JP6641138B2 - Diffusion characteristics acquisition device and diffusion characteristics reproduction device - Google Patents

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Description

本発明は、物体表面の光の拡散特性を取得及び再現する拡散特性取得装置及び拡散特性再現装置に関する。   The present invention relates to a diffusion characteristic acquisition device and a diffusion characteristic reproduction device that acquire and reproduce light diffusion characteristics of an object surface.

従来、デジタルカメラ等の撮像装置で撮像された画像データをもとにして、印刷した画像に光沢フィルムを付与して画像を形成することで、キラキラなどの質感を向上させる技術が知られていた(特許文献1参照)。しかしながら、この技術は印刷の技術であり、例えば宝石や光沢のある物体が持っているキラキラなどの質感をディスプレイで再現する方法や、そのための情報を光学的に取得する方法は従来知られていない。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technology for improving a texture such as glitter by giving a glossy film to a printed image and forming an image based on image data captured by an imaging device such as a digital camera. (See Patent Document 1). However, this technique is a printing technique, and for example, a method of reproducing a texture such as a glitter of a jewel or a glossy object on a display or a method of optically acquiring information for the purpose has not been known. .

特開2010−179573号公報JP 2010-179573 A

物体表面の輝度や色情報を取得及び再現する技術として、通常のカメラ及びディスプレイが知られている。これら通常のカメラ及びディスプレイの問題点について図11及び図12を参照して説明する。図11に示すカメラCは、一例として角柱及び円柱を被写体301a及び被写体301bとして撮影するものとする。このカメラCは、カメラレンズ302と撮像素子303とを備えている。カメラレンズ302は、1つの凸レンズで表したが、複数のレンズの組み合わせにより構成されていてもよい。撮像素子303は、通常の写真フィルムやCCD(Charge Coupled Device)撮像素子などの動画像を撮像可能な素子で構成されている。矢印320で示す方向に向いてカメラCで被写体を撮影すると、撮像素子303には、被写体301a,301bにそれぞれ対応した像304a,304bが結像する。このときの撮像素子303とカメラレンズ302との距離をX1とする。   Conventional cameras and displays are known as techniques for acquiring and reproducing luminance and color information on an object surface. The problems of these ordinary cameras and displays will be described with reference to FIGS. It is assumed that the camera C illustrated in FIG. 11 captures, as an example, a prism and a cylinder as the subject 301a and the subject 301b. The camera C includes a camera lens 302 and an image sensor 303. Although the camera lens 302 is represented by one convex lens, it may be configured by a combination of a plurality of lenses. The imaging device 303 is configured by a device capable of capturing a moving image such as a normal photographic film or a CCD (Charge Coupled Device) imaging device. When a subject is photographed by the camera C in the direction indicated by the arrow 320, images 304a and 304b corresponding to the subjects 301a and 301b are formed on the image sensor 303, respectively. The distance between the image sensor 303 and the camera lens 302 at this time is defined as X1.

ここでは、被写体301a上のある点301a0に着目し、この点301a0から例えば3本の光線301a1、301a2、301a3が発せられるものとする。これらの光線は、被写体自らが発する光線でもよいし、被写体に照射された光が反射することで生ずる光線でもよい。3本の光線301a1、301a2、301a3は、カメラレンズ302によって集光され、撮像素子303上には、被写体301a上の点301a0に対応した像304a0が生成される。ここで、点301a0から発せられる3本の光線301a1、301a2、301a3は、例えば被写体301の表面形状によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。しかしながら、撮像素子303で像304a0を取得する際は、これらの明るさや色が合成された状態で取得される、という問題がある。   Here, focusing on a certain point 301a0 on the subject 301a, it is assumed that, for example, three rays 301a1, 301a2, and 301a3 are emitted from this point 301a0. These rays may be rays emitted by the subject itself, or rays generated by reflection of light applied to the subject. The three light beams 301a1, 301a2, and 301a3 are collected by the camera lens 302, and an image 304a0 corresponding to the point 301a0 on the subject 301a is generated on the image sensor 303. Here, the three light beams 301a1, 301a2, and 301a3 emitted from the point 301a0 may have different brightness and color depending on the surface shape of the subject 301, for example. However, when the image sensor 303 acquires the image 304a0, there is a problem in that the image 304a0 is acquired in a state where the brightness and the color are combined.

同様に、被写体301b上のある点301b0に着目し、この点301b0から例えば3本の光線301b1、301b2、301b3が発せられるものとする。3本の光線301b1、301b2、301b3は、カメラレンズ302によって集光され、撮像素子303上には、被写体301b上の点301b0に対応した像304b0が生成される。   Similarly, focusing on a certain point 301b0 on the subject 301b, for example, three rays 301b1, 301b2, and 301b3 are emitted from this point 301b0. The three light beams 301b1, 301b2, and 301b3 are collected by the camera lens 302, and an image 304b0 corresponding to the point 301b0 on the subject 301b is generated on the image sensor 303.

図12は、表示素子412で構成されるディスプレイDを示す図である。表示素子412は、例えば液晶パネル等で構成されている。表示素子412は、図11に示すカメラCにより撮影された像304a及び像304bに対応した画像404a及び画像404bを表示する。観視者Hが矢印421で示す方向を向いて表示素子412を観察すると、角柱の画像404a及び円柱の画像404bを観察することができる。   FIG. 12 is a diagram illustrating a display D including the display element 412. The display element 412 is composed of, for example, a liquid crystal panel or the like. The display element 412 displays images 404a and 404b corresponding to the images 304a and 304b captured by the camera C illustrated in FIG. When the viewer H observes the display element 412 in the direction indicated by the arrow 421, the image 404a of the prism and the image 404b of the cylinder can be observed.

ここで、画像404a、404bや画像を構成する点404a0、404b0は、それぞれ、図11の撮像素子303で取得される明るさや色の情報と同一であるとする。そのため、点404a0は、被写体301a上の点301a0に対応しているが、ディスプレイの点404a0からは、観察方向によらず、同一の明るさや色が観察される問題がある。同様に、点404b0は、被写体301b上の点301b0に対応しているが、ディスプレイの点404b0からは、観察方向によらず、同一の明るさや色が観察される問題がある。   Here, it is assumed that the images 404a and 404b and the points 404a0 and 404b0 constituting the image are the same as the brightness and color information acquired by the image sensor 303 in FIG. 11, respectively. Therefore, although the point 404a0 corresponds to the point 301a0 on the subject 301a, there is a problem that the same brightness and color are observed from the point 404a0 on the display regardless of the viewing direction. Similarly, the point 404b0 corresponds to the point 301b0 on the subject 301b, but there is a problem that the same brightness and color are observed from the point 404b0 on the display regardless of the viewing direction.

前記したように、被写体の一点から発せられる光線、あるいは、被写体の一点に照射された光が反射することで生ずる光線は、例えば光線の方向によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。以下では、このように被写体の一点からの光線の方向によって異なる明るさや色の特性のことを、被写体の拡散特性と呼ぶこととする。   As described above, a light beam emitted from one point of a subject or a light beam generated by reflection of light applied to one point of a subject may have different brightness or color depending on, for example, the direction of the light beam. Hereinafter, such brightness and color characteristics that differ depending on the direction of light rays from one point of the subject will be referred to as diffusion characteristics of the subject.

実物、例えば光沢のある物体は、それを観察する人が見る位置によってキラキラと光る領域は異なるが、通常、カメラレンズ302で取得された2次元画像は、どの方向から見ても光沢がある場所は変わらず、キラキラなどの質感が低下してしまう。よって、図11に示したカメラCでは、被写体の拡散特性を取得することができず、その結果、図12に示したディスプレイDで被写体の拡散特性を再現することができない。
上述したように、実物の物体において方向によって明るさや色が異なっている場合に、その物体の状態をディスプレイで再現する方法や、再現するために必要な物体の情報を光学的に取得する方法はこれまで知られていなかった。
A real object, for example, a glossy object, has a glittering area that varies depending on the position seen by a person who observes the object. Usually, a two-dimensional image acquired by the camera lens 302 is located in a glossy place in any direction. Does not change, and the texture such as glitter decreases. Therefore, the camera C shown in FIG. 11 cannot acquire the diffusion characteristics of the subject, and as a result, the display D shown in FIG. 12 cannot reproduce the diffusion characteristics of the subject.
As described above, when the brightness and color of a real object are different depending on the direction, a method of reproducing the state of the object on a display and a method of optically acquiring information of the object necessary for reproduction are Previously unknown.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、物体表面の光の拡散特性を取得及び再現することができる拡散特性取得装置及び拡散特性再現装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an object to provide a diffusion characteristic acquisition device and a diffusion characteristic reproduction device that can acquire and reproduce light diffusion characteristics of an object surface. I do.

前記課題を解決するために、本発明に係る拡散特性取得装置は、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する拡散特性取得装置であって、被写体の側から順に、対物レンズと、複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、複数の光学素子が二次元状に並んだ光学素子アレイと、撮像素子と、を備え、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、前記開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置され、記対物レンズによって被写体の像が生成される位置に、前記開口アレイが配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problem, a diffusion characteristic acquisition device according to the present invention is a diffusion characteristic acquisition device that acquires information on brightness and color of a plurality of light beams emitted in different directions from one point of a subject as diffusion characteristics, In order from the side of the subject, an objective lens, an aperture array in which a plurality of apertures are two-dimensionally arranged, an optical element array in which a plurality of optical elements are two-dimensionally arranged, and an imaging element, the optical element comprising: individual optical elements constituting the array, the light passing through the individual openings forming the opening array is arranged in a position incident to a position where the front Symbol objective lens real image of the object is generated, the aperture array wherein the but are arranged.

かかる構成によれば、拡散特性取得装置では、対物レンズによって被写体の光学像が生成される位置に開口アレイが配置されているので、生成される光学像の内、被写体のある一点に寄与する複数の光線が開口アレイの開口の位置では交わって1つに重なるが、開口を通過すると複数の光線に分離される。そして、拡散特性取得装置では、光学素子アレイを構成する個々の光学素子が、開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置されているので、生成される光学像の内、ある一点に寄与する複数の光線が、個々の光学素子に入射する。そして、光学素子は、この一点に寄与する複数の光線を分離した状態で出射する。そして、拡散特性取得装置では、光学素子アレイを出射した光を撮像素子で受光することで、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得することができる。   According to such a configuration, in the diffusion characteristic acquisition device, since the aperture array is arranged at a position where the optical image of the subject is generated by the objective lens, a plurality of optical images generated that contribute to one point of the subject are provided. Are intersected and overlap at the position of the aperture in the aperture array, but are separated into a plurality of rays when passing through the aperture. In the diffusion characteristic acquisition device, since the individual optical elements constituting the optical element array are arranged at positions where light passing through the individual apertures constituting the aperture array is incident, an optical image generated A plurality of light beams contributing to a certain point are incident on individual optical elements. Then, the optical element emits the plurality of light beams contributing to this one point in a separated state. Then, in the diffusion characteristic acquisition device, the light emitted from the optical element array is received by the imaging element, so that information on the brightness and color of a plurality of light beams emitted in different directions from one point of the subject can be acquired as the diffusion characteristic. it can.

また、前記課題を解決するために、本発明に係る拡散特性再現装置は、拡散特性取得装置で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像を表示する表示素子を有して前記被写体の拡散特性を再現する拡散特性再現装置であって、前記表示素子の表示面の側から順に、複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ拡散特性制御光学素子アレイと、前記表示素子と、前記表示素子の表示面の反対側から光を照射する光源部と、を備え、前記開口アレイを構成する個々の開口は、前記光源部から出射され前記表示素子及び前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置され、かつ、前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上に配置されていることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a diffusion characteristic reproducing apparatus for displaying an image with a transmittance and a color corresponding to brightness and color information acquired as a diffusion characteristic of a subject by a diffusion characteristic acquiring apparatus. A diffusion characteristic reproduction device that has an element and reproduces the diffusion characteristic of the subject, comprising: an opening array in which a plurality of openings are two-dimensionally arranged in order from the display surface side of the display element; and A diffusion characteristic control optical element array in which a plurality of optical elements for controlling the direction of the transmitted light are two-dimensionally arranged, the display element, and a light source unit that emits light from the opposite side of the display surface of the display element, The individual apertures constituting the aperture array are arranged at positions where light emitted from the light source unit and passing through the respective optical elements constituting the display element and the diffusion characteristic control optical element array is incident, And, Characterized in that it is arranged in serial diffusion properties control optical element on the focal plane of the individual optical elements constituting the array.

かかる構成によれば、拡散特性再現装置では、拡散特性取得装置で取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像が表示素子に表現され、光源部によって表示素子の背面側から光が照射されるので、表示素子は、拡散特性取得装置で取得した被写体のある一点に寄与する複数の光線を出射する。そして、拡散特性再現装置では、表示素子から出射する複数の光線は拡散特性制御光学素子アレイに入射する。そして、拡散特性再現装置では、開口アレイを構成する個々の開口は、拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置されているので、開口アレイの開口の位置では複数の光線が交わって1つに重なるが、開口を通過すると複数の光線に分離される。これにより、拡散特性再現装置では、表示素子、光学素子及び開口を通過した光が、被写体表面の拡散特性を反映した方向に出射される。したがって、被写体において方向によって明るさや色が異なっていた場合に、拡散特性再現装置は、その被写体が持っている質感を向上させて表示することができる。   According to such a configuration, in the diffusion characteristic reproducing device, an image is expressed on the display element with a transmittance or a color corresponding to the brightness or color information acquired by the diffusion characteristic acquiring device, and the light source unit emits light from the back side of the display element. Is emitted, the display element emits a plurality of light beams that contribute to a certain point of the subject acquired by the diffusion characteristic acquisition device. Then, in the diffusion characteristic reproducing device, a plurality of light rays emitted from the display element enter the diffusion characteristic control optical element array. In the diffusion characteristic reproducing apparatus, the individual apertures constituting the aperture array are arranged at positions where light passing through the individual optical elements constituting the diffusion characteristic control optical element array is incident. At the position, a plurality of light beams intersect and overlap, but when passing through the aperture, they are separated into a plurality of light beams. As a result, in the diffusion characteristic reproducing device, the light that has passed through the display element, the optical element, and the opening is emitted in a direction that reflects the diffusion characteristic of the subject surface. Therefore, when the brightness or the color of the subject differs depending on the direction, the diffusion characteristic reproducing device can display the subject with an improved texture.

本発明は、以下に示す効果を奏するものである。
被写体の一点から発せられる光線、あるいは、被写体の一点に照射された光が反射することで生ずる光線は、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性があるが、本発明に係る拡散特性取得装置によれば、光線の方向によって異なる明るさや色の情報を取得することが可能となる。また、本発明に係る拡散特性再現装置によれば、拡散特性取得装置で取得された情報から、被写体において光線の方向によって異なる明るさや色の情報を再現することができる。
The present invention has the following effects.
A light ray emitted from one point of the subject or a light ray generated by reflection of light applied to one point of the subject may have different brightness and color depending on the direction of the light ray. According to the device, it is possible to acquire information on brightness and color that differ depending on the direction of the light beam. Further, according to the diffusion characteristic reproducing device according to the present invention, it is possible to reproduce information of brightness and color that differ depending on the direction of the light beam in the subject from the information acquired by the diffusion characteristic acquiring device.

本発明の第1実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the outline of the diffusion characteristic acquisition device concerning a 1st embodiment of the present invention typically. 本発明の第2実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline | summary of the diffusion characteristic acquisition apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing typically the outline of the diffusion characteristic acquisition device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性取得装置の動作を模式的に示す説明図である。It is an explanatory view showing typically operation of a diffusion characteristics acquisition device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the outline of the diffusion characteristic acquisition device concerning a 4th embodiment of the present invention typically. 本発明の第5実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the outline of the diffusion characteristics acquisition device concerning a 5th embodiment of the present invention typically. 本発明の第6実施形態に係る拡散特性取得装置の概略を模式的に示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram schematically illustrating an outline of a diffusion characteristic acquisition device according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating an outline of a diffusion characteristic reproduction device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline | summary of the diffusion characteristic reproduction apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る拡散特性再現装置の概略を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the outline | summary of the diffusion characteristic reproduction apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来技術に係る物体表面の情報を取得する装置の概略を模式的に示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram schematically illustrating an outline of an apparatus for acquiring information on an object surface according to a conventional technique. 従来技術に係る物体表面の情報を再現する装置の概略を模式的に示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an outline of an apparatus for reproducing information on an object surface according to a conventional technique.

[拡散特性取得装置]
(第1実施形態)
第1実施形態に係る拡散特性取得装置について図1を参照して説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。拡散特性取得装置1は、被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する装置である。この拡散特性取得装置1は、図1に示すように、被写体101a,101bの側から順に、対物レンズ102と、開口アレイ105と、光学素子アレイ106と、撮像素子103と、を備えている。
[Diffusion characteristics acquisition device]
(1st Embodiment)
A diffusion characteristic acquisition device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the size, positional relationship, and the like of the members illustrated in each drawing may be exaggerated for clarity of description. The diffusion characteristic acquisition device 1 is a device that acquires, as diffusion characteristics, information on the brightness and color of a plurality of light beams emitted from one point of a subject in different directions. As shown in FIG. 1, the diffusion characteristic acquiring apparatus 1 includes an objective lens 102, an aperture array 105, an optical element array 106, and an image sensor 103 in this order from the subjects 101a and 101b.

図1では、対物レンズ102を1つの凸レンズで表したが、対物レンズ102は複数のレンズの組み合わせにより構成されていてもよい。
撮像素子103は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子を出射する光を受光するものである。撮像素子103は、通常の写真フィルムやCCD撮像素子などの動画像を撮像可能な素子で構成されている。撮像素子103は、光学素子アレイ106に対して開口アレイ105とは反対側に配置される。
In FIG. 1, the objective lens 102 is represented by one convex lens, but the objective lens 102 may be configured by a combination of a plurality of lenses.
The imaging element 103 receives light emitted from each optical element constituting the optical element array 106. The imaging device 103 is configured by a device capable of capturing a moving image, such as a normal photographic film or a CCD imaging device. The image sensor 103 is arranged on the opposite side of the optical element array 106 from the aperture array 105.

光学素子アレイ106は、複数の光学素子106aを二次元状に並べて構成されている。なお、図1では、光学素子アレイ106を光学素子106aの配列面に沿った方向で示しているので、複数の光学素子106aが直線状に図示されている。
この光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、開口アレイ105を構成する個々の開口105aを通過する光が入射する位置に配置されている。
光学素子106aの配列は、例えば正方格子状(グリッド構造)である。なお、光学素子106aの配列は、俵積状いわゆるラインオフセット状に配列してもよい。
光学素子アレイ106の平面視の輪郭は例えば矩形である。なお、光学素子アレイ106の平面視の輪郭は、その他の多角形、円形、楕円形であってもよい。
The optical element array 106 is configured by arranging a plurality of optical elements 106a two-dimensionally. In FIG. 1, since the optical element array 106 is shown in a direction along the arrangement surface of the optical elements 106a, the plurality of optical elements 106a are shown in a straight line.
The individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 are arranged at positions where light passing through the individual openings 105a constituting the aperture array 105 is incident.
The arrangement of the optical elements 106a is, for example, a square lattice (grid structure). In addition, the arrangement of the optical elements 106a may be arranged in a bale stack shape, that is, a line offset shape.
The outline of the optical element array 106 in a plan view is, for example, a rectangle. The outline of the optical element array 106 in a plan view may be another polygon, a circle, or an ellipse.

光学素子アレイ106は、開口アレイ105に対して対物レンズ102とは反対側に配置されている。光学素子アレイ106は、開口アレイ105から所定の距離d1だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d1は、ここでは、一例として光学素子アレイ106の焦平面に開口アレイ105を一致させたときの距離と同じであるものとする。なお、光学素子アレイ106は、撮像素子103から所定の距離d2だけ離れた位置に配置されている。   The optical element array 106 is arranged on the side opposite to the objective lens 102 with respect to the aperture array 105. The optical element array 106 is arranged at a position separated from the aperture array 105 by a predetermined distance d1. Here, the predetermined distance d1 is, for example, the same as the distance when the aperture array 105 is aligned with the focal plane of the optical element array 106. The optical element array 106 is arranged at a position separated from the image sensor 103 by a predetermined distance d2.

本実施形態では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、凸レンズであるものとした。光学素子アレイ106では、凸レンズが密集した状態で配置されている。図1では、10個の凸レンズを図示したが、光学素子106aの個数は任意である。   In the present embodiment, as an example, each of the optical elements 106a constituting the optical element array 106 is a convex lens. In the optical element array 106, convex lenses are densely arranged. FIG. 1 shows ten convex lenses, but the number of optical elements 106a is arbitrary.

開口アレイ105は、板状の部材に例えば円形や矩形の孔からなる開口105aを設けて構成されている。板状の部材は、被写体からの光を透過しない材料で構成されている。この板状の部材は、表面での光の反射率が0となる板であるものを用いれば好適であるが、その材料は特に限定されるものではない。この開口アレイ105は、複数の開口105aを二次元状に並べて構成されている。開口105aの配列方法は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子の配列方法と同様である。つまり、光学素子アレイ106の光学素子106aが例えば正方格子状の配列であれば、開口アレイ105の開口105aも正方格子状の配列とする。拡散特性取得装置1では、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aの主点と、対物レンズ102の主点を通る直線上に配置されていることとした。また、開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体に対応した像が結像する位置に配置される。このときの開口アレイ105と対物レンズ102との距離をX1とする。   The aperture array 105 is configured by providing an aperture 105a made of, for example, a circular or rectangular hole in a plate-shaped member. The plate-like member is made of a material that does not transmit light from the subject. The plate-shaped member is preferably a plate having a light reflectance of 0 on its surface, but the material is not particularly limited. The aperture array 105 is configured by arranging a plurality of apertures 105a two-dimensionally. The method of arranging the openings 105a is the same as the method of arranging the individual optical elements constituting the optical element array 106. That is, if the optical elements 106a of the optical element array 106 are arranged in, for example, a square lattice, the openings 105a of the aperture array 105 are also arranged in a square lattice. In the diffusion characteristic acquiring apparatus 1, the centers of the individual apertures 105a constituting the aperture array 105 are arranged on a straight line passing through the principal points of the individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 and the principal points of the objective lens 102. It has been done. The aperture array 105 is arranged at a position where an image corresponding to a subject is formed by the objective lens 102. The distance between the aperture array 105 and the objective lens 102 at this time is X1.

次に、拡散特性取得装置1の作用について図1を参照して説明する。
拡散特性取得装置1は、一例として角柱及び円柱を、被写体101a及び被写体101bとして、矢印で示す撮影方向120から撮影するものとする。拡散特性取得装置1の開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体101a及び被写体101bにそれぞれ対応した像104a及び像104bが結像する位置に配置される。また、一例として、開口アレイ105は、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されているものとする。
Next, the operation of the diffusion characteristic acquisition device 1 will be described with reference to FIG.
As an example, the diffusion characteristic acquiring apparatus 1 captures a prism and a cylinder as a subject 101a and a subject 101b from a shooting direction 120 indicated by an arrow. The aperture array 105 of the diffusion characteristic acquiring apparatus 1 is arranged at a position where the objective lens 102 forms the images 104a and 104b corresponding to the subject 101a and the subject 101b, respectively. Also, as an example, it is assumed that the aperture array 105 is arranged so as to coincide with the focal plane of the optical element array 106.

また、被写体101a上のある点101a0に着目し、この点101a0から例えば3本の光線101a1、101a2、101a3が発せられるものとする。
同様に、被写体101b上のある点101b0に着目し、この点101b0から例えば3本の光線101b1、101b2、101b3が発せられるものとする。
これらの光線は、被写体自らが発する光線でもよいし、被写体に照射された光が反射することで生ずる光線でもよい。
Focusing on a certain point 101a0 on the subject 101a, for example, three rays 101a1, 101a2, and 101a3 are emitted from this point 101a0.
Similarly, focusing on a certain point 101b0 on the subject 101b, it is assumed that, for example, three rays 101b1, 101b2, and 101b3 are emitted from this point 101b0.
These rays may be rays emitted by the subject itself, or rays generated by reflection of light applied to the subject.

ここで、例えば点101a0から発せられる3本の光線101a1、101a2、101a3は、被写体101aの表面形状によって、異なる明るさや色を有する可能性がある。つまり、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性がある。
これらの光線101a1、101a2、101a3は、対物レンズ102の作用により像104aの点で交差するように進行し、開口アレイ105を構成する開口105aを通過して、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aに到達する。
Here, for example, the three light beams 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from the point 101a0 may have different brightness and color depending on the surface shape of the subject 101a. That is, there is a possibility of having different brightness and color depending on the direction of the light beam.
The light rays 101a1, 101a2, and 101a3 travel so as to intersect at the point of the image 104a by the action of the objective lens 102, pass through an opening 105a forming an aperture array 105, and form an optical element forming an optical element array 106. Reach 106a.

開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されている場合、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aを通過した光線101a1、101a2、101a3は、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される。ここで、像104a1は像104aに寄与する光線101a1が生成する像であり、像104a2は像104aに寄与する光線101a2が生成する像であり、像104a3は、像104aに寄与する光線101a3が生成する像である。   When the aperture array 105 is arranged so as to coincide with the focal plane of the optical element array 106, the light beams 101a1, 101a2, and 101a3 that have passed through the optical elements 106a constituting the optical element array 106 are different from each other on the image sensor 103. At the position, the images are recorded as images 104a1, 104a2, and 104a3. Here, the image 104a1 is an image generated by the light beam 101a1 contributing to the image 104a, the image 104a2 is an image generated by the light beam 101a2 contributing to the image 104a, and the image 104a3 is an image generated by the light beam 101a3 contributing to the image 104a. Image.

前記したように被写体101a上のある点101a0から発せられる光線、あるいは、点101a0に照射された光が反射することで生ずる光線は、光線の方向によって異なる明るさや色を有する可能性があるが、この光の拡散特性を図11に記載したカメラCでは取得することができなかった。本実施形態に係る拡散特性取得装置1によれば、この拡散特性を取得することが可能となる。なお、図1では、点101a0から発せられる3本の光線101a1、101a2、101a3について図示したが、実際には、拡散特性取得装置1は、撮像素子103を構成する画素の数に対応する本数の光線を撮像素子103で記録して取得することができる。   As described above, a light ray emitted from a certain point 101a0 on the subject 101a, or a light ray generated by reflecting light applied to the point 101a0 may have different brightness and color depending on the direction of the light ray, This light diffusion characteristic could not be obtained by the camera C described in FIG. According to the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the present embodiment, it is possible to acquire this diffusion characteristic. In FIG. 1, three light beams 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from the point 101a0 are illustrated. However, in actuality, the diffusion characteristic acquisition device 1 has a number of light beams corresponding to the number of pixels constituting the image sensor 103. Light rays can be recorded and acquired by the image sensor 103.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図2を参照して説明する。
第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bは、図1に示した拡散特性取得装置1と同じ構成要素を備えるが、開口アレイ105と光学素子アレイ106との配置が異なっている。なお、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(2nd Embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. 1, but differs in the arrangement of the aperture array 105 and the optical element array 106. The same components as those of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aは、凸レンズであるものとした。また、拡散特性取得装置1Bでは、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aの光軸上に配置されていることとした。
本実施形態に係る拡散特性取得装置1Bは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同様の作用により同様に拡散特性を取得することが可能となる。
In the present embodiment, as an example, each of the optical elements 106a constituting the optical element array 106 is a convex lens. In addition, in the diffusion characteristic acquisition device 1B, the center of each opening 105a forming the aperture array 105 is arranged on the optical axis of each optical element 106a forming the optical element array 106.
The diffusion characteristic acquisition device 1B according to the present embodiment can acquire the diffusion characteristic similarly by the same operation as the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment.

第1及び第2実施形態では、開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致して配置されている場合について説明したが、開口アレイ105が、光学素子アレイ106の焦平面に一致していない構成としてもよい。   In the first and second embodiments, the case where the aperture array 105 is arranged so as to coincide with the focal plane of the optical element array 106 has been described, but the aperture array 105 coincides with the focal plane of the optical element array 106. It is good also as composition which does not have.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図3を参照して説明する。第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cは、図1に示した拡散特性取得装置1と同じ構成要素を備えると共に、さらに集光用レンズアレイ106cを備えている点が異なっている。なお、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquisition device 1C according to the third embodiment is different from the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. 1 in that the diffusion characteristic acquisition device 1C includes the same components as the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. The same components as those of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

集光用レンズアレイ106cは、複数のレンズ106c1を二次元状に並べて構成されている。集光用レンズアレイ106cでは、凸レンズが密集した状態で配置されている。レンズ106c1の配列は、例えばラインオフセット状又は正方格子状である。
集光用レンズアレイ106cは、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に配置されている。集光用レンズアレイ106cは、撮像素子103から所定の距離d3だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d3は、ここでは、一例として集光用レンズアレイ106cの焦平面に撮像素子103を一致させたときの距離と同じであるものとする。
The condensing lens array 106c is configured by arranging a plurality of lenses 106c1 two-dimensionally. In the condensing lens array 106c, the convex lenses are arranged in a dense state. The arrangement of the lenses 106c1 is, for example, a line offset shape or a square lattice shape.
The converging lens array 106c is arranged between the optical element array 106 and the image sensor 103. The condenser lens array 106c is arranged at a position separated from the image sensor 103 by a predetermined distance d3. Here, the predetermined distance d3 is, for example, the same as the distance when the image sensor 103 is made to coincide with the focal plane of the converging lens array 106c.

集光用レンズアレイ106cを構成するレンズ106c1は、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aよりも小さい。集光用レンズアレイ106cは、光学素子アレイ106を構成する1個の光学素子106aに対して、複数のレンズ106c1を備えている。光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aに対応する、集光用レンズアレイ106cを構成するレンズ106c1の個数は、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aで取得しようとする所望の光線の個数と同数に設定される。   The lens 106c1 that forms the condensing lens array 106c is smaller than the optical element 106a that forms the optical element array 106. The condensing lens array 106c includes a plurality of lenses 106c1 for one optical element 106a constituting the optical element array 106. The number of lenses 106c1 constituting the condensing lens array 106c corresponding to the individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 is determined by the desired number of the optical elements 106a constituting the optical element array 106. It is set to the same number as the number of rays.

図3では、一例として、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106aで、3本の光線の情報を取得する場合について図示しているため、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aの1つに対して、集光用レンズアレイ106cにおいて3つのレンズ106c1を図示している。集光用レンズアレイ106cを構成する個々のレンズ106c1は、撮像素子103を構成する画素と同程度の径を有することが好ましい。このように構成することで、被写体の拡散特性をより詳細に取得することができる。   FIG. 3 illustrates, as an example, a case in which information of three light beams is acquired by each of the optical elements 106a constituting the optical element array 106. Therefore, one of the optical elements 106a constituting the optical element array 106 is illustrated. On the other hand, three lenses 106c1 are illustrated in the condensing lens array 106c. It is preferable that each lens 106c1 constituting the condensing lens array 106c has a diameter substantially equal to that of a pixel constituting the image sensor 103. With this configuration, it is possible to acquire the diffusion characteristics of the subject in more detail.

次に、集光用レンズアレイ106cの作用について図3及び図4を参照して説明する。図3では、図1と同様に、光学素子アレイ106を構成する光学素子106aを通過した光線101a1、101a2、101a3が、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される様子を示している。このうち例えば像104a2に注目すると、像104a2は、像104aに寄与する光線101a2が生成する像である。図3では、光線101a2を1本の線として図示していたが、図4では、この光線101a2について注目して詳細に図示している。   Next, the operation of the condensing lens array 106c will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, similarly to FIG. 1, light rays 101 a 1, 101 a 2, and 101 a 3 that have passed through the optical element 106 a constituting the optical element array 106 are recorded as images 104 a 1, 104 a 2, and 104 a 3 at different positions on the image sensor 103 respectively. It shows the appearance that it is. When attention is paid to, for example, the image 104a2, the image 104a2 is an image generated by the light beam 101a2 contributing to the image 104a. In FIG. 3, the light beam 101a2 is illustrated as one line, but in FIG. 4, the light beam 101a2 is illustrated in detail by focusing on the light beam 101a2.

図4では、この光線101a2を図示すると共に、その一本の光線に伴った所定の広がり領域101a21を図示している。この領域101a21に対応する光の広がり(図3では1本の光線101a2)が、集光用レンズアレイ106cを構成する1つのレンズ106c1の全体の領域に入射する光に対応している。つまり、像104a2として撮像素子103上の画素によって取得される光とは、詳細には、領域101a21に対応する光のことである。本実施形態に係る拡散特性取得装置1Cは、集光用レンズアレイ106cの作用により、光学素子アレイ106を通過した光を、効率良く撮像素子103で取得することが可能となる。   FIG. 4 illustrates the light beam 101a2 and a predetermined spread area 101a21 associated with the single light beam. The spread of the light corresponding to this area 101a21 (one light ray 101a2 in FIG. 3) corresponds to the light incident on the entire area of one lens 106c1 constituting the condensing lens array 106c. That is, the light acquired by the pixels on the image sensor 103 as the image 104a2 is, in detail, light corresponding to the region 101a21. The diffusion characteristic acquiring apparatus 1C according to the present embodiment can efficiently acquire the light that has passed through the optical element array 106 by the image sensor 103 by the action of the converging lens array 106c.

なお、図4では、点101a0から発せられる光線の内、光線101a2について図示したが、集光用レンズアレイ106cは、他の点から発せられる、他の光線についても同様の作用を供する。   Although FIG. 4 illustrates the light ray 101a2 among the light rays emitted from the point 101a0, the condensing lens array 106c provides the same effect for other light rays emitted from another point.

第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cでは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1の配置において、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に、集光用レンズアレイ106cを備えることとしたが、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bの配置において、光学素子アレイ106と撮像素子103との間に、集光用レンズアレイ106cを備えることとしてもよい。   In the diffusion characteristic acquisition device 1C according to the third embodiment, a light collecting lens array 106c is provided between the optical element array 106 and the imaging device 103 in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment. However, in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment, a condensing lens array 106c may be provided between the optical element array 106 and the image sensor 103.

(第4実施形態)
第4実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図5を参照して説明する。第4実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、図2に示した拡散特性取得装置1Bと同じ構成要素を同じ配置で備えると共に、さらに遮光板130を備えている点が異なっている。なお、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Fourth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquiring device 1D according to the fourth embodiment is different from the diffusion characteristic acquiring device 1B shown in FIG. The same components as those of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

遮光板130は、表面での光の反射率が0となる板であるものを用いれば好適であるが、材料は特に限定されるものではなく、例えば、被写体からの光を透過しない材料から製造されている。遮光板130は、図5に示すように、光学素子アレイ106と撮像素子103とを接続するように配置されている。
本実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、遮光板130を設けたことで、光学素子アレイ106を構成する個々の光学素子106a間で光の漏れを防ぐことができる。
The light-shielding plate 130 is preferably a plate having a light reflectance of 0 on its surface, but the material is not particularly limited. For example, the light-shielding plate 130 is made of a material that does not transmit light from the subject. Have been. The light shielding plate 130 is arranged so as to connect the optical element array 106 and the image sensor 103, as shown in FIG.
The diffusion characteristic acquiring apparatus 1D according to the present embodiment can prevent light leakage between the individual optical elements 106a constituting the optical element array 106 by providing the light shielding plate 130.

第4実施形態に係る拡散特性取得装置1Dは、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bの配置において遮光板130を設けることとしたが、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1の配置において遮光板130を設けることとしてもよい。   In the diffusion characteristic acquisition device 1D according to the fourth embodiment, the light shielding plate 130 is provided in the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment, but the arrangement of the diffusion characteristic acquisition device 1 according to the first embodiment is set. , A light shielding plate 130 may be provided.

また、第3実施形態に係る拡散特性取得装置1Cの配置において、集光用レンズアレイ106cと撮像素子103とを接続するように遮光板130を設けることとしてもよい。このようにすることで、集光用レンズアレイ106cを構成する個々のレンズ106c1間で光の漏れを防ぐことができる。   Further, in the arrangement of the diffusion characteristic acquiring device 1C according to the third embodiment, a light shielding plate 130 may be provided so as to connect the light-collecting lens array 106c and the image sensor 103. By doing so, it is possible to prevent light from leaking between the individual lenses 106c1 constituting the condensing lens array 106c.

(第5実施形態)
第5実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図6を参照して説明する。第5実施形態に係る拡散特性取得装置1Eは、図6に示すように、対物レンズ102と、開口アレイ105と、光学素子アレイ107と、撮像素子103と、を備えている。なお、第2実施形態に係る拡散特性取得装置1Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Fifth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E according to the fifth embodiment includes an objective lens 102, an aperture array 105, an optical element array 107, and an image sensor 103. The same components as those of the diffusion characteristic acquisition device 1B according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

拡散特性取得装置1Eでは、光学素子アレイ107を構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズ107eであるものとした。
屈折率分布レンズ107eは、例えばレンズの光軸に直交する断面において周辺から中心に向かって2乗特性のような不均一な屈曲分布を有するように構成される。
屈折率分布レンズ107eは、入射端面から出射端面までの長さLが、入射端面に点光源が配置された場合に平行光が出射端面より出射するような長さに設定されている。
光学素子アレイ107では、屈折率分布レンズ107eが密集した状態で配置されている。屈折率分布レンズ107eの配列は、例えば正方格子状やラインオフセット状である。
In the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E, each optical element constituting the optical element array 107 is a refractive index distribution lens 107e.
The refractive index distribution lens 107e is configured to have a non-uniform bending distribution such as a square characteristic from the periphery to the center in a cross section orthogonal to the optical axis of the lens, for example.
The length L of the refractive index distribution lens 107e from the incident end face to the emission end face is set such that parallel light is emitted from the emission end face when a point light source is disposed on the incidence end face.
In the optical element array 107, the refractive index distribution lenses 107e are arranged in a dense state. The arrangement of the refractive index distribution lenses 107e is, for example, a square lattice shape or a line offset shape.

開口アレイ105は、対物レンズ102によって被写体に対応した像が結像する位置に配置され、また、光学素子アレイ107の入射端面に配置されている。開口アレイ105には、屈折率分布レンズ107eの光軸に一致するように開口105aが配置されている。つまり、開口アレイ105を構成する個々の開口105aの中心が、光学素子アレイ107を構成する個々の屈折率分布レンズ107eの光軸上に配置されている。   The aperture array 105 is arranged at a position where an image corresponding to a subject is formed by the objective lens 102, and is arranged on the incident end face of the optical element array 107. In the aperture array 105, apertures 105a are arranged so as to coincide with the optical axis of the gradient index lens 107e. That is, the centers of the individual apertures 105a constituting the aperture array 105 are arranged on the optical axes of the individual refractive index distribution lenses 107e constituting the optical element array 107.

撮像素子103は、光学素子アレイ107に対して開口アレイ105とは反対側に配置され、また、光学素子アレイ107の出射端面に配置されている。
なお、図6では、拡散特性取得装置1Eの開口アレイ105と光学素子アレイ107と撮像素子103とを接合した部材を分かり易く示すために、1つの屈折率分布レンズ107eと、対応する開口アレイ105の単位要素105eと、対応する撮像素子103の単位要素103eとを分解して図示した。
The imaging element 103 is arranged on the opposite side of the aperture array 105 with respect to the optical element array 107, and is arranged on the emission end face of the optical element array 107.
In FIG. 6, one index distribution lens 107e and a corresponding aperture array 105 are shown in order to clearly show a member in which the aperture array 105, the optical element array 107, and the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E are joined. And the unit element 103e of the corresponding image sensor 103 are shown in an exploded manner.

本実施形態に係る拡散特性取得装置1Eでは、例えば被写体101a上のある点101a0から発せられる光線101a1、101a2、101a3は、対物レンズ102の作用により像104aの点で交差するように進行し、開口アレイ105を構成する開口105a、及び光学素子アレイ107を構成する屈折率分布レンズ107eを通過する。屈折率分布レンズ107eを通過した光線101a1、101a2、101a3は、それぞれ撮像素子103上の異なる位置に、像104a1、104a2、104a3として記録される。このように、拡散特性取得装置1Eは、第1実施形態に係る拡散特性取得装置1と同様の作用により同様に拡散特性を取得することが可能となる。   In the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E according to the present embodiment, for example, the rays 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from a certain point 101a0 on the subject 101a advance so as to intersect at the point of the image 104a by the action of the objective lens 102, and The light passes through an aperture 105a forming the array 105 and a gradient index lens 107e forming the optical element array 107. Light beams 101a1, 101a2, and 101a3 that have passed through the refractive index distribution lens 107e are recorded as images 104a1, 104a2, and 104a3 at different positions on the image sensor 103, respectively. As described above, the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E can acquire the diffusion characteristic similarly by the same operation as the diffusion characteristic acquiring apparatus 1 according to the first embodiment.

(第6実施形態)
第6実施形態に係る拡散特性取得装置の構成について図7を参照して説明する。第6実施形態に係る拡散特性取得装置1Fは、図6に示した拡散特性取得装置1Eと同じ構成要素を備えると共に、さらに集光用レンズアレイ107cを備えている点が異なっている。なお、第5実施形態に係る拡散特性取得装置1Eと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Sixth embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic acquisition device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. The diffusion characteristic acquisition device 1F according to the sixth embodiment is different from the diffusion characteristic acquisition device 1E shown in FIG. The same components as those of the diffusion characteristic acquiring apparatus 1E according to the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

集光用レンズアレイ107cは、複数のレンズ107c1を二次元状に並べて構成されている。集光用レンズアレイ107cでは、凸レンズが密集した状態で配置されている。レンズ107c1の配列は、例えばラインオフセット状又は正方格子状である。
集光用レンズアレイ107cは、光学素子アレイ107と撮像素子103との間に配置されている。より詳細には、集光用レンズアレイ107cは、光学素子アレイ107に近接して配置され、また、撮像素子103から所定の距離d4だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d4は、ここでは、一例として集光用レンズアレイ107cの焦平面に撮像素子103を一致させたときの距離と同じであるものとする。
The condenser lens array 107c is configured by arranging a plurality of lenses 107c1 two-dimensionally. In the condenser lens array 107c, the convex lenses are arranged in a dense state. The arrangement of the lenses 107c1 is, for example, a line offset shape or a square lattice shape.
The condenser lens array 107c is arranged between the optical element array 107 and the image sensor 103. More specifically, the condensing lens array 107c is arranged close to the optical element array 107, and is arranged at a position separated from the image sensor 103 by a predetermined distance d4. Here, the predetermined distance d4 is, for example, the same as the distance when the image sensor 103 is made to coincide with the focal plane of the converging lens array 107c.

光学素子アレイ107を構成する個々の屈折率分布レンズ107eに対応する、集光用レンズアレイ107cを構成するレンズ107c1の個数は、屈折率分布レンズ107eで取得しようとする所望の光線の個数と同数に設定される。集光用レンズアレイ107cを構成する個々のレンズ107c1は、撮像素子103を構成する画素と同程度の径を有することが好ましい。   The number of lenses 107c1 constituting the condensing lens array 107c corresponding to each of the gradient index lenses 107e constituting the optical element array 107 is the same as the number of desired light beams to be acquired by the gradient index lens 107e. Is set to It is preferable that each lens 107c1 constituting the condensing lens array 107c has a diameter substantially equal to that of a pixel constituting the image sensor 103.

本実施形態に係る拡散特性取得装置1Fでは、集光用レンズアレイ107cが、図4に記載した集光用レンズアレイ106cと同様に作用する。したがって、拡散特性取得装置1Fは、集光用レンズアレイ107cの作用により、光学素子アレイ107を通過した光を、効率良く撮像素子103で取得することが可能となる。   In the diffusion characteristic acquiring apparatus 1F according to the present embodiment, the converging lens array 107c operates in the same manner as the converging lens array 106c illustrated in FIG. Therefore, the diffusion characteristic acquiring apparatus 1F can efficiently acquire the light that has passed through the optical element array 107 by the imaging element 103 by the action of the converging lens array 107c.

[拡散特性再現装置]
(第1実施形態)
第1実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図8を参照して説明する。
第1実施形態に係る拡散特性再現装置2は、拡散特性取得装置1(又は1B〜1F)で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報を用いて被写体の拡散特性を再現する装置である。この拡散特性再現装置2は、図8に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ111と、表示素子112と、光源部20と、を備えている。
[Diffusion characteristic reproduction device]
(1st Embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The diffusion characteristic reproduction device 2 according to the first embodiment is a device that reproduces the diffusion characteristics of a subject using the brightness and color information acquired as the diffusion characteristics of the subject by the diffusion characteristic acquisition device 1 (or 1B to 1F). . As shown in FIG. 8, the diffusion characteristic reproduction device 2 includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 111, a display element 112, a light source unit 20, It has.

表示素子112は、平面上の個々の位置で異なる透過率や色を表現することができる素子である。表示素子112は、例えば液晶パネル等で構成されている。表示素子112には、拡散特性取得装置1で取得した被写体の明るさや色の情報に対応した透過率や色で、当該被写体の画像が表現される。   The display element 112 is an element capable of expressing different transmittances and colors at individual positions on a plane. The display element 112 is composed of, for example, a liquid crystal panel or the like. On the display element 112, an image of the subject is expressed by a transmittance or a color corresponding to the brightness or color information of the subject acquired by the diffusion characteristic acquiring device 1.

光源部20は、表示素子112の表示面の反対側(背面)から光を照射するバックライトある。この光源部20は、面状の光源であり、ここでは、一例として平行光を照射するために、光源方向制御光学素子アレイ113と、点光源アレイ114と、を備えている。   The light source unit 20 is a backlight that emits light from the opposite side (back side) of the display surface of the display element 112. The light source unit 20 is a planar light source, and here includes, for example, a light source direction control optical element array 113 and a point light source array 114 for irradiating parallel light.

光源方向制御光学素子アレイ113は、光の方向を制御する複数の光学素子113aを二次元状に並べて構成されている。本実施形態では、一例として、光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aは、凸レンズであるものとした。図8では、10個の凸レンズを図示したが、光学素子113aの個数は任意である。   The light source direction control optical element array 113 is configured by arranging a plurality of optical elements 113a for controlling the direction of light in a two-dimensional manner. In the present embodiment, as an example, each of the optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113 is a convex lens. FIG. 8 shows ten convex lenses, but the number of optical elements 113a is arbitrary.

光源方向制御光学素子アレイ113を構成する光学素子113aの配列方法は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの配列方法と同様である。つまり、拡散特性制御光学素子アレイ111の光学素子111aが例えば正方格子状の配列であれば、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aも正方格子状の配列とする。   The arrangement method of the optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113 is the same as the arrangement method of the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. That is, if the optical elements 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111 are arranged in a square lattice, for example, the optical elements 113a of the light source direction control optical element array 113 are also arranged in a square lattice.

なお、図示したように、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aのサイズと、拡散特性制御光学素子アレイ111の光学素子111aのサイズを等しくする場合、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aは所定間隔をあけて配置させる。一方、光源方向制御光学素子アレイ113の光学素子113aを密集させて配置する場合には、その光学素子113aのサイズを、光学素子111aのサイズよりも大きくする。   As shown, when the size of the optical element 113a of the light source direction control optical element array 113 and the size of the optical element 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111 are made equal, the optical element of the light source direction control optical element array 113 is used. 113a is arranged at a predetermined interval. On the other hand, when the optical elements 113a of the light source direction control optical element array 113 are densely arranged, the size of the optical element 113a is made larger than the size of the optical element 111a.

点光源アレイ114は、光源方向制御光学素子アレイ113に対して表示素子112とは反対側に配置されている。点光源アレイ114は、点光源114aを二次元状に並べて構成されている。点光源114aとしては、例えば、LED(Light Emitting Diode)や各種ランプを挙げることができる。点光源アレイ114は、光源方向制御光学素子アレイ113から所定の距離d5だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d5は、ここでは、一例として光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aの焦平面に個々の点光源114aを一致させたときの距離と同じであるものとする。図8では、所定間隔を空けて10個の点光源を図示したが、点光源114aの個数は任意である。   The point light source array 114 is disposed on the opposite side of the light source direction control optical element array 113 from the display element 112. The point light source array 114 is configured by arranging point light sources 114a two-dimensionally. Examples of the point light source 114a include an LED (Light Emitting Diode) and various lamps. The point light source array 114 is disposed at a position separated from the light source direction control optical element array 113 by a predetermined distance d5. Here, the predetermined distance d5 is, for example, the same as the distance when each point light source 114a is matched with the focal plane of each optical element 113a constituting the light source direction control optical element array 113. In FIG. 8, ten point light sources are illustrated at predetermined intervals, but the number of point light sources 114a is arbitrary.

拡散特性制御光学素子アレイ111は、表示素子112に対して光源部20とは反対側に配置されている。
拡散特性制御光学素子アレイ111は、表示素子112を通過した光の方向を制御する複数の光学素子111aを二次元状に並べて構成されている。
本実施形態では、一例として、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aは、凸レンズであるものとした。拡散特性制御光学素子アレイ111では、光学素子111aが密集した状態で配置されている。
光学素子111aの配列は、例えば正方格子状(グリッド構造)である。なお、光学素子111aの配列は、俵積状いわゆるラインオフセット状に配列してもよい。
拡散特性制御光学素子アレイ111の平面視の輪郭は例えば矩形である。なお、拡散特性制御光学素子アレイ111の平面視の輪郭は、その他の多角形、円形、楕円形であってもよい。
The diffusion characteristic controlling optical element array 111 is disposed on the opposite side of the light source unit 20 with respect to the display element 112.
The diffusion characteristic control optical element array 111 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of optical elements 111a for controlling the direction of light passing through the display element 112.
In the present embodiment, as an example, each of the optical elements 111a included in the diffusion characteristic control optical element array 111 is a convex lens. In the diffusion characteristic controlling optical element array 111, the optical elements 111a are arranged in a dense state.
The arrangement of the optical elements 111a is, for example, a square lattice (grid structure). In addition, the arrangement of the optical elements 111a may be arranged in a so-called line offset manner in a bale stack.
The outline of the diffusion characteristic control optical element array 111 in a plan view is, for example, a rectangle. The outline of the diffusion characteristic control optical element array 111 in a plan view may be another polygon, a circle, or an ellipse.

開口アレイ110は、板状の部材に例えば円形や矩形の孔からなる開口110aを設けて構成されている。この開口アレイ110は、複数の開口110aを二次元状に並べて構成されている。開口110aの配列方法は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの配列方法と同様である。つまり、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aが例えば正方格子状の配列であれば、開口アレイ110の開口110aも正方格子状の配列とする。   The aperture array 110 is configured by providing a plate-shaped member with an aperture 110a formed of, for example, a circular or rectangular hole. The aperture array 110 is configured by arranging a plurality of apertures 110a two-dimensionally. The method of arranging the openings 110a is the same as the method of arranging the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic controlling optical element array 111. That is, if the individual optical elements 111a constituting the diffusion characteristic controlling optical element array 111 are arranged in a square lattice, for example, the openings 110a of the aperture array 110 are also arranged in a square lattice.

開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ111に対して表示素子112とは反対側に配置されている。この開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ111から所定の距離d6だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d6は、ここでは、一例として拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの焦平面に、開口アレイ110を構成する個々の開口110aを一致させたときの距離と同じであるものとする。
また、開口アレイ110を構成する個々の開口110aは、光源部20から出射され表示素子112及び拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aを通過する光が入射する位置に配置されている。
The aperture array 110 is arranged on the side opposite to the display element 112 with respect to the diffusion characteristic control optical element array 111. The aperture array 110 is arranged at a position separated from the diffusion characteristic control optical element array 111 by a predetermined distance d6. Here, the predetermined distance d6 is, for example, the same as the distance when the individual apertures 110a of the aperture array 110 are matched with the focal plane of the individual optical elements 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111. It is assumed that
The individual apertures 110a constituting the aperture array 110 are arranged at positions where light emitted from the light source unit 20 and passing through the respective optical elements 111a constituting the display element 112 and the diffusion characteristic control optical element array 111 enters. ing.

また、拡散特性再現装置2では、図8に示すように、点光源アレイ114を構成する任意の点光源114aと、対応する光源方向制御光学素子アレイ113を構成する光学素子113aの主点と、対応する拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心と、が一直線上に配置されている。
拡散特性再現装置2は、このように構成されているので、点光源アレイ114を構成する個々の点光源114aを発した光は、光源方向制御光学素子アレイ113を構成する個々の光学素子113aを通過後、ほぼ平行な光線に変換される。そして、この平行な光線(バックライトの光)が表示素子112に照射される。
Further, in the diffusion characteristic reproducing device 2, as shown in FIG. 8, an arbitrary point light source 114a constituting the point light source array 114, a main point of the optical element 113a constituting the corresponding light source direction control optical element array 113, and The main point of the optical element 111a forming the corresponding diffusion characteristic controlling optical element array 111 and the center of the opening 110a forming the corresponding opening array 110 are arranged on a straight line.
Since the diffusion characteristic reproducing device 2 is configured as described above, the light emitted from each of the point light sources 114a constituting the point light source array 114 emits the individual optical elements 113a constituting the light source direction control optical element array 113. After passing through, they are converted into nearly parallel rays. Then, the parallel light beam (light of the backlight) is applied to the display element 112.

表示素子112上には、例えば画像109a1、109a2、109a3が表示される。これらの画像109a1、109a2、109a3は、図1に示す拡散特性取得装置1の撮像素子103に記録された像104a1、104a2、104a3の明るさや色の情報に対応した透過率や色で表現される。なお、像104a1、104a2、104a3は、前記したように、被写体101aの点101a0から発せられて像104aに寄与する3本の光線101a1、101a2、101a3が撮像素子103上の異なる位置に生成する像である。   For example, images 109a1, 109a2, and 109a3 are displayed on the display element 112. These images 109a1, 109a2, and 109a3 are represented by transmittances and colors corresponding to the brightness and color information of the images 104a1, 104a2, and 104a3 recorded on the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquisition device 1 shown in FIG. . As described above, the images 104a1, 104a2, and 104a3 are images generated by the three light beams 101a1, 101a2, and 101a3 emitted from the point 101a0 of the subject 101a and contributing to the image 104a at different positions on the image sensor 103. It is.

同様に、表示素子112上には、例えば画像109b1、109b2、109b3が表示される。これらの画像109b1、109b2、109b3は、図1に示す拡散特性取得装置1の撮像素子103に記録された像104b1、104b2、104b3の明るさや色の情報に対応した透過率や色で表現される。なお、像104b1、104b2、104b3は、図1に示したように、被写体101bの点101b0から発せられて像104bに寄与する3本の光線101b1、101b2、101b3が撮像素子103上の異なる位置に生成する像である。   Similarly, for example, images 109b1, 109b2, and 109b3 are displayed on the display element 112. These images 109b1, 109b2, and 109b3 are expressed by transmittances and colors corresponding to the brightness and color information of the images 104b1, 104b2, and 104b3 recorded on the image sensor 103 of the diffusion characteristic acquiring apparatus 1 shown in FIG. . As shown in FIG. 1, the three light beams 101b1, 101b2, and 101b3 emitted from the point 101b0 of the subject 101b and contributing to the image 104b are located at different positions on the image sensor 103, as shown in FIG. It is an image to be generated.

前記した表示素子112に照射される平行な光線(バックライトの光)は、これら画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応した透過率や明るさの変調を受けた後、拡散特性制御光学素子アレイ111に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ111を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。   The parallel light rays (light from the backlight) irradiated on the display element 112 undergo modulation of transmittance and brightness corresponding to the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and then have a diffusion characteristic. The light enters the control optical element array 111. Then, the light beams that have passed through the diffusion characteristic control optical element array 111 travel in the directions corresponding to the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and pass through the aperture array 110.

開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。例えば、図8の点109aでは、図1に示す像104aに対応する情報が再現されている。このとき、観察位置によって、画像109a1、109a2、109a3の何れかの情報を見ることになる。これは、図1と対応付けると、被写体101a上の点101a0の拡散特性が再現されていることになる。
同様に、図8の点109bでは、図1に示す像104bに対応する情報が再現されている。このとき、観察位置によって、画像109b1、109b2、109b3の何れかの情報を見ることになる。これは、図1と対応付けると、被写体101b上の点101b0の拡散特性が再現されていることになる。
したがって、本実施形態に係る拡散特性再現装置2によれば、拡散特性取得装置1で取得された情報から、被写体において光線の方向によって異なる明るさや色の情報を再現することが可能となる。
When the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121, different diffusion characteristics can be seen according to the observation position. For example, at a point 109a in FIG. 8, information corresponding to the image 104a shown in FIG. 1 is reproduced. At this time, depending on the observation position, one of the images 109a1, 109a2, and 109a3 is viewed. This means that the diffusion characteristic of the point 101a0 on the subject 101a is reproduced in association with FIG.
Similarly, at point 109b in FIG. 8, information corresponding to image 104b shown in FIG. 1 is reproduced. At this time, depending on the observation position, one of the images 109b1, 109b2, and 109b3 is viewed. This means that the diffusion characteristic of the point 101b0 on the subject 101b is reproduced in association with FIG.
Therefore, according to the diffusion characteristic reproduction device 2 according to the present embodiment, it is possible to reproduce information of brightness and color that differ depending on the direction of the light beam in the subject from the information acquired by the diffusion characteristic acquisition device 1.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図9を参照して説明する。第2実施形態に係る拡散特性再現装置2Bは、図9に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ111と、表示素子112と、光源部20Bと、を備えている。なお、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2と同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(2nd Embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the diffusion characteristic reproduction device 2B according to the second embodiment includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 111, a display element 112, And a light source unit 20B. The same components as those of the diffusion characteristic reproduction device 2 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

開口アレイ110は、第1実施形態と同様に、拡散特性制御光学素子アレイ111から所定の距離d6だけ離れた位置に配置されている。所定の距離d6は、ここでは、一例として拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する個々の光学素子111aの焦平面に、開口アレイ110を構成する個々の開口110aを一致させたときの距離と同じであるものとする。   The aperture array 110 is arranged at a position separated from the diffusion characteristic control optical element array 111 by a predetermined distance d6, as in the first embodiment. Here, the predetermined distance d6 is, for example, the same as the distance when the individual apertures 110a of the aperture array 110 are matched with the focal plane of the individual optical elements 111a of the diffusion characteristic control optical element array 111. It is assumed that

光源部20Bは、拡散光を照射するために、拡散光源115で構成されている。
拡散光源115としては、例えば一般的な液晶パネルのバックライトを用いることができる。バックライトは、バックライト用光源、導光板や拡散板、光拡散フィルム等を備えており、バックライト用光源は例えばLEDやCCFL(冷陰極管)等が用いられている
The light source unit 20B includes a diffused light source 115 for irradiating diffused light.
As the diffusion light source 115, for example, a backlight of a general liquid crystal panel can be used. The backlight includes a backlight light source, a light guide plate, a diffusion plate, a light diffusion film, and the like. As the backlight light source, for example, an LED, a CCFL (cold cathode tube), or the like is used.

拡散特性再現装置2Bでは、図9に示すように、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心とが一直線上に配置されている。   In the diffusion characteristic reproducing device 2B, as shown in FIG. 9, the principal point of the optical element 111a forming the diffusion characteristic control optical element array 111 and the center of the corresponding opening 110a forming the opening array 110 are aligned. Have been.

拡散特性再現装置2Bでは、拡散光源115を発した光(バックライトの光)は、表示素子112に照射され、表示素子112上に表示された画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応した透過率や明るさの変調を受け、様々な方向に光線が進行する。ただし、拡散特性再現装置2Bでは、開口アレイ110が拡散特性制御光学素子アレイ111の焦平面に配置されており、かつ、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する光学素子111aの主点と、対応する開口アレイ110を構成する開口110aの中心とが一直線上に配置されており、それらの構成は、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2と同じである。そのため、表示素子112から様々な方向に進行する光線のうち、図9に示した平行光の光軸方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ111を構成する凸レンズ(光学素子111a)で集光される。そして、この凸レンズ(光学素子111a)を通過した光は、開口アレイ110から、第1実施形態に係る拡散特性再現装置2の場合と同様の方向に出射する。   In the diffusion characteristic reproducing device 2B, the light (backlight light) emitted from the diffusion light source 115 is applied to the display element 112, and is converted into images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3 displayed on the display element 112. Light rays travel in various directions due to the corresponding modulation of transmittance and brightness. However, in the diffusion characteristic reproduction device 2B, the aperture array 110 is arranged on the focal plane of the diffusion characteristic control optical element array 111, and the aperture array 110 corresponds to the principal point of the optical element 111a constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. The centers of the apertures 110a forming the aperture array 110 are arranged in a straight line, and their configurations are the same as those of the diffusion characteristic reproduction device 2 according to the first embodiment. For this reason, of the light rays traveling in various directions from the display element 112, the light rays traveling in the optical axis direction of the parallel light shown in FIG. 9 are projected by the convex lens (optical element 111a) constituting the diffusion characteristic control optical element array 111. It is collected. The light that has passed through the convex lens (optical element 111a) is emitted from the aperture array 110 in the same direction as in the case of the diffusion characteristic reproduction device 2 according to the first embodiment.

すなわち、表示素子112から様々な方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ111に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ111を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。そのため、拡散特性再現装置2Bによれば、第1実施形態と同様に、開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。   That is, light rays traveling in various directions from the display element 112 enter the diffusion characteristic control optical element array 111. Then, the light beams that have passed through the diffusion characteristic control optical element array 111 travel in the directions corresponding to the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and pass through the aperture array 110. Therefore, according to the diffusion characteristic reproducing device 2B, when the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121 as in the first embodiment, the diffusion characteristics differ depending on the observation position. Can be seen.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る拡散特性再現装置の構成について図10を参照して説明する。第3実施形態に係る拡散特性再現装置2Cは、図10に示すように、表示素子112の表示面の側から順に、開口アレイ110と、拡散特性制御光学素子アレイ117と、表示素子112と、光源部20Cと、を備えている。なお、第2実施形態に係る拡散特性再現装置2Bと同じ構成には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
The configuration of the diffusion characteristic reproducing device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, the diffusion characteristic reproduction device 2C according to the third embodiment includes, in order from the display surface side of the display element 112, an aperture array 110, a diffusion characteristic control optical element array 117, a display element 112, And a light source unit 20C. Note that the same components as those of the diffusion characteristic reproduction device 2B according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

拡散特性再現装置2Cでは、拡散特性制御光学素子アレイ117を構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズ117eであるものとした。
屈折率分布レンズ117eは、例えばレンズの光軸に直交する断面において周辺から中心に向かって2乗特性のような不均一な屈曲分布を有するように構成される。
屈折率分布レンズ117eは、入射端面から出射端面までの長さが、入射端面に点光源が配置された場合に平行光が出射端面より出射するような長さに設定されている。
拡散特性制御光学素子アレイ117では、屈折率分布レンズ117eが密集した状態で配置されている。屈折率分布レンズ117eの配列は、例えば正方格子状やラインオフセット状である。
In the diffusion characteristic reproduction device 2C, each optical element constituting the diffusion characteristic control optical element array 117 is a refractive index distribution lens 117e.
The refractive index distribution lens 117e is configured to have a non-uniform bending distribution such as a square characteristic from the periphery to the center in a cross section orthogonal to the optical axis of the lens, for example.
The refractive index distribution lens 117e is set to have a length from the incident end face to the exit end face such that parallel light is emitted from the exit end face when a point light source is disposed on the entrance end face.
In the diffusion characteristic controlling optical element array 117, the refractive index distribution lenses 117e are arranged in a dense state. The array of the refractive index distribution lenses 117e is, for example, a square lattice shape or a line offset shape.

開口アレイ110は、拡散特性制御光学素子アレイ117の出射端面に配置されている。開口アレイ110には、屈折率分布レンズ117eの光軸に一致するように開口110aが配置されている。つまり、開口アレイ110を構成する個々の開口110aの中心が、拡散特性制御光学素子アレイ117を構成する個々の屈折率分布レンズ117eの光軸上に配置されている。   The aperture array 110 is arranged on the emission end face of the diffusion characteristic control optical element array 117. In the aperture array 110, apertures 110a are arranged so as to coincide with the optical axis of the gradient index lens 117e. In other words, the center of each opening 110a forming the aperture array 110 is arranged on the optical axis of each refractive index distribution lens 117e forming the diffusion characteristic controlling optical element array 117.

表示素子112は、拡散特性制御光学素子アレイ117の入射端面に配置されている。
光源部20Cは、ここでは、一例として拡散光源115であるものとする。なお、光源部20Cは、平行光を出射する光源であってもよい。
なお、図10では、拡散特性再現装置2Cの開口アレイ110と拡散特性制御光学素子アレイ117と表示素子1112とを接合した部材を分かり易く示すために、1つの屈折率分布レンズ117eと、対応する開口アレイ110の単位要素110eと、対応する表示素子112の単位要素112eとを分解して図示した。
The display element 112 is arranged on the incident end face of the diffusion characteristic controlling optical element array 117.
Here, the light source unit 20C is, for example, the diffusion light source 115. Note that the light source unit 20C may be a light source that emits parallel light.
In FIG. 10, in order to clearly show a member in which the aperture array 110, the diffusion characteristic control optical element array 117, and the display element 1112 of the diffusion characteristic reproduction device 2C are joined, one member corresponding to one refractive index distribution lens 117e is shown. The unit element 110e of the aperture array 110 and the corresponding unit element 112e of the display element 112 are illustrated in an exploded manner.

拡散特性再現装置2Cは、このように構成されているので、光源部20Cを発した光は表示素子112に照射されると、表示素子112に表示された各画像に対応した透過率や明るさの変調を受けて様々な方向に進行する光線は、拡散特性制御光学素子アレイ117に入射する。そして、拡散特性制御光学素子アレイ117を通過した光線は、それぞれの画像109a1、109a2、109a3、109b1、109b2、109b3に対応する方向に進行し、開口アレイ110を通過する。そのため、拡散特性再現装置2Cによれば、第2実施形態と同様に、開口アレイ110を通過する光を、観視者Hが矢印121で示す方向から観察すると、観察位置に応じて異なる拡散特性を見ることができる。   Since the diffusion characteristic reproducing device 2C is configured as described above, when the light emitted from the light source unit 20C is applied to the display element 112, the transmittance and the brightness corresponding to each image displayed on the display element 112 are obtained. The light rays that travel in various directions after being modulated enter the diffusion characteristic control optical element array 117. Then, the light beam that has passed through the diffusion characteristic control optical element array 117 travels in a direction corresponding to each of the images 109a1, 109a2, 109a3, 109b1, 109b2, and 109b3, and passes through the aperture array 110. Therefore, according to the diffusion characteristic reproducing device 2C, as in the second embodiment, when the viewer H observes the light passing through the aperture array 110 from the direction indicated by the arrow 121, the diffusion characteristics differ depending on the observation position. Can be seen.

1,1B,1C,1D,1E,1F 拡散特性取得装置
2,2B,2C 拡散特性再現装置
20,20B,20C 光源
102 対物レンズ
103 撮像素子
105 開口アレイ
105a 開口
106 光学素子アレイ
106a 光学素子
106c 集光用レンズアレイ
106c1 レンズ
107 光学素子アレイ
107e 屈折率分布レンズ
107c 集光用レンズアレイ
107c1 レンズ
110 開口アレイ
111 拡散特性制御光学素子アレイ
111a 光学素子
112 表示素子
113 光源方向制御光学素子アレイ
113a 光学素子
114 点光源アレイ
114a 点光源
115 拡散光源
117 拡散特性制御光学素子アレイ
117e 屈折率分布レンズ
130 遮光板
1, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Diffusion characteristics acquisition device 2, 2B, 2C Diffusion characteristics reproduction device 20, 20B, 20C Light source 102 Objective lens 103 Image sensor 105 Aperture array 105a Aperture 106 Optical element array 106a Optical element 106c Collection Optical lens array 106c1 Lens 107 Optical element array 107e Refractive index distribution lens 107c Condensing lens array 107c1 Lens 110 Aperture array 111 Diffusion characteristic control optical element array 111a Optical element 112 Display element 113 Light source direction control optical element array 113a Optical element 114 Point light source array 114a Point light source 115 Diffusion light source 117 Diffusion characteristic controlling optical element array 117e Refractive index distribution lens 130 Light shielding plate

Claims (10)

被写体の一点から異なる方向に発せられる複数の光線の明るさや色の情報を拡散特性として取得する拡散特性取得装置であって、
被写体の側から順に、
対物レンズと、
複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、
複数の光学素子が二次元状に並んだ光学素子アレイと、
撮像素子と、を備え、
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、前記開口アレイを構成する個々の開口を通過する光が入射する位置に配置され、
記対物レンズによって被写体の像が生成される位置に、前記開口アレイが配置されていることを特徴とする拡散特性取得装置。
A diffusion characteristic acquisition device that acquires information on brightness and color of a plurality of light beams emitted in different directions from one point of a subject as diffusion characteristics,
From the side of the subject,
An objective lens,
An aperture array in which a plurality of apertures are arranged two-dimensionally,
An optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally,
An image sensor,
The individual optical elements constituting the optical element array are arranged at positions where light passing through the individual openings constituting the aperture array is incident,
Before SL in a position where a real image of the object is generated by the objective lens, the diffusion characteristics acquisition unit, wherein the aperture array is located.
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は凸レンズであり、
前記光学素子アレイと前記開口アレイとは所定の距離だけ離間して配置され、
前記撮像素子と前記光学素子アレイとは所定の距離だけ離間して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の拡散特性取得装置。
Each optical element constituting the optical element array is a convex lens,
The optical element array and the aperture array are disposed apart from each other by a predetermined distance,
The apparatus according to claim 1, wherein the imaging element and the optical element array are spaced apart from each other by a predetermined distance.
前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子は屈折率分布レンズであり、前記屈折率分布レンズは、入射端面から出射端面までの長さが、前記入射端面に点光源が配置された場合に平行光が前記出射端面より出射するような長さに設定されており、
前記開口アレイは、前記光学素子アレイの入射端面に配置され、
前記撮像素子は、前記光学素子アレイの出射端面に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の拡散特性取得装置。
The individual optical elements constituting the optical element array are refractive index distribution lenses, and the refractive index distribution lens has a length from an incident end face to an output end face, which is parallel when a point light source is arranged on the incident end face. The length is set so that light is emitted from the emission end face,
The aperture array is disposed on an incident end face of the optical element array,
2. The diffusion characteristic acquisition device according to claim 1, wherein the imaging device is arranged on an emission end face of the optical element array. 3.
前記開口アレイを構成する個々の開口の中心が、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子の光軸上に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置。   The center of each of the openings constituting the aperture array is arranged on the optical axis of each of the optical elements constituting the optical element array. 3. The diffusion characteristic acquisition device according to item 1. 前記開口アレイを構成する個々の開口の中心が、前記光学素子アレイを構成する個々の光学素子の主点と、前記対物レンズの主点とを通る直線上に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の拡散特性取得装置。   The center of each opening constituting the aperture array is arranged on a straight line passing through the principal point of each optical element constituting the optical element array and the principal point of the objective lens. The diffusion characteristic acquisition device according to claim 1 or 2. 前記光学素子アレイと前記撮像素子との間に、複数のレンズから構成される集光用レンズアレイを備え、
前記レンズは、前記光学素子アレイを構成する光学素子よりも小さく、前記集光用レンズアレイは、前記光学素子アレイを構成する1個の光学素子に対して、複数の前記レンズを備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置。
A light-collecting lens array including a plurality of lenses is provided between the optical element array and the imaging element,
The lens is smaller than an optical element forming the optical element array, and the condensing lens array includes a plurality of the lenses for one optical element forming the optical element array. The diffusion characteristic acquisition device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の拡散特性取得装置で被写体の拡散特性として取得した明るさや色の情報に対応した透過率や色で画像を表示する表示素子を有して前記被写体の拡散特性を再現する拡散特性再現装置であって、
前記表示素子の表示面の側から順に、
複数の開口が二次元状に並んだ開口アレイと、
前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ拡散特性制御光学素子アレイと、
前記表示素子と、
前記表示素子の表示面の反対側から光を照射する光源部と、を備え、
前記開口アレイを構成する個々の開口は、前記光源部から出射され前記表示素子及び前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子を通過する光が入射する位置に配置され、かつ、前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上に配置されていることを特徴とする拡散特性再現装置。
A display element for displaying an image with a transmittance or a color corresponding to information on brightness or color acquired as a diffusion characteristic of a subject by the diffusion characteristic acquisition device according to any one of claims 1 to 6. A diffusion characteristics reproduction device that reproduces the diffusion characteristics of the subject,
In order from the display surface side of the display element,
An aperture array in which a plurality of apertures are arranged two-dimensionally,
A diffusion characteristic control optical element array in which a plurality of optical elements for controlling the direction of light passing through the display element are two-dimensionally arranged,
The display element;
A light source unit that emits light from the opposite side of the display surface of the display element,
The individual apertures constituting the aperture array are arranged at positions where light emitted from the light source unit and passing through the individual optical elements constituting the display element and the diffusion characteristic control optical element array is incident, and A diffusion characteristic reproducing apparatus, which is arranged on a focal plane of each optical element constituting a diffusion characteristic control optical element array.
前記光源部は、
前記表示素子の表示面の側から順に、
前記表示素子を通過した光の方向を制御する複数の光学素子が二次元状に並んだ光源方向制御光学素子アレイと、
複数の点光源が二次元状に並んだ点光源アレイと、を備え、
前記点光源アレイを構成する個々の前記点光源は、前記光源方向制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子の焦平面上にそれぞれ配置され、
前記点光源と、対応する前記光源方向制御光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記開口アレイを構成する開口の中心とが一直線上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の拡散特性再現装置。
The light source unit,
In order from the display surface side of the display element,
A light source direction control optical element array in which a plurality of optical elements for controlling the direction of light passing through the display element are two-dimensionally arranged,
A point light source array in which a plurality of point light sources are arranged two-dimensionally,
Each of the point light sources constituting the point light source array is arranged on a focal plane of each optical element constituting the light source direction control optical element array,
The point light sources, the corresponding principal points of the optical elements constituting the light source direction control optical element array, the corresponding principal points of the optical elements constituting the optical element array, and the corresponding apertures constituting the aperture array. The diffusion characteristic reproducing device according to claim 7, wherein the center and the center are arranged on a straight line.
前記光源部は、平面状の拡散光源で構成され、
前記光学素子アレイを構成する光学素子の主点と、対応する前記開口アレイを構成する開口の中心とが一直線上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の拡散特性再現装置。
The light source unit is configured by a planar diffused light source,
8. The diffusion characteristic reproducing apparatus according to claim 7, wherein a principal point of an optical element forming the optical element array and a center of a corresponding opening forming the aperture array are arranged on a straight line.
前記拡散特性制御光学素子アレイを構成する個々の光学素子は、屈折率分布レンズであり、前記屈折率分布レンズは、入射端面から出射端面までの長さが、前記入射端面に点光源が配置された場合に平行光が前記出射端面より出射するような長さに設定されており、
前記開口アレイは、前記拡散特性制御光学素子アレイの出射端面に配置され、
前記表示素子は、前記拡散特性制御光学素子アレイの入射端面に配置されていることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の拡散特性再現装置。
Each optical element constituting the diffusion characteristic control optical element array is a refractive index distribution lens, and the refractive index distribution lens has a length from an entrance end face to an exit end face, and a point light source is arranged on the entrance end face. Is set to a length such that parallel light is emitted from the emission end face when
The aperture array is disposed on an emission end face of the diffusion characteristic control optical element array,
The diffusion characteristic reproducing device according to claim 7, wherein the display element is arranged on an incident end face of the diffusion characteristic control optical element array.
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