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JP2014081519A - Imaging device and display device - Google Patents

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JP2014081519A
JP2014081519A JP2012229802A JP2012229802A JP2014081519A JP 2014081519 A JP2014081519 A JP 2014081519A JP 2012229802 A JP2012229802 A JP 2012229802A JP 2012229802 A JP2012229802 A JP 2012229802A JP 2014081519 A JP2014081519 A JP 2014081519A
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JP
Japan
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lens
display
imaging
gap
array
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012229802A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Hiura
人誌 日浦
Jun Arai
淳 洗井
Tomoyuki Mishina
智之 三科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP2012229802A priority Critical patent/JP2014081519A/en
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

【課題】インテグラルフォトグラフィによる高精細な空間像を得る。
【解決手段】撮影装置は、撮像面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子と、これら複数の撮像素子の撮像面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数のレンズアレイとを備える。
【選択図】図1
A high-definition aerial image is obtained by integral photography.
An imaging apparatus includes a plurality of imaging elements arranged at least in one of a horizontal direction and a vertical direction with a gap between imaging surfaces, and an imaging surface of each of the plurality of imaging elements. Correspondingly, a plurality of lens arrays provided with gaps are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、撮影装置および表示装置に関する。   The present invention relates to an imaging device and a display device.

空間像再生方式の一つとして、インテグラルフォトグラフィが知られている(例えば、特許文献1参照)。このインテグラルフォトグラフィを適用した撮影装置は、レンズアレイを通して入射される被写体からの光束を撮影してインテグラル画像を生成する。そして、インテグラルフォトグラフィを適用した表示装置は、インテグラル画像を表示部に表示させることによって光束を発生させ、この光束をレンズアレイに通すことによって空間像を生成する。つまり、インテグラルフォトグラフィは、実際の被写体から到来する光束と同様の光束を表示装置に発生させる再生方式である。   Integral photography is known as one of the aerial image reproduction methods (see, for example, Patent Document 1). A photographing apparatus to which this integral photography is applied photographs a light beam from a subject incident through a lens array and generates an integral image. A display device to which integral photography is applied generates a light beam by displaying an integral image on a display unit, and generates a spatial image by passing the light beam through a lens array. That is, integral photography is a reproduction method in which a display device generates a light beam similar to a light beam coming from an actual subject.

特開2001−228570号公報JP 2001-228570 A

インテグラルフォトグラフィによる空間像の解像度は、表示装置がレンズアレイを通して出射する光線数に依存する。そして、表示装置が出射する光線数、すなわちインテグラル画像に記録される光線数は、撮影装置の解像度に依存する。よって、インテグラルフォトグラフィによる空間像を高精細化する一つの方法として、撮影装置の解像度を高めることが有効である。   The resolution of the aerial image by integral photography depends on the number of light beams emitted from the display device through the lens array. The number of light rays emitted from the display device, that is, the number of light rays recorded in the integral image depends on the resolution of the photographing device. Therefore, it is effective to increase the resolution of the photographing apparatus as one method for increasing the definition of the aerial image by integral photography.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、インテグラルフォトグラフィによる高精細な空間像を得る、撮影装置及び表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a photographing apparatus and a display apparatus that obtain a high-definition aerial image by integral photography.

[1]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である撮影装置は、撮像面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の前記撮像面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数のレンズアレイと、を備えることを特徴とする。
[2]上記[1]記載の撮影装置において、前記撮像面間の間隙の大きさは、前記撮像素子の画素ピッチの正整数倍であり、前記レンズアレイ間の間隙の大きさは、前記レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である、ことを特徴とする。
[3]上記[1]または[2]いずれか記載の撮影装置において、前記複数の撮像素子が生成する複数の第1の要素画像群データを前記撮像素子の配置に対応させて合成することにより、第2の要素画像群データを生成する画像処理部、をさらに備えることを特徴とする。
[4]上記[3]記載の撮影装置において、前記画像処理部は、前記複数の第1の要素画像群データを合成する際に、前記撮像面間の間隙に対応する画素から前記レンズアレイ間の間隙に対応する画素を除く画素の画素値を画素の内挿処理により求め、前記レンズアレイ間の間隙に対応する要素画像を要素画像の内挿処理により求め、前記複数の第1の要素画像群データと前記画素値と前記要素画像とを合成して前記第2の要素画像群データを生成する、ことを特徴とする。
[5]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である撮影装置は、撮像面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の前記撮像面に対応させて設けられるレンズアレイと、を備えることを特徴とする。
[1] In order to solve the above-described problem, an imaging device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of at least one of a horizontal direction and a vertical direction with a gap between imaging surfaces. An imaging device, and a plurality of lens arrays provided with a gap so as to correspond to each of the imaging surfaces of the plurality of imaging devices.
[2] In the photographing apparatus according to [1], the size of the gap between the imaging surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the imaging device, and the size of the gap between the lens arrays is the lens. It is a positive integer multiple of the lens pitch of the array.
[3] In the photographing apparatus according to any one of [1] or [2], by combining the plurality of first element image group data generated by the plurality of image sensors in correspondence with the arrangement of the image sensors. And an image processing unit for generating second element image group data.
[4] In the photographing apparatus according to [3], the image processing unit may combine the plurality of first element image group data from a pixel corresponding to a gap between the imaging surfaces to the lens array. The pixel values of the pixels excluding the pixels corresponding to the gaps of the plurality of pixels are obtained by pixel interpolation processing, the element images corresponding to the gaps between the lens arrays are obtained by the interpolation processing of the element images, and the plurality of first element images The second element image group data is generated by combining group data, the pixel value, and the element image.
[5] In order to solve the above-described problem, an imaging device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of at least one of a horizontal direction and a vertical direction with a gap between imaging surfaces. An imaging device, and a lens array provided corresponding to the imaging surfaces of the plurality of imaging devices.

[6]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である表示装置は、表示面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の表示素子と、前記複数の表示素子の前記表示面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数のレンズアレイと、を備えることを特徴とする。
[7]上記[6]記載の表示装置において、前記表示面間の間隙の大きさは、前記表示素子の画素ピッチの正整数倍であり、前記レンズアレイ間の間隙の大きさは、前記レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である、ことを特徴とする。
[8]上記[6]または[7]いずれか記載の表示装置において、第1の要素画像群データを前記表示素子の配置に対応させて分割することによって複数の第2の要素画像群データを生成し、前記複数の第2の要素画像群データを前記複数の表示素子に供給する画像処理部、をさらに備えることを特徴とする。
[9]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である表示装置は、表示面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の表示素子と、前記複数の表示素子の前記表示面に対応させて設けられるレンズアレイと、を備えることを特徴とする。
[6] In order to solve the above-described problem, a display device which is one embodiment of the present invention includes a plurality of display devices having a gap between display surfaces and arranged in at least one of a horizontal direction and a vertical direction. And a plurality of lens arrays provided with a gap so as to correspond to each of the display surfaces of the plurality of display elements.
[7] In the display device according to [6] above, the size of the gap between the display surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the display element, and the size of the gap between the lens arrays is the lens. It is a positive integer multiple of the lens pitch of the array.
[8] In the display device according to any one of [6] and [7] above, a plurality of second element image group data is obtained by dividing the first element image group data according to the arrangement of the display elements. And an image processing unit that generates and supplies the plurality of second element image group data to the plurality of display elements.
[9] In order to solve the above-described problem, a display device which is one embodiment of the present invention includes a plurality of display devices having a gap between display surfaces and arranged in at least one of a horizontal direction and a vertical direction. A display element, and a lens array provided in correspondence with the display surface of the plurality of display elements.

本発明によれば、インテグラルフォトグラフィによる高精細な空間像を得ることができる。   According to the present invention, a high-definition aerial image can be obtained by integral photography.

本発明の第1実施形態である撮影装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of an imaging display system to which an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示したマルチレンズ撮像アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。It is a side view at the time of seeing the multi lens imaging array shown in FIG. 1 in the X-axis direction. 図1に示したマルチレンズ撮像アレイを被写体側からZ軸方向に見た場合の、マルチレンズ撮像部における撮像面間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。FIG. 2 is a diagram (XY plan view) schematically showing a gap between imaging surfaces in a multi-lens imaging unit when the multi-lens imaging array shown in FIG. 1 is viewed in the Z-axis direction from the subject side. 図1に示したマルチレンズ撮像アレイを被写体側からZ軸方向に見た場合の、マルチレンズ撮像部における撮像用レンズアレイ間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。FIG. 3 is a diagram (XY plan view) schematically showing a gap between imaging lens arrays in a multi-lens imaging unit when the multi-lens imaging array shown in FIG. 1 is viewed from the subject side in the Z-axis direction. 図3に示した撮像面間の間隙と、図4に示した撮像用レンズアレイ間の間隙とを、ともに示した図である。FIG. 5 is a diagram showing both the gap between the imaging surfaces shown in FIG. 3 and the gap between the imaging lens arrays shown in FIG. 4. 本発明の第2実施形態である撮影装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the imaging | photography display system to which the imaging device which is 2nd Embodiment of this invention is applied. 本発明の第3実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。It is a side view at the time of seeing the multi lens imaging array in a 3rd embodiment of the present invention in the direction of the X-axis. 本発明の第4実施形態である表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the imaging | photography display system to which the display apparatus which is 4th Embodiment of this invention is applied. 図8に示したマルチレンズ表示アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。It is a side view at the time of seeing the multi-lens display array shown in FIG. 8 in the X-axis direction. 図8に示したマルチレンズ表示アレイを空間像側からZ軸の逆方向に見た場合の、マルチレンズ表示部における表示面間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。FIG. 9 is a diagram (XY plan view) schematically showing a gap between display surfaces in a multi-lens display unit when the multi-lens display array shown in FIG. 8 is viewed from the aerial image side in the direction opposite to the Z axis. 図8に示したマルチレンズ表示アレイを空間像側からZ軸の逆方向に見た場合の、マルチレンズ表示部における表示用レンズアレイ間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。FIG. 9 is a diagram (XY plan view) schematically showing a gap between display lens arrays in a multi-lens display unit when the multi-lens display array shown in FIG. 8 is viewed from the aerial image side in the direction opposite to the Z axis. . 図10に示した表示面間の間隙と、図11に示した表示用レンズアレイ間の間隙とを共に示した図である。It is the figure which showed both the gap | interval between the display surfaces shown in FIG. 10, and the gap | interval between the lens arrays for a display shown in FIG. 本発明の第5実施形態である表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the imaging | photography display system to which the display apparatus which is 5th Embodiment of this invention is applied. 本発明の第6実施形態におけるマルチレンズ表示アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。It is a side view at the time of seeing the multi lens display array in a 6th embodiment of the present invention to the X-axis direction. 本発明の第7実施形態である撮影装置および表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the imaging | photography display system to which the imaging device and display apparatus which are 7th Embodiment of this invention are applied. 図15に示したマルチレンズ表示アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。FIG. 16 is a side view when the multi-lens display array shown in FIG. 15 is viewed in the X-axis direction.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1実施形態である撮影装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。同図に示すように、撮影表示システム1は、マルチレンズ撮像アレイ10と、画像処理装置(画像処理部)20と、投影装置60と、拡散板70と、表示用レンズアレイ80とを含んで構成される。撮影表示システム1において、撮影装置は、マルチレンズ撮像アレイ10と、画像処理装置20とを含む。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an imaging display system to which an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the photographing display system 1 includes a multi-lens imaging array 10, an image processing device (image processing unit) 20, a projection device 60, a diffusion plate 70, and a display lens array 80. Composed. In the photographing display system 1, the photographing device includes a multi-lens imaging array 10 and an image processing device 20.

図1には、マルチレンズ撮像アレイ10によって撮影される被写体Sが表されている。また、同図には、相互に直交する3本の軸(X軸、Y軸、およびZ軸)が表されている。X軸およびY軸は、マルチレンズ撮像アレイ10に含まれる複数の撮像素子の撮像面それぞれの水平方向および垂直方向にそれぞれ平行な軸である。Z軸は、マルチレンズ撮像アレイ10の各撮像素子の撮像面に垂直に交わる軸である。つまり、Z軸は、撮影装置の主光軸に平行な軸である。   FIG. 1 shows a subject S photographed by the multi-lens imaging array 10. In the same figure, three axes (X axis, Y axis, and Z axis) orthogonal to each other are shown. The X axis and the Y axis are axes parallel to the horizontal direction and the vertical direction, respectively, of the imaging surfaces of the plurality of imaging elements included in the multi-lens imaging array 10. The Z axis is an axis that intersects perpendicularly with the imaging surface of each imaging element of the multi-lens imaging array 10. That is, the Z axis is an axis parallel to the main optical axis of the photographing apparatus.

マルチレンズ撮像アレイ10は、例えば9個のマルチレンズ撮像部100を含んで構成される。詳しくは後述するが、各マルチレンズ撮像部100は、撮像用レンズアレイ(レンズアレイ)および前記の撮像素子を備える。図1に示すように、マルチレンズ撮像アレイ10は、9個のマルチレンズ撮像部100それぞれにおける撮像素子の撮像面がX軸およびY軸を含む平面(XY平面)に平行となるよう、マルチレンズ撮像部100間に所定の間隙を設けて、9個のマルチレンズ撮像部100をX軸方向およびY軸方向それぞれに3個ずつ配設して構成される。本実施形態では、これら9個のマルチレンズ撮像部100それぞれの符号に二次元座標を表す添字(2桁の数字)を付して、各マルチレンズ撮像部100を区別する(以下、同様の記載をする場合がある)。   The multi-lens imaging array 10 includes, for example, nine multi-lens imaging units 100. As will be described in detail later, each multi-lens imaging unit 100 includes an imaging lens array (lens array) and the imaging element. As shown in FIG. 1, the multi-lens imaging array 10 includes a multi-lens so that the imaging surfaces of the imaging elements in each of the nine multi-lens imaging units 100 are parallel to a plane including the X axis and the Y axis (XY plane). A predetermined gap is provided between the image pickup units 100, and nine multi-lens image pickup units 100 are arranged in three in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. In the present embodiment, each multi-lens imaging unit 100 is distinguished by attaching a subscript (two-digit number) indicating a two-dimensional coordinate to each of the nine multi-lens imaging units 100 (hereinafter, the same description). May be.)

なお、マルチレンズ撮像アレイ10は、9個に限定されることなく複数のマルチレンズ撮像部100を含んでもよい。また、マルチレンズ撮像アレイ10は、マルチレンズ撮像部100間に所定の間隙を設けて、複数のマルチレンズ撮像部100を、少なくともX軸方向またはY軸方向のいずれか一方向に配設して構成してもよい。   The multi-lens imaging array 10 is not limited to nine and may include a plurality of multi-lens imaging units 100. The multi-lens imaging array 10 is provided with a predetermined gap between the multi-lens imaging units 100, and the plurality of multi-lens imaging units 100 are arranged in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. It may be configured.

マルチレンズ撮像部100は、被写体Sから到来する光束を撮像用レンズアレイに通し、この撮像用レンズアレイを通過した光束を撮像素子で光電変換させて要素画像群データ(第1の要素画像群データ)を生成する。要素画像は、要素レンズからの光束から得られる画像である。よって、要素画像群は、撮像用レンズアレイからの光束から得られる画像群である。マルチレンズ撮像アレイ10は、9個のマルチレンズ撮像部100を同時に動作させて9個の要素画像群データを生成し、これら9個の要素画像群データを要素画像群データセット(複数の第1の要素画像群データ)として画像処理装置20に供給する。この要素画像群データセットは、1フレームに相当する要素画像群のデータセットである。   The multi-lens imaging unit 100 passes the light flux coming from the subject S through the imaging lens array, and photoelectrically converts the light flux that has passed through the imaging lens array by the imaging element to obtain element image group data (first element image group data). ) Is generated. The element image is an image obtained from the light flux from the element lens. Therefore, the element image group is an image group obtained from the light flux from the imaging lens array. The multi-lens imaging array 10 operates nine multi-lens imaging units 100 simultaneously to generate nine element image group data, and these nine element image group data are converted into element image group data sets (a plurality of first image groups). Element image group data) to the image processing apparatus 20. This element image group data set is a data set of element images corresponding to one frame.

画像処理装置20は、マルチレンズ撮像アレイ10が供給する要素画像群データセットを取り込む。画像処理装置20は、要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを9個(3個×3個)のマルチレンズ撮像部100の配置に対応させて合成することにより、1フレーム分の要素画像群データを生成する。具体的に、画像処理装置20は、9個の要素画像群データを合成する際に、例えば、撮像面間の間隙に対応する画素から撮像用レンズアレイ間の間隙に対応する画素を除く画素(補間画素)の画素値(補間画素値)を、画素の内挿処理により求める。また、画像処理装置20は、撮像用レンズアレイ間の間隙に対応する要素画像(補間要素画像)のデータ(補間要素画像データ)を、要素画像の内挿処理により求める。そして、画像処理装置20は、9個の要素画像群データと、画素の内挿処理により求めた補間画素値と、要素画像の内挿処理により求めた補間要素画像データとを合成することにより、1フレーム分の要素画像群データを生成する。画像処理装置20は、その1フレーム分の要素画像群データをインテグラル画像データ(第2の要素画像群データ)として投影装置60に供給する。画像処理装置20が要素画像群データセットを合成してインテグラル画像データを得る処理(合成処理)の詳細については後述する。画像処理装置20は、CPU(Central Processing Unit)を搭載した演算処理装置、例えば、コンピュータ装置により実現される。   The image processing apparatus 20 takes in the element image group data set supplied by the multi-lens imaging array 10. The image processing apparatus 20 synthesizes the nine element image group data included in the element image group data set in correspondence with the arrangement of nine (3 × 3) multi-lens imaging units 100, thereby obtaining one frame. Element image group data is generated. Specifically, when combining the nine element image group data, the image processing apparatus 20, for example, removes pixels (excluding pixels corresponding to the gap between the imaging lens arrays from pixels corresponding to the gap between the imaging surfaces). A pixel value (interpolated pixel value) of the interpolation pixel) is obtained by pixel interpolation processing. Further, the image processing apparatus 20 obtains element image (interpolation element image data) data (interpolation element image data) corresponding to the gap between the imaging lens arrays by element image interpolation processing. Then, the image processing device 20 combines the nine element image group data, the interpolation pixel value obtained by the pixel interpolation process, and the interpolation element image data obtained by the element image interpolation process, Element image group data for one frame is generated. The image processing apparatus 20 supplies the element image group data for one frame to the projection apparatus 60 as integral image data (second element image group data). Details of the process (synthesizing process) in which the image processing apparatus 20 combines the elemental image group data sets to obtain integral image data will be described later. The image processing device 20 is realized by an arithmetic processing device, for example, a computer device, on which a CPU (Central Processing Unit) is mounted.

撮影表示システム1は、表示装置を含む。この表示装置は、投影装置60と、拡散板70と、表示用レンズアレイ80とを含む。この表示装置は、本実施形態である撮影装置が生成したインテグラル画像データを取り込み、このインテグラル画像データをインテグラルフォトグラフィで表示する。   The photographing display system 1 includes a display device. This display device includes a projection device 60, a diffusion plate 70, and a display lens array 80. This display apparatus takes in integral image data generated by the photographing apparatus according to the present embodiment, and displays the integral image data by integral photography.

投影装置60は、画像処理装置20が供給するインテグラル画像データを取り込む。投影装置60は、インテグラル画像データを画像光に変換し、この画像光を拡散板70に向けて投射する。投影装置60は、例えば、プロジェクタ装置により実現される。   The projection device 60 takes in integral image data supplied by the image processing device 20. The projection device 60 converts the integral image data into image light and projects the image light toward the diffusion plate 70. The projection device 60 is realized by, for example, a projector device.

拡散板70は、光透過性および光拡散性をともに有する平板である。拡散板70は、投影装置60によって投影された画像光を一方の面(投影装置60側の面)から拡散させながら透過させて他方の面に到達させる。これにより、拡散板70の他方の面にインテグラル画像を表出させる。   The diffusing plate 70 is a flat plate having both light transmission and light diffusing properties. The diffusion plate 70 transmits the image light projected by the projection device 60 while diffusing from one surface (the surface on the projection device 60 side) and reaches the other surface. Thereby, the integral image is exposed on the other surface of the diffusion plate 70.

表示用レンズアレイ80は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的(例えば、正方格子状)に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。各要素レンズは、例えば凸レンズである。表示用レンズアレイ80は、各要素レンズの焦平面が拡散板70の他方の面に一致する位置に設けられる。拡散板70の他方の面に表示されたインテグラル画像からの光束を、表示用レンズアレイ80を通すことによって、被写体Sに対応する空間像が生成される。   The display lens array 80 is an element lens group configured by two-dimensionally arranging a plurality of element lenses regularly (for example, in a square lattice shape) so that the optical axes are parallel to each other. Each element lens is, for example, a convex lens. The display lens array 80 is provided at a position where the focal plane of each element lens coincides with the other surface of the diffusion plate 70. The aerial image corresponding to the subject S is generated by passing the luminous flux from the integral image displayed on the other surface of the diffusion plate 70 through the display lens array 80.

撮影表示システム1において、9個の撮像用レンズアレイ100が有する複数の要素レンズと画素との位置関係は、表示用レンズアレイ80が有する複数の要素レンズと画素との位置関係に等しい。   In the imaging display system 1, the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the nine imaging lens arrays 100 is equal to the positional relationship between the plurality of element lenses included in the display lens array 80 and the pixels.

図2は、図1に示したマルチレンズ撮像アレイ10をX軸方向に見た場合の側面図である。図2には、マルチレンズ撮像アレイ10が備える9個のマルチレンズ撮像部100のうち、マルチレンズ撮像部10011,10012,10013が基板部103に固定された様子が示されている。図1および図2を併せ参照すると、9個のマルチレンズ撮像部10011,10012,10013,10021,10022,10023,10031,10032,10033は、基板部103の平面に固定されている。 FIG. 2 is a side view of the multi-lens imaging array 10 shown in FIG. 1 when viewed in the X-axis direction. FIG. 2 shows a state in which the multi-lens imaging units 100 11 , 100 12 , and 100 13 are fixed to the substrate unit 103 among the nine multi-lens imaging units 100 included in the multi-lens imaging array 10. Referring to FIGS. 1 and 2 together, nine multi-lens imaging units 100 11 , 100 12 , 100 13 , 100 21 , 100 22 , 100 23 , 100 31 , 100 32 , and 100 33 are planes of the substrate unit 103. It is fixed to.

図2において、マルチレンズ撮像部10011は、撮像用レンズアレイ10111と、撮像素子10211とを備える。同様に、マルチレンズ撮像部10012は、撮像用レンズアレイ10112と、撮像素子10212とを備える。また、マルチレンズ撮像部10013は、撮像用レンズアレイ10113と、撮像素子10213とを備える。また、同図には示されていないが、マルチレンズ撮像部10021,10022,10023,10031,10032,10033についても、同図と同様に、撮像用レンズアレイおよび撮像素子を備える。 In FIG. 2, the multi-lens imaging unit 100 11 includes an imaging lens array 101 11 and an imaging element 102 11 . Similarly, the multi-lens imaging unit 100 12 includes an imaging lens array 101 12 and an imaging element 102 12 . The multi-lens imaging unit 100 13 includes an imaging lens array 101 13 and an imaging element 102 13 . Further, although not shown in the figure, for the multi-lens imaging units 100 21 , 100 22 , 100 23 , 100 31 , 100 32 , and 100 33 , the imaging lens array and the imaging device are provided in the same manner as in the figure. Prepare.

撮像用レンズアレイ101は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。撮像用レンズアレイ101をZ軸方向からみた場合、複数の要素レンズは、正方格子状に二次元配列されている。撮像用レンズアレイ101の各要素レンズは、例えば、屈折率分布型(GRadient INdex Lenses;GRIN)レンズにより実現される。   The imaging lens array 101 is an element lens group configured by regularly arranging a plurality of element lenses in a two-dimensional manner so that the optical axes are parallel to each other. When the imaging lens array 101 is viewed from the Z-axis direction, the plurality of element lenses are two-dimensionally arranged in a square lattice pattern. Each element lens of the imaging lens array 101 is realized by, for example, a gradient index lens (GRIN) lens.

具体的に、撮像用レンズアレイ101の要素レンズとして、以下に示す仕様の屈折率分布型レンズを用いる。すなわち、屈折率分布型レンズの光軸方向の長さをL、その屈折率分布型レンズの蛇行周期をPとし、下記の式(1)を満たす仕様の屈折率分布型レンズを要素レンズとして用いる。ただし、式(1)において、nは正整数である。   Specifically, a gradient index lens having the following specifications is used as an element lens of the imaging lens array 101. That is, a refractive index distribution type lens having a specification satisfying the following formula (1) is used as an element lens, where L is the length in the optical axis direction of the refractive index distribution type lens, P is the meandering period of the refractive index distribution type lens. . However, in Formula (1), n is a positive integer.

Figure 2014081519
Figure 2014081519

式(1)を満たす仕様の屈折率分布型レンズを要素レンズとして用いることにより、この屈折率分布型レンズの一方の端面から十分遠方に存在する被写体Sの正立実像を、他方の端面上またはこの端面の外側に現出させることができる。屈折率分布型レンズの一方の端面から十分遠方に存在する被写体Sの正立実像を他方の端面上に現出させるためには、下記の式(2)を満たす仕様の屈折率分布型レンズを用いる。ただし、式(2)において、nは正整数である。   By using a gradient index lens satisfying the formula (1) as an element lens, an erect real image of the subject S existing sufficiently far from one end face of the gradient index lens can be obtained on the other end face or It can appear outside this end face. In order to cause an erect real image of the subject S existing sufficiently far from one end surface of the gradient index lens to appear on the other end surface, a gradient index lens having a specification satisfying the following formula (2) is used. Use. However, in Formula (2), n is a positive integer.

Figure 2014081519
Figure 2014081519

図2は、式(2)においてnが1である屈折率分布型レンズを用いてマルチレンズ撮像部100を構成した例を模式的に示している。要素レンズとして、式(2)を満たす屈折率分布型レンズを用いることにより、要素画像間のクロストークを抑制することができる。   FIG. 2 schematically illustrates an example in which the multi-lens imaging unit 100 is configured using a gradient index lens whose n is 1 in Formula (2). By using a gradient index lens satisfying Expression (2) as the element lens, crosstalk between element images can be suppressed.

撮像素子102は、撮像用レンズアレイ101の各要素レンズから得られる光束を光電変換して要素画像群データを生成する。撮像素子102は、例えば、CCD(Charged Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子により実現される。   The image sensor 102 photoelectrically converts a light beam obtained from each element lens of the imaging lens array 101 to generate element image group data. The image sensor 102 is realized by a solid-state image sensor such as a CCD (Charged Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, for example.

マルチレンズ撮像部100において、撮像用レンズアレイ101は、各要素レンズの焦平面が撮像素子102の撮像面に一致するように設けられる。例えば、式(2)を満たす仕様の屈折率分布型レンズを撮像用レンズアレイ101の要素レンズとして用いた場合、この屈折率分布型レンズの焦平面を、この屈折率分布型レンズにおける被写体S側と反対側の端面に一致させることができる。したがって、この場合、図2に示したように、撮像用レンズアレイ101の被写体S側と反対側の端面を撮像素子102の撮像面に接触させてマルチレンズ撮像部100を構成することができる。このように構成したマルチレンズ撮像部100を用いることにより、集光レンズや拡散板を含まない撮影装置を実現することができる。よって、その撮影装置によれば、集光レンズおよび拡散板を含まない分画質劣化を抑えることができ、また、小型化を実現することができる。   In the multi-lens imaging unit 100, the imaging lens array 101 is provided so that the focal plane of each element lens coincides with the imaging surface of the imaging element 102. For example, when a gradient index lens satisfying the formula (2) is used as an element lens of the imaging lens array 101, the focal plane of the gradient index lens is the subject S side of the gradient index lens. Can be matched with the end face on the opposite side. Therefore, in this case, as shown in FIG. 2, the multi-lens imaging unit 100 can be configured by bringing the end surface opposite to the subject S side of the imaging lens array 101 into contact with the imaging surface of the imaging element 102. By using the multi-lens imaging unit 100 configured as described above, it is possible to realize an imaging apparatus that does not include a condenser lens or a diffusion plate. Therefore, according to the photographing apparatus, image quality deterioration can be suppressed by the amount not including the condenser lens and the diffusion plate, and downsizing can be realized.

図3は、図1に示したマルチレンズ撮像アレイ10を被写体S側からZ軸方向に見た場合の、マルチレンズ撮像部100における撮像面間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。同図は、マルチレンズ撮像アレイ10において相互に隣り合う4個のマルチレンズ撮像部10011,10021,10012,10022を示している。また、同図は、各マルチレンズ撮像部100において、XY平面内で正方格子状に配列された撮像用レンズアレイと、撮像面の画素とを示している。 FIG. 3 is a diagram (XY plan view) schematically showing a gap between imaging surfaces in the multi-lens imaging unit 100 when the multi-lens imaging array 10 shown in FIG. 1 is viewed in the Z-axis direction from the subject S side. It is. The figure shows four multi-lens imaging units 100 11 , 100 21 , 100 12 , 100 22 adjacent to each other in the multi-lens imaging array 10. In addition, FIG. 5 shows an imaging lens array and pixels on the imaging surface arranged in a square lattice pattern in the XY plane in each multi-lens imaging unit 100.

なお、図3では、要素レンズに対する画素の密度を低く、つまり要素レンズに対して画素を大きく示しているが、これは説明の便宜上のためであり、実際は、要素レンズに対する画素の密度はさらに高い。また、同図における撮像用レンズアレイは、要素レンズをX軸方向およびY軸方向に隙間なく配列したものであり、この場合、X軸方向およびY軸方向それぞれにおけるレンズピッチは要素レンズの直径に等しい。レンズピッチとは、隣接する要素レンズの中心点間の大きさである。また、同図における撮像素子は、画素を隙間なく格子状に配列したものであり、この場合、X軸方向およびY軸方向それぞれにおける画素ピッチは画素幅に等しい。画素ピッチとは、隣接する画素の中心点間の大きさである。   In FIG. 3, the pixel density with respect to the element lens is low, that is, the pixel is large with respect to the element lens. However, this is for convenience of explanation, and in fact, the pixel density with respect to the element lens is higher. . In addition, the imaging lens array in the figure is configured by arranging element lenses without gaps in the X-axis direction and the Y-axis direction. In this case, the lens pitch in each of the X-axis direction and the Y-axis direction is equal to the diameter of the element lens. equal. The lens pitch is the size between the center points of adjacent element lenses. Further, the image pickup device in FIG. 2 is a pixel in which pixels are arranged in a grid without gaps, and in this case, the pixel pitch in each of the X axis direction and the Y axis direction is equal to the pixel width. The pixel pitch is a size between the center points of adjacent pixels.

図3に示すように、XY平面において、マルチレンズ撮像部10011の撮像面とマルチレンズ撮像部10021の撮像面との間、およびマルチレンズ撮像部10012の撮像面とマルチレンズ撮像部10022の撮像面との間には、X軸方向の間隙が設けられている。これらX軸方向の間隙の大きさPは、撮像面におけるX軸方向の画素ピッチの正整数倍である。同図は、X軸方向の間隙の大きさPが撮像面におけるX軸方向の画素ピッチの8倍であることを示している。 As shown in FIG. 3, in the XY plane, between the imaging plane of the imaging surface and the multi-lens imaging unit 100 21 of the multi-lens imaging unit 100 11, and the imaging surface of the multi-lens imaging unit 100 12 and a multi-lens imaging unit 100 A gap in the X-axis direction is provided between the 22 imaging surfaces. The size P X of the gap of the X-axis direction is a positive integer multiple of the X-axis direction pixel pitch in the imaging plane. The figure shows that the gap size P X in the X-axis direction is 8 times the X-axis direction pixel pitch in the imaging plane.

同様に、XY平面において、マルチレンズ撮像部10011の撮像面とマルチレンズ撮像部10012の撮像面との間、およびマルチレンズ撮像部10021の撮像面とマルチレンズ撮像部10022の撮像面との間には、Y軸方向の間隙が設けられている。これらY軸方向の間隙の大きさPは、撮像面におけるY軸方向の画素ピッチの正整数倍である。同図は、Y軸方向の間隙の大きさPが撮像面におけるY軸方向の画素ピッチの8倍であることを示している。 Similarly, in the XY plane, between the imaging surface of the multi-lens imaging unit 100 11 and a multi-lens imaging unit 100 12 imaging surface, and the imaging surface of the multi-lens imaging unit 100 21 of the imaging surface and the multi-lens imaging unit 100 22 Is provided with a gap in the Y-axis direction. The size P Y of the gap in the Y-axis direction is a positive integer multiple of the pixel pitch in the Y-axis direction on the imaging surface. This figure shows that the size P Y of the gap in the Y-axis direction is 8 times the pixel pitch in the Y-axis direction on the imaging surface.

なお、X軸方向の間隙の大きさPとY軸方向の間隙の大きさPとは、等しくてもよいし等しくなくてもよい。 Note that the magnitude P X and Y-axis direction of the gap size P Y of the X-axis direction gap may not be equal may be equal.

図4は、図1に示したマルチレンズ撮像アレイ10を被写体S側からZ軸方向に見た場合の、マルチレンズ撮像部100における撮像用レンズアレイ間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。図4に示すように、XY平面において、マルチレンズ撮像部10011の撮像用レンズアレイとマルチレンズ撮像部10021の撮像用レンズアレイとの間、およびマルチレンズ撮像部10012の撮像用レンズアレイとマルチレンズ撮像部10022の撮像用レンズアレイとの間には、X軸方向の間隙が設けられている。これらX軸方向の間隙の大きさLは、撮像用レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である。同図は、X軸方向の間隙の大きさLが撮像用レンズアレイのレンズピッチの2倍であることを示している。 4 is a diagram (XY plane) schematically showing a gap between imaging lens arrays in the multi-lens imaging unit 100 when the multi-lens imaging array 10 shown in FIG. 1 is viewed from the subject S side in the Z-axis direction. Figure). As shown in FIG. 4, in the XY plane, between the imaging lens array of multi-lens imaging lens array and the multi-lens imaging unit 100 21 of the imaging unit 100 11, and the multi-lens imaging unit 100 12 imaging lens array and between the imaging lens array of multi-lens imaging unit 100 22, a gap in the X-axis direction is provided. The size L X of the gap in the X-axis direction is a positive integer multiple of the lens pitch of the imaging lens array. This figure shows that the size L X of the gap in the X-axis direction is twice the lens pitch of the imaging lens array.

同様に、XY平面において、マルチレンズ撮像部10011の撮像用レンズアレイとマルチレンズ撮像部10012の撮像用レンズアレイとの間、およびマルチレンズ撮像部10021の撮像用レンズアレイとマルチレンズ撮像部10022の撮像用レンズアレイとの間には、Y軸方向の間隙が設けられている。これらY軸方向の間隙の大きさLは、撮像用レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である。同図は、Y軸方向の間隙の大きさLが撮像用レンズアレイのレンズピッチの2倍であることを示している。 Similarly, in the XY plane, the multi-lens between the imaging lens array of the imaging unit 100 11 imaging lens array and the multi-lens imaging unit 100 12, and the multi-lens imaging unit 100 21 imaging lens array and the multi-lens imaging between the imaging lens array parts 100 22, the gap in the Y-axis direction is provided. The size L Y of the gap in the Y-axis direction is a positive integer multiple of the lens pitch of the imaging lens array. This figure shows that the size L Y of the gap in the Y-axis direction is twice the lens pitch of the imaging lens array.

なお、X軸方向の間隙の大きさLとY軸方向の間隙の大きさLとは、等しくてもよいし等しくなくてもよい。 Note that the size L Y in the X-axis direction of the gap size L X and Y-axis direction gap may not be equal may be equal.

図5は、図3に示した撮像面間の間隙と、図4に示した撮像用レンズアレイ間の間隙とを、ともに示した図である。図5に示すように、XY平面において隣り合って配設される4個のマルチレンズ撮像部10011,10021,10012,10022における、X軸方向の撮像面間の間隙および撮像用レンズアレイ間の間隙は同一でない。同様に、Y軸方向の撮像面間の間隙および撮像用レンズアレイ間の間隙は同一でない。図2および図5によれば、9個のマルチレンズ撮像部100は、マルチレンズ撮像部100間における、撮像素子102の撮像面間の間隙の大きさが撮像面における画素ピッチの正整数倍、且つ撮像用レンズアレイ101間の間隙の大きさがレンズピッチの正整数倍を満たすよう、基板部103の平面に固定される。 FIG. 5 is a diagram showing both the gap between the imaging surfaces shown in FIG. 3 and the gap between the imaging lens arrays shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the four multi-lens imaging units 100 11 , 100 21 , 100 12 , 100 22 arranged adjacent to each other in the XY plane, gaps between imaging surfaces in the X-axis direction and imaging lenses The gap between arrays is not the same. Similarly, the gap between the imaging surfaces in the Y-axis direction and the gap between the imaging lens arrays are not the same. According to FIG. 2 and FIG. 5, the nine multi-lens imaging units 100 have a size of the gap between the imaging surfaces of the imaging element 102 between the multi-lens imaging units 100 as a positive integer multiple of the pixel pitch on the imaging surface, And it fixes to the plane of the board | substrate part 103 so that the magnitude | size of the clearance gap between the lens arrays 101 for imaging satisfy | fills the positive integer multiple of a lens pitch.

ここで、画像処理装置20による要素画像群データセットの合成処理について説明する。画像処理装置20は、マルチレンズ撮像アレイ10から要素画像群データセットを取り込み、この要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを、図3に示す画素ピッチの正整数倍分の間隙を設けて自装置に内蔵する記憶部に記憶させる。この記憶部は、例えばマルチレンズ撮像アレイ10が撮像する少なくとも1フレーム分の画像データを記憶可能なフレームメモリである。つまり、記憶部には、撮像素子102の撮像面の配置に対応して、9個の要素画像群データが記憶される。   Here, the composition processing of the element image group data set by the image processing apparatus 20 will be described. The image processing apparatus 20 takes in the element image group data set from the multi-lens imaging array 10, and the nine element image group data included in the element image group data set is a gap corresponding to a positive integer multiple of the pixel pitch shown in FIG. Is stored in the storage unit built in the device itself. The storage unit is a frame memory capable of storing image data for at least one frame imaged by the multi-lens imaging array 10, for example. That is, nine element image group data are stored in the storage unit corresponding to the arrangement of the imaging surface of the imaging element 102.

そして、画像処理装置20は、図4に示す撮像用レンズアレイ間の間隙(レンズピッチの2倍)に対応する補間要素画像データを、隣接する要素画像または周辺の要素画像の内挿処理により求める。撮像用レンズアレイ101における複数の要素レンズは、撮影装置の主光軸に対して直角である平面(XY平面)上に配列されるため、各要素画像における視線方向は、要素レンズの並びに応じて徐々に変化する。つまり、隣り合う要素画像間、または、注目する要素画像とこの周辺の要素画像との間では、画像の相関が強い確率が高い。このような統計的な性質を利用し、画像処理装置20は、撮像用レンズアレイ101間の間隙に対応する要素画像の領域に隣接する要素画像または周辺の要素画像から視線方向を変えた補間要素画像を生成し、補間要素画像データを記憶部における前記の要素画像の領域に記憶させる。   Then, the image processing device 20 obtains interpolation element image data corresponding to a gap (twice the lens pitch) between the imaging lens arrays shown in FIG. 4 by interpolation processing of adjacent element images or peripheral element images. . Since the plurality of element lenses in the imaging lens array 101 are arranged on a plane (XY plane) perpendicular to the main optical axis of the imaging apparatus, the line-of-sight direction in each element image depends on the arrangement of the element lenses. Change gradually. That is, there is a high probability that the correlation between images is high between adjacent element images, or between the element image of interest and the surrounding element images. Using such statistical properties, the image processing apparatus 20 uses an interpolation element whose line-of-sight direction is changed from an element image adjacent to an element image area corresponding to the gap between the imaging lens arrays 101 or a peripheral element image. An image is generated, and interpolation element image data is stored in the element image area in the storage unit.

そして、画像処理装置20は、図3に示す撮像面間の間隙(撮像面の画素ピッチの8倍)に対応する画素から補間要素画像の画素を除く画素である補間画素の画素値を、隣接する画素または周辺の画素の内挿処理により求める。例えば、画像処理装置20は、注目する画素に対する周辺の画素を線形補間することによって補間画素を求める。具体的に、例えば、注目する画素に隣接する4画素から補間画素を求める場合、画像処理装置20は、それら4画素の画素値の平均値を計算することにより補間画素の画素値を求める。   Then, the image processing device 20 sets the pixel value of the interpolation pixel, which is a pixel excluding the pixel of the interpolation element image, from the pixel corresponding to the gap between the imaging surfaces (eight times the pixel pitch of the imaging surface) illustrated in FIG. This is obtained by interpolation processing of pixels to be performed or peripheral pixels. For example, the image processing apparatus 20 obtains an interpolation pixel by linearly interpolating surrounding pixels with respect to the pixel of interest. Specifically, for example, when obtaining an interpolation pixel from four pixels adjacent to the pixel of interest, the image processing device 20 obtains the pixel value of the interpolation pixel by calculating an average value of the pixel values of the four pixels.

以上説明したとおり、第1実施形態である撮影装置は、撮像面間に間隙を有して、少なくともX軸方向またはY軸方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子102と、これら複数の撮像素子102の撮像面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数の撮像用レンズアレイ101とを備える。   As described above, the imaging apparatus according to the first embodiment includes a plurality of imaging elements 102 that are arranged in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction with a gap between imaging surfaces. A plurality of imaging lens arrays 101 provided with gaps are provided corresponding to the imaging surfaces of the plurality of imaging elements 102.

この構成により、所定の解像度を有するマルチレンズ撮像部100を用いて、前記の解像度よりも極めて高い解像度を有する撮影装置を実現することができる。   With this configuration, it is possible to realize an imaging apparatus having a resolution that is extremely higher than the above-described resolution using the multi-lens imaging unit 100 having a predetermined resolution.

ここで、撮像面間の間隙の大きさは、撮像素子102の画素ピッチの正整数倍であり、撮像用レンズアレイ101間の間隙の大きさは、撮像用レンズアレイ101のレンズピッチの正整数倍である。
また、第1実施形態である撮影装置は、複数の撮像素子102が生成する要素画像群データセットを撮像素子102の配置に対応させて合成することにより、インテグラル画像データを生成する画像処理装置20をさらに備える。
Here, the size of the gap between the imaging surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the imaging element 102, and the size of the gap between the imaging lens arrays 101 is a positive integer of the lens pitch of the imaging lens array 101. Is double.
In addition, the imaging apparatus according to the first embodiment is an image processing apparatus that generates integral image data by combining element image group data sets generated by a plurality of imaging elements 102 in correspondence with the arrangement of the imaging elements 102. 20 is further provided.

ここで、画像処理装置20は、要素画像群データセットを合成する際に、撮像素子102の撮像面間の間隙に対応する画素から撮像用レンズアレイ101間の間隙に対応する画素を除く補間画素の画素値を画素の内挿処理により求める。そして、画像処理装置20は、撮像用レンズアレイ101間の間隙に対応する補間要素画像のデータを要素画像の内挿処理により求める。そして、画像処理装置20は、要素画像群データセットと補間画素値と補間要素画像データとを合成してインテグラル画像データを生成する。   Here, when synthesizing the element image group data set, the image processing apparatus 20 interpolates pixels excluding pixels corresponding to the gap between the imaging lens arrays 101 from pixels corresponding to the gap between the imaging surfaces of the imaging element 102. Are obtained by pixel interpolation processing. Then, the image processing apparatus 20 obtains interpolation element image data corresponding to the gap between the imaging lens arrays 101 by element image interpolation processing. Then, the image processing apparatus 20 generates integral image data by synthesizing the element image group data set, the interpolation pixel value, and the interpolation element image data.

このように、撮像素子102間に画素ピッチの正整数倍の間隙を設けるとともに、撮像用レンズアレイ101間をレンズピッチの正整数倍の間隙を設けることにより、画像処理装置20は、撮像素子101で取得された画素データを、1フレーム分のインテグラル画像データの対応する画素にそのまま適用することができる。そして、画像処理装置20は、補間要素画像データを周辺の要素画像の内挿処理によって得ることができ、補間画素値を周辺の画素の内挿処理によって得ることができる。つまり、画像処理装置20は、比較的簡易に要素画像群データセットを合成して1フレーム分のインテグラル画像データを得ることができる。   In this way, by providing a gap that is a positive integer multiple of the pixel pitch between the imaging elements 102 and by providing a gap that is a positive integer multiple of the lens pitch between the imaging lens arrays 101, the image processing apparatus 20 can be The pixel data acquired in (1) can be applied as it is to the corresponding pixels of the integral image data for one frame. Then, the image processing apparatus 20 can obtain the interpolation element image data by the interpolation process of the surrounding element images, and can obtain the interpolation pixel value by the interpolation process of the surrounding pixels. That is, the image processing apparatus 20 can obtain the integral image data for one frame by synthesizing the element image group data sets relatively easily.

以上により、本発明の第1実施形態である撮影装置は、インテグラルフォトグラフィによって高精細な空間像を得るためのインテグラル画像データを生成することができる。   As described above, the photographing apparatus according to the first embodiment of the present invention can generate integral image data for obtaining a high-definition aerial image by integral photography.

[第2の実施の形態]
第1実施形態における画像処理装置20は、マルチレンズ撮像アレイ10から要素画像群データセットを取り込み、この要素画像群データセットが有する複数の要素画像群データを合成することによって1フレーム分のインテグラル画像データを生成する例であった。本発明の第2実施形態は、マルチレンズ撮像アレイ10から要素画像群データセットを取り込んだ画像処理装置が、その要素画像群データセットが有する複数の要素画像群データを所定のグループごとに合成することにより、フレームを領域分割した複数の分割インテグラル画像データを生成する例である。
[Second Embodiment]
The image processing apparatus 20 according to the first embodiment takes in an elemental image group data set from the multi-lens imaging array 10 and combines a plurality of elemental image group data included in the elemental image group data set to integrate one frame worth of integral. This is an example of generating image data. In the second embodiment of the present invention, an image processing apparatus that captures an element image group data set from the multi-lens imaging array 10 combines a plurality of element image group data included in the element image group data set for each predetermined group. This is an example of generating a plurality of divided integral image data obtained by dividing a frame into regions.

図6は、本発明の第2実施形態である撮影装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。なお、第2実施形態において第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。同図に示すように、撮影表示システム1aは、マルチレンズ撮像アレイ10と、画像処理装置(画像処理部)20aと、3台の投影装置60(60−1,60−2,60−3)と、拡散板70と、表示用レンズアレイ80とを含んで構成される。撮影表示システム1aにおいて、撮影装置は、マルチレンズ撮像アレイ10と、画像処理装置20aとを含む。   FIG. 6 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an imaging display system to which an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied. Note that the same reference numerals in the second embodiment denote the same components as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in the figure, the imaging display system 1a includes a multi-lens imaging array 10, an image processing device (image processing unit) 20a, and three projection devices 60 (60-1, 60-2, 60-3). And a diffusing plate 70 and a display lens array 80. In the photographing display system 1a, the photographing device includes a multi-lens imaging array 10 and an image processing device 20a.

画像処理装置20aは、マルチレンズ撮像アレイ10が供給する要素画像群データセットを取り込む。画像処理装置20aは、要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを9個のマルチレンズ撮像部100の配置に対応させて、1フレームを例えばX軸方向に3分割して得られる分割領域ごとに合成することにより、3個の分割インテグラル画像データを生成する。   The image processing device 20a takes in the element image group data set supplied by the multi-lens imaging array 10. The image processing apparatus 20a is obtained by dividing nine frames of element image group data included in the element image group data set in correspondence with the arrangement of the nine multi-lens imaging units 100, for example, by dividing one frame into three in the X-axis direction. By combining each divided region, three divided integral image data are generated.

具体的に、画像処理装置20aは、マルチレンズ撮像部10011,10012,10013が供給する3個の要素画像群データを、マルチレンズ撮像部10011,10012,10013の配置に対応させて合成することにより、第1の分割インテグラル画像データを生成する。また、画像処理装置20aは、マルチレンズ撮像部10021,10022,10023が供給する3個の要素画像群データを、マルチレンズ撮像部10021,10022,10023の配置に対応させて合成することにより、第2の分割インテグラル画像データを生成する。また、画像処理装置20aは、マルチレンズ撮像部10031,10032,10033が供給する3個の要素画像群データを、マルチレンズ撮像部10031,10032,10033の配置に対応させて合成することにより、第3の分割インテグラル画像データを生成する。画像処理装置20aが3個の分割インテグラル画像データを生成する際に実行する内挿処理については、第1実施形態における内挿処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。 Specifically, the image processing apparatus 20 a corresponds to the arrangement of the three lens image pickup units 100 11 , 100 12 , and 100 13 with the three element image group data supplied by the multi-lens image pickup units 100 11 , 100 12 , and 100 13. Then, the first divided integral image data is generated by synthesizing them. The image processing device 20a, the three elements image group data supplied multi-lens imaging unit 100 21, 100 22, 100 23, corresponding to the arrangement of the multi-lens imaging unit 100 21, 100 22, 100 23 By synthesizing, second divided integral image data is generated. The image processing device 20a, the three elements image group Data supplied multi-lens imaging unit 100 31. 100 32, 100 33, corresponding to the arrangement of the multi-lens imaging unit 100 31. 100 32, 100 33 By synthesizing, third divided integral image data is generated. The interpolation processing executed when the image processing device 20a generates the three pieces of divided integral image data is the same as the interpolation processing in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

画像処理装置20aは、第1の分割インテグラル画像データを投影装置60−1、第2の分割インテグラル画像データを投影装置60−2、第3の分割インテグラル画像データを投影装置60−3に供給する。画像処理装置20aは、CPUを搭載した演算処理装置、例えば、コンピュータ装置により実現される。   The image processing device 20a projects the first divided integral image data to the projection device 60-1, the second divided integral image data to the projection device 60-2, and the third divided integral image data to the projection device 60-3. To supply. The image processing device 20a is realized by an arithmetic processing device equipped with a CPU, for example, a computer device.

なお、画像処理装置20aは、3個に限定されることなく複数の分割インテグラル画像データを生成してもよい。また、1フレームを分割する方向もX軸方向に限ることなく、Y軸方向としてもよい。また、各分割領域の面積は、同一でもよいし同一でなくてもよい。   Note that the image processing device 20a is not limited to three, and may generate a plurality of divided integral image data. Further, the direction in which one frame is divided is not limited to the X-axis direction, and may be the Y-axis direction. Further, the area of each divided region may or may not be the same.

撮影表示システム1aは、表示装置を含む。この表示装置は、投影装置60−1,60−2,60−3と、拡散板70と、表示用レンズアレイ80とを含む。この表示装置は、本実施形態である撮影装置が生成した3個の分割インテグラル画像データを取り込み、これら3個の分割インテグラル画像データをインテグラルフォトグラフィで表示する。   The photographing display system 1a includes a display device. The display device includes projection devices 60-1, 60-2, 60-3, a diffusion plate 70, and a display lens array 80. This display apparatus takes in the three divided integral image data generated by the photographing apparatus according to the present embodiment, and displays the three divided integral image data by integral photography.

投影装置60−1,60−2,60−3は、それぞれ、画像処理装置20aが供給する第1の分割インテグラル画像データ、第2の分割インテグラル画像データ、第3の分割インテグラル画像データそれぞれを取り込む。投影装置60−1,60−2,60−3は、第1の分割インテグラル画像データ、第2の分割インテグラル画像データ、第3の分割インテグラル画像データを第1の画像光、第2の画像光、第3の画像光に変換し、これら画像光を拡散板70に向けて投射する。各投影装置60は、拡散板70に投影される画像光が重ならないように配置される。各投影装置60は、例えば、プロジェクタ装置により実現される。   The projection devices 60-1, 60-2, and 60-3 respectively include first divided integral image data, second divided integral image data, and third divided integral image data supplied by the image processing device 20a. Capture each one. The projection devices 60-1, 60-2, and 60-3 convert the first divided integral image data, the second divided integral image data, and the third divided integral image data into the first image light and the second divided integral image data. The image light is converted into the third image light, and the image light is projected toward the diffusion plate 70. Each projection device 60 is arranged so that the image light projected on the diffusion plate 70 does not overlap. Each projection device 60 is realized by, for example, a projector device.

拡散板70は、投影装置60−1,60−2,60−3によって投影された第1の画像光、第2の画像光、第3の画像光を、一方の面(投影装置60側の面)の領域D1,D2,D3から拡散させながら透過させて他方の面に到達させる。これにより、拡散板70の他方の面に1フレーム分のインテグラル画像を表出させる。拡散板70の他方の面に表示されたインテグラル画像からの光束を、表示用レンズアレイ80を通すことによって、被写体Sに対応する空間像が生成される。   The diffusion plate 70 transmits the first image light, the second image light, and the third image light projected by the projection devices 60-1, 60-2, and 60-3 on one surface (on the projection device 60 side). Surface) and diffused from the regions D1, D2, D3 to reach the other surface. As a result, an integral image for one frame is displayed on the other surface of the diffusion plate 70. The aerial image corresponding to the subject S is generated by passing the luminous flux from the integral image displayed on the other surface of the diffusion plate 70 through the display lens array 80.

撮影表示システム1aにおいて、9個の撮像用レンズアレイ100が有する複数の要素レンズと画素との位置関係は、表示用レンズアレイ80が有する複数の要素レンズと画素との位置関係に等しい。   In the photographing display system 1a, the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the nine imaging lens arrays 100 is equal to the positional relationship between the plurality of element lenses included in the display lens array 80 and the pixels.

このように構成したことにより、第2実施形態における撮影表示システム1aによれば、撮影装置は、インテグラルフォトグラフィによって高精細な空間像を得るためのインテグラル画像データを生成することができる。また、表示装置は、所定の解像度を有する投影装置60を用いて、前記の解像度よりも極めて高い解像度の空間像を得ることができる。   With this configuration, according to the imaging display system 1a in the second embodiment, the imaging apparatus can generate integral image data for obtaining a high-definition spatial image by integral photography. In addition, the display device can obtain an aerial image having a resolution extremely higher than the above-described resolution by using the projection device 60 having a predetermined resolution.

[第3の実施の形態]
第1実施形態および第2実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイ10は、マルチレンズ撮像部100間に所定の間隙を設けて、例えば9個のマルチレンズ撮像部100をX軸方向およびY軸方向それぞれに3個ずつ配設して構成した例であった。本発明の第3実施形態は、9個の撮像用レンズアレイ101に代えて1個の撮像用レンズアレイを用いた例である。つまり、本実施形態は、1個の撮像用レンズアレイと9個の撮像素子102とを含んで構成したマルチレンズ撮像アレイを撮影装置に用いる例である。
[Third Embodiment]
The multi-lens imaging array 10 in the first embodiment and the second embodiment is provided with a predetermined gap between the multi-lens imaging units 100, for example, nine multi-lens imaging units 100 in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. In this example, three pieces are arranged. The third embodiment of the present invention is an example in which one imaging lens array is used in place of the nine imaging lens arrays 101. That is, the present embodiment is an example in which a multi-lens imaging array configured to include one imaging lens array and nine imaging elements 102 is used in an imaging apparatus.

図7は、本実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。同図には、マルチレンズ撮像アレイ10aが備える9個の撮像素子102のうち、撮像素子10211,10212,10213が基板部103に固定され、撮像素子10211,10212,10213の撮像面に撮像用レンズアレイ104が設けられた様子が示されている。 FIG. 7 is a side view of the multi-lens imaging array according to this embodiment when viewed in the X-axis direction. In the figure, among the nine image pickup elements 102 included in the multi-lens image pickup array 10 a, the image pickup elements 102 11 , 102 12 , 102 13 are fixed to the substrate unit 103, and the image pickup elements 102 11 , 102 12 , 102 13 A state in which the imaging lens array 104 is provided on the imaging surface is shown.

撮像用レンズアレイ104は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。撮像用レンズアレイ104をZ軸方向からみた場合、複数の要素レンズは、正方格子状に二次元配列されている。撮像用レンズアレイ104の各要素レンズは、例えば、第1実施形態において用いた屈折率分布型(GRadient INdex Lenses;GRIN)レンズにより実現される。   The imaging lens array 104 is an element lens group configured by regularly arranging a plurality of element lenses in a two-dimensional manner so that their optical axes are parallel to each other. When the imaging lens array 104 is viewed from the Z-axis direction, the plurality of element lenses are two-dimensionally arranged in a square lattice pattern. Each element lens of the imaging lens array 104 is realized by, for example, a gradient index lens (GRIN) lens used in the first embodiment.

第1実施形態および第2実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイ10は、9個のマルチレンズ撮像部100を、撮像面間に画素ピッチの正整数倍の大きさの間隙を設けるとともに、撮像用レンズアレイ101間にレンズピッチの正整数倍の大きさの間隙を設けて構成した。これに対し、本実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイ10aは、1個の撮像用レンズアレイ104を用いているため、マルチレンズ撮像アレイ10に対して構造が簡単である。通常、撮像素子を大型化するよりも撮像用レンズアレイの面積を大きくする方が、容易に製造可能であり、また低いコストで実現できる。よって、本実施形態である撮影装置は、第1実施形態および第2実施形態における撮影装置に対して、構造が簡単であり、また低いコストで実現される。   The multi-lens imaging array 10 in the first embodiment and the second embodiment includes nine multi-lens imaging units 100 provided with a gap that is a positive integer multiple of the pixel pitch between imaging surfaces, and an imaging lens array. A gap having a size that is a positive integer multiple of the lens pitch is provided between 101. In contrast, the multi-lens imaging array 10a according to the present embodiment uses a single imaging lens array 104, and thus has a simple structure compared to the multi-lens imaging array 10. In general, it is easier to manufacture and increase the area of the imaging lens array than to increase the size of the imaging device, and at a lower cost. Therefore, the imaging device according to the present embodiment is simple in structure and realized at a lower cost than the imaging devices in the first embodiment and the second embodiment.

[第4の実施の形態]
図8は、本発明の第4実施形態である表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。同図に示すように、撮影表示システム2は、撮像用レンズアレイ510と、拡散板520と、撮影装置530と、画像処理装置(画像処理部)30と、マルチレンズ表示アレイ40とを含んで構成される。撮影表示システム2において、表示装置は、画像処理装置30と、マルチレンズ表示アレイ40とを含む。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an imaging display system to which the display device according to the fourth embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the photographing display system 2 includes an imaging lens array 510, a diffusion plate 520, a photographing device 530, an image processing device (image processing unit) 30, and a multi-lens display array 40. Composed. In the photographic display system 2, the display device includes an image processing device 30 and a multi-lens display array 40.

図8には、撮影装置530によって撮影される被写体Sが表されている。また、同図には、相互に直交する3本の軸(X軸、Y軸、およびZ軸)が表されている。X軸およびY軸は、マルチレンズ表示アレイ40に含まれる複数の表示素子の表示面それぞれの水平方向および垂直方向にそれぞれ平行な軸である。Z軸は、マルチレンズ表示アレイ40の各表示素子の表示面に垂直に交わる軸である。つまり、Z軸は、表示装置の主光軸に平行な軸である。   FIG. 8 shows the subject S photographed by the photographing apparatus 530. In the same figure, three axes (X axis, Y axis, and Z axis) orthogonal to each other are shown. The X axis and the Y axis are axes parallel to the horizontal direction and the vertical direction of the display surfaces of the plurality of display elements included in the multi-lens display array 40, respectively. The Z axis is an axis that intersects the display surface of each display element of the multi-lens display array 40 perpendicularly. That is, the Z axis is an axis parallel to the main optical axis of the display device.

撮像用レンズアレイ510は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的(例えば、正方格子状)に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。各要素レンズは、例えば凸レンズである。   The imaging lens array 510 is an element lens group configured by two-dimensionally arranging a plurality of element lenses regularly (for example, in a square lattice pattern) so that the optical axes are parallel to each other. Each element lens is, for example, a convex lens.

拡散板520は、光透過性および光拡散性をともに有する平板である。拡散板520は、その一方の面が撮像用レンズアレイ510の各要素レンズの焦平面に一致する位置に設けられる。拡散板520は、撮像用レンズアレイ510からの光束を一方の面(撮像用レンズアレイ510側の面)から拡散させながら透過させて他方の面に到達させる。これにより、拡散板520の他方の面に1フレーム分の要素画像群を表出させる。   The diffuser plate 520 is a flat plate having both light transmittance and light diffusibility. The diffusion plate 520 is provided at a position where one surface thereof coincides with the focal plane of each element lens of the imaging lens array 510. The diffusion plate 520 transmits the light beam from the imaging lens array 510 while diffusing from one surface (the surface on the imaging lens array 510 side) and reaches the other surface. Thereby, an element image group for one frame is displayed on the other surface of the diffusion plate 520.

撮影装置530は、拡散板520の他方の面に表出した1フレーム分の要素画像群を撮影してインテグラル画像データ(第1の要素画像群データ)を生成し、このインテグラル画像データを画像処理装置30に供給する。   The imaging device 530 captures one frame of the element image group exposed on the other surface of the diffusion plate 520 to generate integral image data (first element image group data). The image is supplied to the image processing apparatus 30.

撮像用レンズアレイ510と拡散板520と撮影装置530とは、インテグラルフォトグラフィによる撮影システムを構成する。   The imaging lens array 510, the diffusion plate 520, and the imaging device 530 constitute an imaging system using integral photography.

マルチレンズ表示アレイ40は、例えば9個のマルチレンズ表示部400を含んで構成される。詳しくは後述するが、各マルチレンズ表示部400は、表示素子および表示用レンズアレイ(レンズアレイ)を備える。図8に示すように、マルチレンズ表示アレイ40は、9個のマルチレンズ表示部400それぞれにおける表示素子の表示面がX軸およびY軸を含む平面(XY平面)に平行となるよう、マルチレンズ表示部400間に所定の間隙を設けて、9個のマルチレンズ表示部400をX軸方向およびY軸方向それぞれに3個ずつ配設して構成される。   The multi-lens display array 40 includes, for example, nine multi-lens display units 400. As will be described in detail later, each multi-lens display unit 400 includes a display element and a display lens array (lens array). As shown in FIG. 8, the multi-lens display array 40 includes a multi-lens display so that the display surfaces of the display elements in each of the nine multi-lens display units 400 are parallel to a plane including the X axis and the Y axis (XY plane). A predetermined gap is provided between the display units 400, and nine multi-lens display units 400 are arranged in three in each of the X-axis direction and the Y-axis direction.

なお、マルチレンズ表示アレイ40は、9個に限定されることなく複数のマルチレンズ表示部400を含んでもよい。また、マルチレンズ表示アレイ40は、マルチレンズ表示部400間に所定の間隙を設けて、複数のマルチレンズ表示部400を、少なくともX軸方向またはY軸方向のいずれか一方向に配設して構成してもよい。   The multi-lens display array 40 is not limited to nine, and may include a plurality of multi-lens display units 400. The multi-lens display array 40 is provided with a predetermined gap between the multi-lens display units 400, and the plurality of multi-lens display units 400 are arranged in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. It may be configured.

マルチレンズ表示アレイ40は、9個のマルチレンズ表示部400を同時に動作させる。マルチレンズ表示アレイ40は、画像処理装置30が供給する要素画像群データセットを取り込み、この要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを、それぞれ9個の表示素子に表示させ、表示された9個の要素画像群からの光束を、それぞれ9個の表示用レンズアレイに通して空間に放射する。   The multi-lens display array 40 operates nine multi-lens display units 400 simultaneously. The multi-lens display array 40 takes in the element image group data set supplied from the image processing apparatus 30 and displays the nine element image group data included in the element image group data set on each of the nine display elements for display. The luminous fluxes from the nine element image groups thus formed are each radiated to space through nine display lens arrays.

画像処理装置30は、撮影装置530が供給するインテグラル画像データを取り込む。画像処理装置30は、インテグラル画像データを9個(3個×3個)のマルチレンズ表示部400の配置に対応させて分割することにより、1フレーム分の領域が9分割された9個の要素画像群データを生成する。具体的に、画像処理装置30は、例えば、インテグラル画像データから表示面間の間隙に対応する画素の画素値を削除することによってインテグラル画像データを分割する。そして、画像処理装置30は、9個の要素画像群データを1フレーム分の要素画像群データセットとしてマルチレンズ表示アレイ40に供給する。画像処理装置30がインテグラル画像データを分割して要素画像群データセットを得る処理(分割処理)の詳細については後述する。画像処理装置30は、CPUを搭載した演算処理装置、例えば、コンピュータ装置により実現される。   The image processing device 30 takes in the integral image data supplied from the photographing device 530. The image processing apparatus 30 divides the integral image data in accordance with the arrangement of nine (3 × 3) multi-lens display units 400, so that the area for one frame is divided into nine areas. Element image group data is generated. Specifically, the image processing device 30 divides the integral image data by, for example, deleting the pixel value of the pixel corresponding to the gap between the display surfaces from the integral image data. Then, the image processing apparatus 30 supplies the nine element image group data to the multi-lens display array 40 as an element image group data set for one frame. Details of processing (division processing) in which the image processing apparatus 30 divides the integral image data to obtain an element image group data set will be described later. The image processing device 30 is realized by an arithmetic processing device equipped with a CPU, for example, a computer device.

撮影表示システム2において、撮像用レンズアレイ510が有する複数の要素レンズと画素との位置関係は、9個の表示用レンズアレイ402が有する複数の要素レンズと画素との位置関係に等しい。   In the photographic display system 2, the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the imaging lens array 510 is equal to the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the nine display lens arrays 402.

図9は、図8に示したマルチレンズ表示アレイ40をX軸方向に見た場合の側面図である。図9には、マルチレンズ表示アレイ40が備える9個のマルチレンズ表示部400のうち、マルチレンズ表示部40011,40012,40013が基板部403に固定された様子が示されている。図8および図9を併せ参照すると、9個のマルチレンズ表示部40011,40012,40013,40021,40022,40023,40031,40032,40033は、基板部403の平面に固定されている。 FIG. 9 is a side view of the multi-lens display array 40 shown in FIG. 8 when viewed in the X-axis direction. FIG. 9 shows a state where the multilens display units 400 11 , 400 12 , and 400 13 are fixed to the substrate unit 403 among the nine multilens display units 400 included in the multilens display array 40. 8 and 9 together, nine multi-lens display units 400 11 , 400 12 , 400 13 , 400 21 , 400 22 , 400 23 , 400 31 , 400 32 , 400 33 are planes of the substrate unit 403. It is fixed to.

図9において、マルチレンズ表示部40011は、表示素子40111と、表示用レンズアレイ40211とを備える。同様に、マルチレンズ表示部40012は、表示素子40112と、表示用レンズアレイ40212とを備える。また、マルチレンズ表示部40013は、表示素子40113と、表示用レンズアレイ40213とを備える。また、同図には示されていないが、マルチレンズ表示部40021,40022,40023,40031,40032,40033についても、同図と同様に、表示用レンズアレイおよび表示素子を備える。 In FIG. 9, the multi-lens display unit 400 11 includes a display element 401 11 and a display lens array 402 11 . Similarly, the multi-lens display unit 400 12 includes a display element 401 12 and a display lens array 402 12 . Further, the multi-lens display unit 400 13 includes a display element 401 13 and a display lens array 402 13 . Although not shown in the figure, the multi-lens display units 400 21 , 400 22 , 400 23 , 400 31 , 400 32 , and 400 33 also have display lens arrays and display elements in the same manner as in the figure. Prepare.

表示素子401は、取り込んだ要素画像群データに基づいて要素画像群を表示面に表示させる。表示素子401は、例えば液晶表示デバイスにより実現される。   The display element 401 displays the element image group on the display surface based on the captured element image group data. The display element 401 is realized by a liquid crystal display device, for example.

表示用レンズアレイ402は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。表示用レンズアレイ402をZ軸方向からみた場合、複数の要素レンズは、正方格子状に二次元配列されている。表示用レンズアレイ402の各要素レンズは、例えば、第1実施形態において用いた屈折率分布型(GRadient INdex Lenses;GRIN)レンズにより実現される。   The display lens array 402 is an element lens group configured by regularly arranging a plurality of element lenses in a two-dimensional manner so that the optical axes are parallel to each other. When the display lens array 402 is viewed from the Z-axis direction, the plurality of element lenses are two-dimensionally arranged in a square lattice shape. Each element lens of the display lens array 402 is realized by, for example, a gradient index lens (GRIN) lens used in the first embodiment.

マルチレンズ表示部400において、表示用レンズアレイ402は、各要素レンズの焦平面が表示素子401の表示面に一致するように設けられる。例えば、前述の式(2)を満たす仕様の屈折率分布型レンズを表示用レンズアレイ402の要素レンズとして用いた場合、この屈折率分布型レンズの焦平面を、この屈折率分布型レンズにおける空間像側と反対側の端面に一致させることができる。したがって、この場合、図9に示したように、表示用レンズアレイ402の空間像側と反対側の端面を表示素子401の表示面に接触させてマルチレンズ表示部400を構成することができる。このように構成したマルチレンズ表示部400を用いることにより、投射レンズや拡散板を含まない表示装置を実現することができる。よって、その表示装置によれば、投射レンズおよび拡散板を含まない分画質劣化を抑えることができ、また、小型化を実現することができる。   In the multi-lens display unit 400, the display lens array 402 is provided such that the focal plane of each element lens coincides with the display surface of the display element 401. For example, when a gradient index lens satisfying the above-described expression (2) is used as an element lens of the display lens array 402, the focal plane of the gradient index lens is defined as a space in the gradient index lens. It can be made to correspond to the end surface opposite to the image side. Therefore, in this case, as shown in FIG. 9, the multi-lens display unit 400 can be configured by bringing the end surface of the display lens array 402 opposite to the aerial image side into contact with the display surface of the display element 401. By using the multi-lens display unit 400 configured as described above, a display device that does not include a projection lens or a diffusion plate can be realized. Therefore, according to the display device, image quality deterioration can be suppressed by the amount not including the projection lens and the diffusing plate, and miniaturization can be realized.

図10は、図8に示したマルチレンズ表示アレイ40を空間像側からZ軸の逆方向に見た場合の、マルチレンズ表示部400における表示面間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。同図は、マルチレンズ表示アレイ40において相互に隣り合う4個のマルチレンズ表示部40011,40021,40012,40022を示している。また、同図は、各マルチレンズ表示部400において、XY平面内で正方格子状に配列された表示用レンズアレイと、表示面の画素とを示している。 FIG. 10 is a diagram schematically showing the gap between display surfaces in the multi-lens display unit 400 when the multi-lens display array 40 shown in FIG. 8 is viewed from the aerial image side in the direction opposite to the Z axis (XY plane). Figure). This figure shows four multilens display units 400 11 , 400 21 , 400 12 , and 400 22 that are adjacent to each other in the multilens display array 40. In addition, the drawing shows a display lens array arranged in a square lattice pattern in the XY plane and pixels on the display surface in each multi-lens display unit 400.

なお、図10では、要素レンズに対する画素の密度を低く、つまり要素レンズに対して画素を大きく示しているが、これは説明の便宜上のためであり、実際は、要素レンズに対する画素の密度はさらに高い。また、同図における表示用レンズアレイは、要素レンズをX軸方向およびY軸方向に隙間なく配列したものであり、この場合、X軸方向およびY軸方向それぞれにおけるレンズピッチは要素レンズの直径に等しい。また、同図における表示素子は、画素を隙間なく格子状に配列したものであり、この場合、X軸方向およびY軸方向それぞれにおける画素ピッチは画素幅に等しい。   In FIG. 10, the pixel density with respect to the element lens is low, that is, the pixel is large with respect to the element lens. However, this is for convenience of explanation, and in fact, the pixel density with respect to the element lens is higher. . In addition, the display lens array in the figure is configured by arranging element lenses without gaps in the X-axis direction and the Y-axis direction. In this case, the lens pitch in each of the X-axis direction and the Y-axis direction is equal to the diameter of the element lens. equal. Further, the display element in the figure has pixels arranged in a grid without gaps, and in this case, the pixel pitch in each of the X-axis direction and the Y-axis direction is equal to the pixel width.

図10に示すように、XY平面において、マルチレンズ表示部40011の表示面とマルチレンズ表示部40021の表示面との間、およびマルチレンズ表示部40012の表示面とマルチレンズ表示部40022の表示面との間には、X軸方向の間隙が設けられている。これらX軸方向の間隙の大きさQは、表示面におけるX軸方向の画素ピッチの正整数倍である。同図は、X軸方向の間隙の大きさQが表示面におけるX軸方向の画素ピッチの8倍であることを示している。 Fig As shown in 10, in the XY plane, the multi-lens display unit 400 11 display surface and between the display surface of the multi-lens display unit 400 21, and the multi-lens display unit 400 12 display surface and a multi-lens display unit 400 of the A gap in the X-axis direction is provided between the 22 display surfaces. The gap size Q X in the X-axis direction is a positive integer multiple of the pixel pitch in the X-axis direction on the display surface. This figure shows that the gap size Q X in the X-axis direction is 8 times the pixel pitch in the X-axis direction on the display surface.

同様に、XY平面において、マルチレンズ表示部40011の表示面とマルチレンズ表示部40012の表示面との間、およびマルチレンズ表示部40021の表示面とマルチレンズ表示部40022の表示面との間には、Y軸方向の間隙が設けられている。これらY軸方向の間隙の大きさQは、表示面におけるY軸方向の画素ピッチの正整数倍である。同図は、Y軸方向の間隙の大きさQが表示面におけるY軸方向の画素ピッチの8倍であることを示している。 Similarly, in the XY plane, the display surface of the multi-lens display unit 400 between the display surface and the display surface of the multi-lens display unit 400 12 11, and the multi-lens display unit 400 21 of the display surface and the multi-lens display unit 400 22 Is provided with a gap in the Y-axis direction. The size Q Y of the gap of the Y-axis direction is a positive integer multiple of the Y-axis direction of the pixel pitch in the display surface. The figure shows that the gap size Q Y of the Y-axis direction is 8 times the Y-axis direction of the pixel pitch in the display surface.

なお、X軸方向の間隙の大きさQとY軸方向の間隙の大きさQとは、等しくてもよいし等しくなくてもよい。 Note that the magnitude Q Y of the X-axis direction of the gap size Q X and Y-axis direction of the gap, may not be equal may be equal.

図11は、図8に示したマルチレンズ表示アレイ40を空間像側からZ軸の逆方向に見た場合の、マルチレンズ表示部400における表示用レンズアレイ間の間隙を模式的に示す図(XY平面図)である。図11に示すように、XY平面において、マルチレンズ表示部40011の表示用レンズアレイとマルチレンズ表示部40021の表示用レンズアレイとの間、およびマルチレンズ表示部40012の表示用レンズアレイとマルチレンズ表示部40022の表示用レンズアレイとの間には、X軸方向の間隙が設けられている。これらX軸方向の間隙の大きさMは、表示用レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である。同図は、X軸方向の間隙の大きさMが表示用レンズアレイのレンズピッチの2倍であることを示している。 FIG. 11 is a diagram schematically showing a gap between the display lens arrays in the multi-lens display unit 400 when the multi-lens display array 40 shown in FIG. 8 is viewed from the aerial image side in the direction opposite to the Z axis. XY plan view). As shown in FIG. 11, in the XY plane, between the display lens array of the display lens array and the multi-lens display unit 400 21 multi-lens display unit 400 11, and the multi-lens display unit 400 12 view lens array and between the display lens array of multi-lens display unit 400 22, a gap in the X-axis direction is provided. The size M X of the gap in the X-axis direction is a positive integer multiple of the lens pitch of the display lens array. This figure shows that the size M X of the gap in the X-axis direction is twice the lens pitch of the display lens array.

同様に、XY平面において、マルチレンズ表示部40011の表示用レンズアレイとマルチレンズ表示部40012の表示用レンズアレイとの間、およびマルチレンズ表示部40021の表示用レンズアレイとマルチレンズ表示部40022の表示用レンズアレイとの間には、Y軸方向の間隙が設けられている。これらY軸方向の間隙の大きさMは、表示用レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である。同図は、Y軸方向の間隙の大きさMが表示用レンズアレイのレンズピッチの2倍であることを示している。 Similarly, in the XY plane, between the display lens array of multi-lens display unit 400 11 view lens array and the multi-lens display unit 400 12, and the multi-lens display unit 400 21 view lens array and the multi-lens display between the display lens array parts 400 22, the gap in the Y-axis direction is provided. The size M Y of the gap in the Y-axis direction is a positive integer multiple of the lens pitch of the display lens array. This figure shows that the size M Y of the gap in the Y-axis direction is twice the lens pitch of the display lens array.

なお、X軸方向の間隙の大きさMとY軸方向の間隙の大きさMとは、等しくてもよいし等しくなくてもよい。 Note that the magnitude M Y in the X-axis direction of the gap size M X and Y-axis direction gap may not be equal may be equal.

図12は、図10に示した表示面間の間隙と、図11に示した表示用レンズアレイ間の間隙とを共に示した図である。図12に示すように、XY平面において隣り合って配設される4個のマルチレンズ表示部40011,40021,40012,40022における、X軸方向の表示面間の間隙および表示用レンズアレイ間の間隙は同一でない。同様に、Y軸方向の表示面間の間隙および表示用レンズアレイ間の間隙は同一でない。図9および図12によれば、9個のマルチレンズ表示部400は、マルチレンズ表示部400間における、表示素子401の表示面間の間隙の大きさが表示面における画素ピッチの正整数倍、且つ表示用レンズアレイ402間の間隙の大きさがレンズピッチの正整数倍を満たすよう、基板部403の平面に固定される。 12 is a diagram showing both the gap between the display surfaces shown in FIG. 10 and the gap between the display lens arrays shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the four multi-lens display units 400 11 , 400 21 , 400 12 , and 400 22 arranged adjacent to each other in the XY plane, gaps between display surfaces in the X-axis direction and display lenses The gap between arrays is not the same. Similarly, the gap between the display surfaces in the Y-axis direction and the gap between the display lens arrays are not the same. According to FIG. 9 and FIG. 12, the nine multi-lens display units 400 are such that the size of the gap between the display surfaces of the display elements 401 between the multi-lens display units 400 is a positive integer multiple of the pixel pitch on the display surface. In addition, the gap between the display lens arrays 402 is fixed to the plane of the substrate portion 403 such that the size of the gap satisfies a positive integer multiple of the lens pitch.

ここで、画像処理装置30によるインテグラル画像データの分割処理について説明する。画像処理装置30は、撮影装置530からインテグラル画像データを取り込み、このインテグラル画像データを自装置に内蔵する記憶部に記憶させる。この記憶部は、少なくとも1フレーム分の画像データを記憶可能なフレームメモリである。そして、画像処理装置30は、図10に示すマルチレンズ表示部400の表示面間の間隙(画素ピッチの8倍)に対応する画素をインテグラル画像から除くことにより、9個の要素画像群データを取得する。   Here, integral image data division processing by the image processing apparatus 30 will be described. The image processing apparatus 30 takes in the integral image data from the photographing apparatus 530 and stores the integral image data in a storage unit built in the apparatus. This storage unit is a frame memory capable of storing image data for at least one frame. Then, the image processing apparatus 30 removes the pixels corresponding to the gap (eight times the pixel pitch) between the display surfaces of the multi-lens display unit 400 shown in FIG. To get.

以上説明したとおり、第4実施形態である表示装置は、表示面間に間隙を有して、少なくともX軸方向またはY軸方向のいずれか一方向に配設される複数の表示素子401と、これら複数の表示素子401の表示面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数の表示用レンズアレイ402とを備える。   As described above, the display device according to the fourth embodiment includes a plurality of display elements 401 having a gap between display surfaces and arranged in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction, A plurality of display lens arrays 402 provided with gaps are provided corresponding to the display surfaces of the plurality of display elements 401, respectively.

この構成により、所定の解像度を有するマルチレンズ表示部400を用いて、前記の解像度よりも極めて高い解像度を有する表示装置を実現することができる。   With this configuration, it is possible to realize a display device having an extremely higher resolution than the above-described resolution using the multi-lens display unit 400 having a predetermined resolution.

ここで、表示面間の間隙の大きさは、表示素子401の画素ピッチの正整数倍であり、表示用レンズアレイ402間の間隙の大きさは、表示用レンズアレイ402のレンズピッチの正整数倍である。
また、第4実施形態である表示装置は、1フレーム分のインテグラル画像データを表示素子401の配置に対応させて分割することにより、複数の要素画像群データを生成する画像処理装置30をさらに備える。
Here, the size of the gap between the display surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the display element 401, and the size of the gap between the display lens arrays 402 is a positive integer of the lens pitch of the display lens array 402. Is double.
The display device according to the fourth embodiment further includes an image processing device 30 that generates a plurality of elemental image group data by dividing integral image data for one frame in correspondence with the arrangement of the display elements 401. Prepare.

以上により、本発明の第4実施形態である表示装置は、インテグラルフォトグラフィによって高精細な空間像を得ることができる。   As described above, the display device according to the fourth embodiment of the present invention can obtain a high-definition aerial image by integral photography.

[第5の実施の形態]
第4実施形態における画像処理装置30は、撮影装置530からインテグラル画像データを取り込み、このインテグラル画像データを分割することによって要素画像群データセットを生成する例であった。本発明の第5実施形態は、撮影領域が異なる複数の撮影装置から複数の分割インテグラル画像データを取り込んだ画像処理装置が、それら複数の分割インテグラル画像データそれぞれを分割することにより要素画像群データセットを生成する例である。
[Fifth Embodiment]
The image processing apparatus 30 in the fourth embodiment is an example in which the integral image data is taken from the photographing apparatus 530 and the elemental image group data set is generated by dividing the integral image data. In the fifth embodiment of the present invention, an image processing apparatus that captures a plurality of divided integral image data from a plurality of imaging apparatuses having different imaging areas divides each of the plurality of divided integral image data, thereby generating an element image group. It is an example which produces | generates a data set.

図13は、本発明の第5実施形態である表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。同図に示すように、撮影表示システム2aは、撮像用レンズアレイ510と、拡散板520と、3台の撮影装置530(530−1,530−2,530−3)と、画像処理装置(画像処理部)30aと、マルチレンズ表示アレイ40とを含んで構成される。撮影表示システム2aにおいて、表示装置は、画像処理装置30aと、マルチレンズ表示アレイ40とを含む。   FIG. 13 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an imaging display system to which the display device according to the fifth embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the imaging display system 2a includes an imaging lens array 510, a diffusion plate 520, three imaging devices 530 (530-1, 530-2, 530-3), and an image processing device ( An image processing unit) 30a and a multi-lens display array 40 are included. In the photographic display system 2a, the display device includes an image processing device 30a and a multi-lens display array 40.

撮影装置530−1,530−2,530−3は、拡散板520に表出した1フレーム分のインテグラル画像をX軸方向に3分割して得られる分割領域E1,E2,E3を撮影して3個の分割インテグラル画像データを生成し、これら3個の分割インテグラル画像データを画像処理装置30aに供給する。   The photographing devices 530-1, 530-2, and 530-3 photograph the divided regions E1, E2, and E3 obtained by dividing the integral image for one frame displayed on the diffusion plate 520 into three in the X-axis direction. The three divided integral image data are generated, and the three divided integral image data are supplied to the image processing device 30a.

撮像用レンズアレイ510と拡散板520と撮影装置530−1,530−2,530−3とは、インテグラルフォトグラフィによる撮影システムを構成する。   The imaging lens array 510, the diffusion plate 520, and the imaging devices 530-1, 530-2, and 530-3 constitute an imaging system using integral photography.

画像処理装置30aは、撮影装置530−1,530−2,530−3が供給する3個の分割インテグラル画像データを取り込む。画像処理装置30aは、3個の分割インテグラル画像データを9個(3個×3個)のマルチレンズ表示部400の配置に対応させて分割することにより、1フレーム分の領域が9分割された9個の要素画像群データを生成する。具体的に、画像処理装置30aは、撮影装置530−1が供給する第1の分割インテグラル画像データを取り込み、この第1の分割インテグラル画像データを、マルチレンズ表示部40011,40012,40013の配置に対応させて分割することにより3個の要素画像群データを生成する。また、画像処理装置30aは、撮影装置530−2が供給する第2の分割インテグラル画像データを取り込み、この第2のインテグラル画像データを、マルチレンズ表示部40021,40022,40023の配置に対応させて分割することにより3個の要素画像群データを生成する。また、画像処理装置30aは、撮影装置530−3が供給する第3のインテグラル画像データを取り込み、この第3の分割インテグラル画像データを、マルチレンズ表示部40031,40032,40033の配置に対応させて分割することにより3個の要素画像群データを生成する。画像処理装置30aが3系統の要素画像群データを生成する際に実行する分割処理については、第4実施形態における分割処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。 The image processing device 30a takes in the three divided integral image data supplied by the photographing devices 530-1, 530-2, and 530-3. The image processing device 30a divides the three divided integral image data according to the arrangement of nine (3 × 3) multi-lens display units 400, thereby dividing the region for one frame into nine. Nine element image group data are generated. Specifically, the image processing device 30a takes in the first divided integral image data supplied by the photographing device 530-1, and uses the first divided integral image data as multilens display units 400 11 , 400 12 ,. to correspond to 400 13 the arrangement of generating the three elements image group data by dividing it. Further, the image processing device 30a takes in the second divided integral image data supplied from the photographing device 530-2, and uses the second integral image data of the multi-lens display units 400 21 , 400 22 , 400 23 . Three element image group data are generated by dividing in accordance with the arrangement. In addition, the image processing device 30a takes in the third integral image data supplied from the imaging device 530-3, and uses the third divided integral image data of the multi-lens display units 400 31 , 400 32 , and 400 33 . Three element image group data are generated by dividing in accordance with the arrangement. Since the division processing executed when the image processing device 30a generates the three-system element image group data is the same as the division processing in the fourth embodiment, description thereof is omitted here.

画像処理装置30aは、CPUを搭載した演算処理装置、例えば、コンピュータ装置により実現される。   The image processing device 30a is realized by an arithmetic processing device equipped with a CPU, for example, a computer device.

なお、撮影装置530の台数は3台に限定されることなく複数であってよい。また、1フレームを分割する方向もX軸方向に限ることなく、Y軸方向としてもよい。また、各分割領域の面積は、同一でもよいし同一でなくてもよい。これに合わせて、画像処理装置30aは、3個に限定されることなく複数の分割インテグラル画像データを取り込んで要素画像群データセットを生成してもよい。   Note that the number of the imaging devices 530 is not limited to three and may be plural. Further, the direction in which one frame is divided is not limited to the X-axis direction, and may be the Y-axis direction. Further, the area of each divided region may or may not be the same. In accordance with this, the image processing device 30a is not limited to three, and may generate a plurality of divided integral image data to generate an element image group data set.

撮影表示システム2aにおいて、撮像用レンズアレイ510が有する複数の要素レンズと画素との位置関係は、9個の表示用レンズアレイ402が有する複数の要素レンズと画素との位置関係に等しい。   In the photographic display system 2a, the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the imaging lens array 510 is equal to the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the nine display lens arrays 402.

[第6の実施の形態]
第4実施形態および第5実施形態におけるマルチレンズ表示アレイ40は、マルチレンズ表示部400間に所定の間隙を設けて、例えば9個のマルチレンズ表示部400をX軸方向およびY軸方向それぞれに3個ずつ配設して構成した例であった。本発明の第6実施形態は、9個の表示用レンズアレイ402に代えて1個の表示用レンズアレイを用いた例である。つまり、本実施形態は、1個の表示用レンズアレイと9個の表示素子401とを含んで構成したマルチレンズ表示アレイを表示装置に用いる例である。
[Sixth Embodiment]
The multi-lens display array 40 in the fourth embodiment and the fifth embodiment is provided with a predetermined gap between the multi-lens display units 400, for example, nine multi-lens display units 400 in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. In this example, three pieces are arranged. The sixth embodiment of the present invention is an example in which one display lens array is used in place of the nine display lens arrays 402. That is, the present embodiment is an example in which a multi-lens display array configured to include one display lens array and nine display elements 401 is used for a display device.

図14は、本実施形態におけるマルチレンズ表示アレイをX軸方向に見た場合の側面図である。同図には、マルチレンズ表示アレイ40aが備える9個の表示素子401のうち、表示素子40111,40112,40113が基板部403に固定され、表示素子40111,40112,40113の表示面に表示用レンズアレイ404が設けられた様子が示されている。 FIG. 14 is a side view of the multi-lens display array according to this embodiment when viewed in the X-axis direction. In the figure, among the nine display elements 401 included in the multi-lens display array 40a, the display elements 401 11 , 401 12 , and 401 13 are fixed to the substrate unit 403, and the display elements 401 11 , 401 12 , and 401 13 are displayed. A state in which a display lens array 404 is provided on the display surface is shown.

表示用レンズアレイ404は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。表示用レンズアレイ404をZ軸方向からみた場合、複数の要素レンズは、正方格子状に二次元配列されている。表示用レンズアレイ404の各要素レンズは、例えば、第1実施形態において用いた屈折率分布型(GRadient INdex Lenses;GRIN)レンズにより実現される。   The display lens array 404 is an element lens group in which a plurality of element lenses are regularly arranged two-dimensionally so that their optical axes are parallel to each other. When the display lens array 404 is viewed from the Z-axis direction, the plurality of element lenses are two-dimensionally arranged in a square lattice shape. Each element lens of the display lens array 404 is realized by, for example, a gradient index lens (GRIN) lens used in the first embodiment.

第4実施形態および第5実施形態におけるマルチレンズ表示アレイ40は、9個のマルチレンズ表示部400を、表示面間に画素ピッチの正整数倍の大きさの間隙を設けるとともに、表示用レンズアレイ402間にレンズピッチの正整数倍の大きさの間隙を設けて構成した。これに対し、本実施形態におけるマルチレンズ撮像アレイ40aは、1個の表示用レンズアレイ404を用いているため、マルチレンズ表示アレイ40に対して構造が簡単である。通常、表示素子を大型化するよりも表示用レンズアレイの面積を大きくする方が、容易に製造可能であり、また低いコストで実現できる。よって、本実施形態である表示装置は、第4実施形態および第5実施形態における表示装置に対して、構造が簡単であり、また低いコストで実現される。   The multi-lens display array 40 in the fourth and fifth embodiments includes nine multi-lens display units 400 provided with a gap that is a positive integer multiple of the pixel pitch between display surfaces, and a display lens array. A gap having a size that is a positive integer multiple of the lens pitch is provided between 402. In contrast, the multi-lens imaging array 40a according to the present embodiment uses a single display lens array 404, and thus has a simple structure compared to the multi-lens display array 40. Usually, it is easier to manufacture and increase the area of the display lens array than to increase the size of the display element at a lower cost. Therefore, the display device according to the present embodiment has a simple structure and is realized at a lower cost than the display devices according to the fourth and fifth embodiments.

[第7の実施の形態]
図15は、本発明の第7実施形態である撮影装置および表示装置を適用した撮影表示システムの概略の構成を示す構成図である。同図に示すように、撮影表示システム3は、マルチレンズ撮像アレイ10と、画像処理装置(画像処理部)90と、マルチレンズ表示アレイ40bとを含んで構成される。撮影表示システム3において、撮影装置は、マルチレンズ撮像アレイ10を含む。また、表示装置は、マルチレンズ表示アレイ40bを含む。
[Seventh Embodiment]
FIG. 15 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an imaging display system to which an imaging apparatus and a display apparatus according to the seventh embodiment of the present invention are applied. As shown in the figure, the photographing display system 3 includes a multi-lens imaging array 10, an image processing device (image processing unit) 90, and a multi-lens display array 40b. In the imaging display system 3, the imaging device includes a multi-lens imaging array 10. The display device includes a multi-lens display array 40b.

マルチレンズ表示アレイ40bは、例えば9個のマルチレンズ表示部410を含んで構成される。詳しくは後述するが、各マルチレンズ表示部410は、表示素子および表示用レンズアレイ(レンズアレイ)を備える。図15に示すように、マルチレンズ表示アレイ40bは、9個のマルチレンズ表示部410それぞれにおける表示素子の表示面がX軸およびY軸を含む平面(XY平面)に平行となるよう、マルチレンズ表示部410間に所定の間隙を設けて、9個のマルチレンズ表示部410をX軸方向およびY軸方向それぞれに3個ずつ配設して構成される。   The multi-lens display array 40b includes, for example, nine multi-lens display units 410. As will be described in detail later, each multi-lens display unit 410 includes a display element and a display lens array (lens array). As shown in FIG. 15, the multi-lens display array 40b includes a multi-lens display so that the display surfaces of the display elements in each of the nine multi-lens display units 410 are parallel to a plane including the X axis and the Y axis (XY plane). A predetermined gap is provided between the display units 410, and nine multi-lens display units 410 are arranged in three in each of the X-axis direction and the Y-axis direction.

マルチレンズ表示アレイ40bは、9個のマルチレンズ表示部410を同時に動作させる。マルチレンズ表示アレイ40bは、画像処理装置90が供給する要素画像群データセットを取り込み、この要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを、それぞれ9個の表示素子に表示させ、表示された9個の要素画像群からの光束を、それぞれ9個の表示用レンズアレイに通して空間に放射する。   The multi-lens display array 40b operates nine multi-lens display units 410 simultaneously. The multi-lens display array 40b takes in the element image group data set supplied from the image processing apparatus 90, displays the nine element image group data included in the element image group data set on each of the nine display elements, and displays them. The luminous fluxes from the nine element image groups thus formed are each radiated to space through nine display lens arrays.

画像処理装置90は、マルチレンズ撮像アレイ10が供給する要素画像群データセットを取り込む。画像処理装置90は、要素画像群データセットが有する9個の要素画像群データを9個(3個×3個)のマルチレンズ撮像部100の配置に対応付けて、自装置に内蔵する記憶部に記憶させる。この記憶部は、例えばマルチレンズ撮像アレイ10が撮像する少なくとも1フレーム分の画像データを記憶可能なフレームメモリである。また、画像処理装置90は、記憶部に記憶された9個の要素画像群データを読み出し、これら9個の要素画像群データを9個(3個×3個)のマルチレンズ表示部400の配置に対応付けてマルチレンズ表示アレイ40に供給する。具体的に、画像処理装置90は、マルチレンズ撮像部10011,10021,10031,10012,10022,10032,10013,10023,10033から取得した要素画像群データを、マルチレンズ表示部41011,41021,41031,41012,41022,41032,41013,41023,41033に供給する。画像処理装置90は、CPUを搭載した演算処理装置、例えば、コンピュータ装置により実現される。 The image processing device 90 takes in the element image group data set supplied by the multi-lens imaging array 10. The image processing apparatus 90 stores the nine element image group data included in the element image group data set in association with the arrangement of nine (3 × 3) multi-lens imaging units 100 and is incorporated in the apparatus itself. Remember me. The storage unit is a frame memory capable of storing image data for at least one frame imaged by the multi-lens imaging array 10, for example. Further, the image processing apparatus 90 reads out the nine element image group data stored in the storage unit, and arranges nine (3 × 3) multi-lens display units 400 for the nine element image group data. Are supplied to the multi-lens display array 40 in association with each other. Specifically, the image processing apparatus 90 uses the multi-lens image capturing units 100 11 , 100 21 , 100 31 , 100 12 , 100 22 , 100 22 , 100 32 , 100 13 , 100 23 , 100 33 as multi-element image group data. The lens display units 410 11 , 410 21 , 410 31 , 410 12 , 410 22 , 410 32 , 410 13 , 410 23 , 410 33 are supplied. The image processing device 90 is realized by an arithmetic processing device equipped with a CPU, for example, a computer device.

図16は、図15に示したマルチレンズ表示アレイ40bをX軸方向に見た場合の側面図である。図16には、マルチレンズ表示アレイ40bが備える9個のマルチレンズ表示部410のうち、マルチレンズ表示部41011,41012,41013が基板部403に固定された様子が示されている。図15および図16を併せ参照すると、9個のマルチレンズ表示部41011,41012,41013,41021,41022,41023,41031,41032,41033は、基板部403の平面に固定されている。 FIG. 16 is a side view of the multi-lens display array 40b shown in FIG. 15 when viewed in the X-axis direction. FIG. 16 shows a state in which the multi-lens display units 410 11 , 410 12 , and 410 13 are fixed to the substrate unit 403 among the nine multi-lens display units 410 included in the multi-lens display array 40b. Referring to FIGS. 15 and 16 together, the nine multi-lens display portions 410 11 , 410 12 , 410 13 , 410 21 , 410 22 , 410 23 , 410 31 , 410 32 , 410 33 are planes of the substrate portion 403. It is fixed to.

図16において、マルチレンズ表示部41011は、表示素子40111と、表示用レンズアレイ41211とを備える。同様に、マルチレンズ表示部41012は、表示素子40112と、表示用レンズアレイ41212とを備える。また、マルチレンズ表示部41013は、表示素子40113と、表示用レンズアレイ41213とを備える。また、同図には示されていないが、マルチレンズ表示部41021,41022,41023,41031,41032,41033についても、同図と同様に、表示用レンズアレイおよび表示素子を備える。 In FIG. 16, the multi-lens display unit 410 11 includes a display element 401 11 and a display lens array 412 11 . Similarly, the multi-lens display unit 410 12 includes a display element 401 12 and a display lens array 412 12 . The multi-lens display unit 410 13 includes a display element 401 13 and a display lens array 412 13 . Although not shown in the figure, the multi-lens display units 410 21 , 410 22 , 410 23 , 410 31 , 410 32 , and 410 33 are also provided with a display lens array and display elements in the same manner as in the figure. Prepare.

表示用レンズアレイ412は、複数の要素レンズを、各光軸が平行となるようにして規則的に二次元配列させて構成した要素レンズ群である。表示用レンズアレイ402をZ軸方向からみた場合、複数の要素レンズは、正方格子状に二次元配列されている。表示用レンズアレイ412の各要素レンズは、例えば凸レンズにより実現される。そして、表示用レンズアレイ412は、各要素レンズの焦平面が表示素子401の表示面に一致するように設けられる。   The display lens array 412 is an element lens group configured by regularly arranging a plurality of element lenses in a two-dimensional manner so that the optical axes are parallel to each other. When the display lens array 402 is viewed from the Z-axis direction, the plurality of element lenses are two-dimensionally arranged in a square lattice shape. Each element lens of the display lens array 412 is realized by, for example, a convex lens. The display lens array 412 is provided so that the focal plane of each element lens coincides with the display surface of the display element 401.

撮影表示システム3において、9個の撮像用レンズアレイ100が有する複数の要素レンズと画素との位置関係は、9個の表示用レンズアレイ412が有する複数の要素レンズと画素との位置関係に等しい。   In the photographic display system 3, the positional relationship between the plurality of element lenses and pixels included in the nine imaging lens arrays 100 is equal to the positional relationship between the plurality of element lenses included in the nine display lens arrays 412. .

このように構成したマルチレンズ表示部410を用いることによっても、投射レンズや拡散板を含まない表示装置を実現することができる。よって、その表示装置によれば、投射レンズおよび拡散板を含まない分画質劣化を抑えることができ、また、小型化を実現することができる。   By using the multi-lens display unit 410 configured as described above, a display device that does not include a projection lens or a diffusion plate can be realized. Therefore, according to the display device, image quality deterioration can be suppressed by the amount not including the projection lens and the diffusing plate, and miniaturization can be realized.

[その他の実施の形態]
上述した第1実施形態から第7実施形態は、撮像用レンズアレイ101,104,510および表示用レンズアレイ80,402,404,412を、正方格子状に要素レンズを配列して構成した例とした。これらレンズアレイにおける要素レンズの配列パターンは、正方格子配列に限定されることなく、例えば、デルタ配列としてもよい。デルタ状に要素レンズを隙間なく配列した場合、要素レンズの直径をDとすると、例えば、X軸方向のレンズピッチは行ごとにDであり、隣接する行間においてはD/2である。また、Y軸方向のレンズピッチは、(√3)×D/2である。デルタ配列によって構成されるレンズアレイは正方格子配列によって構成されるレンズアレイよりも要素レンズの密度が高い。よって、デルタ配列によって構成されるレンズアレイを用いた撮影表示システムは、内挿処理を実行した場合に、高画質の補間要素画像および補間画素を得ることができる。
[Other embodiments]
In the first to seventh embodiments described above, the imaging lens arrays 101, 104, 510 and the display lens arrays 80, 402, 404, 412 are configured by arranging element lenses in a square lattice pattern. did. The arrangement pattern of the element lenses in these lens arrays is not limited to a square lattice arrangement, and may be a delta arrangement, for example. When the element lenses are arranged in a delta shape without gaps, assuming that the diameter of the element lens is D, for example, the lens pitch in the X-axis direction is D for each row, and D / 2 between adjacent rows. The lens pitch in the Y-axis direction is (√3) × D / 2. The lens array constituted by the delta arrangement has a higher density of element lenses than the lens array constituted by the square lattice arrangement. Therefore, an imaging display system using a lens array configured by a delta arrangement can obtain high-quality interpolated element images and interpolated pixels when performing interpolation processing.

また、第1実施形態から第7実施形態において、撮像用レンズアレイの要素レンズと表示用レンズアレイの要素レンズとの組み合わせを、以下のようにしてもよい。すなわち、撮像側または表示側いずれか一方を屈折率分布型レンズとし、他方を凸レンズとする。または、いずれか一方を凸レンズとし、他方を凹レンズとする。または、撮像側および表示側の両方を凸レンズまたは屈折率分布型レンズとし、画像処理装置において各要素画像の奥行きを反転させる画像処理を実行してもよい。   In the first to seventh embodiments, the combination of the element lens of the imaging lens array and the element lens of the display lens array may be as follows. That is, either the imaging side or the display side is a gradient index lens, and the other is a convex lens. Alternatively, either one is a convex lens and the other is a concave lens. Alternatively, both the imaging side and the display side may be convex lenses or gradient index lenses, and image processing for inverting the depth of each element image in the image processing apparatus may be executed.

また、上述した各実施形態における画像処理装置20,20a,30,30a,90の一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて、このコンピュータシステムが実行することによって実現してもよい。なお、このコンピュータシステムとは、オペレーティング・システム(Operating System;OS)や周辺装置のハードウェアを含むものである。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに備えられる磁気ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置のことをいう。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、インターネット等のコンピュータネットワーク、および電話回線や携帯電話網を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、さらには、その場合のサーバ装置やクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。   Moreover, you may make it implement | achieve a part of function of the image processing apparatuses 20, 20a, 30, 30a, 90 in each embodiment mentioned above with a computer. In this case, a program for realizing the function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed by the computer system. Good. This computer system includes an operating system (OS) and hardware of peripheral devices. The computer-readable recording medium is a portable recording medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, an optical disk, or a memory card, and a storage device such as a magnetic hard disk or a solid state drive provided in the computer system. Furthermore, a computer-readable recording medium dynamically holds a program for a short time, such as a computer network such as the Internet, and a communication line when transmitting a program via a telephone line or a cellular phone network. In addition, a server that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system serving as a server device or a client in that case, may be included. Further, the above program may be for realizing a part of the above-described functions, and further, may be realized by combining the above-described functions with a program already recorded in the computer system. Good.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はその実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to that embodiment, The design of the range which does not deviate from the summary of this invention, etc. are included.

1,1a,2,2a,3 撮影表示システム
10,10a マルチレンズ撮像アレイ
20,20a,30,30a 画像処理装置(画像処理部)
40,40a,40b マルチレンズ表示アレイ
60,60−1,60−2,60−3 投影装置
70 拡散板
80 表示用レンズアレイ
10011,10021,10031,10012,10022,10032,10013,10023,10033 マルチレンズ撮像部
10111,10112,10113 撮像用レンズアレイ
10211,10212,10213 撮像素子
103 基板部
104 撮像用レンズアレイ
40011,40021,40031,40012,40022,40032,40013,40023,40033 マルチレンズ表示部
40111,40112,40113 表示素子
40211,40212,40213 表示用レンズアレイ
403 基板部
404 表示用レンズアレイ
41011,41021,41031,41012,41022,41032,41013,41023,41033 マルチレンズ表示部
41211,41212,41213 表示用レンズアレイ
510 撮像用レンズアレイ
520 拡散板
530、530−1,530−2,530−3 撮影装置
1, 1a, 2, 2a, 3 Shooting display system 10, 10a Multi-lens imaging array 20, 20a, 30, 30a Image processing device (image processing unit)
40, 40a, 40b Multi-lens display array 60, 60-1, 60-2, 60-3 Projector 70 Diffuser 80 Display lens array 100 11 , 100 21 , 100 31 , 100 12 , 100 22 , 100 32 , 100 13 , 100 23 , 100 33 Multi-lens imaging unit 101 11 , 101 12 , 10 13 Imaging lens array 102 11 , 102 12 , 102 13 Imaging element 103 Substrate unit 104 Imaging lens array 400 11 , 400 21 , 400 31 , 400 12 , 400 22 , 400 32 , 400 13 , 400 23 , 400 33 Multi-lens display unit 401 11 , 401 12 , 401 13 Display element 402 11 , 402 12 , 402 13 Display lens array 403 Substrate unit 404 For display Len Array 410 11, 410 21, 410 31, 410 12, 410 22, 410 32, 410 13, 410 23, 410 33 multi-lens display unit 412 11, 412 12, 412 13 display lens array 510 imaging lens array 520 spread Plate 530, 530-1, 530-2, 530-3

Claims (9)

撮像面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の前記撮像面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数のレンズアレイと、
を備えることを特徴とする撮影装置。
A plurality of image sensors having a gap between the imaging surfaces and arranged in at least one of the horizontal direction and the vertical direction;
A plurality of lens arrays provided with a gap in correspondence with each of the imaging surfaces of the plurality of imaging elements;
An imaging apparatus comprising:
前記撮像面間の間隙の大きさは、前記撮像素子の画素ピッチの正整数倍であり、
前記レンズアレイ間の間隙の大きさは、前記レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である、
ことを特徴とする請求項1記載の撮影装置。
The size of the gap between the imaging surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the imaging element,
The size of the gap between the lens arrays is a positive integer multiple of the lens pitch of the lens array.
The photographing apparatus according to claim 1, wherein:
前記複数の撮像素子が生成する複数の第1の要素画像群データを前記撮像素子の配置に対応させて合成することにより、第2の要素画像群データを生成する画像処理部、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2いずれか記載の撮影装置。
An image processing unit that generates second element image group data by combining a plurality of first element image group data generated by the plurality of image sensors in correspondence with the arrangement of the image sensors;
The imaging device according to claim 1, further comprising:
前記画像処理部は、前記複数の第1の要素画像群データを合成する際に、前記撮像面間の間隙に対応する画素から前記レンズアレイ間の間隙に対応する画素を除く画素の画素値を画素の内挿処理により求め、前記レンズアレイ間の間隙に対応する要素画像を要素画像の内挿処理により求め、前記複数の第1の要素画像群データと前記画素値と前記要素画像とを合成して前記第2の要素画像群データを生成する、
ことを特徴とする請求項3記載の撮影装置。
The image processing unit obtains pixel values of pixels excluding pixels corresponding to the gap between the lens arrays from pixels corresponding to the gap between the imaging surfaces when combining the plurality of first element image group data. Obtained by interpolating pixels, obtaining element images corresponding to the gaps between the lens arrays by interpolating element images, and combining the plurality of first element image group data, the pixel values, and the element images And generating the second element image group data,
The photographing apparatus according to claim 3.
撮像面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の前記撮像面に対応させて設けられるレンズアレイと、
を備えることを特徴とする撮影装置。
A plurality of image sensors having a gap between the imaging surfaces and arranged in at least one of the horizontal direction and the vertical direction;
A lens array provided corresponding to the imaging surface of the plurality of imaging elements;
An imaging apparatus comprising:
表示面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の表示素子と、
前記複数の表示素子の前記表示面それぞれに対応させて、間隙を有して設けられる複数のレンズアレイと、
を備えることを特徴とする表示装置。
A plurality of display elements disposed in at least one of the horizontal direction and the vertical direction with a gap between the display surfaces;
A plurality of lens arrays provided with a gap corresponding to each of the display surfaces of the plurality of display elements;
A display device comprising:
前記表示面間の間隙の大きさは、前記表示素子の画素ピッチの正整数倍であり、
前記レンズアレイ間の間隙の大きさは、前記レンズアレイのレンズピッチの正整数倍である、
ことを特徴とする請求項6記載の表示装置。
The size of the gap between the display surfaces is a positive integer multiple of the pixel pitch of the display element,
The size of the gap between the lens arrays is a positive integer multiple of the lens pitch of the lens array.
The display device according to claim 6.
第1の要素画像群データを前記表示素子の配置に対応させて分割することによって複数の第2の要素画像群データを生成し、前記複数の第2の要素画像群データを前記複数の表示素子に供給する画像処理部、
をさらに備えることを特徴とする請求項6または7いずれか記載の表示装置。
A plurality of second element image group data is generated by dividing the first element image group data in correspondence with the arrangement of the display elements, and the plurality of second element image group data is converted into the plurality of display elements. An image processing unit to be supplied to,
The display device according to claim 6, further comprising:
表示面間に間隙を有して、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか一方向に配設される複数の表示素子と、
前記複数の表示素子の前記表示面に対応させて設けられるレンズアレイと、
を備えることを特徴とする表示装置。
A plurality of display elements disposed in at least one of the horizontal direction and the vertical direction with a gap between the display surfaces;
A lens array provided corresponding to the display surface of the plurality of display elements;
A display device comprising:
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