JPH07248467A

JPH07248467A - ３次元情報入力装置及び３次元情報再生装置

Info

Publication number: JPH07248467A
Application number: JP6037336A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Katagiri; 眞行片桐; Toshio Nomura; 敏男野村; Nobutoshi Gako; 宣捷賀好
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】色ずれの発生しない入力像及び再生像を得る
ことができる３次元情報再生装置及び３次元情報入力装
置を提供する。【構成】カラーフィルタの配列と、再生時のスリット
の方向とが一致するように、撮像部及び画像表示部の複
数組みのカラーフィルタの各色フィルタが垂直方向に配
設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体画像を撮像する３
次元情報入力装置及び特殊な眼鏡を必要とせずに立体画
像が再生できる３次元情報再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元空間を行き交う光線の状態
即ち光線の進行方向及び強度を入力し、かつ再生する方
式の３次元情報入力再生装置が知られている。この３次
元情報入力再生装置はフライアイレンズ又は２次元のピ
ンホールアレイ及び写真技術を組み合わせて、立体写真
として応用されていた。

【０００３】感光フィルムの代わりに撮像素子を用いた
３次元情報入力装置及び３次元情報再生装置が特開平１
−２５４０９２号公報に開示されている。この３次元情
報入力装置は、図１５に示すように、被写体１００を撮
像しながら水平方向（矢印Ａ方向）に移動するＴＶカメ
ラ１０１から構成されている。３次元情報再生装置１０
２は、ＴＶカメラ１０１に接続されかつＴＶカメラ１０
１により撮像された画像を表示するＣＲＴ１０３と、Ｃ
ＲＴ１０３の表面側に所定距離離間して配設されたシリ
ンドリカルレンズ１０４とから構成されており、３次元
情報再生装置１０２は、ＴＶカメラ１０１の矢印Ａ方向
への移動に同期して矢印Ｂ方向へ移動されるように構成
されている。

【０００４】上述のＴＶカメラ１０１からなる３次元情
報入力装置と等価な３次元情報入力装置の他の例を図１
６に示す。この３次元情報入力装置は、撮像面１０５ａ
を有する撮像部材１０５と、撮像面１０５ａから所定距
離、例えばレンズ自体の焦点距離ｆの位置に配置された
フレネル凸レンズ１０６と、レンズ１０６の中心軸１０
７を通る水平線上を移動するピンホール１０８とから構
成されており、レンズ１０６及びピンホール１０８が図
１５に示されたＴＶカメラ１０１の作用と同じ効果を発
揮する。

【０００５】特開平５−１９１８３８号公報には、ピン
ホールのアレイと撮像素子とを組み合わせた３次元情報
入力装置及び液晶パネルを用いた３次元情報再生装置が
開示されている。図１７は、この３次元情報入力装置１
１０及び３次元情報再生装置１１１を示す概略構成図で
ある。

【０００６】３次元情報入力装置１１０は、撮像素子１
１２と、撮像素子１１２の前面側に所定間隔離間して配
置された光制御部１１３と、撮像素子１１２及び光制御
部１１３の制御を行う画像入力制御装置１１４とから構
成されている。光制御部１１３は、縦横に所定間隔で多
数個並設されたピンホールからなる結像素子と、多数の
ピンホールそれぞれに設けられたシャッターとから構成
されている。

【０００７】３次元情報再生装置１１１は、上述した３
次元情報入力装置１１０により得られた信号に基づいて
再生画像を表示する画像表示部１１５と、画像表示部１
１５の前面側に所定間隔離間して配置された制御パネル
１１６と、画像表示部１１５及び制御パネル１１６を制
御する画像出力制御装置１１７とから構成されており、
制御パネル１１６は、光制御部１１３の多数のピンホー
ルに対応する多数の開閉孔を備えている。光制御部１１
３の多数のピンホールは予め決められた仕様でスキャン
され、それに同期して制御パネル１１６の開閉孔が制御
されるようになっている。

【０００８】以下、図１８を参照しながら３次元情報再
生装置１１１の動作を説明する。３次元情報再生装置
は、ピンホール１２０ａが複数列かつ複数段ピッチＰで
穿設されているピンホールアレイ板１２０と、画像表示
部１１５とから構成されている。画像表示部１１５に
は、ピンホールアレイ板１２０の１個のピンホール１２
０ａに対応して複数画素が割り当てられている。図１８
の例においては、１個のピンホール１２０ａに対して５
×５の２５画素が割り当てられている。

【０００９】画像表示部１１５上のある画素から放射状
に放射された光の一部は、その対応するピンホール１２
０ａを透過する。透過した光は、その画素とピンホール
１２０ａの空間的な位置で決定される方向に進む。すな
わち、画素とピンホール１２０ａの組み合わせにより種
々の方向への光を再現することが可能である。図１８で
は、空間的に異なる位置にある物点Ａ、Ｂ、Ｃが異なる
方向の光線で再現されているのを模式的に表している。
なお、ピンホール１２０ａを多数並べると、連続した被
写体が再現できることはもちろんである。そして、観察
者が、これらの光線を目で確認すれば、物点Ａ、Ｂ、Ｃ
の３次元情報を認識することができる。以上の方式によ
れば、被写体から反射される光線をそのまま再現するの
で、特殊な眼鏡を必要とせず、観察者が片方の目だけで
見た場合でも、目の調節機能により、３次元情報を認識
することができる。

【００１０】以下、図１９を参照しながら上述した３次
元情報再生装置に対応する３次元情報入力装置の概念を
説明する。

【００１１】本３次元情報入力装置においては、上述し
たピンホールアレイ板１２０のピンホール１２０ａのピ
ッチＰの間隔でビデオカメラレンズ１２２が上下左右方
向に平行移動して撮影が行われる。すなわち、ピンホー
ルの数だけビデオカメラが移動して、撮影が行われる。
また、撮像素子の前にピッチＰの間隔でピンホールが穿
設されたピンホールアレイ板が置かれた状態で撮影が行
われてもよい。

【００１２】上記３次元情報入力装置から得られた情報
を上記３次元情報再生装置で再生する場合、３次元情報
再生装置で一つのピンホールに対して、図２０に示すよ
うに、画像表示部上の５×５の画素が割り当てられる
と、３次元情報入力装置の構成要素である撮像素子の中
心部により５×５の画素の信号だけが抽出される。抽出
された５×５の画像信号は、図１９に示した撮像時のビ
デオカメラの位置（ａ，ｂ）に対応した図２１の画像表
示部１１５上の位置（ａ，ｂ）の画像信号となる。但
し、抽出された画像信号をそのまま画像表示部１１５に
表示すると、上下左右が入れ代わってしまうので、図２
０に示す画素配列を変換して割り当てる必要がある。す
なわち、図２０に示す撮像画素上の画素並びを５×５の
画素の真ん中の画素を中心にして左右上下反転して並べ
変え、図２１に示す画像表示部１１５に表示する。

【００１３】図１５に示されるような３次元情報入力装
置の場合、例えば１本のシリンドリカルレンズ１０４に
対して画像表示部上の水平方向の各主走査線に付き５画
素を割り当てる場合、撮像素子の中心の５列分の画素の
信号だけを抽出する。抽出された５列分の画像信号は、
撮像時のビデオカメラの位置に対応した画像表示部１１
５上の位置の画像信号となる。このとき５列の画素配列
に対して第３列目を中心にして列ごとに左右反転して並
べ変える。なお、撮像素子が用いられる場合、主走査を
水平方向、副走査を垂直方向とするのが一般的である。

【００１４】以上のように、図１８及び図１９に示され
る基本構造を持った３次元情報再生装置及び３次元情報
入力装置により上述の信号処理が行われれば、３次元情
報入力装置に入力された光線の強度、進行方向などの状
態がそのまま記録され、３次元情報再生装置でその状態
がそのまま再現され、自然な立体像が再現される。

【００１５】例えば画像入力技術ハンドブック（木内雄
二編、日刊工業新聞社）に開示されているビデオカメラ
に使われる単板式のカラーフィルタの種々の配列を図２
２に示す。図中Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表しており、
Ｃはシアン、Ｙはイエロー、Ｍはマゼンダ、Ｗは白の各
色のフィルタを表している。図中（ａ）〜（ｇ）の各配
列は、原色フィルタ配列であり、同（ｅ）と（ｇ）の各
配列は加算読みだしも可能な配列、他は全画素独立読み
だしのみ可能な配列である。同（ｈ）〜（ｎ）の各配列
は、補色フィルタ配列であり、同（ｈ）と（ｍ）の各配
列は加算読みだしのみ可能な配列、同（ｉ）、（ｊ）、
（ｋ）、（ｌ）は全画素独立読みだしのみ可能な配列で
ある。それぞれの配列は、正確な色調、空間的に偏りの
ない色分布などを再現するように工夫されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した３次元情報再
生装置及び３次元情報入力装置は以上のように構成され
ているので、図１５及び図１７に示した従来例の文献に
はカラー画像のことは言及されていないが、カラーフィ
ルタの配列によっては入力像あるいは出力像に色ずれが
発生する。すなわち、図１５に示すようなビデオカメラ
を水平移動する３次元情報入力装置では、ビデオカメラ
のレンズ中心とそれに対応する撮像素子の画素の相対位
置によって入射光の方向をサンプリングしているため、
水平方向の配置位置の異なる図２２に示す配列では、入
射光のサンプリング方向が異なり、入力像に色ずれが生
じる。また、ピンホールアレイを用いた３次元情報入力
装置では平面的にカラーフィルタを並べた単板式カラー
撮像素子を用いた場合、必ず入力像に色ずれが生じる。

【００１７】また、３次元情報再生装置においても、画
像表示部で水平方向にカラーフィルタが配列されている
と、出射光のサンプリング方向が異なり、再生像に色ず
れが生じる。

【００１８】３次元情報入力装置によって得られた３次
元情報を３次元情報再生装置で再生するとき、ピンホー
ルアレイを用いた３次元情報再生装置を使用する場合、
撮像面で１つのピンホールに対応して並べられた画素配
列を左右上下を点対称で入れ替える信号処理が必要であ
り、このため装置が複雑化する。シリンドリカルレンズ
又はスリットを用いた３次元情報再生装置及び３次元情
報入力装置を使用する場合、１本のシリンドリカルレン
ズ又はスリットに対応して並べられた画素列を左右線対
称に入れ替える信号処理が必要である。撮像素子及び表
示デバイスは通常、主走査方向を水平方向にして用いる
ので、上記の信号処理は周波数の高い主走査信号の中で
の処理を含み、高速かつ複雑な信号処理を必要とし、装
置が複雑化する。図１７に示した従来例では、ピンホー
ルアレイを画像表示部に接近して配置した場合、ピンホ
ールに対応する表示画素群のとなりの表示画素群からの
光がそのピンホールに入射してノイズ光を発生し、再生
像のコントラストを低下させる。

【００１９】また、ピンホールアレイを撮像素子に接近
して配置した場合、ピンホールに対応する撮像画素郡の
隣の撮像画素郡に光が入射してノイズ光を発生させ、入
力像のコントラストを低下させる。

【００２０】図１５に示された３次元情報入力装置はＴ
Ｖカメラを移動して撮影するものであり、動きのある被
写体を撮影するのには不向きである。また、図１６に示
された３次元情報入力装置で動きのある被写体を撮影す
るには、３次元情報を有する処理された画像データが１
秒当たり６０フレームは必要となるので、再生装置のス
リットの数を例えば５００本とすると、６０×５００＝
３００００フレーム／秒の高速の転送レートの撮像素子
を用いなければならず、撮像素子が非常に高価となり、
容易に実現が行えない。

【００２１】図１７に示された３次元情報入力装置は動
画の撮影に適しているが、表示サイズの大きさの撮像素
子が必要であり、そのような撮像素子は非常に高価であ
り、また装置が大型化する。

【００２２】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、色ずれの発生しない入力像及び
再生像を得ることができる３次元情報入力装置及び３次
元情報再生装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、フーリエ変換像を形成するレンズと、前記形成
されたフーリエ変換像を受容すると共に垂直方向に配設
されているカラーフィルタの組の複数、及び前記受容さ
れたフーリエ変換像を光電変換する光電変換部を有する
撮像部と、前記撮像部を被写体に対して水平方向に移動
する移動手段とを備える第１の３次元情報入力装置によ
って達成される。

【００２４】前述の目的は、第１の３次元情報入力装置
の撮像部の主走査の方向を垂直方向に一致させるよう構
成した第２の３次元情報入力装置によって達成される。

【００２５】本発明によれば、前述の目的は、垂直方向
に伸長しており、水平方向に１次元フーリエ変換像を形
成する水平方向に関して複数列配列された１組の光学手
段と、前記１組の光学手段の光軸上に配置されかつ垂直
方向に対してフーリエ変換像を結像する水平方向に細長
いシリンドリカルレンズと、前記結像されたフーリエ変
換像を受容すると共に垂直方向に配設されているカラー
フィルタの組の複数、及び前記受容されたフーリエ変換
像を光電変換する光電変換部を有する静止撮像部とを備
える第３の３次元情報入力装置によって達成される。

【００２６】前述の目的は、第３の３次元情報入力装置
の撮像部の主走査の方向を垂直方向に一致させるよう構
成した第４の３次元情報入力装置によって達成される。

【００２７】本発明によれば、前述の目的は、垂直方向
に配設されているカラーフィルタの組の複数、フーリエ
変換像が表示される複数の画素を有する画像表示部と、
前記画像表示部の表面に配置されると共に、垂直方向に
伸長しており、水平方向にレンズ作用を有する水平方向
に関して複数列配列された１組の光学手段とを備える第
５の３次元情報再生装置によって達成される。

【００２８】前述の目的は、第５の３次元情報再生装置
の画像表示部の主走査の方向を垂直方向に一致させるよ
う構成した第６の３次元情報再生装置によって達成され
る。

【００２９】

【作用】本発明の第１の３次元情報入力装置によれば、
移動手段により撮像部及びレンズを一体に被写体に対し
て水平方向に移動し得、レンズによりフーリエ変換像を
形成し、撮像部によりフーリエ変換像を光電変換し、画
像を左右反転処理してメモリ等に蓄積し得る。その結
果、複数組みのカラーフィルタの各色フィルタが垂直方
向に配設されているので、カラーフィルタの配列と、再
生時のスリットの方向とが一致し、色ずれを発生しない
３次元情報を入力し得る。

【００３０】本発明の第２の３次元情報入力装置によれ
ば、撮像部の主走査の方向を垂直方向とすることによ
り、画像の反転処理が非常に容易になる。

【００３１】本発明の第３の３次元情報入力装置によれ
ば、光学手段により１次元フーリエ変換像を形成し、シ
リンドリカルレンズにより垂直方向に対して光学像を結
像し、撮像部によりシリンドリカルレンズが結像した１
次元フーリエ変換像を光電変換し、画像を左右反転処理
してメモリ等に蓄積し得る。その結果、複数組みのカラ
ーフィルタの各色フィルタが垂直方向に配設されている
ので、カラーフィルタの配列が再生時スリットの方向と
一致して、色ずれを発生しない３次元情報を入力し得
る。

【００３２】本発明の第４の３次元情報入力装置によれ
ば、撮像部の主走査の方向を垂直方向とすることによ
り、画像の反転処理が非常に容易になる。

【００３３】本発明の第５の３次元情報再生装置は、光
学手段の作用によって画像表示部にフーリエ変換像を左
右反転して再生し得る。複数組みのカラーフィルタのそ
れぞれの色フィルタが垂直方向に配設されているので、
カラーフィルタのそれぞれの色フィルタの配置がスリッ
トの方向と一致して、色ずれを発生しない３次元情報を
再生し得る。

【００３４】本発明の第６の３次元情報再生装置によれ
ば、画像表示部の主走査の方向を垂直方向とすることに
より、画像の反転処理が非常に容易になる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の第１の３次元情報入力装置の
実施例を図１を参照しながら説明する。本３次元情報入
力装置は、フーリエ変換像を形成するレンズ及びフーリ
エ変換像を光電変換する撮像部を備えるビデオカメラ１
と、ビデオカメラ１を被写体に対して水平方向に移動す
る水平移動ステージ２と、水平移動ステージ２の駆動を
制御するステージ駆動装置３と、ビデオカメラ１から出
力された信号を左右変換処理する信号処理装置５と、ス
テージ駆動装置３及び信号処理装置５を制御する制御装
置４、信号処理装置５により処理された画像信号を蓄積
する画像信号蓄積部６とから構成されている。本発明の
第１の３次元情報入力装置における移動手段は、水平移
動ステージ２と、ステージ駆動装置３によって構成され
る。撮像部はレンズの焦点距離の位置に配置され、被写
体のフーリエ変換像が撮像されるようになっている。

【００３６】撮像部は、図２において参照番号１０で示
される。撮像部１０には、複数組みのカラーフィルタの
各色フィルタ１１ａ（Ｒ），１１ｂ（Ｇ），１１ｃ
（Ｂ）は垂直方向に配設されている。垂直に並んだ三つ
の色フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃで１画素が構成さ
れる。なお、色フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、赤
色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の組み合わせ以外
に、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の
色の組み合わせのカラーフィルタでもよい。

【００３７】以下、本実施例の動作について説明する。

【００３８】制御装置４はビデオカメラ１が所定の位置
に位置するようにステージ駆動装置３に制御信号を送
る。制御装置４の指令通りにステージ駆動装置３により
水平移動ステージ２が駆動され、ビデオカメラ１は、図
６に示す所定間隔ｐ離間した位置に移動する。ビデオカ
メラ１で被写体のフーリエ変換像が撮像され、その画像
信号が信号処理装置５に送られる。信号処理装置５から
送られてきた画像信号の必要な分だけが抽出されて信号
の左右並び替えが行われ、処理された信号がビデオカメ
ラ１の位置情報に基づいて画像信号蓄積部６の所定のア
ドレスに書き込まれて保存される。制御装置４により、
ビデオカメラ１を再生装置のスリットのピッチｐに対応
した距離だけ水平移動するようにステージ駆動装置３へ
信号が送られる。制御装置４の指令通りにステージ駆動
装置３により水平移動ステージ２が駆動され、ビデオカ
メラ１が所定の位置に移動される。以下、ビデオカメラ
１がスリットの全幅動くまで上述動作を繰り返す。複数
組みの第１のカラーフィルタ１０のそれぞれの色フィル
タ１１ａ，１１ｂ，…が垂直方向に配設されているの
で、再生時のスリット方向と一致し、色ずれが発生しな
い。

【００３９】以下、本実施例の信号処理について説明す
る。

【００４０】３次元情報再生装置で例えば１本のスリッ
トに水平方向に５画素を割り当てた場合、ビデオカメラ
１の各位置での画素５列分の画像信号抽出が行われ、そ
れを集めたものが必要となる。図７に示される撮像部１
０はちょうど５列を有する撮像部であるが、５列以上を
有する撮像部を用いた場合は、中央の５列分だけの信号
が抽出されればそれで足りる。その５列の信号は、図８
に示すように、撮像されたときのビデオカメラの位置に
応じたスリットに対応したフラットディスプレイパネル
９上の５列分の信号になる。その際に列の配列を入れ替
える。撮像部１０上で中央の５列分を左から第１列、第
２列…とすると、フラットディスプレイパネル９上で対
応する５列分に対して右から第１列、第２列…と、第３
列を中心にして左右の列の入れ替えが行われる。５列以
外の場合同様に、順番に外側から左右の列を入れ替えれ
ばよい。

【００４１】列を入れ替える理由は、撮像部１０で捕ら
えた光線をそのままフラットディスプレイパネルで再現
しようとしたときに、撮像部の撮像面とフラットディス
プレイパネルの表面の向き（被写体に向いているか、背
を向いているか）が逆になり、それにより像の左右及び
遠近情報が逆になるからである。このように、３次元情
報入力装置で撮像した画像信号を３次元情報再生装置で
再生するときには画像信号の列ごとの入れ替えが必要で
ある。図２に示されているように、画素の列の並びが主
走査方向（垂直方向）と一致していれば、列の入れ替え
は非常に容易となる。１本のスリットあるいはシリンド
リカルレンズに対して表示画素を水平方向の５画素分を
割り当てる場合には、信号処理は主走査線５本分のメモ
リーを用意し、主走査線ごとに入れ替えればよい。

【００４２】しかしながら、図１に示した実施例では、
ビデオカメラ１を移動して撮影を行っているので、動体
を撮影するためには高速移動が必要となり、動体の撮影
には不向きである。

【００４３】以下、上述の第１の３次元情報入力装置の
実施例の問題点を解消した本発明の第３の３次元情報入
力装置の実施例を図３ａ及び図３ｂを用いて説明する。

【００４４】本実施例は、水平方向のみに１次元フーリ
エ変換像を形成する垂直方向に複数列配列されたシリン
ドリカルレンズアレイ３１ａ，３１ｂ，…からなる光学
手段としてのレンチキュラレンズ３１と、レンチキュラ
レンズ３１の裏面側に配置されかつシリンドリカルレン
ズアレイ３１ａ，３１ｂ，…間の光の拡散を阻止する遮
光部材３３と、遮光部材３３の裏面側に配置されかつ垂
直方向に対して光学像を結像する水平方向に細長いシリ
ンドリカルレンズ３２と、シリンドリカルレンズ３２の
裏面側に配置されかつ光の拡散を阻止する遮光部材３４
と、遮光部材３４の裏面側に配置されかつシリンドリカ
ルレンズ３２により結像された１次元フーリエ変換像を
光電変換する撮像部３０とから構成されている。撮像部
３０は、図２の撮像部１０と同様なカラーフィルタを有
しており、各色フィルタ３０ａ，３０ｂ，…は垂直方向
に配設されている。

【００４５】撮像部３０の水平方向の幅は、この３次元
情報入力装置に対応する３次元情報再生装置の表示部の
幅と同じで、非常に長尺になる。垂直方向の幅は、シリ
ンドリカルレンズ３２の光学的な設計で決まり、ある程
度小さくすることが可能である。撮像部３０の画素数は
３次元情報再生装置の表示部と同数又はそれ以上であ
る。図３ａでは、シリンドリカルレンズアレイ３１ａ，
３１ｂ，…の内の１つのシリンドリカルレンズ３１ａに
対して水平方向の５画素が配置されているが、これは再
生装置のスリットに対応する画素数と同一である。な
お、撮像部３０の転送レートは１秒当たり６０フレーム
でよい。複数組みのカラーフィルタのそれぞれの色フィ
ルタ３０ａ，３０ｂ，…が垂直方向に配設されているの
で、カラーフィルタの各色フィルタの配置は画像が反転
されても同じとなり、色ずれが発生せずに３次元情報が
入力される。

【００４６】レンチキュラレンズ３１は、各シリンドリ
カルレンズアレイ３１ａ，３１ｂ，…の焦点距離の位置
に撮像部３０が位置するように配置される。すなわち、
各シリンドリカルレンズアレイ３１ａ，３１ｂ，…は水
平方向に関してフーリエ変換した像を撮像部３０上に形
成するようになっている。なお、レンチキュラレンズ３
１の代わりにスリットアレイを用いてもよい。

【００４７】遮光部材３３、３４は、各シリンドリカル
レンズアレイ３１ａ，３１ｂ，…を透過した光が、それ
に対応する画素列以外の例えば隣の画素列に入射しない
ように、各シリンドリカルレンズアレイ３１ａ，３１
ｂ，…の間を遮光する。遮光部材３３、３４は、光を透
過させない材料からなり、不透明な短冊状のフィンを多
数並べた構造、又は細長い柱状の透明体の端面に遮光膜
を形成して端面同志を張り合わせた構造である。

【００４８】以下、本発明の第５の３次元情報再生装置
の実施例を図４を参照しながら説明する。

【００４９】本実施例は、フラットディスプレイパネル
７と垂直方向に穿設された多数のスリット８ａ，８ｂ，
８ｃ，…がピッチｐの間隔で並べられたスリット板８か
ら構成されており、フラットディスプレイパネル７とス
リット板８とは所定間隔離間して配置されている。フラ
ットディスプレイパネル７には液晶パネル、ＥＬ（エレ
クトロルミネッセンス）パネル、プラズマディスプレ
イ、微小真空管を用いた真空マイクロデバイス、平板Ｃ
ＲＴ等が用いられている。フラットディスプレイパネル
７は、図５に示すように、カラーフィルタ９を有してお
り、各色フィルタ９ａ，９ｂ，…は垂直方向に配設され
ている。

【００５０】フラットディスプレイパネル７には、上述
した第１の装置の実施例又は第２の装置の実施例で撮像
されかつ再生のために信号処理されたフーリエ変換像の
合成像が表示される。スリット板８上の１本のスリット
に対して水平方向の５画素を対応させる場合、１本目の
スリット８ａに対しては任意の行の第１列から第５列ま
でが割り当てられ、２本目のスリット８ｂに対しては任
意の行の第６列から第１０列までが割り当てられ、以下
同様１本のスリットに対して水平方向の５列の各画素が
割り当てられる。

【００５１】各画素から放射された光は、その対応する
スリットに当たり、その内の１部の光だけが通過する。
例えば第２行、第４列の画素Ｎから出た光の内の１部の
光はスリット８ａを通過し、スリット８ａを通過した光
束の形状は三角形ＮＱＲで表される。すなわち、垂直方
向に広がった三角形の形状をした光がスリットから出射
される。三角形ＮＱＲは厳密には扇型である。頂点（点
Ｎ）の位置は異なるが、各画素から出てスリットを通過
した光は全て同様な三角形状となる。そして、観察者の
一方の瞳Ｅに光束ＮＱＲが入射すると、瞳Ｅが捕らえる
有効な光束はＮＳＴである。

【００５２】第２行、第８列の画素Ｕから出た光の内の
一部の光はスリット８ｂを通過し、スリット８ｂを通過
した光の束の形状は三角形となるが、瞳Ｅが捕らえる有
効な光束はＵＶＷと小さい三角形になる。瞳Ｅには光束
ＮＳＴと光束ＵＶＷとが入射されるが、観察者はそれぞ
れ点Ｎ、点Ｕを中心に画素の反対側の延長線上から光が
きていると感じ、特に交差している領域にある被写体Ｆ
が発光していると感じる。逆に言うと、画素Ｎ及びＵが
表示されることにより、所定奥行きのところに被写体Ｆ
を再生することができる。

【００５３】奥行きの情報は、点灯している画素の水平
位置で決定される。例えば、第３行、第５列の画素Ｘか
ら放射され、スリット８ａを通過し、かつ瞳Ｅで捕らえ
られた光束により延長線上に被写体Ｇが再生される。垂
直方向に関しては、瞳Ｅと画素を結ぶ直線で被写体の再
生位置が決まり、異なる行の画素から放射された光は交
わることなく、分離して被写体が再生される。

【００５４】このように、一つの瞳においても、同一の
被写体から異なる方向の光が入射して、目の調節機能が
作動すると、観測者は奥行き感を感じることができる。
ある被写体を見つめて瞳Ｅを水平方向に移動させると、
瞳Ｅには異なるスリットを通過した光が入射され、被写
体は常に同じ位置に再生されるので、被写体の形が変わ
り、違った方向から見たように感じる。しかし、瞳Ｅを
垂直方向に移動させた場合、瞳Ｅと画素の延長線上に被
写体が再生されるので、被写体の再生位置が変化される
が、被写体の形は変化せず、常に同じ方向から見た３次
元情報しか再生されない。すなわち、水平方向に並んだ
一連の画素群のみが３次元情報を有する。従来の２次
元ピンホールアレイを用いた３次元情報再生装置の場
合、例えば３次元情報を有する画素群にｍ×ｎ画素を割
り当てたとすると、本発明ではｍ×１画素の画素群で済
む。従って、従来の３次元情報再生装置と比べると、垂
直解像度はｎ倍になり、再生像の構成点が増加すること
から、明るさもｎ倍になる。複数組みのカラーフィルタ
９の各色フィルタ９ａ，９ｂ，…が垂直方向に配設され
ているので、スリットの方向と一致し、色ずれが発生し
ない。

【００５５】以下、本発明の第５の３次元情報再生装置
の一実施例の第１の変形例を図９を参照しながら説明す
る。

【００５６】本変形例では、図４のスリット板８の代わ
りにレンチキュラレンズ１２が用いられている。レンチ
キュラレンズ１２はアクリル、塩化ビニル等の透明なプ
ラスチック材料から構成されており、レンチキュラレン
ズはアレイ状に並べられたシリンドリカルレンズ１２
ａ，１２ｂ，…からなる。スリット板の代わりにレンチ
キュラレンズを用いたことにより、スリットにより損失
していた光も有効利用することができ、大幅に明るい再
生像が得られる効果がある。

【００５７】なお、上述の第５の３次元情報再生装置の
実施例および第１の変形例においては、フラットディス
プレイパネルを用いたが、通常のＣＲＴを用いてもよ
い。但し、フラットディスプレイパネルを用いる利点
は、表示面がフラットであることにより、表示面とスリ
ット板あるいはレンチキュラレンズとの間隔が容易に均
一に設定できることであり、かつ表示画像位置が正確に
定まっていることにより、スリット及びレンチキュラレ
ンズのシリンドリカルレンズと表示との相対位置を正確
に合わせることができることである。

【００５８】以下、本発明の第５の３次元情報再生装置
の一実施例の第２の変形例を図１０を参照しながら説明
する。

【００５９】本変形例は、フラットディスプレイパネル
７とレンチキュラレンズ１２との間に拡散板２０が配置
されている。フラットディスプレイパネル７を透過した
光は、拡散板２０に当たって拡散され、レンチキュラレ
ンズ１２に入射される。光の広がりは、各画素の情報の
クロストークが増加され、再生像が少しぼかされ、滑ら
かな画像となる。特にこのクロストークは、フラットデ
ィスプレイパネル７が低解像度のときに有効である。ク
ロストークの度合いは、拡散板２０の挿入位置と拡散板
２０の拡散度で調節される。なお、本変形例はレンチキ
ュラレンズ１２をスリット板８に置き換えた３次元情報
再生装置においても有効である。

【００６０】以下、第５の３次元情報再生装置の一実施
例の第１及び第２の変形例に使用されているレンチキュ
ラレンズを図１１を参照しながら説明する。

【００６１】レンチキュラレンズ１３は、シリンドリカ
ルレンズ１４が多数連結されており、シリンドリカルレ
ンズ１４間には、シリンドリカルレンズ１４の長手方向
に細長く伸びた短冊状の遮光膜１５が配設されている。
これにより、隣り合うシリンドリカルレンズ１４に入射
する光が遮断される。なお、遮光膜１５は、レンチキュ
ラレンズ１３のシリンドリカルレンズ１４の境界部分に
溝が掘られ、可視光を吸収する樹脂が充填されていても
よい。又は、先に多数のシリンドリカルレンズ１４が作
成され、シリンドリカルレンズ１４どうしの接合面に可
視光を吸収する樹脂が塗布され、その後に多数のシリン
ドリカルレンズ１４が接合されてもよい。

【００６２】各シリンドリカルレンズ１４には、フラッ
トディスプレイパネル７上に対応した表示画素が存在す
る。ところが、対応しない表示画素からの光がシリンド
リカルレンズ１４に入射されると、その光は３次元情報
とは無関係のノイズ光となる。フラットディスプレイパ
ネル７の表面とレンチキュラレンズ１３とが接近すれ
ば、ノイズ光の発生確率が低減されるが、これは設計に
制約を与える。本レンズを使用することにより、設計に
制約を与えることなくノイズ光を減らすことができる。

【００６３】なお、本変形例は、レンチキュラレンズ１
３をスリット板に置き換えた３次元情報再生装置におい
ても有効である。その場合のスリットパネルの構成を図
１２及び図１３に示す。図１２に示されるスリットパネ
ル４０は、複数のスリット４１が穿設されているスリッ
ト板４２と、複数の不透明板からなるフィン４３とから
構成されている。スリット板４２とフィン４３とは一体
に形成されている。

【００６４】図１３に示されるスリットパネル４４は、
複数のスリット４１が穿設されているスリット板４２
と、複数の不透明板からなるフィン４３と、透明体４６
とから構成されている。スリット板４２、フィン４３、
及び透明体４６は一体に形成されている。

【００６５】以下、本発明の第５の３次元情報再生装置
の一実施例の第３の変形例を図１４を参照しながら説明
する。

【００６６】本変形例は、投影型３次元情報再生装置で
ある。本変形例は、表示デバイス５０と、特殊スクリー
ン５１と、光源５５と、集光レンズ５６と、投影レンズ
５７とから構成されている。表示デバイス５０には投影
型液晶パネル、透過型表示デバイス等が用いられる。更
に、特殊スクリーン５１は、投影レンズ５７側に配置さ
れた結像用レンチキュラレンズ５２と、光を拡散する拡
散膜５４と、３次元情報再生用レンチキュラレンズ５３
とから構成されている。

【００６７】光源５５から放射された光は集光レンズ５
６で集められて表示デバイス５０に入射される。表示デ
バイス５０で変調を受けた光は、投射レンズ５７と結像
用レンチキュラレンズ５２の作用により拡散板５４に結
像される。これにより、表示デバイス５０に表示された
像が拡散板５４上に拡大投影され、拡散板５４上に映し
出された像は３次元情報再生用レンチキュラレンズ５３
によって３次元情報が再生される。

【００６８】以上のように、結像用レンチキュラレンズ
５２を用いると、必要以上にクロストークが発生しない
という効果がある。また、３次元情報再生用レンチキュ
ラレンズ５３はスリット板に置き換えることも可能であ
る。本変形例の拡散板５４、結像用レンチキュラレンズ
５２、投影レンズ５７、表示デバイス５０、集光レンズ
５６、及び光源５５は図４に示した本発明の第５の３次
元情報再生装置の実施例におけるフラットディスプレイ
パネル７と同様の働きをする。本変形例を実施するに
は、表示デバイス５０の主走査方向と３次元情報再生用
レンチキュラレンズ５３との長手方向が一致しているこ
とが必要である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の３
次元情報入力装置によれば、複数組みのカラーフィルタ
の各色フィルタが垂直方向に配設され、カラーフィルタ
の配列と、再生時のスリットの方向とが一致しており、
色ずれが発生しない３次元情報が入力できると共に画像
処理を容易に行うことができる。

【００７０】本発明の第３の３次元情報入力装置によれ
ば、光学手段により１次元フーリエ変換像が形成され、
シリンドリカルレンズにより垂直方向に対して光学像が
結像され、撮像部によりシリンドリカルレンズにより結
像された１次元フーリエ変換像が光電変換され、画像は
左右反転処理されてメモリ等に蓄積され、複数組みのカ
ラーフィルタの各色フィルタが垂直方向に配設され、カ
ラーフィルタの配置が再生時のスリットの方向と一致し
ており、色ずれが発生しない３次元情報が入力できると
共に画像処理を容易に行うことができ、かつ動体の撮影
にも適している。

【００７１】本発明の第５の３次元情報再生装置によれ
ば、カラーフィルタの各色フィルタの配置がスリットの
方向と一致しており、色ずれが発生しない３次元情報が
再生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の３次元情報入力装置の実施例の
概略構成図である。

【図２】図１の装置の撮像部を示す図である。

【図３ａ】本発明の第３の３次元情報入力装置の実施例
の上面図でありる。

【図３ｂ】図３ａの装置のIIIｂ−IIIｂ断面図である。

【図４】本発明の第５の３次元情報再生装置の実施例の
基本構成を示す図である。

【図５】図４の装置のカラーフィルタを示す図である。

【図６】図１の装置の動作を説明するための図である。

【図７】図１の装置の動作を説明するための図である。

【図８】図１の装置の動作を説明するための図である。

【図９】本発明の第５の３次元情報再生装置の実施例の
第１の変形例を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第５の３次元情報再生装置の実施例
の第２の変形例を示す斜視図である。

【図１１】図９及び図１０の装置に使用されているレン
ズの上面図である。

【図１２】図１１のレンズをスリットに置き換えた変形
例を示す上面図である。

【図１３】図１１のレンズをスリットに置き換えた他の
変形例を示す上面図である。

【図１４】本発明の第５の３次元情報再生装置の実施例
の第３の変形例の概略構成図である。

【図１５】従来の３次元情報入力装置を示す概略構成図
である。

【図１６】従来の３次元情報入力装置を示す概略構成図
である。

【図１７】従来の３次元情報入力装置及び３次元情報再
生装置を示す概略構成図である。

【図１８】従来装置の動作を説明するための斜視図であ
る。

【図１９】従来装置の動作を説明するための図である。

【図２０】従来装置の動作を説明するための図である。

【図２１】従来装置の動作を説明するための図である。

【図２２】従来装置のカラーフィルタの配列を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ビデオカメラ２水平移動ステージ３ステージ駆動装置４制御装置５信号処理装置６画像信号蓄積部７フラットディスプレイパネル８スリット板９表示部のカラーフィルタ１０撮像部のカラーフィルタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ各
色のフィルタ３０撮像部３１レンチキュラレンズ３２シリンドリカルレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フーリエ変換像を形成するレンズと、前
記形成されたフーリエ変換像を受容すると共に垂直方向
に配設されているカラーフィルタの組の複数、及び前記
受容されたフーリエ変換像を光電変換する光電変換部を
有する撮像部と、前記レンズ及び前記撮像部を被写体に
対して水平方向に移動する移動手段とを備える３次元情
報入力装置。
【請求項２】前期撮像部の主走査の方向が垂直方向で
ある請求項１に記載の３次元情報入力装置。
【請求項３】垂直方向に伸長しており、水平方向に１
次元フーリエ変換像を形成する水平方向に関して複数列
配列された１組の光学手段と、垂直方向に対して光学像
を形成する水平方向に細長いシリンドリカルレンズと、
前記形成された１次元フーリエ変換像を受容すると共に
垂直方向に配設されているカラーフィルタの組の複数、
及び前記受容された１次元フーリエ変換像を光電変換す
る光電変換部を有する撮像部とを備える３次元情報入力
装置。
【請求項４】前期撮像部の主走査の方向が垂直方向で
ある請求項３に記載の３次元情報入力装置。
【請求項５】垂直方向に配設されているカラーフィル
タの組の複数、１次元フーリエ変換像が表示される複数
の画素を有する画像表示部と、前記画像表示部の表面に
配置されると共に、垂直方向に伸長しており、水平方向
にレンズ作用を有する水平方向に関して複数列配列され
た１組の光学手段とを備える３次元情報再生装置。
【請求項６】前期画像表示部の主走査の方向が垂直方
向である請求項５に記載の３次元情報再生装置。