JP2009025581A - 印刷方法および印刷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レンチキュラーレンズに立体画像を印刷する場合、印刷ヘッドとレンチキュラーレンズの位置関係を知る必要がある。従来の透過型検出光学系はレンチキュラーレンズの表裏両側に配置する光学系の設置位置に高精度が必要であった。従来の反射型検出光学系はレンチキュラーレンズからの反射光を用い、レンチキュラーレンズは低反射率のプラスチックで構成され、反射光量が小さく位置検出の精度が高くなかった。
【解決手段】 光をレンチキュラーレンズの平面近傍に絞り、その光は略平行光となりレンチキュラーレンズを透過する。その透過光が高反射率の反射板からの反射光を光検出器で受光した信号を用いて、レンチキュラーレンズと検出光学系の位置関係を高い精度で知る事ができる。また、反射板への入射光は略平行光であるので、その反射板の設置位置の精度は高くなく、プリンタの構成や組み立てが容易になる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、レンチキュラーレンズに立体画像を印刷する方法およびその装置に関するものである。
立体画像には、眼鏡を必要とする方式と必要としない方式がある。眼鏡を必要としない方式としてレンチキュラーレンズを用いる立体画像が知られている。図10はレンチキュラーレンズの斜視図、図11および図12はレンチキュラーレンズによる立体視の原理図、図13は立体画像の撮像方法の例を示す構成図である。
図10において、1001はシリンドリカルレンズであり、多くのシリンドリカルレンズをアレイ状に平行に並べてレンチキュラーレンズを構成している。そのレンチキュラーレンズの平面部1002は画像面である。画像面1002に表示された画像を複数のシリンドリカルレンズ1001を通して左右の目で見る事で画像を立体的に認識する。
図11および図12において、図10と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。画像面1002に、多くの視点方向から見た互いに視差を持つ画像を短冊状に分割して合成した多視点画像1003を表示する。図11および図12では、例として、一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面のみに5視点の画像1003を示している。実際は全てのシリンドリカルレンズに対応する画像面に多視点画像を表示する。画像面の各点から出る光はシリンドリカルレンズにより略平行光になり、右目あるいは左目に入射する。図11の様な右目1004と左目1005の位置では、右目1004には略非行光1006が入射し、左目1005には略平行光1007が入射して、右目と左目は互いに視差のある画像を見て立体的に認識する。
また、頭の位置を移動させて、図12の様に右目1004と左目1005の位置が変化した場合は、右目1004には略平行光1008が入射し、左目1005には略平行光1009が入射して画像を立体的に認識する。頭を移動する事で、立体的に見える方向が変わり、図11では見えなかった物が図12では見える様になり、臨場感が高くなる。
図11および図12の様な多視点画像1003を得る一つの方法は、多くの視点方向から被写体の画像を撮像する事である。図13は5台のカメラを用いた多視点画像を撮像する構成図である。図13において、被写体1301を5台のカメラ1302ないし1306を用いて撮像する。これらの複数の撮像画像は互いに視差を持ち、それらの撮像画像を短冊状に分割し一つに合成した多視点画像1003が図11および図12の画像面1002に表示される。この様な多視点画像を用いたレンチキュラーレンズによる立体画像は、最近の学会においても報告されている(例えば非特許文献1を参照)。
立体写真や立体絵本では、立体画像をレンチキュラーレンズの平面側に印刷する。その場合、印刷ヘッドとレンチキュラーレンズの位置関係を検出する事が重要である。印刷にはインクジェット方式が知られているが、その方式に限るものではない。
印刷ヘッドとレンチキュラーレンズの位置関係を検出する光学系として、光源から出た光がレンチキュラーレンズを透過した光を検出する方法(例えば、特許文献1、2,3,4)と、光源から出た光がレンチキュラーレンズから反射する光を検出する方法(例えば、特許文献5,6,7)が提案されている。
透過光を検出する従来例の一つ(特許文献4)を図14に示す。図14において、1401はレンチキュラーレンズ、1402は光源、1403はコリメーターレンズ、1404は開口スリット、1405は光検出器、1406は印刷ヘッドである。この図14の上側から、印刷ヘッド1406を用いて、レンチキュラーレンズ1401の平面に多視点画像を印刷する。光源1402から出た光をコリメーターレンズ1403で略平行光にしてレンチキュラーレンズ1401に入射させる。レンチキュラーレンズ1401を構成する各々のシリンドリカルレンズの焦点はレンチキュラーレンズ1401の平面付近である。従って、レンチキュラーレンズ1401への略平行入射光はレンチキュラーレンズ1401の平面付近に絞られ、開口スリット1404を通って光検出器1405で受光される。図14では開口スリットが1個の場合を図示したが、周期的な複数個の開口スリットでも良い。
印刷の際は、検出光学系や印刷ヘッド1406を固定し、レンチキュラーレンズ1401を矢印Yの方向に移動する。レンチキュラーレンズ1401を構成する各々のシリンドリカルレンズの光軸が開口スリット1404を通過する時に大きな検出信号が得られ、開口スリット1404に対するレンチキュラーレンズ1401の位置関係が検出される。開口スリット1404と印刷ヘッド1406の位置関係が予め分かっていれば、レンチキュラーレンズの位置に応じて印刷できる。
この様な透過光を用いる検出方法では、レンチキュラーレンズ1401のシリンドリカルレンズ側と平面側の両方に、印刷ヘッド1406や位置検出光学系を配置する必要があり、プリンタが厚くなる。また、図14の例では、コリメーターレンズ1403と開口スリット1404の比較的精密な位置合わせが必要になる。
反射光を検出する従来例の一つ(特許文献6)を図15に示す。図15において、1501はレンチキュラーレンズ、1502はレンチキュラーレンズ1501を構成するシリンドリカルレンズの曲率中心の一つ、1503は光源、1504は集光レンズ、1505はハーフミラー、1506は凸レンズ、1507は光検出器、1508は印刷ヘッドである。この図15の上側から、印刷ヘッド1508を用いて、レンチキュラーレンズ1501の平面に多視点画像を印刷する。光源1503から出た光は、集光レンズ1504を通り、ハーフミラー1505で反射されてレンチキュラーレンズ1501の平面より入射され、レンチキュラーレンズ1501を構成する各々のシリンドリカルレンズの曲率中心1502を含む面に絞られる。この入射光は、レンチキュラーレンズ1501のシリンドリカルレンズ面で反射され、曲率中心1502を含む面で再び絞られた後に、ハーフミラー1505を透過して、凸レンズ1506により集光されて光検出器1507で受光される。
印刷の際は、検出光学系や印刷ヘッド1508を固定し、レンチキュラーレンズ1501を矢印Yの方向に移動する。レンチキュラーレンズ1501を構成する各々のシリンドリカルレンズの光軸と凸レンズ1506の光軸が一致する時に大きな検出信号が得られ、凸レンズ1506に対するレンチキュラーレンズ1501の位置関係が検出される。凸レンズ1506と印刷ヘッド1508の位置関係が予め分かっていれば、レンチキュラーレンズの位置に応じて印刷できる。
この様な反射光を用いる検出方法では、レンチキュラーレンズ1501の平面側に、印刷ヘッド1508や位置検出光学系を配置する事ができ、プリンタを薄くできる。しかし、一般にレンチキュラーレンズは透明プラスチックにより構成され反射率は高くなく、図15の例では位置を検出する反射光量が小さく、精度の高い位置検出が困難である。
特開平6−340009号公報 (4頁、図1,図5,図6、図7) 特開平8−22091号公報 (6頁、図6) 特許第3310858号公報 (6頁、図8) 特開2000−221619号公報 (3,4頁、図1、2,3,4) 特開平7−281327号公報 (5頁、図8) 特開平8−22091号公報 (7頁、図8、9) 特許第3310858号公報 (7頁、図12) 3次元画像コンファレンス 2005 講演論文集 (July 7−8, 2005, 東京)
印刷ヘッドとレンチキュラーレンズの位置関係を検出する光学系として、レンチキュラーレンズの透過光を用いる従来の検出方法では、レンチキュラーレンズのシリンドリカルレンズ側と平面側の両方に印刷ヘッドや検出光学系を配置する必要があり、プリンタが厚くなる。また、それらのレンチキュラーレンズの両側に配置された機構部品の比較的精密な位置合わせが必要になり、プリンタの構成や組み立てが複雑になる。
また、レンチキュラーレンズからの反射光を用いる従来の検出方法では、レンチキュラーレンズの平面側に印刷ヘッドや位置検出光学系を配置する事ができ、プリンタを薄くできるが、透明プラスチックで構成されるレンチキュラーレンズの反射率は高くなく、位置を検出する反射光量が小さく、精度の高い位置検出が困難である。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、構成が容易で、かつ、印刷ヘッドとレンチキュラーレンズの位置関係の検出精度が高い立体画像の印刷方法を提供する事が第1の目的であり、また、その様な印刷装置を提供する事が第2の目的である。
前記従来の課題を解決するために、本発明の印刷方法は、一方の面にシリンドリカルレンズアレイを設け、他方の面が平面であるレンチキュラーレンズを用い、光を前記レンチキュラーレンズの前記平面側から入射させ、前記レンチキュラーレンズを透過した後に反射板より反射した光を光検出器により受光し、前記光検出器の信号により前記平面に画像を印刷する事を特徴とする。前記反射板として反射率の高い物質を用いる事ができ、レンチキュラーレンズと印刷ヘッドの位置検出の精度を向上する事ができる。
好ましくは、本発明の印刷方法では、前記光を前記平面近傍で絞る。レンチキュラーレンズを構成する各々のシリンドリカルレンズの焦点は前記平面近傍に存在するので、レンチキュラーレンズを透過する光は略平行光になり、反射板の設置位置に高い精度を必要とせず、検出光学系の構成や組み立てが容易になる。
更に好ましくは、本発明の印刷方法では、前記光検出器が4分割され、前記4分割された各々の部分が一列に並び、前記4分割の分割線が前記レンチキュラーレンズの長手方向に平行とする。この方法により、レンチキュラレンズと印刷ヘッドの位置関係の検出精度をより向上できる。
また、本発明の印刷装置は、一方の面にシリンドリカルレンズアレイを設け、他方の面が平面であるレンチキュラーレンズを用い、光を前記レンチキュラーレンズの前記平面側から入射させる手段を有し、前記レンチキュラーレンズを透過した光を反射する反射板を有し、前記反射板より反射した光を受光する光検出器を有し、前記光検出器の信号により前記平面に画像を印刷する事を特徴とする。前記反射板として反射率の高い物質を用いる事ができ、レンチキュラーレンズと印刷ヘッドの位置検出の精度を向上する事ができる。
好ましくは、本発明の印刷装置では、前記光を前記平面近傍で絞る。レンチキュラーレンズを構成する各々のシリンドリカルレンズの焦点は前記平面近傍に存在するので、レンチキュラーレンズを透過する前記光は略平行光になり、前記反射板の設置位置に高い精度を必要とせず、検出光学系の構成や組み立てが容易になる。
更に好ましくは、本発明の印刷装置では、前記光検出器が4分割され、前記4分割された各々の部分が一列に並び、前記4分割の分割線が前記レンチキュラーレンズの長手方向に平行とする。この構成により、レンチキュラーレンズと印刷ヘッドの位置関係の検出精度をより向上できる。
本発明により、レンチキュラーレンズと印刷ヘッドの位置関係の検出精度が高く、かつ、位置検出の構成や組み立てが容易な印刷方法や印刷装置を提供できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1はレンチキュラーレンズの平面に立体画像を印刷する構成図である。100は位置検出光学系、101はレンチキュラーレンズ、102は立体画像を印刷する印刷ヘッドである。位置検出光学系は、光源103、集光レンズ104、ハーフミラー105、凸レンズ107、光検出器108により構成され、106は反射板である。
光源103から出た光は集光レンズ104により集光され、ハーフミラー105で反射されてレンチキュラーレンズ101に入射し、レンチキュラーレンズ101の平面付近に絞られる。レンチキュラーレンズ101を構成する各々のシリンドリカルレンズの焦点はレンチキュラーレンズ101の平面付近にある。従って、入射光はレンチキュラーレンズ101により略平行光になる。この略平行光は反射板106で反射され、レンチキュラーレンズ101を通り、再びレンチキュラーレンズ101の平面付近で絞られ、ハーフミラー105を透過して凸レンズ107で集光されて光検出器108で受光される。この受光信号により、検出光学系100の位置(例えば凸レンズ107の光軸)とレンチキュラーレンズ101の位置関係を検出できる。印刷ヘッド102と検出光学系100の位置関係を予め把握しておけば、光検出器108の受光信号によりレンチキュラーレンズ101と印刷ヘッド102の位置関係を知る事ができて、立体画像を適切に印刷する事ができる。
反射板106は高い反射率の物質で構成できるので、反射光量は高く精度の高い検出ができる。また、反射板106への入射光が略平行光であるので、反射板106の設置にはそれ程高い精度を必要とせず、プリンタの構成や組み立てが容易になる。
印刷の際は、検出光学系100、反射板106、および印刷ヘッド102を固定し、レンチキュラーレンズ101を矢印Yの方向に移動する。レンチキュラーレンズ101を移動する場合に、光検出器108上の光量分布変化を図2ないし図7を用いて説明する。図2ないし図7において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付けて説明を省略する。図2,図4,および図6において、点Pは図1の集光レンズ104で絞られた光であり、図2,図4,および図6では、点Pから光検出器108で受光されるまでの光路のみを示し、光源103から点Pまでの光路は省略する。
図2は、図1の集光レンズ104により絞られた点Pが、レンチキュラーレンズ101を構成するシリンドリカルレンズの光軸上にある場合の反射光路を示す図である。点Pから出た光はシリンドリカルレンズにより略平行光になり反射板106で反射される。この反射光は再びシリンドリカルレンズの焦点(点Pと一致)で絞られ、凸レンズ107で集光されて光検出器108で受光される。図3は、図2の場合において、光検出器108上の光量分布301を示す図である。
図4は、レンチキュラーレンズ101が図1の矢印Yの方向に移動し、図1の集光レンズ104により絞られた点Pが移動した場合の反射光路を示す図である。点Pから出た光はシリンドリカルレンズにより略平行光になるが、シリンドリカルレンズの光軸と角度を持って反射板106で反射される。図4より分かる様に、一部の光は隣接するシリンドリカルレンズに漏れる。これらの反射光は再びシリンドリカルレンズの焦点で絞られ、凸レンズ107で集光されて光検出器108で受光される。図5は、図4の場合において、光検出器108上の光量分布501を示す図である。
図6は、レンチキュラーレンズ101が更に図1の矢印Yの方向に移動し、図1の集光レンズ104により絞られた点Pが隣接するシリンドリカルレンズの境界に移動した場合の反射光路を示す図である。点Pから出た光は隣接する2つのシリンドリカルレンズに分かれ、各々のシリンドリカルレンズにより略平行光になり、シリンドリカルレンズの光軸と角度を持って反射板106で反射される。これらの反射光は再びシリンドリカルレンズの焦点で絞られ、凸レンズ107で集光されて光検出器108で受光される。図7は、図6の場合において、光検出器108上の光量分布701を示す図である。
図3,図5、および図7の反射光量分布を識別して、点Pのレンチキュラーレンズ101に対する位置関係を知る事ができる。本実施形態では、その光量分布の識別のために、図8の様な4分割された光検出器108を用いる。図8において、点Oは図1の凸レンズ107の光軸であり、光検出器108はA、B、C、およびDの4つの部分から成る。これらの分割された各々の光検出部は一列にならび、各々の分割線はレンチキュラーレンズ101の各シリンドリカルレンズの長手方向に平行である。図3,図5、および図7には、横から見た4分割された光検出器108の4つの部分A,B,C,Dを図示している。
光検出器108の各部分A、B、C、およびDの受光量を、各々I(A)、I(B)、I(C)、およびI(D)と表す。これらの受光量から、以下の2つの量を求める。
I1=〔I(B)−I(A)〕−〔I(C)−I(D)〕
I2=〔I(B)−I(A)〕+〔I(C)−I(D)〕
これらの値を、レンチキュラーレンズの位置に対して求めたグラフを図9に示す。I1が0でI2が大きい時は、図1の凸レンズ107の光軸はレンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの光軸上にある。また、I1が0でI2が小さい時は、図1の凸レンズ107の光軸はレンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの境界部にある。検出光学系100の位置(凸レンズ107の光軸の位置)と印刷ヘッド102の位置関係は予め分かっている。従って、2つの量が分かれば、レンチキュラーレンズと印刷ヘッドの位置関係が分かり、適切な印刷ができる。
以上に開示した実施形態は本発明の一例を示したに過ぎず、本発明はこの実施形態により制限的に解釈されない。本発明の範囲は上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれる事が意図される。
本発明にかかる立体画像の印刷方法および印刷装置は、構成や組み立てが容易で、レンチキュラーレンズの位置検出の精度が高い。従って、立体写真や立体絵本の印刷に応用できる。
本発明の実施形態における、レンチキュラーレンズ平面に立体画像を印刷する構成図。 本発明の実施形態における、検出光学系の反射光路を示す図。 本発明の実施形態における、図2の場合の光検出器上の光量分布を示す図。 本発明の実施形態における、レンチキュラーレンズが移動した場合の検出光学系の反射光路を示す図。 本発明の実施形態における、図4の場合の光検出器上の光量分布を示す図。 本発明の実施形態における、レンチキュラーレンズが更に移動した場合の検出光学系の反射光路を示す図。 本発明の実施形態における、図6の場合の光検出器上の光量分布を示す図。 本発明の実施形態における、4分割光検出器を示す図。 本発明の実施形態における、光検出器による受光量より計算された値と、レンチキュラーレンズの位置の関係を示す図。 レンチキュラーレンズの斜視図。 レンチキュラーレンズを用いた、左右の目の位置に対する立体視の原理図。 レンチキュラーレンズを用いた、左右の目の位置が変化した場合の立体視の原理図。 多視点からの画像撮像の構成図。 従来のレンチキュラーレンズの透過光を用いる検出光学系の構成図。 従来のレンチキュラーレンズの反射光を用いる検出光学系の構成図。
符号の説明
100 位置検出光学系
101 レンチキュラーレンズ
102 印刷ヘッド
103 光源
104 集光レンズ
105 ハーフミラー
106 反射板
107 凸レンズ
108 光検出器
301 光検出器上の光量分布
501 光検出器上の光量分布
701 光検出器上の光量分布
1001 シリンドリカルレンズ
1002 画像面
1003 多視点画像
1004 右目
1005 左目
1006 略平行光
1007 略平行光
1008 略平行光
1009 略平行光
1301 被写体
1302 カメラ
1303 カメラ
1304 カメラ
1305 カメラ
1306 カメラ
1401 レンチキュラーレンズ
1402 光源
1403 コリメーターレンズ
1404 開口スリット
1405 光検出器
1406 印刷ヘッド
1501 レンチキュラーレンズ
1502 シリンドリカルレンズの曲率中心
1503 光源
1504 集光レンズ
1505 ハーフミラー
1506 集光レンズ
1507 光検出器
1508 印刷ヘッド

Claims (6)

  1. 一方の面にシリンドリカルレンズアレイを設け、他方の面が平面であるレンチキュラーレンズを用い、光を前記レンチキュラーレンズの前記平面側から入射させ、前記レンチキュラーレンズを透過した後に反射板より反射した光を光検出器により受光し、前記光検出器の信号により前記平面に画像を印刷する事を特徴とする印刷方法。
  2. 前記光を、前記平面近傍で絞る事を特徴とする請求項1に記載の印刷方法。
  3. 前記光検出器が4分割され、前記4分割された各々の部分が一列に並び、前記4分割の分割線が前記レンチキュラーレンズの長手方向に平行である事を特徴とする請求項1に記載の印刷方法。
  4. 一方の面にシリンドリカルレンズアレイを設け、他方の面が平面であるレンチキュラーレンズを用い、光を前記レンチキュラーレンズの前記平面側から入射させる手段を有し、前記レンチキュラーレンズを透過した光を反射する反射板を有し、前記反射板より反射した光を受光する光検出器を有し、前記光検出器の信号により前記平面に画像を印刷する事を特徴とする印刷装置。
  5. 前記光を、前記平面近傍で絞る事を特徴とする請求項4に記載の印刷装置。
  6. 前記光検出器が4分割され、前記4分割された各々の部分が一列に並び、前記4分割の分割線が前記レンチキュラーレンズの長手方向に平行である事を特徴とする請求項4に記載の印刷装置。

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