JP4768367B2 - Stereoscopic image pickup apparatus and stereoscopic image display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、立体画像を表示するために撮像対象物を平面状あるいは曲面状に配列されたレンズ群を利用して撮影する立体画像撮像装置、及び、当該立体画像を表示する立体画像表示装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image capturing apparatus that captures an imaging target using a lens group arranged in a planar or curved surface in order to display a stereoscopic image, and a stereoscopic image display apparatus that displays the stereoscopic image. .
一般に、任意の視点から自由に立体画像(立体再生像)を見ることが可能な立体テレビジョン方式の一つとして、平面状あるいは曲面状に配列されたレンズ群を用いた、いわゆるインテグラルフォトグラフィ(Integral Photography)方式(以下、IP方式という)の立体画像撮像装置及び立体画像表示装置が存在する。 In general, so-called integral photography using a group of lenses arranged in a planar or curved surface is one of the stereoscopic television systems that allows a stereoscopic image (stereoscopic reproduced image) to be freely viewed from an arbitrary viewpoint. There are (Integral Photography) type (hereinafter referred to as IP type) stereoscopic image pickup devices and stereoscopic image display devices.
図11は、IP方式による撮像方法の原理を示す説明図である。このIP方式では、同一平面上に配置された複数の凸レンズからなるレンズ群Lにより、レンズ群Lの前方(図11では上方)の被写体Oを撮影する。このとき、レンズ群Lの後方(図11では下方)のフィルムFには、レンズ群Lを構成する各凸レンズにより撮像された被写体Oの像(以下、要素撮像画像という)Iが結像する。そして、このように撮影した後、現像して得られた画像を、撮影時にフィルムFを配置した位置に置き、撮影時と同じ位置に配置されたレンズ群Lの前方(図11では上方)から眺めると、立体再生像が観察できる。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing the principle of the imaging method based on the IP method. In this IP system, a subject O in front of the lens group L (upward in FIG. 11) is photographed by a lens group L composed of a plurality of convex lenses arranged on the same plane. At this time, on the film F behind the lens group L (downward in FIG. 11), an image I of the subject O (hereinafter referred to as an element captured image) I imaged by each convex lens constituting the lens group L is formed. Then, after photographing in this way, the image obtained by developing is placed at the position where the film F is disposed at the time of photographing, and from the front of the lens group L arranged at the same position as at the time of photographing (from the upper side in FIG. 11). When viewed, a stereoscopic reproduction image can be observed.
このIP方式を用いて高解像度の動画を撮影する立体画像撮像装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に開示された立体画像撮像装置について図12及び図13を参照して説明する。図12は、この立体画像撮像装置におけるレンズと撮像手段との配置を示す模式図であり、図13は、図12に示したA−A′線断面図である。立体画像撮像装置100は、図13に示すように、基板102と、撮像手段104と、レンズ群106と、光学遮蔽部108とを備えている。
A stereoscopic image capturing apparatus that captures a high-resolution moving image using this IP method is known (see Patent Document 1). A stereoscopic image imaging device disclosed in
撮像手段104は、図13に示すように、基板102上に設けられ、複数の要素撮像素子104aから構成されている。各要素撮像素子104aは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)撮像素子であり、解像度の比較的高い動画での立体画像の撮影に充分である高精細な画素数で構成されている。また、要素撮像素子104aは、図12に示す例では、4行5列(識別符号Dij:i=1〜4,j=1〜5)の合計20個配置されている。また、基板102には、図示は省略しているが、各要素撮像素子104aに駆動信号を供給する駆動信号線、各要素撮像素子104aの撮像した撮像情報を含む信号を出力するための出力信号線、駆動信号供給手段等が配置されている。レンズ群106は、同一平面上に配置された複数のレンズ(凸レンズ)106aからなる。各レンズ106aは、図12及び図13に示すように、中心が各要素撮像素子104aの中心に対応してそれぞれ配置されている。光学遮蔽部108は、金属または合成樹脂からなる薄板であり、図13に示すように、隣接するレンズ106aの間に配置される。
As shown in FIG. 13, the imaging means 104 is provided on the substrate 102 and includes a plurality of
この立体画像撮像装置100では、レンズ群106の前方(図13では上方)に配置された図示しない被写体を撮影する。このとき、各要素撮像素子104aには、レンズ群106を構成する各レンズ106aにより光学像(要素撮像画像)が結像する。そして、このように撮影して得られた複数の画像を、例えば液晶素子により、撮影時に各要素撮像素子104aを配置した位置で表示させ、撮影時と同じ位置に配置されたレンズ群106の前方(図13では上方)から眺めると、立体再生像が観察できる。
しかしながら、図13に示した立体画像撮像装置100では、隣接するレンズ106aの間に光学遮蔽部108が配置されているため、隣接するレンズ106aの間の隙間部分の情報が得られない。そのため、撮影した画像を表示すると、この隙間部分の情報が抜け落ちた立体画像が再生される。すなわち、立体再生像は、解像度が比較的低くなり、良好ではないものとなってしまう。さらに、立体再生像を視る際に、観察者の移動できる範囲が狭くなってしまう。
However, in the stereoscopic image capturing apparatus 100 illustrated in FIG. 13, since the optical shielding unit 108 is disposed between the
この立体画像撮像装置100において、要素撮像素子104aの個数に対してレンズ106aの個数を飛躍的に増加させることにより、解像度を向上させることは原理的に可能であるが、各要素撮像素子104aの処理負荷が格段に大きくなる。この場合、例えば、処理能力の高い素子が必要になり、製造コストが上昇する。そのため、この処理負荷を低減させるべく、各要素撮像素子104aが1つまたは少数のレンズ106aに対応するような構成の装置が望まれている。
In this stereoscopic image capturing apparatus 100, it is possible in principle to improve the resolution by dramatically increasing the number of
そこで、隣接するレンズ106aの間の隙間部分自体を解消するために、光学遮蔽部108を除去することが考えられる。しかしながら、この場合には、各要素撮像素子104aに、対応するレンズ106a以外のレンズ106aからの光が入射してしまう。また、光学遮蔽部108を残しつつ、要素撮像素子104aとレンズ106aとの組合せ全体を相互に隣接させようとしても、要素撮像素子104aの周囲には、基板102上に、図示しない駆動信号線、出力信号線、駆動信号供給手段等が配置されているため、各要素撮像素子104aを隙間無く隣接して配列させることができないという問題がある。
Therefore, it is conceivable to remove the optical shielding portion 108 in order to eliminate the gap portion between the
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、立体画像の解像度を向上させることが可能な立体画像撮像装置及び立体画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a stereoscopic image capturing apparatus and a stereoscopic image display apparatus capable of improving the resolution of a stereoscopic image.
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載の立体画像撮像装置は、被写体の光学像をそれぞれ結像する複数のレンズを平面状または曲面状に配列したレンズ群と、このレンズ群により結像された各光学像を伝送する光学像伝送手段と、この光学像伝送手段で伝送された各光学像をそれぞれ撮像する複数の要素撮像素子からなる撮像手段と、この撮像手段の要素撮像素子、前記要素撮像素子に駆動信号を供給する駆動信号線、及び前記要素撮像素子の撮像した撮像情報を含む信号を出力する出力信号線を有する基板と、を備えるインテグラルフォトグラフィ方式を用いた立体画像撮像装置において、前記レンズ群を構成する各レンズは、互いに隣接して配設され、前記撮像手段を構成する各要素撮像素子は、互いに所定の間隔を空けて配設され、前記光学像伝送手段は、複数の光ファイバを束ねた状態で屈曲可能に一体化された複数のファイバ束を前記要素撮像素子の各々に対応して有し、前記各ファイバ束は、前記レンズ群側の端部である一端が前記レンズ群を構成する互いに隣接した予め定められた所定数のレンズに対面すると共に、前記撮像手段側の端部である他端が対応する前記要素撮像素子に対面し、前記他端における前記ファイバ束同士の間隔が、前記一端における前記ファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されており、前記ファイバ束は、前記所定の複数のレンズを介して前記一端から入射された前記所定の複数の前記被写体の光学像を前記他端に伝送し、前記光学像伝送手段の各ファイバ束と前記撮像手段の各要素撮像素子との間に、前記ファイバ束により伝送される前記所定の複数の前記被写体の光学像を前記要素撮像素子に投影する投影レンズを含む投影光学系をそれぞれ備えることとした。
The present invention has been made to achieve the above object. First, the stereoscopic image pickup apparatus according to
かかる構成によれば、立体画像撮像装置は、レンズ群を構成する各レンズが結像する光学像を各要素撮像素子に伝送する光学像伝送手段を構成するファイバ束が屈曲可能に構成されており、他端(撮像手段側の端部)におけるファイバ束同士の間隔が、一端(レンズ群側の端部)におけるファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されている。したがって、隣接する要素撮像素子間に、基板上の駆動信号線及び出力信号線を配線するための所定の間隔を保持しつつ、レンズ群を構成する各レンズを隣接させることができる。そのため、隣接するレンズの間の隙間部分を従来よりも低減し、従来得られなかった当該隙間部分の情報を取得することができ、再生される立体画像の解像度を向上させることができる。
ここで、レンズ群を構成する各レンズは、平面状あるいは曲面状に配列され、各レンズの種類は、例えば、凸レンズ、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、または、これらの組み合せである。また、要素撮像素子は、例えば、CCD撮像素子である。
また、かかる構成によれば、立体画像撮像装置は、1つのファイバ束によって、レンズ群を構成する複数のレンズで結像された複数の光学像を伝送する。したがって、ファイバ束の個数をレンズの個数よりも低減できるので製造コストを軽減できる。
また、かかる構成によれば、立体画像撮像装置では、投影光学系に含まれる投影レンズによって、光学像伝送手段により伝送される光学像は各要素撮像素子に投影される。したがって、光学像伝送手段により伝送される光学像を要素撮像素子の受光面に結像し易くなる。ここで、投影光学系の投影レンズは、例えば、凸レンズ、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、または、これらの組み合せである。
According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus is configured such that the fiber bundle constituting the optical image transmission means for transmitting the optical image formed by each lens constituting the lens group to each element image sensor can be bent. The distance between the fiber bundles at the other end (the end on the imaging means side) is arranged to be wider than the distance between the fiber bundles at the one end (the end on the lens group side). Accordingly, the lenses constituting the lens group can be adjacent to each other while maintaining a predetermined interval for wiring the drive signal line and the output signal line on the substrate between the adjacent element imaging elements. Therefore, the gap portion between adjacent lenses can be reduced as compared to the conventional case, information on the gap portion that could not be obtained conventionally can be acquired, and the resolution of the reproduced stereoscopic image can be improved.
Here, each lens constituting the lens group is arranged in a planar shape or a curved shape, and each lens type is, for example, a convex lens, a ball lens, a refractive index distribution lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof. It is. The element image sensor is, for example, a CCD image sensor.
In addition, according to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus transmits a plurality of optical images formed by the plurality of lenses constituting the lens group by one fiber bundle. Therefore, since the number of fiber bundles can be reduced from the number of lenses, the manufacturing cost can be reduced.
According to such a configuration, in the stereoscopic image capturing apparatus, the optical image transmitted by the optical image transmitting unit is projected onto each element image sensor by the projection lens included in the projection optical system. Therefore, it becomes easy to form the optical image transmitted by the optical image transmission means on the light receiving surface of the element image sensor. Here, the projection lens of the projection optical system is, for example, a convex lens, a ball lens, a refractive index distribution lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof.
また、請求項2に記載の立体画像撮像装置は、請求項1に記載の立体画像撮像装置において、前記各要素撮像素子で撮像された撮像情報を点対称に反転させた情報として生成する反転情報生成手段をさらに備えることとした。
Further, the stereoscopic image imaging device according to
かかる構成によれば、立体画像撮像装置は、反転情報生成手段によって、撮像情報を点対称に反転させた情報として生成する。したがって、この立体画像撮像装置と対をなす立体画像表示装置によって、撮像情報を点対称に反転させた情報を用いて表示される立体再生像は、観察者から視た場合に、被写体と比較して奥行きが等しいものとなる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus generates the captured information as information obtained by inverting the image information in a point-symmetric manner by the inversion information generation unit. Therefore, a stereoscopic reproduction image displayed using information obtained by inverting imaging information in a point-symmetric manner by a stereoscopic image display device paired with the stereoscopic image imaging device is compared with a subject when viewed from an observer. And the depth will be equal.
また、請求項3に記載の立体画像撮像装置は、請求項1または請求項2に記載の立体画像撮像装置において、前記光学像伝送手段は、前記各ファイバ束が光学的な遮蔽機能を有する被覆材で被覆されていることとした。
The stereoscopic image capturing apparatus according to
かかる構成によれば、立体画像撮像装置は、各ファイバ束が光学的な遮蔽機能を有する被覆材で被覆されているので、ファイバ束で伝送される光学像の光が散乱して、隣接するファイバ束に入射することを防止できる。 According to such a configuration, in the stereoscopic image pickup apparatus, since each fiber bundle is coated with the coating material having an optical shielding function, the light of the optical image transmitted by the fiber bundle is scattered, and the adjacent fibers The incident on the bundle can be prevented.
また、請求項4に記載の立体画像撮像装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の立体画像撮像装置において、前記レンズ群を構成する各レンズの間に、光学的な遮蔽機能を有する光学遮蔽部をさらに備えることとした。 A stereoscopic image capturing apparatus according to a fourth aspect is the stereoscopic image capturing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein an optical element is interposed between the lenses constituting the lens group. An optical shielding part having a shielding function is further provided.
かかる構成によれば、立体画像撮像装置は、光学遮蔽部によって、レンズ群を構成する各レンズで結像された各光学像を遮蔽するので、各レンズが結像する光学像に対して、隣接するレンズが結像する光学像が影響を与えることを防止できる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus shields each optical image formed by each lens constituting the lens group by the optical shielding unit, and therefore is adjacent to the optical image formed by each lens. It is possible to prevent the optical image formed by the lens to be affected from affecting.
また、請求項5に記載の立体画像表示装置は、被写体の画像をそれぞれ表示する複数の要素表示素子からなる表示手段と、この表示手段の要素表示素子に表示された画像を伝送する画像伝送手段と、この画像伝送手段で伝送された各画像をそれぞれ結像して立体画像を生成する複数のレンズを平面状または曲面状に配列したレンズ群と、前記表示手段の要素表示素子、前記要素表示素子に駆動信号を供給する駆動信号線、及び前記要素表示素子の表示する表示情報を含む信号を入力する入力信号線を有する基板と、を備えるインテグラルフォトグラフィ方式を用いた立体画像表示装置において、前記レンズ群を構成する各レンズは、互いに隣接して配設され、前記表示手段を構成する各要素表示素子は、互いに所定の間隔を空けて配設され、前記画像伝送手段は、複数の光ファイバを束ねた状態で屈曲可能に一体化された複数のファイバ束を前記要素表示素子の各々に対応して有し、前記各ファイバ束は、前記表示手段側の端部である一端が対応する前記要素表示素子に対面すると共に、前記レンズ群側の端部である他端が前記レンズ群を構成する互いに隣接した予め定められた所定の複数のレンズに対面し、前記一端における前記ファイバ束同士の間隔が、前記他端における前記ファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されており、前記ファイバ束は、前記一端から入射された前記所定の複数の前記被写体の画像を前記他端から前記所定の複数のレンズにそれぞれ伝送し、前記表示手段の各要素表示素子と前記画像伝送手段の各ファイバ束との間に、前記表示手段の要素表示素子により表示される前記所定の複数の前記被写体の画像を前記ファイバ束に投影する投影レンズを含む投影光学系をそれぞれ備えることとした。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image display device comprising: a display means comprising a plurality of element display elements for respectively displaying images of a subject; and an image transmission means for transmitting an image displayed on the element display elements of the display means. A lens group in which a plurality of lenses that form a three-dimensional image by forming each image transmitted by the image transmission means are arranged in a planar or curved surface, an element display element of the display means, and the element display In a stereoscopic image display apparatus using an integral photography system, comprising: a drive signal line that supplies a drive signal to an element; and a substrate that has an input signal line for inputting a signal including display information displayed by the element display element. The lenses constituting the lens group are arranged adjacent to each other, the element display elements constituting the display means are arranged at a predetermined interval from each other, The image transmission means has a plurality of fiber bundles integrated so as to be bendable in a state where a plurality of optical fibers are bundled, corresponding to each of the element display elements, and each fiber bundle is on the display means side. one end is the end facing the corresponding said element display device, the predetermined predetermined multiple lenses adjacent to each other and the other end is an end portion of the lens unit side constituting the lens group The fiber bundles are arranged so that an interval between the fiber bundles at the one end is wider than an interval between the fiber bundles at the other end, and the fiber bundle is incident on the predetermined incident from the one end . the images of the subject of multiple transmitting from each of the other end to the predetermined multiple lenses, between each fiber bundle of the image transmission means and the elements display elements of the display means, the display means Elements of It was that each comprise a projection optical system an image of the predetermined plurality of the subject displayed a projection lens for projecting the fiber bundle by示素Ko.
かかる構成によれば、立体画像表示装置は、各要素表示素子に表示された画像をレンズ群に伝送する画像伝送手段を構成するファイバ束が屈曲可能に構成されており、一端(表示手段側の端部)におけるファイバ束同士の間隔が、他端(レンズ群側の端部)におけるファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されている。したがって、隣接する要素表示素子間に、基板上の駆動信号線及び入力信号線を配線するための所定の間隔を保持しつつ、レンズ群を構成する各レンズを隣接させることができる。そのため、隣接するレンズの間の隙間部分を従来よりも低減し、従来表示できなかった当該隙間部分の情報を表示することができ、再生される立体画像の解像度を向上させることができる。
ここで、要素表示素子は、平面状あるいは曲面状に配列され、例えば、液晶表示素子から構成される。また、レンズ群を構成する各レンズは、平面状あるいは曲面状に配列され、各レンズの種類は、例えば、凸レンズ、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、または、これらの組み合せである。
また、かかる構成によれば、立体画像表示装置は、1つのファイバ束によって、表示手段を構成する要素表示素子で表示された画像をレンズ群を構成する複数のレンズに伝送する。したがって、ファイバ束の個数をレンズの個数よりも低減できるので製造コストを軽減できる。
また、かかる構成によれば、立体画像表示装置では、投影光学系に含まれる投影レンズによって、画像伝送手段により伝送される画像は、レンズ群を構成する各レンズに投影される。したがって、画像伝送手段により伝送される画像を、レンズ群を構成する各レンズに平行光として投影し易くなる。ここで、投影光学系の投影レンズは、例えば、凸レンズ、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、または、これらの組み合せである。
According to such a configuration, the stereoscopic image display device is configured such that the fiber bundle constituting the image transmission unit that transmits the image displayed on each element display element to the lens group is bendable, and has one end (on the display unit side). The interval between the fiber bundles at the end portion is arranged so as to be wider than the interval between the fiber bundles at the other end (end portion on the lens group side). Accordingly, the lenses constituting the lens group can be adjacent to each other while maintaining a predetermined interval for wiring the drive signal line and the input signal line on the substrate between the adjacent element display elements. Therefore, the gap portion between adjacent lenses can be reduced as compared with the conventional case, information on the gap portion that could not be displayed conventionally can be displayed, and the resolution of the reproduced stereoscopic image can be improved.
Here, the element display elements are arranged in a planar shape or a curved shape, and are constituted by, for example, liquid crystal display elements. Further, each lens constituting the lens group is arranged in a planar shape or a curved shape, and each lens type is, for example, a convex lens, a ball lens, a refractive index distribution lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof. is there.
According to such a configuration, the stereoscopic image display device transmits an image displayed on the element display element constituting the display means to a plurality of lenses constituting the lens group by one fiber bundle. Therefore, since the number of fiber bundles can be reduced from the number of lenses, the manufacturing cost can be reduced.
According to such a configuration, in the stereoscopic image display apparatus, the image transmitted by the image transmission unit is projected onto each lens constituting the lens group by the projection lens included in the projection optical system. Therefore, the image transmitted by the image transmission means can be easily projected as parallel light on each lens constituting the lens group. Here, the projection lens of the projection optical system is, for example, a convex lens, a ball lens, a refractive index distribution lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof.
また、請求項6に記載の立体画像表示装置は、請求項5に記載の立体画像表示装置において、請求項1に記載の立体画像撮像装置の各要素撮像素子で撮像された撮像情報を点対称に反転させた情報を前記表示情報として生成して、前記入力信号線に出力する反転情報生成手段をさらに備えることとした。
A stereoscopic image display device according to a sixth aspect is the stereoscopic image display device according to the fifth aspect , wherein the imaging information captured by each element imaging element of the stereoscopic image imaging device according to
かかる構成によれば、立体画像表示装置は、反転情報生成手段によって、立体画像撮像装置の各要素撮像素子で撮像された撮像情報を、点対称に反転させた情報を生成する。したがって、この生成した情報を用いて表示される立体再生像は、視聴者(観察者)から視た場合に、被写体と比較して奥行きが等しいものとなる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display device generates information obtained by inverting the imaging information captured by each element imaging element of the stereoscopic image capturing device in a point-symmetric manner by the inversion information generation unit. Therefore, the stereoscopic reproduction image displayed using the generated information has the same depth as the subject when viewed from the viewer (observer).
また、請求項7に記載の立体画像表示装置は、請求項5または請求項6に記載の立体画像表示装置において、前記画像伝送手段は、前記各ファイバ束が光学的な遮蔽機能を有する被覆材で被覆されていることとした。
The stereoscopic image display device according to
かかる構成によれば、立体画像表示装置は、各ファイバ束が光学的な遮蔽機能を有する被覆材で被覆されているので、ファイバ束で伝送される画像の媒体である光が散乱して、隣接するファイバ束に入射することを防止できる。 According to this configuration, in the stereoscopic image display device, since each fiber bundle is coated with a coating material having an optical shielding function, light that is an image medium transmitted by the fiber bundle is scattered and adjacent to each other. Can be prevented from entering the fiber bundle.
また、請求項8に記載の立体画像表示装置は、請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の立体画像表示装置において、前記レンズ群を構成する各レンズの間に、光学的な遮蔽機能を有する光学遮蔽部をさらに備えることとした。
Further, the stereoscopic image display device according to
かかる構成によれば、立体画像表示装置は、光学遮蔽部によって、画像伝送手段を構成するファイバ束によって、レンズ群を構成する各レンズに伝送される各画像の光を遮蔽するので、レンズ群を構成する各レンズに入射する光に対して、隣接するファイバ束から入射する光が影響を与えることを防止できる。 According to such a configuration, the stereoscopic image display apparatus shields the light of each image transmitted to each lens constituting the lens group with the optical shielding unit by the fiber bundle constituting the image transmission unit. It can prevent that the light which injects from the adjacent fiber bundle exerts influence with respect to the light which injects into each lens which comprises.
請求項1または請求項5に記載の発明によれば、隣接する要素撮像素子または要素表示素子間に、基板上の配線等のための所定の間隔を保持しつつ、レンズ群を構成する各レンズを隣接させることができる。そのため、隣接するレンズの間の隙間部分を従来よりも低減し、従来得られなかった当該隙間部分の情報を反映して再生される立体画像の解像度を向上させることができる。つまり、比較的低解像度となるように配置された要素撮像素子または要素表示素子を用いたとしても立体再生像の解像度を向上させることができる。したがって、奥行きの深い立体再生像を作り出すことができる。その結果、立体再生像を視る際に、視聴者の移動できる範囲を拡げることができる。
また、請求項1または請求項5に記載の発明によれば、光学像伝送手段または画像伝送手段を構成するファイバ束の個数を、レンズ群を構成するレンズの個数よりも低減できるので製造コストを軽減できる。
また、請求項1または請求項5に記載の発明によれば、投影光学系を備えるので、立体画像撮像装置においては、光学像伝送手段により伝送される光学像を要素撮像素子の受光面に結像し易くなり、また、立体画像表示装置においては、画像伝送手段により伝送される画像をレンズ群を構成する各レンズに平行光として投影し易くなる。
According to the first or fifth aspect of the present invention, each lens constituting the lens group while maintaining a predetermined interval for wiring on the substrate or the like between adjacent element imaging elements or element display elements. Can be adjacent. Therefore, it is possible to reduce the gap between adjacent lenses as compared with the prior art, and improve the resolution of a stereoscopic image that is reproduced by reflecting information on the gap that has not been obtained in the past. That is, the resolution of a stereoscopic reproduction image can be improved even when an element imaging element or element display element arranged to have a relatively low resolution is used. Accordingly, it is possible to create a three-dimensional reproduced image having a deep depth. As a result, the range in which the viewer can move can be expanded when viewing the stereoscopic reproduction image.
Further, according to the invention described in
According to the first or fifth aspect of the invention, since the projection optical system is provided, in the stereoscopic image capturing apparatus, the optical image transmitted by the optical image transmitting unit is connected to the light receiving surface of the element image sensor. In addition, in the stereoscopic image display apparatus, it becomes easy to project an image transmitted by the image transmission unit as parallel light on each lens constituting the lens group.
請求項2または請求項6に記載の発明によれば、反転情報生成手段によって、各要素撮像素子で撮像された撮像情報を点対称に反転させた情報として生成する。したがって、この生成した情報を用いて表示される立体再生像は、観察者から視た場合に、被写体と比較して奥行きが等しいものとなるので、良好な立体再生像を作り出すことができる。 According to the second or sixth aspect of the invention, the inversion information generating unit generates the imaging information imaged by each element imaging element as information obtained by inverting the image symmetrically. Therefore, since the stereoscopic reproduction image displayed using the generated information has the same depth as the subject when viewed from the observer, a favorable stereoscopic reproduction image can be created.
請求項3または請求項7に記載の発明によれば、各ファイバ束が光学的な遮蔽機能を有する被覆材で被覆されているので、ファイバ束で伝送される光が散乱して、隣接するファイバ束に入射することを防止できる。
According to the invention described in
請求項4または請求項8に記載の発明によれば、レンズ群を構成する各レンズの間に光学遮蔽部を設けたので、立体画像撮像装置においては、各レンズが結像する光学像に対して、隣接するレンズが結像する光学像が影響を与えることを防止し、また、立体画像表示装置においては、各レンズに入射する光に対して、隣接するファイバ束から入射する光が影響を与えることを防止できる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[立体画像撮像装置の構成例]
図1は、本発明に係る立体画像撮像装置の構成を示す模式図であり、図2は、図1に示したレンズ群側から視た立体画像撮像装置を示す模式図である。
立体画像撮像装置1は、図1に示すように、基板2と、撮像手段4と、レンズ群6と、光学遮蔽部8と、光学像伝送手段10と、書込手段14と、記憶手段15とを備える。この立体画像撮像装置1は、光学像伝送手段10により伝送される光学像を撮影するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration example of stereoscopic image pickup device]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a stereoscopic image capturing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the stereoscopic image capturing apparatus viewed from the lens group side illustrated in FIG.
As shown in FIG. 1, the stereoscopic
撮像手段4は、図1に示すように、基板(チップ)2上に設けられ、レンズ群6により結像された各光学像をそれぞれ撮影する複数の要素撮像素子4aから構成されている。
各要素撮像素子4aは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)撮像素子であり、解像度の比較的高い動画での立体画像の撮影に充分である高精細な画素数で構成されている。
要素撮像素子4aは、図2に示すように、従来の立体画像撮像装置100(図12参照)と同様に、4行5列(識別符号Dij:i=1〜4,j=1〜5)の配列で計20個配設されている。また、基板2には、複数の要素撮像素子4a、各要素撮像素子4aに駆動信号を供給するための駆動信号線G1、各要素撮像素子4aの撮影した撮像情報を含む信号を書込手段14に出力するための出力信号線G2、図示しない駆動信号供給手段等が配置されている。なお、図2では、説明の都合上、要素撮像素子4a、駆動信号線G1及び出力信号線G2を簡略化した形で一部のみ表示している。
As shown in FIG. 1, the
Each
As shown in FIG. 2, the element
レンズ群6は、図1に示すように、被写体(撮像対象物)を光学像としてそれぞれ結像する複数の凸レンズ(レンズ)6aを平面状に配列して構成されている。各凸レンズ6aは、それぞれ1つの要素撮像素子4aに対応して同一平面上に配置されている。
光学遮蔽部8は、図1に示すように、凸レンズ6aから光学像伝送手段10までの間で、隣接する凸レンズ6aからクロスオーバーする余計な光の影響を受けないように、隣接する凸レンズ6aの間に配置されているものであり、光学的な遮蔽機能を有し、例えば、金属または合成樹脂からなる薄板から構成される。
As shown in FIG. 1, the lens group 6 is configured by arranging a plurality of convex lenses (lenses) 6 a that form an object (imaging target) as an optical image in a planar shape. Each
As shown in FIG. 1, the
光学像伝送手段10は、図1に示すように、レンズ群6を構成する各凸レンズ6aにより結像された各光学像を各要素撮像素子4aへそれぞれ伝送するものであり、複数のファイバ束11を束ねて構成される。各ファイバ束11は、一端(レンズ群6側の端部)から入射された1つの光学像を他端(撮像手段4側の端部)に伝送するものであり、且つ、数μm程度の微小な径の光ファイバ12を多数(数千〜数万本)束ねた状態で屈曲可能に一体化されたものである。これらの光ファイバ12は、光学的な遮蔽機能を有する被覆材13で被覆されており、隣接するファイバ束11からクロスオーバーする余計な光の影響を受けることがない。
As shown in FIG. 1, the optical image transmission means 10 transmits each optical image formed by each
また、光学像伝送手段10は、他端(撮像手段4側の端部)におけるファイバ束11同士の間隔が、一端(レンズ群6側の端部)におけるファイバ束11同士の間隔よりも広くなるように配設されている。つまり、図1に示すように、レンズ群6を構成する各凸レンズ6aは、互いに隣接して配設されると共に、撮像手段4を構成する要素撮像素子4aは、互いに所定の間隔を空けて配設される。この所定間隔は、基板2上で、駆動信号線G1、出力信号線G2(図2参照)、図示しない駆動信号供給手段等を配置可能とする程度の間隔である。
具体的には、図2に示すように、各凸レンズ6aは、その整列状態として、横列ごとに凸レンズ6aの中心が一致すると共に、凸レンズ6aの中心が縦列において一列おきに一致する、いわゆる俵積み状態として配置されている。
Further, in the optical image transmission means 10, the distance between the fiber bundles 11 at the other end (the end on the imaging means 4 side) is wider than the distance between the fiber bundles 11 at one end (the end on the lens group 6 side). It is arranged like this. That is, as shown in FIG. 1, the
Specifically, as shown in FIG. 2, the
書込手段(反転情報生成手段)14は、出力信号線G2から出力される信号に含まれる撮像情報を取得し、取得した撮像情報を点対称に反転させた情報として生成し、記憶手段15に格納するものである。
記憶手段15は、ハードディスク等の一般的な記憶手段であり、立体画像を表示するための反転された撮像情報を記憶するものである。
The writing means (inversion information generation means) 14 acquires imaging information included in the signal output from the output signal line G2, generates the acquired imaging information as information obtained by inverting the acquired imaging information in a point-symmetric manner, and stores it in the storage means 15. To store.
The
なお、1つの要素撮像系が、凸レンズ6a、ファイバ束11、要素撮像素子4aを備えるとすると、立体画像撮像装置1は、図2に示すように、20個の要素撮像系を有することとなるが、実際には、千〜数万個またはそれ以上の要素撮像系が配列されることとなる。
If one element imaging system includes the
[立体画像表示装置の構成例]
図3は、本発明に係る立体画像表示装置の構成を示す模式図であり、図4は、図3に示したレンズ群側から視た立体画像表示装置を示す模式図である。
この立体画像表示装置21は、図3に示すように、基板22と、表示手段24と、レンズ群26と、光学遮蔽部28と、画像伝送手段30と、読込手段34と、記憶手段35とを備える。この立体画像表示装置21は、画像伝送手段30により伝送される画像を用いて立体画像を表示するものである。なお、立体画像表示装置21は、図1に示した立体画像撮像装置1と対をなすものであり、基板22、表示手段24、レンズ群26、光学遮蔽部28及び画像伝送手段30は、それぞれ、図1に示した基板2、撮像手段4、レンズ群6、光学遮蔽部8及び光学像伝送手段10と同様な配置(サイズ)で構成される。
[Configuration example of stereoscopic image display device]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a stereoscopic image display device according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the stereoscopic image display device viewed from the lens group side illustrated in FIG. 3.
As shown in FIG. 3, the stereoscopic image display device 21 includes a substrate 22, a
表示手段24は、図3に示すように、基板(チップ)22上に設けられ、撮像手段4(図1参照)により予め撮像された画像を表示する複数の要素表示素子24aから構成されている。各要素表示素子24aは、例えば、液晶素子であり、解像度の比較的高い動画での立体画像の表示に充分である高精細な画素数で構成されている。
要素表示素子24aは、図4に示すように、従来の立体画像撮像装置100(図12参照)と同様に、4行5列(識別符号Hij:i=1〜4,j=1〜5)の配列で計20個配設されている。また、基板22には、複数の要素表示素子24a、各要素表示素子24aに駆動信号を供給するための駆動信号線G21、各要素表示素子24aに表示する表示情報を含む信号を、読込手段34から入力するための入力信号線G22、図示しない駆動信号供給手段等が配置されている。なお、図4では、説明の都合上、要素表示素子24a、駆動信号線G21及び入力信号線G22を簡略化した形で一部のみ表示している。
As shown in FIG. 3, the display means 24 is provided on a substrate (chip) 22 and is composed of a plurality of
As shown in FIG. 4, the
レンズ群26は、図3に示すように、表示対象物を表示する各画像から立体画像を生成する複数の凸レンズ(レンズ)26aをアレイ状に配列して構成されている。各凸レンズ26aは、それぞれ1つの要素表示素子24aに対応して同一平面上に配置されている。
光学遮蔽部28は、図3に示すように、画像伝送手段30から凸レンズ26aまでの間で、隣接するファイバ束31から凸レンズ26aへクロスオーバーする余計な光の影響を受けないように、隣接する凸レンズ26aの間に配置されているものであり、光学的な遮蔽機能を有し、例えば、金属または合成樹脂からなる薄板から構成される。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 3, the
画像伝送手段30は、図3に示すように、各要素表示素子24aに表示された各画像を、レンズ群26を構成する凸レンズ26aへそれぞれ伝送するものであり、複数のファイバ束31を束ねて構成される。各ファイバ束31は、一端(表示手段24側の端部)から入射された画像を他端(レンズ群26側の端部)に伝送するものであり、且つ、数μm程度の微小な径の光ファイバ32を多数(数千〜数万本)束ねた状態で屈曲可能に一体化されたものである。これらの光ファイバ32は、光学的な遮蔽機能を有する被覆材33で被覆されており、隣接するファイバ束31からクロスオーバーする余計な光の影響を受けることがない。
As shown in FIG. 3, the image transmission means 30 transmits each image displayed on each
また、画像伝送手段30は、一端(表示手段24側の端部)におけるファイバ束31同士の間隔が、他端(レンズ群26側の端部)におけるファイバ束31同士の間隔よりも広くなるように配設されている。つまり、図3に示すように、レンズ群26を構成する各凸レンズ26aは、互いに隣接して配設されると共に、表示手段24を構成する要素表示素子24aは、互いに所定の間隔を空けて配設される。この所定間隔は、基板22上で、駆動信号線G21、入力信号線G22(図4参照)、図示しない駆動信号供給手段等を配置可能とする程度の間隔である。
具体的には、図4に示すように、各凸レンズ26aは、その整列状態として、横列ごとに凸レンズ26aの中心が一致すると共に、凸レンズ26aの中心が縦列において一列おきに一致する、いわゆる俵積み状態として配置されている。
Further, in the image transmission means 30, the distance between the fiber bundles 31 at one end (the end on the display means 24 side) is wider than the distance between the fiber bundles 31 at the other end (the end on the
Specifically, as shown in FIG. 4, each
記憶手段35は、ハードディスク等の一般的な記憶手段であり、図1に示した立体画像撮像装置1で予め取得された反転された撮像情報を記憶するものである。
読込手段34は、記憶手段35から反転された撮像情報を読み込み、読み込んだ撮像情報を表示情報として含む信号を生成し、入力信号線G22を介して各要素表示素子24aに出力するものである。
The storage means 35 is a general storage means such as a hard disk, and stores inverted imaging information acquired in advance by the stereoscopic
The
なお、1つの要素表示系が、要素表示素子24a、ファイバ束31、凸レンズ26aを備えるとすると、立体画像表示装置21は、図4に示すように、20個の要素表示系を有することとなるが、実際には、千〜数万個またはそれ以上の要素表示系が配列されることとなる。
また、立体画像表示装置21を構成する基板22、レンズ群26、光学遮蔽部28、画像伝送手段30及び記憶手段35は、それぞれ、図1に示した基板2、レンズ群6、光学遮蔽部8、光学像伝送手段10及び記憶手段15と同一な構成でもよい。
If one element display system includes the
Further, the substrate 22, the
[立体画像撮像装置の動作]
図1に示した立体画像撮像装置1の動作について図5を参照(適宜図1及び図2参照)して説明する。図5は、図1に示した立体画像撮像装置による撮像方法の説明図である。この立体画像撮像装置1では、レンズ群6の前方に配置された被写体50を撮影する。このとき、各要素撮像素子4aには、レンズ群6を構成する各凸レンズ6aにより要素撮像画像(光学像)55が結像する。なお、各要素撮像画像55は、被写体50の奥行きが反転した状態の画像である。そして、立体画像撮像装置1は、書込手段14によって、出力信号線G2(図2参照)から出力された信号に含まれる撮像情報(各要素撮像素子4aの撮像した複数の画像)を点対称に反転させた情報として生成して記憶手段15に格納する。そして、記憶手段15に格納された情報を、撮影時に各要素撮像素子4aを配置した位置で表示させ、撮影時と同じ位置に配置されたレンズ群6の前方から眺めると、被写体50と比較して奥行きが等しい立体再生像が観察できる。
[Operation of stereoscopic imaging device]
The operation of the stereoscopic
[立体画像表示装置の動作]
図3に示した立体画像表示装置21の動作について図6を参照(適宜図3乃至図5参照)して説明する。図6は、図3に示した立体画像表示装置による再生方法の説明図である。まず、図5に示したように、立体画像撮像装置1で撮影されて記憶手段15に格納されている情報(反転情報)を、立体画像表示装置21の記憶手段35に予め格納しておく。
[Operation of stereoscopic image display device]
The operation of the stereoscopic image display apparatus 21 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. 6 (see FIGS. 3 to 5 as appropriate). FIG. 6 is an explanatory diagram of a reproduction method by the stereoscopic image display apparatus shown in FIG. First, as shown in FIG. 5, information (inversion information) taken by the stereoscopic
次に、立体画像表示装置21は、記憶手段35に格納された複数の画像(反転情報)を読み出し、要素表示画像65として各要素表示素子24aによって表示する。そして、立体画像表示装置21は、画像伝送手段30によって、各要素表示画像65を各凸レンズ26aに伝送し、凸レンズ26aによって、要素表示画像65の奥行きを反転する。この状態で、観察者が目70でレンズ群26を前方から観察すると、被写体50(図5参照)と同じ奥行きで立体再生像60を視認することができる。
Next, the stereoscopic image display device 21 reads a plurality of images (inversion information) stored in the
本実施の形態に係る立体画像撮像装置1によれば、各凸レンズ6aが結像する光学像を各要素撮像素子4aに伝送する光学像伝送手段10を構成するファイバ束11を屈曲可能なものとしたので、隣接する要素撮像素子4a間に所定の間隔を保持しながら、各凸レンズ6aを隣接させることができる。
同様に、立体画像表示装置21によれば、各要素表示素子24aが表示する画像を、各凸レンズ26aに伝送する画像伝送手段30を構成するファイバ束31を屈曲可能なものとしたので、隣接する要素表示素子24a間に所定の間隔を保持しながら、各凸レンズ26aを隣接させることができる。
According to the three-
Similarly, according to the stereoscopic image display device 21, since the
したがって、立体画像撮像装置1で撮影された画像を、立体画像表示装置21で表示した場合に、従来と比べて解像度を向上させることができる。その結果、奥行きの深い立体再生像を観察者に提供することができる。また、従来と比べて解像度が向上するので、立体再生像を視る際に、観察者の移動できる範囲を拡げることができる。さらに、要素撮像素子4a(または要素表示素子24a)に対して、凸レンズ6a(26a)を1対1に対応させるので、要素撮像素子4a(または要素表示素子24a)の負担を低減しつつ、解像度を向上させることができる。
Therefore, when an image captured by the stereoscopic
以上、実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、本実施形態では、立体画像撮像装置1において、撮像情報を点対称に反転させた情報として生成するものとしたが、立体画像表示装置21において生成するようにしてもよい。この場合には、立体画像撮像装置1において、書込手段14は、取得した撮像情報をそのまま記憶手段15に格納する。そして、立体画像表示装置21の記憶手段35は、記憶手段15に格納された情報と同じ撮像情報を格納し、読込手段34は、反転情報生成手段として機能する。すなわち、読込手段34は、記憶手段35から読み込んだ撮像情報を点対称に反転させた情報として生成して、入力信号線G22を介して各要素表示素子24aに出力する。これにより、同等の効果を奏することができる。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and can be implemented in various ways without changing the gist thereof. For example, in the present embodiment, the stereoscopic
また、本実施形態では、レンズ群6(26)を構成する各凸レンズ6a(26a)を同一平面上に配置するものとしたが、同一曲面上に配置してもよい。また、複数の凸レンズ6a(26a)の整列状態は、前記俵積み状態に限定されるものではなく、隣接する凸レンズ6aの中心が縦横で一致するように配置される状態でも構わない。ただし、俵積み状態の方がより密になるので好ましい。
In the present embodiment, the
また、ファイバ束11(31)の被覆材13(33)は、単層でも複数層でもよく、複数層の場合、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂を一次被覆に用いることが好ましい。また、被覆材13(33)のほかに、光ファイバ12(32)を外部衝撃から保護する部材を併用してもよい。 The coating material 13 (33) of the fiber bundle 11 (31) may be a single layer or a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, it is preferable to use a urethane acrylate-based ultraviolet curable resin for the primary coating. In addition to the covering material 13 (33), a member for protecting the optical fiber 12 (32) from an external impact may be used in combination.
以下に、凸レンズ6a(26a)、ファイバ束11(31)、要素撮像素子4a(または要素表示素子24a)を備える要素撮像系(または要素表示系)の種々のバリエーションを第1の変形例乃至第3の変形例として説明する。
Hereinafter, various variations of the element imaging system (or element display system) including the
[第1の変形例]
図7は、本発明に係る立体画像撮像装置及び立体画像表示装置の第1の変形例を示す模式図であり、(a)は立体画像撮像装置、(b)は立体画像表示装置を示している。図7の(a)に示すように、立体画像撮像装置1Aは、1つのファイバ束11の一端が複数(図では2つ)の凸レンズ6aに対面するように配設されている点を除いて、図1に示した立体画像撮像装置1と同一の構成である。したがって、図1と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、光学像伝送手段10を構成するファイバ束11は、実際には複数存在し、その束ね方も図1に示したものと同様であるが、図7の(a)では省略している。また、立体画像撮像装置1Aの基板2Aには、1つのファイバ束11(または1つの要素撮像素子4a)が設けられているが、基板2Aに対するファイバ束11(または要素撮像素子4a)の配設個数は任意である。この立体画像撮像装置1Aにより、被写体50(図5参照)を撮影すると、各凸レンズ6aに要素撮像画像55が結像し、ファイバ束11(光学像伝送手段10)により、要素撮像素子4aへ伝送される。
[First modification]
7A and 7B are schematic diagrams illustrating a first modification of the stereoscopic image capturing apparatus and the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, where FIG. 7A illustrates the stereoscopic image capturing apparatus, and FIG. 7B illustrates the stereoscopic image display apparatus. Yes. As shown in (a) of FIG. 7, the stereoscopic
また、図7の(b)に示すように、立体画像表示装置21Aは、1つのファイバ束31の一端が複数(図では2つ)の凸レンズ26aに対面するように配設されている点を除いて、図3に示した立体画像表示装置21と同一の構成である。したがって、図3と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、画像伝送手段30を構成するファイバ束31は、実際には複数存在し、その束ね方も図3に示したものと同様であるが、図7の(b)では省略している。また、立体画像表示装置21Aの基板22Aには、1つのファイバ束31(または1つの要素表示素子24a)が設けられているが、基板22Aに対するファイバ束31(または要素表示素子24a)の配設個数は任意である。この立体画像表示装置21Aは、図7の(a)に示した立体画像撮像装置1Aで撮影して得られた画像を記憶手段35から読み出し、要素表示画像65として要素表示素子24aで表示させ、ファイバ束31(画像伝送手段30)によって、各凸レンズ26aに伝送する。これにより、各凸レンズ26aを前方から眺めると、立体再生像が観察できる。
Further, as shown in FIG. 7B, the stereoscopic image display apparatus 21A is arranged such that one end of one
図8は、図7の(a)に示したファイバ束と凸レンズとの対応関係の一例を示す断面図である。なお、図7の(b)に示したファイバ束と凸レンズとの対応関係は、同様なものとなるので説明を省略する。図8の(a)に示すように、ファイバ束11Aには、2個の凸レンズ6aが設けられている。すなわち、図8の(a)は、ファイバ束11Aと凸レンズ6aとの個数比が1対2の場合を示している。この場合、ファイバ束11Aは、断面が長方形の形状に構成され、この長方形は、例えば、縦が凸レンズ6aの直径の長さ、横が凸レンズ6aの直径の2倍の長さをそれぞれ有する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the correspondence relationship between the fiber bundle and the convex lens shown in FIG. Note that the correspondence between the fiber bundle and the convex lens shown in FIG. As shown in FIG. 8A, the fiber bundle 11A is provided with two
また、図8の(b)に示すように、ファイバ束11Bには、3個の凸レンズ6aが設けられている。すなわち、図8の(b)は、ファイバ束11Bと凸レンズ6aとの個数比が1対3の場合を示している。この場合、ファイバ束11Bは、断面が正三角形の形状に構成され、この正三角形の各辺には、凸レンズ6aの直径の2つの円が内接する。
Further, as shown in FIG. 8B, the
また、図8の(c)に示すように、ファイバ束11Cには、4個の凸レンズ6aが設けられている。すなわち、図8の(c)は、ファイバ束11Cと凸レンズ6aとの個数比が1対4の場合を示している。この場合、ファイバ束11Cは、断面が正方形の形状に構成され、この正方形は、一辺の長さが凸レンズ6aの直径の2倍の長さである。なお、図8の(c)に示した4個の凸レンズ6aを示す円のうち、対角に配置された2つの円が接するようにしてもよい。この場合には、ファイバ束11Cの断面は平行四辺形となる。
Further, as shown in FIG. 8C, the fiber bundle 11C is provided with four
また、図8の(d)に示すように、ファイバ束11Dには、7個の凸レンズ6aが設けられている。すなわち、図8の(d)は、ファイバ束11Dと凸レンズ6aとの個数比が1対7の場合を示している。この場合、ファイバ束11Dは、断面が正六角形の形状に構成され、この正六角形の各辺には、凸レンズ6aの直径の2つの円が内接する。
Further, as shown in FIG. 8D, the
このように、1つのファイバ束11に対応する凸レンズ6aの個数は任意であり、ファイバ束11の断面形状は、前記した形状に限定されるものではなく、例えば円でもよい。ただし、複数のファイバ束11をレンズ群6側で略隙間のないように束ねるためには、1つ1つの要素(ファイバ束11の断面)で平面または曲面を埋め尽くすことのできる形状が好ましい。すなわち、ファイバ束と凸レンズとの個数の対応関係が、1対2、1対3、1対4及び1対7の場合、ファイバ束11は、図8にそれぞれ示した断面形状であることが好ましい。また、1つのファイバ束11に対応する凸レンズ6aの個数は、要素撮像素子4aの画素ピッチと画素数とに依存しており、現在入手可能な要素撮像素子4aを考慮した場合、比較的少数、例えば、2〜9個が好ましい。ただし、1つのファイバ束11に対応する凸レンズ6aの個数は、この限りではない。
Thus, the number of
[第2の変形例]
図9は、本発明に係る立体画像撮像装置及び立体画像表示装置の第2の変形例を示す模式図であり、(a)は立体画像撮像装置、(b)は立体画像表示装置を示している。図9の(a)に示すように、立体画像撮像装置1Bは、ファイバ束11(光学像伝送手段10)と要素撮像素子4a(撮像手段4)との間に、投影光学系80を備える点を除いて、図1に示した立体画像撮像装置1と同一の構成である。したがって、図1と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、光学像伝送手段10と基板2Aは、図7の(a)に示したものと同様の意味で表示している。
[Second modification]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a second modification of the stereoscopic image capturing apparatus and the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, in which (a) illustrates the stereoscopic image capturing apparatus and (b) illustrates the stereoscopic image display apparatus. Yes. As shown to (a) of FIG. 9, the stereo image imaging device 1B is provided with the projection optical system 80 between the fiber bundle 11 (optical image transmission means 10) and the element image pick-up
投影光学系80は、ファイバ束11(光学像伝送手段10)により伝送される光学像を要素撮像素子4a(撮像手段4)に投影する投影レンズ81と、この投影レンズ81の前後に設けられた光学遮蔽部8とを含んでいる。これによれば、光学像伝送手段10により伝送される光学像を要素撮像素子4aの受光面に結像し易くなる。投影レンズ81としては、凸レンズを図示したが、後記するように、これに限定されるものではない。また、投影光学系80は、所定位置にミラーをさらに備える構成としてもよい。
The projection optical system 80 is provided in front of and behind the projection lens 81 for projecting the optical image transmitted by the fiber bundle 11 (optical image transmission means 10) onto the
また、図9の(b)に示すように、立体画像表示装置21Bは、ファイバ束31と要素表示素子24aとの間に、図9の(a)に示した投影光学系80を備える点を除いて、図3に示した立体画像表示装置21と同一の構成である。したがって、図3と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、画像伝送手段30と基板22Aは、図7の(b)に示したものと同様の意味で表示している。これによれば、画像伝送手段30により伝送される画像を凸レンズ26aに平行光として投影し易くなる。
Further, as shown in FIG. 9B, the stereoscopic image display device 21B is provided with a projection optical system 80 shown in FIG. 9A between the
[第3の変形例]
図10は、本発明に係る立体画像撮像装置及び立体画像表示装置の第3の変形例を示す模式図であり、(a)は立体画像撮像装置、(b)は立体画像表示装置を示している。図10の(a)に示すように、立体画像撮像装置1Cは、レンズ群6(図1参照)がボールレンズ(レンズ)6bで構成され、光学遮蔽部8(図1参照)を有していない点を除いて、図1に示した立体画像撮像装置1と同一の構成である。したがって、図1と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、光学像伝送手段10と基板2Aは、図7の(a)に示したものと同様の意味で表示している。これによれば、ボールレンズ6bは、曲率が比較的小さく、ファイバ束11への集光に好適である。
[Third Modification]
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a third modification of the stereoscopic image capturing apparatus and the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, in which (a) illustrates the stereoscopic image imaging apparatus and (b) illustrates the stereoscopic image display apparatus. Yes. As shown in FIG. 10A, in the stereoscopic image capturing apparatus 1C, the lens group 6 (see FIG. 1) includes a ball lens (lens) 6b, and has an optical shielding unit 8 (see FIG. 1). The configuration is the same as that of the stereoscopic
また、図10の(b)に示すように、立体画像表示装置21Cは、レンズ群26(図3参照)がボールレンズ26bで構成され、光学遮蔽部28(図3参照)を有していない点を除いて、図3に示した立体画像表示装置21と同一の構成である。したがって、図3と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。なお、画像伝送手段30と基板22Aは、図7の(b)に示したものと同様の意味で表示している。これによれば、ボールレンズ26bは、曲率が比較的小さく、ファイバ束31からの光を平行光として出射することに好適である。
As shown in FIG. 10B, in the stereoscopic image display device 21C, the lens group 26 (see FIG. 3) is configured by a ball lens 26b, and does not have the optical shielding part 28 (see FIG. 3). Except for this point, the configuration is the same as that of the stereoscopic image display device 21 shown in FIG. Therefore, the same components as those in FIG. Note that the image transmission means 30 and the substrate 22A are displayed in the same meaning as shown in FIG. According to this, the ball lens 26b has a relatively small curvature, and is suitable for emitting light from the
また、レンズ群6(26)を構成するレンズは、前記した凸レンズ6a(26a)やボールレンズ6b(26b)に限定されるものではなく、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、あるいは、これらの組み合せでもよい。ここで、屈折率分布レンズは、例えば、中心から外周に向かって屈折率が異なるGRIN(Gradient-index)レンズである。また、回折光学素子は、例えばフレネルレンズである。なお、凹レンズは、他のレンズと適宜組み合わせて用いられる。
また、図9に示した投影光学系80に含まれる投影レンズ81は、前記した凸レンズのほか、例えば、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、あるいは、これらの組み合せでもよい。
Further, the lenses constituting the lens group 6 (26) are not limited to the
In addition to the convex lens described above, the projection lens 81 included in the projection optical system 80 shown in FIG. 9 may be, for example, a ball lens, a refractive index distribution lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof.
1(1A〜1C) 立体画像撮像装置
2(2A),22(22A) 基板
4 撮像手段
4a(D11〜D45) 要素撮像素子
6,26 レンズ群
6a,26a 凸レンズ(レンズ)
6b,26b ボールレンズ(レンズ)
8,28 光学遮蔽部
10 光学像伝送手段
11(11A〜11D),31 ファイバ束
12,32 光ファイバ
13,33 被覆材
14 書込手段(反転情報生成手段)
15,35 記憶手段
21(21A〜21C) 立体画像表示装置
24 表示手段
24a(H11〜H45) 要素表示素子
30 画像伝送手段
34 読込手段
50 被写体
55 要素撮像画像
60 立体再生像
65 要素表示画像
70 目
80 投影光学系
81 投影レンズ
G1,G21 駆動信号線
G2 出力信号線
G22 入力信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (1A-1C) Stereoscopic imaging device 2 (2A), 22 (22A) Board |
6b, 26b Ball lens (lens)
8, 28 Optical shielding unit 10 Optical image transmission means 11 (11A to 11D), 31
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記レンズ群を構成する各レンズは、互いに隣接して配設され、
前記撮像手段を構成する各要素撮像素子は、互いに所定の間隔を空けて配設され、
前記光学像伝送手段は、複数の光ファイバを束ねた状態で屈曲可能に一体化された複数のファイバ束を前記要素撮像素子の各々に対応して有し、
前記各ファイバ束は、前記レンズ群側の端部である一端が前記レンズ群を構成する互いに隣接した予め定められた所定の複数のレンズに対面すると共に、前記撮像手段側の端部である他端が対応する前記要素撮像素子に対面し、
前記他端における前記ファイバ束同士の間隔が、前記一端における前記ファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されており、
前記ファイバ束は、前記所定の複数のレンズを介して前記一端から入射された前記所定の複数の前記被写体の光学像を前記他端に伝送し、
前記光学像伝送手段の各ファイバ束と前記撮像手段の各要素撮像素子との間に、前記ファイバ束により伝送される前記所定の複数の前記被写体の光学像を前記要素撮像素子に投影する投影レンズを含む投影光学系をそれぞれ備えることを特徴とする立体画像撮像装置。 A lens group in which a plurality of lenses that respectively form an optical image of a subject are arranged in a planar or curved surface, an optical image transmission unit that transmits each optical image formed by the lens group, and the optical image transmission unit An image pickup unit comprising a plurality of element image pickup devices for picking up each of the optical images transmitted in the above, an element image pickup device of the image pickup means, a drive signal line for supplying a drive signal to the element image pickup device, and the element image pickup device. In a stereoscopic image capturing apparatus using an integral photography system, including a substrate having an output signal line that outputs a signal including captured image information,
Each lens constituting the lens group is disposed adjacent to each other,
Each element imaging element constituting the imaging means is disposed at a predetermined interval from each other,
The optical image transmission means has a plurality of fiber bundles integrated so as to be able to bend in a state where a plurality of optical fibers are bundled, corresponding to each of the element imaging elements,
Wherein each fiber bundle has one end which is an end portion of the lens unit side is facing a predetermined prescribed multiple lenses adjacent to each other constituting the lens group is at the end of the imaging means side The other end faces the corresponding element image sensor,
The spacing between the fiber bundles at the other end is arranged to be wider than the spacing between the fiber bundles at the one end,
It said fiber bundle transmits an optical image of the object of the predetermined number of multiple incident from the one end via a predetermined multiple of the lens to the other end,
A projection lens for projecting the predetermined plurality of optical images of the subject transmitted by the fiber bundle onto the element image sensor between each fiber bundle of the optical image transmission unit and each element image sensor of the imaging unit. A three-dimensional image capturing apparatus comprising a projection optical system including
前記レンズ群を構成する各レンズは、互いに隣接して配設され、
前記表示手段を構成する各要素表示素子は、互いに所定の間隔を空けて配設され、
前記画像伝送手段は、複数の光ファイバを束ねた状態で屈曲可能に一体化された複数のファイバ束を前記要素表示素子の各々に対応して有し、
前記各ファイバ束は、前記表示手段側の端部である一端が対応する前記要素表示素子に対面すると共に、前記レンズ群側の端部である他端が前記レンズ群を構成する互いに隣接した予め定められた所定の複数のレンズに対面し、
前記一端における前記ファイバ束同士の間隔が、前記他端における前記ファイバ束同士の間隔よりも広くなるように配設されており、
前記ファイバ束は、前記一端から入射された前記所定の複数の前記被写体の画像を前記他端から前記所定の複数のレンズにそれぞれ伝送し、
前記表示手段の各要素表示素子と前記画像伝送手段の各ファイバ束との間に、前記表示手段の要素表示素子により表示される前記所定の複数の前記被写体の画像を前記ファイバ束に投影する投影レンズを含む投影光学系をそれぞれ備えることを特徴とする立体画像表示装置。 Display means comprising a plurality of element display elements for displaying images of the subject, image transmission means for transmitting images displayed on the element display elements of the display means, and each image transmitted by the image transmission means A lens group in which a plurality of lenses that form an image and generate a stereoscopic image are arranged in a planar or curved surface, an element display element of the display means, a drive signal line that supplies a drive signal to the element display element, and the element In a stereoscopic image display device using an integral photography system comprising: a substrate having an input signal line for inputting a signal including display information displayed by a display element;
Each lens constituting the lens group is disposed adjacent to each other,
Each element display element constituting the display means is disposed at a predetermined interval from each other,
The image transmission means has a plurality of fiber bundles integrated so as to be bent in a state where a plurality of optical fibers are bundled, corresponding to each of the element display elements,
Each of the fiber bundles has one end that is an end portion on the display means side facing the corresponding element display element, and the other end that is an end portion on the lens group side is adjacent to each other that constitutes the lens group in advance. facing a predetermined multiple lens defined,
The spacing between the fiber bundles at the one end is arranged to be wider than the spacing between the fiber bundles at the other end,
It said fiber bundle transmits respectively the images of the object of the predetermined number of multiple incident from the one end from the other end to the predetermined multiple of the lens,
Projection for projecting the predetermined plurality of images of the subject onto the fiber bundle displayed by the element display element of the display means between each element display element of the display means and each fiber bundle of the image transmission means A stereoscopic image display apparatus comprising a projection optical system including a lens .
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