JP6006633B2 - 立体画像取得装置および立体画像取得方法 - Google Patents
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Description
具体的には、図11(a)に示す屈折率分布レンズ130aは、その長さzaが光線の蛇行ピッチの1/4に形成されている。すなわち、za=(π/2)/(A1/2)である。ここで、A1/2は屈折率分布レンズの材料によって定まる屈折率分布定数を表す。これにより、屈折率分布レンズ130aの焦平面が、屈折率分布レンズ130aの出射端面132aと一致している。さらに屈折率分布レンズ130aの出射端面132aは、撮像面113fに密着させた状態で配置されている。この場合、遠方の被写体の光が屈折率分布レンズ130aの入射端面131aから入射し、遠方の被写体の倒立像115aが、屈折率分布レンズ130aの出射端面132aに生成される。
請求項1に係る立体画像取得装置によれば、隣り合った屈折率分布レンズによって生成される光学像に重複を生じず、かつ、各屈折率分布レンズによって生成される光学像に欠落箇所を生じないようにして立体画像の情報を取得することができる。すなわち、インテグラルフォトグラフィ方式による撮像において、屈折率分布レンズにより光学素子アレイを構成した場合に、隣り合った微小な屈折率分布レンズ間での光の漏れを回避し、かつ屈折率分布レンズにより十分な大きさの光学像を生成することができる。したがって、立体画像取得装置により取得した情報を用いて表示される立体画像の品質を高めることができる。
請求項4に係る立体画像取得装置によれば、対物光学系を標準の焦点距離に合わせて光学像に重複や欠けが生じないように設定すれば、光学像を例えば拡大したときにも重複や欠けが生じない立体画像の情報を適切に取得することができる。
本発明の第1実施形態に係る立体画像取得装置の構成について説明する。なお、図8および図10に示した従来の立体画像取得装置101,103において100番台の符号を付して説明した構成要素で下2ケタの数字が同じ構成については同様の構成要素なので説明を適宜省略して説明する。
この条件を満足する距離gは、この条件と前記式(1)を用いて導出され、次の式(2)で表すことができる。
以上の手順で立体画像取得装置1の配置を決定して構成すれば、屈折率分布レンズ30により生成される微小な画像15において、重複もせず、かつ欠落も生じることがない。
本発明の第2実施形態に係る立体画像取得装置は、屈折率分布レンズの長さを指定している点が第1実施形態と相違する。その他の構成は第1実施形態と同様なので説明を省略し第1実施形態にて参照した図面を参照しつつ、主に数式にて説明する。
そこで、第2実施形態に係る立体画像取得装置1にて、例えば屈折率分布レンズ30から有限の距離L1に撮像面13fが合焦する状態としようとする場合、屈折率分布レンズ30の長さを、次の式(7)で表されるzに設定する(非特許文献1参照)。これにより、撮像面13fと屈折率分布レンズ30の焦平面とを一致させることができる。なお、図1に示す距離z1の絶対値と距離z2との和が有限の距離L1と等価である。
本発明の第3実施形態に係る立体画像取得装置および立体画像取得方法について、図7を参照(適宜図1参照)しながら説明する。図7に示す立体画像取得装置1Bは、フォーカス調整部61と、有効口径算出部62と、アイリス調整部63とを備え、対物光学系18の構成が第1実施形態の立体画像取得装置1とは異なっている。よって、立体画像取得装置1と同じ構成には同じ符号を付して説明を適宜省略する。
11a 円柱(被写体)
11b 角柱(被写体)
12 屈折率分布レンズアレイ
13 撮像素子
13f 撮像面
15 被写体の微小な画像
17,18 対物光学系
181 物側主点(第一主点)
182 像側主点(第二主点)
19 基板
19a レンズ孔
30 屈折率分布レンズ
31 入射端面
32 出射端面(焦平面)
40 カバーガラス
50 ガラス固定フレーム
61 フォーカス調整部(フォーカス調整手段)
62 有効口径算出部
63 アイリス調整部(アイリス調整手段)
64 絞り
Claims (5)
- 所定の半径を有した複数の屈折率分布レンズがレンズ径方向に2次元状に並んだ屈折率分布レンズアレイと、
被写体と前記屈折率分布レンズアレイとの間に配置された対物光学系と、
前記屈折率分布レンズアレイによって生成された光学像を取得するための撮像素子と、を備えた立体画像取得装置であって、
前記屈折率分布レンズアレイと前記撮像素子との距離は、前記屈折率分布レンズの出射端面より出射する光が前記撮像素子の位置においてレンズ径方向へ広がった差分の広がり幅と、隣り合う屈折率分布レンズ間の距離とが等しくなるように設定され、
前記対物光学系の有効口径は、当該対物光学系を介して前記屈折率分布レンズで受光可能な最大の範囲からの被写体の光を前記屈折率分布レンズアレイに並べられたすべての屈折率分布レンズにて受光できる大きさに設定されていることを特徴とする立体画像取得装置。 - 前記屈折率分布レンズアレイから前記対物光学系までの距離が固定され、
前記対物光学系は、固定された有効口径を有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の立体画像取得装置。 - 前記対物光学系は、複数のレンズの組み合わせにより構成され、
前記対物光学系の像側主点から前記屈折率分布レンズアレイまでの距離を変化させるフォーカス調整手段と、
前記対物光学系の像側主点から前記屈折率分布レンズアレイまでの距離に応じて前記対物光学系の有効口径の大きさを調整するアイリス調整手段と、
を備えている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の立体画像取得装置。 - 所定の半径を有した複数の屈折率分布レンズがレンズ径方向に2次元状に並んだ屈折率分布レンズアレイと、被写体と前記屈折率分布レンズアレイとの間に配置された対物光学系と、前記屈折率分布レンズアレイによって生成された光学像を取得するための撮像素子と、を備えた立体画像取得装置による立体画像取得方法であって、
前記屈折率分布レンズの出射端面より出射する光が前記撮像素子の位置においてレンズ径方向へ広がった差分の広がり幅と、隣り合う屈折率分布レンズ間の距離とが等しくなるように、前記屈折率分布レンズアレイと前記撮像素子との距離を設定する撮像素子距離設定ステップと、
対象とする被写体を決定して前記対物光学系から前記被写体までの距離を設定する被写体距離設定ステップと、
前記対物光学系の焦点距離と、前記被写体距離設定ステップにて設定した距離とから、前記屈折率分布レンズから前記対物光学系までの距離を設定する対物光学系距離設定ステップと、
前記対物光学系を介して前記屈折率分布レンズで受光可能な最大の範囲からの被写体の光を前記屈折率分布レンズアレイに並べられたすべての屈折率分布レンズにて受光できる大きさとなるように前記対物光学系の有効口径を設定する有効口径設定ステップと、
を含むことを特徴とする立体画像取得方法。
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