JP2003524797A - 立体画像取得装置 - Google Patents

立体画像取得装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、回転放物面又は近似回転放物面の主反射鏡(1)、主反射鏡とその焦点との間で主反射鏡の光軸上に配置された2次反射鏡(2)、及び主反射鏡に対して2次反射鏡とは反対側に配置された3次反射手段(4a,4b;5a,5b;7a,7b;8)を備えた観測光学系装置に関し、2次反射手段は予め定められた2つの入射方向に沿って主反射鏡で受けた2光線を主反射鏡の光軸とは方向の異なる2光路へ向けて反射し、主反射鏡は2次反射鏡から3次反射手段へ向かう光線を通過させ、3次反射手段は前記2光路に沿って受光する2光線を画像取得手段上に結像させる手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は立体画像を取得するための装置に関するものである。
【0002】 立体画像は、同じ光景を2つの異なる入射角から見ることによって得られるも
のである。
【0003】 本発明の目的は、特に構成が簡単且つ小型で、極めて優れた角度分解能を得る
ことのできる立体画像取得用装置を提供することである。
【0004】 ドイツ特許第4307831号公報には、遠く離れた光景を観測することので
きる双眼望遠鏡として、反射面が回転放物面で構成された主反射鏡と、主反射鏡
とその焦点面との間で主反射鏡の光軸の両側に配置された一対の2次反射鏡と、
主反射鏡を間にして2次反射鏡とは反対側に配置された3次反射手段とを備え、
2次反射鏡で反射した光線が主反射鏡を通過して3次反射手段に到達できるよう
にしたものが開示されている。
【0005】 この種の望遠鏡は、極めて遠くにある対象物を観測するためのもの(例えば天
文学用途)であり、いずれにしても立体画像を取得するには適していない。
【0006】 本発明は、同じ光景を複数の異なる入射角で観測することのできる一つの光学
系装置を提供するものである。
【0007】 特に、本発明による装置は、地球を周回しながら2つの異なる時点、従って2
つの異なる角度で同じ光景を観測する人工衛星による立体画像の取得に好適に適
用可能である。
【0008】 本発明による観測光学系装置は、反射面が回転放物面又は近似回転放物面で構
成された主反射鏡、主反射鏡とその焦点との間に配置された2次反射手段、及び
主反射鏡を間にして2次反射手段とは反対側に配置された3次反射手段を含み、
主反射鏡で受けた光線を2次反射手段で反射すると共に主反射鏡を通過させて3
次反射手段に到達させるようにした観測光学系装置であって、特に立体画像を取
得するために、前記2次反射手段が予め定められた2つの入射方向に沿って一つ
の主反射鏡で受けた2光線を該主反射鏡の光軸とは方向の異なる2光路へ向けて
反射するミラーを主反射鏡の光軸上に備え、前記3次反射手段が前記2光路に沿
って受光する2光線を画像取得手段上に結像させる手段を備えたことを特徴とす
るものである。
【0009】 本発明はまた、以下の種々の特徴を単独又は技術的に可能な組合せ形態で有利
に兼備することができる。
【0010】 即ち、観測する2つの入射方向を主反射鏡の光軸に関して対称とし、この2つ
の入射方向に沿って主反射鏡に到達する2光線に対する2次反射手段のミラーに
よる2つの反射光路も主反射鏡の光軸に関して対称とすることは好ましいことで
ある。
【0011】 3次反射手段としては、主反射鏡の光軸に関して対称的に配置した2つの平面
鏡と、同じく主反射鏡の光軸に関して対称的に配置した2つの凹面鏡とを設ける
ことができ、各平面鏡によって主反射鏡の光軸とは方向の異なる2光路に沿って
2次反射手段のミラーから到来する光線をそれぞれ前記凹面鏡の一つずつへ向け
て反射させるようにし、また各凹面鏡は入射する光線を画像取得手段上に結像さ
せるように反射する配置とすることが好ましい。
【0012】 また、3次反射手段として、主反射鏡の光軸とは方向の異なる2光路に沿って
2次反射手段のミラーから到来する各光線をそれぞれ反射するように主反射鏡の
光軸の両側に対称的に配置された2つの凹面鏡と、前記2光路に共通で主反射鏡
の光軸上に中心を有すると共に主反射鏡の光軸とは直交する反射面を有する平面
鏡とを設けることもでき、この場合の平面鏡は入射する光線を前記2光路に共通
の焦点面上に配置された画像取得手段に向けて反射する配置とする。
【0013】 主反射鏡には、2次反射手段のミラーによる反射光を通過させるための開口部
をその中心部に設けておくことができる。
【0014】 更に、2次反射手段のミラーは自身が観測の2つの入射方向に沿って反射した
2光線によって主反射鏡の位置に2つの中間像を結像するものとすることが好ま
しい。
【0015】 本発明の上述及びそれ以外の特徴と利点は、添付図面を参照して述べる以下の
説明から一層明らかである。但し、以下に述べる実施例は単に例示のためのもの
であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0016】 図1に示す光学系装置は、回転放物面に近似した2次曲面の反射凹面を有する
単一の主反射鏡1と、主反射鏡1の反射凹面で反射された入射光が該反射凹面の
焦点に達する前にそれを遮るように主反射鏡の光軸上に配置された2次反射手段
としての凸面鏡2とを備えている。
【0017】 主反射鏡1は、上記凸面鏡による反射光を通過させるためにその中心部に開口
部を備え、該反射光はこの開口部上で中心の両側に対称的に位置する中間像3a
及び3bを結像する。
【0018】 これら主反射鏡及び2次反射手段の凸面鏡は、主反射鏡の光軸に対してそれぞ
れθ1及び−θ1の角度で主反射鏡に入射する光線がそれぞれの開口部に合焦す
るように光学的仕様が定められている。
【0019】 この光学系装置は更に、2次反射手段の凸面鏡2が配置されている側とは主反
射鏡1を間にして反対側に、主反射鏡1の光軸に対して対称的に配置された2つ
の平面鏡4a,4bを備えている。
【0020】 これら2つの平面鏡4a,4bは、凸面鏡2で反射された後に中間像3a,3
bを形成して主反射鏡1を通過した光線の光路上にそれぞれ位置している。
【0021】 これら平面鏡4a,4bは、中間像3a,3bから受光した光線を2つの凹面
鏡5a,5bへ向けて反射する。これら2つの凹面鏡は2次曲面反射鏡であり、
受光した光線を2つの焦点面6a,6bに反射し、これら焦点面には例えば電荷
結合検出素子、即ちマトリクス撮像素子が配置されている。
【0022】 既に理解されるように、このような光学系装置によって2つの異なる入射角で
見た同じ光景に対応する2つの画像を簡単に取得することが可能である。
【0023】 図1に示した実施例に対する種々の変更例を考えることができる。
【0024】 特に、望遠鏡の背部構成要素を収納すべき容積部分の形状寸法に応じて、平面
鏡4a,4bの向きや凹面鏡5a,5bの向きに手を加えることは当然可能であ
る。
【0025】 図2は、焦点面6a,6bが主反射鏡1の光軸に平行であり、該光軸と凹面鏡
5a,5bとの間に配置されている構成を示している。
【0026】 図3及び図4に示す別の変更例では、中心部の開口部から来る中間像3a,3
bの形成に寄与した光線を、主反射鏡1の光軸の両側に対称的に配置された2次
曲面の凹面鏡7a,7bにより反射させている。これらの凹面鏡7a,7bは受
光した光線をそれぞれ反射してその両方の反射光路に共通の平面鏡8の上に焦点
を結ばせる。この平面鏡8は主反射鏡1の光軸上に中心を合わせており、該光軸
と直交する平面内にある。平面鏡8は、両方の反射光路に共通の焦点面9へ向け
て各凹面鏡7a,7bからの光線を反射する。
【0027】 例えば、焦点面9内には両光路に共通のリニアー又はマトリクスCCD撮像素
子を配置することができる。
【0028】 以上に述べたタイプの光学系装置は、地球を周回する人工衛星に搭載して同じ
光景を2つの異なる時点、従って異なる照準方向から観測する用途に好適に利用
可能である。
【0029】 照準方向としては、例えば2〜10度の分離角度範囲内の2方向とすることが
できる。
【0030】 以上のように、本発明の装置によれば、衛星の姿勢変更や衛星に対する観測光
学系の向きの変更を必要とすることなく衛星から2つの照準方向で画像を取得す
ることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例による光学系装置の構成図である。
【図2】 本発明の第2実施例による光学系装置の構成図である。
【図3】 本発明の第3実施例による光学系装置の構成図である。
【図4】 図3に示した光学系装置の模式的な透視構成図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年11月29日(2001.11.29)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】 フランス特許第1393577号公報には、赤外放射用のコリメータ装置が述 べられている。この装置は、回転放物面の主反射鏡と、この主反射鏡M1とその 焦点との間に位置する回転双曲面の2次反射鏡と、主反射鏡に対して2次反射鏡 とは反対側に配置された回転楕円面の3次反射鏡と、3次反射鏡の焦点に位置す る検出器とを備えている。 この装置は、主反射鏡によってその光軸と平行に受光した光を検出器上に集束 するためのものである。 ドイツ特許第4307831号公報には、遠く離れた光景を観測することので
きる双眼望遠鏡として、反射面が回転放物面で構成された主反射鏡と、主反射鏡
とその焦点面との間で主反射鏡の光軸の両側に配置された一対の2次反射鏡と、
主反射鏡を間にして2次反射鏡とは反対側に配置された3次反射手段とを備え、
2次反射鏡で反射した光線が主反射鏡を通過して3次反射手段に到達できるよう
にしたものが開示されている。 英国特許第2158261号公報にも類似した光学系装置が述べられており、 この装置は、凹球面の主反射鏡と、主反射鏡の光軸上に位置する凸球面の2次反 射鏡とを備え、主反射鏡は2次反射鏡で反射された光線を通過させて反射屈折レ ンズへ到達させるようになっている。この装置は、主反射鏡の光軸と平行な入射 光束をそれぞれ2次反射鏡の半分ずつの部分からの部分光束に対応する2つの光 束に分割できるようにしたものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】 即ち、本発明による装置は請求項1に記載した通りの観測光学系装置である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反射面が回転放物面又は近似回転放物面で構成された主反射
    鏡(1)、主反射鏡(1)とその焦点との間に配置された2次反射手段(2)、
    及び主反射鏡(1)を間にして2次反射手段(2)とは反対側に配置された3次
    反射手段(4a,4b;5a,5b;7a,7b;8)を含み、主反射鏡(1)
    で受けた光線を2次反射手段(2)で反射すると共に主反射鏡(1)を通過させ
    て3次反射手段(4a,4b;5a,5b;7a,7b;8)に到達させるよう
    にした観測光学系装置において、前記2次反射手段は予め定められた2つの入射
    方向に沿って一つの主反射鏡(1)で受けた2光線を該主反射鏡(1)の光軸と
    は方向の異なる2光路へ向けて反射するミラー(2)を主反射鏡(1)の光軸上
    に備え、前記3次反射手段(4a,4b;5a,5b;7a,7b;8)は前記
    2光路に沿って受光する2光線を画像取得手段(6a,6b;9)上に結像させ
    る手段を備えていることを特徴とする観測光学系装置。
  2. 【請求項2】 観測する2つの入射方向が主反射鏡の光軸に関して対称であ
    り、この2つの入射方向に沿って主反射鏡(1)に到達する2光線に対する2次
    反射手段のミラー(2)による2つの反射光路が主反射鏡の光軸に関して対称で
    あることを特徴とする請求項1に記載の観測光学系装置。
  3. 【請求項3】 3次反射手段が主反射鏡(1)の光軸に関して対称的に配置
    された2つの平面鏡(4a,4b)と、同じく主反射鏡(1)の光軸に関して対
    称的に配置された2つの凹面鏡(5a,5b)とを含み、前記平面鏡(4a,4
    b)は主反射鏡(1)の光軸とは方向の異なる2光路に沿って2次反射手段のミ
    ラー(2)から到来する光線を前記凹面鏡(5a、5b)へ向けて反射し、該凹
    面鏡は入射する光線を画像取得手段(6a,6b)上に結像させるように反射す
    るものであることを特徴とする請求項2に記載の観測光学系装置。
  4. 【請求項4】 3次反射手段が主反射鏡(1)の光軸とは方向の異なる2光
    路に沿って2次反射手段のミラー(2)から到来する各光線をそれぞれ反射する
    ように主反射鏡の光軸の両側に対称的に配置された2つの凹面鏡(7a、7b)
    と、前記2光路に共通で主反射鏡の光軸上に中心を有すると共に主反射鏡の光軸
    とは直交する反射面を有する平面鏡(8)とを備え、該平面鏡(8)は入射した
    光線を前記2光路に共通の焦点面上に配置された画像取得手段上に反射するもの
    であることを特徴とする請求項2に記載の観測光学系装置。
  5. 【請求項5】 主反射鏡(1)が2次反射手段のミラー(2)による反射光
    を通過させるための開口部を中心部に備えたことを特徴とする請求項2に記載の
    観測光学系装置。
  6. 【請求項6】 2次反射手段のミラー(2)は自身が観測の2つの入射方向
    に沿って反射した2光線によって主反射鏡(1)の位置に2つの中間像を結像す
    るものであることを特徴とする請求項5に記載の観測光学系装置。
  7. 【請求項7】 人工衛星と立体画像取得手段とを備えた立体画像観測装置で
    あって、前記立体画像取得手段が請求項1〜6のいずれかに1項に記載の観測光
    学系装置を含むことを特徴とする立体画像観測装置。
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