JP5397980B2 - Stereoscopic image capturing apparatus and stereoscopic image capturing method - Google Patents
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Description
本発明は、インテグラルフォトグラフィ方式により被写体を立体像として撮影する立体映像撮影装置および立体映像撮影方法に関する。 The present invention relates to a stereoscopic video imaging apparatus and a stereoscopic video imaging method for imaging a subject as a stereoscopic image by an integral photography method.
近年、自然でリアルな表現が可能な立体映像を放送やコミュニケーションなどの情報伝達手段に適用させる検討が進められている。映像を立体表示させるには多数の方式があるが、その一方式であるホログラフィは、実際に物体が存在する場合と同じ光波場を再現することで空間に像を再生する方式であり、人間の視覚機能に負担をかけない立体表示方式と言われている。 In recent years, studies are being made to apply stereoscopic images capable of natural and realistic expression to information transmission means such as broadcasting and communication. There are many methods for displaying images in three dimensions, and holography, which is one of them, is a method for reproducing an image in space by reproducing the same light wave field as when an object actually exists. It is said to be a 3D display system that does not place a burden on visual functions.
これまでホログラフィの被写体は、静物やコンピュータグラフィックスが中心であったが、動いている物体を対象としてホログラムを取得するため、インテグラルフォトグラフィ（以下、「ＩＰ」という）方式で撮影された画像からホログラムを生成する手法が提案されている。 Until now, holographic subjects were mainly still life and computer graphics, but in order to acquire holograms for moving objects, images taken with the integral photography (hereinafter referred to as “IP”) method. A method for generating a hologram from the above has been proposed.
前記したＩＰ方式は、多数の微小なレンズ（ここでは、「要素レンズ」という）から構成されるレンズ板（要素レンズ群）を用いて立体像を記録、再生する技術である。このＩＰ方式により立体像を記録すると、要素レンズを通過した光が隣接する要素画像として重複記録され、再生される立体像が多重像として視認される現象が生じることが知られている。 The IP system described above is a technique for recording and reproducing a stereoscopic image using a lens plate (element lens group) composed of a large number of minute lenses (herein referred to as “element lenses”). It is known that when a three-dimensional image is recorded by this IP method, a phenomenon occurs in which light passing through the element lens is overlapped and recorded as adjacent element images, and the reproduced three-dimensional image is visually recognized as a multiple image.
ここで、図１２を参照して、要素画像が重複記録される要因について説明する。図１２は、従来の立体映像撮影装置における要素レンズと要素画像の記録状態を示す模式図である。図１２では、要素レンズ５（５１，５２，…）を使用した立体映像撮影装置において、被写体からの平行光ＰＲ１が要素レンズ５１によって要素レンズ群６の焦平面（記録面）に結像し、被写体からの平行光ＰＲ２が要素レンズ５２によって要素レンズ群６の焦平面に結像した状態を示している。 Here, with reference to FIG. 12, factors that cause element images to be recorded redundantly will be described. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a recording state of an element lens and an element image in a conventional stereoscopic video imaging apparatus. In Figure 12, the stereoscopic image photographing apparatus using the element lens 5 (5 1, 5 2, ...), the focal plane of the element lens unit 6 parallel light PR 1 from the object by the element lens 5 1 (recording surface) imaged, and shows a state imaged by parallel light PR 2 elements lens 5 2 from an object into the focal plane of the element lens 6.
本来、ＩＰ方式において、要素レンズ５１によって生成される要素画像ＥＩ１と、要素レンズ５２によって生成される要素画像ＥＩ２とは、それぞれ独立して記録される必要がある。しかし、ここでは、要素レンズ５１に入射する平行光ＰＲ１が、要素レンズ群６の光軸に対して所定角度よりも大きいため、本来、要素画像ＥＩ１として記録されるべき光が、隣接する要素レンズ５２に対応する要素画像ＥＩ２として記録されている。すなわち、要素画像ＥＩ２には、要素レンズ５１からの光と、要素レンズ５２からの光とが重複して記録されることになる。この重複記録部分は、再生時に要素レンズ５２に対応する微小レンズでも再生されることになるため、本来の被写体と異なる場所に像を結ぶ妨害像となる。 Originally, in the IP system, an elemental image EI 1 produced by the element lenses 5 1, the elemental image EI 2 produced by the element lenses 5 2 needs to be recorded independently. However, here, parallel light PR 1 incident on the element lenses 5 1, greater than the predetermined angle to the optical axis of the element lens 6, originally, the light to be recorded as an element image EI 1, adjacent It is recorded as an element image EI 2 corresponding to the element lenses 5 2. In other words, the elemental image EI 2, so that the light from the element lenses 5 1, and the light from the element lenses 5 2 is redundantly recorded. The overlap recording portion, since the will be reproduced by the micro lens corresponding to the element lens 5 2 at the time of reproduction, the interference image form an image in a different location from the original object.
この問題を解決する手法として、要素レンズに屈折率分布（ＧＲＩＮ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＧＲＩＮレンズを用いた場合、当該ＧＲＩＮレンズは、レンズ作用を有する光ファイバを立体的に積み重ねて２次元のレンズ群を構成していることから、各レンズが生成する要素画像が互いに重なることがない。 As a method for solving this problem, a method using a gradient index (GRIN) lens as an element lens has been proposed (for example, see Patent Document 1). When this GRIN lens is used, the GRIN lens forms a two-dimensional lens group by three-dimensionally stacking optical fibers having a lens action, so that element images generated by the lenses may overlap each other. Absent.
また、他の解決手法として、レンズ板の後側焦平面にレンズ板の大きさ以上の口径を持つフィールドレンズを備え、フィールドレンズの後側焦平面に開口部を有する遮蔽板を設け、当該開口部から出射される光のみを要素画像として撮影する手法が提案されている（非特許文献１参照）。この手法によれば、開口部に到達した光以外の光は遮蔽板により遮断されるため、開口部の幅を調整することで、レンズ板の要素レンズを通過する光のうち、所定の入射角を超える光を遮断し、要素画像の重複記録を抑えている。
特許文献１に記載されている屈折率分布（ＧＲＩＮ）レンズを用いて構成した立体映像撮影装置は、完全に要素画像の重複記録を除去することができるため、高品位な要素画像を撮影することができるという点で優れている。しかし、ＧＲＩＮレンズは、光ファイバを立体的に積み重ねるために製造に高度な技術が必要となり、製造が容易ではなかった。 Since the stereoscopic video imaging apparatus configured using the refractive index distribution (GRIN) lens described in Patent Document 1 can completely eliminate duplicate recording of element images, it can shoot high-quality element images. It is excellent in that it can. However, since the GRIN lens has three-dimensionally stacked optical fibers, a high level of technology is required for manufacturing, and it has not been easy to manufacture.
また、非特許文献１に記載されているレンズ板の後側焦平面にフィールドレンズを備え、そのフィールドレンズの後側焦平面に開口部を有する遮蔽板を設けて構成した立体映像撮影装置は、構造が簡易なレンズ板を用いて、要素画像の重複記録を抑えることができるという点において優れている。しかし、この構造の立体映像撮影装置において、要素レンズ中心から離れた位置を通過する光ほど、所望の入射角の光線を通過させなかったり、所望しない入射角の光線を通過させてしまったりすることがあることは、非特許文献１に記載されている通りである。そのため、この構造の立体映像撮影装置は、完全には要素画像の重複記録を除去することができない。
そこで、製造が容易で、かつ、要素画像の重複記録を防止することが可能な立体映像撮影装置が望まれていた。
In addition, a stereoscopic video imaging apparatus configured by providing a field lens on the rear focal plane of the lens plate described in Non-Patent Document 1 and providing a shielding plate having an opening on the rear focal plane of the field lens, Using a lens plate with a simple structure is excellent in that overlapping recording of element images can be suppressed. However, in the stereoscopic image capturing apparatus having this structure, the light passing through a position far from the center of the element lens may not allow a light beam having a desired incident angle to pass or allow a light beam having an undesired incident angle to pass. It is as described in Non-Patent Document 1. For this reason, the stereoscopic video imaging apparatus having this structure cannot completely remove the duplicate recording of element images.
Therefore, there has been a demand for a stereoscopic video imaging apparatus that is easy to manufacture and that can prevent duplicate recording of element images.
また、従来のＩＰ方式による立体映像撮影装置は、要素レンズを通過する光のうち、所定の入射角を超える光を遮断してしまうため、要素画像の画角が狭くなってしまうという問題がある。さらに、従来のＩＰ方式による立体映像撮影装置は、複数の要素レンズにより要素画像を撮影するため、各要素レンズに割り当てられる画素数が、撮影される画像全体の画素数の要素レンズ数分の１になり、画素数が減ってしまうという問題がある。 In addition, the conventional IP 3D image capturing apparatus has a problem that the angle of view of the element image is narrowed because the light passing through the element lens blocks light exceeding a predetermined incident angle. . Furthermore, since a conventional stereoscopic video imaging apparatus based on the IP system captures an element image with a plurality of element lenses, the number of pixels allocated to each element lens is 1 / the number of element lenses of the total number of pixels to be captured. There is a problem that the number of pixels is reduced.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ＧＲＩＮレンズを使用することなく、単レンズなどの要素レンズを用いて要素画像の重複記録を除去することが可能な立体映像撮影装置および立体映像撮影方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、要素画像の重複記録を除去しつつ、要素画像の広画角化かつ高画素化を実現することも目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a three-dimensional image that can eliminate duplicate recording of element images using an element lens such as a single lens without using a GRIN lens. It is an object of the present invention to provide a video shooting device and a stereoscopic video shooting method. Another object of the present invention is to realize a wide angle of view and a high pixel count of an element image while eliminating duplicate recording of the element 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に記載の立体映像撮影装置は、被写体の要素画像となる光を集光する要素レンズを２次元平面上に配置した要素レンズ群と、この要素レンズ群の各要素レンズの焦点距離となる焦平面に生成される要素画像群を撮影する撮影手段と、を備えたインテグラルフォトグラフィ方式による立体映像撮影装置において、開口部を有する遮蔽板と、当該遮蔽板がそれぞれの焦平面となるように、当該遮蔽板よりも被写体側に配置された第１レンズおよび当該遮蔽板よりも像側に配置された第２レンズと、を備えたテレセントリック光学系を、前記要素レンズ群の被写体側に備える構成とした。 The present invention was created to achieve the above object, and first, the stereoscopic video imaging apparatus according to claim 1 has an element lens for condensing light that is an element image of a subject on a two-dimensional plane. 3D image capturing apparatus using an integral photography system, comprising: an element lens group disposed on the element lens; and a photographing unit that photographs an element image group generated on a focal plane that is a focal length of each element lens of the element lens group The first lens disposed on the subject side with respect to the shielding plate and the first lens disposed on the image side with respect to the shielding plate so that the shielding plates have respective focal planes. A telecentric optical system including two lenses is provided on the subject side of the element lens group.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、開口部を有する遮蔽板を挟んだ第１レンズおよび第２レンズで構成されるテレセントリック光学系を、要素レンズ群の被写体側に設け、テレセントリック光学系で被写体光を入射し、要素レンズでテレセントリック光学系から出射される光を集光する。これによって、所定入射角で遮断された光により、要素レンズ群の焦平面に要素画像が生成される。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus includes the telecentric optical system including the first lens and the second lens sandwiching the shielding plate having the opening on the subject side of the element lens group. Subject light is incident, and light emitted from the telecentric optical system is collected by an element lens. Thereby, an element image is generated on the focal plane of the element lens group by the light blocked at a predetermined incident angle.
また、請求項１に記載の立体映像撮影装置は、前記要素レンズの口径をＤ、前記要素レンズの焦点距離をｆ０、前記第２レンズの焦点距離をｆとしたとき、前記遮蔽板の開口部の縦横長を、２ｆｔａｎ−１（Ｄ／２ｆ０）以下として構成した。 Further, the stereoscopic image photographing apparatus according to claim 1, caliber D of the front Symbol element lens, focal length f 0 of the element lenses, the focal length of the second lens is f, the shielding plate The vertical and horizontal length of the opening was set to 2 ftan −1 (D / 2f 0 ) or less .
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、遮蔽板の開口部の縦横長を、２ｆｔａｎ−１（Ｄ／２ｆ０）とすることで、要素レンズに入射する被写体光の入射角φが、ｔａｎ−１（Ｄ／２ｆ０）を超えた光を遮断することになり、ある要素レンズの要素画像を、隣接する要素レンズに対応する要素画像の領域に重ねて生成することを防止することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus sets the vertical and horizontal length of the opening of the shielding plate to 2 f tan −1 (D / 2f 0 ), so that the incident angle φ of the subject light incident on the element lens is tan. -1 (D / 2f 0 ) is blocked, and an element image of a certain element lens can be prevented from being superimposed on an element image region corresponding to an adjacent element lens. .
さらに、請求項２に記載の立体映像撮影装置は、請求項１に記載の立体映像撮影装置において、前記第１レンズと前記第２レンズとが異なる焦点距離を有する構成とした。 Furthermore, the stereoscopic video imaging device according to claim 2 is configured such that in the stereoscopic video imaging device according to claim 1, the first lens and the second lens have different focal lengths.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、異なる焦点距離の第１レンズおよび第２レンズにより、要素レンズに入射される光により生成される要素画像は、被写体が拡大または縮小された画像となる。 According to such a configuration, in the stereoscopic video imaging device, the element image generated by the light incident on the element lens by the first lens and the second lens having different focal lengths is an image in which the subject is enlarged or reduced. .
また、請求項３に記載の立体映像撮影装置は、請求項１または請求項２に記載の立体映像撮影装置において、前記開口部を前記遮蔽板の板面に沿った平面上で移動するように前記遮蔽板を駆動する遮蔽板駆動手段と、前記撮影手段の撮影タイミングに同期して、前記テレセントリック光学系の光軸を中心に前記遮蔽板の板面に沿った平面上の予め定めた大きさの領域内で前記開口部の位置を順次移動させるように前記遮蔽板駆動手段を制御する開口位置制御手段と、をさらに備える構成とした。 The stereoscopic video imaging apparatus according to claim 3 is the stereoscopic video imaging apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the opening is moved on a plane along the plate surface of the shielding plate. A predetermined size on a plane along the plate surface of the shielding plate around the optical axis of the telecentric optical system in synchronization with the photographing timing of the photographing device and the shielding plate driving means for driving the shielding plate And an opening position control means for controlling the shielding plate driving means so as to sequentially move the position of the opening within the region.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、開口位置制御手段が撮影手段の撮影のタイミングと同期させて、遮蔽板駆動手段を介して遮蔽板を平面移動させることで、開口部の位置を変えて要素画像を撮影することができる。このように開口部の位置を変えることで、要素レンズごとに被写体光の入射角の異なる画像を要素画像として撮影することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus changes the position of the opening by causing the opening position control means to move the shielding plate in a plane via the shielding plate driving means in synchronization with the shooting timing of the photographing means. Elemental images can be taken. By changing the position of the opening in this way, images with different incident angles of subject light for each element lens can be taken as element images.
さらに、請求項４に記載の立体映像撮影装置は、請求項３に記載の立体映像撮影装置において、前記開口位置制御手段が、前記開口部を移動させることで前記領域内に順次形成される複数の開口領域が、当該領域内において部分的に重なる位置に前記開口部を移動させる構成とした。 Furthermore, the stereoscopic video imaging device according to claim 4 is the stereoscopic video imaging device according to claim 3 , wherein the opening position control means is formed in sequence in the region by moving the opening. The opening is moved to a position where the opening region partially overlaps within the region.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、開口部が移動することで形成される複数の開口領域を部分的に重ねるように開口部を移動させることで、それぞれの撮影タイミングで撮影された要素画像そのものに重複した画像が撮影されることになる。これによって、立体映像撮影装置は、開口部を開口領域ごとに移動させる場合に比べて開口領域の境における画像を欠落することなく撮影することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing device moves the opening so as to partially overlap a plurality of opening areas formed by the movement of the opening, and thereby the elements photographed at the respective shooting timings. An image overlapping the image itself is taken. As a result, the stereoscopic video imaging apparatus can capture an image at the boundary of the opening area without missing compared to a case where the opening is moved for each opening area.
また、請求項５に記載の立体映像撮影装置は、請求項４に記載の立体映像撮影装置において、前記開口部の位置が前記領域内で移動することで撮影された複数の要素画像を前記要素レンズごとに合成してフレーム画像を生成する合成手段を、さらに備える構成とした。 The stereoscopic video imaging apparatus according to claim 5 is the stereoscopic video imaging apparatus according to claim 4 , wherein a plurality of element images captured by moving the position of the opening in the region are used as the element. The composition unit is further provided with a composition unit that composes each lens to generate a frame image.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、合成手段によって、要素レンズに入射する光の入射角を変えて撮影した複数の要素画像を合成することで、入射角の範囲を拡張し、かつ、画素数を増やした１枚の要素画像を生成することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing device expands the range of the incident angle by combining the plurality of element images captured by changing the incident angle of the light incident on the element lens by the combining unit, and One element image with an increased number of pixels can be generated.
さらに、請求項６に記載の立体映像撮影装置は、請求項１または請求項２に記載の立体映像撮影装置において、前記遮蔽板に光の通過と遮断とを切り替える複数の開閉手段を備え、前記撮影手段の撮影タイミングに同期して、前記複数の開閉手段を前記開口部として１箇所ずつ順次開放させることで、前記遮蔽板において前記開口部の位置を移動させる開閉制御手段をさらに備える構成とした。 Furthermore, the stereoscopic video imaging apparatus according to claim 6 is the stereoscopic video imaging apparatus according to claim 1 or 2 , further comprising a plurality of opening / closing means for switching between passage and blocking of light on the shielding plate, In synchronization with the photographing timing of the photographing means, the plurality of opening and closing means are sequentially opened as the openings one by one, thereby further comprising an opening and closing control means for moving the position of the opening in the shielding plate. .
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、開閉制御手段が撮影手段の撮影のタイミングと同期させて、開閉手段を１つずつ開放することで、光が通過する開口部の位置を変えて要素画像を撮影することができる。このように要素レンズに入射する光の入射角を変えることで、要素レンズごとに被写体光の入射角の異なる画像を要素画像として撮影することができる。 According to such a configuration, in the stereoscopic video imaging apparatus, the opening / closing control unit opens the opening / closing unit one by one in synchronization with the shooting timing of the imaging unit, thereby changing the position of the opening through which the light passes. Images can be taken. Thus, by changing the incident angle of the light incident on the element lens, it is possible to take an image having a different incident angle of the subject light for each element lens as the element image.
また、請求項７に記載の立体映像撮影装置は、請求項６に記載の立体映像撮影装置において、前記複数の開閉手段の開放により撮影された複数の要素画像を前記要素レンズごとに合成してフレーム画像を生成する合成手段をさらに備える構成とした。 A stereoscopic video imaging apparatus according to a seventh aspect is the stereoscopic video imaging apparatus according to the sixth aspect , wherein a plurality of element images photographed by opening the plurality of opening / closing means are combined for each element lens. The composition further includes synthesis means for generating a frame image.
かかる構成によれば、立体映像撮影装置は、合成手段によって、要素レンズに入射する光の入射角を開閉手段の開閉により変えて撮影した複数の要素画像を合成することで、入射角の範囲を拡張し、かつ、画素数を増やした１枚の要素画像を生成することができる。 According to such a configuration, the stereoscopic image capturing apparatus combines the plurality of element images captured by changing the incident angle of the light incident on the element lens by opening and closing the opening / closing means by the combining unit, thereby reducing the incident angle range. It is possible to generate one element image that is expanded and has a larger number of pixels.
さらに、請求項８に記載の立体映像撮影方法は、インテグラルフォトグラフィ方式により被写体を撮影する立体映像撮影方法であって、前記被写体の物体光を被写体側の第１レンズにより集光する第１工程と、この第１工程により集光し、前記第１レンズの焦点距離の位置に配置した遮蔽板の開口部を通過する光を、前記遮蔽板から像側の焦点距離の位置に配置した第２レンズにより受光し、複数の要素レンズを２次元平面上に配置した要素レンズ群に出射する第２工程と、この第２工程により出射される光を、前記要素レンズ群を構成する個々の要素レンズにより集光する第３工程と、この第３工程で集光した複数の要素レンズから出射される光を、前記要素レンズの焦点距離において、複数の要素画像からなる要素画像群として撮影する第４工程と、を含む手順とし、前記要素レンズの口径をＤ、前記要素レンズの焦点距離をｆ ０ 、前記第２レンズの焦点距離をｆとしたとき、前記遮蔽板の開口部の縦横長を、２ｆｔａｎ −１ （Ｄ／２ｆ ０ ）以下とした。 The stereoscopic video shooting method according to claim 8 is a stereoscopic video shooting method for shooting a subject by an integral photography method, wherein the object light of the subject is collected by a first lens on the subject side. And a light beam condensed by the first step and passing through the opening of the shielding plate arranged at the focal length position of the first lens is arranged at a focal length position on the image side from the shielding plate. A second step of receiving light by two lenses and emitting the plurality of element lenses to an element lens group arranged on a two-dimensional plane; and the individual elements constituting the element lens group by the light emitted by the second step The third step of condensing by the lens and the light emitted from the plurality of element lenses condensed in the third step are photographed as an element image group consisting of a plurality of element images at the focal length of the element lens. 4 and step, and the procedure including the diameter of the element lens D, and the focal length of the element lens f 0, the focal length of the second lens is f, the aspect length of the opening of the shielding plate 2 ftan −1 (D / 2f 0 ) or less.
かかる手順によれば、立体映像撮影方法は、第１工程により、被写体の物体光を第１レンズで集光し、第２工程により、遮蔽板の開口部を通過する光のみを第２レンズで出射する。ここで、第１レンズ、開口部を有する遮蔽板、第２レンズで構成される光学系は、テレセントリック光学系となるため、第１工程および第２工程により出射される光は、開口部により、光が通過する入射角の範囲が制限されたものとなる。そこで、第３工程において、要素レンズにより集光される光は、光軸に対して所定角度の光が遮断された光となる。そして、立体映像撮影方法は、第４工程で、光の入射角度が制限された光を要素画像として撮影する。 According to such a procedure, in the stereoscopic image capturing method, the object light of the subject is collected by the first lens in the first step, and only the light passing through the opening of the shielding plate is collected by the second lens in the second step. Exit. Here, since the optical system constituted by the first lens, the shielding plate having the opening, and the second lens is a telecentric optical system, the light emitted in the first step and the second step is caused by the opening. The range of incident angles through which light passes is limited. Therefore, in the third step, the light collected by the element lens is light obtained by blocking light having a predetermined angle with respect to the optical axis. Then, in the fourth step, the stereoscopic video imaging method captures light with a limited incident angle of light as an element image.
本発明に係る立体映像撮影装置および立体映像撮影方法は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１，８に記載の発明によれば、テレセントリック光学系によって、所定の入射角度より大きい光を遮断した光が要素レンズに入射されるため、各要素レンズにより生成される要素画像間の重複記録を防止することができる。また、請求項１に記載の発明によれば、ＧＲＩＮレンズを用いることなく、第１レンズ、開口部を有する遮蔽板、第２レンズで構成されるテレセントリック光学系に要素レンズ群を組み合わせることで構成可能であるため、汎用性に優れている。
The stereoscopic video imaging apparatus and the stereoscopic video imaging method according to the present invention have the following excellent effects.
According to the first and eighth aspects of the present invention, the light that blocks light larger than the predetermined incident angle is incident on the element lens by the telecentric optical system, so that the element images generated by the element lenses overlap. Recording can be prevented. According to the first aspect of the present invention, without using a GRIN lens, the element lens group is combined with a telecentric optical system including a first lens, a shielding plate having an opening, and a second lens. Because it is possible, it is highly versatile.
また、請求項１，８に記載の発明によれば、要素レンズに入射する被写体光の最大入射角を特定することができるため、要素画像の重複記録がなく、かつ、最大の入射角で要素画像を撮影することができる。 Further , according to the first and eighth aspects of the invention, since the maximum incident angle of the subject light incident on the element lens can be specified, there is no duplicate recording of element images, and the element has the maximum incident angle. Images can be taken.
請求項２に記載の発明によれば、奥行き制御レンズ等の他の構成を設けることなく、被写体を拡大または縮小して要素画像を撮影することができる。 According to the second aspect of the present invention, an element image can be taken by enlarging or reducing the subject without providing another configuration such as a depth control lens.
請求項３に記載の発明によれば、開口部の位置を移動させることで、１つの要素レンズについて、被写体光の入射角が異なる複数の要素画像を撮影することができる。このため、撮影された複数の要素画像は、１箇所で開口部の位置を固定して撮影した要素画像に対して、被写体光の撮影範囲が拡大したものとなり、要素画像を広画角化かつ高画素化することができる。 According to the third aspect of the present invention, by moving the position of the opening, it is possible to photograph a plurality of element images having different incident angles of subject light with respect to one element lens. For this reason, the plurality of captured element images are obtained by expanding the photographing range of the subject light with respect to the element image captured with the position of the opening fixed at one location, The number of pixels can be increased.
請求項４に記載の発明によれば、開口領域が重なるように開口部の位置を移動させるため、１つの要素レンズに対応する複数の要素画像が、それぞれ重なった画像となる。このため、開口領域ごとに開口部の位置を移動させる場合に比べ、１つの要素レンズに対応する要素画像間の区切りでの画像の欠落を防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the position of the opening is moved so that the opening regions overlap, a plurality of element images corresponding to one element lens are respectively overlapped images. For this reason, compared with the case where the position of the opening is moved for each opening region, it is possible to prevent the image from being lost at the boundary between the element images corresponding to one element lens.
請求項５に記載の発明によれば、１つの要素レンズに対応して撮影範囲の異なる複数の要素画像を合成するため、広画角化かつ高画素化した要素画像で構成されるフレーム画像を逐次生成して出力することができる。これによって、要素画像の重複記録がない鮮明な映像で立体動画像を撮影することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in order to synthesize a plurality of element images having different shooting ranges corresponding to one element lens, a frame image composed of element images having a wide angle of view and high pixels is obtained. Sequentially generated and output. As a result, it is possible to shoot a stereoscopic moving image with a clear video without overlapping recording of element images.
請求項６に記載の発明によれば、開閉手段を順次開放させることで、１つの要素レンズについて、被写体光の入射角が異なる複数の要素画像を撮影することができため、撮影された複数の要素画像は、１箇所で開閉手段を開放して撮影した要素画像に対して、被写体光の撮影範囲が拡大したものとなり、要素画像を広画角化かつ高画素化することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, by sequentially opening and closing the opening / closing means, it is possible to photograph a plurality of element images having different incident angles of subject light with respect to one element lens. The element image is obtained by expanding the photographing range of the subject light with respect to the element image captured with the opening / closing means opened at one place, and the element image can have a wide angle of view and high pixels.
請求項７に記載の発明によれば、１つの要素レンズに対応して撮影範囲の異なる複数の要素画像を合成するため、広画角化かつ高画素化した要素画像で構成されるフレーム画像を逐次生成して出力することができる。これによって、要素画像の重複記録がない鮮明な映像で立体動画像を撮影することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, in order to synthesize a plurality of element images having different shooting ranges corresponding to one element lens, a frame image composed of element images having a wide angle of view and a high pixel count is obtained. Sequentially generated and output. As a result, it is possible to shoot a stereoscopic moving image with a clear video without overlapping recording of element images.
以下、本発明に係る立体映像撮影装置および立体映像撮影方法について図面を参照して説明する。
［立体映像撮影装置：第１実施形態］
（立体映像撮影装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る立体映像撮影装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る立体映像撮影装置の全体構成を模式的に示す構成図である。
Hereinafter, a stereoscopic video imaging apparatus and a stereoscopic video imaging method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Stereoscopic image capturing apparatus: first embodiment]
(Configuration of stereoscopic video shooting device)
First, with reference to FIG. 1, the structure of the stereoscopic video imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of the stereoscopic video imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
立体映像撮影装置１は、インテグラルフォトグラフィ（ＩＰ）方式により、被写体を、立体映像を構成するための複数の要素画像（要素画像群）として撮影するものである。ここでは、立体映像撮影装置１は、第１レンズ２と、開口部３ａを形成した遮蔽板３と、第２レンズ４と、複数の要素レンズ５から構成される要素レンズ群６と、フィールドレンズ７と、撮影手段８と、を備えている。 The stereoscopic video imaging apparatus 1 captures a subject as a plurality of element images (element image group) for forming a stereoscopic video by an integral photography (IP) method. Here, the stereoscopic image capturing apparatus 1 includes a first lens 2, a shielding plate 3 having an opening 3a, a second lens 4, an element lens group 6 including a plurality of element lenses 5, and a field lens. 7 and photographing means 8.
第１レンズ２は、入射する光の束から平行な光どうしを集めて、焦点距離の平面上に集合させるレンズであって、例えば、単レンズである凸レンズで構成される。この第１レンズ２の効果により、第１レンズ２に入射した被写体Ｗの物体光は、所望の入射角以下の光のみが開口部３ａの内部に平行光ごとに集合することになる。 The first lens 2 is a lens that collects parallel light from a bundle of incident light and collects them on a plane of focal length, and is constituted by, for example, a convex lens that is a single lens. As a result of the effect of the first lens 2, the object light of the subject W incident on the first lens 2 gathers only light having a desired incident angle or less within the opening 3 a for each parallel light.
遮蔽板３は、所定位置に開口部３ａを形成して、第１レンズ２から入射される物体光のうち、開口部３ａに入射する光のみを通過させるものである。この遮蔽板３は、第１レンズ２の後側（像側）焦平面に配置される。なお、この遮蔽板３は、開口部３ａ以外では光を通過させないものであれば、特に限定されるものではなく、金属、ガラス、プラスチック等、あるいは透明素材に光を通過させない塗料を塗布して形成されたものでもよい。また、遮蔽板３の開口部３ａは、第１レンズ２の光軸を中心に所定形状となるように形成されている。この開口部３ａの形状は、光を部分的に遮断するものであればよく、矩形、正方形、ひし形等の形状であってもよいし、円形、楕円等の形状であってもよい。ここでは、一例として、開口部３ａの形状を正方形として説明を行う。なお、この開口部３ａの最適な大きさについては、後で説明を行うこととする。 The shielding plate 3 forms an opening 3a at a predetermined position, and allows only light incident on the opening 3a out of the object light incident from the first lens 2 to pass therethrough. The shielding plate 3 is disposed on the rear side (image side) focal plane of the first lens 2. The shielding plate 3 is not particularly limited as long as it does not allow light to pass through other than the opening 3a, and a coating material that does not allow light to pass through is applied to metal, glass, plastic, or a transparent material. It may be formed. The opening 3 a of the shielding plate 3 is formed to have a predetermined shape with the optical axis of the first lens 2 as the center. The shape of the opening 3a may be any shape as long as it partially blocks light, and may be a shape such as a rectangle, a square, or a rhombus, or a shape such as a circle or an ellipse. Here, as an example, the description will be made assuming that the shape of the opening 3a is a square. The optimum size of the opening 3a will be described later.
第２レンズ４は、第１レンズ２により遮蔽板３の面において１点に集合された光を平行な光に戻すためのレンズであって、例えば、単レンズである凸レンズで構成される。ここでは、第２レンズ４は、当該第２レンズ４の焦点距離だけ遮蔽板３から離間して配置され、遮蔽板３の開口部３ａを通過した光のみを出射する。このように、第１レンズ２、遮蔽板３（開口部３ａ）および第２レンズ４で構成されるレンズ系は、テレセントリック光学系（両側テレセントリック光学系）を構成することになる。ここで、テレセントリック光学系は、遮蔽板３の開口部３ａによって、入射角が所定の範囲の光のみを通過させるため、テレセントリック光学系を通過した被写体光は、光軸に対し、所定の最大入射角度より大きい被写体光が遮断された光となる。 The second lens 4 is a lens for returning the light collected at one point on the surface of the shielding plate 3 by the first lens 2 to parallel light, and is composed of, for example, a convex lens that is a single lens. Here, the second lens 4 is arranged so as to be separated from the shielding plate 3 by the focal length of the second lens 4, and emits only the light that has passed through the opening 3 a of the shielding plate 3. As described above, the lens system including the first lens 2, the shielding plate 3 (opening 3a), and the second lens 4 constitutes a telecentric optical system (bilateral telecentric optical system). Here, since the telecentric optical system transmits only light having an incident angle within a predetermined range through the opening 3a of the shielding plate 3, the subject light that has passed through the telecentric optical system has a predetermined maximum incidence with respect to the optical axis. The subject light larger than the angle is blocked.
要素レンズ５は、第２レンズ４から出射される光を集光し、要素レンズ５の焦点距離となる焦平面に要素画像を生成するものである。例えば、要素レンズ５は、単レンズである微小な凸レンズで構成される。この要素レンズ５に入射する光は、テレセントリック光学系により、所定入射角よりも大きい被写体光が遮断された光であるため、ある要素レンズ５から出射された光が、隣接する要素レンズ５に対応する要素画像の領域に重複するように出射されることがない。 The element lens 5 condenses the light emitted from the second lens 4 and generates an element image on a focal plane that is the focal length of the element lens 5. For example, the element lens 5 is configured by a minute convex lens that is a single lens. Since the light incident on the element lens 5 is light in which subject light larger than a predetermined incident angle is blocked by the telecentric optical system, the light emitted from one element lens 5 corresponds to the adjacent element lens 5. It is not emitted so as to overlap the area of the element image.
要素レンズ群６は、要素レンズ５を２次元平面上に複数配列して形成したものである。例えば、直径１ｍｍ程度の大きさの要素レンズ５を２次元平面上に配列した場合、縦３０ｃｍ×横４０ｃｍの要素レンズ群６は、１２万個の要素レンズ５で構成することができる。このように、要素レンズ群６は、２次元平面上に複数の要素レンズ５を配列することで、要素画像群を生成することができる。 The element lens group 6 is formed by arranging a plurality of element lenses 5 on a two-dimensional plane. For example, when the element lenses 5 having a diameter of about 1 mm are arranged on a two-dimensional plane, the element lens group 6 having a length of 30 cm and a width of 40 cm can be composed of 120,000 element lenses 5. Thus, the element lens group 6 can generate an element image group by arranging a plurality of element lenses 5 on a two-dimensional plane.
フィールドレンズ７は、光軸に対して所定の最大入射角度の光を、フィールドレンズ７の後側焦点の方向に向いた光にし、かつ、その光の角度を所定の最大入射角度にするレンズであって、例えば、単レンズである凸レンズで構成される。ここでは、フィールドレンズ７は、要素レンズ群６で生成される要素画像の光を撮影手段８に向けて出射する。このフィールドレンズ７の大きさは、要素レンズ群６と同等以上の大きさが必要となる。例えば、要素レンズ群６が長方形に形成されている場合、フィールドレンズ７の直径は、その長方形の要素レンズ群６の対角線の長さと同じまたはそれ以上の長さとなる。 The field lens 7 is a lens that changes light having a predetermined maximum incident angle with respect to the optical axis to light toward the rear focal point of the field lens 7 and sets the light angle to a predetermined maximum incident angle. For example, it is composed of a convex lens that is a single lens. Here, the field lens 7 emits the light of the element image generated by the element lens group 6 toward the photographing unit 8. The size of the field lens 7 needs to be equal to or larger than that of the element lens group 6. For example, when the element lens group 6 is formed in a rectangular shape, the diameter of the field lens 7 is equal to or longer than the diagonal length of the rectangular element lens group 6.
撮影手段８は、フィールドレンズ７から出射される光を受光して撮影するものである。この撮影手段８によって、フィールドレンズ７から出射される光が要素画像群として撮影されることになる。なお、この撮影手段８は、被写体Ｗを静止画、動画として撮影可能なものであれば、特に限定したものを用いる必要はない。例えば、被写体Ｗを静止画として撮影する場合、撮影手段８には、アナログ写真カメラやデジタルカメラを用いることができる。また、被写体Ｗを動画として撮影する場合、撮影手段８には、ビデオカメラを用いることができる。 The photographing means 8 is for receiving and photographing light emitted from the field lens 7. The light emitted from the field lens 7 is photographed as an element image group by the photographing means 8. The photographing means 8 is not particularly limited as long as the subject W can be photographed as a still image or a moving image. For example, when the subject W is photographed as a still image, an analog photographic camera or a digital camera can be used as the photographing means 8. Further, when shooting the subject W as a moving image, a video camera can be used as the shooting means 8.
なお、ここでは、フィールドレンズ７を介して撮影手段８によって、要素画像群を撮影する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、要素レンズ群６の焦点距離となる焦平面に、撮影手段として、記録媒体（例えば、フィルム等）や、撮像素子（例えば、ＣＣＤ等）を配置することで、要素レンズ群６の焦点距離となる焦平面上の光を要素画像群として撮影する構成としてもよい。 Here, the element image group is photographed by the photographing means 8 via the field lens 7, but the present invention is not limited to this structure. For example, by disposing a recording medium (for example, a film or the like) or an image sensor (for example, a CCD or the like) as an imaging unit on the focal plane that is the focal length of the element lens group 6, the focal length of the element lens group 6 is achieved. It is good also as a structure which image | photographs the light on the focal plane used as an element image group.
（開口部の大きさについて）
次に、図２および図３を参照して、遮蔽板３に形成される開口部３ａの大きさについて説明する。図２は、被写体の物体光と開口部の大きさとの関係を示した模式図である。図３は、要素レンズに入射する光と焦平面との関係を示した模式図である。
(About the size of the opening)
Next, the size of the opening 3a formed in the shielding plate 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the object light of the subject and the size of the opening. FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the light incident on the element lens and the focal plane.
本発明では、図２に示すように、第１レンズ２、遮蔽板３（開口部３ａ）および第２レンズ４によりテレセントリック光学系を構成している。そこで、図３に示すように、要素レンズ５１に入射する光が、要素レンズ５１に隣接する要素レンズ５２に対応する要素画像ＥＩ２として撮影されない最大の入射角度φで制限したい場合には、図２に示すように、第１レンズ２に入射した光を光軸に対して±φ以下に抑えればよい。 In the present invention, as shown in FIG. 2, the first lens 2, the shielding plate 3 (opening 3a) and the second lens 4 constitute a telecentric optical system. Therefore, as shown in FIG. 3, the light incident to the element lens 5 1, if you want to limit the maximum angle of incidence that is not captured as an element image EI 2 corresponding to the element lenses 5 2 adjacent to the element lens 5 1 phi As shown in FIG. 2, the light incident on the first lens 2 may be suppressed to ± φ or less with respect to the optical axis.
ここで、ある要素レンズ（要素レンズ５１）の光が、隣接する要素レンズ（要素レンズ５２）に対応する要素画像として撮影されないようにするための要素レンズ５１に入射する光の最大入射角φは、要素レンズ５の口径をＤ、要素レンズ５の焦点距離をｆ０としたとき、以下の（１）式で表すことができる。 Here, the light of an element lens (element lenses 5 1), the maximum incidence of light incident on the element lenses 5 1 for preventing photographed as an element image corresponding to the adjacent element lenses (element lenses 5 2) The angle φ can be expressed by the following equation (1), where D is the aperture of the element lens 5 and f 0 is the focal length of the element lens 5.
一方、第１レンズ２および第２レンズ４の焦点距離をｆとしたとき、第１レンズ２の入射光を最大入射角φで遮断するには、開口部３ａの大きさ（縦横長）ａと最大入射角φとの関係は、以下の（２）式で表すことができる。 On the other hand, when the focal length of the first lens 2 and the second lens 4 is f, in order to block the incident light of the first lens 2 at the maximum incident angle φ, the size (vertically long) a of the opening 3a The relationship with the maximum incident angle φ can be expressed by the following equation (2).
よって、この（２）式に（１）式の最大入射角φを代入することで、開口部３ａの大きさ（縦横長）ａは、以下の（３）式となる。 Therefore, by substituting the maximum incident angle φ of the equation (1) into the equation (2), the size (vertical / horizontal) a of the opening 3a is expressed by the following equation (3).
このように立体映像撮影装置１を構成することで、立体映像撮影装置１は、光軸に対して最大入射角φよりも大きい入射角で入射する光を遮断することができ、要素画像の重複記録を防止することができる。 By configuring the stereoscopic image capturing apparatus 1 in this way, the stereoscopic image capturing apparatus 1 can block light incident at an incident angle larger than the maximum incident angle φ with respect to the optical axis, and overlap of element images. Recording can be prevented.
なお、図２では、第１レンズ２および第２レンズ４の焦点距離を同一のｆとして説明したが、第１レンズ２の焦点距離をｆ′、第２レンズ４の焦点距離をｆというように異なる構成としてもよい。この場合であっても、開口部３ａの大きさ（縦横長）ａは、前記（３）式と同じである。 In FIG. 2, the focal length of the first lens 2 and the second lens 4 has been described as f, but the focal length of the first lens 2 is f ′, and the focal length of the second lens 4 is f. It is good also as a different structure. Even in this case, the size (vertically and horizontally) a of the opening 3a is the same as that in the expression (3).
このように、第１レンズ２と第２レンズ４とで異なる焦点距離のレンズを用いることで、要素レンズ群６により要素画像として生成される被写体の大きさを変えることができる。この場合、例えば、第２レンズ４を可変焦点レンズとし、遮蔽板３の開口部３ａを絞り機構とし、第２レンズ４の焦点距離に応じて、第１レンズ２の位置と遮蔽板３の位置と開口部３ａの大きさとを変化させる構成としてもよい。また，例えば、第１レンズ２を可変焦点レンズとし、遮蔽板３の開口部３ａを絞り機構とし、第１レンズ２の焦点距離に応じて、第１レンズ２の位置を変化させる構成としてもよい。このように構成することで、動画像を撮影する際に、適宜被写体の拡大縮小を制御することが可能になる。 In this way, by using lenses with different focal lengths for the first lens 2 and the second lens 4, the size of a subject generated as an element image by the element lens group 6 can be changed. In this case, for example, the second lens 4 is a variable focus lens, the opening 3 a of the shielding plate 3 is a diaphragm mechanism, and the position of the first lens 2 and the position of the shielding plate 3 are determined according to the focal length of the second lens 4. Alternatively, the size of the opening 3a may be changed. Further, for example, the first lens 2 may be a variable focus lens, the opening 3 a of the shielding plate 3 may be a diaphragm mechanism, and the position of the first lens 2 may be changed according to the focal length of the first lens 2. . With this configuration, it is possible to appropriately control the enlargement / reduction of the subject when capturing a moving image.
なお、開口部３ａの開口部３ａの大きさ（縦横長）は、前記した（３）式で求められた値ａ以下であれば、要素画像の重複記録を防止することができる。しかし、被写体光の入射角を最大にするためには、開口部３ａの大きさ（縦横長）を、前記した（３）式で求められた値ａとすることが望ましい。 If the size of the opening 3a (vertically and horizontally long) of the opening 3a is equal to or smaller than the value a obtained by the above-described equation (3), overlapping recording of element images can be prevented. However, in order to maximize the incident angle of the subject light, it is desirable that the size (vertically and horizontally) of the opening 3a is set to the value a obtained by the above-described equation (3).
（立体映像撮影装置を用いた撮影方法）
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る立体映像撮影装置を用いた撮影方法（立体映像撮影方法）について説明する。
(Shooting method using a stereoscopic video camera)
Next, with reference to FIG. 1, the imaging method (stereoscopic image capturing method) using the stereoscopic image capturing device according to the first embodiment of the present invention will be described.
本発明に係る立体映像撮影方法では、まず、第１レンズ２が、被写体Ｗからの物体光を集光し、遮蔽板３に出射する（第１工程）。そして、立体映像撮影方法は、遮蔽板３から焦点距離だけ離して配置した第２レンズ４が、遮蔽板３の開口部３ａを通過した光のみを受光し、要素レンズ群６に対して出射する（第２工程）。 In the stereoscopic image capturing method according to the present invention, first, the first lens 2 collects the object light from the subject W and emits it to the shielding plate 3 (first step). In the stereoscopic image capturing method, the second lens 4 arranged away from the shielding plate 3 by the focal length receives only the light that has passed through the opening 3 a of the shielding plate 3 and emits it to the element lens group 6. (Second step).
そして、立体映像撮影方法は、要素レンズ群６を構成する複数の要素レンズ５が、第２工程で第２レンズ４から出射される光を要素レンズ５ごとに個別に集光する（第３工程）。これによって、要素レンズ５の焦点距離となる焦平面に、個々の要素レンズ５に対応した要素画像が生成されることになる。 In the stereoscopic image capturing method, the plurality of element lenses 5 constituting the element lens group 6 individually collects the light emitted from the second lens 4 in the second step for each element lens 5 (third step). ). As a result, element images corresponding to the individual element lenses 5 are generated on the focal plane that is the focal length of the element lens 5.
そして、立体映像撮影方法は、撮影手段８が、第３工程で要素レンズ５の焦点距離となる焦平面に生成された要素画像を撮影する（第４工程）。なお、本実施の形態においては、第４工程として、要素レンズ群６の焦平面上に配置したフィールドレンズ７によって、第３工程により集光した光を、フィールドレンズ７の焦点距離に配置した撮影手段８で撮影することとしている。もちろん、第４工程として、要素レンズ群６の焦平面上に記録媒体（例えば、フィルム等）や、撮像素子（例えば、ＣＣＤ等）を配置して撮影することとしてもよい。 Then, in the stereoscopic video image capturing method, the image capturing unit 8 captures the element image generated on the focal plane that is the focal length of the element lens 5 in the third step (fourth step). In the present embodiment, as the fourth step, the field lens 7 arranged on the focal plane of the element lens group 6 is used to shoot the light collected in the third step at the focal length of the field lens 7. The means 8 is supposed to shoot. Of course, as the fourth step, a recording medium (for example, a film or the like) or an image pickup element (for example, a CCD or the like) may be arranged on the focal plane of the element lens group 6 to shoot.
以上の手順によって、立体映像撮影方法は、予め第２工程までの手順により、テレセントリック光学系が所定角度以上の入射角の光を遮断するため、第３工程以降において個々の要素レンズ５には、隣接する要素レンズからの光が入射されず、要素画像の重複記録を防止することができる。 By the above procedure, the stereoscopic image capturing method is configured so that the telecentric optical system blocks light having an incident angle of a predetermined angle or more in advance by the procedure up to the second step. Light from the adjacent element lens is not incident, and overlapping recording of element images can be prevented.
（要素画像の重複記録の低減例）
ここで、図４を参照して、立体映像撮影装置１において、要素画像の重複記録が低減される例について説明する。図４は、立体映像撮影装置の撮影例を説明するための図である。図４（ａ）は、被写体Ｗを示し、ここでは、「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩ」の文字を書いた紙を被写体Ｗとしている。図４（ｂ）は、テレセントリック光学系、すなわち、第１レンズ２、遮蔽板３（開口部３ａ）および第２レンズ４がない状態で撮影した要素画像である。図４（ｃ）は、本発明に係る立体映像撮影装置、すなわち、テレセントリック光学系を備えた構成で撮影した要素画像である。
(Example of reducing duplicate recording of element images)
Here, with reference to FIG. 4, an example in which overlapping recording of element images is reduced in the stereoscopic video imaging apparatus 1 will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining a shooting example of the stereoscopic video shooting device. FIG. 4A shows the subject W, and here the paper on which the characters “ABCDEFGHI” are written is the subject W. FIG. 4B is an elemental image taken without the telecentric optical system, that is, the first lens 2, the shielding plate 3 (opening 3 a), and the second lens 4. FIG. 4C is an elemental image photographed with a configuration including a stereoscopic video photographing apparatus according to the present invention, that is, a telecentric optical system.
図４（ｂ）に示すように、テレセントリック光学系がない状態で撮影した要素画像は、「Ａ〜Ｉ」の各文字が同一の要素画像に重複して記録されるため、文字を読むことができない。一方、図４（ｃ）に示すように、テレセントリック光学系を備えた状態で撮影した要素画像には重複記録がなく、「Ｅ」の文字が要素画像として視認することができる。 As shown in FIG. 4B, the element image taken in the absence of the telecentric optical system can be read because each character of “A to I” is recorded in duplicate in the same element image. Can not. On the other hand, as shown in FIG. 4C, there is no overlapping recording in the element image taken with the telecentric optical system, and the letter “E” can be visually recognized as the element image.
［立体映像撮影装置：第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る立体映像撮影装置について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る立体映像撮影装置の全体構成を模式的に示す構成図である。
[Stereoscopic image capturing apparatus: second embodiment]
Next, with reference to FIG. 5, a stereoscopic video imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of a stereoscopic video imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
立体映像撮影装置１Ｂは、立体映像撮影装置１（図１参照）と同様、ＩＰ方式により、被写体を、立体映像を構成するための複数の要素画像（要素画像群）として撮影するものである。なお、立体映像撮影装置１Ｂは、立体映像撮影装置１に要素画像を広画角化かつ高画素化する機能を付加している。 The stereoscopic video imaging device 1B, like the stereoscopic video imaging device 1 (see FIG. 1), captures a subject as a plurality of element images (element image groups) for forming a stereoscopic video by the IP method. Note that the stereoscopic video imaging apparatus 1B has a function of widening the angle of view and increasing the number of pixels of the element image in the stereoscopic video imaging apparatus 1.
ここでは、立体映像撮影装置１Ｂは、第１レンズ２と、開口部３ａを形成した遮蔽板３と、第２レンズ４と、複数の要素レンズ５から構成される要素レンズ群６と、フィールドレンズ７と、撮影手段８Ｂと、遮蔽板駆動手段９と、開口位置制御手段１０と、合成手段１１と、を備えている。 Here, the stereoscopic image capturing apparatus 1B includes a first lens 2, a shielding plate 3 having an opening 3a, a second lens 4, an element lens group 6 including a plurality of element lenses 5, and a field lens. 7, photographing means 8 </ b> B, shielding plate driving means 9, opening position control means 10, and synthesizing means 11.
撮影手段８Ｂ、遮蔽板駆動手段９、開口位置制御手段１０および合成手段１１以外の構成については、図１で説明した立体映像撮影装置１と同一の構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。 Since the configuration other than the imaging unit 8B, the shielding plate driving unit 9, the opening position control unit 10 and the combining unit 11 is the same as that of the stereoscopic video imaging apparatus 1 described with reference to FIG. Description is omitted.
撮影手段８Ｂは、フィールドレンズ７から出射される光を受光して撮影するものである。なお、撮影手段８Ｂは、後記する開口位置制御手段１０から出力される同期信号によって、開口部３ａの移動と同期して撮影を行うこととする。この撮影手段８Ｂで撮影された画像は、合成手段１１に出力される。 The photographing means 8B receives and shoots light emitted from the field lens 7. Note that the photographing unit 8B performs photographing in synchronization with the movement of the opening 3a by a synchronization signal output from the opening position control unit 10 described later. The image photographed by the photographing means 8B is output to the synthesizing means 11.
遮蔽板駆動手段９は、開口部３ａを遮蔽板３の板面に沿った平面上で移動するように遮蔽板３を駆動させるものである。なお、遮蔽板駆動手段９は、後記する開口位置制御手段１０から通知される移動量（例えば、水平方向移動量、垂直方向移動量）に応じて遮蔽板３を移動させることとする。 The shielding plate driving means 9 drives the shielding plate 3 so as to move the opening 3 a on a plane along the plate surface of the shielding plate 3. The shielding plate driving means 9 moves the shielding plate 3 according to the movement amount (for example, the horizontal direction movement amount and the vertical direction movement amount) notified from the opening position control means 10 described later.
開口位置制御手段１０は、撮影手段８Ｂの撮影タイミングと同期して、開口部３ａの位置を、テレセントリック光学系の光軸（第１レンズ２、第２レンズ４の光軸）を中心に遮蔽板３の板面に沿った平面上の予め定めた大きさの領域内で順次移動させるように遮蔽板駆動手段９を制御するものである。なお、この開口部３ａの大きさは、図２で説明したものと同じ大きさである。 The aperture position control means 10 is a shielding plate for synchronizing the position of the opening 3a with the optical axis of the telecentric optical system (the optical axes of the first lens 2 and the second lens 4) in synchronization with the photographing timing of the photographing means 8B. The shielding plate driving means 9 is controlled so as to be sequentially moved within an area of a predetermined size on a plane along the three plate surfaces. The size of the opening 3a is the same as that described with reference to FIG.
この開口位置制御手段１０は、例えば、開口部３ａの位置を予め定めた位置に順次移動させる移動量を遮蔽板駆動手段９に通知し、その移動のタイミングに応じて同期信号を撮影手段８Ｂに出力する。これによって、撮影手段８Ｂは、移動後の開口部３ａの位置における要素画像を撮影することができる。 For example, the opening position control means 10 notifies the shielding plate driving means 9 of the movement amount for sequentially moving the position of the opening 3a to a predetermined position, and a synchronization signal is sent to the photographing means 8B according to the timing of the movement. Output. Thereby, the photographing unit 8B can photograph the element image at the position of the opening 3a after the movement.
ここで、図６および図７を参照（適宜図５参照）して、開口部３ａの位置を移動させることで、要素画像が広画角化かつ高画素化される仕組みについて説明する。図６は、被写体の物体光と開口部の位置および大きさとの関係を示した模式図である。図７は、要素レンズに入射する光と要素画像の位置との関係を示した模式図である。 Here, with reference to FIG. 6 and FIG. 7 (refer to FIG. 5 as appropriate), a mechanism for widening the angle of view and increasing the number of pixels by moving the position of the opening 3a will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the object light of the subject and the position and size of the opening. FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the light incident on the element lens and the position of the element image.
この図６では、図２で説明した大きさａの開口部３ａの位置をａだけ図中下方に移動させ、図２に比べ、被写体光の主軸を角度２φだけ上方からの光として入射した状態を表している。この場合、図７に示すように、要素レンズ群６の焦平面に生成される要素画像ＥＩ１は、焦平面上で１つの要素画像分だけ下方にずれた位置で生成される。このとき、平行光ＰＲ１および平行光ＰＲ２は、それぞれ主光線に対して最大入射角φ以上の光が遮断されているため、要素レンズ５１に対応する要素画像ＥＩ１と、要素レンズ５２に対応する要素画像ＥＩ２とは、重複することがない。 In FIG. 6, the position of the opening 3a having the size a described in FIG. 2 is moved downward in the drawing by a, and the main axis of the subject light is incident as light from above by an angle 2φ compared to FIG. Represents. In this case, as shown in FIG. 7, the element image EI 1 generated on the focal plane of the element lens group 6 is generated at a position shifted downward by one element image on the focal plane. In this case, collimated light PR 1 and the parallel light PR 2, because they are blocked maximum incident angle φ more light to the principal ray, respectively, the element image EI 1 corresponding to the element lens 5 1, element lenses 5 The element image EI 2 corresponding to 2 does not overlap.
このように、図２の状態で撮影した要素画像が、光軸に対し±φの範囲である入射角２φの範囲の光により生成された画像であるのに対し、図６の状態で撮影した要素画像は、図２で撮影した要素画像のさらに上方の入射角２φの範囲の光により生成された画像になる。同様に、開口部３ａの位置を上下左右方向に所定数だけ移動させて要素画像を撮影することで、要素レンズ５ごとに、入射角度の異なる要素画像が開口部３ａを移動させた数だけ撮影されることになる。よって、これら複数の要素画像を合成することで、広い画角の要素画像を生成（広画角化）することができ、かつ、１つの要素画像の総画素を多くする（高画素化）ことができる。図５に戻って説明を続ける。 As described above, the element image captured in the state of FIG. 2 is an image generated by the light having the incident angle of 2φ which is within the range of ± φ with respect to the optical axis. The element image is an image generated by light in the range of the incident angle 2φ further above the element image photographed in FIG. Similarly, the element image is photographed by moving the position of the opening 3a by a predetermined number in the vertical and horizontal directions, and the element image having a different incident angle is photographed by the number of movements of the opening 3a for each element lens 5. Will be. Therefore, by combining these multiple element images, an element image with a wide angle of view can be generated (wide angle of view), and the total number of pixels in one element image can be increased (increasing the number of pixels). Can do. Returning to FIG.
合成手段１１は、撮影手段８Ｂで撮影された開口部３ａの位置に応じた画像（要素画像群）を合成するものである。すなわち、合成手段１１は、開口位置制御手段１０によって開口部３ａの位置が移動した後に、撮影手段８Ｂによって撮影された画像のうちで、それぞれの要素レンズ５に対応する要素画像を合成することで、１つの要素画像（合成要素画像）を生成する。そして、合成手段１１は、このように生成した要素画像（合成要素画像）を１つのフレーム画像に含まれる要素画像として出力する。 The synthesizing unit 11 synthesizes an image (element image group) corresponding to the position of the opening 3a photographed by the photographing unit 8B. That is, the synthesizing unit 11 synthesizes element images corresponding to the element lenses 5 among the images photographed by the photographing unit 8B after the position of the opening 3a is moved by the opening position control unit 10. One element image (composite element image) is generated. Then, the synthesizing unit 11 outputs the element image (synthesis element image) generated in this way as an element image included in one frame image.
（要素画像の広画角化・高画素化の例について）
ここで、図８および図９を参照して、要素画像が広画角化かつ高画素化される仕組みについて例を示して説明する。図８は、開口部の位置を移動させることで撮影した要素画像を合成する仕組みを説明するための説明図である。図９は、要素画像を合成する一例を説明するための説明図である。なお、ここでは説明を簡略化するため、上下左右および斜め方向に開口部３ａの大きさだけ開口部３ａを移動させて撮影した９枚の要素画像を合成する例について説明する。
(Examples of widening the angle of view and increasing the pixel count of element images)
Here, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, a mechanism for widening the angle of view and increasing the number of pixels of an element image will be described with an example. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a mechanism for synthesizing elemental images taken by moving the position of the opening. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of combining element images. In order to simplify the description, an example will be described in which nine element images photographed by moving the opening 3a by the size of the opening 3a vertically and horizontally and obliquely are described.
まず、図８を参照（適宜図５参照）して、開口部の位置を移動させることで撮影した要素画像を合成する仕組みについて説明する。
図８（ａ）に示すように、遮蔽板３を上下左右および斜め方向に移動させることで、開口部３ａが９箇所に移動し、それぞれの位置において、要素画像が撮影される。このとき、ある要素レンズに着目すると、図８（ｂ）に示すように９つの撮影方向の異なる要素画像（ＥＩ１〜ＥＩ９）が撮影されたことになる。そこで、合成手段１１は、図８（ｃ）に示すように、図８（ｂ）の個々の要素画像を合成し、１つの要素画像（合成要素画像）を生成する。なお、ここでは、図８（ｃ）に示すように、合成された要素画像（合成要素画像）を正方形の画像として生成したが、この形状に限定されるものではない。例えば、図８（ｄ）に示すように、合成要素画像が円形となるように、複数の要素画像ＥＩのうち、中心から予め定めた距離以内に含まれる要素画像のみを合成してもよい。
First, referring to FIG. 8 (refer to FIG. 5 as appropriate), a mechanism for synthesizing element images photographed by moving the position of the opening will be described.
As shown in FIG. 8A, by moving the shielding plate 3 in the up / down / left / right and diagonal directions, the opening 3a moves to nine locations, and element images are taken at the respective positions. At this time, paying attention to a certain element lens, nine element images (EI 1 to EI 9 ) having different photographing directions are photographed as shown in FIG. 8B. Therefore, as shown in FIG. 8C, the synthesizing unit 11 synthesizes the individual element images in FIG. 8B to generate one element image (synthesized element image). Here, as shown in FIG. 8C, the synthesized element image (synthesized element image) is generated as a square image, but the shape is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8D, only the element images included within a predetermined distance from the center may be combined among the plurality of element images EI so that the combined element image is circular.
次に、図９を参照（適宜図５参照）して、要素画像を合成する一例について説明する。図９（ａ）は、被写体Ｗを示し、ここでは、「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩ」の文字を書いた紙を被写体Ｗとしている。図９（ｂ）は、開口部３ａを光軸の中心に配置して、被写体Ｗを撮影した各要素画像の内容を示している。ここでは各要素レンズ５により、要素画像として「Ｅ」の文字を撮影したことを示している。 Next, an example of combining element images will be described with reference to FIG. 9 (refer to FIG. 5 as appropriate). FIG. 9A shows the subject W, and here the paper on which the characters “ABCDEFGHI” are written is the subject W. FIG. 9B shows the contents of each element image obtained by photographing the subject W with the opening 3a arranged at the center of the optical axis. Here, each element lens 5 indicates that the letter “E” is captured as an element image.
図９（ｃ）は、開口部３ａの位置を図９（ｂ）で撮影した位置に対し、上下左右および斜め方向に移動させることで、異なる撮影方向を撮影した要素画像の内容を示している。すなわち、図９（ｃ）では、被写体Ｗの「Ｅ」の周辺の「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」…の各文字を要素画像として撮影したことを示している。 FIG. 9C shows the contents of an element image taken in different shooting directions by moving the position of the opening 3a up, down, left, right, and diagonally with respect to the position shot in FIG. 9B. . That is, FIG. 9C shows that the characters “A”, “B”, “C”,... Around the subject “E” of the subject W are photographed as element images.
そして、図９（ｄ）に示すように、合成手段１１は、図９（ｂ）（ｃ）の要素画像を合成することで、合成要素画像を生成する。なお、図９（ｄ）の破線部分は、開口部３ａの位置を１箇所に固定して撮影した要素画像を示している。これに対し、立体映像撮影装置１Ｂは、破線部分の周辺まで１つの要素画像（合成要素画像）として撮影することができる。このように、立体映像撮影装置１Ｂは、１つの要素画像として、被写体Ｗの「Ｅ」のみではなく、その周辺（ここでは「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」…）まで撮影することができ、広い画角の画像を撮影することができる。また、その結果、より多くの画素数で１つの要素画像（合成要素画像）を生成することができる。 Then, as shown in FIG. 9D, the synthesizing unit 11 generates a synthesized element image by synthesizing the element images shown in FIGS. 9B and 9C. In addition, the broken line part of FIG.9 (d) has shown the element image image | photographed, fixing the position of the opening part 3a to one place. On the other hand, the stereoscopic video imaging apparatus 1B can capture a single element image (composite element image) up to the periphery of the broken line portion. In this way, the stereoscopic video imaging apparatus 1B can capture not only “E” of the subject W but also its surroundings (here “A”, “B”, “C”...) As one elemental image. It is possible to take an image with a wide angle of view. As a result, one element image (composite element image) can be generated with a larger number of pixels.
なお、ここでは、一例として、９つの開口部３ａの位置で要素画像を撮影した例について説明したが、この開口部３ａの位置は、これに限定されるものではない。また、ここでは、遮蔽板３の板面に沿った平面上の予め定めた大きさの領域内において、開口部３ａの位置を開口部３ａの大きさ（開口領域）ごとに移動させたが、開口部３ａを移動させることで領域内に順次形成される複数箇所の開口領域が、当該領域内において部分的に重なる位置に開口部３ａを移動させてもよい。例えば、開口部３ａを右水平方向に移動させる場合、移動前の開口部３ａの位置と、移動後の開口部３ａの位置とにおいて、移動前の開口部３ａの開口領域の右側１／２の領域と、移動後の開口部３ａの開口領域の左側１／２の領域とが重なる位置に開口部３ａを移動させる。もちろん、開口部３ａを左水平方向に移動させる場合や、上下方向に移動させる場合でも考え方は同じである。これによって、開口部３ａの開口領域ごとに移動させる場合に比べて、合成時の要素画像間の隙間の発生を防止することができる。 In addition, although the example which image | photographed the element image in the position of nine opening part 3a was demonstrated as an example here, the position of this opening part 3a is not limited to this. In addition, here, the position of the opening 3a is moved for each size of the opening 3a (opening area) in a region having a predetermined size on a plane along the plate surface of the shielding plate 3. The opening 3a may be moved to a position where a plurality of opening regions sequentially formed in the region by moving the opening 3a partially overlap in the region. For example, when the opening 3a is moved in the right horizontal direction, the position of the opening 3a before the movement and the position of the opening 3a after the movement are on the right half of the opening area of the opening 3a before the movement. The opening 3a is moved to a position where the area overlaps the left half of the opening area of the opening 3a after the movement. Of course, the concept is the same whether the opening 3a is moved in the left horizontal direction or in the vertical direction. Thereby, compared with the case where it moves for every opening area | region of the opening part 3a, generation | occurrence | production of the clearance gap between the element images at the time of a synthesis | combination can be prevented.
以上説明したように、立体映像撮影装置１Ｂを構成することで、立体映像撮影装置１Ｂは、個々の要素画像について重複記録を防止することができるとともに、個々の要素画像を広画角化かつ高画素化することができる。 As described above, by configuring the stereoscopic video imaging device 1B, the stereoscopic video imaging device 1B can prevent duplicate recording of individual element images, and can increase the angle of view and increase the individual element images. Can be pixelated.
例えば、撮影手段８Ｂの撮像素子の画素数をＡ［ピクセル］×Ｂ［ピクセル］、要素レンズの数をＩ［個］×Ｊ［個］、要素画像のサイズをＮ［ピクセル］×Ｍ［ピクセル］、フレームレートをＦ［ｆｐｓ］としたとき、フレームレートＦにおいて、以下の（４）式、（５）式に示すように、要素画像のサイズＮ，Ｍは、要素レンズ数分の１となる。 For example, the number of pixels of the image sensor of the photographing unit 8B is A [pixel] × B [pixel], the number of element lenses is I [number] × J [number], and the size of the element image is N [pixel] × M [pixel]. ] When the frame rate is set to F [fps], the size N and M of the element image are 1 / number of element lenses as shown in the following expressions (4) and (5) at the frame rate F. Become.
しかし、本発明においては、図１０に示すように、開口部３ａをＳ［箇所］×Ｔ［箇所］の領域内で切り換える（移動させる）構成とした場合、つまり、Ｓ×Ｔフレームで１つの要素画像を生成する場合、フレームレートはＦ／ＳＴ［ｆｐｓ］に落ちるが、要素画像のサイズＮ，Ｍは、以下の（６）式、（７）式に示すように、従来（（４）式、（５）式）に比べ、横方向、縦方向にそれぞれＳ倍、Ｔ倍と広画角化かつ高画素化される。 However, in the present invention, as shown in FIG. 10, when the opening 3a is configured to be switched (moved) within the region of S [location] × T [location], that is, one S × T frame is used. When generating an element image, the frame rate falls to F / ST [fps], but the sizes N and M of the element image are the conventional ((4) as shown in the following expressions (6) and (7). Compared with the equations (5) and (5), the horizontal direction and the vertical direction are respectively S times and T times, so that the angle of view and the pixels are increased.
以上、要素画像の重複記録の防止と、要素画像の広画角化かつ高画素化を実現する立体映像撮影装置１Ｂについて説明したが、本発明は、この構成に限定されるものではない。ここでは、遮蔽板３を移動させることで、開口部３ａの位置を変化させて要素画像の広画角化かつ高画素化を行ったが、遮蔽板３に複数の開閉手段を備え、１箇所ずつ順次開放する構成としてもよい。 As described above, the stereoscopic image capturing device 1B that realizes the prevention of overlapping recording of element images and the wide angle of view and the number of pixels of the element images has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. Here, by moving the shielding plate 3, the position of the opening 3a is changed to widen the angle of view and increase the number of pixels of the element image. However, the shielding plate 3 includes a plurality of opening / closing means. It is good also as a structure which opens sequentially one by one.
［立体映像撮影装置：第３実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係る立体映像撮影装置について説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る立体映像撮影装置の全体構成を模式的に示す構成図である。
[Stereoscopic Image Shooting Device: Third Embodiment]
Next, with reference to FIG. 11, a stereoscopic video imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of a stereoscopic video imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
立体映像撮影装置１Ｃは、立体映像撮影装置１Ｂ（図５参照）と同様、ＩＰ方式により、被写体を、立体映像を構成するための複数の要素画像（要素画像群）として撮影する際に、要素画像の重複記録を防止するとともに、要素画像を広画角化かつ高画素化するものである。 The stereoscopic video image capturing device 1C, like the stereoscopic video image capturing device 1B (see FIG. 5), uses the IP method to capture a subject as a plurality of element images (element image groups) for forming a stereoscopic image. In addition to preventing duplicate recording of images, the element image has a wider angle of view and higher pixels.
ここでは、立体映像撮影装置１Ｃは、第１レンズ２と、開口部３ａとして複数の開閉手段３ｂを備えた遮蔽板３Ｂと、第２レンズ４と、複数の要素レンズ５から構成される要素レンズ群６と、フィールドレンズ７と、撮影手段８Ｂと、合成手段１１と、開閉制御手段１２と、を備えている。遮蔽板３Ｂと、開閉制御手段１２以外の構成については、図５で説明した立体映像撮影装置１Ｂと同一の構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。 Here, the stereoscopic image capturing apparatus 1 </ b> C is an element lens including a first lens 2, a shielding plate 3 </ b> B having a plurality of opening / closing means 3 b as openings 3 a, a second lens 4, and a plurality of element lenses 5. A group 6, a field lens 7, a photographing unit 8 </ b> B, a combining unit 11, and an opening / closing control unit 12 are provided. Since the configuration other than the shielding plate 3B and the opening / closing control means 12 is the same as that of the stereoscopic video imaging apparatus 1B described with reference to FIG. 5, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
遮蔽板３Ｂは、開口部３ａとして、所定位置に複数の開閉手段３ｂを備え、開閉制御手段１２から通知される開閉の指示に応じて、開閉手段３ｂを開閉するものである。
開閉手段３ｂは、光の通過と遮断を切り替えるもので、例えば、液晶シャッタ等で構成される。開閉手段３ｂを液晶シャッタで構成した場合、開閉手段３ｂは、液晶配列を電圧により制御することで、第１レンズ２から第２レンズ４への光を通過させたり、遮断したりする。なお、開閉手段３ｂの光の通過領域の大きさは、図２で説明した開口部３ａの大きさと同じである。
The shielding plate 3B includes a plurality of opening / closing means 3b at predetermined positions as the opening 3a, and opens / closes the opening / closing means 3b in response to an opening / closing instruction notified from the opening / closing control means 12.
The opening / closing means 3b switches between passage and blocking of light, and is composed of, for example, a liquid crystal shutter. In the case where the opening / closing means 3b is constituted by a liquid crystal shutter, the opening / closing means 3b controls the liquid crystal alignment by voltage, thereby allowing light from the first lens 2 to the second lens 4 to pass or blocking. The size of the light passage area of the opening / closing means 3b is the same as the size of the opening 3a described in FIG.
開閉制御手段１２は、撮影手段８Ｂの撮影タイミングに同期して、開閉手段３ｂを１つずつ開放して開口部３ａを形成することで、光の通過位置となる開口部３ａの位置を移動させるものである。この開閉制御手段１２は、例えば、ある開閉手段３ｂに開放を指示し、前に開放されていた開閉手段３ｂに閉鎖を指示することで、順次開口部３ａの位置を移動させる。これによって、撮影手段８Ｂは、順次開放された開口の位置における要素画像を撮影することができる。 The opening / closing control means 12 moves the position of the opening 3a serving as a light passage position by opening the opening / closing means 3b one by one and forming the opening 3a in synchronization with the photographing timing of the photographing means 8B. Is. For example, the opening / closing control means 12 instructs a certain opening / closing means 3b to open, and instructs the opening / closing means 3b previously opened to close, thereby sequentially moving the position of the opening 3a. As a result, the photographing unit 8B can photograph the element image at the position of the opening that is sequentially opened.
なお、この開閉手段３ｂを順次開閉することで撮影される要素画像に重複記録がないことは、図６で説明した通りである。また、この開閉手段３ｂを順次開閉することで撮影される要素画像を合成することで、要素画像が広画角化かつ高画素化される仕組みについては図７で説明した通りである。 As described with reference to FIG. 6, there is no overlap recording in the element images captured by sequentially opening and closing the opening / closing means 3b. Further, the mechanism for widening the angle of view and increasing the number of pixels by synthesizing the element images captured by sequentially opening and closing the opening / closing means 3b is as described in FIG.
以上説明したように、立体映像撮影装置１，１Ｂ，１Ｃは、被写体の物体光を、テレセントリック光学系を介して、所定入射角以内の光に限定して要素レンズに入射することができるため、所定入射角度よりも大きい光によって発生する要素画像の重複記録を防止することができる。また、立体映像撮影装置１Ｂ，１Ｃは、さらに、テレセントリック光学系の開口部の位置を変えて要素画像を撮影した後、合成するため、被写体の物体光の入射角を広げた要素画像を取得することができる。これによって、立体映像撮影装置１Ｂ，１Ｃは、各要素画像を広画角化かつ高画素化することができる。 As described above, since the stereoscopic video imaging devices 1, 1B, 1C can enter the object light of the subject to the element lens by limiting the light within a predetermined incident angle through the telecentric optical system, Overlapping recording of element images caused by light larger than a predetermined incident angle can be prevented. Further, the stereoscopic video imaging apparatuses 1B and 1C further acquire an element image in which the incident angle of the object light of the subject is widened in order to synthesize an element image after changing the position of the opening of the telecentric optical system. be able to. Thereby, the stereoscopic video imaging apparatuses 1B and 1C can widen the angle of view and increase the pixels of each element image.
１ 立体映像撮影装置
２ 第１レンズ
３ 遮蔽板
３ａ 開口部
３ｂ 開閉手段
４ 第２レンズ
５ 要素レンズ
６ 要素レンズ群
７ フィールドレンズ
８ 撮影手段
９ 遮蔽板駆動手段
１０ 開口位置制御手段
１１ 合成手段
１２ 開閉制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D imaging device 2 1st lens 3 Shielding board 3a Opening 3b Opening / closing means 4 Second lens 5 Element lens 6 Element lens group 7 Field lens 8 Imaging means 9 Shielding plate driving means 10 Opening position control means 11 Composition means 12 Opening / closing Control means
Claims (8)
開口部を有する遮蔽板と、当該遮蔽板がそれぞれの焦平面となるように、当該遮蔽板よりも被写体側に配置された第１レンズおよび当該遮蔽板よりも像側に配置された第２レンズと、を備えたテレセントリック光学系を、前記要素レンズ群の被写体側に備え、
前記要素レンズの口径をＤ、前記要素レンズの焦点距離をｆ０、前記第２レンズの焦点距離をｆとしたとき、前記遮蔽板の開口部の縦横長は、２ｆｔａｎ−１（Ｄ／２ｆ０）以下であることを特徴とする立体映像撮影装置。 Photographing an element lens group in which element lenses for condensing light as an element image of a subject are arranged on a two-dimensional plane, and an element image group generated on a focal plane that is a focal length of each element lens of the element lens group In the stereoscopic photography system using the integral photography system,
A shielding plate having an opening, a first lens arranged on the subject side of the shielding plate, and a second lens arranged on the image side of the shielding plate so that the shielding plate is a focal plane. And a telecentric optical system comprising: on the subject side of the element lens group,
When the aperture of the element lens is D, the focal length of the element lens is f 0 , and the focal length of the second lens is f, the vertical and horizontal length of the opening of the shielding plate is 2 f tan −1 (D / 2f 0 ) or less steric imaging apparatus characterized in that.
前記撮影手段の撮影タイミングに同期して、前記テレセントリック光学系の光軸を中心に前記遮蔽板の板面に沿った平面上の予め定めた大きさの領域内で前記開口部の位置を順次移動させるように前記遮蔽板駆動手段を制御する開口位置制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体映像撮影装置。 Shielding plate driving means for driving the shielding plate so as to move the opening on a plane along the plate surface of the shielding plate;
In synchronization with the photographing timing of the photographing means, the position of the opening is sequentially moved within a predetermined size area on the plane along the plate surface of the shielding plate around the optical axis of the telecentric optical system. Opening position control means for controlling the shielding plate driving means to
3D-image pickup apparatus according to claim 1 or claim 2, further comprising a.
前記撮影手段の撮影タイミングに同期して、前記複数の開閉手段を前記開口部として１箇所ずつ順次開放させることで、前記遮蔽板において前記開口部の位置を移動させる開閉制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体映像撮影装置。 A plurality of opening / closing means for switching between passage and blocking of light on the shielding plate,
In synchronization with the photographing timing of the photographing means, the apparatus further comprises opening / closing control means for moving the position of the opening in the shielding plate by sequentially opening the plurality of opening / closing means as the opening one by one. The stereoscopic video imaging apparatus according to claim 1 , wherein the stereoscopic video imaging apparatus is characterized.
前記被写体の物体光を被写体側の第１レンズにより集光する第１工程と、
この第１工程により集光し、前記第１レンズの焦点距離の位置に配置した遮蔽板の開口部を通過する光を、前記遮蔽板から像側の焦点距離の位置に配置した第２レンズにより受光し、複数の要素レンズを２次元平面上に配置した要素レンズ群に出射する第２工程と、
この第２工程により出射される光を、前記要素レンズ群を構成する個々の要素レンズにより集光する第３工程と、
この第３工程で集光した複数の要素レンズから出射される光を、前記要素レンズの焦点距離において、複数の要素画像からなる要素画像群として撮影する第４工程と、を含み、
前記要素レンズの口径をＤ、前記要素レンズの焦点距離をｆ ０ 、前記第２レンズの焦点距離をｆとしたとき、前記遮蔽板の開口部の縦横長は、２ｆｔａｎ −１ （Ｄ／２ｆ ０ ）以下であることを特徴とする立体映像撮影方法。 A stereoscopic video shooting method for shooting a subject by an integral photography method,
A first step of condensing the object light of the subject by a first lens on the subject side;
Light collected through the first step and passing through the opening of the shielding plate disposed at the focal length position of the first lens is transmitted by the second lens disposed at the focal length position on the image side from the shielding plate. A second step of receiving light and emitting a plurality of element lenses to an element lens group arranged on a two-dimensional plane;
A third step of condensing the light emitted by the second step by the individual element lenses constituting the element lens group;
The light emitted from the plurality of element lenses condensed in the third step, the focal length of the element lenses, seen including a fourth step of capturing as an element image group including a plurality of elemental images, and
When the aperture of the element lens is D, the focal length of the element lens is f 0 , and the focal length of the second lens is f, the vertical and horizontal length of the opening of the shielding plate is 2 f tan −1 (D / 2f 0 ) A stereoscopic video shooting method characterized by the following .
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