JP2005332294A - Scan type stereoscopic image capturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンチキュラーレンズやレンズシート、あるいは特殊なバックライトを使って表示するための立体像を撮影する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for photographing a stereoscopic image for display using a lenticular lens, a lens sheet, or a special backlight.
従来、レンチキュラーレンズを使って表示する立体像を作成するためには、水平方向にそれぞれ所定の距離を離して置いた複数のカメラを使って被写体を撮影し、撮影された複数の像を画像処理によって縦のストライプ状に分解、並べ替えて作る方法や、印画紙の上にレンチキュラーレンズを重ね、同様に撮影された複数の像をレンチキュラーレンズを通して投影して焼き付ける方法がある。 Conventionally, in order to create a stereoscopic image to be displayed using a lenticular lens, a subject is photographed using a plurality of cameras placed at a predetermined distance in the horizontal direction, and the captured images are processed. There are a method of separating and rearranging them into vertical stripes, and a method of superimposing a lenticular lens on photographic paper and projecting and printing a plurality of images taken in the same way through the lenticular lens.
また、レンズシートを使って表示する立体像の撮影方法にはインテグラルフォトグラフィがあるが、遠近感の逆転する問題を解決するために、撮影した像を再生してもう一度撮影しなければならないという煩雑さがあり、一般に普及するには至っていない。
本発明の課題はレンチキュラーレンズやレンズシートを使って表示する立体像を直接撮影できる立体像撮影装置を実現することであり、さらに特開2001-311909に示されている装置によって表示する立体像についても直接撮影することを可能とすることである。 An object of the present invention is to realize a three-dimensional image photographing apparatus capable of directly photographing a three-dimensional image to be displayed using a lenticular lens or a lens sheet. Further, a three-dimensional image displayed by the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-311909. It is also possible to shoot directly.
本発明者はこれらの課題を解決するものとして、すでに特開2003-307800および特願2003-175775に示した方法を提案した。この方法は特に面積の広い銀塩写真フィルムを使った撮影において良好な結果を示し、自然な立体像を表示できる表現力の高い立体写真を撮影することができたが、記録できる情報量の少ないデジタルカメラでは十分な画質を得ることが困難であった。 In order to solve these problems, the inventor has already proposed the methods disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-307800 and Japanese Patent Application No. 2003-175775. This method showed good results especially in shooting using a silver halide photographic film with a large area, and was able to take a highly expressive 3D photograph that can display a natural 3D image, but the amount of information that can be recorded is small It was difficult to obtain sufficient image quality with a digital camera.
近年、画像をデジタルデータとして記録し管理することが一般的になり、また立体像を印刷するのに適した高解像度プリンタも低価格になって一般に多く普及するようになった。立体像もデジタルデータとして扱うことが望まれるが、上記した通り現在のデジタルカメラ技術で実用的な立体像を撮影するのは困難であるため、いったん銀塩写真で撮影したものをフィルムスキャナで読み取り、デジタルデータに変換する等の方法をとらざるを得ず面倒である。そこでさらに検討を進めた結果、デジタルカメラよりも大量のデジタル画像データを取り込むことが可能なイメージスキャナを利用して、立体像をデジタルデータとして取り込む走査型立体像取り込み装置を考案するに至った。本発明は動きのある被写体を撮影するのが困難であるなど制限はあるものの、銀塩写真を使った従来の撮影法に比べ遥かに簡単に立体像を楽しむことができ、特に比較的小さな被写体を撮影する際には有効である。 In recent years, it has become common to record and manage images as digital data, and high-resolution printers suitable for printing stereoscopic images have become popular at low prices. Although it is desirable to handle 3D images as digital data, as described above, it is difficult to take practical 3D images with the current digital camera technology. Therefore, it is tedious to take a method such as converting to digital data. As a result of further investigation, a scanning stereoscopic image capturing device that captures a stereoscopic image as digital data by using an image scanner capable of capturing a larger amount of digital image data than a digital camera has been devised. Although the present invention is limited in that it is difficult to shoot a moving subject, the stereoscopic image can be enjoyed much more easily than the conventional method using silver halide photography, and a relatively small subject. This is effective when shooting.
本発明の請求項1は、面上に凹レンズが並んでなるレンズシートと、該レンズシートの透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンズシートに平行で、該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンズシートの前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a lens sheet in which concave lenses are arranged on a surface, a camera unit for projecting light transmitted through the lens sheet on a line image sensor, and the camera unit being parallel to the lens sheet. And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and scanning the camera unit with an image of a subject placed in front of the lens sheet (on the side opposite to the side where the camera unit is located) A stereoscopic image capturing device characterized by capturing.
本発明の請求項2は、面上に凸レンズが並んでなるレンズシートと、該レンズシートの透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンズシートに平行で、該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンズシートの前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a lens sheet in which convex lenses are arranged on the surface, a camera unit for projecting light transmitted through the lens sheet on a line image sensor, and the camera unit being parallel to the lens sheet. And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and scanning the camera unit with an image of a subject placed in front of the lens sheet (on the side opposite to the side where the camera unit is located) A stereoscopic image capturing device characterized by capturing.
本発明の請求項3は、面上にシリンドリカル凹レンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、該レンチキュラーレンズの透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンチキュラーレンズに平行で、該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンチキュラーレンズの前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a third aspect of the present invention, a lenticular lens in which cylindrical concave lenses are arranged on the surface, a camera unit for projecting light transmitted through the lenticular lens onto a line image sensor, and the camera unit parallel to the lenticular lens And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and scans the camera unit for an image of a subject placed in front of the lenticular lens (on the side opposite to the side where the camera unit is located). The stereoscopic image capturing device is characterized in that it captures the captured image.
本発明の請求項4は、面上にシリンドリカル凸レンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、該レンチキュラーレンズの透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンチキュラーレンズに平行で、該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンチキュラーレンズの前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, a lenticular lens in which cylindrical convex lenses are arranged on a surface, a camera unit for projecting light transmitted through the lenticular lens onto a line image sensor, and the camera unit parallel to the lenticular lens And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and scans the camera unit for an image of a subject placed in front of the lenticular lens (on the side opposite to the side where the camera unit is located). The stereoscopic image capturing device is characterized in that it captures the captured image.
本発明の請求項5は、請求項3ないし請求項4に記載の装置において、ラインイメージセンサのライン方向を主走査方向とし、カメラ部の移動方向を副走査方向とするとき、副走査方向がレンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの軸と平行であり、該レンチキュラーレンズのカメラ部側に、シリンドリカル凹レンズがその軸を主走査方向と平行に置かれ、カメラ部とともに走査することを特徴とする請求項3ないし請求項4の立体像取り込み装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus according to the third to fourth aspects, when the line direction of the line image sensor is the main scanning direction and the moving direction of the camera unit is the sub scanning direction, the sub scanning direction is The cylindrical lenticular lens is parallel to an axis of a cylindrical lens, and a cylindrical concave lens is placed parallel to the main scanning direction on the camera unit side of the lenticular lens, and scans together with the camera unit. The stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項6は、請求項5に記載の装置において、カメラ部とともに走査するシリンドリカル凹レンズの速度を、走査の間で生ずるずれがレンズ幅未満に収まる範囲でカメラ部より僅かに遅く走査して像を取り込むことを特徴とする請求項5の立体像取り込み装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus according to the fifth aspect, the speed of the cylindrical concave lens that scans together with the camera unit is scanned slightly slower than the camera unit within a range in which the deviation generated during the scanning is less than the lens width. The three-dimensional image capturing device according to
本発明の請求項7は、請求項1〜請求項5に記載の装置において、レンズシートないしレンチキュラーレンズの前、すなわち被写体の側に、カメラ部を走査する方向(副走査方向)に凹レンズの機能を持つシリンドリカル凹レンズを置くことを特徴とする請求項1〜請求項5の立体像取り込み装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the function of the concave lens in the direction of scanning the camera unit (sub scanning direction) in front of the lens sheet or lenticular lens, that is, on the subject side. 6. A stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項8は、請求項1〜請求項5に記載の装置において、レンズシートないしレンチキュラーレンズの前、すなわち被写体の側に、ラインイメージセンサと平行な方向(主走査方向)に凸レンズの機能を持つシリンドリカル凸レンズを置くことを特徴とする請求項1〜請求項5の立体像取り込み装置である。
According to an eighth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to fifth aspects, a convex lens is formed in front of the lens sheet or lenticular lens, that is, on the subject side, in a direction parallel to the line image sensor (main scanning direction). 6. A stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項9は、請求項1〜請求項5に記載の装置において、レンズシートないしレンチキュラーレンズの前、すなわち被写体の側に、ラインイメージセンサと平行な方向(主走査方向)に凸レンズの機能を持ち、カメラ部を走査する方向(副走査方向)に凹レンズの機能を持つ馬蹄形レンズを置くことを特徴とする請求項1〜請求項5の立体像取り込み装置である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the apparatus according to any one of the first to fifth aspects, a convex lens is formed in a direction parallel to the line image sensor (main scanning direction) in front of the lens sheet or lenticular lens, that is, on the subject side. 6. The stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項10は、凹レンズが一列に並んでなるレンズ列と、該レンズ列の透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンズ列とともに該レンズ列および該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンズ列の前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該レンズ列と該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a lens array in which concave lenses are arranged in a line, a camera unit for projecting light transmitted through the lens array onto a line image sensor, and the camera unit together with the lens array. And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and an image of a subject placed in front of the lens array (on the side opposite to the side where the camera section is located) is converted into the lens array and the camera section. Is a three-dimensional image capturing device that scans and captures images.
本発明の請求項11は、請求項10に記載の装置において、カメラ部とともに走査するレンズ列の速度を、走査の間で生ずるずれがレンズ列の幅未満に収まる範囲でカメラ部より僅かに遅く走査して像を取り込むことを特徴とする請求項10の立体像取り込み装置である。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the apparatus according to the tenth aspect, the speed of the lens array that scans together with the camera section is slightly slower than the camera section within a range in which a deviation that occurs during scanning is less than the width of the lens array. The stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項12は、凸レンズが一列に並んでなるレンズ列と、該レンズ列の透過光をラインイメージセンサに投影して撮影するカメラ部と、該カメラ部を該レンズ列とともに該レンズ列および該ラインイメージセンサに垂直な方向に移動する手段とからなり、該レンズ列の前(カメラ部のある側とは反対の側)に置かれた被写体の像を、該レンズ列と該カメラ部を走査して取り込むことを特徴とする立体像取り込み装置である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a lens array in which convex lenses are arranged in a line, a camera unit for projecting light transmitted through the lens array onto a line image sensor, and the camera unit together with the lens array. And means for moving in a direction perpendicular to the line image sensor, and an image of a subject placed in front of the lens array (on the side opposite to the side where the camera section is located) is converted into the lens array and the camera section. Is a three-dimensional image capturing device that scans and captures images.
本発明の請求項13は、請求項12に記載の装置において、カメラ部とともに走査するレンズ列の速度を、走査の間で生ずるずれがレンズ列の幅未満に収まる範囲でカメラ部より僅かに速く走査して像を取り込むことを特徴とする請求項12の立体像取り込み装置である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the apparatus according to the twelfth aspect, the speed of the lens array that scans together with the camera section is slightly higher than that of the camera section within a range in which a deviation that occurs during scanning is less than the width of the lens array. The stereoscopic image capturing device according to
本発明の請求項14は、原稿の像をレンズによってラインイメージセンサ上に縮小投影する光学系を使ったフラットベッドイメージスキャナの原稿台に、面上に凹レンズないし凸レンズが並んでなるレンズシート、あるいは面上にシリンドリカル凹レンズないしシリンドリカル凸レンズが並んでなるレンチキュラーレンズを置き、さらにその上に被写体を置いてイメージを取り込むことを特徴とする立体像取り込み方法である。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a lens sheet in which concave or convex lenses are arranged on a surface of a document table of a flat bed image scanner using an optical system for reducing and projecting an image of a document on a line image sensor by a lens, or This is a stereoscopic image capturing method characterized in that a lenticular lens in which a cylindrical concave lens or a cylindrical convex lens is arranged on a surface is placed, and a subject is placed on the lens to capture an image.
本発明の請求項15は、面上に凹レンズないし凸レンズが並んでなるレンズシート、あるいは面上にシリンドリカル凹レンズないしシリンドリカル凸レンズが並んでなるレンチキュラーレンズと、該レンズシートないしレンチキュラーレンズと所定の距離をおいて被写体を保持する手段と、被写体を照らす照明手段とを有し、フラットベッドイメージスキャナの原稿台に載せて立体像を取り込むことを特徴とする立体像取り込みユニットである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, a lens sheet in which concave or convex lenses are arranged on the surface, or a lenticular lens in which cylindrical concave lenses or cylindrical convex lenses are arranged on the surface, and a predetermined distance from the lens sheet or lenticular lens. A stereoscopic image capturing unit including a means for holding a subject and an illuminating means for illuminating the subject and capturing the stereoscopic image on a document table of a flatbed image scanner.
本発明の走査型立体像取り込み装置によれば、従来複数台のカメラを使って撮影し、さらに後工程を要したレンチキュラー立体写真を、イメージスキャナと同じ要領でデジタルデータとして取り込み、同データをほとんど加工せずに高画質プリンタで印刷して得ることができる。さらに撮影された立体像は見る角度によって不連続に像が切り替わる、いわゆるフリップ現象をほとんど持たない自然な立体像となる。さらにインテグラルフォトグラフィと同様な立体写真についても、同様に遠近感の正しい像をデジタルデータとして取り込み、プリンタで印刷して得ることができる。さらに本発明によれば、特開2001-311909に示されている特殊なバックライトを使った装置で表示する立体像についても、同様の手続きで取り込むことができる。 According to the scanning stereoscopic image capturing device of the present invention, a conventional lenticular stereoscopic photograph that has been photographed using a plurality of cameras and further requires post-processing is captured as digital data in the same manner as an image scanner. It can be obtained by printing with a high-quality printer without processing. Further, the photographed stereoscopic image becomes a natural stereoscopic image having almost no so-called flip phenomenon in which the images are discontinuously switched depending on the viewing angle. Furthermore, stereoscopic photographs similar to integral photography can also be obtained by taking a perspective-correct image as digital data and printing it with a printer. Furthermore, according to the present invention, a three-dimensional image displayed by a device using a special backlight disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-311909 can be captured in the same procedure.
図1に本発明請求項1の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示す。以下の各実施例はその光学系のみを表し、カメラ部を走査する機構や光学系を収納するケースや構造材は省略する。本光学系は多数の凹レンズが片面に隙間無く形成されたレンズシート1と、投影レンズ2とラインイメージセンサ3からなるカメラ部からなる。ここでラインイメージセンサ3を平面的な撮像手段に代えれば特開2003-307800に示された立体像撮影装置と同じものになることから、該立体像撮影装置と同様の原理で立体像が撮影できることがわかる。図1の装置においては、被写体4からの光はレンズシート1を通り投影レンズ2によってラインイメージセンサ3に投影され、その出力はAD変換されてデジタルデータに変換される。さらに該カメラ部は矢印の示す方向に移動して、レンズシート1の全面を走査するようにその透過光のデータを取り込んでゆき平面的な画像データを完成させる。このようにして取得される画像データの画素数は平面的な撮像素子の画素数の限界を大きく上回ることができる。
FIG. 1 is a perspective view showing an optical system of a stereoscopic image photographing apparatus according to
請求項1の装置におけるレンズシート1は、図2(a)に示す通り片面に多数の凹レンズが並んだもので、このとき取得した画像データをプリントアウトして得られる立体像は、図4に示すようにレンズシート6を立体像5に重ねることで、立体感を持って表示することができる。
The
請求項2の走査型立体像取り込み装置では、図1と同様の装置においてレンズシート1の代わりに図2(b)に示したような片面に多数の凸レンズが並んで形成されたレンズシートを使用する。このとき取得した画像データをプリントアウトして得られる立体像は、特開2001-311909に記されているバックライトを使った表示装置によって正しい立体像として表示することができる。
The scanning stereoscopic image capturing device according to
請求項3の走査型立体像取り込み装置では、図1と同様の装置においてレンズシート1の代わりに図3(c)に示したような片面に多数のシリンドリカル凹レンズが並んで形成されたレンチキュラーレンズを使用する。このとき取得した画像データをプリントアウトして得られる立体像は、図5に示すようにレンチキュラーレンズ8を立体像7に重ねることで、正しい立体感を持って表示することができる。
In the scanning type three-dimensional image capturing device according to
請求項4の走査型立体像取り込み装置では、図1と同様の装置においてレンズシート1の代わりに図3(d)に示したような片面に多数のシリンドリカル凸レンズが並んで形成されたレンチキュラーレンズを使用する。このとき取得した画像データをプリントアウトして得られる立体像は、特開2001-311909に記されているバックライトを使った表示装置によって正しい立体像として表示することができる。
In the scanning stereoscopic image capturing device according to
請求項3および請求項4の立体像取り込み装置において、ラインイメージセンサのライン方向を主走査方向、カメラ部の移動方向を副走査方向とすると、レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの軸は、主走査方向と平行になるようにとるか、副走査方向と平行になるようにするのが好ましい。これは主走査方向と副走査方向の光学的な性質が異なるためで、得られた画像の読み取り倍率は直交する両方向について正確には一致せず、レンチキュラーレンズをこれらに対して斜めに傾斜して設置した場合には不都合を生じる恐れがあるからである。
5. The stereoscopic image capturing device according to
請求項3の装置においては、投影レンズ2のピント面がレンチキュラーレンズより僅かに被写体側に位置するように調整すればよく、請求項4の装置においては、投影レンズ2のピント面がレンチキュラーレンズより僅かにカメラ部側に位置するように調整すれば良い。このときレンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズに平行な方向についてピント面はレンチキュラーレンズの前後になり、被写体の位置には合わないことになる。被写体がレンチキュラーレンズの付近に置かれる場合には光学系の焦点深度を利用して良好な立体像を得ることが十分可能であるが、逆に被写体がレンチキュラーレンズから離れて置かれる場合には焦点深度でカバーすることが困難になる。
In the apparatus of
図9に請求項5による立体像取り込み装置の実施例を示す。同装置ではレンチキュラーレンズ12を構成するシリンドリカルレンズの軸を副走査方向に平行にとり、レンチキュラーレンズ12の手前に主走査方向に平行なシリンドリカル凹レンズ13を置いて、副走査方向の結像に関するピント面の位置を被写体4の側に移動させている。シリンドリカル凹レンズ13はカメラ部とともに走査される。本装置によればレンチキュラーレンズ12から離れて置かれた被写体についても良好な画像データを取得することができる。
FIG. 9 shows an embodiment of a stereoscopic image capturing device according to
請求項1〜請求項5の走査型立体像取り込み装置においては、先に説明した通り主走査方向と副走査方向の光学的な機能に違いがあり、取得された画像は主走査方向には投影レンズ2の位置を視点とし、副走査方向には無限遠に視点を置いた画像になる。これは致命的な問題ではないものの、同画像を図4の装置で表示する際に縦(y軸)と横(x軸)の印刷倍率を変え、各レンズに対応する小画像のピッチを調整してレンズシート6に合わせなければならず、また視域も縦と横で異なる性質を持つなどの不都合がある。この問題を解決するためレンズシートの前にシリンドリカルレンズや馬蹄形レンズを加えたのが請求項7〜請求項9の走査型立体像取り込み装置である。
In the scanning stereoscopic image capturing device according to any one of
図6に請求項7による立体像取り込み装置の実施例を示す。本装置は図1の装置のレンズシート1の前に、副走査方向にレンズ作用を持つシリンドリカル凹レンズ9が置かれたものである。シリンドリカル凹レンズ9は主走査方向にレンズ作用を持たないため、xz面内における機能は図1の装置と同じである。図7に示したyz断面図を用いて副走査方向の機能を説明する。まずレンズシート1が無いものとして光路を分析すると、投影レンズ2とラインイメージセンサ3によって構成されるカメラ部を矢印のように走査して得られる画像は、シリンドリカル凹レンズ9の焦点の位置を視点としてとらえられる像に等しいことが解る。ここでシリンドリカル凹レンズ9と投影レンズ2の距離をfとするとき、シリンドリカル凹レンズ9の焦点距離が−fであれば主走査方向と副走査方向の視点位置の距離が一致し、得られる画像は中央に固定された一つのカメラで撮影された平面像と同じものになる。これにレンズシート1を加えれば、中央に固定された一つのカメラがレンズシート1を通して被写体をとらえた像と実質的に等しい画像が得られることになる。なお容易に解るように、シリンドリカル凹レンズ9とレンズシート1は相対する面をつなげて一体とすることが可能である。
FIG. 6 shows an embodiment of a stereoscopic image capturing apparatus according to
これとは逆に、図8左に部分図を示すように主走査方向にレンズ作用を持つシリンドリカル凸レンズ10をレンズシート1の前に置き、主走査方向の視点位置を変えるのが請求項8による走査型立体像取り込み装置である。シリンドリカル凸レンズ10の焦点距離を投影レンズ2までの距離fに等くすれば、主走査方向の視点距離が無限遠になり、副走査方向の視点距離と一致させることができる。さらに請求項9は図8右に部分図を示すように、主走査方向に凸レンズ作用を持ち、副走査方向に凹レンズ作用を持つ馬蹄形レンズ11をレンズシート1の前に置き、主走査方向の視点距離を伸ばす一方で副走査方向の視点距離を縮めて両視点距離を一致させることを可能にするものである。シリンドリカル凹レンズ9と同様に、シリンドリカル凸レンズ10あるいは馬蹄形レンズ11は、レンズシート1と相対する面をつなげて一体化することが可能である。
On the contrary, according to
以上のことは図2(b)のレンズシートや図3(c)(d)のレンチキュラーレンズを使った請求項2〜請求項4にも同様に適用することができる。図2(a)(b)のレンズシートを使った装置においては、上記したように固定カメラによって撮影される像と同等の立体像を取り込むことを可能にするために役立つ。このような立体像は特開2003-307800および特願2003-175775に記載されている負の点描立体像および正の点描立体像と互換性を持ち、同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。また図3(c)(d)のレンチキュラーレンズを使った装置においては、縦(レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの軸に平行な方向)の遠近感を決定する視点位置を自由に設定することを可能にするために役立つが、このような立体像は特開2003-307800および特願2003-175775に記載されている負の線描立体像および正の線描立体像と互換性を持ち、同様に同特許に示されている立体像表示装置によっても表示することができる。
The above can be similarly applied to
請求項10による走査型立体像取り込み装置の実施例を図10に示す。本装置は図1のレンズシート1を凹レンズが一列に並んだレンズ列14に置き換え、カメラ部とともに平行に走査して画像を取り込むものである。本装置によって得られる立体像は請求項3による立体像と同じものであるが、シリンドリカルレンズを並べたレンチキュラーレンズではなく通常の凹レンズを並べたレンズ列を使うため、請求項5のようにシリンドリカル凹レンズを加えなくても、投影レンズ2のピント面をレンズ列14より僅かに被写体側におくことでピントの合った立体像を得ることができる。
An embodiment of a scanning stereoscopic image capturing device according to
さらにレンズ列を使う本装置では、請求項7のようにシリンドリカル凹レンズを加えなくても副走査方向の視点位置を変えることが可能である。図11は請求項11の原理を説明するyz断面図であり、図10の光学系を走査する様子を示している。本図から解るように、レンズ列14の走査速度uをカメラ部の走査速度vより僅かに遅くすることでとらえる光線の通過位置が連続的にずれ、図7のシリンドリカル凹レンズ9と同様の機能を発揮する。このとき副走査方向の視点位置は速度uとvの関係によって決まり、レンズ列14と投影レンズ2の距離をf、レンズ列14を構成する凹レンズの焦点距離を−Fとするとき、u=v(1−F/f)であれば主走査方向と副走査方向の視点位置の距離が一致し、得られる画像は中央に固定された一つのカメラで撮影された像と同じものになる。
Further, in this apparatus using a lens array, the viewpoint position in the sub-scanning direction can be changed without adding a cylindrical concave lens as in the seventh aspect. FIG. 11 is a yz sectional view for explaining the principle of claim 11 and shows a state in which the optical system of FIG. 10 is scanned. As can be seen from this figure, the passing position of the light beam is continuously shifted by making the scanning speed u of the
同様の手法は請求項5の走査型立体像取り込み装置についても適用することができる。すなわち図9において、シリンドリカル凹レンズ13の速度uをカメラ部の速度vより僅かに遅くして走査すれば請求項11と同様の効果が実現できる(請求項6)。
A similar technique can be applied to the scanning stereoscopic image capturing device of
図10の装置において、凹レンズの並んだレンズ列14を凸レンズの並んだレンズ列に変えれば請求項12による走査型立体像取り込み装置の実施例になる。このとき得られる立体像は請求項4による立体像と同じものになる。
In the apparatus of FIG. 10, if the
さらに凸レンズ列を使う本装置においても、請求項7のようにシリンドリカル凹レンズを加えずに副走査方向の視点位置を変えることができる。図12は請求項13の原理を説明するyz断面図であり、凸レンズ列15を使った請求項12の光学系を走査する様子を示している。本装置ではレンズ列15の走査速度tをカメラ部の走査速度vより僅かに速くし、とらえる光線の通過位置を図11とは逆にずらして同様の機能を発揮させている。このとき副走査方向の視点位置は速度tとvの関係によって決まり、レンズ列15と投影レンズ2の距離をf、レンズ列15を構成する凸レンズの焦点距離をFとするとき、t=v(1+F/f)であれば主走査方向と副走査方向の視点位置の距離が一致し、得られる画像は中央に固定された一つのカメラで撮影された像と同じものになる。この場合投影レンズ2のピント面16をレンズ列より僅かにカメラ部側におくことでピントの合った立体像を得ることができる。
Further, in this apparatus using a convex lens array, the viewpoint position in the sub-scanning direction can be changed without adding a cylindrical concave lens as in the seventh aspect. FIG. 12 is a yz sectional view for explaining the principle of
本発明の原理を利用して立体像を得る最も簡単な方法として、一般に市販されているフラットベッドイメージスキャナを使う方法がある(請求項14)。図13に示す通り、フラットベッドイメージスキャナ17の原稿台の上にレンズシート18を置き、さらに被写体19を置けば図1の走査型立体像取り込み装置と同等の構成が実現される。ここに使用するフラットベッドイメージスキャナは投影光学系とラインイメージセンサを使ったものでなければならず、密着型のセンサを使ったものは使用できない。
As a simplest method for obtaining a stereoscopic image using the principle of the present invention, there is a method of using a commercially available flatbed image scanner (claim 14). As shown in FIG. 13, if the
図14に一般的な部分断面図を示す通り、このタイプのスキャナは投影レンズ26とラインイメージセンサ27、さらにミラー22〜25によって構成される図1と同様の機能を持つ投影光学系を走査して画像を読みとるものであるため、原稿台20の上にレンズシート18を載せるだけで図1の装置と同様の機能を実現することができる。レンズシート18を構成するレンズのピッチが細かく1mm以下であれば、レンズシートに近接した領域が良好に写る範囲となるため、被写体19をレンズシート18に密着させて置くことできれいな立体像を取得することができる。また被写体が近接した状態では照明光源28の光もとどきやすいので、新たな照明光源を追加せずに必要な明るさを得ることが可能である。
As shown in a general partial cross-sectional view in FIG. 14, this type of scanner scans a projection optical system having a function similar to that in FIG. 1, which includes a
ここでは凹レンズの並んだレンズシート18の他に凸レンズの並んだレンズシートやシリンドリカル凹レンズやシリンドリカル凸レンズが並んだレンチキュラーレンズを使うことができる。前二者のレンズシートを使う際には、照明光源28の光がレンズシートの各レンズ面に映って画質が劣ることを防ぐために、レンズ面に反射防止のコーティングを施すことが好ましい。一方後二者のレンチキュラーレンズを使う場合には、レンチキュラーレンズの各シリンドリカルレンズの軸が副走査方向(図ではy方向)に平行になる様にレンチキュラーレンズを置くことで光源28の映り込みを防ぐことができるため、反射防止のコーティングは必ずしも必要ではない。
Here, in addition to the
市販のフラットベッドイメージスキャナのオプションとして、必要な機能を備えた立体像取り込みユニットとすればさらに使いやすく好ましい。図15は請求項15による立体像取り込みユニットの実施例である。本ユニットでは、凹レンズの並んだレンズシートと請求項7のシリンドリカル凹レンズを一体成形としたレンズシート29とその上方に置かれた透明な板30、さらに照明光源の白色LED31がケース32に納められている。本ユニットはフラットベッドイメージスキャナの原稿台に載せられ、さらに透明板30の上に被写体を載せて立体像を取り込む。構成するレンズのピッチが1mm以上と大きい場合には、被写体はレンズシートからやや離して置かれるのが画質の点で好ましい。このとき被写体を原稿台から離すことで照明光がとどかなくなるため、新たに照明光源31を追加する必要がある。ここでは透明板30を被写体の保持手段として使っているが、たとえばテープを使って蓋に貼り付けるなど別の方法であってもかまわない。
As an option of a commercially available flatbed image scanner, a stereoscopic image capturing unit having a necessary function is preferable because it is easier to use. FIG. 15 shows an example of a stereoscopic image capturing unit according to
本発明によれば、動きのない被写体の立体像を、スキャナで原稿を読み取るのと同様な簡便さで取り込むことができ、得られた画像データをそのまま高画質プリンタでプリントアウトすれば、レンチキュラーレンズないしレンズシートを備えたフォトフレームに入れて立体写真を楽しむことができる。立体画像はデジタルデータとして取り込まれるため、パソコンを利用して容易に管理することができ、ユーザーが自己完結した方法で立体写真を享受することが可能である。本発明は立体像専用のスキャナとして作られても良いし、市販されているフラットベッドイメージスキャナに取り付けて使用する立体像取り込みユニットとして商品化されても良い。 According to the present invention, a three-dimensional image of a subject that does not move can be captured with the same ease as reading a document with a scanner, and if the obtained image data is printed out as it is with a high-quality printer, a lenticular lens You can also enjoy stereoscopic photos in a photo frame with a lens sheet. Since the stereoscopic image is captured as digital data, it can be easily managed using a personal computer, and the user can enjoy the stereoscopic photo in a self-contained manner. The present invention may be made as a dedicated scanner for stereoscopic images, or may be commercialized as a stereoscopic image capturing unit used by being attached to a commercially available flatbed image scanner.
1 ・・・ 凹レンズの並んだレンズシート
2 ・・・ 投影レンズ
3 ・・・ ラインイメージセンサ
4 ・・・ 被写体
5 ・・・ 取り込んだ画像データを印刷したもの
6 ・・・ 凸レンズの並んだレンズシート
7 ・・・ 取り込んだ画像データを印刷したもの
8 ・・・ レンチキュラーレンズ
9 ・・・ シリンドリカル凹レンズ
10 ・・・ シリンドリカル凸レンズ
11 ・・・ 馬蹄形レンズ
12 ・・・ シリンドリカル凹レンズの並んだレンチキュラーレンズ
13 ・・・ シリンドリカル凹レンズ
14 ・・・ 凹レンズの並んだレンズ列
15 ・・・ 凸レンズの並んだレンズ列
16 ・・・ 投影レンズ2のピント面
17 ・・・ フラットベッドイメージスキャナ
18 ・・・ 凹レンズの並んだレンズシート
19 ・・・ 被写体
20 ・・・ 原稿台の透明板
21 ・・・ スキャナユニット
22〜25 ・・・ ミラー
26 ・・・ 投影レンズ
27 ・・・ ラインイメージセンサ
28 ・・・ 照明光源
29 ・・・ 片面に凹レンズの並んだシリンドリカル凹レンズ
30 ・・・ 透明な板
31 ・・・ 白色LED
32 ・・・ ケース
DESCRIPTION OF
32 ・ ・ ・ Case
Claims (15)
A lens sheet in which concave lenses or convex lenses are arranged on the surface, or a lenticular lens in which cylindrical concave lenses or cylindrical convex lenses are arranged on the surface, and means for holding a subject at a predetermined distance from the lens sheet or lenticular lens; A three-dimensional image capturing unit having a lighting means for illuminating a subject and capturing a three-dimensional image on a document table of a flatbed image scanner.
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---|---|---|---|
JP2004151435A JP2005332294A (en) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Scan type stereoscopic image capturing device |
Applications Claiming Priority (1)
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