JP3688715B2 - 三次元測定及びフォーカス関連収束補正を有するイメージング装置及び使用法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、立体写真、即ち”３Ｄ”写真の分野に関する。
更に詳しくは、本発明は、対象物までの距離及び可能ならイメージングレンズの焦点距離に関して、イメージ形成手段の収束角度を調整することによって、像の重複部分を最大にするように、同時に左右像の捕捉を可能にする装置に関する。また、写真測定（複数のイメージから三次元の寸法を得ること）における装置の使用方法に関するものである。
発明の背景
立体写真は、別々の左及び右レンズで捕らえたイメージを記録することによる、明らかに３次元のイメージを製作する方法である。ビューアーは、同時に二つの別個の２−Ｄイメージを見ることで、３−Ｄイメージを復元する。立体写真は、ステレオビューアーが人気のある室内装置であった１９世紀後半から知られている。
このような立体像は、歴史的に単一のカメラにおける二つのレンズで、それらを人間の頭のほぼ内眼角幅だけ広げることによって、形成されてきた。３５ｍｍの静止カメラであるステレオリアリスト（商標）は、１９５０年代において人気のあるものであって、例えば、この種のイメージングのためのものである。左右の像が二つのレンズ／シャッター組を通して、３５ｍｍフィルムの別々のフレームに同時に記録された。後者のシステム（Ｎｉｍｓｏｌｏ）は、本質的に同一の方法に対して四つのレンズを使用した。
１９５０年代、立体映画が現れた。この画像は、二つの同期されたカメラを使用するか、又は単一のカメラに対して二つのレンズシステムを使用することによって形成されていた。同様に、種々の立体ＴＶは、通常、二つのカメラを使用していた（米国特許第４，５８３，１１７号参照）。また、二つのレンズを有する単一のカメラを使用していた（米国特許第４，５２３，２２６号参照）。
全ての多重カメラシステムは、完全なカメラシステムを一対備えるという複雑性と高価である欠点に加え、二つの別々の像を同期させる（これは、特にビデオでないフィルム適用における問題である。）という重大な欠点を有してしる。さらに、二つの別々のレンズを使用すること（一又は二台のカメラの場合）により、焦点及び視野を同期させる問題が発生する。
後者の問題を解決する必要があるが、従来の装置はこのことについて言及していない。二台のカメラを並列して配置する場合は、左右の眼のイメージをもつことになり、カメラは対象物が何であろうとそれに対して焦点を合わせることができる（動的対象物に対する追随焦点には問題があるけれども）。しかしながら、単に二つの眼を持つよりも、もっと実体像であるものがある。簡単な実験によってこの問題を示すことができる。ある者が、腕の位置で指を持ち上げて顔面に近付けると、近付くにつれて、指のほうに眼の焦点が合うことになる。また、指が顔面に近付くにつれて、各々の眼は独立して斜視的になる。この適合作用がないと、ほとんどの３−Ｄフィルムは、視野に対する見掛けの画像距離が変わると不安定となる傾向にあった。なぜならば、カメラはその本来の機能が予期するようにその視野を移動させることができないからである。
さらに、固定収束または一部或は手動調整可能な収束システムは、レンズの焦点及び／又は焦点距離が変わるにつれて、像の重複が変化するという問題について言及していない。二つの像の重複を最大にすべきである。特に、周囲の三次元画像を形成するために二つのイメージをデジタル化して、その情報を使用するシステムにおいてはそうである。写真手段を使用して、正確な測定を行うこの方法は、写真測量と言われている。
単一のカメラを使用して二つのイメージを撮影することによって、立体写真プロセスを簡略化するための装置が多数提案されている。これらの多くは、多くのミラー又はプリズムをカメラのレンズの前方又は第一のレンズ対と第二のレンズ間に用いている。
動画にとって有用なある方法では、フィルム又はビデオの二つのイメージ又は交互のフレームを連続的に記録するようになっている。フィルムにとっては、同期されたスピニングミラーを使用して、フィルムゲイト又はビデオスキャンと同期して記録すべき視野を選択している。このような装置は、米国特許第３，２５４，９３３号に記載してある。ビデオにおいては、このシステムでは、二つのソースから交互のフレームを電気的に選択している。この方法には幾つかの欠点があり、見ることには、複雑な同期された眼鏡を必要とし、映画又はビデオ用途だけにしか適用することができない。
他の方法は、並列した又は重ねた各フレームに対し、同時に両方のイメージを記録するものである。この方法は、静止又は動的な銀画像又はビデオのような写真の種々の形態に適用可能である。見ることは簡略化される。なぜならば、両方のイメージが常に存在し、単一のレンズを使用するためのアダプターは、フィルムトランスポート又はビデオスキャンに対して、同期させる必要がないからである。
簡単なプリズム又はミラー系の立体写真アダプターが、ある期間、静止カメラに利用されてきた。これらは、アクセサリークローズアップ又はテレフォトアダプターと同様に、カメラレンズの前方に装着される。これらは、主レンズの距離が変わるにつれて、収束又は焦点用アダプターを調整する手段を有しない。
マークらの米国特許第４，１７８，０９０号では、単一レンズの前方にアタッチメントを使用して、単一のフレーム上に左右のイメージを垂直方向に配置して形成する。一方のイメージは直進し、他のイメージは一対のプリズムを通過する。レンズの前方の調整可能なブロックは、上面が固体ガラスで、底面は反射面である。収束は、上記調整可能なブロックの回転制御とウォームギアで回転するレンズ焦点制御とを機械的に結合させることにより、レンズの焦点を合わせることによって調整される。この調整は、上記ブロックの回転に伴って二つの視野の一方だけが角度を変えるので、焦点によって正しく自動的に収束制御を行うには不十分である。
ブコウスキー（オプティマックスIII社）の米国特許第４，４３６，３６９号では、ミラー系のアダプターが示されており、一組のフォーカッシング機構を有する二つの主要レンズを使用している。固定されたミラーの二対がフィルムフレームの上部と底部に左右のイメージを方向付けている。このレンズの光学軸は平行で固定されており、これは二つのレンズの収束又は目標地点がレンズの焦点合わせによって変化しないことを意味している。
ファゼカス（パナビジョン社）の米国特許第４，５２５，０４５号では、二つの主要レンズと二対の固定されたミラー／プリズムを有している。二つのレンズの垂直方向移動を補正するために、カメラマンは、一方のレンズを移動させて水平調整を行うようになっているが、レンズの光学軸は固定されており、且つ平行になっている。
ロックステッドの米国特許第４，５６８，９７０号では、テレビジョンカメラのレンズ前方に適合するアダプターを使用している。図１の一対のミラー又は図２の一対のプリズムは、ビデオフレーム上に一対のイメージを形成するために使用されている。また、観測者の眼の前方に、同様の装置を配置して、二つのイメージを３−Ｄの単一イメージに戻している。オペレーターは、ノブを使用して手動でミラー／プリズムの光学軸の収束を調整し、二つの並列イメージを形成している。
発明者のドクター論文「「A Comparative Study of the Role of Vision and Olfaction During In-flight Maneuvers in Wind by Four Species of Insects to Semiochemicals」（ピーター・オリバー・ザーネン著，マサチューセッツ大学，１９９３年５月ＵＭＩ論文サービスオーダーナンバー９３−２９，６８４）」では、写真測量における多重カメラからの多重イメージ使用について述べている。写真測量において使用するイメージを誘導するために、一以上のカメラを使用することは、その一つを静止したセットアップに限定し、そして、移動する対象の電気的な分析を行うときはカメラの正確な同期を必要とし、二つのイメージを正確に同時に獲得する。
発明の概要
好ましい具体例においては、本発明は、カメラレンズの前方に位置する二つの対になった４個のミラーを有するアダプターを備えている。４個のミラーの中心はすべて共通のセンターラインに一致させ、外側の二つのミラーはレンズの光学軸に沿って全体として外側に向け、内側の二つのミラーは全体としてレンズの内方に向ける。外側の二つのミラーの中心は、適当な内眼角幅だけ間隔をもっている。他の二つの内側ミラーは、レンズの完全な限界（viewing area）を覆うに充分大きいものであり、各々は、レンズの視界の半分を担当している。外側の二つのミラーは内側のものよりも大きく、視界の減少を避けるために、内側のものの視野を覆うに充分なほど広いものである。
二つの外側のミラーの収束は、連動機構によりそれらの中心線の周りに同時に且つ等しく旋回させることにより調整可能である。二つの中央ミラーは固定されていてもよく、また旋回させることにより調整可能で、各々の一側をカメラレンズの光学軸に沿って密接させた状態におき、各々は光学軸に対し４５度以下の角度をなすようにすることができる。
外側のミラーの作動機構は、レンズのフォーカッシングリングの周りに密接するリングに接続するのが好ましく、それによって焦点の変化は自動的にイメージの収束の再調整に導かれる。また、外側ミラーの作動機構は、ビューイングレンズとは独立して焦点機構によって制御され、ミラー収束が自動的に対象物への工程を辿る。全体の構成は、レンズ上に装着された防塵及び耐光性ハウジング内に収納される。
本発明の装置は特に写真測量に有効である。なぜならば、装置の使用において固有のイメージ重複が最大となること、装置が携帯性であるためである。この発明はまた、この発明の装置を写真測量に使用して三次元におけるイメージ上のある要素の位置を決定する方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、自動焦点／収束調節を備えた本発明の機構の好ましい実施例の図を示す。
図２は、２つの外側ミラーを互いに繋ぐ方法と内側ミラーの角度調節つきの別の実施例を示す。
図３は、外側ミラーが、その中心部よりも内側端部で垂直軸に枢支されて、外側ミラーを動かすために歯車とラックに代えて、ロッドを使用する他の実施例を示す。
図４は、外側ミラーを動かすためのロッドを使用する他の実施例の模式図を示す。
図５は、図４の実施例と同様に、外側ミラーを動かすためのロッドを使用する他の実施例の模式図を示す。
図６は、図４の実施例と同様であるが、内側ミラーも調節できて、外側ミラーを動かすためのロッドを使用する他の実施例の模式図を示す。
図７は、図４の実施例と同様であるが、内側ミラーが違う点で調節できて且つ焦点距離ズームで収束調節により適当に外側ミラーを動かすためのロッドを使用する他の実施例の模式図を示す。
図８は、図１と図２のピンスロットに代わるサーボを備えた他の実施例を示す。
図９は、光学焦点センサを使用して自動焦点／収束調節を有する本発明の機構の好ましい実施例の図を示す。
図１０は、物体距離のための超音波変換器を使用し、二つの外側ミラーを互いに繋ぐ方法と内側ミラーの角度調節つきの別の実施例を示す。
図１１は、元の適用のように画像の収束がビデオカメラの焦点で制御されて、外側ミラーの代わりにＣＣＤ画像センサーを使用する他の実施例の図を示す。
図１２は、物体距離を決定する超音波変換器と、２つの画像を生成するために外側ミラーの代わりにＣＣＤ画像センサーと、を使用する他の実施例の図を示す。
図１３は、三次元である対象物を位置ぎめするための本発明の方法に使用されるように、本発明の装置を取り付けたビデオカメラの図である。
図１４は、三次元的に対象物を位置ぎめするための本発明の方法に使用され、三次元測定のためのシステムを更正するのに使用されるように、本発明の装置を取り付けたビデオカメラの図である。
好ましい実施態様の説明
本発明は、ある対象物を一対の画像を左右に生成して、対象物からの距離に応じて画像収束手段によってこれらの画像の重なりを最高するための装置を提供する。本発明の装置は、特に、写真測量に有用であり、特に、近距離写真測量に有用である。というのは、二つの画像を有し、どの様にして画像を作ったかを知れば（即ち、画像形成器の収束が判れば）、適当な較正図を選択して、三次元で画像中の対象物の位置を導き出すことができるからである。
図１は、カメラ（１）の底部から見た本発明の図を示す。本発明のアダプターが好ましくは、水−粉塵防護の容器（１９）に内装され、これは、従来のもので、詳細は示さない。アダプターは、カメラ（１）に、レンズ（４）の軸に沿って、バー（３）とトリポードネジ（２）等の適当な手段で、塔載されている。カメラ（１）の詳細は示さないが、本発明のアダプターは、どんな特別なカメラにとっても特殊なものではない。本発明のアダプターの各部分は、本発明の新規な点を示すために特に示さないが従来の手段で、ハウジング（１９）内に且つそれによって塔載されているか支持されている。
本発明は、必要な二つの画像を作るのに四つのミラーを使用する；二つの内側ミラー（１６）と二つの外側ミラー（１２）である。外側ミラー（１２）は適当な距離で、好ましくは人の平均的な内眼角幅で、離間されている。監視用などの特別な適用のためには、その間隔は、本発明の教示の範囲で増加することができる。外側ミラー（１２）からの二つの画像は、内側ミラー（１６）で反射され、単一スプリット並行画像としてレンズ（４）に進む。
図１に示すように本発明の好ましい実施例では、内側ミラー（１６）は位置的に固定され、外側ミラー（１２）はピボット（１３）を中心に回動する。一点鎖線（１１）は、四つのミラーの中心がその線（１１）に沿って同軸上にあり、その線（１１）は、一点鎖線（１０）で示すレンズの光学軸と垂直である。
二つの外側ミラー（１２）は、連動して共に回転するが反対方向に動き（即ち、一つが時計方向に回ると他方は反時計周りに回る）、それにより、二つのミラーの収束を同時に変化させる。
図１の配置では、中心歯車（１７）の回転が、歯車の互いに反対側に乗る第１のラック（１５）と第２のラック（１６）を直線運動に変える。ラック（１５）（１６）は、それらの直線運動を各ミラーの歯車（１４）の回転に戻し、ミラー（１２）を旋回ピボット上で回転させる。
以上のように、第１のラック（１５）は、ミラー中心線（１１）と交叉し、下方のラック（１８）が歯車（１４）に乗るのと同様にその歯車（１４）の同じ側に乗る。このことは、二つのミラー（１２）が互い反対方向に回転させるために必要である。図２は、ミラー（１２）を反対方向に連動させる別の方法を示すが、ここでは、一方のミラー（１２）を直接動かすただ１つのラック（１８）があるだけであり、他方のミラーは、各ミラーの相反する端部を結合するクロスロッド２５によって動く。別の可能な配置は、二つのミラー上の歯車を結合するための交叉したベルト（図８）又はチェインが使用できるだろう。
中心歯車（１７）は、ラック（８）の直線進退運動で回転する。ラック（８）の端部には、ピン（９）が取着され、ピン（９）は、ブラケット（３）中のスロット（７）に沿って摺動する。こうして、カメラ（１）に遠近するピンの運動により、ラック（８）が中心歯車（１７）を回転させ、中心歯車（１７）が、ラック（１５）と（１８）により、ミラー（１２）を互いに反対方向に等しく回転させる。
カメラレンズ（４）は、スリーブ（６）が焦点調整リング周りに取り付られ、スリーブの回転がレンズを焦点調整させる。このリング（６）は、レンズにスリップで適合してもよく、好ましくは、１以上の固定ネジで焦点調整リングに固定させてもよい。
スリーブ（６）は、スロット（５）が機械加工されており、ラック（８）上のピン（９）がそのスロット（５）にはまっている。この配置により、レンズ焦点機構の回転が、スリーブ（６）を回転させる。スロット（５）は、ピン（９）がラック（８）を内外に動かし、上述のように、外側ミラー（１２）を回転させる。
その最も単純な形で、全てのものが完全なら、スロット（５）は、スリーブ（６）に沿った単純なスパイラル状溝でよい。残念ながら、大抵のレンズは、近接状態では、完全に焦点が合わない。即ち、焦点調整リングのある一定の回転は、対象物の距離に対するレンズの同様の変化に常に対応するものではない。ミラー収束の調整は、近接状態では、レンズ焦点調整の非直線性に追従することができるかもしれないし違うかもしれない。こうして、スロット（５）は、同様に非直線的に形成されることが必要になろうと判る。図１と図２には、そのことが、二つの違った非直線の形態で、示してある。実際のスロット（５）の形状は、レンズとミラーの組合せごとに決めることが必要であろう。
このように、本発明の付属装置は、従来の単眼カメラを使用して作るスプリットスクリーン左右画像を可能にし、左右の画像の収束は、カメラレンズの焦点調整により自動的に制御できる。要するに、焦点調整リングを回転させてレンズの焦点が調整できると、そのリング周りのスリーブ（６）も回転する。スリーブに適当な形状のスロット（５）に嵌まっているピン（９）は、ラック（８）を出し入れさせる。ラック（８）の運動が中心歯車（１７）を回転させ、これが、少なくとも１つのラック（１５）を通じて、外側ミラー（１２）の収束を調節させる。他方の外側ミラー（１２）は、連動機構を通じて、同時に且つ等しく反対側に移動する。この連動機構は、ミラー間の第２のラック（１８）でもよいし、単純な連結ロッド（２５、図２）でもよい。
図２は、望ましくは、視野等の相互関係を考慮して、どのようにして内側ミラー（１６）が調整されるかを示しいる。ミラー（１６）は、それらの会合するピボット（２３）で互いに蝶番とされ、ピボット（２３）は、レンズ（４）の光軸（１０）に沿って移動するネジロッド（２１）の端部に取着され、ネジロッド（２１）は、反対の端部のノブ（２０）を有し、ケース（１９）から外へ突出して、使用者によって調節できるようにされている。ネジロッド（２１）は、ミラーの中心線（１１）に沿ったスライド（２６）が垂直に貫通するブロック（２４）を貫通してねじ込まれている。二つの内側ミラー（１６）は、スライド（２６）に沿って自由に摺動するピボット（２２）上にミラーの中心点で取着されている。こうして、ノブ（２０）を回すと、ネジロッド（２１）がブロック（２４）の範囲内で回転し、センターピボット（２３）をその端部で、ブロック（２４）に近づけるか遠ざける。センターピボット（２３）がブロックに近づくと、ピボット（２２）が、スライド（２６）に沿って移動し、ミラー間の角度を広げる。同様に、もし、センターピボット（２３）がブロックから遠ざかると、ピボット（２２）が内側に摺動して、ミラー間をより鋭角に引き寄せる。
図３は、本発明の別の、より単純な代わりの実施例を示す。レンズの動的機構は、前の実施例と同じように、ラック（８）と中心ディスク（３５）により、維持している。２つの作動ロッド（３２）（３３）が、中心ディスク上の直径の相反対側の点と、外側ミラー（１２）の内側の端部に位置している外側ミラー（１２）垂直ピボット（１３）に取着されたオフセットロッド（３０）とを結合する。ピボット結合部（３１）は、この機構が作動する時は、その作動ロッドの自由な動きを確保している。レンズリング（４）がレンズにより近い対象物の方へ焦点調節すると、ピン（１９）が、スロット（５）によって外側へ移動させられ、ラック（１８）をより遠くへ押す。これは、ピニオンギヤ（１７）を回転し、中心ディスク（３５）を反時計周りに回転させる。中心ディスク（３５）が反時計周りに回転すると、作動ロッド（３２）（３３）が外側に動き、オフセットロッド（３０）を押して、外側ミラー（１２）を内側に向けさせる。これが、外側ミラー（１２）の視野を収束させる。
図４ないし図７は、本発明の付加的な実施例の模式的な表現である。各々の場合について、プッシュプルロッド（４３）は、レンズが焦点調整するかズームされると、前の図で示したようにスロットとピンの配置によるか、又は図８のサーボによるかあるいはその他の手段によるかを問わず、レンズ（不図示）に近づくか遠ざかるように動く。これらの図のそれぞれに、外側ミラー（１２）は、フレーム（４４）に内側の端部で垂直ピボット（４５）に装着されている。内側ミラー（１６）も、図４と５に示すように固定されているか、又は、図６と７に示すようにピボット（６２）によって、フレーム（４４）に装着されている。
図４において、外側ミラー（１２）は、フレーム（４４）を通って２つの外側ミラー（１２）間の一点にあるピボット結合部（４１）に至る伸長ロッド（４３）によって、単純に作動させられる。作動棒（４２）は、このピボットを、ミラー上の外側に補助的ピボット結合部（４１）を通してミラー（１２）と結合させている。プッシュプルロッド（４３）がレンズの方に後方に引かれると（図中破線で矢示したように）、外側ミラー（１２）の視野が収束される。
図５は、作動ロッド（４２）とピボット結合部（４１）の同様の配置を使用しているのは同じであるが、その配置がフレーム（４４）とミラー（１２）（１６）の後方に位置している。外側ミラー（１２）は、図３で使用したものと同様に、オフセットロッド（５０）により作動させられる。この場合、プッシュプルロッド（４３）をレンズから遠ざかる方向に押すと、外側ミラー（１２）の視野を収束させることができる。
図６は、外側ミラー（１２）を移動させるのに、図５と同じ配置を使用している。内側ミラー（１６）も、内側ミラーロッド（６０）を内側ミラー（１６）の外側端部から外側ミラー（１２）の垂直なピボット（４５）に近い点に移動させることによって、この配置で作動させられる。
図７に示すように付属のこの点を動かすことにより、設計者が内側ミラー（１６）と外側ミラー（１２）の相対的な運動を調節することができる。図７は、内側ミラーロッド（６０）の付属の点は、外側ミラー（１２）の中心におおよそ移動され、内側ミラー（１６）を、図６に示す配置よりも、外側ミラーに対して一層相対的に移動させることができる。内側ミラー（１６）のそのピボット点（６２）は、外側ミラー（１２）のピボット（４５）と一直線をなす点に移動する。図６の配置のこのような変化の結果として、外側ミラー（１２）と内側ミラー（１６）とは平行を維持して、変化したレンズの光軸とミラー間の角度と同じ量を動く。図７の配置は、プッシュプルロッド（４３）が焦点よりも焦点長さの変化に対応して移動するような適用に有用である。
自動焦点レンズ又は電気的焦点制御レンズは、レンズの焦点の調整時に回転させる焦点調整リングがないか、多分、焦点調整リングがレンズ筒の内部にあるか、そうでなければ、図１〜３のスロットピン機構のような機械的配置のために容易には接近できないものがある。
本発明のアダプターは、そのようなカメラシステムに使用することができる。図８に示すように、ステップモータ、サーボ、ソレノイドのような電気的アクチュエータ（８５）が、オフセットロッド（３０）を通して外側ミラー（１２）を回転させるための作動ロッド（８３）を駆動するために使用できる。もちろん、ロッドのこの特殊な配置は例として示したもので、他の配置が図１から図７にも示されており、また別の変形も使用可能である。好ましくは、別の電気的アクチュエータ（８４）が、内側作動ロッド（８２）と内側オフセットロッド（８１）のような機構によって、内側ミラー（１６）を分けて調整するように付け加えることもできる。２つの電気的アクチュエータが、マイクロプロセッサーや遠隔駆動回路のような公知の技術の電気回路により操作され、レンズを焦点調整し、光学的に、ズームする同様の回路によって駆動される。代わりに、作動信号が、レンズに物理的に装着された電気的位置センサから導き出すこともできる。
本発明は、カメラ自体から独立して、収束が対象物への焦点距離により制御され得る様な校正することもできる。これは、カメラレンズの回転に対応したカメラの改造やアダプタリングの準備を必要としないから、ある場合には好ましい。もし、カメラが、例えば、内部焦点調整レンズを有する場合には、取りつけるための接近可能な焦点リングはないであろうし、また、焦点信号をひきだすためにカメラ電子系統に孔をあけるのは好ましくないし、不可能であろう。その代わりに、その装置から対象物迄の距離を測定するための独立した焦点センサを使用することができる。
図９ないし図１１を検討するに、上記の実施例中で使用した構成要素と同じ要素は、以下では、特別に実施例の理解に必要でなければ、別に議論しない。
図９は、図１の配置に対応して、カメラ（１）の底部側から見た、本発明の図を示す。中心ギヤ（１７）は、ラック（８）の直線出入り運動により回転し、ラック（８）は、サーボモータ（１０３）のアクチュエーティングアーム（１０４）に取着されている。このサーボは、商業的に入手可能な多くのサーボ又はステップモータのどれかであればよい。こうして、サーボアーム（１０４）の動きは、ラック（８）が中心歯車（１７）を回転させ、ラック（１５）と（１８）がミラー（１２）を同時に反対方向に回転させる。
光学焦点センサ（１０１）は、必要ならば、適当なレンズ（１００）と共に、装置から対象物までの距離を測定し、よく知られたしかもビデオカメラや自動焦点ポイントショット静止カメラで使用されている手段により制御信号をサーボ（１０３）に供給する。光学センサは、赤外線又は最大コントラスト検知のような光学的方法を使用して、そのような用途に広く使用されている焦点センサのどれでも良い。
本発明の付属装置は、スプリットスクリーン左／右画像が、従来の単眼カメラを使用して作ることを可能にし、左右の画像の収束が焦点センサで自動的に制御される。
図１０は、本発明の他の実施例を示すが、超音波変換器（１０２）が対象物距離の測定の使用される。超音波変換器は、多年に亘りポラロイドインスタントカメラで使用されていた種類のもので、一連の超音波の飛び(pings)を対象物から撥ね飛ばして、その信号の戻るときの遅れ（ここでは、距離）に比例した焦点信号を提供する。
焦点調整信号は、電気的アクチュエーター（８５）例えば、ステップモータ、サーボ、ソレノイドを駆動して、図８の実施例に対応して、オフセットロッド（３０）により外側ミラー（１２）を回転させるように作動ロッド（８３）を駆動する。当然ながら、ロッドのこの特殊な配置は、例に示されているが、示された他の配置、あるいはその変形も利用することができる。好ましくは、別の電気的アクチュエーター（８５）が、作動ロッド（８２）と内側オフセットロッド（８１）のような機構によって、内側ミラー（１６）を別個に調節するのに付加されてもよい。２つの電気的アクチュエーター（８５）は、この装置に内装された距離センサによって駆動された、例えばマイクロプロセッサーや遠隔駆動回路のようなこの技術分野で知られた電気回路によって、操作されてもよい。
本発明のさらなる洗練さは、単眼カメラを、本発明の方法のために、２つの画像を作るのに、ＣＣＤ画像センサと置き換えることができる。小さいＣＣＤセンサ／レンズモデュールで、商業的に入手できるものが、この用途に適当である。このようなセンサが使用できる２つの基本的方法がある。それは、図１１に示すように外側ミラーを置き換えるか、図１２のように内側ミラーを置き換え得る。
図１１は、本発明の実施例を示すが、外側ミラーが、一対のＣＣＤ画像センサモデュール（１１２）で置き換えられている。装置の機構は、センサ（１１２）の収束を制御するが、このＣＩＰの元の適用の方法で、ビデオカメラ（１）の自動焦点によって駆動される。ビデオカメラ（１）は、この装置のために、狙い手段と焦点調整手段との両方で役立つ。元の適用で教示したように、二つの作動ロッド（３２）（３３）が、中心ディスク上の直径の相反対する点で、ＣＣＤセンサ（１１２）垂直ピボット（１３）に取着されたオフセットロッド（３０）と直接に連結され、オフセットロッド（３０）は、センサの内側端部に位置している。ピボット結合部（３１）は、その機構が動くときはロッドの自由な運動を確保する。レンズリング（４）が、レンズ近くにある対象物側に焦点調整されると、ピン（９）が、スロット（５）により外側に移動して、ラック（８）を押し出す。これがピニオンギヤ（１７）を回転させ、中心ディスクを反時計周りに回転する。中心ディスクが反時計周りに回転すると、作動ピボット（３２）と（３３）が外側に動き、オフセットロッド（３０）を押して、ＣＣＤセンサ（１１２）を内側方に回動する。これで、ＣＣＤセンサ（１１２）の視野を収束させる。
図１２は、このシステムを、カメラを完全に除いて、次の段階に移行する。その代わり、２重画像が、次の実施例中の内側ミラーの位置に背中合わせに塔載された一対のＣＣＤセンサ（１１６）（１１７）によって形成される。外側ミラーは、プッシュロッド（３０）、ピボット（３１）、ピボットロッド（３２）により、内側の端部の周りに回動する。ピボットロッド（３２）は、超音波焦点センサ（１１８）の制御下で、サーボ又はステップモータにより回転させられる中心アクチュエーティングディスク（３５）の反対側に取着されている。
図１１又は図１２の二つの配置の何れでも、ＣＣＤは、正確に同時に画像が捕らえられるように、注意深く連動していることが必要である。
機械的な配置（プッシュロッド、ラック、サーボなど）と、焦点センサの型（光学的、超音波的、カメラ的）が、本発明の教示の範囲で、「混合され、うまく適合」され、ここで与えられた実施例は、消耗しないタイプの組合せを示している。
本発明の装置は、対象物の位置を三次元（ｘ、ｙ、ｚ軸）的に決定するのに容易に使用され、一度、較正すれば、その測定が携帯型装置によって困難なくすることができる。図１３と図１４は、本発明の方法で使用できるように、本発明の装置を示す。図１３において、装置の視野内を飛んでいるハエ（１３５）の位置を決定しようとする。本発明のアダプターは、ビデオカメラ（１３０）に取着されて、視野の方向を指示している。レンズ（１３１）は、焦点調整され外側ミラー（１３２）（１３６）とが、回動して、本発明が教示する通りに、それら視野を収束する。ミラー（１３２）（１３６）の視野は、一点鎖線（１３４）（１３５）によりそれぞれ示される。２つのミラーからの画像の焦点の深さは、一対の円弧（１４８）（１４７）として示され、それらは、ハエ（１３５）の距離をカバーするように互いに重なっており、これは、レンズ（１３１）の焦点の深さが、対象物とその周辺領域を含むことを示している。
レンズ（１３１）の光学軸に対するミラーの角度（１３７）は、ピボット上のシャフトディジタイザーやその装置の機構に適した他の手段を使用して直接に、又は、レンズ（１３１）の焦点距離や実施例に含むなら焦点センサからの推定によって、測定される。
本発明の測定方法は次の通りである。
最初に、以下の段階で、装置（図１４と図１６参照）を較正する；
１．３次元で既知の位置にある複数の較正目標の一つに装置を向ける。目標は、画像枠を充たして、目標距離でレンズの視野の深さに含むように選ばれる。好ましくは、１６以上の目標が、カメラからの距離を変えて用いられる。
これは、目標の大きさが、各位置での視野を充たすようにして、外観からその距離によって変わることを意味する。各目標について、既知の位置にある複数の点が測定される。わずか１２の測定点（１４１）がこの例に示され、３列（１４２）（１４３）（１４４）で高さを変えて、配置されている。
２．カメラ上で、目標上のすべての測定点がレンズの視野深さ内にあるように画像の焦点を合わせる。同様に、本発明の教示に従って、ミラー（１３２）（１３６）の収束角度を調整する。左右の画像の視野が視野の深さにわたって、完全重複するようにする。これは、２つのビデオ画像（図６）−左（１５２）と右（１５３）とミラー角度（１４０）の表示を得る。
３．各測定点について、２つの画像の各々に、
ａ）点（１６０）の画像の二次元位置を測定する。例えば、左の画像上で、測定点（１６０）の画像は、ｘ（１５５）とｙ（１５７）に現れ、右の画像上で、ｘ（１５６）とｙ（１５８）に現れる。ｘ、ｙ座標は、図示のように、各軸の中点の（０，０）に対するものでよく、また、望ましい他の座標系いずれのものでもよい。望ましくは、画像の中心からの「角度と距離」測定値（ρ，θ）が、計算により適当な修正をして、使用できる。
ｂ）測定点の現実の座標を、（装置の位置に対して）三次元で記載する。
ｃ）目標上の残りの測定点について繰り返す。
４．目標上の各測定点の蓄積されたｘ，ｙ座標値、及び、測定点の現実の座標値から、ミラーの角度（即ち、対象物距離）のために、三次元での位置についての較正図を算出する。
５．複数の距離（即ち、ミラー角度）で、残りの較正目標についての段階４を通して段階３を繰り返す。
そして、この装置と方法を使用するには（図５）、
１．装置で対象物を狙い、焦点を調整する。
２．各画像（左画像（１５０）でＸL，ＹL、右画像（１５１）でＸR，ＹR）上で、対象物の位置を記録する。
３．ミラー（１３６）の角度（１３７）を測定又は推定する。
４．角度（１３７）を基礎にして較正図を選ぶ。
５．段階４で角度によって選ばれた較正図を使用して、各画像からのｘ，ｙ位置に内挿により、対象物（１３５）の３次元位置を再生する。
２つの画像から対象物の位置を計算する方法の一例として、公開論文；"Rational Design for Close-Range Photogrammetory"，Genaro T.Marzan，University of Illinois at Urbana-Champaign，Ph. D. 1976;University Microfilms International Dissertation Information Service number 76-16,161(220 pages)を参照されたい。

Claims (51)

1. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
   ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
   ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
   ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
   ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにし、
   ｅ）更に、角度が調整された時に、双方の内部ミラーがレンズの光軸に対して同じ角度を維持するように、レンズの光軸に対する内側ミラーの角度を調整するためのタンデム手段を備えたことを特徴とするレンズアタッチメント。
2. 上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、
   ａ）レンズの光学軸と外側ミラーの中心線との交差点に位置するセンターブロックを備え、該センターブロックはレンズの光学軸に沿って指向した第１孔とミラーのセンターラインに沿って指向する第２孔を有し、
   ｂ）上記二つの内側ミラーの端部が互いに接続される位置にセンターピボットを備え、上記二つのミラー間の接続は移動可能となっており、
   ｃ）上記ミラーの中心線上に位置し、上記センターブロックの第２孔を通り、上記レンズの光学軸の中央に位置するスライドを備え、該スライドは二つの端部とその一端が少なくともミラーの中心線上で内側ミラーを超えて延びるに充分な長さを有し、
   ｄ）二つのスライド用ピボットを備え、各々は上記スライドがスライドして挿入可能な孔と上記内側ミラーの一つがそのセンターライン位置で回転可能に装着されるピボットを備え、
   上記センターピボットを上記センターブロックの方向に光学軸に沿って移動させると、上記内側ミラーが取り付けられたスライド用ピボットが上記スライド上を外側に向けてスライドし、上記内側ミラーがそこで回転し、上記内側ミラーと光学軸との間の角度を平らにし、各内側ミラーをレンズの光学軸に対して同一角度に維持するようになっている請求項１記載のレンズアタッチメント。
3. 上記センターブロックの第１孔がネジ溝を有し、さらに適合溝を有するネジ溝付き調整ロッドを備え、該ロッドは上記センターブロックの第１孔を通り、上記センターピボットに装着され、上記ネジ溝付き調整ロッドを上記ネジ溝付き第１孔内で回転させることにより上記センターピボットをレンズの光学軸に沿って移動させるようになっている請求項２記載のレンズアタッチメント。
4. 上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、
   ａ）二つの内側ミラーの端部を互いに接続する位置にセンターピボットを備え、二つのミラー間の接続は移動可能となっており、
   ｂ）第１連動ロッドを備え、該ロッドは上記センターピボットから最も離れた位置のミラー端部近くの内側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第１端部と、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第２端部を有し、
   ｃ）第２連動ロッドを備え、該ロッドは上記第１連動ロッドの第１端部が内側ミラーに取り付けられると、同一取り付け地点で上記センターピボットから最も離れたミラー端部近くの他の内側ミラーにフレキシブルに取付けられる第１端部と、上記第１連動ロッドの第２端部が外側ミラーに取り付けられる同一位置に合う外側ミラーのある位置において、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付けられる第２端部を有し、
   上記外側ミラーがそのピボット上で移動するとき、上記第１及び第２連動ロッドが上記内側ミラーを等しく、反対方向に且つ同時に移動させるようになっている請求項１記載のレンズアタッチメント。
5. 上記第１及び第２連動ロッドの第２端部の外側ミラーへの取り付け地点が、外側ミラーの中心近くである請求項４記載のレンズアタッチメント。
6. 上記第１及び第２連動ロッドの第２端部の外側ミラーの取り付け地点が、外側ミラーのピボット中心近くである請求項４記載のレンズアタッチメント。
7. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを有するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
   ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
   ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を多い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
   ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
   上記連動手段が、
   i)上記ミラーの中心線に位置するセンターピニオンギアを備え、
   ii)上記外側ミラーの一つの垂直軸上に位置するミラーピニオンギアを備え、該ミラーピニオンギアを回転させることにより、外側ミラーがその垂直軸に沿って回動するようになっており、
   iii)上記センターピニオンギアをミラーピニオンギアに作動的に連動するラックを備え、上記センターピニオンギアを回転させると、該ラックが直線的に移動し、上記ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを回動させるようになっており、
   iv)上記他の外側ミラーを上記ミラーピニオンギアを有する外側ミラーに対して等しく且つ反対方向に移動させる連結手段を有し、
   ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにしたレンズアタッチメント。
8. 上記外側ミラーを回動させる連結手段が右外側ミラーの一端と、左外側ミラーの他端に接続する連動ロッドを備える請求項７記載のレンズアタッチメント。
9. 上記外側ミラーを回動させる連結手段が第２ミラーピニオンギアと、該第２ミラーピニオンギアと上記センターピニオンギアを接続させる第２ラックを備え、上記センターピニオンギアを回転させることにより第２ラックを直線的に移動させ、上記第２ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを他の外側ミラーの回動と等しく且つ反対方向に回動させるようになっている請求項７記載のレンズアタッチメント。
10. 上記連動手段の制御入力手段が上記センターピニオンギアに連結した制御ラックを備え、該制御ラックの直線的移動により上記センターピニオンギアを回転させるようになっている請求項７記載のレンズアタッチメント。
11. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
    ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
    ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにし、
    上記アダプター手段が、
    i)上記レンズのフォーカッシングレンズの一部分を囲み、それとともに回転するためにそれに接続され、その中に押圧されるスパイラル溝を有するアダプタースリーブを備え、
    ii)上記制御入力手段上に位置するピンを備え、
    iii)該ピンは上記アダプタースリーブのスパイラル溝内に保持され、上記アダプタースリーブが回転すると、その回転に伴って上記ピンを直線的に且つ比例的に移動させるようになっているレンズアタッチメント。
12. 上記スパイラル溝は、ピンの直線移動によって上記連動手段が上記外側ミラーを回動させ、上記レンズのフォーカッシングにより焦点距離を変えるとその選択された焦点距離において外側ミラーの視野が重複するように、形成されている請求項１１記載のレンズアタッチメント。
13. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
    ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、上記外側ミラーを回動させる連動手段が、上記外側ミラーに取り付けられる外側端部を有する一対の作動ロッドを備え、その外側端部は上記外側ミラーを回動させる垂直軸から間隔を置いており、内側端部は互いに接続し且つレンズの光学軸に平行に配置されたプッシュプルロッドに接続し、
    ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにしていることを特徴とするレンズアタッチメント。
14. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
    ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
    ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにし、
    上記外側ミラーが旋回する垂直軸が上記外側ミラーの内側端部に位置し、上記外側ミラーは、さらにその垂直軸において外側ミラーに接続し上記ピボットから後方に延びる第１端部と第２の端部を有するオフセットロッドを備え、また、上記外側ミラーを回動させる連動手段が上記オフセットロッドの第２端部に取り付けられた外側端部と互いに接続され、上記レンズの光学軸に平行に位置するプッシュプルロッドに接続する内側端部を有する一対の作動ロッドからなることを特徴とするレンズアタッチメント。
15. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
    ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
    ｄ）上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選択された距離に収束するようにし、
    上記アダプター手段が、上記レンズの焦点を代表する電気信号のための電気的入力手段と、上記連動手段の制御入力手段に接続され、機械的出力手段とを有し、上記電気信号に応答する動きを有する電気的アクチュエーターを備え、上記レンズの焦点を代表する電気信号により上記レンズの焦点の位置に適するようにミラーの収束を調整することを特徴とするレンズアタッチメント。
16. 上記電気的アクチュエーターがソレノイドである請求項１５記載のレンズアタッチメント。
17. 上記電気的アクチュエーターがステッパースウイッチである請求項１５記載のレンズアタッチメント。
18. 上記電気的アクチュエーターがサーボ機構である請求項１５記載のレンズアタッチメント。
19. 光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、
    ａ）左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レンズの光学軸の周りに対称的に鋭角を形成するようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、外側ミラーによって内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い、外側ミラーは垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を重複させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
    ｄ）上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、
    ｅ）上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動させる駆動手段を備え、上記外側ミラーの視野を上記測定手段により測定された距離に重複させるようになっており、
    ｆ）更に、角度が調整された時に、双方の内部ミラーがレンズの光軸に対して同じ角度を維持するように、レンズの光軸に対する内側ミラーの角度を調整するためのタンデム手段を備えたことを特徴とするレンズアタッチメント。
20. 距離測定手段が光学的焦点センサーである請求項１９に記載のレンズアタッチメント。
21. 距離測定手段が、超音波トランスジューサである請求項１９に記載のレンズアタッチメント。
22. 上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、
    ａ）レンズの光学軸と外側ミラーの中心線との交差点に位置するセンターブロックを備え、該センターブロックはレンズの光学軸に沿って指向した第１孔とミラーのセンターラインに沿って指向する第２孔を有し、
    ｂ）上記二つの内側ミラーの端部が互いに接続される位置にセンターピボットを備え、上記二つのミラー間の接続は移動可能となっており、
    ｃ）上記ミラーの中心線上に位置し、上記センターブロックの第２孔を通り、上記レンズの光学軸の中央に位置するスライドを備え、該スライドは二つの端部とその一端が少なくともミラーの中心線上で内側ミラーを超えて延びるに充分な長さを有し、
    ｄ）二つのスライド用ピボットを備え、各々は上記スライドがスライドして挿入可能な孔と上記内側ミラーの一つがそのセンターライン位置で回転可能に装着されるピボットを備え、
    上記センターピボットを上記センターブロックの方向に光学軸に沿って移動させると、上記内側ミラーが取り付けられたスライド用ピボットが上記スライド上を外側に向けてスライドし、上記内側ミラーがそこで回転し、上記内側ミラーと光学軸との間の角度を平らにし、各内側ミラーをレンズの光学軸に対して同一角度に維持するようになっている請求項１９記載のレンズアタッチメント。
23. 上記センターブロックの第１孔がネジ溝を有し、さらに適合溝を有するネジ溝付き調整ロッドを備え、該ロッドは上記センターブロックの第１孔を通り、上記センターピボットに装着され、上記ネジ溝付き調整ロッドを上記ネジ溝付き第１孔内で回転させることにより上記センターピボットをレンズの光学軸に沿って移動させるようになっている請求項２２記載のレンズアタッチメント。
24. 上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、
    ａ）二つの内側ミラーの端部を互いに接続する位置にセンターピボットを備え、二つのミラー間の接続は移動可能となっており、
    ｂ）第１連動ロッドを備え、該ロッドは上記センターピボットから最も離れた位置のミラー端部近くの内側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第１端部と、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第２端部を有し、
    ｃ）第２連動ロッドを備え、該ロッドは上記第１連動ロッドの第１端部が内側ミラーに取り付けられると、同一取り付け地点で上記センターピボットから最も離れたミラー端部近くの他の内側ミラーにフレキシブルに取付けられる第１端部と、上記第１連動ロッドの第２端部が外側ミラーに取り付けられる同一位置に合う外側ミラーのある位置において、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付けられる第２端部を有し、
    上記外側ミラーがそのピボット上で移動するとき、上記第１及び第２連動ロッドが上記内側ミラーを等しく、反対方向に且つ同時に移動させるようになっている請求項１９記載のレンズアタッチメント。
25. 上記第１及び第２連動ロッドの第２端部の外側ミラーへの取り付け地点が、外側ミラーの中心近くである請求項２４記載のレンズアタッチメント。
26. 上記第１及び第２連動ロッドの第２端部の外側ミラーの取り付け地点が、外側ミラーのピボット中心近くである請求項２４記載のレンズアタッチメント。
27. 上記連動手段が、
    ａ）上記ミラーの中心線に位置するセンターピニオンギアを備え、
    ｂ）上記外側ミラーの一つの垂直軸上に位置するミラーピニオンギアを備え、該ミラーピニオンギアを回転させることにより、外側ミラーがその垂直軸に沿って回動するようになっており、
    ｃ）上記センターピニオンギアをミラーピニオンギアに作動的に連動するラックを備え、上記センターピニオンギアを回転させると、該ラックが直線的に移動し、上記ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを回動させるようになっており、
    ｄ）上記他の外側ミラーを上記ミラーピニオンギアを有する外側ミラーに対して等しく且つ反対方向に移動させる連結手段を有する請求項１９記載のレンズアタッチメント。
28. 上記外側ミラーを回動させる連結手段が右外側ミラーの一端と、左外側ミラーの他端に接続する連動ロッドを備える請求項２７記載のレンズアタッチメント。
29. 上記外側ミラーを回動させる連結手段が第２ミラーピニオンギアと、該第２ミラーピニオンギアと上記センターピニオンギアを接続させる第２ラックを備え、上記センターピニオンギアを回転させることにより第２ラックを直線的に移動させ、上記第２ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを他の外側ミラーの回動と等しく且つ反対方向に回動させるようになっている請求項２７記載のレンズアタッチメント。
30. 上記連動手段の制御入力手段が上記センターピニオンギアに連結した制御ラックを備え、該制御ラックの直線的移動により上記センターピニオンギアを回転させるようになっている請求項２７記載のレンズアタッチメント。
31. 上記外側ミラーを回動させる連動手段が、上記外側ミラーに取り付けられる外側端部を有する一対の作動ロッドを備え、その外側端部は上記外側ミラーを回動させる垂直軸から間隔を置いており、内側端部は互いに接続し且つレンズの光学軸に平行に配置されたプッシュプルロッドに接続している請求項３０記載のレンズアタッチメント。
32. 上記外側ミラーが旋回する垂直軸が上記外側ミラーの内側端部に位置し、上記外側ミラーは、さらにその垂直軸において外側ミラーに接続し、上記ピボットから後方に延びる第１端部と第２の端部を有するオフセットロッドを備え、また上記外側ミラーを回動させる連動手段が上記オフセットロッドの第２端部に取り付けられた外側端部と互いに接続され、上記レンズの光学軸に平行に位置するプッシュプルロッドに接続する内側端部を有する一対の作動ロッドからなる請求項３０記載のレンズアタッチメント。
33. 上記駆動手段が、上記レンズの焦点を代表する電気信号のための電気的入力手段と、上記連動手段の制御入力手段に接続され、機械的出力手段とを有し、上記電気信号に応答する動きを有する電気的アクチュエーターを備え、上記レンズの焦点を代表する電気信号により上記レンズの焦点の位置に適するようにミラーの収束を調整する請求項１９記載のレンズアタッチメント。
34. 上記電気的アクチュエーターがソレノイドである請求項３３記載のレンズアタッチメント。
35. 上記電気的アクチュエーターがステッパースウイッチである請求項３３記載のレンズアタッチメント。
36. 上記電気的アクチュエーターがサーボ機構である請求項３３記載のレンズアタッチメント。
37. ａ）対象物に向かって外側を向き、垂直軸の周りに回動可能な左右の光学イメージジングセンサーを備え、
    ｂ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記光学イメージングセンサーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の光学イメージングセンサーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより光学イメージングセンサーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより光学イメージングセンサーの視野を分散させるようになっており、
    ｃ）上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、
    ｄ）上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動させる駆動手段を備え、上記光学イメージングセンサーの視野を上記測定手段により測定された距離に重複させるようになっていることを特徴とする三次元イメージ形成装置。
38. 上記光学イメージングセンサーがＣＣＤイメージングセンサーである請求項３７記載の装置。
39. 上記距離測定手段がビデオカメラの自動焦点機構である請求項３７記載の装置。
40. ａ）左右の光学イメンージングセンサーを備え、両者のセンサーは装置から対象物への線に対し垂直方向中央に位置する、該線上から外側に向くようになっており、
    ｂ）左右の外側ミラーを備え、両者は上記光学イメージングセンサーより広く、光学イメージングセンサーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、外側ミラーによって光学イメージングセンサーの視野の実質的に全体を覆い、外側ミラーは垂直軸の周りに回転するようになっており、
    ｃ）反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散させるようになっており、
    ｄ）上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、
    ｅ）上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動させる駆動手段を備え、上記外側ミラーの視野を上記測定手段により測定された距離に重複させるようになっていることを特徴とするレンズアタッチメント。
41. 上記光学イメージングセンサーがＣＣＤイメージングセンサーである請求項４０記載の装置。
42. 単一のレンズを使用し、三次元イメージを形成する装置であって、上記レンズをある選択された距離に焦点を合わせるフォーカッシング手段と、対象物方向で外側に向く左右の外側ミラーとを有し、該外側ミラーを垂直軸の周りに同時に且つ反対方向に回動させ、上記外側ミラーをレンズの焦点によりレンズの焦点と関連する収束角度で収束させる装置により、左右のイメージから三次元で対象物の位置を測定する方法であって、
    ａ）三次元で既知の位置にある複数の測定点を有する複数のターゲットによって上記装置を較正し、複数の較正マップを得、各マップは収束角度により示され、左右のイメージの各々における上記ターゲットの測定点の位置を表す複数の二次元座標を有し、複数の座標は三次元のターゲットにおける測定点の現実の位置を表すものであって、
    ｂ）上記装置で対象物を狙って焦点を合わせ、同時に上記外側ミラーを上記イメージの重複部分が最大になるように収束させ、
    ｃ）上記外側ミラーの収束角度を測定し、
    ｄ）上記測定された収束角度と最も正確に適合する較正マップを選択し、
    ｅ）上記左右のイメージの各々における上記対象物の二次元位置を測定し、
    ｆ）上記左右のイメージにおける測定された二次元位置を用いて、上記選択された較正マップから三次元の対象物の現実の位置を決定する測定方法。
43. 上記較正過程（ａ）が、
    ａ）各々が既知の位置の複数の測定点を有する複数のターゲットを選択し、
    ｂ）上記装置で複数のターゲットの一つを狙い、
    ｃ）上記装置を上記ターゲットに焦点を合わせ、上記ターゲットがレンズの視野の深さ内に実質的に完全に入るようにし、上記ミラーの収束を調整し、
    ｄ）上記収束角度を測定し、
    ｅ）上記左右のイメージの各々におけるターゲットの測定点の各々の二次元イメージ座標を測定し、
    ｆ）上記ターゲットの測定点の各々の左右の二次元イメージの座標を収束角度によって示された較正マップに記録し、
    ｇ）上記ターゲットの測定点の各々の現実の位置を収束角度によって示された上記較正マップ内に記録し、
    ｈ）残りのターゲットに対して、上記過程（ｂ）から過程（ｇ）を繰り返す請求項４２記載の測定方法。
44. 上記ターゲットが選ばれた距離におけるレンズの視野の深さ及び視界を実質的に完全に満たすようにサイズが選択される請求項４３記載の測定方法。
45. 二次元イメージの座標がｘ−ｙ座標として測定される請求項４２記載の測定方法。
46. 二次元イメージの座標がρ−θ極座標として測定される請求項４２記載の測定方法。
47. レンズが調整可能な焦点を有し、過程（b）でのミラーの収束がそのレンズの焦点位置の調整により調整される請求項４２記載の測定方法。
48. レンズが調整可能な焦点距離を有し、過程（b）でのミラーの収束がそのレンズの焦点距離の調整により調整される請求項４２記載の測定方法。
49. 単一のレンズを使用して対象に向けて外側に向き合った左右の外側ミラーを有し、外側ミラーが垂直軸周りに互いに反対側に同時に回転して、外側ミラーがレンズに対して収束角で収束するように調整されて、三次元イメージを創製する装置により造られた左右のイメージから三次元で物体の位置を測定する測定方法であって、その方法が、
    ａ）三次元で既知の位置で複数の測定点を有する複数の較正対象でその装置を較正することを含み、複数の較正図を作り、各較正図が収束角度で索引を付され、各較正図が、左右のイメージの各々の較正対象上の測定点の位置を表す複数の二次元座標を含み、複数の座標が三次元での較正対象上の測定点の実際の位置を表すようにし、
    ｂ）複数の較正図の一つを選び、
    ｃ）その選択した較正図に対応してミラーの収束を調節し、
    ｄ）上記装置を測定対象物に向けて狙いを付け、
    ｅ）対象が焦点条件内にあるとき、左右イメージの各々において測定対象物の二次元位置を測定し、
    ｆ）左右のイメージ中の測定対象物の測定された位置を用いて、選択された較正図から三次元で対象の実際の位置を決定すること、
    を含む三次元位置測定方法。
50. 上記過程ｅ）での焦点条件を、測定対象物に対して装置を相対的に動かすことにより生じさせる請求項４９記載の測定方法。
51. 当該装置の位置が固定され、測定対象物が過程ｅ）の焦点条件内に動くようにした請求項４９記載の測定方法。

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