JP2005140970A - 立体画像撮影装置および立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変焦点距離レンズのような特殊なレンズを用いることなく、１度の撮影で複数の被写体について解像度の高い画像を得ることができるＩＰ撮影装置とＩＰ表示装置を提供する。
【解決手段】 被写体Ａ，Ｂから所定間隔を隔てて配置され、かつ、同一平面上に配列された要素レンズ１１ａ，１１ｂを複数有する要素レンズ群１２と、この要素レンズ群から所定間隔を隔てて配置され、かつ、前記要素レンズ１１ａ，１１ｂにより結像される前記被写体Ａ，Ｂの撮影要素画像Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を撮影する撮影手段１３とを具備する立体画像撮影装置１０であって、前記複数の要素レンズ１１ａ，１１ｂが、前記複数の被写体Ａ，Ｂそれぞれに合焦する焦点距離を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ群を利用した立体映像方式である、いわゆるＩｎｔｅｇｒａｌ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙの撮影装置および表示装置に関する。

従来、偏光眼鏡などによらない３次元立体表示技術として、レンチキュラー板を用いた装置がすでに商品化されており、さらにレンチキュラー方式では不可能とされた、上下左右からでも回り込んだ３次元立体画像を認識可能とするＩｎｔｅｇｒａｌ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ（以下、適宜「ＩＰ」という）方式の実用化が進められている。このＩＰ方式には、平面状に配列されたレンズ群あるいはピンホール群を用いた方式が知られている。また、このＩＰ方式は、静止画像だけでなく、動画像についても用いられる。

図１５（ａ）に示すように、ＩＰ方式を用いた立体画像撮影装置（以下、適宜「ＩＰ撮影装置」という）８００は、同一平面上に配列された複数の凸レンズ８０１からなる撮影レンズ群８０２と、撮影レンズ群８０２からみて第１被写体Ｐと第２被写体Ｑとは反対側に配置された撮影手段８０３とを備えている。ここで、撮影レンズ群８０２は、小さな凸レンズ８０１を縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、４個の凸レンズ８０１で構成されているものとして図示している。第１被写体Ｐが、ＩＰ撮影装置８００により撮影されると、撮影手段８０３に撮影レンズ群８０２を構成する凸レンズ８０１と同数の第１被写体Ｐの要素画像Ｐ１、Ｐ１・・が撮影される（図１５（ａ）では、４つの被写体の要素画像）。

また、ＩＰ撮影装置８００によって撮影された要素画像Ｐ１、Ｐ１・・をそのままＩＰ方式を用いた立体画像表示装置（以下、適宜「ＩＰ表示装置」という）９００の表示手段９０３に表示すると（図１５（ｂ）参照）、奥行きが反転してしまう逆視像が生じてしまうので、逆視像を回避するため、個々の凸レンズ８０１で結像されて撮影手段８０３により撮影される第１被写体Ｐの要素画像Ｐ１、Ｐ１・・を、凸レンズ８０１の光軸と撮影手段８０３の交点を中心として点対称に変換した第１被写体Ｐの要素画像Ｐ２、Ｐ２・・をＩＰ表示装置９００の表示手段９０３により視聴者に表示している。

図１５（ｂ）に示すように、ＩＰ表示装置９００は、平面上に配列された複数の凸レンズ９０１からなる表示レンズ群９０２と、表示レンズ群９０２からみて視聴者とは反対側に配置された表示手段９０３とを備えている。また、ＩＰ表示装置９００の凸レンズ９０１は、ＩＰ撮影装置８００の凸レンズ８０１と同じ焦点距離を有する。また、ＩＰ表示装置９００の凸レンズ９０１から表示手段９０３までの距離とＩＰ撮影装置８００の凸レンズ８０１から撮影手段８０３までの距離が同一となるように構成されている。ここで、表示レンズ群９０２は、小さい凸レンズを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、４個の凸レンズ９０１で構成されているものとして図示している。

このようなＩＰ撮影装置８００の撮影手段８０３に撮影された第１被写体Ｐの要素画像Ｐ１、Ｐ１・・を変換して表示用要素画像Ｐ２、Ｐ２・・とし、ＩＰ表示装置９００の表示手段９０３に表示すると、表示手段９０３の表示用要素画像Ｐ２、Ｐ２・・からの光の進み方は、第１被写体Ｐの光の進み方と同じなので、視聴者は偏光眼鏡などを掛けずに第１被写体Ｐが存在していた位置に第１被写体Ｐの再生像を見ることができる。

また、撮影レンズ群８０２を構成する凸レンズ８０１は、１つの被写体に合焦するような焦点距離を有しているので、凸レンズ８０１に合焦されている第１被写体Ｐから他の被写体が離れている場合には、他の被写体については、解像度の低い要素画像を撮影することとなる。例えば、図１５（ａ）に示すように、第１被写体Ｐと第２被写体Ｑが離れている場合には、撮影レンズ群８０２を構成する凸レンズ８０１が第１被写体Ｐに合焦するような焦点距離を有すると、撮影手段８０３には解像度の高い第１被写体Ｐの要素画像Ｐ１、Ｐ１・・と解像度の低い第２被写体Ｑの要素画像Ｑ１、Ｑ１・・とが撮影される。

そして、第１被写体Ｐの要素画像Ｐ１、Ｐ１・・を凸レンズ８０１の光軸と撮影手段８０３の交点を中心に点対称に変換した第１被写体Ｐの表示用要素画像Ｐ２、Ｐ２・・と、第２被写体Ｑの要素画像Ｑ１、Ｑ１・・を凸レンズ８０１の光軸と撮影手段８０３の交点を中心に点対称に変換した第２被写体Ｑの表示用要素画像Ｑ２、Ｑ２・・がＩＰ表示装置９００の表示手段９０３に表示され、視聴者は、解像度の高い第１被写体Ｐの再生像と解像度の低い第２被写体Ｑの再生像を見ることとなる。
そのため、複数の被写体に対して焦点が合うように、撮影レンズ群と被写体との間に可変焦点距離レンズを備えたＩＰ撮影装置が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献1に記載のＩＰ撮影装置は、可変焦点距離レンズの焦点距離を変化させて、複数の被写体について順次解像度の高い被写体の要素画像を撮影するものである。
特開２００１−２３８２２９号公報（段落００１４〜００２６）

しかし、特許文献1に記載のＩＰ撮影装置では、可変焦点距離レンズという特殊なレンズを必要としている。
また、可変焦点距離レンズについて、複数の被写体毎に焦点距離を設定して、複数回撮影する必要があるので、撮影時間がかかっていた。
さらに、可変焦点距離レンズについて、複数の被写体毎に焦点距離を設定して、複数回撮影する必要があるため、動画像の撮影には向いていなかった。
本発明は、前記問題点に鑑み創案されたもので、可変焦点距離レンズのような特殊なレンズを用いることなく、１度の撮影で複数の被写体について解像度の高い要素画像を得ることができ、かつ、動画像の撮影にも適したＩＰ撮影装置とＩＰ表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、被写体から所定間隔を隔てて配置され、かつ、同一平面上に配列された要素レンズを複数有する要素レンズ群と、この要素レンズ群から所定間隔を隔てて配置され、かつ、前記要素レンズにより結像される前記被写体の複数の撮影要素画像を撮影する撮影手段とを具備する立体画像撮影装置であって、前記複数の要素レンズが、前記被写体の複数に合焦する焦点距離を有する構成とした。

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、１つの要素レンズ群が、例えば、２つの被写体それぞれに対して合焦する２種類の要素レンズを備えた場合には、１度の撮影により、２つの被写体それぞれに合焦する解像度の高い要素画像を撮影することができる。
ここで、要素レンズは、単レンズのほか、レンズ作用を有する光学系（レンズ系）も含まれる。また、合焦とは、レンズが被写体に焦点しているだけでなく、被写体が被写界深度内にあることをいう。

請求項２に係る発明は、被写体から所定間隔を隔てて配置され、合焦したい被写体の数に対応してその被写体からの出射光の光路を分割するハーフミラーと、このハーフミラーから所定間隔を隔てて、そのハーフミラーで分割した出射光の光路に配置され、かつ、同一平面上に配列された要素レンズを複数有する複数の要素レンズ群と、この複数の要素レンズ群それぞれに対して所定間隔を隔てて配置され、かつ、前記要素レンズにより結像される前記被写体の撮影要素画像を撮影する複数の撮影手段と、を備える立体画像撮影装置であって、前記要素レンズ群それぞれを構成する要素レンズが、前記要素レンズ群毎に、前記被写体それぞれに合焦する焦点距離を有する構成とした。

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、例えば、２つの被写体それぞれに対して合焦する２種類の要素レンズ群を備えた場合には、１度の撮影により、一方の被写体に合焦する解像度の高い撮影要素画像を一方の撮影手段に撮影することができるとともに、他方の被写体に合焦する解像度の高い撮影要素画像を他方の撮影手段に撮影することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の立体画像撮影装置により撮影された撮影要素画像を表示する立体画像表示装置であって、請求項１に記載の立体画像撮影装置の撮影手段で撮影した被写体の撮影要素画像を表示要素画像として表示する表示手段と、前記表示手段に表示する表示要素画像から前記被写体の再生像を再生する複数の要素レンズを同一平面上に配列した表示レンズ群とを備える構成とした。

かかる構成によれば、例えば、２つの被写体が請求項１に記載の立体画像撮影装置により撮影された場合には、２つの被写体それぞれについて解像度の高い表示要素画像を表示手段に表示することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の立体画像撮影装置により撮影された撮影要素画像を表示する立体画像表示装置であって、請求項２に記載の立体画像撮影装置により前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を表示要素画像として表示する、前記撮影手段の数に対応した表示手段と、前記表示手段に表示された表示要素画像から前記複数の被写体の再生像を再生するための複数の要素レンズが同一平面上に配列されると共に、前記表示手段の数に対応して配置される表示レンズ群と、前記表示レンズ群から所定間隔を隔てて、前記表示レンズ群からの出射光の光路に配置され、かつ、前記表示レンズ群で再生された被写体の再生像を合成して再生立体画像を生成するハーフミラーと、を備える構成とした。

かかる構成によれば、例えば、２つの被写体が請求項２に記載の立体画像撮影装置により撮影された場合には、一方の被写体について解像度の高い表示要素画像を一方の表示手段に表示すると共に、他方の被写体について解像度の高い表示要素画像を他方の表示手段に表示することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置であって、前記撮影手段に撮影された撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、このフィルタリング手段で高周波数成分が強調された画像に変換する逆変換手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した撮影要素画像を得ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項３に記載の立体画像表示装置であって、請求項１に記載の立体画像撮影装置により前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、このフィルタリング手段で高周波数成分を強調した画像に変換する逆変換手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、立体画像表示装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した表示要素画像を得ることができる。

請求項７に係る発明は、請求項４に記載の立体画像表示装置であって、請求項２に記載の立体画像撮影装置により前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、このフィルタリング手段で高周波数成分を強調した画像に変換する逆変換手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、立体画像表示装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した表示要素画像を得ることができる。

請求項８に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置であって、前記要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備える構成とした。

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した撮影要素画像を得ることができる。
ここで、要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えるとは、要素レンズが単レンズであった場合には、要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えることをいうと共に、要素レンズが複数のレンズであった場合には、要素レンズと被写体の間、要素レンズと撮影手段の間だけではなく、単レンズの間に空間周波数フィルタを配置することも含まれる。

請求項９に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の立体画像表示装置であって、前記要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備える構成とした。

かかる構成によれば、立体画像表示装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した表示要素画像を表示手段に表示することができる。
ここで、要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えるとは、要素レンズが単レンズであった場合には、要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えることをいうと共に、要素レンズが複数のレンズであった場合には、要素レンズと再生像の間、要素レンズと表示手段の間だけではなく、単レンズの間に空間周波数フィルタを配置することも含まれる。

請求項１０に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置であって、前記要素レンズは、光軸方向に複数の単レンズを備え、前記単レンズ間であって、前記単レンズの光路に空間周波数フィルタを配置した構成とした。

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した撮影要素画像を得ることができる。

請求項１１に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の立体画像表示装置であって、前記要素レンズは、光軸方向に複数の単レンズを備え、前記単レンズ間であって、前記単レンズの光路に空間周波数フィルタを配置した構成とした。

かかる構成によれば、立体画像表示装置は、フィルタリング手段により周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するので、鮮鋭度を低くする原因である低周波の影響を改善した表示要素画像を表示手段に表示することができる。

請求項1から請求項４に係る発明によれば、複数の被写体それぞれに合焦した複数の要素レンズを有することから複数の被写体であっても、可変焦点距離レンズのような特殊なレンズを用いることなく、１度の撮影で複数の被写体それぞれについて解像度の高い立体画像を得ることができる。
また、静止画像だけでなく動画像についても、複数の被写体それぞれについて解像度の高い立体画像を得ることができる。

請求項５から請求項７に係る発明によれば、フィルタリング手段により、撮影手段に撮影された撮影要素画像のうち、高周波成分を強調するので、鮮鋭度の高い立体画像を得ることができる。

請求項８から請求項１１に係る発明によれば、空間周波数フィルタにより、撮影手段に撮影された撮影要素画像のうち、高周波成分を強調するので、鮮鋭度の高い立体画像を得ることができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態であるＩＰ撮影装置（立体画像撮影装置）について、図面を参照して説明する。参照する図１（ａ）は、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。なお、本実施の形態では、静止画像を撮影する場合について説明する。

図１（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置１０は、撮影レンズ群（要素レンズ群）１２、撮影手段１３及び画像データ処理手段１４を備えている。撮影レンズ群１２は、同一平面上に配列された第１被写体Ａに合焦する焦点距離を有する複数の第１凸レンズ（要素レンズ）１１ａと第２被写体Ｂに合焦する焦点距離を有する複数の第２凸レンズ（要素レンズ）１１ｂからなる。ここで、撮影レンズ群１２は、小さな第１凸レンズ１１ａと第２凸レンズ１１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、２個の第１凸レンズ１１ａと２個の第２凸レンズ１１ｂで構成されているものとして図示している。また、撮影手段１３は、第１凸レンズ１１ａと第２凸レンズ１１ｂにより結像される第１被写体Ａと第２被写体Ｂの要素画像Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を撮影するものであって、本実施の形態では、ＣＣＤセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）である。

また、撮影レンズ群１２は第１被写体Ａ及び第２被写体Ｂから所定距離隔てて配置されている。また、撮影手段１３は、撮影レンズ群１２からみて第１被写体Ａと第２被写体Ｂとは反対側に、撮影レンズ群１２から所定の距離を隔てて配置されている。ここで、第１被写体Ａから撮影レンズ群１２までの距離Ｌ₁、撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離Ｌ₂及び第１凸レンズ１１ａの焦点距離ｆ_aとの関係は、式（１）を満たす。また、第２被写体Ｂから撮影レンズ群１２までの距離Ｌ´₁、撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離Ｌ₂及び第２凸レンズ１１ｂの焦点距離ｆ_bとの関係は、式（２）を満たす。なお、式（１）と式（２）を正確には満たさなくても、撮影手段１３が焦点深度内に配置され、第１被写体Ａ及び第２被写体Ｂが被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁+１／Ｌ₂＝１／ｆ_a・・・（１）
１／Ｌ´₁+１／Ｌ₂＝１／ｆ_b・・・（２）

次に、図面を参照して、画像データ処理手段１４について説明する。参照する図２は、画像データ処理手段を示すブロック図である。画像データ処理手段１４は、撮影手段１３に撮影された被写体の要素画像のうち高い周波数成分を強調するものであり、フーリエ変換手段１４ａ、フィルタリング手段１４ｂ及び逆フーリエ変換手段１４ｃからなる。フーリエ変換手段１４ａは、撮影手段１３から出力される第１被写体Ａの要素画像Ａ１、Ａ２と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１、Ｂ２を含むデジタル画像をフーリエ変換するものである。また、フィルタリング手段１４ｂは、フーリエ変換されたデジタル画像のうち高周波のみ強調するものである。さらに、逆フーリエ変換手段１４ｃは、高周波成分を強調したフーリエ変換されたデジタル画像を逆フーリエ変換して、処理済デジタル画像に変換するものである。画像データ処理手段１４は、パーソナルコンピュータなどである。

以下図面を参照して、この画像処理について説明する。参照する図３（ａ）は、画素配列を説明するための説明であり、図３（ｂ）は、空間周波数成分分布を説明するため説明図であり、図３（ｃ）は、シャフリングを説明するための説明図である。また、図４は、フィルタリングを説明するための説明図である。

デジタル画像データｆ（ｍ，ｎ）について、次のフーリエ変換を行う。

ここで、Ｗ_x=exp（−ｊ２π／Ｍ）、Ｗ_y=exp（−ｊ２π／Ｎ）であり、画像ｆの画素数はＭ×Ｎ個である。ｋは０からＭ−１、ｌは０からＮ−１の整数値をとる。

次にシャフリング（ｓｈｕｆｆｌｉｎｇ）を行う。画像内の画素番号を図３（ａ）のように左上隅から振ってフーリエ変換すると、その変換結果は図３（ｂ）に示すように４隅に低周波数成分が分布し、高周波数成分は中心に存在する。このままでは、周波数領域でのフィルタ処理を施す際に不便であるので、４つの各周波数平面を移動させ、図３（ｃ）のように並べ替える。

次に、図４に示すように、フーリエ変換させて画像にシャフリングを施すと、中心部が低周波数成分を表し、周辺部は高周波数成分を表す。そこで中心を原点として、周辺部分を強調し、または、中心部分に０に近い数値を掛けて中心部を抑制する（フィルタリング処理）。
次の逆フーリエ変換を行い、処理済デジタル画像データｆ´とする。従って、解像度の低い第１被写体Ａの要素画像Ａ２と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ２は抑圧されることとなる。

次に、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ撮影装置の動作について説明する。図５は、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ撮影装置の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、第１被写体Ａと第２被写体Ｂを撮影レンズ群１２により結像して、第１被写体Ａと第２被写体Ｂの要素画像Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を撮影手段１３に撮影する（ステップＳ１）。撮影手段１３には、解像度の高い第１被写体Ａの要素画像Ａ１、解像度の低い第１被写体Ａの要素画像Ａ２、解像度の高い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１及び解像度の低い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ２が撮影される。これは、第１凸レンズ１１ａは、第１被写体Ａに合焦されているので、第１被写体Ａが第１凸レンズ１１ａにより結像されると解像度の高い要素画像Ａ１が撮影手段１３に撮影され、第２被写体Ｂが第１凸レンズ１１ａにより結像されると解像度の低い要素画像Ｂ２が撮影手段１３に撮影されるからである。また、同様に、第２凸レンズ１１ｂは、第２被写体Ｂに合焦されているので、第１被写体Ａが第２凸レンズ１１ｂにより結像されると解像度の低い要素画像Ａ２が撮影手段１３に撮影され、第２被写体Ｂが第２凸レンズ１１ｂにより結像されると解像度の高い要素画像Ｂ１が撮影手段１３に撮影されるからである。

次に、画像データ処理手段１４のフーリエ変換手段１４ａが、撮影手段１３から出力される第１被写体Ａの要素画像Ａ１、Ａ２と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１、Ｂ２を含むデジタル画像ｆをフーリエ変換する（ステップＳ２）。また、フーリエ変換手段１４ａが、フーリエ変換されたデジタル画像ｆをシャフリングする（ステップＳ３）。

また、フィルタリング手段１４ｂが、シャフリングし、フーリエ変換したデジタル画像ｆをフィルタリングして、高周波数のフーリエ変換させたデジタル画像ｆを抽出する（ステップＳ４）。そして、逆フーリエ変換手段１４ｃが、抽出したフーリエ変換させたデジタル画像ｆを逆フーリエ変換して、処理済デジタル画像データｆ´に変換する。

次に、本発明の第１の実施形態であるＩＰ表示装置について、図面を参照して説明する。参照する図１（ｂ）は、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。図１（ｂ）に示すように、ＩＰ表示装置２０は、表示レンズ群２２と表示手段２３を備えている。表示レンズ群２２は、同一平面上に配列された複数の第１凸レンズ２１ａと複数の第２凸レンズ２１ｂからなり、表示手段２３からの出射光の光路に配置されている。また、表示レンズ群２２の第１凸レンズ２１ａの焦点距離は撮影レンズ群１２の第１凸レンズ１１ａの焦点距離と同じであり、表示レンズ群２２の第２凸レンズ２１ｂの焦点距離は撮影レンズ群１２の第２凸レンズ１１ｂの焦点距離と同じである。また、表示レンズ群２２から表示手段２３までの距離と撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離は同じである。

ここで、表示レンズ群２２は、小さな第１凸レンズ２１ａと第２凸レンズ２１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、２個の第１凸レンズ２１ａと２個の第２凸レンズ２１ｂで構成されているものとして図示している。また、表示手段１３は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などである。

また、ＩＰ撮影装置１０によって撮影され、画像データ処理手段１４により高周波成分が強調された処理済デジタル画像データｆ´により示される画像をそのままＩＰ表示装置２０の表示手段２３に表示すると、奥行きが反転してしまう逆視像が生じてしまうので、この逆視像を回避するため、個々の凸レンズ１１ａで結像され撮影手段１３に撮影され、フィルタリング処理により抽出された第１被写体Ａの要素画像Ａ１を図示しない画像変換処理手段により、第１凸レンズ１１ａの光軸と撮影手段１３の交点を中心に点対称に変換した第１被写体Ａの表示用要素画像（解像度の高い第１被写体Ａの表示用要素画像）Ａ３をＩＰ表示装置２０の表示手段２３に表示する。また、個々の凸レンズ１１ｂで結像され撮影手段１３に撮影され、フィルタリング処理により強調された第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１を、図示しない画像変換処理手段により、第２凸レンズ１１ｂの光軸と撮影手段１３との交点を中心に点対称に変換した第２被写体Ｂの表示用要素画像（解像度の高い第２被写体Ｂの表示用要素画像）Ｂ３をＩＰ表示装置２０の表示手段２３に表示する。画像変換手段は、パーソナルコンピュータなどである。

従って、第１の実施形態に係るＩＰ撮影装置１０によれば、２つの被写体それぞれに合焦する焦点距離を有する第１凸レンズ１１ａと第２凸レンズ１１ｂにより結像され撮影手段１３に撮影されるので、２つの被写体について解像度の高い要素画像を得ることができる。また、画像データ処理手段１４により、高周波成分を強調するので、解像度を悪くする原因となる低周波成分の影響を改善した、２つの被写体について鮮鋭度の高い要素画像のみを得ることができる。

また、ＩＰ表示装置２０は、撮影手段１３で撮影された第１被写体Ａの要素画像Ａ１を、図示しない画像変換手段により、変換した表示用要素画像Ａ３と、第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１を、図示しない画像変換手段により、変換した表示用要素画像Ｂ３をＩＰ表示装置２０の表示手段２３に表示すると、表示手段２３の表示用要素画像Ａ３からの光の進み方は、第１被写体Ａの光の進み方と同じとなり、表示手段２３の表示用要素画像Ｂ３からの光の進み方は、第２被写体Ｂの光の進み方と同じとなるので、複数の被写体について、鮮鋭度の高い立体像を再現することができる。

なお、本実施の形態では、静止画像を撮影する場合について説明したが、動画像を撮影しても、複数の被写体について解像度の高い立体像を得ることができる。また、本実施の形態では、撮影レンズ群１２を構成するレンズや表示レンズ群２２を構成するレンズを凸レンズとしたが、レンズ作用を有する光学素子であればよい。また、撮影レンズ群１２を構成するレンズを屈折率分布レンズとすれば、奥行きが反転してしまう逆視像が生じないため、点対称に変換する必要をなくすことができる。また、撮影手段をＣＣＤセンサとしたが、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、写真フィルム、ビデオテープなどであってもよい。

また、本実施の形態では、被写体は２つとしたが、３つ以上であってもよい。また、本実施の形態では、フィルタリングをフーリエ変換により行ったが、高周波成分を強調できる他の方法であってもよい。また、本実施の形態では、ＩＰ撮影装置１０に画像データ処理手段１４を設けたが、ＩＰ表示装置２０に設けてもよい。

また、本実施の形態では、ＩＰ表示装置２０は、表示レンズ群２２の第１凸レンズ２１ａの焦点距離と撮影レンズ群１２の第１凸レンズ１１ａの焦点距離とを同じとし、表示レンズ群２２の第２凸レンズ２１ｂの焦点距離と撮影レンズ群１２の第２凸レンズ１１ｂの焦点距離とを同じとし、表示レンズ群２２から表示手段２３までの距離と撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離を同じとしたが、これに限定されず、表示レンズ群２２の第１凸レンズ２１ａの焦点距離と撮影レンズ群１２の第１凸レンズ１１ａの焦点距離が異なり、表示レンズ群２２の第２凸レンズ２１ｂの焦点距離と撮影レンズ群１２の第２凸レンズ１１ｂの焦点距離が異なり、表示レンズ群２２から表示手段２３までの距離と撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離が異なっていても、表示手段２３の要素画像Ａ３からの光の進み方が、第１被写体Ａの光の進み方と同じとなり、表示手段２３の要素画像Ｂ３からの光の進み方が第２被写体Ｂの光の進み方と同じとなるものであれがよい。さらに本実施の形態では、画像データ処理手段１４と画像変換手段とは別のパーソナルコンピュータとしているが、同一のパーソナルコンピュータとしてもよい。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態であるＩＰ撮影装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態であるＩＰ撮影装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。
参照する図６（ａ）は、本発明に係る第２の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。

図６（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置３０は、撮影レンズ群１２、撮影手段１３、画像データ処理手段１４及び変換レンズ３５を備えている。変換レンズ３５は、撮影レンズ群１２と撮影手段１３の間に配置され、かつ、撮影レンズ群１２からの出射光の光路に配置されている。また、変換レンズ３５は、奥行きが反転してしまう第１被写体Ａの要素画像（逆視像）Ａ１、Ａ２・・と第２被写体Ｂの要素画像（逆視像）Ｂ１、Ｂ２・・を、さらに反転させて、奥行きの反転が解消して、正視像に変換するものである。なお、変換レンズ３５は、凸レンズなどである。

従って、第２の実施形態に係るＩＰ表示装置３０によれば、撮影レンズ群１２により、逆視像となった第１被写体Ａの要素画像Ａ１、Ａ２・・・と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１、Ｂ２・・・が、変換レンズ３５により正視像となるので、第１の実施形態のように、撮影手段に撮影された被写体の要素画像を、凸レンズの光軸と撮影手段の交点を中心に点対称に変換することや、撮影レンズ群を屈折率分布レンズにより構成する必要をなくすことができる。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態であるＩＰ撮影装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態であるＩＰ撮影装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。参照する図７（ａ）は、本発明に係る第３の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。図７（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置４０は、第１撮影レンズ群４２ａ、第２撮影レンズ群４２ｂ、ハーフミラー４５、第１撮影手段４３ａ、第２撮影手段４３ｂ及び画像データ処理手段１４を備えている。

第１撮影レンズ群４２ａは、同一平面上に配列された第１被写体Ａに合焦する焦点距離を有する複数の第１凸レンズ１１ａからなる。第２撮影レンズ群４２ｂは、同一平面上に配列された第２被写体Ｂに合焦する焦点距離を有する複数の第２凸レンズ１１ｂからなる。ここで、第１撮影レンズ群４２ａは、小さな第１凸レンズ１１ａを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成され、第２撮影レンズ群４２ｂは、小さな第２凸レンズ１１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されているが、図面を簡略化するため、第１撮影レンズ群４２ａは、４個の第１凸レンズ１１ａで構成されているものとして、第２撮影レンズ群４２ｂは、４個の第２凸レンズ１１ｂで構成されているものとして図示している。

ハーフミラー４５は、第１被写体Ａと第２被写体Ｂからの出射光の光路を分割するものであり、第１被写体Ａ（第２被写体Ｂ）と第２撮影レンズ群４２ｂの間であって、かつ、第１被写体Ａと第２被写体Ｂからの出射光の光路に配置されている。

ここで、第１被写体Ａからハーフミラー４５までの距離Ｌ₃、ハーフミラー４５から第１撮影レンズ群４２ａまでの距離Ｌ₄、第１撮影レンズ群４２ａから第１撮影手段４３ａまでの距離Ｌ₅及び第１凸レンズ１１ａの焦点距離ｆ_aとの関係は、式（５）を満たす。また、第２被写体Ｂからハーフミラー４５までの距離Ｌ₃´、ハーフミラー４５から第２撮影レンズ群４２ｂまでの距離Ｌ₄´、第２撮影レンズ群４２ｂから第２撮影手段４３ｂまでの距離Ｌ₅´及び第１凸レンズ１１ｂの焦点距離ｆ_bとの関係は、以下の式（６）を満たす。なお、式（５）と式（６）を正確には満たさなくても、第１撮影手段４３ａと第２撮影手段４３ｂが焦点深度内に配置され、第１被写体Ａ及び第２被写体Ｂが被写界深度内に配置されていればよい。

１／（Ｌ₃+Ｌ₄）+１／Ｌ₅＝１／ｆ_a・・・（５）
１／（Ｌ₃´+Ｌ₄´）+１／Ｌ₅´＝１／ｆ_b・・・（６）

次に、本発明の第３の実施形態であるＩＰ表示装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態であるＩＰ表示装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。参照する図７（ｂ）は、本発明に係る第３の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。図７（ｂ）に示すように、ＩＰ表示装置５０は、第１表示レンズ群５２ａ、第２表示レンズ群５２ｂ、ハーフミラー５５、第１表示手段５３ａ及び第２表示手段５３ｂを備えている。

第１表示手段５３ａは、第１撮影手段４３ａに撮影された要素画像であって、画像データ処理手段１４により高周波成分が強調された処理済デジタル画像データｆ´により示される要素画像を、図示しない画像変換処理手段により、第１凸レンズ１１ａの光軸と第１撮影手段４３ａの交点を中心に点対称に変換し表示用要素画像として表示するものである。また、第２表示手段５３ｂは、第２撮影手段４３ｂに撮影された要素画像であって、画像データ処理手段１４により高周波成分が強調された処理済デジタル画像データｆ´により示される要素画像を、図示しない画像変換処理手段により、第２凸レンズ１１ｂの光軸と第２撮影手段４３ｂの交点を中心に点対称に変換し表示用要素画像として表示するものである。

また、第１表示レンズ群５２ａは、同一平面上に配列された同一の焦点距離を有する複数の第１凸レンズ２１ａからなる。また、第１表示レンズ群５２ａは、第１表示手段５３ａからの出射光の光路に配置されている。また、第２表示レンズ群５２ｂは、同一平面上に配列された同一の焦点距離を有する複数の第２凸レンズ２１ｂからなる。また、第２表示レンズ群５２ｂは、第２表示手段５３ｂからの出射光の光路に配置されている。また、第１表示レンズ群５２ａの第１凸レンズ２１ａの焦点距離は第１撮影レンズ群４２ａの第１凸レンズ１１ａの焦点距離と同じであり、第２表示レンズ群５２ｂの第２凸レンズ２１ｂの焦点距離は第２撮影レンズ群４２ｂの第２凸レンズ１１ｂの焦点距離と同じである。

また、第１表示レンズ群５２ａから第１表示手段５３ａまでの距離は第１撮影レンズ群４２ａから第１撮影手段４３ａまでの距離と同一である。また、第２表示レンズ群５２ｂから第２表示手段５３ｂまでの距離は第２撮影レンズ群４２ｂから第２撮影手段４３ｂまでの距離と同一である。ここで、第１表示レンズ群５２ａは、小さな第１凸レンズ２１ａを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成され、第２表示レンズ群５２ｂは、小さな第２凸レンズ２１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されているが、図面を簡略化するため、第１表示レンズ群５２ａは、４個の第１凸レンズ２１ａで構成されているものとして、また、第２表示レンズ群５２ｂは、４個の第２凸レンズ２１ｂで構成されているものとして図示している。

ハーフミラー５５は、第１表示レンズ群５２ａからの出射光と第２表示レンズ群５２ｂからの出射光を合成するものであり、ＩＰ撮影装置４０のハーフミラー４５と同一のものである。また、ハーフミラー５５と第１表示レンズ群５２ａ及び第２表示レンズ群５２ｂとの位置関係とハーフミラー４５と第１撮影レンズ群４２ａ及び第２撮影レンズ群４２ｂとの位置関係は同一である。

従って、第３の実施形態に係るＩＰ撮影装置３０によれば、第１被写体Ａと第２被写体Ｂが第１撮影レンズ群４２ａを構成する第１凸レンズ１１ａにより結像され、解像度の高い第１被写体Ａの要素画像Ａ１と解像度の低い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ２が第１撮影手段４３ａに撮影され、第１被写体Ａと第２被写体Ｂが第２撮影レンズ群４２ｂを構成する第２凸レンズ４１ｂにより結像され、解像度の高い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１と解像度の低い第１被写体Ａの要素画像Ａ２が第２撮影手段４３ｂに撮影される。また、画像データ処理手段１４により、解像度を低くする原因となる低周波成分を抑圧して高周波成分を強調するので、２つの被写体について鮮鋭度の高い要素画像のみ得ることができる。

また、ＩＰ表示装置５０は、第１撮影手段４３ａで撮影された第１被写体Ａの要素画像Ａ１、Ａ１・・を、図示しない画像変換処理手段により、変換した第１被写体Ａの表示用要素画像（解像度の高い第１被写体Ａの表示用要素画像）Ａ３、Ａ３・・を、ＩＰ表示装置５０の第１表示手段５３ａに表示し、第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１、Ｂ１・・を、変換した第２被写体Ｂの表示用要素画像（解像度の高い第２被写体Ｂの表示用要素画像）Ｂ３、Ｂ３・・をＩＰ表示装置５０の第２表示手段５３ｂに表示すると、第１表示手段５３ａの第１被写体Ａの表示用要素画像Ａ３、Ａ３・・からの出射光と、第２表示手段５３ｂの第２被写体Ｂの表示用要素画像Ｂ３、Ｂ３・・からの出射光がハーフミラー５５により合成され、合成された光の進み方は、第１被写体Ａの光の進み方と第２被写体Ｂの光の進み方と同じとなるので、２つの被写体について、鮮鋭度の高い立体像を再現することができる。

本実施の形態では、被写体を２つとしたが、図８（ａ）、（ｂ）のように被写体を３つ以上としてもよい（図８（ａ）、（ｂ）では被写体は３つである。）。かかる場合には、被写体の数と同一の数に被写体からの出射光の光路を分割するために、被写体の数より１つ少ない数のハーフミラーを使用し、被写体の数と同一の数の撮影レンズ群、撮影手段、表示レンズ群及び表示手段を用いればよい。なお、図８（ａ）は、被写体が３つの場合のＩＰ撮影装置を示す概略図であり、図８（ｂ）は、被写体が３つの場合のＩＰ表示装置を示す概略図である。

また、第２の実施形態のように、第１撮影レンズ４２ａと第１撮影手段４３ａの間と、第２撮影レンズ４２ｂと第２撮影手段４３ｂの間に変換レンズを配置すれば、第１撮影レンズ群４２ａ及び第２撮影レンズ４２ｂを構成するレンズを屈折率分布レンズとしなくても、奥行きが反転してしまう逆視像が生じないため、要素画像を、凸レンズの光軸と撮影手段の交点を中心に点対称に変換する必要をなくすことができる。また、撮影手段をＣＣＤセンサとしたが、ＣＭＯＳセンサ、写真フィルム、ビデオテープなどであってもよい。またハーフミラー５５をハーフミラー４５と同じとしたが、第１表示手段５３ａと第２表示手段５３ｂからの出射光を合成することができるものであればよい。

［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態であるＩＰ撮影装置（立体画像撮影装置）について、図面を参照して説明する。参照する図９は、本発明に係る第４の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。また、参照する図１０（ａ）は、レンズ系、空間フィルタ及び撮影手段の位置関係を説明する説明図である。なお第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。

図９及び図１０（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置６０は、撮影レンズ系群（要素レンズ群）６２、撮影手段１３及び空間フィルタ（空間周波数フィルタ）２１０を備えている。撮影レンズ系群６２は、同一平面上に配列された第１被写体Ａに合焦する焦点距離を有する複数の第１レンズ系（要素レンズ）６１ａと第２被写体Ｂに合焦する焦点距離を有する複数の第２レンズ系（要素レンズ）６１ｂからなる。ここで、撮影レンズ系群６２は、小さな第１レンズ系６１ａと第２レンズ系６１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、２個の第１レンズ系６１ａと２個の第２レンズ系６１ｂで構成されているものとして図示している。

また、撮影レンズ系群６２、撮影手段１３、第１被写体Ａ及び第２被写体Ｂの位置関係は、第１の実施形態に係るＩＰ撮影装置１０の撮影レンズ群１２、撮影手段１３、第１被写体Ａ及び第２被写体Ｂの位置関係と同一である。

また、空間フィルタ２１０は、要素画像から高周波成分のみを抽出するものであり、第１レンズ系６１ａ、第２レンズ系６１ｂと同数である。以下、図１０（a）を参照して、第１レンズ系６１ａと空間フィルタ２１０との関係について説明する。ここでは第１レンズ系６１ａと空間フィルタ２１０との関係について説明するが、第２レンズ系６１ｂと空間フィルタ２１０との関係も同様である。

図１０（ａ）に示すように、第１レンズ系６１ａは、第１凸レンズ２０１、第２凸レンズ２０２、第３凸レンズ２０３及び第４凸レンズ２０４からなる。また、第２凸レンズ２０２は、第１凸レンズ２０１の光路に配置されている。また、第３凸レンズ２０３は、第２凸レンズ２０２の光路であって、第２凸レンズ２０２から第３凸レンズ２０３の焦点距離ｆ₃を隔てて配置されている。また空間フィルタ２１０は、第３凸レンズ２０３の光路であって、第３凸レンズ２０３から第３凸レンズ２０３の焦点距離ｆ₃を隔てて配置されている。第４凸レンズ２０４は、空間フィルタ２１０の光路であって、空間フィルタ２１０から第４凸レンズ２０４の焦点距離ｆ₄を隔てて配置されている。また、撮影手段１３は、第４凸レンズの光路であって、第４凸レンズ２０４から第４凸レンズ２０４の焦点距離ｆ₄を隔てて配置されている。

第１凸レンズ２０１は、第１被写体Ａの要素画像Ａ´を第２凸レンズ２０２上に結像させるものであり、第２被写体Ｂの要素画像Ｂ´を第２凸レンズ２０２上に結像させるものである。また第３凸レンズ２０３は、第１被写体Ａの要素画像Ａ´と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ´から第３凸レンズ２０３の焦点距離ｆ₃隔てて配置することにより、第１被写体Ａの要素画像Ａ´と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ´をフーリエ変換して、第３凸レンズ２０３から第３凸レンズ２０３の焦点距離ｆ₃隔てた位置、つまり空間フィルタ２１０上に図示しない第１フーリエ変換像Ａ´´と第２フーリエ変換像Ｂ´´を生成するものである。

また、空間フィルタ２１０は、第１フーリエ変換像Ａ´´と第２フーリエ変換像Ｂ´´をフィルタリングし、高周波成分を強調するものである。つまり空間フィルタ２１０は、解像度の低いフーリエ変換像Ｂ´´を抑圧するものである。そして、空間フィルタ２１０から第４凸レンズ系２０４の焦点距離ｆ₄隔てて配置されている第４凸レンズ２０４は、第１フーリエ変換像Ａ´´を、逆フーリエ変換して、鮮鋭度の高い第１被写体Ａの要素画像Ａ１を、撮影手段１４に結像させるものである。なお、第２凸レンズ２０２は、被写体Ａと被写体Ｂを形成する光線を効率良く第３凸レンズ２０３へ入射させるものである。

第４の実施形態に係るＩＰ撮影装置６０によれば、２つの被写体それぞれに合焦した焦点距離を有する第１レンズ系６１ａと第２レンズ系６１ｂにより結像され、空間フィルタ２１０により、解像度の高い要素画像が強調されるので、２つの被写体について鮮鋭度の高い要素画像を得ることができる。

また、ＩＰ撮影装置６０により撮影された第１被写体Ａの要素画像Ａ１と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１を、図示しない画像変換手段により変換した表示用要素画像を、第１の実施形態に係るＩＰ表示装置２０の表示手段２３に表示すると、第１の実施形態と同様に、２つの被写体について鮮鋭度の高い立体像を得ることができる。

また、本実施の形態では、撮影レンズ系群６２を構成する第１レンズ系６１ａと第２レンズ系６１ｂは、図１０（ｂ）に示すようなレンズと空間フィルタとの関係であってもよい。また、図１０（ｃ）に示すようなレンズと空間フィルタとの関係であってもよい。ここで、図１０（ｂ）は、レンズ、空間フィルタ及び撮影手段の位置関係を説明する説明図であり、図１０（ｃ）は、レンズ、空間フィルタ及び撮影手段の位置関係を説明する説明図である。

図１０（ｂ）に示すように、凸レンズ３０１の開口に空間フィルタ３１０を配置してもよく、図１０（ｃ）に示すように、凸レンズ４０１の光路であって、凸レンズ４０１から凸レンズ４０１の焦点距離ｆ₅隔てて空間フィルタ４１０を配置してもよい。

また、空間フィルタ２１０は、フーリエ変換像の一部を遮断するものであってもよい。また、空間フィルタ３１０は、凸レンズの開口の一部を遮蔽する構成や凸レンズの開口内の領域によって透過率を異なる構成とする。また、空間フィルタ４１０は、凸レンズ４０１の像側焦平面の一部を遮断する構成や像側焦平面開口内の領域によって透過率を異なる構成とする。

また、本実施の形態では、第１レンズ系６１ａと第２レンズ系６１ｂを構成するレンズを凸レンズとしたが、凸レンズ以外にも、レンズ作用を有する光学素子であればよい。また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、撮影レンズ系群６２を構成する第１レンズ系６１ａと第２レンズ系６１ｂを屈折率分布レンズとすれば、奥行きが反転してしまう逆視像が生じないため、第１レンズ系６１ａ（第２レンズ系６１ｂ）の光軸と撮影手段１３の交点を中心に点対称に変換する必要をなくすことができる。ここで、図１１（ａ）〜（ｃ）は、屈折率分布レンズと空間フィルタの位置関係を説明するための説明図である。

図１１（ａ）に示すように、第１レンズ系６１ａが、屈折率分布レンズ５０１、５０２及び５０３から構成され、屈折率分布レンズ５０２と屈折率分布レンズ５０３の間に空間フィルタ５１０を配置する。かかる構成によれば、屈折率分布レンズ５０１によって第１被写体Ａの要素画像Ａ´と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ´が屈折率分布レンズ５０１と屈折率分布レンズ５０２の境界に結像される。また、屈折率分布レンズ５０２により、第１被写体Ａの要素画像Ａ´と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ´のフーリエ変換像である第１フーリエ変換像Ａ´´と第２フーリエ変換像Ｂ´´が屈折率分布レンズ５０２と屈折率分布レンズ５０３の境界に生成される（図１１（ａ）に図示せず）。ここで、空間フィルタ５１０は、第１フーリエ変換像Ａ´´と第２フーリエ変換像Ｂ´´が生成される面（屈折率分布レンズ５０２と屈折率分布レンズ５０３の間）に配置されている。空間フィルタ５１０により、高周波成分（フーリエ変換像Ａ´´）が強調され、屈折率分布レンズ系５０３により、屈折率分布レンズ系５０２の背後に第１フーリエ変換像Ａ´´を再回折させるので、鮮鋭度の高い要素画像（図１１（ａ）では第１被写体Ａの像Ａ１）が撮影手段１３に撮影されることとなる。

また、図１１（ｂ）に示すように、屈折率分布レンズ６０１の開口を部分的に空間フィルタ６１０で遮蔽してもよい。なお、空間フィルタ６１０は、屈折率分布レンズ６０１の開口内の領域によって透過率が異なるものでもよい。

また、図１１（ｃ）に示すように、屈折率分布レンズ系７０１内で平行光が集光する面に空間フィルタ７１０を配置してもよい。また、屈折率分布レンズ系７０１の平行光が集光する面を部分的に空間フィルタ７１０で遮蔽してもよく、また、平行光が集光する面内の領域によって透過率が異なるものでもよい。
また、第２の実施形態のように、撮影レンズ系群６２と撮影手段１３の間に変換レンズを設けてもよい。

［第５の実施形態］
以下、本発明の第５の実施形態であるＩＰ撮影装置について、図面を参照して説明する。参照する図１２（ａ）は、本発明に係る第５の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。図１２（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置８０は、撮影レンズ群１２と撮影手段１３を備えている。従って、第１の実施形態に係るＩＰ撮影装置１０に対して、画像データ処理手段１４を有していない点以外その構成は同一であるので、ＩＰ撮影装置８０の各構成の説明は省略する。

次に、本発明の第５の実施形態であるＩＰ表示装置について説明する。第１の実施形態に係るＩＰ表示装置と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。参照する図１２（ｂ）は、本発明に係る第５の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。

図１２（ｂ）に示すように、ＩＰ表示装置９０は、表示レンズ系群９２、表示手段２３及び空間フィルタ２１０（図１０（ａ）参照）を備えている。表示レンズ系群９２は、同一平面上に配列された複数の第１レンズ系９１ａと複数の第２レンズ系９１ｂからなり、表示手段２３からの出射光の光路に配置されている。また、表示レンズ系群９２の第１レンズ系９１ａの焦点距離は、ＩＰ撮影装置８０の第１凸レンズ１１ａの焦点距離と同じであり、表示レンズ系群９２の第２レンズ系９１ｂの焦点距離は、ＩＰ撮影装置８０の第２凸レンズ１１ｂの焦点距離と同じである。また、表示レンズ群２２から表示手段２３までの距離とＩＰ撮影装置８０の撮影レンズ群１２から撮影手段１３までの距離は同じである。

ここで、表示レンズ系群９２は、小さな第１レンズ系９１ａと第２レンズ系９１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されるが、図面を簡略化するため、２個の第１レンズ系２１ａと２個の第２レンズ系２１ｂで構成されているものとして図示している。
第１レンズ系９１ａ、第２レンズ系９１ｂ及び空間フィルタ２１０は、第４の実施形態に係るＩＰ撮影装置６０の第１レンズ系６１ａ、第２レンズ系６１ｂ及び空間フィルタ２１０と同様であるのでその説明は省略する。

従って、第５の実施形態に係るＩＰ表示装置９０によれば、ＩＰ撮影装置８０により撮影された解像度の高い第１被写体Ａの要素画像Ａ１と解像度の低い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ２を、図示しない画像変換手段により、第１レンズ１１ａの光軸と撮影手段１３との交点を中心に点対称に変換して表示用要素画像Ａ３、Ｂ４とし、解像度の高い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１と解像度の低い第１被写体Ａの要素画像Ａ２を、図示しない画像変換手段により、第２レンズ１１ｂの光軸と撮影手段１３との交点を中心に点対称に変換して、表示用要素画像Ｂ３、Ａ４とし、この変換した表示用要素画像Ａ３、Ａ４、Ｂ３及びＢ４を表示手段２３に表示する。かかる場合に、表示レンズ系群９２の第１レンズ系９１ａと第２表示レンズ系９１ｂにより第１被写体Ａと第２被写体Ｂからの光と同一の光を実現できると共に、空間フィルタ２１０により高周波成分が強調された第１被写体Ａの要素画像Ａ１と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１のみ透過するので複数の被写体について、鮮鋭度の高い立体像を再現することができる。

［第６の実施形態］
以下、本発明の第６の実施形態であるＩＰ撮影装置について、図面を参照して説明する。参照する図１３は、本発明に係る第６の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。なお第３の実施形態、第４の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。

図１３に示すように、ＩＰ撮影装置１００は、第１撮影レンズ系群１０２ａ、第２撮影レンズ系群１０２ｂ、ハーフミラー４５、第１撮影手段４３ａ、第２撮影手段４３ｂ及び空間フィルタ２１０（図１０（ａ）参照）を備えている。

第１撮影レンズ系群１０２ａは、同一平面上に配列された第１被写体Ａに合焦する焦点距離を有する複数の第１レンズ系６１ａからなる。第２撮影レンズ系群１０２ｂは、同一平面上に配列された第２被写体Ｂに合焦する焦点距離を有する複数の第２レンズ系６１ｂからなる。ここで、第１撮影レンズ群系１０２ａは、小さな第１レンズ系６１ａを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成され、第２撮影レンズ群１０２ｂは、小さな第２レンズ系６１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されているが、図面を簡略化するため、第１撮影レンズ群１０２ａは、４個の第１レンズ系６１ａで構成されているものとして、第２撮影レンズ系群１０２ｂは、４個の第２レンズ系６１ｂで構成されているものとして図示している。

ここで、第１被写体Ａ、第１撮影レンズ系群１０２ａ、ハーフミラー４５及び第１撮影手段４３ａの位置関係は、第３の実施形態に係るＩＰ撮影装置４０の第１被写体Ａ、第１撮影レンズ群４２ａ、ハーフミラー４５及び第１撮影手段４３ａの位置関係と同一である。また、第２被写体Ｂ、第２撮影レンズ系群１０２ｂ、ハーフミラー４５及び第２撮影手段４３ｂの位置関係は、第３の実施形態に係るＩＰ撮影装置４０の第２被写体Ｂ、第２撮影レンズ群４２ｂ、ハーフミラー４５及び第２撮影手段４３ｂの位置関係と同一である。

第６の実施形態に係るＩＰ撮影装置１００によれば、２つの被写体それぞれに合焦した焦点距離を有する撮影レンズ系により撮影され、空間フィルタ２１０などにより、要素画像の高周波成分が強調させるので、２つの被写体について鮮鋭度の高い要素画像を得ることができる。

また、ＩＰ撮影装置１００により撮影された第１被写体Ａの要素画像Ａ１を、図示しない画像変換手段により第１撮影レンズ系６１ａの光軸と第１撮影手段４３ａの交点を中心に点対称に変換して表示用要素画像とし、第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１を、図示しない画像変換手段により第２撮影レンズ系６１ｂの光軸と第２撮影手段４３ｂの交点を中心に点対称に変換して表示用要素画像とし、この表示用要素画像を、第３の実施形態に係るＩＰ表示装置５０の第１表示手段５３ａと第２表示手段５３ｂに表示すると、第３の実施形態と同様に、２つの被写体について鮮鋭度の高い立体像を得ることができる。

［第７の実施形態］
以下、本発明の第７の実施形態であるＩＰ撮影装置について、図面を参照して説明する。参照する図１４（ａ）は、本発明に係る第７の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。図１４（ａ）に示すように、ＩＰ撮影装置１２０は、第１撮影レンズ群４２ａ、第２撮影レンズ群４２ｂ、ハーフミラー４５、第１撮影手段４３ａ及び第２撮影手段４３ｂを備えている。従って、第３の実施形態に係るＩＰ撮影装置４０に対して、画像データ処理手段１４を有していない点以外その構成は同一であるので、ＩＰ撮影装置１２０の各構成の説明は省略する。

以下、本発明の第７の実施形態であるＩＰ表示装置について、図面を参照して説明する。参照する図１４（ｂ）は、本発明に係る第７の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。なお第３の実施形態、第５の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。図１４（ｂ）に示すように、ＩＰ表示装置１３０は、第１表示レンズ系群１３２ａ、第２表示レンズ系群１３２ｂ、ハーフミラー５５、第１表示手段５３ａ、第２表示手段５３ｂ及び空間フィルタ２１０（図１０（ａ）参照）を備えている。

第１表示レンズ系群１３２ａは、同一平面上に配列された同一の焦点距離を有する複数の第１レンズ系９１ａからなる。また、第１表示レンズ系群１３２ａは、第１表示手段５３ａからの出射光の光路に配置されている。また、第２表示レンズ系群１３２ｂは、同一平面上に配列された同一の焦点距離を有する複数の第２レンズ系９１ｂからなる。また、第２表示レンズ系群１３２ｂは、第２表示手段５３ｂからの出射光の光路に配置されている。また、第１表示レンズ系群１３２ａの第１凸レンズ系９１ａの焦点距離はＩＰ撮影装置１２０の第１撮影レンズ群４２ａの第１凸レンズ１１ａの焦点距離と同じであり、第２表示レンズ系群１３２ｂの第２レンズ系９１ｂの焦点距離はＩＰ撮影装置１２０の第２撮影レンズ群４２ｂの第２凸レンズ１１ｂの焦点距離と同じである。

第１表示レンズ系群１３２ａ、第１表示手段５３ａ及びハーフミラー５５の位置関係は、ＩＰ撮影手段１２０の第１撮影レンズ群４２a、第１撮影手段４３ａ及びハーフミラー４５の位置関係と同じである。また、第２表示レンズ系群１３２ｂ、第２表示手段５３ｂ及びハーフミラー５５の位置関係は、ＩＰ撮影手段１２０の第２撮影レンズ群４２ｂ、第２撮影手段４３ｂ及びハーフミラー４５の位置関係と同じである。

ここで、第１表示レンズ系群１３２ａは、小さな第１レンズ系９１ａを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成され、第２表示レンズ系群１３２ｂは、小さな第２レンズ系９１ｂを縦横にそれぞれ数百から数千個並べて構成されているが、図面を簡略化するため、第１表示レンズ系群１３２ａは、４個の第１レンズ系９１ａで構成されているものとして、また、第２表示レンズ系群１３２ｂは、４個の第２レンズ系９１ｂで構成されているものとして図示している。

従って、第７の実施形態に係るＩＰ表示装置１３０によれば、ＩＰ撮影装置１２０により撮影された解像度の高い第１被写体Ａの要素画像Ａ１と解像度の低い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ２を、図示しない画像変換手段により第１凸レンズ１１ａの光軸と第１撮影手段４３ａの交点を中心に点対称に変換して表示用要素画像とし、第１表示手段５３ａに表示する。また解像度の低い第１被写体Ａの要素画像Ａ２と解像度の高い第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１を、図示しない画像変換手段により第２凸レンズ１１ｂの光軸と第２撮影手段４３ｂの交点を中心に点対称に変換して表示用要素画像とし、第２表示手段５３ｂに表示する。かかる場合に、第１表示レンズ系群１３２ａの第１レンズ系９１ａと第２表示レンズ系群１３２ｂの第２表示レンズ系９１ｂにより第１被写体Ａと第２被写体Ｂからの光と同一の光を実現できると共に、空間フィルタ２１０などにより高周波成分が強調された第１被写体Ａの要素画像Ａ１と第２被写体Ｂの要素画像Ｂ１が透過するので２つの被写体について、鮮鋭度の高い立体像を再現することができる。

（ａ）は、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。 画像データ処理手段を示すブロック図である。 （ａ）は、画像配列を説明するための説明である。 （ｂ）は、空間周波数成分分布を説明するため説明図である。 （ｃ）は、シャフリングを説明するための説明図である。 フィルタリングを説明するための説明図である。 本発明に係る第１の実施形態であるＩＰ撮影装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る第２の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ａ）は、本発明に係る第３の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、本発明に係る第３の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。 （ａ）は、被写体が３つの場合のＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、被写体が３つの場合のＩＰ表示装置を示す概略図である。 本発明に係る第４の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ａ）は、レンズ系、空間フィルタ及び撮影手段の位置関係を説明する説明図である。 （ｂ）、（ｃ）は、レンズ、空間フィルタ及び撮影手段の位置関係を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、屈折率分布レンズと空間フィルタの位置関係を説明するための説明図である。 （ａ）は、本発明に係る第５の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、本発明に係る第５の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。 本発明に係る第６の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ａ）は、本発明に係る第７の実施形態であるＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、本発明に係る第７の実施形態であるＩＰ表示装置を示す概略図である。 （ａ）は、従来のＩＰ撮影装置を示す概略図である。 （ｂ）は、従来のＩＰ表示装置を示す概略図である。

符号の説明

１０，３０，４０，６０，８０，１００，１２０，８００ ＩＰ撮影装置
１１ａ，２１ａ 第１凸レンズ
１１ｂ，２１ｂ 第２凸レンズ
１２，８０２ 撮影レンズ群
１３ 撮影手段
１４ 画像データ処理手段
２０，５０，９０，１３０，９００ ＩＰ表示装置
２２ 表示レンズ群
２３ 表示手段
４２ａ 第１撮影レンズ群
４２ｂ 第２撮影レンズ群
４３ａ 第１撮影手段
４３ｂ 第２撮影手段
４５，５５ ハーフミラー
５２ａ 第１表示レンズ群
５２ｂ 第２表示レンズ群
５３ａ 第１表示手段
５３ｂ 第２表示手段
６１ａ，９１ａ 第１レンズ系
６１ｂ，９１ｂ 第２レンズ系
６２ 撮影レンズ系群
９２ 表示レンズ系群
１０２ａ 第１撮影レンズ系群
１０２ｂ 第２撮影レンズ系群
１３２ａ 第１表示レンズ系群
１３２ｂ 第２表示レンズ系群
２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０ 空間フィルタ
Ａ 第１被写体
Ｂ 第２被写体

Claims (11)

1. 被写体から所定間隔を隔てて配置され、かつ、同一平面上に配列された要素レンズを複数有する要素レンズ群と、この要素レンズ群から所定間隔を隔てて配置され、かつ、前記要素レンズにより結像される前記被写体の撮影要素画像を撮影する撮影手段とを具備する立体画像撮影装置であって、
   前記複数の要素レンズが、前記被写体の複数に合焦する焦点距離を有することを特徴とする立体画像撮影装置。
2. 被写体から所定間隔を隔てて配置され、合焦したい被写体の数に対応してその被写体からの出射光の光路を分割するハーフミラーと、
   このハーフミラーから所定間隔を隔てて、そのハーフミラーで分割した出射光の光路に配置され、かつ、同一平面上に配列された要素レンズを複数有する複数の要素レンズ群と、
   この複数の要素レンズ群それぞれに対して所定間隔を隔てて配置され、かつ、前記要素レンズにより結像される前記被写体の撮影要素画像を撮影する複数の撮影手段と、
   を備える立体画像撮影装置であって、
   前記要素レンズ群それぞれを構成する要素レンズが、前記要素レンズ群毎に、前記被写体それぞれに合焦する焦点距離を有することを特徴とする立体画像撮影装置。
3. 請求項１に記載の立体画像撮影装置の撮影手段で撮影した被写体の撮影要素画像を表示要素画像として表示する表示手段と、前記表示手段に表示する表示要素画像から前記被写体の再生像を再生する複数の要素レンズを同一平面上に配列した表示レンズ群とを備えることを特徴とする立体画像表示装置。
4. 請求項２に記載の立体画像撮影装置の前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を表示要素画像として表示する、前記撮影手段の数に対応した表示手段と、
   前記表示手段に表示された表示要素画像から前記複数の被写体の再生像を再生するための複数の要素レンズが同一平面上に配列されると共に、前記表示手段の数に対応して配置される表示レンズ群と、
   前記表示レンズ群から所定間隔を隔てて、前記表示レンズ群からの出射光の光路に配置され、かつ、前記表示レンズ群で再生された被写体の再生像を合成して再生立体画像を生成するハーフミラーと、
   を備えることを特徴とする立体画像表示装置。
5. 前記撮影手段に撮影された撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、
   この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、
   このフィルタリング手段で高周波数成分が強調された画像に変換する逆変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置。
6. 請求項１に記載の立体画像撮影装置により前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、
   この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、
   このフィルタリング手段で高周波数成分を強調した画像に変換する逆変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の立体画像表示装置。
7. 請求項２に記載の立体画像撮影装置により前記撮影手段それぞれに撮影された被写体の撮影要素画像を周波数成分に変換する周波数変換手段と、
   この周波数変換手段で変換された周波数成分のうち予め設定された値より高い高周波数成分を強調するフィルタリング手段と、
   このフィルタリング手段で高周波数成分を強調した画像に変換する逆変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の立体画像表示装置。
8. 前記要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置。
9. 前記要素レンズの光路に空間周波数フィルタを備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の立体画像表示装置。
10. 前記要素レンズは、光軸方向に複数の単レンズを備え、前記単レンズ間であって、前記単レンズの光路に空間周波数フィルタを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像撮影装置。
11. 前記要素レンズは、光軸方向に複数の単レンズを備え、前記単レンズ間であって、前記単レンズの光路に空間周波数フィルタを配置したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の立体画像表示装置。

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