group 33 Lens 36 Generated image 43 Lens at infinity

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)白色照射光源と、(b)3次元に一
様な分布をなす白色雲状光散乱物体と、(c)ピンホー
ルアレイと、(d)前記白色雲状光散乱物体からの散乱
光のうち前記ピンホールアレイを通過する光線群に対
し、その強度、カラーの空間的重み付けを行う機能を持
ったカラー透過空間分布フィルターとを備え、(e)前
記白色雲状光散乱物体が一様な白色雲状物体でなく形、
色を持った3次元物体のように見えるようにしたことを
特徴とする光フィルターを用いた立体像再生装置。
1. A white illumination light source, (b) a white cloud light scattering object having a three-dimensionally uniform distribution, (c) a pinhole array, and (d) the white cloud light scattering. A color transmission spatial distribution filter having a function of spatially weighting the intensity and color of a group of light rays passing through the pinhole array out of the scattered light from the object, and (e) the white cloud-like light The scattering object is shaped rather than a uniform white cloud,
A three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter, characterized in that it looks like a three-dimensional object having a color.
【請求項2】 請求項1記載の光フィルターを用いた立
体像再生装置において、前記白色雲状光散乱物体から前
記カラー透過空間分布フィルターまでの間、あるいは更
にその後方に一枚から複数枚のレンズを配置することを
特徴とする光フィルターを用いた立体像再生装置。
2. A three-dimensional image reproducing apparatus using the optical filter according to claim 1, wherein one or more sheets are provided between the white cloud-like light scattering object and the color transmission space distribution filter or further behind the same. A three-dimensional image reproducing apparatus using an optical filter, wherein a lens is arranged.
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