JP6288820B2 - 立体像撮影装置、要素画像群生成装置、そのプログラムおよび立体像表示装置 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による立体像表示システム100の構成を示す概略ブロック図である。立体像表示システム100は、立体像撮影装置10、要素画像群生成装置20、IP(Integral Photography;インテグラルフォトグラフィ)立体像表示装置30を含んで構成される。立体像撮影装置10は、被写体の立体像を表す複数の画像を撮影する。要素画像群生成装置20は、IP立体像表示装置30から要素画像の形状と、配列の傾き角φnを取得する。要素画像群生成装置20は、立体像撮影装置10が撮影した複数の画像から、IP立体像表示装置30から取得した形状の要素画像からなる要素画像群であって、要素画像の配列が、IP立体像表示装置30から取得した傾き角φnだけ回転している要素画像群を生成する。
gi:pl=gc:pc ・・・(3)
2×pl:gc=px:gs ・・・(4)
gc:pc=gc+gs:px+ps ・・・(5)
式(5)に式(4)、(1)を代入して、pc、pxを消去し、変形すると、式(2)が得られる。
なお、図3の断面図では、該断面に位置する要素カメラの数が3つの場合の例を示したが、さらに外側に要素カメラを配置して、より視域角を広くしてもよい。また、要素カメラ13−2、13−mのいずれかを備えず、要素カメラの数を2つにしても、1つのときよりも視域角を広くすることができる。あるいは、図3の断面とは、他の方向に要素カメラを配置して、該方向に視域角を広くしてもよい。
また、要素レンズ11−1〜11−nと、その要素レンズが形成する要素画像の中心を結んだ直線が平行となる配置のみについて説明したが、ある距離において交差するような配置でもよい。
上記では、仮想的に撮影した光線群を逆伝播させ、仮想撮像素子27に入射される光線群を得る場合について説明した。しかし、要素画像群算出部202は、仮想撮像素子27のある画素に入射される光線を逆方向にたどって行き、仮想要素表示素子25−1〜25−mのどの画素が対応するかを計算してもよい。
また、ステップS3では、光線の幅を無限小とし、設定するベクトルを一つのみとしたが、光線が、仮想撮影用要素レンズの主面において有限の幅φを有するようにしてもよい。その場合、始点をステップS2にて選択した画素、終点を仮想撮影用要素レンズの主点を中心とした幅φの範囲内とするベクトルを複数設定し、これらのベクトルから光線を逆方向にたどって行く計算を複数回行い、その結果の平均または重み付け加算を行い該画素の画素値とする。
図10は、傾き角φnに対する正規化された要素画像の大きさの変化を示すグラフである。図10より、傾き角φnにより、要素画像の長手方向と短手方向の大きさが制御可能であることがわかる。また、図11は、水平視域を広げる場合の要素画像の具体例を示す。図11に示すように、要素画像同士が重なり合うことなく、配置可能であることがわかる。
また、IP立体像表示装置30の要素レンズは、凸レンズだけでなく、平凸レンズや非球面レンズ、ピンホール、屈折率分布レンズ、ズームレンズ、液晶レンズ、キノフォーム、ホログラフィ、フレネルレンズ、組み合わせレンズなどでもよい。立体像撮影装置10の要素レンズ11−1〜11−n、撮影レンズ14−1〜14−mも同様である。
これにより、複数の要素カメラ13−1〜13−mによって撮影された複数の画像によって表わされる要素画像の画角は、複数の要素カメラ13−1〜13−mを併せた広いもの、すなわち互いに重なり合うような広い画角となる。したがって、例えば、要素画像の形状を、長手方向が要素レンズ11−1などの直径よりも長い長方形に変更する場合であっても、撮影後に、要素画像の形状を変更することができる。
これにより、複数の要素カメラ13−1〜13−mのサンプリング点を一致させ、IP立体像表示装置30の要素画像を生成するための情報を効率よく記録することができる。
これにより、複数の要素カメラ13−1〜13−mが記録する画像各々に対応する各サンプリング点における画角が、互いに接する。したがって、IP立体像表示装置30の要素画像を生成するための情報を効率よく記録することができる。
これにより、立体像撮影装置10が撮影した画像から、IP立体像表示装置30で表示する要素画像群を生成することができる。
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態における要素画像群生成装置20は、IP立体像表示装置30における傾き角φnを取得し、仮想撮影用要素レンズ26−1〜26−kの配列を傾き角φnだけ回転させている。第2の実施形態では、要素画像群生成装置20aは、仮想表示用要素レンズ21−1〜21−nの配列も傾き角φnだけ回転させる。さらに、立体像撮影装置10aは、要素レンズアレイ11の配列を傾き角φnだけ回転させる。
さらに、本実施形態では、要素レンズ11−1〜11−nの配列と、仮想表示用要素レンズ21−1〜21−nの配列も傾き角φnだけ回転させる。このため、立体像撮影装置10aのサンプリング点と、要素画像群生成装置20aの仮想撮影用要素レンズ26−1〜26−kの主点とが一致する。その結果、仮想撮像素子27における画素を求める際に行う光線の内挿処理が少なくなり、より高画質な立体像を撮影できるようになる。
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、さらに、立体像撮影装置10bの要素カメラ13−1〜13−m、要素画像群生成装置20bの仮想要素表示装置23−1〜23−mの配列も傾き角φnだけ回転させる。
これにより、仮想要素表示装置23−1〜23−mも、仮想表示用要素レンズアレイ21および仮想撮影用要素レンズアレイ26と同様の傾き角となるので、内挿処理を減らすことができる。
以下、図面を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。図18は、この発明の第4の実施形態による立体像表示システム100cの構成を示す概略ブロック図である。立体像表示システム100cは、立体像撮影装置10、IP立体像表示装置30cを含んで構成される。立体像撮影装置10は、図1における立体像撮影装置10と同様である。IP立体像表示装置30cは、立体像撮影装置10における要素カメラ13−1〜13−mに変えて、要素表示装置13c−1〜13c−mを有する。要素表示装置13c−1〜13c−mの各々は、立体像撮影装置10の要素カメラ13−1〜13−mのうち、それぞれ対応するものが撮影した画像を表示する。
11…要素レンズアレイ
11−1、11−2、11−n…要素レンズ
12…フィールドレンズ
13…要素カメラ群
13−1、13−2、13−m…要素カメラ
13c−1、13c−2、13c−m…要素表示装置
14−1、14−2、14−m…撮影レンズ
14c−1、14c−2、14c−m…投射レンズ
15−1、15−2、15−m…撮像素子
15c−1、15c−2、15c−m…表示素子
16a…要素レンズアレイ回転部
16b…要素カメラ群回転部
20…要素画像群生成装置
21…仮想表示用要素レンズアレイ
21−1、21−2、21−n…仮想表示用要素レンズ
22…仮想フィールドレンズ
23…仮想要素表示装置群
23−1、23−2、23−m…仮想要素表示装置
24−1、24−2、24−m…仮想要素投射レンズ
25−1、25−2、25−m…仮想要素表示素子
26…仮想撮影用要素レンズアレイ
26−1、25−2、25−k…仮想撮影用要素レンズ
27…仮想撮像素子
28…仮想撮影用要素レンズアレイ回転部
28a…仮想表示用要素レンズアレイ回転部
28b…仮想要素表示装置群回転部
30、30c…IP立体像表示装置
100、100c…立体像表示システム
201…画像取得部
202…要素画像群算出部
203…要素画像群出力部
204…要素画像形状取得部
Claims (5)
- インテグラルフォトグラフィ立体像表示装置で表示する立体像を表す複数の画像を撮影する立体像撮影装置であって、
複数の要素レンズを有する要素レンズアレイと、
複数の要素カメラと、
前記要素レンズアレイと、前記複数の要素カメラとの間に配置されるフィールドレンズと
を具備し、
前記複数の要素カメラの光軸間の距離は、前記フィールドレンズの焦点距離と、前記複数の要素レンズの主点間の距離との積を、前記要素レンズの焦点距離で割った値であり、
前記複数の要素カメラの撮像面の中心間の距離は、前記フィールドレンズの焦点距離と前記要素カメラの撮影レンズから撮像面までの距離との和を前記要素レンズの焦点距離で割った値から、前記要素カメラの撮影レンズから撮像面までの距離の2倍を前記フィールドレンズの焦点距離で割った値を引いた後、前記要素レンズの主点間の距離を掛けた値であり、
前記要素レンズアレイの配列の傾きを、前記インテグラルフォトグラフィ立体像表示装置における要素画像の配列の傾きにあわせること
を特徴とする立体像撮影装置。 - 前記複数の要素カメラの配列の傾きを、前記要素画像の配列の傾きにあわせることを特徴とする請求項1に記載の立体像撮影装置。
- 複数の要素レンズを有する要素レンズアレイと、複数の要素カメラと、前記要素レンズアレイと、前記複数の要素カメラとの間に配置されるフィールドレンズとを具備する立体像撮影装置が撮像した複数の画像を取得する画像取得部と、
インテグラルフォトグラフィ立体表示装置における要素画像の配列の傾きを示す情報を取得する要素画像形状取得部と、
前記画像取得部が取得した複数の画像から、前記立体像撮影装置における光線の経路を逆に辿ったときに、前記立体像撮影装置の要素レンズアレイの被写体側の焦点位置各々に配置された仮想撮影用要素レンズにより結像された画像を用いて、インテグラルフォトグラフィ立体像表示装置で表示する要素画像群を生成する要素画像群算出部と
を具備し、
前記要素画像群算出部は、前記光線の経路を逆に辿って前記要素画像群を生成する際に、前記立体像撮影装置の要素レンズアレイの配列の傾きと、前記仮想撮影用要素レンズの配列の傾きと、前記要素画像群の配列の傾きとを、前記要素画像形状取得部が取得した情報が示す傾きに合わせること
を特徴とする要素画像群生成装置。 - 前記要素画像群算出部は、前記光線の経路を逆に辿って前記要素画像群を生成する際に、前記複数の要素カメラの配列の傾きを、前記要素画像形状取得部が取得した情報が示す傾きに合わせること
を特徴とする請求項3に記載の要素画像群生成装置。 - コンピュータを、
複数の要素レンズを有する要素レンズアレイと、複数の要素カメラと、前記要素レンズアレイと、前記複数の要素カメラとの間に配置されるフィールドレンズとを具備する立体像撮影装置が撮像した複数の画像を取得する画像取得部、
インテグラルフォトグラフィ立体表示装置における要素画像の配列の傾きを示す情報を取得する要素画像形状取得部、
前記画像取得部が取得した複数の画像から、前記立体像撮影装置における光線の経路を逆に辿ったときに、前記立体像撮影装置の要素レンズアレイの被写体側の焦点位置各々に配置された仮想撮影用要素レンズにより結像された画像を用いて、インテグラルフォトグラフィ立体像表示装置で表示する要素画像群を生成する要素画像群算出部
として機能させるためのプログラムであって、
前記要素画像群算出部は、前記光線の経路を逆に辿って前記要素画像群を生成する際に、前記立体像撮影装置の要素レンズアレイの配列の傾きと、前記仮想撮影用要素レンズの配列の傾きと、前記要素画像群の配列の傾きとを、前記要素画像形状取得部が取得した情報が示す傾きに合わせること
を特徴とするプログラム。
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