JP2007086590A

JP2007086590A - 立体像撮影装置

Info

Publication number: JP2007086590A
Application number: JP2005277369A
Authority: JP
Inventors: Noriji Ooishi; 則司大石
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】レンチキュラーレンズを使って表示する立体像を直接撮影する。
【解決手段】撮像面の前にレンチキュラーレンズを置き、これに直交する反射面を多数並べた再帰的反射面とスリットにより被写体の像を投影する。再帰的反射により光線の角度分布は保ったまま進行方向が逆転されるため、レンチキュラーレンズを通して撮像面上に形成された像は、同じレンチキュラーレンズを使って正しく表示できる立体像となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンチキュラーレンズを使って表示するための立体像を撮影する装置に関する。

従来、レンチキュラーレンズを使って表示する立体像を作成するためには、水平方向にそれぞれ所定の距離を離して置いた複数のカメラを使って被写体を撮影し、撮影された複数の像を画像処理によって縦のストライプ状に分解、並べ替えて作る方法や、印画紙の上にレンチキュラーレンズを重ね、同様に撮影された複数の像をレンチキュラーレンズを通して投影して焼き付ける方法がある。
特開2003-307800号公報特開2005-010549号公報

本発明の課題はレンチキュラーレンズを使って表示する立体像を直接撮影できる立体像撮影装置を実現することである。本発明者はこれらの課題を解決するものとして、すでに特開2003-307800および特開2005-010549に示した方法を提案した。これらの方法では自然な立体像を表示できる立体写真を撮影することができるが、シリンドリカル凹レンズが並んだレンズシートやシリンドリカル凸面鏡が並んだ反射面など、特殊な部品を必要とするため資金の無い者には実施が容易でないという問題点があった。

そこでさらに検討を進め、試作コストが高い特殊なレンズシートや反射面を使わず、液晶パネルのバックライトなどに使われ、比較的容易に入手できるようになったプリズムシートを使って、同様の立体写真を撮影することができる立体像撮影装置を考案するに至った。

本発明の請求項１は、屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の並ぶ方向と平行な単一のスリットと、該反射面群および該スリットから所定の距離だけ離れて置かれた撮像面と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズ、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、被写体からの光が該単一スリットを通過し該反射面群に反射して（該反射面群に反射してから該単一スリットを通過しても良い）該レンチキュラーレンズないし該スリット板に投影され、これを通過して撮像面に至り、画像が撮影されることを特徴とする立体像撮影装置である。

本発明の請求項２は、請求項１の単一スリットの前ないし後に、該スリットに平行なシリンドリカルレンズを置くことを特徴とする、請求項１に記載の立体像撮影装置である。

本発明の請求項３は、請求項１ないし請求項２に記載の装置において、屋根状に直交する反射面が並んだ反射面群と撮像面が平行であることを特徴とする、請求項１ないし請求項２に記載の立体像撮影装置である。

本発明の立体像撮影装置によれば、従来複数台のカメラを使って撮影し、さらに後工程を要したレンチキュラー立体写真を直接撮影することができ、撮影された立体像は見る角度によって不連続に像が切り替わる、いわゆるフリップ現象をほとんど持たない自然な立体像となる。本発明では頂角が直角のプリズムが並んだプリズムシートのように、直交する反射面が繰り返して並んだ反射面群が示す再帰的な反射を利用して立体像の撮影を可能とするため、特開2003-307800および特開2005-010549のように特殊なレンズシートや反射面などを使わず撮影することが可能である。

図１に本発明請求項１の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示す。本光学系は屋根状に直交する反射面がその稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群１と、単一のスリット２、レンチキュラーレンズ３、撮像面４とからなり、これらが暗箱６の中に納められている。側面から見た平面図を図２に示すが、被写体５からの光はスリット２を通り、反射面群１で反射されてレンチキュラーレンズ３に投影され、さらにレンチキュラーレンズ３を通った光は撮像面４で画像として撮影される。

撮像面４は写真乾板や写真フィルムの感光面、あるいはCCD撮像素子の撮像面などであるが、写真乾板や写真フィルムを使う場合にはさらに露出を制御するシャッターを加える必要がある。これにはスリット２の位置にスリットを開閉する機構を設けるか、レンチキュラーレンズ３の前にフォーカルプレーンシャッターを設置すればよい。

反射面群１の形態の二例を図３に示す。（Ａ）は直交するダハ面の群を一面に形成し、金属メッキなどによって反射面とした表面反射を利用するタイプである。また（Ｂ）は透明な板の一面に直交するダハ面の群を形成したもので、平面の側から光線を入射しプリズム面での内面反射を利用すれば、全反射を利用できるため必ずしも金属メッキを必要としない。

本装置において、レンチキュラーレンズ３は構成するシリンドリカルレンズの軸がｚ軸と平行になるように置かれ、図２から分かるように、ｚ軸方向にはスリットをピンホールと見立てたピンホールカメラによる像が投影される。

一方ｘ軸方向には、図４に示すとおり反射面群１から同じ光路長だけ離れた面７から発した光は再帰的に反射し、ほぼ同じ位置に同じ角度で反対向きに戻ってくる。幾何光学で考えれば、この時の位置のずれｄは反射面群のピッチ以下であるから、このピッチを十分小さくすることで、レンチキュラーレンズ３には面７を通過する光線のベクトルが反対向きで、位置と角度が再現された場が形成される。

さらにレンチキュラーレンズ３には、図５に示すように光線の角度θを位置の情報に変えて撮像面４に投影する機能があり、これによって撮像面４上の像は光線の位置と角度の両情報を持ったものとなる。このようにして撮影された像９は、図７に示すように撮影時に使ったレンチキュラーレンズ３と同じピッチのレンチキュラーレンズ１０を重ねることで位置と角度の情報を再生し、立体像として表示することが出来る。

なおレンチキュラーレンズ３は、図６に示したとおり同様を機能を有するスリット板８に置き換えることが出来る。スリット板８は多数のスリットが平行に並んで形成されたもので、実際にはガラス板にメッキとエッチングでスリット群を形成して製作したものなどが使用できる。スリット板８では個々のスリットがレンチキュラーレンズのシリンドリカルレンズの働きをする。製作に金型を必要とするレンチキュラーレンズに比べてスリット板は試作が容易であるが、光の利用効率がレンチキュラーレンズに比べて著しく悪いため感度が悪いという短所がある。

図２の波線７は、反射面群１からレンチキュラーレンズ３までの光路長と等しい光路長だけ、反射面群１から被写体側に離れた面を表している。撮像面４で撮影される立体像は面７を表示面として、これを基準とした奥行き感を持ったものとなる。これに対し縦の像倍率はスリット２からの距離によって決まるため、実際には縦と横の距離感が一致しない撮影像となる。さらに面７が平面にはならないことによる距離感のひずみも存在するが、これらの問題はスリット２と反射面群１の距離Ｄを小さくすることで改善することが出来る。

反射面群１とスリット２の位置関係は逆転しても原理的には問題ない。しかしながら反射面群１を被写体５に近い側に置き露出させると、反射面群１への汚れや埃の付着などを防ぎにくく、メインテナンス上はあまり好ましくない。反射面群１をレンチキュラーレンズ３側に置けば、自然に暗箱６内に収納することが出来るため、メインテナンスはこちらの方が容易である。

本発明による撮影像の解像度を決定する最も重要な要素は、反射面群１の直交反射面のピッチとスリット２の幅である。一見これらは小さいほど良いように思われるが、実際には光の回折現象のため最適値があり、むやみに小さくするとかえって解像度は低下する。反射面群１からレンチキュラーレンズ３までの距離、あるいはスリット２からレンチキュラーレンズ３までの距離をＬ(mm)とすると、反射面群１のピッチあるいはスリット２の幅の最適値は0.026×Ｌ^1/2(mm)程になると思われる。ただ最適値の近くでは画質との関係があまり敏感ではないため、多少のずれであればほとんど変わりはなく、例えばＬ＝200mmであれば0.3〜0.4mmほどであればよい。

本光学系の明るさを決める第一の要素はスリット２の幅である。より明るくするためにはスリット幅を広げればよいが、一方スリット幅は前記したとおり解像度に影響するため安易に広げることは出来ない。本発明請求項２では図８に示すようにスリット２の前にシリンドリカルレンズ１１を置き、シリンドリカルレンズの結像作用を利用することでスリット２の幅を広げることを可能にしている。

これによりスリット幅と解像度は直接関係しなくため、スリット幅は数倍以上広げることが可能になり、光学系を明るくする事が出来る。なおスリット幅をあまり広げると、反射面群１からの光路長の違いによる収差が大きくなり、また焦点深度も浅くなるなどの問題があるため、これらを考慮して最適な幅とする必要がある。

本発明の請求項３は、斜めから観察することを前提とした特殊な立体写真を撮影するものである。請求項３による立体像撮影装置の光学系の斜視図を図９に、側面図を図１０に示した。撮影原理と基本的な構成は図１，２の装置と同じであるが、請求項３では反射面群１とレンチキュラーレンズ３（および撮像面４）が平行になるように置かれている。

この装置では被写体側で反射面群１からの光路長が等しい面７も、反射面群１やレンチキュラーレンズ３と平行な平面となる。このため撮影された立体像は表示面を上に向けて置き、斜めから観察したときに自然な立体像として観察されるものとなる。これはステレオ写真のファントグラムに対応するレンチキュラー立体写真であると言える。

本発明は基本的にピンホールカメラと類似の原理を利用したものであるため、画質の面では通常のレンズを使ったカメラには及ばない。ただ極めて単純な装置と原理で立体写真を撮影することが出来るため、個人が趣味として楽しむカメラとして、あるいは立体写真を学ぶ教材として、完成品やキットなどの形態で商品化できるものと考える。

請求項１による立体像撮影装置の光学系である。図１に示した光学系の側面図である。反射面群１の例を示す図である。反射面群１の再帰反射により像が投影される原理の説明図である。レンチキュラーレンズ３によって光線の角度分布が撮影される様子を示す図である。レンチキュラーレンズ３をスリット板８で置き換えた様子である。レンチキュラーレンズを重ねて立体像を表示する様子である。請求項２により、スリット２の前にシリンドリカルレンズ１１を置いた様子（部分図）である。請求項３による立体像撮影装置の光学系である。図９に示した光学系の側面図である。

符号の説明

１・・・反射面群
２・・・スリット
３・・・レンチキュラーレンズ
４・・・撮像面
５・・・被写体
６・・・暗箱
７・・・反射面群１からレンチキュラーレンズ３までと光路長が等しい面
８・・・スリット板
９・・・撮影像
１０・・・レンチキュラーレンズ
１１・・・シリンドリカルレンズ
１２・・・暗箱

Claims

屋根状に直交する反射面が、その稜線に垂直な方向に多数並んでなる反射面群と、該反射面群の並ぶ方向と平行な単一のスリットと、該反射面群および該スリットから所定の距離だけ離れて置かれた撮像面と、該撮像面の前に置かれた、面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なシリンドリカルレンズが並んでなるレンチキュラーレンズ、ないしは面上に該反射面群の並ぶ方向と垂直なスリットが並んでなるスリット板とからなる装置であって、被写体からの光が該単一スリットを通過し該反射面群に反射して（該反射面群に反射してから該単一スリットを通過しても良い）該レンチキュラーレンズないし該スリット板に投影され、これを通過して撮像面に至り、画像が撮影されることを特徴とする立体像撮影装置。
請求項１の単一スリットの前ないし後に、該スリットに平行なシリンドリカルレンズを置くことを特徴とする、請求項１に記載の立体像撮影装置。
請求項１ないし請求項２に記載の装置において、屋根状に直交する反射面が並んだ反射面群と撮像面が平行であることを特徴とする、請求項１ないし請求項２に記載の立体像撮影装置。