JP4866121B2 - Element image group imaging device and stereoscopic image display device - Google Patents
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Description
本発明は、立体像の映像を表示するための要素画像群を撮像、又は、立体像を表示する技術に係り、特に、インテグラルフォトグラフィ方式の要素画像群撮像装置及び立体像表示装置に関する。 The present invention relates to a technique for capturing an element image group for displaying a 3D image or displaying a 3D image, and more particularly to an integral photography element image group imaging apparatus and a 3D image display apparatus.
近年、任意の視点から観察することができる立体テレビジョン方式の1つとして平面状あるいは球面状に配列されたレンズ群を用いた、いわゆるインテグラルフォトグラフィ(IP;Integral Photography)方式が開発されている。この方式を用いて高解像度の動画像を撮影する手法が開示されている(特許文献1参照)。 In recent years, a so-called integral photography (IP) system using lens groups arranged in a planar or spherical shape has been developed as one of stereoscopic television systems that can be observed from an arbitrary viewpoint. Yes. A technique for capturing a high-resolution moving image using this method is disclosed (see Patent Document 1).
以下、図19を参照して、IP方式の原理を説明する。図19は、従来のIP方式を説明するための説明図、(a)は、従来のIP方式によって要素画像群を撮影する装置の構成を模式的に示す模式図、(b)は、従来のIP方式によって立体像を表示する装置の構成を模式的に示す模式図である。 Hereinafter, the principle of the IP method will be described with reference to FIG. FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a conventional IP system, (a) is a schematic diagram schematically showing a configuration of an apparatus for photographing an element image group by the conventional IP system, and (b) is a conventional diagram. It is a schematic diagram which shows typically the structure of the apparatus which displays a three-dimensional image by IP system.
図19(a)に示すように、撮像装置100は、同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズl、l、…からなるレンズ群101と、被写体s側から見てこのレンズ群101の後ろに設置された写真フィルム102とから構成され、レンズ群101の前に設置された被写体sを撮影する。この写真フィルム102には、各凸レンズl、l、…によって被写体sの像i、i、…が形成され、撮影される。ここで撮影された被写体sの像i、i、…の各々の画像を要素画像という。
As shown in FIG. 19A, the imaging apparatus 100 includes a
次に、図19(b)に示すように、表示装置110は、撮像装置100[図19(a)]のレンズ群101と同じレンズ群111(凸レンズl’、l’、…)と、レンズ群111の後ろに写真フィルム102と同じ位置に設置された表示部112とから構成され、撮像装置100によって撮影された画像を表示部112に表示すると、レンズ群111の前方の観察者oからは被写体sの立体再生像s’を観察できる。
Next, as shown in FIG. 19B, the display device 110 includes a lens group 111 (convex lenses l ′, l ′,...) That is the same as the
続いて、図20を参照(適宜図19参照)して、IP方式によって解像度の高い動画の立体映像の要素画像群を撮像する方法について説明する。図20は、高解像度で要素画像群を撮像するための従来のIP方式の撮像装置を模式的に示した模式図、(a)は、従来のIP方式の撮像装置を模式的に示した模式図、(b)は、(a)に示した撮像装置の断面を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素撮像素子d及び凸レンズlを縦に4個、横に5個配列した例を示したが、実際には、千から2千個以上の要素撮像素子d及び凸レンズlが配列される。そして、この撮像方法では、複数の要素撮像素子を用いて撮像するため、1つの撮像素子のみですべての要素画像を撮像する方法に比べて高い解像度で要素画像群を撮像することができる。 Next, with reference to FIG. 20 (refer to FIG. 19 as appropriate), a method of capturing an element image group of a high-resolution moving image stereoscopic image by the IP method will be described. FIG. 20 is a schematic diagram schematically illustrating a conventional IP imaging device for capturing element image groups with high resolution, and FIG. 20A is a schematic diagram schematically illustrating a conventional IP imaging device. FIG. 4B is a schematic diagram schematically showing a cross section of the imaging apparatus shown in FIG. Here, an example is shown in which four element imaging elements d and convex lenses 1 are arranged vertically and five elements are arranged horizontally, but in actuality, 1,000 to 2,000 or more element imaging elements d and convex lenses l are arranged. Is done. And in this imaging method, since it images using a some element image sensor, an element image group can be imaged with a high resolution compared with the method of imaging all the element images only with one image sensor.
図20(a)に示すように、撮像装置100Aは、図19(a)の撮像装置100の写真フィルム102に代えて1つのウェハ103A上に要素撮像素子dが多数配列された撮像素子群104A[図20(b)参照]と、各々の要素撮像素子dの前面に設置された複数の凸レンズlからなるレンズ群105A[図20(b)参照]とを備える。この要素撮像素子dの周囲には、当該要素撮像素子dを駆動させるための駆動信号を供給する駆動信号線や、要素撮像素子dからの信号を出力するための出力信号線を配置する必要があり、各要素撮像素子dを隙間なく密着させて配列させることはできない。そのため、隣接する凸レンズlの間にも隙間があり、図20(b)に示すように、隣り合う凸レンズlからの光が要素撮像素子dに入射しないように、光学遮蔽板106Aが配置されている。そして、要素撮像素子dが十分に高精細な画素数で構成されていれば、解像度の高い動画での立体映像を表示するための要素画像群を撮影することが可能になる。そして、この撮像装置100Aによって得られた要素画像群を、撮像装置100Aのレンズ群105Aと同一のレンズ群(図示せず)の背面の表示部(図示せず)に表示して、レンズ群の前方からレンズ群を介して表示部を見ると、観察者は立体再生像を観察することができる。
しかしながら、複数の要素撮像素子が配列された撮像素子群によって要素画像群を撮像すると、要素撮像素子の隙間の部分に入射する画像の情報が得られない。そのため、ここで撮像された要素画像群をIP方式の表示装置に表示しても、隙間の部分からは立体像を得ることができない。 However, when an element image group is imaged by an image sensor group in which a plurality of element image sensors are arranged, information on an image incident on a gap portion of the element image sensor cannot be obtained. Therefore, even if the element image group captured here is displayed on the IP display device, a stereoscopic image cannot be obtained from the gap.
本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、撮像素子あるいは表示素子が隙間のある状態で配列されていても、レンズ群の各々のレンズによって生成された要素画像を欠けることなく撮像でき、また、取得した要素画像の情報すべてを利用して立体像を再生できる要素画像群撮像装置及び立体像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. Element images generated by the respective lenses of the lens group are displayed even when the image sensor or the display element are arranged with a gap. It is an object of the present invention to provide an element image group imaging device and a stereoscopic image display device that can capture an image without lacking and can reproduce a stereoscopic image by using all information of the acquired elemental image.
前記問題を解決するため、請求項1に記載の要素画像群撮像装置は、複数の要素画像から構成され、被写体の立体像を表示するための画像である要素画像群を撮像する要素画像群撮像装置であって、前記被写体の像を結像して前記要素画像を生成する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、前記要素画像光学系の各々に対応し、その対応する前記要素画像光学系からの光を集光する第1の集光光学系、及び、前記第1の集光光学系の光軸上に設置され、前記第1の集光光学系と同一の口径で、前記第1の集光光学系からの光を集光する第2の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記要素画像光学系及び前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記要素画像光学系及び前記アフォーカル光学系によって結像された前記要素画像を撮像する複数の画像撮像手段とを備え、前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいこととした。 In order to solve the above problem, the element image group imaging apparatus according to claim 1 is configured of a plurality of element images, and element image group imaging that images an element image group that is an image for displaying a stereoscopic image of a subject. An element image lens group comprising a plurality of element image optical systems that form an image of the subject to generate the element image on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image optical system. And a first condensing optical system for condensing light from the corresponding element image optical system, and an optical axis of the first condensing optical system. An afocal optical system configured by a second condensing optical system that collects light from the first condensing optical system with the same aperture as the first condensing optical system, Arranged in plural on the same plane orthogonal to the optical axis of the afocal optical system And the focal optical lens group, the element image lens group and are arranged on the same plane perpendicular to the optical axis of the afocal optical lens group, corresponding to each of the element image optical system and the afocal optical system, the corresponding A plurality of image pickup means for picking up the element image formed by the element image optical system and the afocal optical system, and a focal length of the first light collection optical system is the second light collection. The focal length of the optical system is larger.
かかる構成によれば、要素画像群撮像装置は、要素画像レンズ群の各々の要素画像光学系によって要素画像を生成し、アフォーカル光学レンズ群の各々のアフォーカル光学系によって要素画像を点対称に反転する。このとき、アフォーカル光学系を構成する第1の集光光学系の焦点距離は第2の集光光学系の焦点距離より大きいため、アフォーカル光学系によって生成される要素画像は横倍率が縮小される。そして、画像撮像手段によって、各々の要素画像を撮像する。これによって、第1の集光光学系と第2の集光光学系との焦点距離に応じて横倍率が縮小された要素画像を生成し、撮像することができる。 According to such a configuration, the element image group imaging device generates an element image by each element image optical system of the element image lens group, and makes the element image point-symmetric by each afocal optical system of the afocal optical lens group. Invert. At this time, since the focal length of the first condensing optical system constituting the afocal optical system is larger than the focal length of the second condensing optical system, the lateral magnification of the element image generated by the afocal optical system is reduced. Is done. Then, each element image is picked up by the image pickup means. Thereby, it is possible to generate and capture an element image in which the lateral magnification is reduced in accordance with the focal length between the first and second focusing optical systems.
更に、請求項2に記載の要素画像群撮像装置は、請求項1に記載の要素画像群撮像装置において、前記アフォーカル光学レンズ群と前記要素画像レンズ群との間に設置され、前記要素画像光学系の被写体側のある点から出射して前記要素画像光学系の主点を通る光を平行光に変換する方向調整レンズ系を備えることとした。 The element image group imaging device according to claim 2 is the element image group imaging device according to claim 1, wherein the element image group imaging device is installed between the afocal optical lens group and the element image lens group, and the element image A direction adjusting lens system is provided that converts light that is emitted from a certain point on the subject side of the optical system and passes through the principal point of the elemental image optical system into parallel light.
かかる構成によれば、要素画像群撮像装置は、方向調整レンズ系によって、当該方向調整レンズ系の物側焦点から出射して、要素画像レンズ群の各々の要素画像光学系の主点を通った光を平行光に変換する。これによって、要素画像群撮像装置は、すべての画像撮像手段によって、実空間上の同一の点を中心とする被写体の要素画像を撮像することができる。 According to such a configuration, the element image group imaging device is emitted from the object side focal point of the direction adjustment lens system by the direction adjustment lens system, and passes through the principal point of each element image optical system of the element image lens group. Converts light into parallel light. Thus, the element image group imaging apparatus can capture the element image of the subject centered on the same point in the real space by all the image imaging means.
また、請求項3に記載の要素画像群撮像装置は、複数の要素画像から構成され、被写体の立体像を表示するための画像である要素画像群を撮像する要素画像群撮像装置であって、前記被写体の像を結像して前記要素画像を生成する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、前記要素画像光学系の光軸を通って当該要素画像光学系を透過した光、あるいは、前記要素画像光学系の被写体側のある点から前記要素画像光学系の主点を通る光のいずれかを一点に収束する第1の方向調整レンズ系と、前記第1の方向調整レンズ系によって光が収束された点に主点を有し、前記要素画像レンズ群によって結像された要素画像群を別の位置に結像させる結像光学系と、前記第1の方向調整レンズ系によって収束されて前記結像光学系の主点を通過した光を平行光に変換する第2の方向調整レンズ系と、1つあるいは複数の前記要素画像光学系に対応し、その対応する前記要素画像光学系を通過して前記第2の方向調整レンズ系から入射した光を集光する第1の集光光学系、及び、前記第1の集光光学系の光軸上に設置され、前記第1の集光光学系と同一の口径で、前記第1の集光光学系からの光を集光する第2の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記アフォーカル光学系によって結像された像を撮像する複数の画像撮像手段とを備え、前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいこととした。
The element image group imaging device according to
かかる構成によれば、要素画像群撮像装置は、要素画像レンズ群の各々の要素画像光学系によって要素画像を生成し、結像光学系によって、要素画像レンズ群によって生成された要素画像群を別の位置に結像する。そして、この結像光学系によって結像された要素画像群からの光はアフォーカル光学レンズ群に入射し、要素画像群撮像装置は、アフォーカル光学レンズ群の各々のアフォーカル光学系によって、横倍率の縮小された1つあるいは複数の要素画像からなる画像を生成する。更に、要素画像群撮像装置は、画像撮像手段によって、各々の画像を撮像する。これによって、要素画像群撮像装置は、第1の集光光学系と第2の集光光学系との焦点距離に応じて横倍率が縮小された要素画像を生成し、撮像することができる。 According to such a configuration, the element image group imaging apparatus generates an element image by each element image optical system of the element image lens group, and separates the element image group generated by the element image lens group by the imaging optical system. The image is formed at the position of. Then, the light from the elemental image group imaged by this imaging optical system is incident on the afocal optical lens group, and the elemental image group imaging apparatus is controlled by the afocal optical system of each afocal optical lens group. An image composed of one or a plurality of element images reduced in magnification is generated. Furthermore, the elemental image group imaging device captures each image by an image capturing unit. Thereby, the elemental image group imaging apparatus can generate and capture an elemental image with the lateral magnification reduced in accordance with the focal length between the first condensing optical system and the second condensing optical system.
更に、請求項4に記載の要素画像群撮像装置は、請求項3に記載の要素画像群撮像装置において、前記アフォーカル光学系と前記画像撮像手段との間に、アフォーカル機能を有し、前記アフォーカル光学系から入射した前記要素画像を、当該要素画像の中心について点対称に変換する複数の画像変換光学系を備えることとした。
Furthermore, the elemental image group imaging device according to claim 4 has an afocal function between the afocal optical system and the image imaging unit in the elemental image group imaging device according to
かかる構成によれば、要素画像群撮像装置は、画像変換光学系によってアフォーカル光学系から入射する要素画像を当該要素画像の中心について点対称に変換する。これによって、要素画像光学系によって生成された、1つあるいは複数の要素画像を、各々の要素画像の中心について点対称に変換して撮像することができる。 According to such a configuration, the elemental image group imaging device converts the elemental image incident from the afocal optical system into point symmetry with respect to the center of the elemental image by the image conversion optical system. Accordingly, one or a plurality of element images generated by the element image optical system can be imaged by converting them into point symmetry with respect to the center of each element image.
また、請求項5に記載の立体像表示装置は、複数の要素画像から構成され、被写体の立体像を表示するための画像である要素画像群を入力して前記立体像を表示する立体像表示装置であって、前記要素画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段の各々に対応し、その対応する前記画像表示手段からの光を集光する第2の集光光学系、及び、前記第2の集光光学系の光軸上に設置され、前記第2の集光光学系と同一の口径で、前記第2の集光光学系からの光を集光する第1の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、前記画像表示手段及び前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記アフォーカル光学系からの光を出射して、前記被写体の立体像を再生する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群とを備え、前記画像表示手段は、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいこととした。 The stereoscopic image display apparatus according to claim 5 is a stereoscopic image display configured to input an element image group which is an image for displaying a stereoscopic image of a subject and which includes the plurality of element images and displays the stereoscopic image. An image display means for displaying the element image; a second condensing optical system for collecting light from the image display means corresponding to each of the image display means; and A first condensing unit that is installed on the optical axis of the second condensing optical system and condenses light from the second condensing optical system with the same aperture as the second condensing optical system. An afocal optical lens group in which a plurality of afocal optical systems composed of an optical system are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the afocal optical system; the image display means; and the afocal optical system. Corresponding to each, the corresponding afocal optical system And emits al light, an element image optical system for reproducing a stereoscopic image of the object, and an element image lens group in which a plurality arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image optical system, The image display means is arranged on the same plane orthogonal to the optical axes of the element image lens group and the afocal optical lens group, and the focal length of the first condensing optical system is the second condensing optical system. The focal length of the system is larger.
かかる構成によれば、立体像表示装置は、アフォーカル光学系によって、画像表示手段に表示された要素画像の横倍率を拡大し、要素画像レンズ群によって、拡大された要素画像群によって示される被写体の立体像を再生する。これによって、立体像表示装置は、第1の集光光学系と第2の集光光学系との焦点距離に応じて各々の要素画像の横倍率を拡大し、立体像を再生することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display device enlarges the lateral magnification of the element image displayed on the image display unit by the afocal optical system, and the object indicated by the element image group enlarged by the element image lens group. Reproduce the 3D image. As a result, the stereoscopic image display device can reproduce the stereoscopic image by enlarging the lateral magnification of each element image in accordance with the focal length of the first condensing optical system and the second condensing optical system. .
更に、請求項6に記載の立体像表示装置は、請求項5に記載の立体像表示装置において、前記アフォーカル光学レンズ群と前記要素画像レンズ群との間に設置され、前記アフォーカル光学系の光軸を通って当該アフォーカル光学系を透過した光を一点に収束する方向調整レンズ系を備えることとした。 Furthermore, the stereoscopic image display device according to claim 6 is the stereoscopic image display device according to claim 5, which is disposed between the afocal optical lens group and the elemental image lens group, and the afocal optical system. A direction adjusting lens system for converging the light transmitted through the afocal optical system through one optical axis to one point.
かかる構成によれば、立体像表示装置は、方向調整レンズ系によってアフォーカル光学レンズ群から出射した平行光を集光し、当該方向調整レンズ系の焦点の位置に収束させる。そして、実空間上のこの焦点の位置を中心にして被写体を撮像した要素画像群を、立体像表示装置の画像表示手段に表示して立体像を再生することで、広い視域で立体像を表示することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display device collects the parallel light emitted from the afocal optical lens group by the direction adjustment lens system and converges it on the focal position of the direction adjustment lens system. Then, by displaying the element image group in which the subject is imaged around the focus position in the real space on the image display means of the stereoscopic image display device and reproducing the stereoscopic image, the stereoscopic image can be displayed in a wide viewing area. Can be displayed.
また、請求項7に記載の立体像表示装置は、複数の要素画像から構成され、被写体の立体像を表示するための画像である要素画像群を入力して前記立体像を表示する立体像表示装置であって、1つあるいは複数の前記要素画像からなる画像を表示する複数の画像表示手段と、前記画像表示手段の各々に対応し、その対応する前記画像表示手段からの光を集光する第2の集光光学系、及び、前記第2の集光光学系の光軸上に設置され、前記第2の集光光学系と同一の口径で、前記第2の集光光学系からの光を集光する第1の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、前記アフォーカル光学系の光軸を通って当該アフォーカル光学系を透過した光を一点に収束する第2の方向調整レンズ系と、前記第2の方向調整レンズ系によって光が収束された点に主点を有し、アフォーカル光学レンズ群によって結像された要素画像群を別の位置に結像させる結像光学系と、前記第2の方向調整レンズ系によって収束されて前記結像光学系の主点を通過した光を平行光に変換する、あるいは、ある点に収束する第1の方向調整レンズ系と、前記結像光学系によって結像された前記要素画像の各々に対応し、その対応する前記要素画像からの光を出射して、前記被写体の立体像を再生する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群とを備え、前記画像表示手段は、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいこととした。
The stereoscopic image display apparatus according to
かかる構成によれば、立体像表示装置は、アフォーカル光学レンズ群の各々のアフォーカル光学系によって、横倍率が拡大された1つあるいは複数の要素画像を結像し、結像光学系によって、アフォーカル光学レンズ群によって結像された要素画像群を別の位置に結像する。そして、この結像光学系によって結像された要素画像群からの光は要素画像レンズ群に入射し、立体像表示装置は、要素画像レンズ群の各々の要素画像光学系によって、拡大された要素画像群によって示される被写体の立体像を再生する。これによって、第1の集光光学系と第2の集光光学系との焦点距離に応じて各々の要素画像の横倍率を拡大し、立体像を再生することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display device forms one or a plurality of element images whose lateral magnification is enlarged by each afocal optical system of the afocal optical lens group, and the imaging optical system The elemental image group formed by the afocal optical lens group is formed at another position. Then, the light from the elemental image group imaged by the imaging optical system is incident on the elemental image lens group, and the stereoscopic image display device is enlarged by each elemental image optical system of the elemental image lens group. A stereoscopic image of the subject indicated by the image group is reproduced. Thereby, the lateral magnification of each element image can be enlarged according to the focal lengths of the first condensing optical system and the second condensing optical system, and a stereoscopic image can be reproduced.
更に、請求項8に記載の立体像表示装置は、請求項7に記載の立体像表示装置において、前記アフォーカル光学系と前記画像表示手段との間に、アフォーカル機能を有し、前記画像表示手段から入射した前記要素画像を、当該要素画像の中心について点対称に変換する複数の画像変換光学系を備えることとした。
Further, the stereoscopic image display device according to claim 8 is the stereoscopic image display device according to
かかる構成によれば、立体像表示装置は、画像変換光学系によって、画像表示手段から入射される要素画像を当該要素画像の中心について点対称に変換する。これによって、点対称に変換された要素画像によって示される立体像を再生することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display device converts the element image incident from the image display means into point symmetry with respect to the center of the element image by the image conversion optical system. As a result, a three-dimensional image represented by the element image converted into point symmetry can be reproduced.
本発明に係る要素画像群撮像装置及び立体像表示装置では、以下のような優れた効果を奏する。請求項1に記載の発明によれば、複数の画像撮像手段の間に隙間があっても、画像撮像手段によって撮像される要素画像は横倍率が縮小されているため、要素画像を欠けることなく撮像することができる。 The elemental image group imaging apparatus and stereoscopic image display apparatus according to the present invention have the following excellent effects. According to the first aspect of the present invention, even if there is a gap between the plurality of image capturing units, the element image captured by the image capturing unit has a reduced horizontal magnification, so that the element image is not lost. An image can be taken.
請求項2に記載の発明によれば、方向調整レンズ系の焦点の位置を中心とした要素画像を撮像することで、各々の要素画像として結像される、実空間上における被写体の範囲を広くすることができる。そのため、IP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際に観察者が正しく立体像を観察できる目の位置の範囲である視域の広い要素画像群を撮像することができる。 According to the second aspect of the present invention, by capturing an element image centered on the focal position of the direction adjusting lens system, the range of the subject in the real space that is formed as each element image is widened. can do. Therefore, when displaying a stereoscopic image by displaying it on an IP display device, it is possible to capture an element image group having a wide viewing zone, which is a range of eye positions where an observer can correctly observe the stereoscopic image.
請求項3に記載の発明によれば、複数の画像撮像手段の間に隙間があっても、画像撮像手段によって撮像される要素画像は横倍率が縮小されているため、要素画像を欠けることなく撮像することができるとともに、1つあるいは複数の要素画像光学系を1つの画像撮像手段に対応させて、それぞれの画像撮像手段によって1つあるいは複数の要素画像を撮像することができる。 According to the third aspect of the present invention, even if there is a gap between the plurality of image capturing units, the element image captured by the image capturing unit has a reduced horizontal magnification, and thus the element image is not lost. In addition to being able to image, one or a plurality of elemental image optical systems can correspond to a single image imaging unit, and one or a plurality of elemental images can be captured by each image imaging unit.
請求項4に記載の発明によれば、IP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際に被写体と同じ奥行き方向の凹凸を有する立体像を再生できる要素画像群を撮像することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to capture a group of element images that can reproduce a stereoscopic image having the same unevenness in the depth direction as the subject when the stereoscopic image is displayed on the IP display device and reproduced. .
請求項5に記載の発明によれば、画像表示手段の間に隙間があっても、画像表示手段によって表示される要素画像は横倍率が拡大されて隙間なく出射する。第1の集光光学系と第2の集光光学系との焦点距離に応じて横倍率が縮小された要素画像を生成し、撮像することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, even if there is a gap between the image display means, the element image displayed by the image display means is expanded with the horizontal magnification and emitted without a gap. An element image with a reduced lateral magnification can be generated and captured in accordance with the focal length between the first and second focusing optical systems.
請求項6に記載の発明によれば、方向調整レンズ系の焦点の位置に、要素画像光学系の主点と通るすべての要素画像の中心からの光を交差させることで、視域を広くして立体像を再生することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the viewing zone is widened by intersecting the light from the center of all element images passing through the principal point of the element image optical system at the focal position of the direction adjusting lens system. 3D image can be reproduced.
請求項7に記載の発明によれば、複数の画像表示手段の間に隙間があっても、各々のアフォーカル光学系によって第2の方向調整レンズ系上に結像される要素画像は横倍率が縮小されているため、要素画像からの光は隙間なく出射するとともに、1つの画像表示手段に、1つあるいは複数の要素画像光学系を対応させて、それぞれの画像表示手段に1つあるいは複数の要素画像を表示して立体像を再生することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, even if there are gaps between the plurality of image display means, the element image formed on the second direction adjusting lens system by each afocal optical system is the lateral magnification. Therefore, the light from the element image is emitted without a gap, and one or a plurality of element image optical systems are associated with one image display means, and one or a plurality of element image optical systems are associated with each image display means. A stereoscopic image can be reproduced by displaying the element image.
請求項8に記載の発明によれば、被写体と同じ奥行き方向の凹凸を有する立体像を再生することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to reproduce a stereoscopic image having the same unevenness in the depth direction as the subject.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[撮像装置の構成(第一の実施の形態)]
まず、図1を参照して、本発明の第一の実施の形態である撮像装置1の構成について説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、アフォーカル光学レンズ群13に平行光となって入射する光の光路を模式的に図示した。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Imaging Device (First Embodiment)]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the imaging device 1 which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident as parallel light on the afocal
撮像装置(要素画像群撮像装置)1は、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。撮像装置1は、要素画像レンズ群11と、遮光手段12と、アフォーカル光学レンズ群13と、撮像素子群14とを備える。
The imaging device (element image group imaging device) 1 captures an element image group of the subject S. The imaging apparatus 1 includes an elemental
要素画像レンズ群11は、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11は、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズL1、L1、…から構成される。なお、ここでは、要素画像レンズ群11は、アレイ状に配列された複数の凸レンズL1から構成されることとしたが、例えば、アレイ状に配列された複数の屈折率分布レンズから構成されることとしてもよいし、また、光軸方向に複数のレンズが配列されたレンズ系を光軸に直交する方向にアレイ状に配列して構成されることとしてもよい。
The element
凸レンズ(要素画像光学系)L1は、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像を結像し、要素画像を生成するものである。この凸レンズL1から出射した光は、凸レンズL2に入射する。この凸レンズL1は、後記する凸レンズL2から光軸方向に、凸レンズL1の焦点距離fL1及び凸レンズL2の焦点距離fL2の和だけ離れた位置に設置される。 The convex lens (element image optical system) L1 forms an image of the subject S by receiving light from the subject S and generates an element image. The light emitted from the convex lens L1 enters the convex lens L2. The lens L1 is, in the optical axis direction from the lens L2 to be described later, is installed in a position away sum of the focal length f L2 of the focal length f L1 and lens L2 convex lens L1.
遮光手段12は、後記するアフォーカル光学レンズ群13のアフォーカル光学系131の光軸上に開口Hを有し、アフォーカル光学系131の凸レンズL2から出射した光のうち、当該開口Hを通る光以外を遮光するものである。この遮光手段12は、アフォーカル光学系131の凸レンズL2及び凸レンズL3の間において、凸レンズL2から当該凸レンズL2の焦点距離fL2だけ離れた位置に設置される。
The light shielding means 12 has an opening H on the optical axis of the afocal
アフォーカル光学レンズ群13は、要素画像レンズ群11からの光が入射し、要素画像レンズ群11によって生成される要素画像群の各々の要素画像の横倍率を縮小させるものである。このアフォーカル光学レンズ群13は、要素画像レンズ群11の凸レンズL1、L1、…の光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のアフォーカル光学系131から構成される。
The afocal
アフォーカル光学系131は、要素画像レンズ群11の各々の凸レンズL1に対応し、その対応する凸レンズL1によって生成される要素画像の横倍率を縮小するものである。ここでは、アフォーカル光学系131は、凸レンズL2と、凸レンズL3とから構成されることとした。なお、ここでは、対応する凸レンズL1、L2、L3の光軸が一致し、かつ、口径が同一であることとした。
The afocal
凸レンズ(第1の集光光学系)L2は、対応する凸レンズL1からの光が入射し、この光を集光するものである。凸レンズ(第2の集光光学系)L3は、対応する凸レンズL2から出射して遮光手段12の開口Hを通過した光が入射し、この光を集光するものである。ここで、凸レンズL2及び凸レンズL3の光軸方向の距離は、当該凸レンズL2の焦点距離fL2及び凸レンズL3及び焦点距離fL3の和に等しい。そのため、凸レンズL2に入射した平行光は、光軸上の凸レンズL2から焦点距離fL2だけ離れた位置で収束した後に凸レンズL3に入射し、再び平行光となって出射する。
The convex lens (first condensing optical system) L2 receives light from the corresponding convex lens L1 and condenses this light. The convex lens (second condensing optical system) L3 is configured to collect light that is incident from the light that has exited from the corresponding convex lens L2 and passed through the opening H of the
また、ここでは、凸レンズL2と凸レンズL3との間には遮光手段12が設置され、遮光手段12には凸レンズL2、L3の光軸上に開口Hが設けられている。そして、凸レンズL3は、遮光手段12から光軸方向に、この凸レンズL2の焦点距離fL2だけ離れた位置に設置される。これによって、凸レンズL2に入射した平行光のみが開口Hを通過し、凸レンズL3によって平行光に変換される。ここで凸レンズL3から出射した平行光は、撮像素子D1に入射する。このように、開口H、H、…を有する遮光手段12を設置することで、遮光手段12は、凸レンズL2から当該凸レンズL2に対応する凸レンズL3以外の凸レンズL3に向かって出射した光を遮光することができる。なお、この遮光手段12は設置されないこととしてもよい。 Further, here, the light shielding means 12 is provided between the convex lens L2 and the convex lens L3, and the light shielding means 12 is provided with an opening H on the optical axis of the convex lenses L2 and L3. The convex lens L3 is in the optical axis direction from a light shielding means 12 is disposed at a position away by the focal length f L2 of the convex lens L2. Thereby, only the parallel light incident on the convex lens L2 passes through the aperture H and is converted into parallel light by the convex lens L3. Here, the parallel light emitted from the convex lens L3 enters the image sensor D1. Thus, by installing the light shielding means 12 having the openings H, H,..., The light shielding means 12 shields light emitted from the convex lens L2 toward the convex lens L3 other than the convex lens L3 corresponding to the convex lens L2. be able to. The light shielding means 12 may not be installed.
更に、凸レンズL2の焦点距離fL2は、凸レンズL3の焦点距離fL3より大きい。そのため、凸レンズLに入射した平行光は、この平行光の口径より小さい径の平行光に変換されて、凸レンズL3から出射される。これによって、アフォーカル光学系131は、凸レンズL1によって生成される要素画像の横倍率を縮小することができる。
Further, the focal length f L2 of the convex lens L2 is larger than the focal length f L3 of the convex lens L3. Therefore, the parallel light incident on the convex lens L is converted into parallel light having a diameter smaller than the aperture of the parallel light, and is emitted from the convex lens L3. Thereby, the afocal
撮像素子群14は、要素画像レンズ群11によって生成され、アフォーカル光学レンズ群13によって要素画像ごとに横倍率の縮小された要素画像群を撮像するものである。この撮像素子群14は、要素画像レンズ群11及びアフォーカル光学レンズ群13の光軸に直交する同一平面上において凸レンズL1、L2、L3の光軸上に配列された複数の撮像素子D1から構成される。ここで、撮像素子群14の撮像素子D1(撮像素子D1の受光部)は、駆動信号線や出力信号線等を設置するために、所定の間隔だけ離隔して配列されている。
The image
撮像素子(画像撮像手段)D1は、凸レンズL1及びアフォーカル光学系131に対応し、凸レンズL1及びアフォーカル光学系131によって結像された要素画像を撮像するものである。ここで、撮像素子D1の幅は凸レンズL1、L2、L3の口径より小さくなるが、アフォーカル光学系131によって要素画像は凸レンズL1、L2、L3の口径より小さく縮小されるため、要素画像は撮像素子D1によって、入射した要素画像全体が欠けることなく撮像される。
The image pickup element (image pickup means) D1 corresponds to the convex lens L1 and the afocal
なお、図1では、撮像装置1が、凸レンズL1、凸レンズL2及びアフォーカル光学系131をそれぞれ3つずつ備える場合について示したが、凸レンズL1、凸レンズL2及びアフォーカル光学系131の数は同数であればよく、それぞれ4つ以上備えることとしてもよい。また、凸レンズL1、凸レンズL2及びアフォーカル光学系131の各々を、例えば、水平方向のみに配列することとしてもよいし、水平方向及び鉛直方向に二次元状に配列することとしてもよい。
1 shows a case where the imaging apparatus 1 includes three convex lenses L1, convex lenses L2, and three afocal
[撮像装置の動作(第一の実施の形態)]
次に、図1を参照して、本発明における撮像装置1が、要素画像群を撮像する動作について説明する。
[Operation of Imaging Device (First Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 1, an operation in which the imaging apparatus 1 according to the present invention captures an element image group will be described.
まず、被写体Sからの光が要素画像レンズ群11の複数の凸レンズL1、L1、…に入射する。続いて、要素画像レンズ群11から出射した光は、アフォーカル光学レンズ群13の凸レンズL2、L2、…に入射して、遮光手段12に出射する。ここで、凸レンズL1、L1、…を通り、凸レンズL2、L2、…に入射した平行光は、凸レンズL2、L2、…によって開口Hに集光されて、開口Hを通過して凸レンズL3、L3、…に入射する。また、凸レンズL2、L2、…に入射したそれ以外の光は遮光手段12によって遮光される。
First, light from the subject S enters the plurality of convex lenses L1, L1,. Subsequently, the light emitted from the elemental
更に、凸レンズL3、L3、…に入射した光は、凸レンズL3、L3、…によってそれぞれ凸レンズL2の口径より小さい径の平行光に変換され、撮像素子群14に入射する。そして、撮像装置1は、撮像素子群14のそれぞれの撮像素子D1によって、凸レンズL3、L3、…から出射した光を撮像する。これによって、横倍率が縮小された要素画像が、各々の撮像素子D1によって撮像される。
Further, the light incident on the convex lenses L3, L3,... Is converted into parallel light having a diameter smaller than the aperture of the convex lens L2 by the convex lenses L3, L3,. And the imaging device 1 images the light radiate | emitted from the convex lenses L3, L3, ... by each image sensor D1 of the
[撮像装置の構成(第二の実施の形態)]
次に、図2を参照して、本発明の第二の実施の形態である撮像装置1Aの構成について説明する。図2は、本発明の第二の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、アフォーカル光学レンズ群13に平行光となって入射する光の光路を模式的に図示した。図2に示すように、撮像装置1Aは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Second Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 2, a configuration of an imaging apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident as parallel light on the afocal
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Aは、撮像装置1(図1参照)にフィールドレンズ群15Aを付加して構成した。撮像装置1A内のフィールドレンズ群15A以外の構成は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
An imaging apparatus (element image group imaging apparatus) 1A is configured by adding a
フィールドレンズ群15Aは、要素画像レンズ群11の各々の凸レンズL1の中心(主点)を通り、当該凸レンズL1から入射する光を平行光に変換するものである。このフィールドレンズ群15Aは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のフィールドレンズL4A、L4A、…から構成される。
The
フィールドレンズL4Aは、要素画像レンズ群11の各々の凸レンズL1に対応し、その対応する凸レンズL1の主点を通って当該凸レンズL1から入射する光を平行光に変換するものである。なお、ここでは、フィールドレンズL4Aと、対応する凸レンズL1、L2、L3との光軸が一致し、かつ、口径が同一であることとした。このように要素画像レンズ群11とアフォーカル光学レンズ群13の間にフィールドレンズ群15Aを設けることで、要素画像レンズ群11からの光をアフォーカル光学レンズ群13に効率よく伝送することができる。
The field lens L4A corresponds to each convex lens L1 of the element
[撮像装置の構成(第三の実施の形態)]
次に、図3を参照して、本発明の第三の実施の形態である撮像装置1Bの構成について説明する。図3は、本発明の第三の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、アフォーカル光学レンズ群13に平行光となって入射する光の光路を模式的に図示した。図3に示すように、撮像装置1Bは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Third Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 3, the structure of the imaging device 1B which is 3rd embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident as parallel light on the afocal
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Bは、撮像装置1(図1参照)の要素画像レンズ群11に代えて要素画像レンズ群11Bを備え、更に、フィールドレンズ群15B及び撮影方向調整レンズ16Bを付加して構成した。撮像装置1B内の要素画像レンズ群11B、フィールドレンズ群15B及び撮影方向調整レンズ16B以外の構成は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
An image pickup apparatus (element image group image pickup apparatus) 1B includes an element
要素画像レンズ群11Bは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Bは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズL1B、L1B、…から構成される。
The element
凸レンズ(要素画像光学系)L1Bは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像を結像し、要素画像を生成するものである。この凸レンズL1Bから出射した光は、フィールドレンズL4Bに入射する。 The convex lens (element image optical system) L1B is an element in which light from the subject S is incident to form an image of the subject S to generate an element image. The light emitted from the convex lens L1B enters the field lens L4B.
フィールドレンズ群15Bは、要素画像レンズ群11Bを通過した光を、後記する撮影方向調整レンズ16Bに伝送するものである。このフィールドレンズ群15Bは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のフィールドレンズL4B、L4B、…から構成される。
The
フィールドレンズL4Bは、要素画像レンズ群11Bの各々の凸レンズL1Bに対応し、その対応する凸レンズL1Bから入射する光を、後記する撮影方向調整レンズ16Bに伝送するものである。なお、ここでは、後記する撮影方向調整レンズ16Bの物側焦点(点O)からそれぞれの凸レンズL1Bの中心を通る直線上に、対応するフィールドレンズL4Bの中心がくるように設置され、凸レンズL1BとフィールドレンズL4Bの口径は、点Oからの光軸方向の距離に比例する。そして、要素画像レンズ群11Bの各々の凸レンズL1Bの主点を通り、対応するフィールドレンズL4Bから出射した光は、撮影方向調整レンズ16Bを通過後に平行光となる。このように要素画像レンズ群11Bと撮影方向調整レンズ16Bの間にフィールドレンズ群15Bを設けることで、要素画像レンズ群11Bからの光を撮影方向調整レンズ16Bに効率よく伝送することができる。
The field lens L4B corresponds to each convex lens L1B of the element
撮影方向調整レンズ(方向調整レンズ系)16Bは、要素画像レンズ群11Bによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、撮影方向調整レンズ16Bは、当該撮影方向調整レンズ16Bの物側焦点(点O)と、各々の凸レンズL1B及びフィールドレンズL4Bの主点とを通る光を平行にし、要素画像レンズ群11Bによって生成される要素画像を撮影する方向を、各々の凸レンズL1の中心から撮影方向調整レンズ16Bの物側焦点(点O)への方向にすることができる。このようにすることで、撮像装置1Bによって撮像された要素画像をIP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際に、観察者が正しく立体像を観察できる目の位置の範囲である視域を広くすることができる。
The shooting direction adjustment lens (direction adjustment lens system) 16B adjusts the direction in which the element image generated by the element
[撮像装置の構成(第四の実施の形態)]
次に、図4を参照して、本発明の第四の実施の形態である撮像装置1Cの構成について説明する。図4は、本発明の第四の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Cの凸レンズL1Cの光軸を通って当該要素画像レンズ群11Cの凸レンズL1Cに入射する光の光路を模式的に図示した。図4に示すように、撮像装置1Cは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Fourth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 4, a configuration of an imaging apparatus 1C according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident on the convex lens L1C of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Cは、撮像装置1(図1参照)の要素画像レンズ群11に代えて要素画像レンズ群11Cを備え、更に、第1撮影方向調整レンズ17Cと、結像レンズ18Cと、第2撮影方向調整レンズ19Cとを付加して構成した。撮像装置1C内の要素画像レンズ群11C、第1撮影方向調整レンズ17C、結像レンズ18C及び第2撮影方向調整レンズ19C以外の構成は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
An image pickup apparatus (element image group image pickup apparatus) 1C includes an element
要素画像レンズ群11Cは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Cは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズL1C、L1C、…から構成される。
The element
凸レンズ(要素画像光学系)L1Cは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像を結像し、要素画像を生成するものである。この凸レンズL1Cから出射した光は、第1撮影方向調整レンズ17Cに入射する。なお、ここでは、各々の凸レンズL1Cは、第1撮影方向調整レンズ17C上に要素画像を形成することとした。
The convex lens (element image optical system) L1C is an element in which light from the subject S is incident to form an image of the subject S to generate an element image. The light emitted from the convex lens L1C enters the first photographing
第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)17Cは、要素画像レンズ群11Cによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、第1撮影方向調整レンズ17Cから、当該第1撮影方向調整レンズ17Cの焦点距離f17Cだけ離れた位置に後記する結像レンズ18Cを設置し、第1撮影方向調整レンズ17Cが、当該第1撮影方向調整レンズ17Cの光軸に平行な光を結像レンズ18Cの主点に集光することとした。これによって、第1撮影方向調整レンズ17Cは、要素画像レンズ群11Cの各々の凸レンズL1Cによって要素画像を撮影する方向を光軸方向に設定することができる。
The first shooting direction adjustment lens (first direction adjustment lens system) 17C adjusts the direction in which the element image generated by the element
結像レンズ(結像光学系)18Cは、要素画像レンズ群11Cの各々の凸レンズL1Cによって第1撮影方向調整レンズ17C上に形成される要素画像を第2撮影方向調整レンズ19C上に結像するものである。そして、結像レンズ18Cに対して、第1撮影方向調整レンズ17Cが設置される位置と、第2撮影方向調整レンズ19Cが設置される位置とが共役の関係になるように、当該結像レンズ18Cの焦点距離を設定する。
The imaging lens (imaging optical system) 18C forms an element image formed on the first imaging
第2撮影方向調整レンズ(第2の方向調整レンズ系)19Cは、結像レンズ18Cから光軸方向に当該第2撮影方向調整レンズ19Cの焦点距離f19Cだけ離れた位置に設置され、凸レンズL1Cの主点と結像レンズ18Cの主点とを通る光を平行光にする。
The second shooting direction adjustment lens (second direction adjustment lens system) 19C is installed at a position away from the
このように第1撮影方向調整レンズ17C、結像レンズ18C及び第2撮影方向調整レンズ19Cを設置することで、要素画像レンズ群11Cによって第1撮影方向調整レンズ17C上に形成された要素画像群が、結像レンズ18Cによって第2撮影方向調整レンズ19C上に形成され、更に、各々のアフォーカル光学系131によって横倍率が縮小されて、対応する撮像素子D1上に形成される。
By installing the first shooting
そして、このとき、1つのアフォーカル光学系131と撮像素子D1とに、1つの凸レンズL1C及び要素画像が対応することとしてもよいし、複数の凸レンズL1C、L1C、…及び複数の要素画像が対応することとしてもよい。これによって、例えば、要素画像レンズ群11Cが数百万個の凸レンズL1Cを備えていても、1つの撮像素子D1に複数の凸レンズL1Cを対応させることで、撮像装置1Cは、任意の数の撮像素子D1から構成される撮像素子群14によって数百万個の要素画像を撮像することができる。
At this time, one convex lens L1C and an element image may correspond to one afocal
また、図4では、撮像装置1Cが、アフォーカル光学系131を3つ備える場合について示したが、アフォーカル光学系131を4つ以上備えることとしてもよい。また、凸レンズL1、凸レンズL2及びアフォーカル光学系131の各々を、例えば、水平方向に配列することとしてもよいし、水平方向及び鉛直方向に二次元状に配列することとしてもよい。
4 shows a case where the imaging apparatus 1C includes three afocal
[撮像装置の構成(第五の実施の形態)]
次に、図5を参照して、本発明の第五の実施の形態である撮像装置1Dの構成について説明する。図5は、本発明の第五の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Cの凸レンズL1Cの主点を通って、点Oから当該要素画像レンズ群11Cの凸レンズL1Cに入射する光の光路を模式的に図示した。図5に示すように、撮像装置1Dは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Apparatus (Fifth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 5, a configuration of an imaging apparatus 1D according to the fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an imaging apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light that passes through the principal point of the convex lens L1C of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Dは、撮像装置1C(図4参照)の第1撮影方向調整レンズ17Cに代えて第1撮影方向調整レンズ17Dを備える。撮像装置1D内の第1撮影方向調整レンズ17D以外の構成は、図4に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The imaging device (element image group imaging device) 1D includes a first imaging
第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)17Dは、要素画像レンズ群11Cによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、第1撮影方向調整レンズ17Dに対して、要素画像レンズ群11Cから見て被写体S側の点Oと、結像レンズ18Cの主点とが共役の関係になるように、第1撮影方向調整レンズ17Dと結像レンズ18Cとを当該第1撮影方向調整レンズ17Dの焦点距離より大きい距離だけ離して設置することとした。これによって、第1撮影方向調整レンズ17Dは、要素画像レンズ群11Cによって生成される要素画像を撮影する方向を、各々の凸レンズL1Cの中心から点Oへの方向にすることができる。このようにすることで、撮像装置1Dによって撮像された要素画像をIP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際の視域を広くすることができる。
The first shooting direction adjustment lens (first direction adjustment lens system) 17D adjusts the direction in which the element image generated by the element
[撮像装置の構成(第六の実施の形態)]
次に、図6を参照して、本発明の第六の実施の形態である撮像装置1Eの構成について説明する。図6は、本発明の第六の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Eの凹レンズL1Eの光軸を通って当該要素画像レンズ群11Eの凹レンズL1Eに入射する光の光路を模式的に図示した。更に、像側焦点面G上に結像する虚像のある点からの光の光路を模式的に太線で図示した。図6に示すように、撮像装置1Eは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Sixth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 6, the structure of the imaging device 1E which is the 6th embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an imaging apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident on the concave lens L1E of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Eは、撮像装置1C(図4参照)の要素画像レンズ群11Cに代えて要素画像レンズ群11Eを、結像レンズ18Cに代えて結像レンズ18Eを備える。撮像装置1E内の要素画像レンズ群11E及び結像レンズ18E以外の構成は、図4に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The imaging device (element image group imaging device) 1E includes an element
要素画像レンズ群11Eは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Eは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凹レンズL1E、L1E、…から構成される。
The element
凹レンズ(要素画像光学系)L1Eは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像(虚像)を結像し、要素画像を生成するものである。この凹レンズL1Eから出射した光は、第1撮影方向調整レンズ17Cに入射する。ここで、凹レンズL1Eは、負の焦点距離を有し、像側焦点面G上に要素画像の虚像を結像する。
The concave lens (element image optical system) L1E is an element in which light from the subject S is incident to form an image (virtual image) of the subject S to generate an element image. The light emitted from the concave lens L1E enters the first photographing
結像レンズ(結像光学系)18Eは、要素画像レンズ群11Eの各々の凹レンズL1Eによって形成される要素画像を別の位置に結像するものである。そして、結像レンズ18Eに対して、像側焦点面Gと、第2撮影方向調整レンズ19Cが設置される位置とが共役の関係になるように、当該結像レンズ18Eの焦点距離を設定する。
The imaging lens (imaging optical system) 18E forms an element image formed by each concave lens L1E of the element
このように結像レンズ18Eを設置することで、要素画像レンズ群11Eによって像側焦点面G上に形成された要素画像群の虚像が、結像レンズ18Eによって第2撮影方向調整レンズ19C上に形成され、更に、各々のアフォーカル光学系131によって横倍率が縮小されて、対応する撮像素子D1上に形成される。
By installing the
[撮像装置の構成(第七の実施の形態)]
次に、図7を参照して、本発明の第七の実施の形態である撮像装置1Fの構成について説明する。図7は、本発明の第七の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Eの凹レンズL1Eの主点を通って、点Oから当該要素画像レンズ群11Eの凹レンズL1Eに入射する光の光路を模式的に図示した。図7に示すように、撮像装置1Fは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Seventh Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 7, the structure of the imaging device 1F which is the 7th Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. Here, an optical path of light that passes through the principal point of the concave lens L1E of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Fは、撮像装置1E(図6参照)の第1撮影方向調整レンズ17Cに代えて第1撮影方向調整レンズ17Fを備える。撮像装置1F内の第1撮影方向調整レンズ17F以外の構成は、図6に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The imaging device (element image group imaging device) 1F includes a first imaging
第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)17Fは、要素画像レンズ群11Eによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、第1撮影方向調整レンズ17Fに対して、要素画像レンズ群11Eから見て被写体S側の点Oと、結像レンズ18Eの主点とが共役の関係になるように、第1撮影方向調整レンズ17Fと結像レンズ18Eとを当該第1撮影方向調整レンズ17Fの焦点距離より大きい距離だけ離して設置することとした。これによって、第1撮影方向調整レンズ17Fは、要素画像レンズ群11Eによって生成される要素画像を撮影する方向を、各々の凹レンズL1Eの中心から点Oへの方向にすることができる。このようにすることで、撮像装置1Fによって撮像された要素画像をIP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際の視域を広くすることができる。
The first shooting direction adjustment lens (first direction adjustment lens system) 17F adjusts the direction in which the element image generated by the element
[撮像装置の構成(第八の実施の形態)]
次に、図8を参照して、本発明の第八の実施の形態である撮像装置1Gの構成について説明する。図8は、本発明の第八の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Gの凸レンズL1Gの光軸を通って当該要素画像レンズ群11Gの凸レンズL1Gに入射する光の光路を模式的に図示した。図8に示すように、撮像装置1Gは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Eighth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 8, the structure of the imaging device 1G which is the 8th Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the image pickup apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. Here, an optical path of light that enters the convex lens L1G of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Gは、撮像装置1C(図4参照)の要素画像レンズ群11Cに代えて要素画像レンズ群11Gを、結像レンズ18Cに代えて結像レンズ18Gを備え、更に、フィールドレンズ群15Gを付加して構成した。撮像装置1G内の要素画像レンズ群11G、フィールドレンズ群15G及び結像レンズ18G以外の構成は、図4に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
An imaging apparatus (element image group imaging apparatus) 1G includes an element
要素画像レンズ群11Gは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Gは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズL1G、L1G、…から構成される。
The element
凸レンズ(要素画像光学系)L1Gは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像を結像し、要素画像を生成するものである。この凸レンズL1Gから出射した光は、対応するフィールドレンズL4Gに入射する。なお、ここでは、各々の凸レンズL1Gは、対応するフィールドレンズL4G上に要素画像を形成することとした。 The convex lens (element image optical system) L1G forms an image of the subject S by receiving light from the subject S and generates an element image. The light emitted from the convex lens L1G enters the corresponding field lens L4G. Here, each convex lens L1G forms an element image on the corresponding field lens L4G.
フィールドレンズ群15Gは、要素画像レンズ群11Gから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Cに伝送するものである。このフィールドレンズ群15Gは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のフィールドレンズL4G、L4G、…から構成される。
The
フィールドレンズL4Gは、要素画像レンズ群11Gの各々の凸レンズL1Gに対応し、その対応する凸レンズL1Gから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Cに伝送するものである。このように要素画像レンズ群11Gと第1撮影方向調整レンズ17Cの間にフィールドレンズ群15Gを設けることで、要素画像レンズ群11Gからの光を第1撮影方向調整レンズ17Cに効率よく伝送することができる。
The field lens L4G corresponds to each convex lens L1G of the element
結像レンズ(結像光学系)18Gは、要素画像レンズ群11Gの各々の凸レンズL1Gによって形成される要素画像を別の位置に結像するものである。そして、結像レンズ18Gに対して、フィールドレンズ群15Gが設置される位置と、第2撮影方向調整レンズ19Cが設置される位置とが共役の関係になるように、当該結像レンズ18Cの焦点距離を設定する。
The imaging lens (imaging optical system) 18G forms an element image formed by each convex lens L1G of the element
このように結像レンズ18Gを設計することで、要素画像レンズ群11Gの各々の凸レンズL1Gによって対応するフィールドレンズL4G上に形成された要素画像が、結像レンズ18Gによって第2撮影方向調整レンズ19C上に形成され、更に、各々のアフォーカル光学系131によって横倍率が縮小されて、対応する撮像素子D1上に形成される。
By designing the
[撮像装置の構成(第九の実施の形態)]
次に、図9を参照して、本発明の第九の実施の形態である撮像装置1Hの構成について説明する。図9は、本発明の第九の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Hの凸レンズL1Hの主点を通って、点Oから当該要素画像レンズ群11Hの凸レンズL1Hに入射する光の光路を模式的に図示した。更に、要素画像レンズ群11Hの両端の凸レンズL1Hの主点に入射し、フィールドレンズ群15HのフィールドレンズL4Hの外縁部を通過する光の光路を模式的に図示した。図9に示すように、撮像装置1Hは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Apparatus (Ninth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 9, the structure of the imaging device 1H which is the 9th embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light that passes through the principal point of the convex lens L1H of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Hは、撮像装置1G(図8参照)の要素画像レンズ群11Gに代えて要素画像レンズ群11Hを、フィールドレンズ群15Gに代えてフィールドレンズ群15Hを、第1撮影方向調整レンズ17Cに代えて第1撮影方向調整レンズ17Hを備える。撮像装置1H内の要素画像レンズ群11H、フィールドレンズ群15H及び第1撮影方向調整レンズ17H以外の構成は、図8に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
An image pickup apparatus (element image group image pickup apparatus) 1H includes an element
要素画像レンズ群11Hは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Hは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凸レンズL1H、L1H、…から構成される。
The element
凸レンズ(要素画像光学系)L1Hは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像を結像し、要素画像を生成するものである。この凸レンズL1Hから出射した光は、フィールドレンズL4Hに入射する。 The convex lens (element image optical system) L1H is an element in which light from the subject S is incident to form an image of the subject S to generate an element image. The light emitted from the convex lens L1H enters the field lens L4H.
フィールドレンズ群15Hは、要素画像レンズ群11Hから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Hに伝送するものである。このフィールドレンズ群15Hは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のフィールドレンズL4H、L4H、…から構成される。
The
フィールドレンズL4Hは、要素画像レンズ群11Hの各々の凸レンズL1Hに対応し、その対応する凸レンズL1Hから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Hに伝送するものである。なお、ここでは、被写体S側の点Oからそれぞれの凸レンズL1Hの中心を通る直線上に、対応するフィールドレンズL4Hの中心がくるように設置され、凸レンズL1HとフィールドレンズL4Hの口径は、点Oからの光軸方向の距離に比例する。そして、凸レンズL1Hの主点を通り、フィールドレンズL4Hの外縁部を通って当該フィールドレンズL4Hから出射した光の光路が、点Oからこの外縁部を通る直線(図9において点線で示す)の延長線と一致するように、凸レンズL1H及びフィールドレンズL4Hを配置する。そして、要素画像レンズ群11Hの各々の凸レンズL1Hの主点を通り、フィールドレンズL4Hから出射した光は、結像レンズ18Gの主点に収束した後、第2撮影方向調整レンズ19Cを通って平行光となる。このように要素画像レンズ群11Hと第1撮影方向調整レンズ17Hの間にフィールドレンズ群15Hを設けることで、要素画像レンズ群11Hからの光を第1撮影方向調整レンズ17Hに効率よく伝送することができる。
The field lens L4H corresponds to each convex lens L1H of the element
第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)17Hは、要素画像レンズ群11Hによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、第1撮影方向調整レンズ17Hに対して、要素画像レンズ群11Hから見て被写体S側の点Oと、結像レンズ18Gの主点とが共役の関係になるように、第1撮影方向調整レンズ17Hと結像レンズ18Gとを当該第1撮影方向調整レンズ17Hの焦点距離より大きい距離だけ離して設置することとした。これによって、第1撮影方向調整レンズ17Hは、要素画像レンズ群11Hによって生成される要素画像を撮影する方向を、各々の凸レンズL1Hの中心から点Oへの方向にすることができる。このようにすることで、撮像装置1Hによって撮像された要素画像をIP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際の視域を広くすることができる。
The first shooting direction adjustment lens (first direction adjustment lens system) 17H adjusts the direction in which the element image generated by the element
[撮像装置の構成(第十の実施の形態)]
次に、図10を参照して、本発明の第十の実施の形態である撮像装置1Iの構成について説明する。図10は、本発明の第十の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Iの凹レンズL1Iの光軸を通って当該要素画像レンズ群11Iの凹レンズL1Iに入射する光の光路を模式的に図示した。図10に示すように、撮像装置1Iは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Apparatus (Tenth Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 10, the configuration of an imaging apparatus 1I according to the tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light incident on the concave lens L1I of the element image lens group 11I through the optical axis of the concave lens L1I of the element image lens group 11I is schematically illustrated. As illustrated in FIG. 10, the imaging device 1 </ b> I captures an elemental image group of the subject S.
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Iは、撮像装置1G(図8参照)の要素画像レンズ群11Gに代えて要素画像レンズ群11Iを、結像レンズ18Gに代えて結像レンズ18Iを備える。撮像装置1I内の要素画像レンズ群11I及び結像レンズ18I以外の構成は、図8に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The imaging device (element image group imaging device) 1I includes an element image lens group 11I instead of the element
要素画像レンズ群11Iは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Iは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凹レンズL1I、L1I、…から構成される。 The element image lens group 11I generates an element image group of the subject S. The element image lens group 11I includes a plurality of concave lenses L1I, L1I,... Arranged in an array on the same plane orthogonal to the optical axis.
凹レンズ(要素画像光学系)L1Iは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像(虚像)を結像し、要素画像を生成するものである。この凹レンズL1Iから出射した光は、対応するフィールドレンズL4Gに入射する。ここで、凹レンズL1Iは、負の焦点距離を有し、像側焦点面G上に要素画像の虚像を結像する。 The concave lens (element image optical system) L1I is configured to generate an element image by forming an image (virtual image) of the subject S when light from the subject S enters. The light emitted from the concave lens L1I enters the corresponding field lens L4G. Here, the concave lens L1I has a negative focal length, and forms a virtual image of the element image on the image-side focal plane G.
結像レンズ(結像光学系)18Iは、要素画像レンズ群11Iの各々の凹レンズL1Iによって形成される要素画像を別の位置に結像するものである。そして、結像レンズ18Iに対して、像側焦点面Gと、第2撮影方向調整レンズ19Cが設置される位置とが共役の関係になるように、当該結像レンズ18Iの焦点距離を設定する。
The imaging lens (imaging optical system) 18I forms an element image formed by each concave lens L1I of the element image lens group 11I at another position. Then, the focal length of the imaging lens 18I is set so that the image-side focal plane G and the position where the second imaging
このように結像レンズ18Iを設置することで、要素画像レンズ群11Iによって像側焦点面G上に形成された要素画像群の虚像が、結像レンズ18Iによって第2撮影方向調整レンズ19C上に形成され、更に、各々のアフォーカル光学系131によって横倍率が縮小されて、対応する撮像素子D1上に形成される。
By installing the imaging lens 18I in this manner, a virtual image of the element image group formed on the image-side focal plane G by the element image lens group 11I is placed on the second photographing
[撮像装置の構成(第十一の実施の形態)]
次に、図11を参照して、本発明の第十一の実施の形態である撮像装置1Jの構成について説明する。図11は、本発明の第十一の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、要素画像レンズ群11Jの凹レンズL1Jの主点を通って、点Oから当該要素画像レンズ群11Jの凹レンズL1Jに入射する光の光路を模式的に図示した。更に、像側焦点面G上に結像する虚像のある点からの光の光路を模式的に太線で模式的に図示し、また、要素画像レンズ群11Jの右端の凹レンズL1Jの主点に入射してフィールドレンズ群15JのフィールドレンズL4Jの外縁部を通過する光の光路を模式的に図示した。図11に示すように、撮像装置1Jは、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。
[Configuration of Imaging Device (Eleventh Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 11, the configuration of an imaging apparatus 1J according to the eleventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. Here, the optical path of light that passes through the principal point of the concave lens L1J of the element
撮像装置(要素画像群撮像装置)1Jは、撮像装置1I(図10参照)の要素画像レンズ群11Iに代えて要素画像レンズ群11Jを、フィールドレンズ群15Gに代えてフィールドレンズ群15Jを、第1撮影方向調整レンズ17Cに代えて第1撮影方向調整レンズ17Jを備える。撮像装置1J内の要素画像レンズ群11J、フィールドレンズ群15J及び第1撮影方向調整レンズ17J以外の構成は、図10に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The image pickup apparatus (element image group image pickup apparatus) 1J includes an element
要素画像レンズ群11Jは、被写体Sの要素画像群を生成するものである。この要素画像レンズ群11Jは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数の凹レンズL1J、L1J、…から構成される。
The element
凹レンズ(要素画像光学系)L1Jは、被写体Sからの光が入射して被写体Sの像(虚像)を結像し、要素画像を生成するものである。この凹レンズL1Jから出射した光は、対応するフィールドレンズL4Jに入射する。ここで、凹レンズL1Jは、負の焦点距離を有し、像側焦点面G上に要素画像の虚像を結像する。 The concave lens (element image optical system) L1J is an element in which light from the subject S is incident to form an image (virtual image) of the subject S to generate an element image. The light emitted from the concave lens L1J enters the corresponding field lens L4J. Here, the concave lens L1J has a negative focal length and forms a virtual image of the element image on the image-side focal plane G.
フィールドレンズ群15Jは、要素画像レンズ群11Jから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Jに伝送するものである。このフィールドレンズ群15Jは、光軸に直交する同一平面上にアレイ状に配列された複数のフィールドレンズL4J、L4J、…から構成される。
The
フィールドレンズL4Jは、要素画像レンズ群11Jの各々の凹レンズL1Jに対応し、その対応する凹レンズL1Jから入射する光を第1撮影方向調整レンズ17Jに伝送するものである。なお、ここでは、被写体S側の点Oからそれぞれの凹レンズL1Jの中心を通る直線上に、対応するフィールドレンズL4Jの中心がくるように設置され、凹レンズL1JとフィールドレンズL4Jの口径は、点Oからの光軸方向の距離に比例する。そして、凹レンズL1Jの主点を通り、フィールドレンズL4Jの外縁部を通って当該フィールドレンズL4Jから出射した光の光路が、点Oからこの外縁部を通る直線(図11において点線で示す)の延長線と一致するように、凹レンズL1J及びフィールドレンズL4Jを配置する。そして、要素画像レンズ群11Jの各々の凹レンズL1Jの主点を通り、フィールドレンズL4Jから出射した光は、結像レンズ18Iの主点に収束した後、第2撮影方向調整レンズ19Cを通って平行光となる。このように要素画像レンズ群11Jと第1撮影方向調整レンズ17Jの間にフィールドレンズ群15Jを設けることで、要素画像レンズ群11Jからの光を第1撮影方向調整レンズ17Jに効率よく伝送することができる。
The field lens L4J corresponds to each concave lens L1J of the element
第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)17Jは、要素画像レンズ群11Jによって生成される要素画像を撮影する方向を調整するものである。ここでは、第1撮影方向調整レンズ17Jに対して、要素画像レンズ群11Jから見て被写体S側の点Oと、結像レンズ18Iの主点とが共役の関係になるように、第1撮影方向調整レンズ17Jと結像レンズ18Iとを当該第1撮影方向調整レンズ17Jの焦点距離より大きい距離だけ離して設置することとした。これによって、第1撮影方向調整レンズ17Jは、要素画像レンズ群11Jによって生成される要素画像を撮影する方向を、各々の凹レンズL1Jの中心から点Oへの方向にすることができる。このようにすることで、撮像装置1Jによって撮像された要素画像をIP方式の表示装置に表示して立体像を再生する際の視域を広くすることができる。
The first shooting direction adjustment lens (first direction adjustment lens system) 17J adjusts the direction in which the element image generated by the element
[第四、五、八、九の実施の形態の変形例]
なお、撮像装置1C、1D、1G、1Hは、アフォーカル光学レンズ群13のそれぞれの凸レンズL3と、撮像素子D1との間に、要素画像を点対称に反転する画像変換光学系を備えることとしてもよい。ここで、図12及び図13を参照して、画像変換光学系20を備える撮像装置1H’について説明する。図12は、画像変換光学系を備える撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。図13は、画像変換光学系の例を模式的に示した模式図、(a)は、屈折率分布レンズから構成される画像変換光学系を模式的に示した模式図、(b)は、厚肉凸レンズから構成される画像変換光学系を模式的に示した模式図、(c)は、フィールドレンズと凸レンズから構成される画像変換光学系を模式的に示した模式図、(d)は、フィールドレンズと凸レンズから構成される他の画像変換光学系を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、撮像装置1Hの構成に画像変換光学系20を付加した場合を例に挙げて説明するが、撮像装置1C、1D、1Gの構成に画像変換光学系20を付加することとしてもよい。
[Modifications of the fourth, fifth, eighth and ninth embodiments]
The imaging devices 1C, 1D, 1G, and 1H include an image conversion optical system that inverts the element image in a point-symmetric manner between each convex lens L3 of the afocal
図12に示すように、撮像装置(要素画像群撮像装置)1H’は、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。撮像装置1H’は、撮像装置1H(図9参照)に、画像変換光学系20を付加して構成した。撮像装置1H’内の画像変換光学系20以外の構成は、図9に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
As shown in FIG. 12, the imaging device (element image group imaging device) 1H ′ captures an element image group of the subject S. The imaging apparatus 1H ′ is configured by adding an image conversion
画像変換光学系20は、凸レンズL3から入力される要素画像を点対称に反転するものである。この画像変換光学系20は、各々の撮像素子D1に対応して二次元状に配列されている。ここで反転された要素画像は、撮像素子D1に出力される。
The image conversion
ここで、撮像装置1C、1D、1G、1Hによって撮像された要素画像群を従来のIP方式の表示装置に表示すると、撮像された被写体Sと比較して奥行きが反転された立体像(図示せず)が再生される。しかし、画像変換光学系20によって、各々の要素画像を点対称に反転させることで、撮像された要素画像群を従来のIP方式の表示装置に表示すると、被写体Sと同じ奥行きの立体像を再生することができる。
Here, when an elemental image group captured by the imaging devices 1C, 1D, 1G, and 1H is displayed on a conventional IP display device, a stereoscopic image (not shown) whose depth is inverted compared to the captured subject S is shown. Is played back. However, when each captured element image group is displayed on a conventional IP display device by inverting each element image symmetrically by the image conversion
この画像変換光学系20は、アフォーカル機能を有する光学系から構成することができる。ここで、図13を参照して、画像変換光学系20の例について説明する。画像変換光学系20は、例えば、図13(a)に示すように、半径方向に屈折率が減少する屈折率分布レンズ21、21、…から構成されることとしてもよい。なお、図13(a)では、横方向に5つの屈折率分布レンズ21、21、…が配列されている場合を示したが、画像変換光学系20は、撮像素子D1によって撮像される要素画像の数と同数の屈折率分布レンズ21から構成される。例えば、撮像素子D1によって1つの要素画像を撮像する場合には1つの屈折率分布レンズ21から構成され、複数の要素画像を撮像する場合には、それぞれの要素画像が入射される位置に配置された複数の屈折率分布レンズ21、21、…から構成される。そして、この屈折率分布レンズ21は、アフォーカル機能を有し、入射された要素画像を、当該屈折率分布レンズ21の光軸を中心に点対称に反転させて撮像素子D1に出射する。
The image conversion
また、画像変換光学系20は、図13(b)に示すように、厚肉凸レンズ22、22、…から構成されることとしてもよい。この画像変換光学系20は、撮像素子D1によって撮像される要素画像の数と同数の厚肉凸レンズ22から構成される。そして、この厚肉凸レンズ22は、アフォーカル機能を有し、入射された要素画像を、当該厚肉凸レンズ22の光軸を中心に点対称に反転させて撮像素子D1に出射する。
Further, as shown in FIG. 13B, the image conversion
更に、画像変換光学系20は、図13(c)に示すように、光軸方向に配列されたフィールドレンズ23aと、アフォーカル光学系を構成する2つの凸レンズ23b、23cとからなる要素画像変換光学系23、23、…から構成されることとしてもよい。この画像変換光学系20は、撮像素子D1によって撮像される要素画像の数と同数の要素画像変換光学系23から構成される。そして、この要素画像変換光学系23は、アフォーカル機能を有し、入射された要素画像を、当該要素画像変換光学系23の光軸を中心に点対称に反転させて撮像素子D1に出射する。なお、フィールドレンズ23aによって、凸レンズ23bに効率よく光を入射させることができる。
Further, as shown in FIG. 13C, the image conversion
また、画像変換光学系20は、図13(d)に示すように、光軸方向に配列されたフィールドレンズ24aと、凸レンズ24bとからなる要素画像変換光学系24、24、…から構成されることとしてもよい。この画像変換光学系20は、撮像素子D1によって撮像される要素画像の数と同数の要素画像変換光学系24から構成される。ここで、アフォーカル光学系131(図12参照)によって要素画像が結像される位置にフィールドレンズ24aを設置し、このフィールドレンズ24aから凸レンズ24bの焦点距離f24bの2倍隔てた位置に凸レンズ24bを配置することで、当該凸レンズ24bから更に焦点距離f24bの2倍隔てた位置に、アフォーカル光学系131よって結像された要素画像に対して横倍率が−1の要素画像が生成される。そのため、この位置に撮像素子D1を設置することで、画像変換光学系20は、入射された要素画像を各々の要素画像変換光学系24の光軸を中心に点対称に反転させた要素画像を撮像素子D1上に結像することができる。
Further, as shown in FIG. 13D, the image conversion
[第四、五、八、九の実施の形態の他の変形例]
更に、撮像装置1、1A、1B、1C、1D、1G、1Hは、撮像素子D1によって撮像された要素画像を点対称に反転する演算処理部を備えることとしてもよい。ここで、図14を参照して、演算処理部25を備える撮像装置1H”について説明する。図14は、演算処理部を備える撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、撮像装置1Hの構成に演算処理部25を付加する場合を例に挙げて説明するが、撮像装置1、1A、1B、1C、1D、1Gの構成に演算処理部25を付加することとしてもよい。
[Other variations of the fourth, fifth, eighth and ninth embodiments]
Furthermore, the imaging devices 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1G, and 1H may include an arithmetic processing unit that inverts the element image captured by the imaging element D1 in a point-symmetric manner. Here, with reference to FIG. 14, the imaging device 1H ″ including the
図14に示すように、撮像装置(要素画像群撮像装置)1H”は、被写体Sの要素画像群を撮像するものである。撮像装置1H”は、撮像装置1H(図9参照)に、演算処理部25を付加して構成した。撮像装置1H”内の演算処理部25以外の構成は、図9に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
As illustrated in FIG. 14, the imaging device (element image group imaging device) 1H ″ captures the elemental image group of the subject S. The imaging device 1H ″ calculates to the imaging device 1H (see FIG. 9). A
演算処理部25は、撮像素子D1によって撮像された要素画像の各々を、電気的計算処理によって点対称に反転するものである。ここで、撮像装置1、1A、1B、1C、1D、1G、1Hによって撮像された要素画像群を従来のIP方式の表示装置に表示すると、撮像された被写体Sと比較して奥行きが反転された立体像が再生されるが、演算処理部25によって、各々の要素画像を点対称に反転させることで、撮像された要素画像群を従来のIP方式の表示装置に表示すると、被写体Sと同じ奥行きの立体像を再生することができる。
The
[表示装置の構成(第一の実施の形態)]
次に、図15を参照して、本発明の第一の実施の形態である表示装置5の構成について説明する。図15は、本発明の第一の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示素子D5の表面から垂直に出射する光の光路を模式的に図示した。
[Configuration of Display Device (First Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 15, the structure of the display apparatus 5 which is 1st embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 15 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the display device according to the first embodiment of the present invention. Here, the optical path of light emitted vertically from the surface of the display element D5 is schematically illustrated.
表示装置(立体像表示装置)5は、撮像装置1、1A(図1及び図2参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群によって示される立体像(図示せず)を表示するものである。表示装置5は、撮像装置1(図1参照)の撮像素子群14に代えて表示素子群54を備えることとした。表示装置5内の表示素子群54以外の構成は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The display device (stereoscopic image display device) 5 is indicated by an element image group captured by the imaging devices 1 and 1A (see FIGS. 1 and 2) or an element image group generated by a computer (not shown). A stereoscopic image (not shown) is displayed. The display device 5 includes a
表示素子群54は、外部から入力された要素画像群を表示するものである。この表示素子群54は、要素画像レンズ群11及びアフォーカル光学レンズ群13の光軸に直交する同一平面上において凸レンズL1、L2、L3の光軸上に配列された複数の表示素子D5から構成される。ここで、表示素子群54の表示素子D5は、駆動信号線や出力信号線等を設置するために、所定の間隔だけ離隔して配列されている。そして、ここで表示される要素画像群は、撮像装置1、1A(図1及び図2参照)によって撮像されたもの、あるいは、計算機によって生成されたものであり、各々の表示素子D5に対応する要素画像から構成される。なお、被写体(図示せず)の空間的な位置情報が既知であれば、撮像装置1、1Aにおける光路を被写体から逆にさかのぼることで、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能である。また、被写体の空間的な位置情報が既知であれば、従来のIP方式の撮像装置(図示せず)や、撮像装置1B〜1J、1H’、1H”(図3〜図12及び図14参照)における光路を被写体から逆にさかのぼることでも、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能である。
The
表示素子(画像表示手段)D5は、凸レンズL1及びアフォーカル光学系131に対応し、外部から入力された要素画像を表示するものである。ここで表示された要素画像からの光は、凸レンズL3に入射する。そして、この光は、撮像装置1、1Aによって被写体S(図1及び図2参照)からの光が要素画像レンズ群11及びアフォーカル光学レンズ群13を通過して撮像素子群14に到達するまでの光路を逆にたどる。これによって、表示装置5は、被写体の立体像(図示せず)を再生することができる。
The display element (image display means) D5 corresponds to the convex lens L1 and the afocal
なお、表示素子D5の幅は凸レンズL1、L2、L3の口径より小さく、表示素子D5同士が所定の間隔を隔てて配置されているが、アフォーカル光学系131によって各々の表示素子D5に表示された要素画像が凸レンズL1、L2、L3の口径の大きさに拡大されて出射するため、要素画像の情報すべてを利用して立体像を再生することができる。
The width of the display element D5 is smaller than the apertures of the convex lenses L1, L2, and L3, and the display elements D5 are arranged at a predetermined interval, but are displayed on each display element D5 by the afocal
ここで、表示素子群54に要素画像群を表示する際に、撮像装置1、1Aによって撮像された要素画像群をそのまま表示すると、撮像対象となる被写体(図示せず)と比較して奥行きが反転した立体像が再生される。そのため、各々の要素画像を、当該要素画像の中心について点対称に反転した情報を表示素子群54に入力することとしてもよい。そして、この反転の処理は、ソフトウェア及びハードウェアのいずれの手法で実現することとしてもよい。
Here, when displaying the element image group on the
同様に、撮像装置1A(図2参照)の撮像素子群14に代えて表示素子群54を備える表示装置(図示せず)に、撮像装置1、1A(図1及び図2参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群を入力することで、当該要素画像群によって示される立体像(図示せず)を再生することができる。
Similarly, the image pickup device 1, 1 </ b> A (see FIGS. 1 and 2) captures an image on a display device (not shown) including a
[表示装置の構成(第二の実施の形態)]
次に、図16を参照して、本発明の第二の実施の形態である表示装置5Bの構成について説明する。図16は、本発明の第二の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示素子D5の表面から垂直に出射する光の光路を模式的に図示した。
[Configuration of Display Device (Second Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 16, the structure of the display apparatus 5B which is 2nd embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the display device according to the second embodiment of the present invention. Here, the optical path of light emitted vertically from the surface of the display element D5 is schematically illustrated.
表示装置(立体像表示装置)5Bは、撮像装置1B(図3参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群によって示される立体像(図示せず)を再生するものである。表示装置5Bは、撮像装置1Bの撮像素子群14に代えて表示素子群54を備えることとした。表示装置5B内の表示素子群54は図15に示した表示装置5の表示素子群54と同一であり、また、表示装置5B内の表示素子群54以外の構成は図3に示したものと同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
The display device (stereoscopic image display device) 5B is a stereoscopic image (not shown) represented by an element image group captured by the imaging device 1B (see FIG. 3) or an element image group generated by a computer (not shown). )). The display device 5B includes a
なお、被写体(図示せず)の空間的な位置情報が既知であれば、撮像装置1Bにおける光路を被写体から逆にさかのぼることで、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能であるとともに、従来のIP方式の撮像装置(図示せず)や、撮像装置1、1A、1C〜1J、1H’、1H”(図1、図2、図4〜図12及び図14参照)における光路を被写体から逆にさかのぼることでも、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能である。 If the spatial position information of the subject (not shown) is known, the element image group of the subject can be generated by the computer by tracing the optical path in the imaging device 1B backward from the subject. The optical path of a conventional IP imaging device (not shown) and imaging devices 1, 1A, 1C-1J, 1H ′, 1H ″ (see FIGS. 1, 2, 4-12, and 14). The element image group of the subject can be generated by the computer by going back from the subject.
この表示装置5Bの表示素子D5に表示された要素画像の光は、撮像装置1Bによって被写体S(図3参照)からの光が要素画像レンズ群11、フィールドレンズ群15B、撮影方向調整レンズ16B及びアフォーカル光学レンズ群13を通過して撮像素子群14に到達するまでの光路を逆にたどる。これによって、表示装置5Bは、被写体の立体像(図示せず)を再生することができる。
The element image light displayed on the display element D5 of the display device 5B is transmitted from the subject S (see FIG. 3) by the imaging device 1B to the element
ここで、IP方式の表示装置によって立体像を再生する際には、観察者(図示せず)が移動すると、観察位置に伴って立体像が変化する。このとき、観察者が正しく立体像を観察できる移動範囲を視域という。そして、ある位置から観察者が観察する場合、すべての要素画像の中心からの光がこの位置において交差するときに視域が最大となる。そのため、点Oから観察者が観察する場合に、この表示装置5Bのように、撮影方向調整レンズ16Bによってこの点Oにすべての要素画像の中心からの光を交差させることで、図15に示す表示装置5に比べて視域を広くすることができる。
Here, when a stereoscopic image is reproduced by the IP display device, when the observer (not shown) moves, the stereoscopic image changes according to the observation position. At this time, a moving range in which the observer can correctly observe the stereoscopic image is called a viewing zone. When the observer observes from a certain position, the viewing zone is maximized when light from the centers of all element images intersects at this position. Therefore, when the observer observes from the point O, the light from the center of all the element images is caused to intersect the point O by the photographing
[表示装置の構成(第三の実施の形態)]
次に、図17を参照して、本発明の第三の実施の形態である表示装置5Cの構成について説明する。図17は、本発明の第三の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示素子D5の表面から垂直に出射する、要素画像の中心からの光の光路を模式的に図示した。
[Configuration of Display Device (Third Embodiment)]
Next, the configuration of a display device 5C according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the display device according to the third embodiment of the present invention. Here, the optical path of light from the center of the element image that is emitted perpendicularly from the surface of the display element D5 is schematically illustrated.
表示装置(立体像表示装置)5Cは、撮像装置1C、1E、1G、1I(図4、図6、図8及び図10参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群によって示される立体像(図示せず)を再生するものである。表示装置5Cは、撮像装置1C(図4参照)の撮像素子群14に代えて表示素子群54を備えることとした。表示装置5C内の表示素子群54は図15に示した表示装置5の表示素子群54と同一であり、また、表示装置5C内の表示素子群54以外の構成は図4に示したものと同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
The display device (stereoscopic image display device) 5C is a group of element images captured by the imaging devices 1C, 1E, 1G, and 1I (see FIGS. 4, 6, 8, and 10) or a computer (not shown). The three-dimensional image (not shown) indicated by the element image group generated by is reproduced. The display device 5C includes a
なお、被写体(図示せず)の空間的な位置情報が既知であれば、撮像装置1Cにおける光路を被写体から逆にさかのぼることで、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能であるとともに、従来のIP方式の撮像装置(図示せず)や、撮像装置1、1A、1B、1D、1F、1H、1J、1H’、1H”(図1〜図3、図5、図7、図9、図11、図12及び図14参照)における光路を被写体から逆にさかのぼることでも、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能である。 If the spatial position information of the subject (not shown) is known, the element image group of the subject can be generated by the computer by tracing the optical path in the imaging device 1C backward from the subject. , A conventional IP imaging device (not shown), and imaging devices 1, 1A, 1B, 1D, 1F, 1H, 1J, 1H ′, 1H ″ (FIGS. 1 to 3, 5, 7, and FIG. 9, 11, 12, and 14), the element image group of the subject can also be generated by the computer.
この表示装置5Cの表示素子D5に表示された要素画像の光は、撮像装置1Cによって被写体S(図4参照)からの光が要素画像レンズ群11C、第1撮影方向調整レンズ17C、結像レンズ18C、第2撮影方向調整レンズ19C及びアフォーカル光学レンズ群13を通過して撮像素子群14に到達するまでの光路を逆にたどる。これによって、表示装置5Cは、被写体の立体像(図示せず)を再生することができる。
The light of the element image displayed on the display element D5 of the display device 5C is the light from the subject S (see FIG. 4) by the image pickup device 1C, the element
そして、表示素子D5の幅は凸レンズL1、L2、L3の口径より小さく、表示素子D5同士が所定の間隔を隔てて配置されているが、アフォーカル光学系131によって各々の表示素子D5に表示された要素画像が凸レンズL1、L2、L3の口径の大きさに拡大されて出射するため、要素画像の情報すべてを利用して立体像を再生することができる。
The width of the display element D5 is smaller than the apertures of the convex lenses L1, L2, and L3, and the display elements D5 are arranged at a predetermined interval, but are displayed on each display element D5 by the afocal
[表示装置の構成(第四の実施の形態)]
次に、図18を参照して、本発明の第四の実施の形態である表示装置5Dの構成について説明する。図18は、本発明の第四の実施の形態である表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示素子D5の表面から垂直に出射する、要素画像の中心からの光の光路を模式的に図示した。
[Configuration of Display Device (Fourth Embodiment)]
Next, the configuration of a display device 5D that is the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a display device according to the fourth embodiment of the present invention. Here, the optical path of light from the center of the element image that is emitted perpendicularly from the surface of the display element D5 is schematically illustrated.
表示装置(立体像表示装置)5Dは、撮像装置1D、1F、1H、1J、1H’、1H”(図1〜図3、図5、図7、図9、図11、図12及び図14参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群によって示される立体像(図示せず)を再生するものである。表示装置5Dは、撮像装置1Dの撮像素子群14に代えて表示素子群54を備えることとした。表示装置5D内の表示素子群54は図15に示した表示装置5の表示素子群54と同一であり、また、表示装置5D内の表示素子群54以外の構成は図5に示したものと同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
The display device (stereoscopic image display device) 5D includes imaging devices 1D, 1F, 1H, 1J, 1H ′, 1H ″ (FIGS. 1 to 3, 5, 7, 9, 11, 12, and 14. The display device 5D reproduces a three-dimensional image (not shown) indicated by the element image group captured by the reference (referred to) or the element image group generated by a computer (not shown). 15 is replaced with a
なお、被写体(図示せず)の空間的な位置情報が既知であれば、撮像装置1Dにおける光路を被写体から逆にさかのぼることで、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能であるとともに、従来のIP方式の撮像装置(図示せず)や、撮像装置1、1A〜1C、1E、IG、1I(図1〜図4、図6、図8、図10参照)における光路を被写体から逆にさかのぼることでも、計算機によって被写体の要素画像群を生成することが可能である。 If the spatial position information of the subject (not shown) is known, the element image group of the subject can be generated by the computer by tracing the optical path in the imaging device 1D backward from the subject. The optical path of a conventional IP imaging device (not shown) and imaging devices 1, 1 </ b> A to 1 </ b> C, 1 </ b> E, IG, and 1 </ b> I (see FIGS. 1 to 4, 6, 8, and 10) from the subject. Conversely, it is possible to generate an element image group of a subject by a computer by going back.
この表示装置5Dの表示素子D5に表示された要素画像の光は、撮像装置1Dによって被写体S(図5参照)からの光が要素画像レンズ群11C、第1撮影方向調整レンズ17D、結像レンズ18C、第2撮影方向調整レンズ19C及びアフォーカル光学レンズ群13を通過して撮像素子群14に到達するまでの光路を逆にたどる。これによって、表示装置5Dは、被写体の立体像(図示せず)を再生することができる。
The element image light displayed on the display element D5 of the display device 5D is transmitted from the subject S (see FIG. 5) by the imaging device 1D to the element
そして点Oから観察者が観察する場合に、この表示装置5Dのように、第1撮影方向調整レンズ17Dによってこの点Oにすべての要素画像の中心からの光を交差させることで、図17に示す表示装置5Cに比べて視域を広くすることができる。
Then, when the observer observes from the point O, the light from the center of all the element images is caused to intersect with the point O by the first photographing
同様に、撮像装置1E〜1J、1H’(図6〜図12参照)の撮像素子群14に代えて表示素子群54を備える表示装置(図示せず)に、各々に対応する撮像装置1C〜1J、1H’、1H”(図4〜図14参照)によって撮像された要素画像群、あるいは、計算機(図示せず)によって生成された要素画像群を入力することで、当該要素画像群によって示される立体像(図示せず)を再生することが可能である。
Similarly, a display device (not shown) including a
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1H’、1H” 撮像装置(要素画像群撮像装置)
11、11B、11C、11E、11G、11H、11I、11J 要素画像レンズ群
L1、L1B、L1C、L1E、L1G、L1H、L1I、L1J 凸レンズ(要素画像光学系)
13 アフォーカル光学レンズ群
131 アフォーカル光学系
L2 凸レンズ(第1の集光光学系)
L3 凸レンズ(第2の集光光学系)
D1 撮像素子(画像撮像手段)
16B 撮影方向調整レンズ(方向調整レンズ系)
17C、17D、17F、17H、17J 第1撮影方向調整レンズ(第1の方向調整レンズ系)
18C、18E、18G、18I 結像レンズ(結像光学系)
19C 第2撮影方向調整レンズ(第2の方向調整レンズ系)
20 画像変換光学系
5、5B、5C、5D 表示装置(立体像表示装置)
D5 表示素子(画像表示手段)
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1H ′, 1H ″ image pickup device (element image group image pickup device)
11, 11B, 11C, 11E, 11G, 11H, 11I, 11J Element image lens group L1, L1B, L1C, L1E, L1G, L1H, L1I, L1J Convex lens (element image optical system)
13 Afocal
L3 Convex lens (second condensing optical system)
D1 image pickup device (image pickup means)
16B Shooting direction adjustment lens (direction adjustment lens system)
17C, 17D, 17F, 17H, 17J First photographing direction adjustment lens (first direction adjustment lens system)
18C, 18E, 18G, 18I Imaging lens (imaging optical system)
19C Second imaging direction adjustment lens (second direction adjustment lens system)
20 Image conversion optical system 5, 5B, 5C, 5D Display device (stereoscopic image display device)
D5 display element (image display means)
Claims (8)
前記被写体の像を結像して前記要素画像を生成する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、
前記要素画像光学系の各々に対応し、その対応する前記要素画像光学系からの光を集光する第1の集光光学系、及び、前記第1の集光光学系の光軸上に設置され、前記第1の集光光学系と同一の口径で、前記第1の集光光学系からの光を集光する第2の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、
前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記要素画像光学系及び前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記要素画像光学系及び前記アフォーカル光学系によって結像された前記要素画像を撮像する複数の画像撮像手段と、
を備え、
前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいことを特徴とする要素画像群撮像装置。 An element image group imaging device configured to image an element image group, which is an image for displaying a stereoscopic image of a subject, including a plurality of element images,
An element image lens group in which a plurality of element image optical systems that form the image of the subject to generate the element image are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image optical system;
Corresponding to each of the elemental image optical systems, a first condensing optical system for condensing light from the corresponding elemental image optical system, and an optical axis of the first condensing optical system An afocal optical system comprising a second condensing optical system that condenses the light from the first condensing optical system with the same aperture as the first condensing optical system. A plurality of afocal optical lens groups arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the focal optical system;
The elemental image lens system and the afocal optical lens group are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the elemental image lens group and correspond to each of the elemental image optical system and the afocal optical system, and the corresponding elemental image optical system. And a plurality of image capturing means for capturing the elemental image formed by the afocal optical system;
With
An element image group imaging apparatus, wherein a focal length of the first condensing optical system is larger than a focal length of the second condensing optical system.
前記被写体の像を結像して前記要素画像を生成する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、
前記要素画像光学系の光軸を通って当該要素画像光学系を透過した光、あるいは、前記要素画像光学系の被写体側のある点から前記要素画像光学系の主点を通る光のいずれかを一点に収束する第1の方向調整レンズ系と、
前記第1の方向調整レンズ系によって光が収束された点に主点を有し、前記要素画像レンズ群によって結像された要素画像群を別の位置に結像させる結像光学系と、
前記第1の方向調整レンズ系によって収束されて前記結像光学系の主点を通過した光を平行光に変換する第2の方向調整レンズ系と、
1つあるいは複数の前記要素画像光学系に対応し、その対応する前記要素画像光学系を通過して前記第2の方向調整レンズ系から入射した光を集光する第1の集光光学系、及び、前記第1の集光光学系の光軸上に設置され、前記第1の集光光学系と同一の口径で、前記第1の集光光学系からの光を集光する第2の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、
前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記アフォーカル光学系によって結像された像を撮像する複数の画像撮像手段と、
を備え、
前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいことを特徴とする要素画像群撮像装置。 An element image group imaging device configured to image an element image group, which is an image for displaying a stereoscopic image of a subject, including a plurality of element images,
An element image lens group in which a plurality of element image optical systems that form the image of the subject to generate the element image are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image optical system;
Either the light transmitted through the element image optical system through the optical axis of the element image optical system or the light passing through the principal point of the element image optical system from a certain point on the subject side of the element image optical system A first directional lens system that converges to a single point;
An imaging optical system having a principal point at a point where light is converged by the first direction adjustment lens system, and imaging an element image group formed by the element image lens group at another position;
A second direction adjusting lens system that converts the light converged by the first direction adjusting lens system and passed through the principal point of the imaging optical system into parallel light;
A first condensing optical system that corresponds to one or a plurality of the element image optical systems, and condenses the light that has passed through the corresponding element image optical system and is incident from the second direction adjustment lens system; And a second condenser that is installed on the optical axis of the first condensing optical system and condenses the light from the first condensing optical system with the same aperture as the first condensing optical system. An afocal optical lens group in which a plurality of afocal optical systems including a condensing optical system are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the afocal optical system;
Images arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the elemental image lens group and the afocal optical lens group , corresponding to each of the afocal optical systems, and imaged by the corresponding afocal optical system A plurality of image capturing means for capturing
With
An element image group imaging apparatus, wherein a focal length of the first condensing optical system is larger than a focal length of the second condensing optical system.
前記要素画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段の各々に対応し、その対応する前記画像表示手段からの光を集光する第2の集光光学系、及び、前記第2の集光光学系の光軸上に設置され、前記第2の集光光学系と同一の口径で、前記第2の集光光学系からの光を集光する第1の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、
前記画像表示手段及び前記アフォーカル光学系の各々に対応し、その対応する前記アフォーカル光学系からの光を出射して、前記被写体の立体像を再生する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、
を備え、
前記画像表示手段は、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、
前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいことを特徴とする立体像表示装置。 A stereoscopic image display device configured to display a stereoscopic image by inputting an elemental image group, which is an image for displaying a stereoscopic image of a subject, including a plurality of elemental images,
Image display means for displaying the element image;
Corresponding to each of the image display means, a second condensing optical system for condensing light from the corresponding image display means, and installed on the optical axis of the second condensing optical system, An afocal optical system including a first condensing optical system that condenses light from the second condensing optical system with the same aperture as the second condensing optical system is provided. A plurality of afocal optical lens groups arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the system;
An element image optical system that corresponds to each of the image display means and the afocal optical system, emits light from the corresponding afocal optical system, and reproduces a stereoscopic image of the subject. A plurality of elemental image lens groups arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the system;
With
The image display means is arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image lens group and the afocal optical lens group,
A stereoscopic image display device, wherein a focal length of the first condensing optical system is larger than a focal length of the second condensing optical system.
1つあるいは複数の前記要素画像からなる画像を表示する複数の画像表示手段と、
前記画像表示手段の各々に対応し、その対応する前記画像表示手段からの光を集光する第2の集光光学系、及び、前記第2の集光光学系の光軸上に設置され、前記第2の集光光学系と同一の口径で、前記第2の集光光学系からの光を集光する第1の集光光学系から構成されるアフォーカル光学系を、当該アフォーカル光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列したアフォーカル光学レンズ群と、
前記アフォーカル光学系の光軸を通って当該アフォーカル光学系を透過した光を一点に収束する第2の方向調整レンズ系と、
前記第2の方向調整レンズ系によって光が収束された点に主点を有し、アフォーカル光学レンズ群によって結像された要素画像群を別の位置に結像させる結像光学系と、
前記第2の方向調整レンズ系によって収束されて前記結像光学系の主点を通過した光を平行光に変換する、あるいは、ある点に収束する第1の方向調整レンズ系と、
前記結像光学系によって結像された前記要素画像の各々に対応し、その対応する前記要素画像からの光を出射して、前記被写体の立体像を再生する要素画像光学系を、当該要素画像光学系の光軸に対して直交する同一平面上に複数配列した要素画像レンズ群と、
を備え、
前記画像表示手段は、前記要素画像レンズ群及び前記アフォーカル光学レンズ群の光軸に直交する同一平面上に配列され、
前記第1の集光光学系の焦点距離が前記第2の集光光学系の焦点距離より大きいことを特徴とする立体像表示装置。 A stereoscopic image display device configured to display a stereoscopic image by inputting an elemental image group, which is an image for displaying a stereoscopic image of a subject, including a plurality of elemental images,
A plurality of image display means for displaying an image composed of one or a plurality of the element images;
Corresponding to each of the image display means, a second condensing optical system for condensing light from the corresponding image display means, and installed on the optical axis of the second condensing optical system, An afocal optical system including a first condensing optical system that condenses light from the second condensing optical system with the same aperture as the second condensing optical system is provided. A plurality of afocal optical lens groups arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the system;
A second direction adjustment lens system that converges light transmitted through the afocal optical system through the optical axis of the afocal optical system into one point;
An imaging optical system having a principal point at a point where light is converged by the second direction adjustment lens system, and imaging an elemental image group formed by the afocal optical lens group at another position;
A first direction adjusting lens system that converts the light converged by the second direction adjusting lens system and passed through the principal point of the imaging optical system into parallel light, or converges to a certain point;
An element image optical system that corresponds to each of the element images imaged by the imaging optical system, emits light from the corresponding element image, and reproduces the stereoscopic image of the subject. A plurality of elemental image lens groups arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the optical system;
With
The image display means is arranged on the same plane orthogonal to the optical axis of the element image lens group and the afocal optical lens group,
A stereoscopic image display device, wherein a focal length of the first condensing optical system is larger than a focal length of the second condensing optical system.
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