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

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。
   
   

Images