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JP2008052010A - Stereoscopic image display device and photographing device - Google Patents

Stereoscopic image display device and photographing device Download PDF

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JP2008052010A
JP2008052010A JP2006227526A JP2006227526A JP2008052010A JP 2008052010 A JP2008052010 A JP 2008052010A JP 2006227526 A JP2006227526 A JP 2006227526A JP 2006227526 A JP2006227526 A JP 2006227526A JP 2008052010 A JP2008052010 A JP 2008052010A
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JP
Japan
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lens
image
transmission
pinhole
plate
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JP2006227526A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriji Ooishi
則司 大石
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Original Assignee
Individual
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve image quality in a photographing device for taking a stereoscopic moving picture using integral photography and a display device for displaying it. <P>SOLUTION: In the device for displaying a stereoscopic image by superposing a fly-eye lens sheet 3 on the display surface of a device for displaying a moving picture, the stereoscopic images by all the lenses are displayed in a time-division manner by adding a transmitted light control means to switch the transmission or non-transmission of each convex lens to the fly-eye lens sheet 3, and switching a display image corresponding to a transmission pattern where the transmission part is discontinuous. Furthermore, the image displayed by the device is directly taken by switching the transmission pattern of a pinhole to fit to the display device by a device obtained by adding a transmitted light control means to switch the transmission or non-transmission of each pinhole to a pinhole plate where the pinholes are arranged side by side, and taking the image of a subject therethrough. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、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、より高品質で表示する装置と、対応する画像を撮影する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for displaying a stereoscopic image displayed using a lenticular lens or a lens sheet with higher quality, and an apparatus for capturing a corresponding image.

インテグラルフォトグラフィの原理に基づきレンチキュラーレンズやレンズシートを使って立体像を表示する方法は、リアルな立体像を実現できる有望な手法として期待されているが、高画質や広い視域を確保するためには極めて解像度の高い元画像を必要とするという特徴がある。このため解像度の高い写真フィルムや印刷物などを元画像に使って静止画を表示する場合には、実用的な品質の立体像を表示することが可能であるが、動画の表示については、近年CRT、液晶パネルやプラズマディスプレイなどの表示装置の性能は向上しているものの、そのまま元画像に使用して十分な画質と視域を確保するのは未だ困難である。   The method of displaying a stereoscopic image using a lenticular lens or lens sheet based on the principle of integral photography is expected as a promising technique that can realize a realistic stereoscopic image, but it ensures high image quality and a wide viewing area. For this purpose, there is a feature that an original image with extremely high resolution is required. Therefore, when displaying a still image using a high-resolution photographic film or printed material as an original image, it is possible to display a stereoscopic image of practical quality. Although the performance of display devices such as liquid crystal panels and plasma displays has been improved, it is still difficult to ensure sufficient image quality and viewing area by using them as they are for the original image.

また、インテグラルフォトグラフィによる立体像の撮影には、そのままでは像の遠近感が逆転する偽立体像になってしまうという特有の問題が存在する。最近ではコンピューターを使ったCGで元画像を作成することが可能であるため撮影が必須でなくなり、撮影技術を伴わずに表示技術の開発が進む傾向があるが、情報の記録と伝達と言う意味からは、表示技術は対応する撮影技術を伴うことが望ましい。   In addition, there is a specific problem in capturing a stereoscopic image by integral photography that a pseudo stereoscopic image in which the perspective of the image is reversed as it is is present. Recently, since it is possible to create an original image with computer-aided computer graphics, shooting has become indispensable, and there is a tendency to develop display technology without shooting technology, but the meaning of recording and transmitting information Therefore, it is desirable that the display technique is accompanied by a corresponding photographing technique.

本発明の課題は、解像度が限られた動画表示手段を使ってより高品質の立体像を表示する立体像表示装置を実現すること、及び同装置で表示するための元画像を撮影する立体像撮影装置を実現することである。     An object of the present invention is to realize a stereoscopic image display device that displays a higher quality stereoscopic image by using a moving image display means with limited resolution, and a stereoscopic image that captures an original image to be displayed on the device. It is to realize a photographing device.

本発明の請求項1は、表示内容を切り替え可能な画像表示手段に、面上に凸レンズが並んだレンズシートと、該レンズシートの各凸レンズの透過と不透過を切り替える透過光制御手段を重ねてなる表示装置であって、該透過光制御手段のパターンは、少なくとも一つの方向について連続することがないように一定の間隔で透過部が繰り返し、かつ時間の経過とともに透過部を切り替えて、所定の時間周期内に全ての凸レンズが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該画像表示手段には各瞬間に透過の状態にある凸レンズに合わせて小画像を並べて表示することを特徴とする立体像表示装置である。   According to a first aspect of the present invention, an image display unit capable of switching display contents is overlapped with a lens sheet in which convex lenses are arranged on a surface, and a transmitted light control unit that switches between transmission and non-transmission of each convex lens of the lens sheet. In the display device, the pattern of the transmitted light control means is such that the transmissive part repeats at regular intervals so as not to be continuous in at least one direction, and the transmissive part is switched over time. Three-dimensional image display characterized in that all convex lenses are repeatedly transmitted once in a time period, and the image display means displays small images side by side in accordance with the convex lenses that are in transmission at each moment. Device.

本発明の請求項2は、面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板の各ピンホールの透過と不透過を切り替える透過光制御手段と、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して動画を撮影するカメラからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該透過光制御手段のパターンは、少なくとも一つの方向について連続することがないように一定の間隔で透過部が繰り返し、一コマ撮影するとともに透過部を切り替えて、所定のコマ数内に全てのピンホールが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ各コマで隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。   According to a second aspect of the present invention, a pinhole plate in which pinholes are arranged on the surface, transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each pinhole of the pinhole plate, and light passing through the pinhole plate Is a device that shoots a moving image by projecting the image onto the imaging surface by a photographic lens, and shoots an image of a subject through the pinhole plate, wherein the pattern of the transmitted light control means is continuous in at least one direction The transmissive part repeats at a fixed interval so that there is no image, and one frame is photographed and the transmissive part is switched, so that all the pinholes are in a transparent state once within a predetermined number of frames. It is located closer to the photographic lens by a predetermined distance than the position where the pinhole group image of the pinhole plate is formed by the photographic lens, and the light passing through each pinhole forms an image on the imaging surface. And, and a three-dimensional image photographing apparatus characterized by non-overlapping statue each other adjacent to each other in each frame.

本発明の請求項3は、請求項2のピンホール板の撮影レンズ側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凸レンズが並んだレンズシートを、該凸レンズの焦点距離より該ピンホール板に接近して置くことを特徴とする、請求項2に記載の立体像撮影装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a lens sheet in which convex lenses corresponding to each pinhole of the pinhole plate are arranged on the photographing lens side of the pinhole plate of the second aspect from the focal length of the convex lens. The stereoscopic image photographing device according to claim 2, wherein the stereoscopic image photographing device is placed close to a pinhole plate.

本発明の請求項4は、請求項2のピンホール板の被写体側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凹レンズが並んだレンズシートを置くことを特徴とする、請求項2に記載の立体像撮影装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, on the object side of the pinhole plate according to the second aspect, a lens sheet in which concave lenses corresponding to the pinholes of the pinhole plate are arranged one-on-one. 2 is a stereoscopic image capturing apparatus according to 2;

本発明の請求項5は、表示内容を切り替え可能な画像表示手段に、面上に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と、該レンチキュラーレンズの各シリンドリカル凸レンズの透過と不透過を切り替える透過光制御手段を重ねてなる表示装置であって、該透過光制御手段のパターンは透過部が連続することがないように一定の間隔で繰り返し、かつ時間の経過とともに透過部を切り替えて、所定の時間周期内に全てのシリンドリカル凸レンズが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該画像表示手段には各瞬間に透過の状態にあるシリンドリカル凸レンズに合わせて細画像を並べて表示することを特徴とする立体像表示装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, image display means capable of switching display contents includes a lenticular lens having cylindrical convex lenses arranged on a surface, and transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each cylindrical convex lens of the lenticular lens. The display device is an overlapped display device, and the pattern of the transmitted light control means is repeated at regular intervals so that the transmission part does not continue, and the transmission part is switched over time, and within a predetermined time period. A stereoscopic image display device characterized in that all the cylindrical convex lenses are repeatedly transmitted so as to be in a transmission state once, and the image display means displays fine images side by side in accordance with the cylindrical convex lens in a transmission state at each moment. is there.

本発明の請求項6は、面上に平行なスリットが並んでなるスリット板と、該スリット板の各スリットの透過と不透過を切り替える透過光制御手段と、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して動画を撮影するカメラからなり、該スリット板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該透過光制御手段のパターンは透過部が連続することがないように一定の間隔で繰り返し、一コマ撮影するとともに透過部を切り替えて、所定のコマ数内に全てのスリットが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ各コマで隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置である。   A sixth aspect of the present invention is a slit plate in which parallel slits are arranged on a surface, transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each slit of the slit plate, and light that passes through the slit plate is a photographing lens. And a camera that shoots a moving image by projecting on the imaging surface, and the pattern of the transmitted light control means is constant so that the transmission part is not continuous. Repeatedly at intervals, one frame is shot and the transmissive part is switched so that all the slits are in a transmissive state once within a predetermined number of frames, and the imaging surface is imaged of the slit group of the slit plate by the taking lens. Is closer to the photographic lens by a predetermined distance than the position where the images are connected, and the light passing through each slit forms an elongated image on the imaging surface, and adjacent images overlap each other in each frame. A three-dimensional image photographing apparatus characterized by not fit Ri.

本発明の請求項7は、請求項6のスリット板の撮影レンズ側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応する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、該シリンドリカル凸レンズの焦点距離より該スリット板に接近して置くことを特徴とする、請求項6に記載の立体像撮影装置である。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a lenticular lens in which a cylindrical convex lens corresponding to each slit of the slit plate is arranged on the photographing lens side of the slit plate according to the sixth aspect of the present invention, based on the focal length of the cylindrical convex lens. The stereoscopic image photographing device according to claim 6, wherein the stereoscopic image photographing device is placed close to a plate.

本発明の請求項8は、請求項6のスリット板の被写体側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凹レンズが並んだレンチキュラーレンズを置くことを特徴とする、請求項6に記載の立体像撮影装置である。   An eighth aspect of the present invention is characterized in that a lenticular lens in which cylindrical concave lenses corresponding to each slit of the slit plate are arranged on a subject side of the slit plate according to the sixth aspect is placed on the subject side. It is a three-dimensional image imaging device of description.

本発明の立体像表示装置によれば、CRTや液晶パネルなど動画を再生可能なディスプレイの表示面に、蝿の目レンズシートやレンチキュラーレンズを重ねて立体像を再生する装置において、有効なレンズを所定のパターンに分け、順次切り替え時分割で表示することにより各レンズに対応する単位画像の面積を増やし、これによって表示像の解像度や視域角を改善することが出来る。   According to the three-dimensional image display device of the present invention, an effective lens is provided in a device that reproduces a three-dimensional image by superimposing a lens lens sheet or a lenticular lens on the display surface of a display capable of reproducing moving images such as a CRT or a liquid crystal panel. Dividing into predetermined patterns and sequentially displaying them by switching time division increases the area of the unit image corresponding to each lens, thereby improving the resolution and viewing zone angle of the display image.

また本発明の立体像撮影装置によれば、本発明の立体像表示装置によって表示する元画像を一台のカメラによって直接撮影することが出来、複数のカメラによる撮影と画像の合成を必要としない。このため本発明によれば、立体像の撮影から表示まで一貫したシステムを構成することが可能である。   Further, according to the three-dimensional image photographing device of the present invention, the original image displayed by the three-dimensional image display device of the present invention can be directly photographed by one camera, and the photographing by a plurality of cameras and the composition of the images are not required. . For this reason, according to the present invention, it is possible to configure a system that is consistent from shooting to display of a stereoscopic image.

図1に本発明請求項1の立体像表示装置の例を斜視図をもって示す。本装置は表示内容を切り替え可能な画像表示手段に液晶パネル1を用い、これに透明板4と液晶シャッター2、凸レンズが面上に並んだ(蝿の目)レンズシート3を重ねている。ここで透過と不透過を切り替える透過光制御手段には液晶シャッター2を使っているが、現時点ではこれが最も現実的な選択で、原理的にはメカニカルなシャッターも使用可能ではあるが、反応スピードや加工技術の難しさを考えると実用的ではない。液晶シャッター2はレンズシート3の各凸レンズと一対一に対応する小さなシャッターが並んだもので、各凸レンズの透過光を個別にオン・オフすることができる。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of a stereoscopic image display apparatus according to claim 1 of the present invention. In this apparatus, a liquid crystal panel 1 is used as image display means capable of switching display contents, and a transparent plate 4, a liquid crystal shutter 2, and a lens sheet 3 in which convex lenses are arranged on the surface (branch eyes) are superimposed. Here, the liquid crystal shutter 2 is used as the transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission, but at present this is the most realistic choice, and in principle, a mechanical shutter can also be used. Considering the difficulty of processing technology, it is not practical. The liquid crystal shutter 2 has a small shutter corresponding to each convex lens of the lens sheet 3 on a one-to-one basis, and the transmitted light of each convex lens can be turned on / off individually.

図2を使って本表示装置の作用を説明する。液晶パネルにレンズシート6を重ねたのみの通常の表示装置では、図2(1)のように液晶パネルの表示面5に表示する単位画像の大きさはレンズピッチに等しくしなければならず、視域角θもこれによって制限される。これに対して本発明の表示装置では、例えば図2(2)のように液晶シャッター2の透過部を一つおきに並べ、斜線で示した不透過部を作ることで表示面7に表示する単位画像の大きさをレンズピッチの倍にすることが出来、その結果視域角φを倍近く大きくとることが出来る。もちろんこのままでは解像度が1/2になってしまうが、次の瞬間に液晶シャッター2の透過部と不透過部を逆転し、それに伴い表示面7の内容も換えれば(1)と同じ解像度の像が時分割で表示できることになり、これを高速で繰り返せば解像度の低下も起こらなくなる。以上は本発明の効果を視域角の拡大として説明したが、視域と解像度はトレードオフの関係なので本発明を解像度の改善につなげることも出来る。例えば図2の例で(2)のレンズピッチを1/2とすれば視域角は変わらず解像度が倍になるし、もちろんその効果を視域と解像度の両方にバランス良く割り振ることも可能である。   The operation of the display device will be described with reference to FIG. In a normal display device in which the lens sheet 6 is simply overlaid on the liquid crystal panel, the size of the unit image displayed on the display surface 5 of the liquid crystal panel as shown in FIG. 2 (1) must be equal to the lens pitch. The viewing zone angle θ is also limited by this. On the other hand, in the display device of the present invention, for example, as shown in FIG. 2 (2), every other transmission part of the liquid crystal shutter 2 is arranged and the non-transmission part shown by oblique lines is formed to display on the display surface 7. The size of the unit image can be made double the lens pitch, and as a result, the viewing zone angle φ can be made nearly double. Of course, the resolution will be halved in this state. However, if the transmissive part and the non-transmissive part of the liquid crystal shutter 2 are reversed at the next moment and the contents of the display surface 7 are changed accordingly, an image with the same resolution as (1) Can be displayed in a time-sharing manner, and if this is repeated at a high speed, the resolution will not decrease. Although the effect of the present invention has been described as enlargement of the viewing zone angle, since the viewing zone and the resolution are in a trade-off relationship, the present invention can be connected to the improvement of the resolution. For example, if the lens pitch in (2) is halved in the example of FIG. 2, the viewing zone angle does not change and the resolution is doubled. Of course, the effect can be assigned to both the viewing zone and the resolution in a balanced manner. is there.

さらに液晶シャッター2の二次元的なパターンの例を図3と図4を使って説明する。図3は二つの相補的な透過パターンを切り替える例を示したものである。液晶シャッター2には配線部などの不透過部8に囲まれるように開口部が並んでいるが、(a)と(b)はいずれも市松模様のパターンで半分の開口部が透過状態になり、(a)では開口部9がオン(透過)、開口部10がオフ(不透過)であるのに対し、(b)では開口部9がオフ、開口部10がオンと逆転している。各開口部はそれぞれ対応する凸レンズの透過・不透過を制御しており、各レンズに対応する単位画像の境界を点線で示したとおり、単位画像の幅はレンズ(及び開口部の)ピッチの2倍になる。なおここでは横に長い単位画像を選択しているが、市松模様のパターンでは縦に長い単位画像を選択することもできる。ただ一般に立体像は横(水平)の視域を広くとることが望まれるため、通常は横に長い単位画像をとることが望ましい。(a)と(b)の状態を短時間に切り替えれば全ての凸レンズによって立体像が完成され、これを繰り返して動画を表示する。   Further, an example of a two-dimensional pattern of the liquid crystal shutter 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an example of switching between two complementary transmission patterns. The liquid crystal shutter 2 has openings arranged so as to be surrounded by a non-transmissive portion 8 such as a wiring portion, but both (a) and (b) are checkered patterns and half of the openings are in a transmissive state. In (a), the opening 9 is on (transmission) and the opening 10 is off (non-transmission), whereas in (b), the opening 9 is off and the opening 10 is on. Each opening controls transmission / non-transmission of the corresponding convex lens, and the width of the unit image is 2 of the lens (and opening) pitch as indicated by the dotted line of the boundary of the unit image corresponding to each lens. Double. Although a unit image that is long in the horizontal direction is selected here, a unit image that is long in the vertical direction can be selected in a checkered pattern. However, generally, since it is desired that a stereoscopic image has a wide horizontal (horizontal) viewing area, it is usually desirable to take a unit image that is long in the horizontal direction. If the state of (a) and (b) is switched for a short time, a three-dimensional image will be completed by all the convex lenses, and this will be repeated and a moving image will be displayed.

単位画像の拡大方向が一方向に限られる場合には、液晶シャッター2の透過パターンはストライプ状であってもかまわない。この際には液晶シャッター自体をストライプ状のものとする事が出来るため製作も容易となる。ただ瞬間的にはストライプ状の像が見えることになるため、切り替えスピードが遅めの時には縞模様が見えてちらつき感を生じる恐れがある。   When the enlargement direction of the unit image is limited to one direction, the transmission pattern of the liquid crystal shutter 2 may be a stripe shape. In this case, since the liquid crystal shutter itself can be formed in a stripe shape, the manufacture is facilitated. However, since a striped image can be seen instantaneously, when the switching speed is slow, the striped pattern may be seen and flickering may occur.

図4は四つの透過パターンを切り替える例である。(A)〜(D)はそれぞれ開口部の1/4が透過の状態にあり、その境界を点線で示したように単位画像の幅は縦横にレンズ(及び開口部の)ピッチの2倍になり、面積は4倍になる。この結果視域も縦横に2倍になり、(A)〜(D)を短時間で切り替えて表示することによりレンズピッチで決まる解像度で立体像が表示される。先に説明した通り解像度と視域はトレードオフの関係なので、視域を欲張らなければ、本発明の効果を解像度を上げることに役立てることもできる。   FIG. 4 shows an example of switching four transmission patterns. In (A) to (D), each 1/4 of the opening is in a transmissive state, and the width of the unit image is vertically and horizontally twice the lens (and opening) pitch as indicated by the dotted line. And the area is quadrupled. As a result, the viewing area is also doubled vertically and horizontally, and a three-dimensional image is displayed with a resolution determined by the lens pitch by switching and displaying (A) to (D) in a short time. As described above, since the resolution and the viewing zone are in a trade-off relationship, if the viewing zone is not greedy, the effect of the present invention can be used to increase the resolution.

以上ここでは二つ及び四つの透過パターンを切り替える例を説明したが、一般化すればN×Mの開口部の一つを透過としてN×M通りの透過パターンを切り替える方法が使用できる。ただ表示装置と液晶シャッターの応答速度には限りがあるため、あまり切り替え数が大きくなると表示像のちらつき感が強くなって好ましくない。実際には使用する部品の応答速度や解像度を考慮してバランスの良い選択を行う必要がある。   Heretofore, an example of switching between two and four transmission patterns has been described. However, if generalized, a method of switching N × M transmission patterns using one of N × M openings as transmission can be used. However, since the response speed of the display device and the liquid crystal shutter is limited, if the number of switching is excessively large, the flickering feeling of the display image becomes strong, which is not preferable. In practice, it is necessary to make a balanced selection in consideration of the response speed and resolution of the components used.

請求項1の立体像表示装置において、透過光制御手段は各凸レンズの透過・不透過を制御するためレンズシートに密着して置かれなければならない。図1の実施例では液晶シャッター2をレンズシート3の裏面に密着するように置いているが、スペースの問題でこれが困難であればレンズシートの表面の側に置いても良い。図5にこの様子を断面図で示したが、表示面11の上にレンズシート12を重ね、さらに液晶シャッター13をのせる構成で図2(2)と同じ機能を果たしていることがわかる。この場合にはレンズシート12にある程度の厚みのあるものが使え、また図1より部品点数が一つ少ないというメリットもある。   In the stereoscopic image display apparatus according to claim 1, the transmitted light control means must be placed in close contact with the lens sheet in order to control transmission / non-transmission of each convex lens. In the embodiment of FIG. 1, the liquid crystal shutter 2 is placed in close contact with the back surface of the lens sheet 3, but if this is difficult due to space problems, it may be placed on the front side of the lens sheet. FIG. 5 shows a cross-sectional view of this state, and it can be seen that the lens sheet 12 is superimposed on the display surface 11 and the liquid crystal shutter 13 is mounted to perform the same function as in FIG. In this case, the lens sheet 12 having a certain thickness can be used, and there is an advantage that the number of parts is one less than that in FIG.

図6に本発明請求項2の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示す。ここではその光学系のみを表し、光学系を収納する暗箱や構造材は省略する。本光学系は面上にピンホールが並んだピンホール板14と液晶シャッター15、絞り16、撮影レンズ17、撮像面18とからなり、被写体からの光を、ピンホール板14と液晶シャッター15を通し、撮影レンズ17によって撮像面18に投影して撮影するもので、撮像面18はCCD撮像素子の撮像面などである。ここで液晶シャッター15はピンホール板14の各ピンホールの透過・不透過を図3、図4に説明したパターンのように制御している。撮影レンズ17の焦点距離をfとすると、平面図を図7に示す通り1/f=1/A+1/Bを満たす位置に、撮影レンズ17によるピンホール板14のピンホール21の像22が結ばれるが、撮像面18をBよりdだけ撮影レンズ17に近い位置に置くと、撮像面18にはピンホール板14のピンホール21によって形成されるピンホールカメラの像が投影されることになる。結果として撮像面18にはピンホール板14の各ピンホールに対応する小さなピンホールカメラ像が並ぶが、撮影レンズ17と絞り16による瞳の幅をR、透過の状態にある隣り合うピンホールの間隔をpとするとき、Rd/B ≦ p(B−d)/A すなわち d = pB(B−d)/ARであれば隣り合うピンホールカメラ像が重ならず、かつ隙間もなく並ぶことになる。このようにして撮像面18で撮影された像は、インテグラルフォトグラフィで言う正しい立体像の条件を満たしており、あとは液晶シャッター15のパターンを請求項1の表示装置の液晶シャッター2や13に合わせて切り替えれば、それぞれのパターンに対応する元画像が撮影できることになる。   FIG. 6 is a perspective view showing an optical system of a stereoscopic image photographing apparatus according to claim 2 of the present invention. Here, only the optical system is shown, and a dark box and a structural material for storing the optical system are omitted. This optical system includes a pinhole plate 14 with pinholes arranged on the surface, a liquid crystal shutter 15, an aperture 16, a photographing lens 17, and an imaging surface 18, and transmits light from a subject to the pinhole plate 14 and the liquid crystal shutter 15. Through the photographing lens 17, the image is projected onto the image pickup surface 18, and the image pickup surface 18 is an image pickup surface of a CCD image pickup device. Here, the liquid crystal shutter 15 controls transmission / non-transmission of each pinhole of the pinhole plate 14 as in the pattern described in FIGS. Assuming that the focal length of the photographic lens 17 is f, an image 22 of the pinhole 21 of the pinhole plate 14 by the photographic lens 17 is formed at a position satisfying 1 / f = 1 / A + 1 / B as shown in FIG. However, if the imaging surface 18 is positioned closer to the taking lens 17 by d than B, an image of a pinhole camera formed by the pinhole 21 of the pinhole plate 14 is projected onto the imaging surface 18. . As a result, a small pinhole camera image corresponding to each pinhole of the pinhole plate 14 is arranged on the imaging surface 18, but the pupil width of the photographing lens 17 and the diaphragm 16 is R, and the adjacent pinholes in the transmission state are adjacent to each other. When the interval is p, if Rd / B ≦ p (Bd) / A, that is, d = pB (Bd) / AR, the adjacent pinhole camera images are not overlapped and arranged without gaps. Become. Thus, the image photographed on the imaging surface 18 satisfies the correct stereoscopic image condition referred to in integral photography, and the pattern of the liquid crystal shutter 15 is changed to the liquid crystal shutters 2 and 13 of the display device according to claim 1. If switching is performed according to, an original image corresponding to each pattern can be taken.

なお図6、図7のレンズ19はフィールドレンズのような働きをするもので、撮影される立体像の視域を調整する機能を有する。これ無しでは絞り16の位置に絞りの形状に等しい視域を持つ立体像になるが、レンズ19を置くことで、レンズ19による絞りの像の位置に視域が移動しその面積も若干広くなる。ただ図6、図7の装置で撮影出来る視域は撮影レンズ17の口径によって制限されるため、視域の大きな立体像を撮影するためには撮影レンズ17に大口径かつ厚肉な高性能レンズを使わなければならず、実際にはこのままで視域の大きな立体像を撮ることはかなり難しい。そこで請求項3および請求項4ではピンホール板にレンズシートを組み合わせることでこの問題を改善し、視域角の大きな立体像の撮影を容易にすることを可能にした。   The lens 19 in FIGS. 6 and 7 functions like a field lens, and has a function of adjusting the viewing area of a stereoscopic image to be photographed. Without this, a three-dimensional image having a viewing area equal to the shape of the diaphragm is obtained at the position of the diaphragm 16, but by placing the lens 19, the viewing area moves to the position of the image of the diaphragm by the lens 19, and its area becomes slightly larger. . However, since the viewing area that can be photographed by the apparatus shown in FIGS. 6 and 7 is limited by the aperture of the photographing lens 17, a high-performance lens having a large diameter and a thick wall is necessary for the photographing lens 17 in order to photograph a stereoscopic image having a large viewing area. In fact, it is quite difficult to take a 3D image with a large viewing zone. Therefore, in claim 3 and claim 4, this problem is improved by combining a lens sheet with a pinhole plate, and it is possible to easily shoot a stereoscopic image having a large viewing zone angle.

ピンホール板14にレンズシートを組み合わせる様子を図8に示した。ここで(a)は凸レンズを面上に並べたレンズシート23を撮影レンズ17側に置く請求項3の例を部分図で示したもので、図の右側が撮影レンズ17のある側であり、左側が被写体20のある側である。レンズシート23の各凸レンズはピンホール板14の各ピンホールと一対一に対応し、凸レンズの作用によって被写体側から角度αでピンホールに入る光をαより小さい角度βの光に変換する。ここで角度αが撮影像の視域角、角度βが撮影レンズで撮影可能な角度範囲であると考えれば、撮影可能な角度範囲が小さくとも、レンズシート23の各凸レンズの働きによって大きな視域角の立体像を撮影することが可能になることが分かる。なおレンズシート23はピンホール板14から各凸レンズの焦点距離より短い距離に置かれなければならない。もし焦点距離に等しい距離に置かれるとβ=0となって本発明の原理が成り立たず、また焦点距離より遠い距離に置かれるとβが負になり、像が倒立してしまうため好ましくない。この際液晶シャッター15は被写体側におけば邪魔にならない。   FIG. 8 shows how the lens sheet is combined with the pinhole plate 14. Here, (a) is a partial view showing an example of claim 3 in which a lens sheet 23 with convex lenses arranged on the surface is placed on the photographing lens 17 side, and the right side of the figure is the side where the photographing lens 17 is located, The left side is the side with the subject 20. Each convex lens of the lens sheet 23 has a one-to-one correspondence with each pinhole of the pinhole plate 14, and the light entering the pinhole from the subject side at an angle α is converted into light having an angle β smaller than α by the action of the convex lens. Assuming that the angle α is the viewing angle of the photographed image and the angle β is the angle range that can be photographed by the photographing lens, even if the angle range that can be photographed is small, the large viewing zone is caused by the action of each convex lens of the lens sheet 23. It can be seen that a three-dimensional image of the corner can be taken. The lens sheet 23 must be placed at a distance shorter than the focal length of each convex lens from the pinhole plate 14. If it is placed at a distance equal to the focal length, β = 0 and the principle of the present invention does not hold, and if it is placed at a distance farther than the focal length, β becomes negative and the image is inverted, which is not preferable. At this time, the liquid crystal shutter 15 does not get in the way if it is on the subject side.

さらに図8(b)は凹レンズを面上に並べたレンズシート24を被写体側に置く請求項4の例を部分図で示したもので、同様に右側が撮影レンズ17のある側、左側が被写体20のある側である。レンズシート24の各凹レンズはピンホール板14の各ピンホールと一対一に対応し、凹レンズの作用によって被写体側から角度αでピンホールに入る光をαより小さい角度βの光に変換する。あとは請求項3と同様の理屈で、撮影可能な角度範囲が小さくとも、レンズシート24の各凹レンズの働きによって大きな視域角の立体像を撮影することが可能になることが分かる。凹レンズには凸レンズのような距離条件はないが、ピンホールと一対一の対応関係が崩れるほど、ピンホール板14から離しすぎては好ましくないため、この点に留意して適当な位置を決めればよい。また液晶シャッター15はレンズシート24の反対側、すなわち撮影レンズ17の側に置けば邪魔にならず好ましい。   Further, FIG. 8B is a partial view showing an example of claim 4 in which a lens sheet 24 with concave lenses arranged on the surface is placed on the subject side. Similarly, the right side is the side where the taking lens 17 is located and the left side is the subject. The side with 20. Each concave lens of the lens sheet 24 has a one-to-one correspondence with each pinhole of the pinhole plate 14, and the light entering the pinhole from the subject side at an angle α is converted into light having an angle β smaller than α by the action of the concave lens. After that, it can be seen from the same reasoning as in claim 3 that even if the angle range that can be photographed is small, a three-dimensional image having a large viewing zone angle can be photographed by the action of each concave lens of the lens sheet 24. The concave lens does not have a distance condition like a convex lens, but it is not preferable to be too far away from the pinhole plate 14 so that the one-to-one correspondence relationship with the pinhole is broken. Good. The liquid crystal shutter 15 is preferably placed on the opposite side of the lens sheet 24, that is, on the side of the taking lens 17, so that it does not get in the way.

請求項1〜4の立体像表示装置と撮影装置の原理は、レンチキュラーレンズを使った立体像の表示と撮影にも容易に応用できる。図9は請求項1の原理を応用した請求項5の立体像表示装置の実施例を射視図によって示したものである。レンズシートがレンチキュラーレンズ27に変わり、液晶シャッター26がストライプ状のものになった事以外は図1の表示装置と同じで、液晶シャッター26の透過パターンは例えば図10に示した(a)(b)のように切り替えて表示する。ここで隣り合う開口部30,31の透過・不透過が交互に切り替わり、対応する細画像は点線で示した境界を持ってレンズピッチの倍の幅を持つことになる。このときのxz断面図は図2(2)と全く同じであり、同様の原理で視域が拡大されることがわかる。ストライプ状の液晶シャッターでは配線部29もストライプ状になるため、開口率が大きくとれて若干明るくなるという利点もある。ここでは二つの透過パターンを切り替える例を説明したが、一般化すれば開口部を周期Nで透過とし、間を不透過とするN通りの透過パターンを切り替える方法が使用できる。   The principles of the stereoscopic image display device and the photographing device according to claims 1 to 4 can be easily applied to the display and photographing of a stereoscopic image using a lenticular lens. FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of the stereoscopic image display apparatus according to claim 5 to which the principle of claim 1 is applied. Except that the lens sheet is changed to the lenticular lens 27 and the liquid crystal shutter 26 is striped, the transmission pattern of the liquid crystal shutter 26 is shown in, for example, FIGS. ) And switch to display. Here, transmission and non-transmission of the adjacent openings 30 and 31 are alternately switched, and the corresponding fine image has a width double the lens pitch with a boundary indicated by a dotted line. The xz cross-sectional view at this time is exactly the same as FIG. 2 (2), and it can be seen that the viewing zone is enlarged by the same principle. In the stripe-shaped liquid crystal shutter, since the wiring portion 29 is also in a stripe shape, there is an advantage that the aperture ratio can be increased and the brightness is slightly increased. Here, an example in which two transmission patterns are switched has been described. However, if generalized, a method of switching N transmission patterns in which the aperture is made transparent at a period N and non-transparent between them can be used.

さらに請求項5の立体像表示装置で表示する元画像は請求項6の撮影装置で撮影することが出来る。図11に請求項6の立体像撮影装置の光学系を斜視図をもって示した。本光学系は面上に平行な縦のスリットが並んだスリット板32と液晶シャッター33、絞り34、撮影レンズ35、撮像面36とからなり、被写体からの光を、スリット板32と液晶シャッター33を通し、撮影レンズ35によって撮像面35に投影して撮影するものである。ここで液晶シャッター33はスリット板32に対応して図10のようなストライプ状の開口部を持ち、絞り34は縦に幅を絞って被写界深度を大きくしている。本装置のxz平面図は図7と等価になり、撮影像はx軸方向にはインテグラルフォトグラフィで言う正しい立体像となる。一方y軸方向には通常の平面像の性質になるから、これはレンチキュラーレンズで表示できる立体像になり、あとは液晶シャッターの透過パターンを表示装置に対応するように切り替えて撮影する。   Furthermore, the original image displayed by the stereoscopic image display device of claim 5 can be taken by the photographing device of claim 6. FIG. 11 is a perspective view showing an optical system of the stereoscopic image capturing apparatus of claim 6. This optical system includes a slit plate 32 having a vertical slit arranged in parallel on the surface, a liquid crystal shutter 33, an aperture 34, a photographing lens 35, and an imaging surface 36. Light from the subject is transmitted to the slit plate 32 and the liquid crystal shutter 33. , And is projected onto the imaging surface 35 by the photographic lens 35 and photographed. Here, the liquid crystal shutter 33 has a stripe-shaped opening as shown in FIG. 10 corresponding to the slit plate 32, and the diaphragm 34 is narrowed vertically to increase the depth of field. The xz plan view of this apparatus is equivalent to that in FIG. 7, and the photographed image is a correct stereoscopic image in terms of integral photography in the x-axis direction. On the other hand, in the y-axis direction, it becomes a normal planar image, so this becomes a three-dimensional image that can be displayed by a lenticular lens, and the transmissive pattern of the liquid crystal shutter is switched so as to correspond to the display device.

加えて撮影装置の視域を拡大するためには請求項3及び請求項4の原理を応用することが出来、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スリット板32の撮影レンズ35側に置く(請求項7)か、シリンドリカル凹レンズが並んだレンチキュラーレンズをスリット板32の被写体側に置けば(請求項8)良い。この場合のxz平面図は図8と等価になる。   In addition, in order to enlarge the viewing zone of the photographing apparatus, the principle of claims 3 and 4 can be applied, and a lenticular lens in which cylindrical convex lenses are arranged is placed on the photographing lens 35 side of the slit plate 32 (claim). 7) or a lenticular lens with cylindrical concave lenses arranged on the subject side of the slit plate 32 (Claim 8). The xz plan view in this case is equivalent to FIG.

本発明は表示内容を切り替え可能な装置を使って表示することを前提とするため、基本的に動画の立体像を撮影・表示する立体映画や立体テレビに利用できる可能がある。   Since the present invention is based on the premise that the display content is displayed using a switchable device, it can be used for a stereoscopic movie or a stereoscopic television that basically captures and displays a stereoscopic image of a moving image.

請求項1による立体像表示装置の実施例である。An embodiment of a stereoscopic image display device according to claim 1. 請求項1の原理を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the principle of Claim 1. 図1の装置における液晶シャッターの透過パターンの一例である。It is an example of the transmission pattern of the liquid-crystal shutter in the apparatus of FIG. 図1の装置における液晶シャッターの透過パターンの他の例である。It is another example of the transmission pattern of the liquid-crystal shutter in the apparatus of FIG. 請求項1の他の形態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the other form of Claim 1. 請求項2による立体像撮影装置の光学系である。An optical system of a stereoscopic image photographing apparatus according to claim 2. 図6に示した光学系のyz平面図である。FIG. 7 is a yz plan view of the optical system shown in FIG. 6. 請求項3及び請求項4を説明する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view explaining Claim 3 and Claim 4. 請求項5による立体像表示装置の実施例である。An embodiment of a stereoscopic image display device according to claim 5. 図9の装置における液晶シャッターの透過パターンの一例である。It is an example of the transmission pattern of the liquid-crystal shutter in the apparatus of FIG. 請求項6による立体像撮影装置の光学系である。An optical system of a stereoscopic image capturing apparatus according to claim 6.

符号の説明Explanation of symbols

1 ・・・ 液晶パネル
2,13 ・・・ 液晶シャッター
3 ・・・ 凸レンズが並んだレンズシート
4 ・・・ 透明板
5,7,11 ・・・ 表示面
6,12 ・・・ 凸レンズが並んだレンズシート
8 ・・・ 液晶シャッターの配線部
9,10 ・・・ 開口部
14 ・・・ ピンホール板
15 ・・・ 液晶シャッター
16 ・・・ 絞り
17 ・・・ 撮影レンズ
18 ・・・ 撮像面
19 ・・・ 凸レンズ
20 ・・・ 被写体
21 ・・・ ピンホール
22 ・・・ ピンホールの像
23 ・・・ 凸レンズが並んだレンズシート
24 ・・・ 凹レンズが並んだレンズシート
25 ・・・ 液晶パネル
26 ・・・ 液晶シャッター
27 ・・・ レンチキュラーレンズ
28 ・・・ 透明板
29 ・・・ 液晶シャッターの配線部
30,31 ・・・ 開口部
32 ・・・ スリット板
33 ・・・ 液晶シャッター
34 ・・・ 絞り
35 ・・・ 撮影レンズ
36 ・・・ 撮像面
37 ・・・ 凸レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal panel 2, 13 ... Liquid crystal shutter 3 ... Lens sheet 4 with which the convex lens was arranged ... Transparent plate 5, 7, 11 ... Display surface 6, 12 ... The convex lens was arranged with Lens sheet 8... Liquid crystal shutter wiring portions 9 and 10... Opening portion 14... Pinhole plate 15... Liquid crystal shutter 16. ... Convex lens 20 ... Subject 21 ... Pinhole 22 ... Pinhole image 23 ... Lens sheet 24 with convex lenses arranged ... Lens sheet 25 with concave lenses arranged ... Liquid crystal panel 26・ ・ ・ Liquid crystal shutter 27 ・ ・ ・ Lenticular lens 28 ・ ・ ・ Transparent plate 29 ・ ・ ・ Wiring parts 30 and 31 of liquid crystal shutter ・ ・ ・ Opening part 32 ・ ・ ・ Slit plate 33 ... liquid crystal shutter 34 ... stop 35 ... imaging lens 36 ... imaging surface 37 ... lens

Claims (8)

表示内容を切り替え可能な画像表示手段に、面上に凸レンズが並んだレンズシートと、該レンズシートの各凸レンズの透過と不透過を切り替える透過光制御手段を重ねてなる表示装置であって、該透過光制御手段のパターンは、少なくとも一つの方向について連続することがないように一定の間隔で透過部が繰り返し、かつ時間の経過とともに透過部を切り替えて、所定の時間周期内に全ての凸レンズが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該画像表示手段には各瞬間に透過の状態にある凸レンズに合わせて小画像を並べて表示することを特徴とする立体像表示装置。 A display device comprising a lens sheet having convex lenses arranged on a surface and transmitted light control means for switching transmission and non-transmission of each convex lens of the lens sheet on an image display means capable of switching display contents, The pattern of the transmitted light control means is such that the transmission part repeats at regular intervals so that it does not continue in at least one direction, and the transmission part is switched over time, so that all convex lenses are within a predetermined time period. A three-dimensional image display device, wherein a small image is displayed side by side in accordance with a convex lens that is in a transmissive state at each moment, and is repeatedly displayed so as to be in a transmissive state once. 面上にピンホールが並んでなるピンホール板と、該ピンホール板の各ピンホールの透過と不透過を切り替える透過光制御手段と、該ピンホール板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して動画を撮影するカメラからなり、該ピンホール板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該透過光制御手段のパターンは、少なくとも一つの方向について連続することがないように一定の間隔で透過部が繰り返し、一コマ撮影するとともに透過部を切り替えて、所定のコマ数内に全てのピンホールが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該撮像面は撮影レンズによって該ピンホール板のピンホール群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各ピンホールの通過光が撮像面上に像を形成し、かつ各コマで隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。 A pinhole plate in which pinholes are arranged on the surface, transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each pinhole of the pinhole plate, and light passing through the pinhole plate is projected onto the imaging surface by the photographing lens And a camera that shoots a moving image, and shoots an image of a subject through the pinhole plate, wherein the pattern of the transmitted light control means is not spaced continuously in at least one direction. The transmissive part repeats, and one frame is shot and the transmissive part is switched so that all the pinholes are in a transmissive state once within a predetermined number of frames, and the imaging surface of the pinhole plate is It is located closer to the photographic lens by a predetermined distance than the position where the image of the pinhole group is formed, and the light passing through each pinhole forms an image on the imaging surface and is adjacent to each frame. Stereoscopic image photographing apparatus characterized by image each other fit do not overlap. 請求項2のピンホール板の撮影レンズ側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凸レンズが並んだレンズシートを、該凸レンズの焦点距離より該ピンホール板に接近して置くことを特徴とする、請求項2に記載の立体像撮影装置。 A lens sheet in which convex lenses corresponding to each pinhole of the pinhole plate are arranged on the photographing lens side of the pinhole plate according to claim 2 closer to the pinhole plate than the focal length of the convex lens. The three-dimensional image photographing device according to claim 2, wherein 請求項2のピンホール板の被写体側に、該ピンホール板の各ピンホールと一対一に対応する凹レンズが並んだレンズシートを置くことを特徴とする、請求項2に記載の立体像撮影装置。 3. The stereoscopic image photographing apparatus according to claim 2, wherein a lens sheet in which concave lenses corresponding to each pinhole of the pinhole plate are arranged on the subject side of the pinhole plate according to claim 2 is placed. . 表示内容を切り替え可能な画像表示手段に、面上に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と、該レンチキュラーレンズの各シリンドリカル凸レンズの透過と不透過を切り替える透過光制御手段を重ねてなる表示装置であって、該透過光制御手段のパターンは透過部が連続することがないように一定の間隔で繰り返し、かつ時間の経過とともに透過部を切り替えて、所定の時間周期内に全てのシリンドリカル凸レンズが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該画像表示手段には各瞬間に透過の状態にあるシリンドリカル凸レンズに合わせて細画像を並べて表示することを特徴とする立体像表示装置。 A display device comprising: an image display means capable of switching display contents; and a lenticular lens having cylindrical convex lenses arranged on a surface and a transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each cylindrical convex lens of the lenticular lens. The pattern of the transmitted light control means is repeated at regular intervals so that the transmission part does not continue, and the transmission part is switched over time, and all the cylindrical convex lenses are transmitted once at a time within a predetermined time period. A stereoscopic image display device characterized in that the image display means repeatedly displays fine images side by side with a cylindrical convex lens that is in a transmissive state at each moment. 面上に平行なスリットが並んでなるスリット板と、該スリット板の各スリットの透過と不透過を切り替える透過光制御手段と、該スリット板を通る光を撮影レンズによって撮像面に投影して動画を撮影するカメラからなり、該スリット板を通して被写体の像を撮影する装置であって、該透過光制御手段のパターンは透過部が連続することがないように一定の間隔で繰り返し、一コマ撮影するとともに透過部を切り替えて、所定のコマ数内に全てのスリットが一度ずつ透過の状態になるよう繰り返し、該撮像面は撮影レンズによって該スリット板のスリット群の像が結ばれる位置より、所定の距離だけ撮影レンズに近い位置にあり、各スリットの通過光が撮像面上に細長い像を形成し、かつ各コマで隣り合う像どうしが重なり合わないことを特徴とする立体像撮影装置。 A slit plate in which parallel slits are arranged on the surface, transmitted light control means for switching between transmission and non-transmission of each slit of the slit plate, and light passing through the slit plate is projected onto the imaging surface by a photographing lens A device for photographing an image of a subject through the slit plate, and the pattern of the transmitted light control means is repeated at regular intervals so that the transmission part does not continue, and one frame is photographed. At the same time, the transmissive part is switched and repeated so that all the slits are in a transmissive state once within a predetermined number of frames, and the imaging surface has a predetermined distance from the position where the image of the slit group of the slit plate is formed by the photographing lens. It is located close to the photographic lens by the distance, and the light passing through each slit forms a long and narrow image on the imaging surface, and adjacent images do not overlap each other in each frame. Stereoscopic image photographing apparatus to. 請求項6のスリット板の撮影レンズ側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応する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、該シリンドリカル凸レンズの焦点距離より該スリット板に接近して置くことを特徴とする、請求項6に記載の立体像撮影装置。 A lenticular lens in which a cylindrical convex lens corresponding to each slit of the slit plate is arranged on the photographing lens side of the slit plate according to claim 6 is placed closer to the slit plate than the focal length of the cylindrical convex lens. The stereoscopic image capturing apparatus according to claim 6, wherein the apparatus is characterized by: 請求項6のスリット板の被写体側に、該スリット板の各スリットと一対一に対応するシリンドリカル凹レンズが並んだレンチキュラーレンズを置くことを特徴とする、請求項6に記載の立体像撮影装置。
7. The stereoscopic image photographing apparatus according to claim 6, wherein a lenticular lens in which cylindrical concave lenses corresponding to the respective slits of the slit plate are arranged on the subject side of the slit plate according to claim 6 is placed.
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