JP2765022B2 - 立体画像形成装置 - Google Patents

立体画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は立体画像形成装置に関し、例えば所定の基線
長隔てて２つのテレビカメラを配置し、該２つのテレビ
カメラで得られるテレビ画像を用いて立体画像を観察す
る際、簡易な方法により容易にしかも迅速に無限遠物体
から近距離物体に至る物体距離全般にわたり良好なる立
体画像の観察が行えるようにした立体画像形成装置に関
するものである。
（従来の技術） 従来より立体画像を観察する場合には、例えば観察者
の左右の眼の間隔（視差、基線長）に相当する長さだけ
光軸間を離して２つの撮影系を配置し、該２つの撮影系
より得られた２つの画像を各々２つの撮影系に対応する
左右の眼で個別に観察することにより行っている。
第５図は従来のテレビ画像を用いて立体画像を観察す
るようにした立体画像形成装置の要部概略図である。
同図において51,52は各々テレビカメラであり、所定
の基線長隔てて、各々回動可能となるように設置されて
いる。ここでテレビカメラ51,52は各々観察者の左右の
眼に対応している。
53,54は各々受像機であり、各々テレビカメラ51,52に
対応しており、視差の少し異った画像を形成表示してい
る。55,56は各々偏光フィルターであり、その偏光軸は
互いに直交している。57はハーフミラーであり、58は偏
光メガネであり、右眼用の偏光フィルター58aの偏光軸
は偏光フィルター55の偏光軸と同じ方向に向いており、
又左眼用の偏光フィルター58bの偏光軸は偏光フィルタ
ー56の偏光軸と同じ方向を向くように設定されている。
59は観察用の物体、60は観察者である。
同図に示す立体画像形成装置では、偏光フィルターを
用いることにより左眼では受像機54の画像だけ、又右眼
では受像機53の画像だけが観察されるようになってお
り、これによりテレビカメラ51,52で撮影される物体59
の立体画像を観察している。
そして物体距離が変化したときは２つのテレビカメラ
51,52を不図示の駆動手段で点線で示すように回動させ
て撮影系の光軸が対象とする物体59方向に向くようにし
ている。
（発明が解決しようとする問題点） 第５図に示すような従来の立体画像形成装置では物体
距離が変化したときは駆動手段によりテレビカメラを回
動させて物体に撮影系の光軸が向くようにしている。
しかしながら一般にテレビカメラの重量は大きいので
テレビカメラを物体距離変化に対応させて回動させるに
は大きな駆動力を必要とし、駆動機構が複雑となり、又
迅速にしかも高精度に回動させることが大変難しいとい
う問題点があった。
本発明は立体画像を観察する物体の物体距離が変化し
ても、２つの撮影系の光軸を光学的に容易にしかも迅速
高精度に偏向させて物体側に向くようにすることがで
き、例えば撮影系が大型化しやすいテレビカメラを用い
て立体画像を観察する場合等に好適な立体画像形成装置
の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の立体画像形成装置は、２つの撮影系から得ら
れた２つの画像を用いて立体画像を観察する際、該２つ
の撮影系を光軸が互いに平行となるように配置し、該２
つの撮影系の光軸上前方に各々２つの楔形プリズムをそ
のプリズム頂角が対向して互いに逆方向に回動可能とな
るようにした偏向部材を配置し、該偏向部材の該楔形プ
リズムの回動操作が該撮影系のフォーカス部の回動操作
と連動するようにし、該撮影系のフォーカス部を回動操
作したときの焦点が合う物体と各々の偏向部材の２つの
楔形プリズムの回動に伴って、対応する２つの撮影系の
光軸上に相当する光束がプリズム作用で偏向されて物体
側で交叉する点とが略一致するように各要素を設定した
ことを特徴としている。
（実施例） 第１図は本発明を立体テレビ画像を観察するテレビカ
メラに適用した一実施例の要部概略図である。
図中、11（12）は偏向部材であり、後述する撮影形１
（２）の前方に配置されている。偏向部材11（12）はプ
リズム頂角の等しい２つの楔形プリズム11a,11b（12a,1
2b）をプリズム頂角が対向して互いに逆方向に回動可能
となるように組合わせて構成されており、本実施例では
基準状態（無限遠物体を対象としたとき）では２つのプ
リズム11a,11b（12a,12b）より全体として平行平面とな
るように設定されている。
1,2は各々撮影系でありズームレンズや固定焦点距離
レンズ等から成り、各々の光軸1b,2bが所定の基線長隔
てて互いに平行となるように配置されている。1a（2a）
は撮影系１（２）のフォーカス部であり、その回動が駆
動手段13（14）により偏向部材11（12）の回動操作と連
動して駆動制御されるように構成されている。３（４）
は表示部であり撮影系１（２）より得られた物体９の物
体像を表示している。5,6は各々偏光フィルターであり
表示部3,4面上にその偏光軸が互いに直交するようにし
て装着されている。７はハーフミラーであり表示部３に
表示された画像と表示部４に表示された画像を観察者10
方向に導光している。８は偏光メガネであり観察者10の
左右の眼用の互いに偏光軸が直交するように配置した２
つの偏光フィルター8a,8bを有している。
該２つの偏光フィルター8a,8bの偏光軸方向は各々対
応する偏光フィルター5,6の偏光軸方向と略一致してい
る。
即ち偏光フィルター５と偏光フィルター8aの偏光軸方
向は略一致しており、偏光フィルター６と偏光フィルタ
ー8bの偏光軸方向は略一致している。
これにより観察者10の右眼には撮影系１に基づく表示
部３の画像のみが、又左眼には撮影系２に基づく表示部
４の画像のみが各々同じ方向に観察されるようにして立
体画像が観察されるようにしている。
15はフォーカス操作部であり観察者10のフォーカス操
作により電動的にモータ等から成る駆動手段13（14）を
駆動させフォーカス部1a（2a）を回動駆動させ光軸上移
動させると共に偏向部材11（12）のプリズム11a,11b（1
2a,12b）を各々互いに逆方向に回動させている。
本実施例において観察物体９が無限遠距離にあるとき
は偏向部材11（12）の２つのプリズム11a,11b（12a,12
b）で全体として平行平面となるように設定している。
又このとき撮影系１（２）のフォーカス部1a（2a）も当
然無限遠に焦点が合うように設定されている。
これにより無限遠物体からの光束が偏向部材11（12）
を介して撮影系１（２）の撮影面1c（2c）上に結像され
るようにしている。
一方、観察物体９が有限距離に位置しているときは観
察者は撮影系１（２）のフォーカス操作部15により駆動
手段13（14）を電気的に又は手動的に駆動させ、撮影系
１（２）のフォーカス部1a（2a）を光軸上移動させて観
察物体に焦点が合うようにしている。又このときフォー
カス部1a（2a）の回動操作と連動させて偏向部材11（1
2）のプリズム11a,11b（12a,12b）を互いに逆方向に回
動させて全体として所定のプリズム頂角を有するように
し光束を偏向させている。
このとき２つのプリズム11a,11b（12a,12b）のプリズ
ム作用の合成（ベクトル合成）により撮影系１（２）の
光軸1b（2b）上の２つの光線が偏向されて観察物体９面
上で略交互するようにしている。
これにより有限物体からの光束が偏向部材11（12）を
介して撮影系１（２）の撮影面1c（2c）上に結像される
ようにしている。
このように本実施例では撮影系を従来のようにその光
軸が観察物体に向くように回動させることはせず固定に
している。その代わりにフォーカス部を光軸上移動させ
るときに、それと連動して撮影系の前方に配置した偏向
部材を構成する２つのプリズムを互いに逆方向に回動さ
せるようにしている。これにより機構上の複雑化を防止
しつつ観察物体の撮影距離が種々と変化したときでも容
易にしかも迅速に焦点の合った物体像を得て、各々対応
する表示部に表示している。そして表示部3,4からの光
束を各々対応する観察者の左右の眼に導光し、立体テレ
ビ画像の観察を行っている。
尚、本実施例において撮影系のフォーカス部の回動操
作と偏向部材のプリズムの回動操作の連動関係が直線的
になるように各要素を設定するのが機構的に簡素化され
るので好ましいが必ずしも直線的に設定する必要はな
い。
例えば連動関係が非直線的の場合は中間部材としての
回動連結部材（中間リングに相当）を設け、該回動連結
部材を介してフォーカス部と偏向部材を連動させて回動
操作するように構成すれば良い。
次に本実施例に係る偏向部材11を例にとり、その具体
的な数値を示す。
第２図は本発明の偏向部材11の断面概略図である。本
実施例では偏向部材11の２つのプリズム11a,11bの構成
は光学的に全く同じであり、各々プリズム作用をすると
きの色収差の発生を少なくする為に２つの材質の異った
小プリズム11a1,11a2（11b1,11b2）を貼り合わせて構成
している。
各小プリズム11a1,11a2（11b1,11b2）のプリズム頂角
は同図に示す如くである。
本実施例における小プリズム11a1,11a2の材質の屈折
率ndとアッベ数νｄは表−１の如くである。
プリズム頂角θ＝１°56′であるが、これを１つの材
質、例えばSK14（nd＝1.60311）の単一の材質より成る
プリズムとして換算するとプリズム頂角θ′はθ′＝１
°42′となる。
表−２にプリズム材として材質SK14を基準にとり、プ
リズム11a,11bを互いに逆方向に回動させたときの回転
角αに対する水平方向の偏角に相当するプリズム11a（1
1b）のプリズム頂角θ11a（θ11b）と、２つのプリズム
11a,11bを合成（ベクトル合成）した偏向部材11として
のプリズム頂角β、そして２つの撮影系1,2の基線長Ｌ
を第３図に示すようにＬ＝72mmとしたときの撮影系1,2
の光軸上の光束が物体側で交互する点、即ち偏向部材か
ら観察物体までの撮影距離Ｓとの関係を示す。
第４図は本実施例に係る撮影系のフォーカス部1aを光
軸上移動させるときの該フォーカス部を保持するレンズ
鏡筒1d上に設けたフォーカス用カム溝1eの説明図であ
る。
本実施例ではレンズ鏡筒1dを回動させフォーカス操作
を行ったとき、フォーカス部が焦点を結ぶ物体距離とフ
ォーカス部と連動して回動する偏向部材11,12により定
まる観察物体距離が略一致するようにフォーカス部の焦
点距離及びレンズ鏡筒上のフォーカス用カム溝1eの形状
を設定している。
即ちレンズ鏡筒1dを偏向部材11,12と同様に基準位置
（０度、無限遠物体）から互いに90度回転させるように
し、このときフォーカス部は後述するように光軸上7.09
mm移動し、又表−２で示す偏向部材11の回転角αと同じ
角度回転したとき偏向部材で定まる物体距離Ｓと同じ物
体距離で焦点が合うように駆動制御している。
例えばレンズ鏡筒の回転角が０度（フォーカス部の繰
り出し量は０）のときは無限遠物体に焦点が合い、60度
（フォーカス部の繰り出し量は6.07）のときは2000.7mm
の物体に焦点が合い、90度回転（フォーカス部の繰り出
し量は7.09）させたときは至近物体（1000mm）に焦点が
合うようにフォーカス部の焦点距離、フォーカス用カム
溝、等の各要素を設定している。
表−２にはこのときのレンズ鏡筒1dの回転角αとフォ
ーカス部の繰り出し量Δｘとの関係を同時に示してい
る。
尚、本実施例において偏向部材の２つのプリズムの回
転角は必ずしも90度回転させて使用する必要はなく、途
中で停止させて（例えば80度程度）使用するようにして
も良い。このとき撮影系のフォーカス部の回動操作も同
様に途中で停止させれば良い。
第６図は本発明を実施するための機構を示す一実施例
の概略図である。同図には２つの撮影系60と61とが並設
されて描かれている。撮影系60と61の内部構造は同じで
ある為、一方を詳細に示している。又、第７図は撮影系
60,61を前方から見た様子の説明図である。
第６図の62はフォーカシングレンズ、63はバリエータ
レンズ、64はコンペンセンタレンズ、65はリレーレンズ
である。
66はフォーカシング歯車で図示しないドライブ機構に
より回動される。67は固定鏡筒、68は駆動カム筒で、周
囲には従動歯車69,69′が設けられ、従動歯車はフォー
カシング歯車66に夫々噛み合い、両撮影系60,61は差動
的に同期駆動される。尚、駆動カム筒68は固定鏡筒67に
対し光軸ｘ方向へ摺動自在になっている。
68aはカム溝で駆動カム筒68に設けられており、形状
は第４図を使って説明した通りである。70はカムピン
で、カム溝に係合する一方、固定鏡筒67に植設されてい
る、71は別のピンで、鏡筒が90度以上回転しないように
配されている。72はレンズ保持筒で、フォーカシングレ
ンズ62を保持すると共に楔形プリズムの一方11bを保持
し、又このレンズ保持筒72は駆動カム筒68と結合され、
一体に回転並びに前後動できる様になっている。但し、
レンズ保持筒72と駆動カム筒68とはレンズの初期位置設
定のためヘリコイド結合となっている。73はプリズム保
持筒で、楔形プリズムのもう一方11aを保持し、レンズ
保持筒72に回転可能に嵌合している。
74は摺動軸受で、軸74aは前後方向に摺動自在であ
り、また固定鏡筒67の突出部67aに取付けられている。
軸74aには第７図に示すプーリー取付具75が固着されて
おり、取付具にはプーリー76と77が回転可能に軸支され
ている。これらプーリー６と77にはワイヤー78が掛けて
あり、第８図に描く通りレンズ保持筒72とプリズム保持
筒73にたすき掛けに巻き付いている。ワイヤー78は固定
部材79と88でプリズム保持筒73とレンズ保持筒72に夫々
固定されているので、レンズ保持筒72を回転すればプリ
ズム保持筒73は１対１の関係で逆転することになる。
尚、バリエータ63とコンベンセータ64の駆動機構は周
知の通りであるから説明を省く。
以上の構成で、フォーカシング歯車66を回転させる
と、この歯車に噛み合う従動歯車69（69′）に回転力は
伝達され、駆動カム筒68は回転し始める。すると駆動カ
ム筒68のカム溝68aにはカムピンが係合しているから、
カムリフトに応じて駆動カム筒68は、光軸ｘの方向へ移
動する。すると駆動カム筒68に固定されたレンズ保持筒
72は前後動するとともに回転することになる。レンズ保
持筒72の回転は前述した様にプリズム保持筒73の回転を
引起し、楔形プリズム11aと11bの差動回転を生じさせる
ことになる。
即ちフォーカシングレンズ62のフォーカシングと光軸
の偏向が同時に実行され、且つ撮影系60の側のフォーカ
シングと光軸の偏向とも同期する。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば光軸が平行となるように
配置した２つの撮影系の前方に所定形状の２つのプリズ
ムより成る偏向部材を各々配置し、該偏向部材の２つの
プリズムを撮影系のフォーカス部と連動させて回動させ
ることにより、観察物体距離が変化しても撮影系を回動
させずに固定の状態で容易にしかも迅速に観察物体に焦
点合わせをすることが出来、良好なる立体画像を観察す
ることができる立体画像形成装置を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明をテレビカメラに適用したときの一実施
例の要部概略図、第２図は第１図の偏向部材の説明図、
第３図は第１図の一部分の説明図、第４図は第１図の撮
影系のフォーカス部を回動操作するレンズ鏡筒の説明
図、第５図は従来の立体画像形成装置の概略図、第６図
は本発明に係る撮影系のレンズ鏡筒の一実施例の概略
図、第７図は第６図の一部分の説明図、第８図は第６図
の偏向部材を駆動させる際の模式図である。 図中、1,2は撮影系、3,4は表示部、5,6は偏光フィルタ
ー、７はハーフミラー、８は偏向メガネ、９は観察物
体、10は観察者、11,12は偏向部材、11a,11b,12a,12bは
プリズム、13,14は駆動手段、15はフォーカス操作部で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 宗治 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 帆足 勝利 東京都大田区池上５丁目６番16号 池上 通信機株式会社池上工場内 (56)参考文献 特開 昭64−20536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−192239（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 13/02 G02B 27/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの撮影系から得られた２つの画像を用
    いて立体画像を観察する際、該２つの撮影系を光軸が互
    いに平行となるように配置し、該２つの撮影系の光軸上
    前方に各々２つの楔形プリズムをそのプリズム頂角が対
    向して互いに逆方向に回動可能となるようにした偏向部
    材を配置し、該偏向部材の該楔形プリズムの回動操作が
    該撮影系のフォーカス部の回動操作と連動するように
    し、該撮影系のフォーカス部を回動操作したときの焦点
    が合う物体と、各々の偏向部材の２つの楔形プリズムの
    回動に伴って対応する２つの撮影系の光軸上に相当する
    光束がプリズム作用で偏向されて物体側で交叉する点
    と、が略一致するように各要素を設定したことを特徴と
    する立体画像形成装置。
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