JP4228426B2 - 画像撮像装置及びホログラフィックステレオグラムの作製装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を複数の位置から順次撮像することによって視差画像列を構成する各要素視差画像の画像信号を生成する画像撮像装置及びこの画像撮像装置を用いたホログラフィックステレオグラムの作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる観察点から順次撮像することにより得られた多数の画像を原画として、これらを１枚のホログラム用記録媒体に短冊状またはドット状の要素ホログラムとして順次露光記録することによって作製される。
【０００３】
例えば、横方向のみの視差情報を有するホログラフィックステレオグラムを作製する場合は、図１２に示すように、図示しない照明装置により照明された被写体１００が、画像撮像装置１０１により横方向の異なる観察点から順次撮像される。これにより、それぞれの観察点からの複数の要素視差画像よりなる視差画像列が、画像信号Ｄ１００として生成される。
【０００４】
画像撮像装置１０１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子等を有する一台のカメラを移動操作しながら被写体１００を異なる位置から順次撮像し、又は異なる位置に設置した複数台のディジタルスチルカメラ等により被写体１００を同時に撮像することによって、複数の要素視差画像よりなる視差画像列を構成する画像信号Ｄ１００を生成する。
【０００５】
画像撮像装置１０１により生成されたこれら画像信号Ｄ１００は、必要に応じて視点変換処理等の所定の画像処理が施された後に、ホログラフィックステレオグラムプリンタ１０２に順次供給される。ホログラフィックステレオグラムプリンタ１０２は、これら画像撮像装置１０１からの画像信号Ｄ１００に基づいて、複数の視差画像を短冊状の要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次露光記録する。
【０００６】
これにより、横方向のみの視差情報を有するホログラフィックステレオグラム１０３が作製される。
【０００７】
このように作製されたホログラフィックステレオグラム１０３は、使用者がこれをある位置から片方の目で見た場合に、各要素ホログラムの一部分の画像情報の集合体である二次元画像が識別され、また、この位置から水平に移動した他の位置で見た場合に、各要素ホログラムの別の部分の画像情報の集合体である二次元画像が識別される。したがって、ホログラフィックステレオグラム１０３においては、使用者がこれを両目で見た場合に左右の目の視差により、記録画像が３次元画像として認識されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、照明された被写体１００を画像撮像装置１０１により撮像する場合、得られる各画像信号Ｄ１００の輝度信号のレベル（輝度レベル）は、例えば、被写体１００の反射率や色等の種々の条件によりそれぞれ異なることとなる。
【０００９】
したがって、例えば、人物の顔等を画像撮像装置１０１により撮像してホログラフィックステレオグラム１０３を作製しようとする場合、被写体１００である人物の人種や日焼けの具合、化粧の有無等に応じて、作製されるホログラフィックステレオグラム１０３の明るさに大きなばらつきが生じてしまう場合がある。
【００１０】
また、例えば図１３に示すように、ＣＣＤ撮像素子を有する一台のカメラ１０４を一次元的に移動操作しながら、照明装置により照明された被写体１００を異なる観察点から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号Ｄ１００を生成する場合、カメラ１０４が被写体１００の正面から離れた位置に移動すると、被写体１００からの画像はＣＣＤ撮像素子に対して急角度で入射することになる。このため、カメラ１０４が被写体１００の正面から離れた位置にあるときに撮像された画像は、カメラ１０４が被写体１００の正面にあるときに撮像された画像よりも暗くなり、要素ホログラム毎に明るさのばらつきを生じさせてしまい、作製されるホログラフィックステレオグラムの画像を劣化させてしまう場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきを抑制し、視差画像列を構成する良好な画像信号を生成することができる画像撮像装置及びこの画像撮像装置を用いることにより良好な画質のホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムの作製装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像撮像装置は、照明手段と、明るさ検出手段と、撮像手段と、輝度レベル調整手段とを備える。画像撮像装置は、照明手段が、被写体を異なる方向から照明する複数個の光源と、これら光源からの出射光量を調整するライトコントローラとを有する。画像撮像装置は、明るさ検出手段が、照明手段により照明された被写体の所定位置における明るさを検出して被写体の明るさに関する情報を出力する。画像撮像装置は、撮像手段が、照明手段により照明された被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成して出力する。画像撮像装置は、輝度レベル調整手段が、明るさ検出手段から出力された被写体の明るさに関する情報に基づいて、撮像手段から出力された被写体の画像信号の輝度レベルを調整する。
【００１３】
以上のように構成される本発明に係る画像撮像装置によれば、照明手段により異なる方向から照明される被写体を、撮像手段により複数の異なる位置から順次撮像して視差画像列を構成する複数の画像信号を生成する。画像撮像装置によれば、輝度レベル調整手段により被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきにより生じる各画像信号の輝度レベルを調整されることにより、良好な視差画像列を構成する複数の画像信号を生成する。画像撮像装置によれば、輝度レベルを調整した視差画像列の各画像信号に基づいて画像劣化が低減された良好な画質のホログラフィックステレオグラムを作製することを可能とする。画像撮像装置によれば、被写体を異なる方向から異なる強度で照明することにより、立体感に富み、且つ陰の部分があまり暗すぎない良好なホログラフィックステレオグラムを作製することを可能とする。
【００１４】
画像撮像装置は、輝度レベル調整手段が、例えば、照明手段の光量を調整することにより画像信号の輝度レベルを調整し、又は撮像手段の撮像感度を調整することにより画像信号の輝度レベルを調整し、又は撮像手段より出力された画像信号に対して信号変換処理を施すことにより画像信号の輝度レベルを調整する。画像撮像装置は、明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに関する情報に基づいて画像信号の輝度レベルを調整することにより、画像信号の輝度レベルの調整を適切且つ簡便に行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成する画像撮像手段と、この画像撮像手段により生成された画像信号に基づいて、視差画像列を構成する各要素視差画像を要素ホログラムとして記録媒体に順次記録する記録手段とを備える。ホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像手段が、照明手段と、明るさ検出手段と、撮像手段と、輝度レベル調整手段とを備える。
【００１６】
ホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像装置の照明手段が、被写体を異なる方向から照明する複数個の光源と、これら光源からの出射光量を調整するライトコントローラとを有する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像装置の明るさ検出手段が、照明手段により照明された被写体の所定位置における明るさを検出して被写体の明るさに関する情報を出力する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像装置の撮像手段が、照明手段により照明された被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成して出力する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像装置の輝度レベル調整手段が、明るさ検出手段から出力された被写体の明るさに関する情報に基づいて、撮像手段から出力された被写体の画像信号の輝度レベルを調整する。
【００１７】
以上のように構成される本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、画像撮像手段により照明手段により異なる方向から照明される被写体を、撮像手段により複数の異なる位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、画像撮像手段において、輝度レベル調整手段により被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきにより生じる各画像信号の輝度レベルを調整されることにより、良好な視差画像列を構成する複数の画像信号を生成する。
【００１８】
ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、記録手段が、画像撮像手段により生成された視差画像列を構成する画像信号に基づいて駆動され、視差画像列の各要素視差画像を要素ホログラムとして記録媒体に順次記録する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、画像撮像手段から記録手段に対して、輝度レベル調整手段により被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきにより生じた輝度レベルのばらつきを調整された画像信号が供給されることにより、各画像信号に基づいて画像劣化が低減された良好な画質のホログラフィックステレオグラムを作製する。ホログラフィックステレオグラムの作製装置によれば、立体感に富み、且つ陰の部分があまり暗すぎない良好なホログラフィックステレオグラムを作製する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明を、視差画像列を構成する各要素視差画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体に順次記録することによりホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラム作製システムに適用した例について説明する。なお、本発明は、この例に限定されるものではなく、例えばレンチキュラ方式のステレオ写真を作製するシステム等、視差画像列を利用するあらゆるシステムに適用可能であることは言うまでもない。
【００２０】
本発明を適用したホログラフィックステレオグラム作製システムの一例を図１に示す。ホログラフィックステレオグラム作製システム１は、図１にその概略構成を示すように、被写体７０を異なる複数の位置から要素視差画像を撮像して視差画像列を構成する画像データ（画像信号）を生成する画像撮像装置（画像撮像手段）１０と、この画像撮像装置１０より出力される画像データ（画像信号）に基づいて、視差画像列の各要素視差画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体６０に記録するホログラフィックステレオグラムプリンタ（記録手段）３０と、これら画像撮像装置１０及びホログラフィックステレオグラムプリンタ３０の動作を制御する制御部５０とを備えている。
【００２１】
画像撮像装置１０は、被写体７０を照明する照明部（照明手段）１１と、この照明部１１により照明された被写体７０を複数のそれぞれ異なる位置から撮像して複数の視差画像よりなる視差画像列を画像データＤ１として生成する撮像部（撮像手段）１２と、この撮像部１２より供給された画像データＤ１に対して所定の画像処理を施してホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２として出力する画像処理部１３とを備えている。
【００２２】
そして、この画像撮像装置１０は、撮像部１２より出力される画像データＤ１の輝度信号のレベル（輝度レベル）を、被写体７０の状態や撮像条件等に応じて調整する輝度レベル調整手段を備えていることを特徴としている。
【００２３】
図１に示す本例のホログラフィックステレオグラム作製システム１においては、輝度レベル調整手段が、被写体７０を照明する照明部１１から出射する照明光の光量を調整するライトコントローラ１４として構成されている。
【００２４】
撮像部１２は、図２に示すように、ＣＣＤ撮像素子１５と撮像用レンズ１６とを有する一台のカメラ１７を備えている。このカメラ１７は、カメラ送り機構１８に支持されており、このカメラ送り機構１８によって、所定の距離に亘り移動可能とされている。そして、撮像部１２は、この一台のカメラ１７をカメラ送り機構１８により所定の距離に亘って移動させながら被写体７０を撮像することにより、被写体７０を異なる複数の位置から撮像し、複数の要素視差画像よりなる視差画像列を構成する画像データＤ１を生成し得るようになされている。
【００２５】
なお、撮像部１２は、以上のように一台のカメラ１７を移動させることにより、被写体７０を異なる位置から撮像する以外にも、複数台のカメラをそれぞれ互いに異なる位置に固定しておき、これら複数台のカメラにより被写体７０を異なる位置から同時に撮像するように構成されていてもよい。この場合は、撮像時間を短縮することが可能となるが、複数台のカメラを用いる分、装置のコストが高くなることになる。
【００２６】
また、撮像部１２は、被写体７０を移動させて被写体７０を異なる位置から撮像するようにしてもよいが、ホログラフィックステレオグラムのポートレートを作製する場合など、人物を被写体７０とした場合には、被写体７０の姿勢を維持することが困難となる。
【００２７】
ところで、ＣＣＤ撮像素子１５と撮像用レンズ１６とを有する一台のカメラ１７を移動操作させて被写体７０を複数の位置から撮像するようにした場合、ホログラフィックステレオグラムとなったときに立体像を認識しやすい良好な視差画像列を得るためには、カメラ１７と被写体７０との位置関係が図３（Ａ）乃至図３（Ｄ）に示すような関係となるようにカメラ１７を移動操作することが望ましい。
【００２８】
図３（Ａ）に示すカメラ１７と被写体７０との関係は、Straight-ahead Camera on Straight Trackと呼ばれるものであり、カメラ１７が被写体７０に対する向きを変えずに直線的に移動するものである。この場合、撮像された視差画像列の各要素視差画像は、被写体７０を異なる位置から同じ角度で撮像した画像となる。
【００２９】
図３（Ｂ）に示すカメラ１７と被写体７０との関係は、Panning Camera on Straight Trackと呼ばれるものであり、カメラ１７が常に被写体７０に正対するように向きを変えながら直線的に移動するものである。この場合、撮像された視差画像列の各要素視差画像は、被写体７０を異なる位置から正面に捉えた画像となる。
【００３０】
図３（Ｃ）に示すカメラ１７と被写体７０との関係は、Re-centering Cameraon Straight Trackと呼ばれるものであり、カメラ１７が被写体７０に対する向きを変えずに直線的に移動し、その位置に応じてＣＣＤ撮像素子１５と撮像用レンズ１６との相対的な位置関係を変化させることにより、被写体７０を異なる方向から撮像し得るようにされたものである。この場合、撮像された視差画像列の各要素視差画像は、Panning Camera on Straight Trackの場合と同様に、被写体７０を異なる位置から正面に捉えた画像となるが、カメラ１７が被写体７０に正対しない位置において撮像された画像は、カメラ１７が被写体７０に正対する位置において撮像された画像よりも暗くなるという特徴がある。
【００３１】
図３（Ｄ）に示すカメラ１７と被写体７０との関係は、Rotating Camera、又はRotating Objectと呼ばれるものであり、カメラ１７が常に被写体７０に正対するように向きを変えながら被写体７０の周囲を移動し、又は、被写体７０がカメラ１７に対する向きを変えるように回転するものである。この場合、撮像された視差画像列の各要素視差画像は、Panning Camera on Straight Trackの場合と同様に、被写体７０を異なる位置から正面に捉えた画像となる。
【００３２】
本例のホログラフィックステレオグラム作製システム１における画像撮像装置１０は、カメラ１７と被写体７０との関係が、図３（Ｃ）に示したRe-centeringCamera on Straight Trackの関係となるように、撮像部１２が構成されている。
【００３３】
カメラ送り機構１８は、例えば、図２に示すように、図示しないステッピングモータに連結された駆動用シャフト１９と、この駆動用シャフト１９と平行に設けられたガイド用シャフト２０とを有している。そして、カメラ１７は、これら駆動用シャフト１９とガイドシャフト２０との双方に連結され支持されている。カメラ送り機構１８は、撮像が開始されると、図示しないステッピングモータを駆動させ、このステッピングモータの駆動力を駆動用シャフト１９を介してカメラ１７に伝達する。カメラ１７は、この駆動力を受け、ガイドシャフト２０に案内されて、図２中矢印Ａ方向に直線的に移動する。
【００３４】
また、カメラ１７のＣＣＤ撮像素子１５は、カメラ１７を移動操作する上記ステッピングモータと同期して駆動されるＣＣＤ撮像素子移動用のステッピングモータ２１に連結されており、カメラ１７自体の移動に同期して、カメラ１７内を図２中矢印Ｂ方向に直線的に移動するようになされている。
【００３５】
例えば、カメラ１７は、図４（Ａ）に示すように、移動経路の一端側（同図中右端側）に移動操作された際に、これに同期してＣＣＤ撮像素子１５をカメラ１７内における右端側に移動させることにより、被写体７０からの像を撮像用レンズ１６を介してＣＣＤ撮像素子１５に入射させるようになされている。
【００３６】
また、カメラ１７は、図４（Ｂ）に示すように、移動経路の中央部に移動操作された際に、これに同期してＣＣＤ撮像素子１５をカメラ１７内における中央部に移動させることにより、被写体７０からの像を撮像用レンズ１６を介してＣＣＤ撮像素子１５に入射させるようになされている。
【００３７】
さらに、カメラ１７は、図４（Ｃ）に示すように、移動経路の他端側（同図中左端側）に移動操作された際に、これに同期してＣＣＤ撮像素子１５をカメラ１７内における左端側に移動させることにより、被写体７０からの像を撮像用レンズ１６を介してＣＣＤ撮像素子１５に入射させるようになされている。
【００３８】
カメラ１７は、以上のように、カメラ１７自体の移動に同期させてＣＣＤ撮像素子１５をカメラ１７内で移動させることにより、カメラ１７が移動経路のどの位置に移動した場合であっても、被写体７０からの像を撮像用レンズ１６を介して適切にＣＣＤ撮像素子１５に入射させることができるようになされている。
【００３９】
照明部１１は、図２に示すように、被写体７０をそれぞれ異なる方向から照明する例えば２つのライト（光源）２２ａ，２２ｂを備えている。これら２つのライト２２ａ，２２ｂのうち一方のライト２２ａは、カメラ１７の移動経路の一端側（同図中右端側）から被写体７０を照明し得るように、カメラ送り機構１８の一端側に設置されている。また、これら２つのライト２２ａ，２２ｂのうち他方のライト２２ｂは、カメラ１７の移動経路の他端側（同図中左端側）から被写体７０を照明し得るように、カメラ送り機構１８の他端側に設置されている。
【００４０】
これら２つのライト２２ａ，２２ｂは、それぞれライトコントローラ１４に接続されており、このライトコントローラ１４により、出射光量が制御されるようになされている。そして、これら２つのライト２２ａ，２２ｂは、例えば、一方のライト２２ａからの光量が他方のライト２２ｂからの光量よりも多くなるようにライトコントローラ１４により制御され、被写体７０をそれぞれ異なる方向から異なる光量で照明する。
【００４１】
画像撮像装置１０は、このように、照明部１１が複数のライト２２ａ，２２ｂを備え、これら複数のライト２２ａ，２２ｂにより被写体７０を異なる方向から異なる光量で照明することにより、撮像部１２により生成される画像データＤ１の画像を適度な陰影を有する画像とすることができる。したがって、この画像撮像装置１０を用いた本例のホログラフィックステレオグラム作製システム１は、立体感に富み、且つ陰の部分があまり暗すぎない良好なホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００４２】
また、ライトコントローラ１４は、撮像部１２により生成された画像データＤ１の輝度レベルが被写体７０の状態や撮像条件等に応じて適切な値となるように、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂの光量を制御する。
【００４３】
この場合、画像撮像装置１０は、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂにより照明される被写体７０の所定位置における明るさを検出する図示しない明るさ検出手段を備え、この明るさ検出手段により検出された被写体７０の各部の明るさに関する情報に基づいて、ライトコントローラ１４が、撮像部１２により生成された画像データＤ１の輝度レベルが適切な値となるように、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂの光量を制御することが望ましい。
【００４４】
具体的には、例えば、被写体７０のライト２２ａ，２２ｂからの照明光が照射される位置に図示しない光検出器等を設け、この光検出器により検出された被写体７０の各部の明るさに関する情報に基づいて、ライトコントローラ１４が照明部１１のライト２２ａ，２２ｂの光量を制御する。
【００４５】
また、撮像部１２により生成された画像データＤ１の輝度レベルをモニターし、この画像データＤ１の輝度レベルから被写体７０の各部の明るさを検出して、この被写体７０の各部の明るさに関する情報をライトコントローラ１４に供給し、ライトコントローラ１４により照明部１１のライト２２ａ，２２ｂの光量が制御されるようにしてもよい。この場合は、撮像部１２が明るさ検出手段としての機能を兼ねることになる。
【００４６】
なお、被写体７０の状態や撮像条件等による被写体７０の明るさを予測できる場合には、被写体７０の所定位置における明るさを検出することなく、ライトコントローラ１４により照明部１１のライト２２ａ，２２ｂの光量を制御するようにしてもよい。
【００４７】
ところで、この画像撮像装置１０においては、上述したように、撮像部１２のカメラ１７を移動操作しながら被写体７０を異なる位置から撮像するようにしているので、例えばホログラフィックステレオグラムのポートレートを作製する場合など、人物を被写体７０とした場合には、被写体７０がカメラ１７の移動を意識して不用意に動いてしまう場合がある。このように、被写体７０である人物が撮像中に動いてしまうと、ホログラフィックステレオグラムのポートレートを作製するための画像データを適切に生成することができない。
【００４８】
そこで、画像撮像装置１０は、図５に示すように、撮像部１２のカメラ１７と被写体７０との間に、カメラ１７の移動経路全域に亘ってハーフミラー等よりなるカメラ遮蔽部材２３を配設し、被写体７０からは移動するカメラ１７が見えないようにすることが望ましい。
【００４９】
このように、カメラ遮蔽部材２３により被写体７０からカメラ１７が見えないようにすれば、被写体７０がカメラ１７の動きを意識しないですむので、被写体７０の不用意な動きを抑制することができる。
【００５０】
また、画像撮像装置１０は、ハーフミラー等よりなるカメラ遮蔽部材２３にモニター２４からの画像を映し出しておき、被写体７０にこの画像を注目させるようにしておけば、被写体７０の視線を固定させることができ、更に良好なホログラフィックステレオグラムのポートレート用の画像データを生成することができる。
【００５１】
画像処理部１３は、制御部５０の制御のもとに、撮像部１２により生成された画像データＤ１に対して視点変換処理等の所定の画像処理を施し、ホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２として出力する。
【００５２】
具体的には、例えば横方向のみに視差情報を有するホログラフィックステレオグラムを作製する場合、画像処理部１３は、撮像部１２により生成された画像データＤ１に対して、例えばSlice and Diceと呼ばれる画像処理を施す。このSlice and Dice画像処理は、図６に示すように、画像データＤ１の各視差画像Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ視差方向に短冊状に分割し、これら分割されたデータから新たに視差画像Ｐ４を再構成し、ホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２を生成するものである。
【００５３】
このように、撮像部１２により生成された画像データＤ１に対し、画像処理部１３において、このSlice and Dice画像処理が施されることによって、最終的に作製されるホログラフィックステレオグラムの歪みやぼけ等が補正されることになる。
【００５４】
また、画像処理部１３は、上記Slice and Dice画像処理等の視点変換処理以外にも、必要に応じてキーストン歪み補正処理等の画像処理を施す。これにより、最終的に作製されるホログラフィックステレオグラムを更に良好なものとすることができる。
【００５５】
以上説明した画像撮像装置１０によれば、被写体７０は、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂによって照明される。そして、このライト２２ａ，２２ｂによって照明された被写体７０が、撮像部１２のカメラ１７によって撮像される。このとき、カメラ１７は、カメラ送り機構１８に従って移動しながら被写体７０を異なる複数の場所から撮像する。これにより、撮像部１２は、視差画像列を構成する画像データＤ１を生成する。この画像データＤ１の輝度レベルは、ライトコントローラ１４がライト２２ａ，２２ｂの光量を制御することによって、被写体７０の状態や撮像条件等に応じた適正な値に調整されている。
【００５６】
撮像部１２により生成された画像データＤ１は、画像処理部１３に供給される。そして、この画像処理部１３において、画像データＤ１に対して、例えば、Slice and Dice画像処理等の所定の画像処理が施される。そして、画像データＤ１がホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２に変換されて出力される。
【００５７】
なお、上述した画像撮像装置１０は、撮像部１２より出力される画像データＤ１の輝度レベルを調整する輝度レベル調整手段を、照明部１１のライト２２ａ、２２ｂの光量を制御するライトコントローラ１４により構成したが、本発明はかかる画像撮像装置１０に限定されるものでは無い。画像撮像装置は、撮像部１２により被写体７０を撮像することにより得られる画像データＤ１の輝度レベルを調整することができるものであればどのようなもので輝度レベル調整手段を構成するようにしてもよい。
【００５８】
例えば、画像撮像装置１０は、図７に示すように、撮像部１２のカメラ１７の撮像感度を調整するゲインコントローラ２５を備え、このゲインコントローラ２５を輝度レベル調整手段としてもよい。この場合、ゲインコントローラ２５は、撮像部１２により生成される画像データＤ１の輝度レベルが被写体７０の状態や撮像条件等に応じて適切な値となるように、撮像部１２のカメラ１７の撮像感度を制御する。
【００５９】
なお、この場合も、画像撮像装置１０は、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂにより照明される被写体７０の所定位置における明るさを検出する図示しない明るさ検出手段を備え、この明るさ検出手段により検出された被写体７０の明るさに関する情報に基づいて、ゲインコントローラ２５が、撮像部１２により生成される画像データＤ１の輝度レベルが適切な値となるように、撮像部１２のカメラ１７の撮像感度を制御することが望ましい。
【００６０】
また、画像撮像装置１０は、例えば、画像処理部１３に画像データＤ１に対して所定の信号変換を行って輝度レベルを変化させる図示しない信号変換回路を備え、この信号変換回路を輝度レベル調整手段として構成してもよい。この場合は、撮像部１２より出力された画像データＤ１が画像処理部１３に供給された後に、その輝度レベルが被写体７０の状態や撮像条件等に応じて適切な値となるように調整されることになる。
【００６１】
なお、この場合も、画像撮像装置１０は、照明部１１のライト２２ａ，２２ｂにより照明される被写体７０の所定位置における明るさを検出する図示しない明るさ検出手段を備え、この明るさ検出手段により検出された被写体７０の明るさに関する情報に基づいて、画像データＤ１の輝度レベルが調整されることが望ましい。
【００６２】
ところで、輝度レベル調整手段による画像データＤ１の輝度レベルの調整は、視差画像列の各要素視差画像全体に亘って一律に行う場合と、視差画像列の各要素視差画像間で段階的に行う場合とがある。すなわち、被写体７０の反射率や色等の種々の条件により明るさにばらつきがあるときは、視差画像列の各要素視差画像全体に亘って一律に明るさを補償する必要がある。また、例えば上述したRe-centering Camera on Straight Trackにより被写体７０を撮像する場合等には、視差画像列の各要素視差画像間に明るさのばらつきが生じるので、視差画像列の各要素視差画像間で段階的に明るさを補償する必要がある。
【００６３】
したがって、輝度レベル調整手段は、被写体７０の反射率や色等の種々の条件により明るさにばらつきがあるときは、例えば、ライト２２ａ，２２ｂからそれぞれ出射する照明光の光量を被写体７０の反射率や色等の種々の条件に応じて一定の値に調整することにより、画像データＤ１の輝度レベルを視差画像列を構成する各要素視差画像の全体に亘って一律に調整する。
【００６４】
また、輝度レベル調整手段は、視差画像列の各要素視差画像間に明るさのばらつきが生じる場合には、例えば、ライト２２ａ，２２ｂから出射する照明光の光量を、例えば図８に示すように、視差画像列の各要素視差画像間で段階的に変化させることにより、画像データＤ１の輝度レベルを視差画像列の各要素視差画像間で段階的に調整する。
【００６５】
画像撮像装置１０により出力されたホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２は、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０に供給される。
【００６６】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、画像撮像装置１０より出力されるホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２に基づいて、後述する画像表示器を駆動して、この画像表示器に視差画像列の各要素視差画像を順次表示させる。また、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、後述するレーザ光源からレーザ光を出射して、このレーザ光を分光し、その一部を物体光として画像表示器を透過させてこの画像表示器に表示された画像に応じて変調した後にホログラム用記録媒体６０に入射させるとともに、他の一部を参照光としてホログラム用記録媒体６０に入射させる。
【００６７】
これにより、画像表示器に表示された画像に応じて変調された物体光と参照光とがホログラム用記録媒体６０の記録面上において干渉して干渉縞を形成し、視差画像列の各要素視差画像が要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体６０に記録される。
【００６８】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、以上の動作を視差画像列の各要素視差画像毎に繰り返し行うことにより、ホログラフィックステレオグラムを作製する。
【００６９】
具体的には、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、例えば図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すような光学系を備え、この光学系により物体光及び参照光をホログラム用記録媒体６０に導くようにしている。なお、図９（Ａ）は、光光学系の全体を上方から見た図であり、図９（Ｂ）は、光学系の物体光用の部分を横方向から見た図である。
【００７０】
図９（Ａ）に示すように、この光学系は、所定の波長のレーザ光を出射する上記レーザ光源３１と、レーザ光源３１からのレーザ光Ｌ１の光路上に配されたシャッタ３２とこのシャッタ３２を通過してきたレーザ光Ｌ２の光路上に配されたハーフミラー３３とを備えている。
【００７１】
上記シャッタ３２は、制御部５０によって制御され、ホログラム用記録媒体６０を露光しないときには閉じられ、ホログラム用記録媒体６０を露光するときに開放される。なお、ここでは、シャッタ３２を用いてレーザ光のオンオフを切り換えるようにしているが、半導体レーザのように立ち上がり時にすぐに安定なレーザ光が出射される光源をレーザ光源３１に使用するときには、レーザ光源自体をオンオフすることにより、シャッタ３２の代わりとしてもよい。
【００７２】
ハーフミラー３３は、シャッタ３２を通過してきたレーザ光Ｌ２を、参照光と物体光とに分光するためのものであり、透過光Ｌ３が物体光となり、反射光Ｌ４が参照光となる。
【００７３】
ハーフミラー３３を透過した物体光Ｌ３の光路上には、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、物体光用の光学系として、ハーフミラー３３を透過した物体光Ｌ３を反射する全反射ミラー３４と、凸レンズとピンホールを組み合わせたスペーシャルフィルタ３５と、物体光Ｌ３を平行光とするためのコリメータレンズ３６と、画像撮像装置１０より供給されるホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２に基づいて駆動され、視差画像列の各要素視差画像を表示する上記画像表示器３７と、物体光Ｌ３をホログラム用記録媒体６０に投影するための投影レンズ３８と、物体光Ｌ３をホログラム用記録媒体６０上に照射させるシリンドリカルレンズ３９とがこの順に配置されている。
【００７４】
ハーフミラー３３を透過した物体光Ｌ３は、全反射ミラー３４によって反射された後、スペーシャルフィルタ３５によって点光源からの拡散光とされる。次に、物体光Ｌ３は、コリメータレンズ３６によって平行光とされ、その後、画像表示器３７に入射する。ここで、表示装置３７は、例えば液晶パネルからなる透過型の画像表示器であり、制御部５０の制御のもとにホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２に基づいて駆動され、視差画像列の各要素視差画像を表示する。そして、画像表示器３７を透過した物体光Ｌ３は、画像表示器３７に表示された視差画像に応じて変調された後、投影レンズ３８を介してシリンドリカルレンズ３９に入射する。
【００７５】
そして、画像表示器３７に表示された要素視差画像に応じて変調された物体光Ｌ３は、シリンドリカルレンズ３９により横方向に集束され、ホログラム用記録媒体６０にその一方の面６０ａ側から入射する。
【００７６】
一方、ハーフミラー３３によって反射された参照光Ｌ４の光路上には、参照光用の光学系として、シリンドリカルレンズ４０と、参照光Ｌ４を平行光とするためのコリメータレンズ４１と、コリメータレンズ４１を透過して平行光とされた参照光Ｌ４を反射して、ホログラム用記録媒体６０にその他方の面６０ｂ側から入射させる全反射ミラー４２とがこの順に配置されている。
【００７７】
ハーフミラー３３によって反射された参照光Ｌ４は、シリンドリカルレンズ４０により横方向に収束された後、コリメータレンズ４１により平行光とされる。そして、コリメータレンズ４１により平行光とされた参照光Ｌ４は、全反射ミラー４２により反射され、ホログラム用記録媒体６０にその他方の面６０ｂ側から入射する。
【００７８】
このようにして、ホログラム用記録媒体６０に物体光Ｌ３と参照光Ｌ４とがそれぞれ入射することにより、これら物体光Ｌ３と参照光Ｌ４とがホログラム用記録媒体６０の記録面上において干渉し、この干渉縞が要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体６０に記録される。
【００７９】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、要素ホログラム１つ分の露光が終了すると、制御部５０の制御のもとにシャッタ３２を閉じ、レーザ光源３１から出射されたレーザ光Ｌ１を遮断するとともに、画像表示装置３７の駆動を停止する。そして、制御部５０の制御のもとにホログラム用記録媒体６０を要素ホログラムのホログラム幅分だけ移送する。
【００８０】
その後、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、制御部５０の制御のもとに、画像撮像装置１０により生成されたホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２の視差画像列の各要素視差画像のうち次の要素視差画像の画像データに基づいて画像表示器３７を駆動させることにより、画像表示器３７に次の要素視差画像を表示させる。ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、これと同時に、制御部５０の制御のもとにシャッタ３２を開放することにより、画像表示器３７に表示された要素視差画像に応じて変調された物体光Ｌ３を一方の面６０ａ側からホログラム用記録媒体６０に入射させ、参照光Ｌ４を他方の面６０ｂ側からホログラム用記録媒体６０に入射させる。これにより、ホログラム用記録媒体６０には、次の要素ホログラムが記録される。
【００８１】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、以上の動作を、１画像を構成する要素ホログラム全てが記録されるまで繰り返し行うことにより、所望のホログラフィックステレオグラムを作製する。
【００８２】
なお、本実施の形態のホログラフィックステレオグラム作製システム１に適用されるホログラフィックステレオグラムプリンタ３０は、上述した例に限定されるものではなく、作製するホログラフィックステレオグラムの種類や環境等に応じて例えば光学系の構成等を適宜変更するようにしてもよいことは勿論である。
【００８３】
ここで、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０にて使用されるホログラム用記録媒体６０について説明する。
【００８４】
ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０にて使用されるホログラム用記録媒体６０は、図１０に示すように、無色透明の樹脂フィルム等よりなる基体６１上に、ホログラフィック材料よりなるホログラム記録層６２が形成され、更に、ホログラム記録層６２上に、無色透明の樹脂フィルム等よりなる保護層６３が形成されている。
【００８５】
このホログラム用記録媒体６０に３次元画像を記録する際は、上述したように、物体光Ｌ３をホログラム用記録媒体６０の一方の面６０ａ側から保護層６３を透過してホログラム記録層６２に入射させるとともに、参照光Ｌ４をホログラム用記録媒体６０の他方の面６０ｂ側から基体６１を透過してホログラム記録層６２に入射させ、それらの干渉縞をホログラム記録層１２に記録させる。したがって、基体６１及び保護層６３は、光散乱が少ないこと、複屈折が少ないこと、光透過率が高いこと等の光学特性が要求される。
【００８６】
ホログラム記録層６２には、従来公知のホログラフィック材料が広く使用可能であるが、特に、参照光Ｌ４と物体光Ｌ３との干渉によって生じる干渉縞を屈折率の変化として記録するものが好適である。そこで、本実施の形態では、ホログラム記録層６２を構成するホログラフィック材料として、デュポン社製のホログラフィック材料「ＯＭＮＩ−ＤＥＸ」（商品名）を用いた。このホログラフィック材料は、光重合型フォトポリマからなり、初期状態では、図１１（Ａ）に示すように、モノマＭがマトリクスポリマに均一に分散している。このホログラフィック材料に対して、図１１（Ｂ）に示すように、１０〜４００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの光Ｌａを照射すると、照射された光Ｌａのパワーに応じて、露光された部分のモノマＭが重合し、その結果、モノマＭの濃度が場所によって変化して、屈折率変調が生じる。この後、図１１（Ｃ）に示すように、１０００ｍＪ／ｃｍ2 程度のパワーの紫外線Ｌｂを全面に照射することにより、モノマＭの重合が完了し、屈折率変調度が増強されるとともに、この屈折率変調が定着する。
【００８７】
したがって、このホログラム用記録媒体６０に画像を記録してホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラムプリンタ３０においては、ホログラム用記録媒体６０に物体光Ｌ３及び参照光Ｌ４を入射して露光を行った後に、画像を定着させるために所定のパワーの紫外線を照射することが望ましい。
【００８８】
以上のように構成される本実施の形態のホログラフィックステレオグラム作製システム１によりホログラフィックステレオグラムを作製する際は、先ず、画像撮像装置１０が、制御部５０の制御のもとに、ホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２を生成する。
【００８９】
具体的には、照明部１１により照明された被写体７０が、撮像部１２により複数の異なる位置から撮像され、画像データＤ１が生成される。そして、画像処理部１３において、この画像データＤ１に対して所定の画像処理が施されて、ホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２が生成される。
【００９０】
このとき、画像撮像装置１０は、画像処理部１３において、撮像部１２により被写体７０を撮像することにより得られる画像データＤ１の輝度レベルを、被写体７０の状態や撮像条件等に応じて調整するようにしているので、輝度レベルが調整された良好なホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２を生成することができる。
【００９１】
そして、ホログラフィックステレオグラムプリンタ３０が、制御部５０の制御のもとに、画像撮像装置１０より出力される画像データに基づいて、視差画像列の各要素視差画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体６０に記録する。これにより、被写体７０の画像が３次元画像として認識されるホログラフィックステレオグラムが作製される。
【００９２】
本実施の形態のホログラフィックステレオグラム作製システム１によれば、以上のように、画像撮像装置１０の輝度レベル調整手段により、画像データＤ１の輝度レベルを被写体７０の状態や撮像条件等に応じて調整したホログラフィックステレオグラム用画像データＤ２に基づいて視差画像列の各要素視差画像を要素ホログラムとしてホログラム用記録媒体６０に記録する。したがって、ホログラフィックステレオグラム作製システム１によれば、被写体７０の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきが修正された良好な画質のホログラフィックステレオグラムを作製することができる。
【００９３】
なお、以上は、横方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラム作製システム１を例に説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば、縦方向のみに視差情報を持つホログラフィックステレオグラムや縦横両方向に視差情報を持つホログラフィックステレオグラムを作製するホログラフィックステレオグラム作製システムにも適用可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る画像撮像装置は、撮像手段より出力される画像信号の輝度レベルを被写体の状態や撮像条件等に応じて輝度レベル調整手段により調整するようになされているので、被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきを抑制して、良好な視差画像列を生成することができる。
【００９５】
また、本発明に係るホログラフィックステレオグラムの作製装置は、画像撮像手段の撮像手段より出力される画像信号の輝度レベルを被写体の状態や撮像条件等に応じて輝度レベル調整手段により調整するようになされており、被写体の状態や撮像条件等の違いに起因する明るさのばらつきが抑制され、良好な視差画像列が生成されるので、良好な画質のホログラフィックステレオグラムを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホログラフィックステレオグラム作製システムの一例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】画像撮像装置の一例を説明する模式図である。
【図３】カメラと被写体との位置関係を説明する図であり、（Ａ）はStraight-ahead Camera on Straight Trackとの関係を示し、（Ｂ）はPanning Camera on Straight Trackの関係を示し、（Ｃ）はRe-centering Camera on Straight Trackの関係を示し、（Ｄ）はPanning Camera on Straight Trackの関係を示している。
【図４】カメラの動きを説明する図であり、（Ａ）はカメラが移動経路の一端側に移動したときのカメラの状態を示す図であり、（Ｂ）はカメラが移動経路の中央部に移動したときのカメラの状態を示す図であり、（Ｃ）はカメラが移動経路の他端側に移動したときのカメラの状態を示す図である。
【図５】画像撮像装置の外観を示す模式図である。
【図６】Slice and Diceと呼ばれる画像処理を説明する図である。
【図７】画像処理装置の他の例を示すブロック図である。
【図８】輝度レベル調整手段による輝度レベルの調整の一例を説明する図である。
【図９】ホログラフィックステレオグラムプリンタの光学系を示す図であり、（Ａ）は同光学系の全体を上から見た図であり、（Ｂ）は物体公用の光学系を側方から見た図である。
【図１０】ホログラム用記録媒体の一例を示す要部断面図である。
【図１１】ホログラフィック材料の感光プロセスを説明する図であり、（Ａ）はモノマがマトリクスポリマに均一に分散している状態を示し、（Ｂ）は所定のパワーの光が照射された状態を示し、（Ｃ）は全面に紫外線が照射された状態を示している。
【図１２】ホログラフィックステレオグラムの作製方法を説明する図である。
【図１３】被写体を撮像する一例を説明する図である。
【符号の説明】
１ ホログラフィックステレオグラム作製システム、１０ 画像撮像装置、１１ 照明部、１２ 撮像部、１３ 画像処理部、１４ ライトコントローラ、１７ カメラ、２２ａ，２２ｂ ライト、２５ ゲインコントローラ、３０ ホログラフィックステレオグラムプリンタ

Claims (9)

1. 被写体を異なる方向から照明する複数個の光源と、これら光源からの出射光量を調整するライトコントローラとを有する照明手段と、
   上記照明手段により照明された上記被写体の所定位置における明るさを検出して上記被写体の明るさに関する情報を出力する明るさ検出手段と、
   上記照明手段により照明された上記被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成して出力する撮像手段と、
   上記明るさ検出手段から出力された上記被写体の明るさに関する情報に基づいて、上記撮像手段から出力された上記被写体の上記画像信号の輝度レベルを調整する輝度レベル調整手段とを備えること
   を特徴とする画像撮像装置。
2. 上記輝度レベル調整手段は、上記明るさ検出手段から出力された上記被写体の明るさに関する情報に基づいて上記照明手段の上記ライトコントローラを制御して上記各光源からの出射光量を調整することにより、上記画像信号の輝度レベルを調整すること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
3. 上記輝度レベル調整手段は、上記明るさ検出手段から出力された上記被写体の明るさに関する情報に基づいて上記撮像手段の撮像感度を調整することにより、上記画像信号の輝度レベルを調整すること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
4. 上記輝度レベル調整手段は、上記明るさ検出手段から出力された上記被写体の明るさに関する情報に基づいて上記撮像手段より出力された画像信号に対して信号変換処理を施すことにより、上記画像信号の輝度レベルを調整すること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
5. 上記明るさ検出手段は、上記被写体に設けた光検出器であること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
6. 上記明るさ検出手段は、上記撮像手段より出力される上記画像信号の輝度レベルをモニタして上記被写体の所定位置における明るさを検出すること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
7. 上記撮像手段は、
   ＣＣＤ撮像素子と、撮像用レンズと、撮像用レンズに対してＣＣＤ撮像素子を移動させる移動手段とからなるカメラ部と、
   上記カメラ部を支持して上記被写体に対して所定の距離に亘って移動させるカメラ送り機構とから構成されること
   を特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
8. 上記照明手段は、上記光源が上記撮像手段の上記カメラ送り機構の両端部に配置されること
   を特徴とする請求項７記載の画像撮像装置。
9. 被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画像列を構成する画像信号を生成する画像撮像手段と、
   上記画像撮像手段により生成された上記画像信号に基づいて、上記視差画像列を構成する各要視差素画像を要素ホログラムとして記録媒体に順次記録する記録手段とを備え、
   上記画像撮像手段は、
   上記被写体を異なる方向から照明する複数個の光源と、これら光源からの出射光量を調整するライトコントローラとを有する照明手段と、
   上記照明手段により照明された上記被写体の所定位置における明るさを検出して上記被写体の明るさに関する情報を出力する明るさ検出手段と、
   上記照明手段により照明された上記被写体を異なる複数の位置から順次撮像して視差画 像列を構成する画像信号を生成して出力する撮像手段と、
   上記明るさ検出手段から出力された上記被写体の明るさに関する情報に基づいて、上記撮像手段から出力された上記被写体の上記画像信号の輝度レベルを調整する輝度レベル調整手段とを備えること
   を特徴とするホログラフィックステレオグラムの作製装置。

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