JP2014059509A - Apparatus and method for photographing stereo image - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、インテグラルフォトグラフィ方式により、被写体の要素画像群を撮影する立体画像撮影装置及びその方法に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image capturing apparatus and method for capturing an element image group of a subject by an integral photography method.
任意の視点から自由に立体映像を視聴することが可能な立体画像表示方式の一つとして、平面状に配列された凸レンズ群あるいはピンホール群を利用したインテグラルフォトグラフィ(Integral Photography:以下IP)方式が知られている。従来から、IP方式の立体画像撮影装置において、光の漏れ込みを防止するため、遮蔽板が広く利用されている(例えば、特許文献1,2)。
Integral Photography (hereinafter referred to as IP) using a convex lens group or pinhole group arranged in a plane as one of the stereoscopic image display methods that allow viewers to freely view stereoscopic images from any viewpoint. The method is known. 2. Description of the Related Art Conventionally, shielding plates have been widely used in IP stereoscopic image capturing devices to prevent light leakage (for example,
図7を参照して、従来の立体画像撮影装置110について、説明する。
図7に示すように、立体画像撮影装置110は、IP方式で撮影を行うものであり、光学素子アレイ111と、撮像素子112と、遮蔽板113とを備える。
また、図7には、角柱状の被写体114Aと、円柱状の被写体114Bとを図示した。
A conventional stereoscopic
As shown in FIG. 7, the stereoscopic
FIG. 7 illustrates a
光学素子アレイ111は、凸レンズ等の光学素子111aを同一平面上に配列したものである。
撮像素子112は、CCD(Charge Coupled Device)等の動画像を撮像可能な素子である。また、撮像素子112の代わりに、通常の写真フィルムを用いることもできる。
遮蔽板113は、光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの間で、光の漏れ込みを防止するものである。
The
The
The
この立体画像撮影装置110は、光学素子アレイ111を通して被写体114A,114Bを撮影する。撮影方向116から見て、上側に位置する被写体114Aからの光は、遮蔽板113で遮蔽され、撮像素子112の下側には到達しない。これと同様、下側に位置する被写体114Bからの光は、遮蔽板113で遮蔽され、撮像素子112の上側には到達しない。従って、撮像素子112の上側では被写体114Aの像が撮影され、撮像素子112の下側では被写体114Bの像が撮影されることになる。このように、撮像素子112では、光学素子アレイ111を構成する光学素子111aと同じ数の要素画像115a(つまり、要素画像群115)が撮影される。そして、立体画像撮影装置110は、遮蔽板113が光の漏れ込みを防止できるため、立体画像の高画質化を実現できる。
The stereoscopic
なお、図7では、遮蔽板113で遮蔽された被写体114A、114Bからの光を破線で図示した。また、遮蔽板113で遮蔽されず、被写体114A、114Bから撮像素子112に到達した光を実線で図示した。
In FIG. 7, light from the
図8を参照して、従来の立体画像表示装置120について、説明する(適宜図7参照)。
図8に示すように、立体画像表示装置120は、IP方式で表示を行うものであり、光学素子アレイ121と、表示素子122と、遮蔽板123とを備える。
また、図8には、被写体114Aに対応する立体像124Aと、被写体114Bに対応する立体像124Bとを図示した。
A conventional stereoscopic
As shown in FIG. 8, the stereoscopic
FIG. 8 shows a
光学素子アレイ121は、凸レンズ等の光学素子121aを同一平面上に配列したものである。
表示素子122は、立体画像撮影装置110の撮像板112により撮影された要素画像群125を表示するものである。
遮蔽板123は、光学素子アレイ121を構成する光学素子121aの間で、光の漏れ込みを防止するものである。
The
The
The
この結果、立体画像表示装置120は、立体像124A,124Bと表示素子122との距離が、図7の被写体114A,114Bと撮像素子112との距離に等しくなるように、立体像124A,124Bを生成する。従って、観察方向126から見ると、立体像124A,124Bは、奥行きが反転した逆視像となる。
As a result, the stereoscopic
そこで、前記した逆視像の問題を解決するための発明が提案されている(例えば、特許文献3)。この特許文献3に記載の発明は、図7の立体画像撮影装置110で取得した情報に対して演算処理を行い、演算処理後の情報を図8の立体画像表示装置120に入力し、最終的に正しい奥行きの立体像を生成するものである。
Therefore, an invention for solving the above-described problem of reverse vision has been proposed (for example, Patent Document 3). The invention described in Patent Document 3 performs arithmetic processing on the information acquired by the stereoscopic image capturing
さらに、図9に示すように、被写体114A,114Bと光学素子アレイ111との間に、対物光学系117を備える立体画像撮影装置130も提案されている。
対物光学系117は、被写体114A,114Bの実像118A,118Bを光学素子アレイ111の付近に形成するものである。
これによって、立体画像撮影装置130は、被写体114A,114Bの撮影位置を奥行き方向で制御することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9, a stereoscopic
The objective
Thereby, the stereoscopic
前記したように、従来の立体画像撮影装置は、光学的な遮蔽板が必要となり、構成が複雑化するという問題がある。一方、従来の立体画像撮影装置が遮蔽板を備えない場合、光学素子間で光の漏れ込みが発生し、立体画像の高画質化を実現することができない。 As described above, the conventional stereoscopic image capturing apparatus requires an optical shielding plate, and there is a problem that the configuration is complicated. On the other hand, when a conventional stereoscopic image capturing apparatus does not include a shielding plate, light leaks between optical elements, and high-quality stereoscopic images cannot be realized.
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影できる立体画像撮影装置及びその方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a stereoscopic image capturing apparatus and method that can capture a high-quality stereoscopic image with a simple configuration.
前記した課題を解決するため、本願第1発明に係る立体画像撮影装置は、インテグラルフォトグラフィ方式により、被写体の要素画像群を撮影する立体画像撮影装置であって、複数の光学素子が二次元状に配置された光学素子アレイと、被写体と光学素子アレイとの間に配置された対物光学系と、撮影手段と、を備え、対物光学系は、有効口径Ωが、要素画像の範囲wcと、予め設定された光学素子のピッチpcと、対物光学系から光学素子アレイまでの距離z2と、予め設定された光学素子アレイから撮影手段までの距離dcとが含まれる式(1)及び式(2)で表されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a stereoscopic image capturing apparatus according to the first invention of the present application is a stereoscopic image capturing apparatus that captures a group of elemental images of an object by an integral photography method, and a plurality of optical elements are two-dimensional. , An objective optical system arranged between the subject and the optical element array, and a photographing means, and the objective optical system has an effective aperture Ω and an element image range w c. And a formula (1) including a preset pitch p c of the optical element, a distance z 2 from the objective optical system to the optical element array, and a distance d c from the preset optical element array to the photographing means. ) And formula (2).
かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系が有効口径Ωであるため、要素画像群で隣接する要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にすることができる。従って、立体画像撮影装置は、遮蔽板を備えることなく、撮影手段によって、対物光学系及び光学素子アレイを通過した被写体からの光を、光学素子間で漏れ込みを発生させずに、要素画像群として撮影することができる。 According to such a configuration, since the objective optical system has an effective aperture Ω, the stereoscopic image photographing apparatus can maximize the range of the element image without overlapping adjacent element images in the element image group. Therefore, the stereoscopic image capturing apparatus does not include a shielding plate, and the image from the subject that has passed through the objective optical system and the optical element array is not leaked between the optical elements by the photographing unit. Can be taken as.
また、本願第2発明に係る立体画像撮影装置は、対物光学系の開口が有効口径Ωに等しくなるように、対物光学系を遮蔽する絞り機構、をさらに備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系から被写体までの距離z1に応じて、対物光学系の有効口径Ωを手動で調整することができる。
The stereoscopic image photographing apparatus according to the second invention of the present application is further characterized by further comprising a diaphragm mechanism that shields the objective optical system so that the aperture of the objective optical system is equal to the effective aperture Ω.
According to this configuration, the stereoscopic image capturing apparatus can manually adjust the effective aperture Ω of the objective optical system according to the distance z 1 from the objective optical system to the subject.
また、本願第3発明に係る立体画像撮影装置は、対物光学系に設けられた、対物光学系の焦点距離を計測するエンコーダと、対物光学系から被写体までの距離を計測する距離計測手段と、エンコーダで計測された焦点距離及び距離計測手段で計測された距離に基づいて、対物光学系から光学素子アレイまでの距離z2を算出すると共に、式(1)及び式(2)により有効口径Ωを算出し、算出した有効口径Ωに対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する絞り制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系の焦点距離、及び、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径Ωを制御することができる。
In addition, the stereoscopic image capturing apparatus according to the third invention of the present application includes an encoder for measuring a focal length of the objective optical system, a distance measuring unit for measuring a distance from the objective optical system to the subject, provided in the objective optical system, Based on the focal length measured by the encoder and the distance measured by the distance measuring means, the distance z 2 from the objective optical system to the optical element array is calculated, and the effective aperture Ω is calculated by the equations (1) and (2). And aperture control means for controlling the aperture mechanism so that the aperture of the objective optical system becomes equal to the calculated effective aperture Ω.
According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus can control the effective aperture Ω of the objective optical system according to the focal length of the objective optical system and the distance from the objective optical system to the subject.
また、前記した課題を解決するため、本願第4発明に係る立体画像撮影方法は、本願第3発明に係る立体画像撮影装置における立体画像撮影方法であって、設定ステップと、入力ステップと、距離・範囲算出ステップと、有効口径算出ステップと、絞り制御ステップと、撮影ステップとを順に備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a stereoscopic image capturing method according to the fourth aspect of the present invention is a stereoscopic image capturing method in the stereoscopic image capturing apparatus according to the third aspect of the present invention, wherein a setting step, an input step, A range calculating step, an effective aperture calculating step, an aperture control step, and an imaging step are provided in this order.
かかる方法によれば、立体画像撮影方法は、設定ステップにおいて、絞り制御手段が、光学素子アレイから撮影手段までの距離dcと、光学素子のピッチpcとが予め設定される。また、立体画像撮影方法は、入力ステップにおいて、絞り制御手段が、対物光学系から被写体までの距離と、対物光学系の焦点距離とが入力される。そして、立体画像撮影方法は、距離・範囲算出ステップによって、絞り制御手段が、焦点距離及び対物光学系から被写体までの距離に基づいて、対物光学系から光学素子アレイまでの距離z2を算出すると共に、式(1)で表される要素画像の範囲wcを算出する。 According to this method, three-dimensional imaging method, in the setting step, aperture control means, and the distance d c from the optical element array to the photographing means, and the pitch p c of the optical element is set in advance. In the stereoscopic image capturing method, in the input step, the aperture control unit inputs the distance from the objective optical system to the subject and the focal length of the objective optical system. Then, the three-dimensional image photographing method by the distance-range calculation step, aperture control means, based on the focal length and the objective optical system to the distance to the object, to calculate the distance z 2 to the optical element array from the objective optical system At the same time, the range w c of the element image represented by the expression (1) is calculated.
また、立体画像撮影方法は、有効口径算出ステップにおいて、絞り制御手段が、距離・範囲算出ステップで算出された距離z2及び要素画像の範囲wcに基づいて、式(2)で表される有効口径Ωを算出する。そして、立体画像撮影方法は、絞り制御ステップにおいて、絞り制御手段が、有効口径算出ステップで算出された有効口径Ωに対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する。 Further, the stereoscopic image capturing method is expressed by Expression (2) based on the distance z 2 calculated in the distance / range calculation step and the element image range w c in the effective aperture calculation step. Calculate the effective aperture Ω. In the stereoscopic image capturing method, in the aperture control step, the aperture control unit controls the aperture mechanism so that the aperture of the objective optical system is equal to the effective aperture Ω calculated in the effective aperture calculating step.
このとき、対物光学系が有効口径Ωであるため、要素画像群で隣接する要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にすることができる。従って、立体画像撮影方法では、遮蔽板を備えることなく、撮影ステップにおいて、対物光学系及び光学素子アレイを通過した被写体からの光を、光学素子間で漏れ込みを発生させずに、要素画像群として撮影することができる。 At this time, since the objective optical system has an effective aperture Ω, adjacent element images in the element image group do not overlap and the range of the element image can be maximized. Therefore, in the stereoscopic image photographing method, without providing a shielding plate, in the photographing step, the light from the subject that has passed through the objective optical system and the optical element array does not leak between the optical elements, and the element image group. Can be taken as.
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第1,4発明によれば、対物光学系が、要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にできる有効口径を有する。従って、本願第1,4発明によれば、遮蔽板を備えずとも、光学素子間で光の漏れ込みを発生させないため、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影することができる。
According to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
According to the first and fourth inventions of the present application, the objective optical system has an effective aperture that does not overlap the element images and can maximize the range of the element images. Therefore, according to the first and fourth inventions of the present application, light leakage does not occur between optical elements without providing a shielding plate, so that a high-quality three-dimensional image can be taken with a simple configuration.
本願第2発明によれば、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径を手動で調整することができる。
本願第3発明によれば、対物光学系の焦点距離、及び、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径を自動的に制御することができる。
According to the second invention of the present application, the effective aperture of the objective optical system can be manually adjusted according to the distance from the objective optical system to the subject.
According to the third aspect of the present invention, the effective aperture of the objective optical system can be automatically controlled according to the focal length of the objective optical system and the distance from the objective optical system to the subject.
以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、説明を省略した。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, in each embodiment, the same code | symbol was attached | subjected to the member which has the same function, and description was abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る立体画像撮影装置1の構成について、説明する。
図1に示すように、立体画像撮影装置1は、IP方式により、被写体14(14A,14B)の要素画像群15を撮影するものであって、対物光学系11と、光学素子アレイ12と、撮像素子(撮影手段)13とを備える。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, the structure of the three-
As shown in FIG. 1, the stereoscopic
図1には、撮影対象となる角柱状の被写体14Aと、円柱状の被写体14Bとを図示した。これら被写体14(14A,14B)は、撮影方向16から見て、同一距離に配置されている。
また、図1では、撮影方向16から見て、(−)が奥側を示し、(+)が手前側を示す。
FIG. 1 illustrates a
In FIG. 1, when viewed from the shooting
対物光学系11は、例えば、被写体14の実像(不図示)を光学素子アレイ12の付近に形成するものである。この対物光学系11は、対物光学系11から被写体14までの距離がz1となるように、被写体14と光学素子アレイ12との間に配置されている。
The objective
例えば、対物光学系11は、一枚の凸レンズであり、焦点距離fが一定となる。このため、対物光学系11から光学素子アレイ12までの距離z2が一定となる。この対物光学系11は、後記するように、要素画像群15で隣接する要素画像15aが重複せず、かつ、要素画像の範囲wcが最大になるような有効口径を有する。本実施形態では、対物光学系11は、有効口径がレンズ直径と等しいこととする。
For example, the objective
光学素子アレイ12は、光学素子12aを所定のピッチpcで二次元状に配列したものである。また、光学素子アレイ12は、対物光学系11と撮像素子13との間に、それぞれに対向するように配置される。
光学素子12aは、例えば、凸レンズであり、対物光学系11を介して入射した被写体14の像(要素画像)15aを生成する。光学素子12aのピッチpcは、任意の値を取り得る。また、光学素子12aは、ピッチpcが微細な程、対物光学系11によって生成される被写体14の実像を細かくサンプリングすることができる。
The
図1では、光学素子12aで生成された要素画像の範囲をwcと図示した。実際には、光学素子12aで生成される要素画像の範囲wcは、対物光学系11の開口の像の大きさと等価である。
In Figure 1, the range of the generated element image by the
撮像素子13は、対物光学系11及び光学素子アレイ12を通過した被写体14からの光を、要素画像群15として撮影するものである。つまり、撮像素子13は、各光学素子12aが生成した被写体14の像(要素画像)15aを、要素画像群15として撮影する。
この撮像素子13は、光学素子アレイ12から撮像素子13までの距離がdcとなるように、光学素子アレイ12に対向するように配置される。この距離dcは、例えば、光学素子12aの焦点距離と等しい。
The
The
この撮像素子13で撮影された要素画像群15は、図8の立体画像表示装置120で表示することができる。また、要素画像群15は、遮蔽板を備えていない、一般的な立体画像表示装置で表示することもできる。
The
<対物光学系の有効口径と光の漏れ込みとの関係>
図2を参照して、対物光学系11の有効口径と光の漏れ込みとの関係について、説明する。
図2では、光の漏れ込みを説明するため、有効口径Ωを有する対物光学系11(実線)と、有効口径ΩAを有する対物光学系11A(破線)と、有効口径ΩBを有する対物光学系11B(一点鎖線)とを図示した。
<Relationship between effective aperture of objective optical system and light leakage>
With reference to FIG. 2, the relationship between the effective aperture of the objective
In FIG. 2, in order to explain light leakage, an objective
図2に示すように、光学素子12aが生成する要素画像の範囲wcは、下記の式(1)で表される。つまり、要素画像の範囲wcは、対物光学系11から撮像素子13までの距離(距離z2+距離dc)と距離z2との比にピッチpcを乗じた値である。
As shown in FIG. 2, the range w c of the element image generated by the
ここで、対物光学系11では、有効口径Ωが適切なため、実線で示す光線が、要素画像の範囲wcと等価になる。従って、対物光学系11では、要素画像15aが重複しない範囲で、要素画像の範囲wcを最大にすることができる。言い換えるなら、対物光学系11では、立体画像の高画質化を実現するのに、十分な大きさの要素画像15aを生成することができる。
なお、図2において、要素画像の範囲wcは、対物光学系11の有効口径がΩのときのものである。
Here, in the objective
In FIG. 2, the element image range w c is when the effective aperture of the objective
一方、対物光学系11Aでは、有効口径ΩAが大きいために、破線で示す光線が光学素子12a0に入射し、要素画像の範囲wcを超えることになる。また、光学素子12a0に隣接する光学素子12aについても、同様のことが言える。つまり、対物光学系11Aでは、要素画像15aが重複し、立体画像の画質が劣化する。
On the other hand, in the objective
さらに、対物光学系11Bでは、有効口径ΩBが小さいために、一点鎖線で示す光線が光学素子12a0に入射し、要素画像の範囲wcより狭くなる。また、光学素子12a0に隣接する光学素子12aについても、同様のことが言える。つまり、対物光学系11Bでは、要素画像15aが小さくなり、立体画像の画質が劣化する。
Further, in the objective
ここで、対物光学系11の有効口径Ωは、下記の式(2)で表すことができる。つまり、有効口径Ωは、要素画像の範囲wcと距離dcとの比に距離z2を乗じた値である。
Here, the effective aperture Ω of the objective
例えば、IP方式では、対物光学系11による被写体14の実像を、光学素子アレイ12付近に生成することが多い。従って、距離z2は、距離z1及び対物光学系11の焦点距離fに応じて定まる。具体的には、距離z2は、下記の式(3)のように、距離z1及び焦点距離fの積と、焦点距離f及び距離z1を加算した値との比である。
For example, in the IP method, a real image of the subject 14 by the objective
以上のように、本発明の第1実施形態に係る立体画像撮影装置1は、対物光学系11が式(1)〜式(3)で表される有効口径Ωを有する。これによって、立体画像撮影装置1は、遮蔽板を備えずとも、光学素子12aの間で光の漏れ込みを発生させず、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影することができる。
As described above, in the stereoscopic
(第2実施形態)
図3を参照して、本発明の第2実施形態に係る立体画像撮影装置1Bについて、第1実施形態と異なる点を説明する。
図3に示すように、立体画像撮影装置1Bは、対物光学系11の有効口径を手動で調整できる点が、第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
With reference to FIG. 3, a difference from the first embodiment will be described regarding a stereoscopic
As shown in FIG. 3, the stereoscopic
絞り機構20は、対物光学系11の開口が有効口径Ωに等しくなるように、対物光学系11を遮蔽するものであり、絞り羽21を備える。
絞り羽21は、対物光学系11の手前側レンズ面を遮蔽する複数の板である。つまり、絞り羽21が対物光学系11の光軸側に突出することで、対物光学系11の有効口径が小さくなる。一方、絞り羽21が対物光学系11の周縁側に引っ込むことで、対物光学系11の有効口径が大きくなる。
なお、図3では、絞り機構20を上下2箇所に図示したが、これら絞り機構20は、対物光学系11の周縁に配置された同一機構である。
The
The
In FIG. 3, the
本実施形態では、対物光学系11の有効口径は、手動で調整される。
例えば、立体画像撮影装置1Bは、対物光学系11及び絞り機構20を保持する鏡筒(不図示)を備える。また、前記した式(1)〜式(3)を用いて、距離z1毎の有効口径を予め算出しておくと共に、この距離z1を、鏡筒の絞りリング(不図示)に刻んでおく。そして、立体画像撮影装置1Bでは、撮影者が、実際の撮影対象となる被写体14Aから対物光学系11までの距離に合わせて絞りリングを回転させることで、対物光学系11の有効口径Ωとなるように、絞り羽21が駆動する。
In the present embodiment, the effective aperture of the objective
For example, the stereoscopic
以上のように、本発明の第2実施形態に係る立体画像撮影装置1Bは、被写体14から対物光学系11までの距離z1に応じて、対物光学系11の有効口径Ωを調整することができる。従って、立体画像撮影装置1Bは、第1実施形態と同様の効果に加えて、被写体14の位置が変化する場合でも、容易に撮影を行うことができる。
As described above, the stereoscopic
(第3実施形態)
[立体画像撮影装置の構成]
図4を参照して、本発明の第3実施形態に係る立体画像撮影装置1Cについて、第2実施形態と異なる点を説明する。
立体画像撮影装置1Cは、対物光学系11の有効口径を自動的に制御できる点が、第2実施形態と異なる。
(Third embodiment)
[Configuration of stereoscopic image capturing apparatus]
With reference to FIG. 4, a difference from the second embodiment will be described regarding a stereoscopic
The stereoscopic
図4に示すように、立体画像撮影装置1Cは、光学素子アレイ12と、撮像素子13と、対物光学系17とを備える。
対物光学系17は、ズームレンズのように焦点距離fが可変の光学系である。また、対物光学系17は、焦点距離fを計測するエンコーダ17A(図5)を備え、エンコーダ17Aで計測された焦点距離fを絞り制御手段40に出力する。
As illustrated in FIG. 4, the stereoscopic
The objective
ここで、対物光学系17が複数のレンズで構成されるため、対物光学系17の光学主点が、距離z1,距離z2の基準となる。
また、ズームレンズには、レンズの種類及び枚数に様々な組み合わせが存在する。様々なズームレンズのうち、有効口径が式(1)〜式(3)を満たすものであれば、立体画像撮影装置1Cに適用可能である。
Here, since the objective
In addition, there are various combinations of lens types and number of zoom lenses. Any of various zoom lenses can be applied to the stereoscopic
絞り機構20は、絞り羽21と、絞り駆動手段22とを備える。
絞り駆動手段22は、絞り制御手段40から入力される制御信号に基づいて、絞り羽21を駆動するものである。例えば、絞り駆動手段22は、絞り羽21を対物光学系11の光軸側に突出させ又は周縁側に引っ込めるように、絞り羽21を駆動するモータである。
The
The aperture driving means 22 drives the
距離計測手段30は、被写体14から対物光学系17までの距離z1を計測するものである。例えば、距離計測手段30は、レーザや赤外線を用いた距離センサ、又は、ステレオカメラによる距離計測装置である。そして、距離計測手段30は、計測した距離z1を絞り制御手段40に出力する。
The distance measuring means 30 measures the distance z 1 from the subject 14 to the objective
絞り制御手段40は、絞り機構20を制御するものであり、図5に示すように、パラメータ設定手段41と、距離入力手段42と、レンズ情報入力手段43と、有効口径算出手段44と、制御信号出力手段45とを備える。
The aperture control means 40 controls the
パラメータ設定手段41は、撮影者が、距離dc、ピッチpc等のパラメータを設定するものである。
距離入力手段42は、距離計測手段30で計測された距離z1が入力されるものである。
レンズ情報入力手段43は、レンズ情報として、エンコーダ17Aから焦点距離fが入力されるものである。
The parameter setting means 41, the photographer is, the distance d c, is to set the parameters such as the pitch p c.
The distance input means 42 receives the distance z 1 measured by the distance measurement means 30.
The lens information input unit 43 receives the focal length f from the
有効口径算出手段44は、パラメータ(距離dc及びピッチpc)と、距離z1と、レンズ情報(焦点距離f)とに基づいて、式(1)〜式(3)により有効口径Ωを算出するものである。 Effective aperture calculating means 44, the parameter (the distance d c and a pitch p c), the distance z 1, based on the lens information (the focal length f), the effective aperture Ω by the formula (1) to (3) Is to be calculated.
まず、有効口径算出手段44は、距離入力手段42に入力された距離z1と、レンズ情報入力手段43に入力された焦点距離fとを式(3)に代入して、距離z2を算出する。次に、有効口径算出手段44は、式(3)の距離z2と、パラメータ設定手段41に設定された距離dc及びピッチpcとを式(1)に代入して、要素画像の範囲wcを算出する。さらに、有効口径算出手段44は、式(1)の要素画像の範囲wcと、式(3)の距離z2と、パラメータ設定手段41に設定された距離dcとを式(2)に代入して、有効口径Ωを算出する。
First, the effective
制御信号出力手段45は、対物光学系11の開口が有効口径Ωに等しくなるように絞り羽21を駆動する制御信号を生成するものである。そして、制御信号出力手段45は、生成した制御信号を絞り駆動手段22に出力する。
The control signal output means 45 generates a control signal for driving the
[立体画像撮影装置の動作]
図6を参照して、立体画像撮影装置1Cの動作について、説明する(適宜図4,図5参照)。
立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40のパラメータ設定手段41に、ピッチpc及び距離dcを設定する(ステップS1:設定ステップ)。
[Operation of stereoscopic imaging device]
With reference to FIG. 6, the operation of the stereoscopic
立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40の距離入力手段42によって、距離z1が入力される。また、立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40のレンズ情報入力手段43によって、エンコーダ17Aから焦点距離fが入力される(ステップS2:入力ステップ)。
In the stereoscopic
立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40の有効口径算出手段44によって、式(3)で距離z2を算出し、式(1)で要素画像の範囲wcを算出する(ステップS3:距離・範囲算出ステップ)。
立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40の有効口径算出手段44によって、式(2)で有効口径Ωを算出する(ステップS4:有効口径算出ステップ)。
In the stereoscopic
The stereoscopic
立体画像撮影装置1Cは、絞り制御手段40の制御信号出力手段45によって、制御信号を生成して、絞り駆動手段22に出力する。また、立体画像撮影装置1Cは、絞り駆動手段22によって、制御信号に基づいて、有効口径Ωに対物光学系17の開口が等しくなるように、絞り羽21を駆動する(ステップS5:絞り制御ステップ)。
立体画像撮影装置1Cは、撮像素子13によって、対物光学系17及び光学素子アレイ12を通過した被写体14からの光を、要素画像群15として撮影する(ステップS6:撮影ステップ)。
The stereoscopic
The stereoscopic
指摘
以上のように、立体画像撮影装置1Cは、焦点距離f及び距離z1に応じて、対物光学系17の有効口径Ωを自動的に制御できるため、容易に撮影を行うことができる。
As described above pointed out, the three-dimensional
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。
図1では、対物光学系11の有効口径がレンズ直径と等しいこととして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、対物光学系11のレンズ直径が式(1)〜式(3)で表される有効口径よりも大きい場合、対物光学系11の周縁部を枠で遮蔽して、有効口径を調整してもよい。
また、対物光学系11が凸レンズであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、対物光学系11は、凹レンズ、屈折率分布レンズ、回折格子、又は、これらの組み合わせであってもよい。
また、光学素子12aが凸レンズであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、光学素子アレイ12は、微小開口からなる要素ピンホールを二次元状に配列した要素ピンホール群であってもよい。
また、撮像素子13が、映像信号を生成するCCDであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、立体画像撮影装置1Cは、撮像素子13の代わりに、撮影手段としての写真フィルムを備えてもよい。
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, this invention can add various deformation | transformation in the range which does not deviate from the meaning.
In FIG. 1, the effective aperture of the objective
Although the objective
Although the
Moreover, although the
1,1B,1C 立体画像撮影装置
11,17 対物光学系
17A エンコーダ
12 光学素子アレイ
12a 光学素子
13 撮像素子(撮影手段)
20 絞り機構
21 絞り羽
22 絞り駆動手段
30 距離計測手段
40 絞り制御手段
41 パラメータ設定手段
42 距離入力手段
43 レンズ情報入力手段
44 有効口径算出手段
45 制御信号出力手段
1, 1B, 1C Stereoscopic
20
Claims (4)
複数の光学素子が二次元状に配置された光学素子アレイと、
前記被写体と前記光学素子アレイとの間に配置された対物光学系と、
前記対物光学系及び前記光学素子アレイを通過した被写体からの光を、前記要素画像群として撮影する撮影手段と、を備え、
前記対物光学系は、有効口径Ωが、
前記要素画像の範囲wcと、予め設定された前記光学素子のピッチpcと、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離z2と、予め設定された前記光学素子アレイから前記撮影手段までの距離dcとが含まれる式(1)及び式(2)で表されることを特徴とする立体画像撮影装置。
An optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally;
An objective optical system disposed between the subject and the optical element array;
Photographing means for photographing light from a subject passing through the objective optical system and the optical element array as the element image group;
The objective optical system has an effective aperture Ω,
The element image range w c , the preset pitch p c of the optical element, the distance z 2 from the objective optical system to the optical element array, and the preset optical element array to the imaging means And a distance d c up to (3) represented by formula (1) and formula (2).
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の立体画像撮影装置。 A diaphragm mechanism for shielding the objective optical system so that the aperture of the objective optical system is equal to the effective aperture Ω,
The stereoscopic image capturing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記対物光学系から前記被写体までの距離を計測する距離計測手段と、
前記エンコーダで計測された焦点距離及び前記距離計測手段で計測された距離に基づいて、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離z2を算出すると共に、前記式(1)及び前記式(2)により前記有効口径Ωを算出し、算出した前記有効口径Ωに前記対物光学系の開口が等しくなるように前記絞り機構を制御する絞り制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の立体画像撮影装置。 An encoder provided in the objective optical system for measuring a focal length of the objective optical system;
Distance measuring means for measuring a distance from the objective optical system to the subject;
Based on the focal length measured by the encoder and the distance measured by the distance measuring means, a distance z 2 from the objective optical system to the optical element array is calculated, and the equations (1) and ( 2) calculating the effective aperture Ω, and aperture control means for controlling the aperture mechanism so that the aperture of the objective optical system is equal to the calculated effective aperture Ω;
The stereoscopic image capturing apparatus according to claim 2, further comprising:
絞り制御手段が、前記光学素子アレイから前記撮影手段までの距離dcと、前記光学素子のピッチpcとが予め設定される設定ステップと、
前記絞り制御手段が、前記被写体から前記対物光学系までの距離と、前記対物光学系の焦点距離とが入力される入力ステップと、
前記絞り制御手段が、前記焦点距離及び前記対物光学系から前記被写体までの距離に基づいて、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離z2を算出すると共に、式(1)で表される前記要素画像の範囲wcを算出する距離・範囲算出ステップと、
前記絞り制御手段が、前記距離・範囲算出ステップで算出された距離z2及び要素画像の範囲wcに基づいて、式(2)で表される前記有効口径Ωを算出する有効口径算出ステップと、
前記絞り制御手段が、前記有効口径算出ステップで算出された有効口径Ωに前記対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する絞り制御ステップと、
撮影手段が、前記対物光学系及び前記光学素子アレイを通過した被写体からの光を、要素画像群として撮影する撮影ステップと、
を順に備えることを特徴とする立体画像撮影方法。 A stereoscopic image capturing method in the stereoscopic image capturing apparatus according to claim 3,
Diaphragm control means, and the distance d c from said optical element array to the imaging unit, a setting step of the pitch p c of the optical element is set in advance,
An input step in which the aperture control means inputs a distance from the subject to the objective optical system and a focal length of the objective optical system;
The aperture control means calculates a distance z 2 from the objective optical system to the optical element array based on the focal length and the distance from the objective optical system to the subject, and is expressed by Expression (1). A distance / range calculating step for calculating a range w c of the element image;
An effective aperture calculating step in which the aperture control means calculates the effective aperture Ω represented by the equation (2) based on the distance z 2 calculated in the distance / range calculating step and the range w c of the element image; ,
An aperture control step for controlling the aperture mechanism so that the aperture of the objective optical system is equal to the effective aperture Ω calculated in the effective aperture calculating step;
An imaging step in which imaging means captures light from a subject that has passed through the objective optical system and the optical element array as an element image group,
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