JP5031494B2 - 望遠鏡システム - Google Patents

Description

この発明は望遠鏡システムに関する。

従来、基台と支柱と双眼鏡本体とを備える観光用双眼鏡が知られている（下記特許文献１参照）。

基台は支柱を垂直軸周りへ回転可能に支持する。支柱は双眼鏡本体を水平軸周りへ回転可能に支持する。
特開平９−９６７６５号公報（段落０００７、図１参照）

上述の観光用双眼鏡では、双眼鏡本体の２つの接眼部の間隔は人の両目の間隔に合わせて設定され、双眼鏡本体の２つの対物部の間隔は２つの接眼部の間隔より少し大きい程度である。

したがって、遠くの景色を立体的に観察することが困難である。

遠方の景色をより立体的に観察する為には、双眼鏡の対物レンズの間隔を距離に応じて十分大きくして離す必要がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は遠くの観察対象物をも立体的に観察することができる望遠鏡システムを提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１の発明の望遠鏡システムは、隔離配置され、対物光学系が収納された少なくとも２つの望遠鏡筒と、前記望遠鏡筒毎に設けられ前記望遠鏡筒を回転駆動して方位及び高度を独立に調節する回転駆動手段と、前記対物光学系で形成された光学像を撮像する撮像手段と、前記望遠鏡筒に対して隔離配置され、前記撮像手段で取得した画像を表示する表示手段と、前記撮像手段で取得した画像信号を前記表示手段に伝送する伝送手段と、前記回転駆動手段に回転駆動を指示する指示手段と、前記表示手段を構成する２つの表示装置に焦点が合い、更に、その間隔が観察者の両眼の間隔に対応して配置された２つの接眼光学系とを有する望遠鏡システムにおいて、前記望遠鏡システムが設置される位置における前記望遠鏡筒の視準方向と、前記望遠鏡システムが設置される位置から前記視準方向にある観察対象物までの距離とを関連づけて記憶する記憶手段を有し、前記指示手段により前記望遠鏡筒が前記観察対象物の方向に向けられたときに、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記望遠鏡筒を前記回転駆動手段により回転駆動して前記望遠鏡筒の方位及び高度を調節して前記観察対象物に視準させる制御手段を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、遠くの観察対象物をも立体的に観察することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１の実施形態に係る望遠鏡システムの平面を示す概念図、図２は図１に示す望遠鏡システムの正面を示す概念図、図３は図１に示す望遠鏡システムの一部を拡大した概念図である。

図１〜３に示すように、この望遠鏡システムは、２つの望遠鏡３，３´と２つの撮像素子（撮像手段）５，５´と２つの架台７，７´とレール９と旋回架台１０と記憶装置１２と表示手段の２つの液晶ディスプレイ（２つの表示装置）１３，１３´と２つの接眼レンズ（接眼光学系）１５，１５´とケーブル（伝送手段）１７，１７´と補正装置（補正手段）１９を備えている。

望遠鏡３，３´は、筒状の望遠鏡筒３１，３１´と、望遠鏡筒３１，３１´内に収容された対物レンズ（対物光学係）３２，３２´とを有している。

撮像素子５，５´は望遠鏡筒３１，３１´内の対物レンズ３２，３２´の焦点位置に配置されている。撮像素子５，５´は対物レンズ３２，３２´で取得した光学像を撮像する。

架台７は望遠鏡３の方位及び高度を調節可能に望遠鏡３を支持する。架台７は第１、第２の回転駆動装置（回転駆動手段）７１，７２と走行装置（間隔調節手段）７３とを有する。第１の回転駆動装置７１はモータ（図示せず）と望遠鏡３の回転量、角度（望遠鏡３の方位）を検出するロータリエンコーダ（図示せず）とを有する。第１の回転駆動装置７１は望遠鏡３の方位を調節するために望遠鏡３を垂直軸回りへ回転駆動する。第２の回転駆動装置７２はモータ（図示せず）と望遠鏡３の回転量、角度（望遠鏡３の高度）を検出するロータリエンコーダ（図示せず）とを有する。第２の回転駆動装置７２は望遠鏡３の高度を調節するために望遠鏡３を水平軸回りへ回転駆動する。走行装置７３はモータ（図示せず）と架台７の移動量、位置を検出するリニアポテンショメータ（図示せず）とを有する。走行装置７３は望遠鏡３，３´の間隔を調節するために架台７をレール９上で走行させる。

架台７´は望遠鏡３´の方位及び高度を調節可能に望遠鏡３´を支持する。架台７´は第１、第２の回転駆動装置（回転駆動手段）７１´，７２´と走行装置（間隔調節手段）７３´とを有する。第１の回転駆動装置７１´はモータ（図示せず）と望遠鏡３´の回転量、角度（望遠鏡３´の方位）を検出するロータリエンコーダ（図示せず）とを有する。第１の回転駆動装置７１´は望遠鏡３´の方位を調節するために望遠鏡３´を垂直軸回りへ回転駆動する。第２の回転駆動装置７２´はモータ（図示せず）と望遠鏡３´の回転量、角度（望遠鏡３´の高度）を検出するロータリエンコーダ（図示せず）とを有する。第２の回転駆動装置７２´は望遠鏡３´の高度を調節するために望遠鏡３´を水平軸回りへ回転駆動する。走行装置７３´はモータ（図示せず）と架台７´の移動量、位置を検出するリニアポテンショメータ（図示せず）とを有する。走行装置７３´は望遠鏡３，３´の間隔を調節するために架台７´をレール９上で走行させる。

レール９には、架台７，７´が離隔配置されている。したがって、架台７，７´に支持された望遠鏡３，３´同士もレール９上に離隔配置される。

旋回架台１０はレール９を垂直軸回りへ回転可能に支持する回転駆動装置１０１を有する。回転駆動装置１０１はレール９を垂直軸回りへ回転駆動するモータ（図示せず）とレール９の回転量、角度（方位）を検出するロータリエンコーダとを有する。

記憶装置１２は撮像素子５，５´からの画像信号を画像情報として記憶し、液晶ディスプレイ１３，１３´へ出力する。

液晶ディスプレイ１３は接眼レンズ１５の焦点位置に配置され、記憶装置１２から入力した画像情報を表示する。

液晶ディスプレイ１３´は接眼レンズ１５´の焦点位置に配置され、記憶装置１２から入力した画像情報を表示する。

接眼レンズ１５，１５´は液晶ディスプレイ１３，１３´に対向配置され、液晶ディスプレイ１３，１３´に表示された映像を拡大する。

液晶ディスプレイ１３，１３´及び接眼レンズ１５，１５´は筐体２０内に収容されている。筐体２０は望遠鏡３，３´に対して離隔配置されている。

図２、３に示すように、撮像素子５，５´はケーブル１７，１７´によって記憶装置１２に接続されている。記憶装置１２はケーブル１７，１７´によって補正装置１９を介して液晶ディスプレイ１３，１３´に接続されている。

また、架台７の第１、第２の回転駆動装置７１，７２及び走行装置７３は図示しない制御装置を介してケーブル２１，２２，２３によってジョイステック２５に接続されている。

同様に、架台７´の第１、第２の回転駆動装置７１´，７２´及び走行装置７３´は図示しない制御装置を介してケーブル２１´，２２´，２３´によってジョイステック２５´に接続されている。

ジョイステック２５，２５´は筐体２０の近傍に配置される。

この望遠鏡システムを使用するには、観察目標Ｓに対して２つの望遠鏡３，３´の対物レンズ３２，３２´を同一の観察対象物Ｓに向ける必要がある。
それには、まず、観察者が観察対象物Ｓまでのおおよその距離を判断又は測定し、その距離に応じて、望遠鏡３，３´の間隔、すなわち望遠鏡３，３´間の距離を適宜決める。望遠鏡３，３´の間隔の調節、すなわち架台７，７´の間隔の調節は左右のジョイステック２５，２５´を操作することによって行われる。

次に、左のジョイステック２５を操作して、左の望遠鏡３が観察対象物Ｓを視準するよう望遠鏡３の方位及び高度を調節するとともに、ピントを合わせる。

その後、右のジョイステック２５´を操作して、右の望遠鏡３´が観察対象物Ｓを視準するよう望遠鏡３´の方位及び高度を調節するとともに、ピントを合わせる。

その結果、左右の望遠鏡３，３´が同一の観察対象物Ｓを視準する。

対物レンズ３２，３２´で形成された像は撮像素子５，５´によって撮像され、その画像信号が画像情報としてケーブル１７，１７´を通じて記憶装置１２に記憶される。

液晶ディスプレイ１３，１３´では、記憶装置１２からの画像信号に基づいて映像を表示する。液晶ディスプレイ１３，１３´に表示された画像は接眼レンズ１５，１５´によって拡大され、観察者に観察される。このとき、左の液晶ディスプレイ１５の画像は観察者に左目に入り、右の液晶ディスプレイ１５´の画像は観察者の右目に入り、この左右の画像が頭の中で合成され、立体画像として見える。

以上の視準方法以外に次のような視準方法も考えられる。

レール９の正面９ａ（図１参照）を観察対象物Ｓに正対させた状態で、望遠鏡３の方位及び高度を観察対象物Ｓに合わせるとともに、観察対象物Ｓにピントを合わせる。このとき、観察対象物Ｓまでの距離に応じてピント距離が変化するが、このピント距離に応じて撮像素子５は対物レンズ３２に対して相対的に移動する。対物レンズ３２と撮像素子５との距離が分かれば、観察対象物Ｓまでの距離が分かる。観察対象物Ｓまでの距離が分かれば、もう一方の望遠鏡３´の対物レンズ３２´の視準すべき方位が分かるので、図示しない制御装置によって望遠鏡３´の方位を自動的に補正することができる。このときの望遠鏡３´の高度を望遠鏡３の高度に等しくする。

この視準方向の場合、観察対象物Ｓまでの距離を測定する測距装置を用いれば、更に高精度に視準を行うことができる。

以上の視準方法以外に更に次のような視準方法も考えられる。

観光地用の望遠鏡システムでは、見るべき観察対象物Ｓは限られるので、予め望遠鏡システムから複数の観察対象物Ｓまでの距離を測定して、架台３，３´の制御装置のメモリに記憶させておく。

観察者が望遠鏡３，３´をある観察対象物Ｓの方へ向けたら、その観察者はそのある観察対象物Ｓを見るものと判断し、その望遠鏡３，３´の向きから観察対象物Ｓを特定し、予め制御装置のメモリに記憶しておいた観察対象物Ｓまでの距離に応じて、望遠鏡３，３´の方位、高度及び望遠鏡３，３´間の距離を自動的に調節することにより、望遠鏡３，３´の視準を自動的に行うことができる。この場合、ジョイスティック１個で２台の望遠鏡を操作することが可能である。

以上のように、望遠鏡３，３´を正しく視準しても、架台３、３´のガタツキなどにより、左右の撮像素子５，５´の画像がずれることがある。この場合、次のようにして画像のずれを補正することができる。

補正装置１９において、左右の撮像素子５，５´の画像の同じ特徴部分の座標情報を解析し、左右の画像の特徴部分のずれを検出する。左右の画像の特徴部分のずれを検出したら、そのずれの量だけ（例えば、画素何個分というように計測される）一方の画像を移動させて他方の画像に合わせる補正をして液晶ディスプレイ１３，１３´へ出力する。

第１、第２の回転駆動装置７１，７１´，７２，７２´はロータエンコーダを有し、旋回架台１０の回転駆動装置１０１によってレール９の正面９ａを観察対象物Ｓに対して正対させることができるので、このロータリエンコーダの角度（望遠鏡３，３´の方位）に基づき、三角測量の方法を用いて観察対象物Ｓまでの距離を測定することができる。また、上述のように、撮像素子５と対物レンズ３２との間隔から観察対象物Ｓまでの距離を測定することもできる。このように、観察対象物Ｓまでの距離を測定できる場合、観察対象物Ｓの距離に応じてレール９の長手方向の望遠鏡３，３´間の距離を自動的に調節するようにするとよい。

この実施形態によれば、望遠鏡３，３´が離隔配置されているので、遠くの観察対象物Ｓでも立体的に見ることができる。

また、架台７，７´を支持するレール９が旋回架台１０に設置されているので、全方位を観察することができる。

図４はこの発明の第２の実施形態の係る望遠鏡システムの正面を示す概念図である。

第１実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。

望遠鏡３，３´内に配置された撮像素子５，５´（図３参照）はケーブル２２６，２２６´を介して立体画像合成装置（立体画像合成手段）２２７に接続されている。

立体画像合成装置２２７はケーブル２２８によって情報合成装置（情報合成手段）２３０を介して立体画像表示装置２２９に接続されている。

立体画像表示装置２２９は液晶ディスプレイ２２９ａとレンチキラーレンズ２２９ｂとで構成されている。レンチキュラーレンズ２２９ｂは液晶ディスプレイ２２９ａの画像表示面に配置されている。

立体画像合成装置２２７では撮像素子５，５´で得られた画像が細かくストライプ状に分断され、この分断された数個の画像を連結させ一つの画像集合体が構成される。そして、立体画像合成装置は撮像素子５の画像から得られた画像集合体と撮像素子５´の画像から得られた画像集合体とを交互に並べて立体画像を合成する。この立体画像は液晶ディスプレイ２２９ａに表示される。液晶ディスプレイ２２９ａに表示された立体画像はレンチキュラーレンズ２２９ｂを介して観察者に観察されるので、左目では撮像素子５の画像で得られた画像集合体が観察され、右目では撮像素子５´の画像で得られた画像集合体が観察される。その結果、立体画像が立体視される。

この実施形態では、情報合成装置２３０が備えられているので、図示しない入力装置から入力された文字情報や画像情報のデータを立体画像に合成することができる。更に情報合成装置２３０をパーソナルコンピュータに接続すれば、インターネットから得た文字情報や画像情報のデータを立体画像に合成することもできる。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

図５はこの発明の第３の実施形態の係る望遠鏡システムの正面を示す概念図、図６は図５に示す望遠鏡システムの一部の拡大した概念図である。

第１の実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、主な相違部分についてだけ説明する。

第１の実施形態では、対物レンズ３２，３２´で得られた光学像を撮像素子５，５´で光電変換してその画像信号をケーブル１７，１７´等を介して液晶ディスプレイ１３，１３´に伝送し、液晶ディスプレイ１３，１３´で表示された画像を接眼レンズ１５，１５´を介して見ていたが、第３の実施形態では、図５，６に示すように、対物レンズ３２，３２´で得られた光学像を光ファイバ３３１，３３１´を介して筐体３２０内に配置された接眼レンズ３１５，３１５´に伝送し、接眼レンズ３１５，３１５´で拡大観察できるようにした。

この実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏すると共により装置構成を簡略化できる。

図７はこの発明の第４の実施形態の係る望遠鏡システムの概念図である。

第４の実施形態の望遠鏡システムは４つの望遠鏡４０３を有する。望遠鏡４０３は第１の実施形態の望遠鏡システムの望遠鏡３と同様の構成のものである。望遠鏡４０３は架台（図示せず）に方位及び高度を調節可能に支持されている。この架台は走行装置を有しておらず、屋上４０２ａの床に固定されている。したがって、第４実施形態の場合、望遠鏡４０３同士の間隔を調節することができない。しかし、望遠鏡４０３同士は十分に離隔しているので、望遠鏡４０３同士の間隔を調節することができなくても、特に問題はない。

第４の実施形態は第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上述の実施形態の場合、望遠鏡３，３´、４０３は地面から同じ高さの場所に配置されているが、望遠鏡３，３´、４０３に対して高さの異なる場所に望遠鏡を配置すれば、上下方向にも立体視することができる。

また、上述の実施形態では、表示装置として液晶ディスプレイ１３，１３´が用いられているが、表示装置としては液晶ディスプレイに限られない。

なお、立体画像表示装置として、レンチキュラーレンズ２２９ｂ付きの液晶ディスプレイ２２９ｂが用いられているが、立体画像表示装置としてはレンチキュラーレンズ２２９ｂ付きの液晶ディスプレイ２２９ｂに限られない。

また、上述の実施形態では、指示装置としてジョイステック２５，２５´が用いられているが、指示装置はジョイステック２５，２５´に限られず、例えば、キーボード、マウス等を用いてもよい。

図１はこの発明の第１の実施形態に係る望遠鏡システムの平面を示す概念図である。 図２は図１に示す望遠鏡システムの正面を示す概念図である。 図３は図１に示す望遠鏡システムの一部を拡大した概念図である。 図４はこの発明の第２の実施形態の係る望遠鏡システムの正面を示す概念図である。 図５はこの発明の第３の実施形態の係る望遠鏡システムの正面を示す概念図である。 図６は図５に示す望遠鏡システムの一部の拡大した概念図である。 図７はこの発明の第４の実施形態の係る望遠鏡システムの概念図である。

符号の説明

３１，３１´：望遠鏡筒、３２，３２´：対物レンズ（対物光学係）５，５´：撮像素子（撮像素子）、７１，７１´：第１の回転駆動装置（回転駆動装置）、７２，７２´：第２の回転駆動装置（回転駆動装置）、７３，７３´：走行装置（間隔調整手段）、１３，１３´：液晶ディスプレイ（２つの表示装置）、１５，１５´３１５，３１５´：接眼レンズ（接眼光学系）１７，１７´：ケーブル（伝送手段）、１９：補正装置（補正手段）、２５，２５´：ジョイスティック（指示手段）、２２７：立体画像合成装置（立体画像合成手段）、２２９：立体画像表示装置（１つの表示装置）、２３０：情報合成装置（情報合成手段）、３３１，３３１´：光ファイバ（伝送手段）。

Claims (6)

1. 隔離配置され、対物光学系が収納された少なくとも２つの望遠鏡筒と、
   前記望遠鏡筒毎に設けられ前記望遠鏡筒を回転駆動して方位及び高度を独立に調節する回転駆動手段と、
   前記対物光学系で形成された光学像を撮像する撮像手段と、
   
   前記望遠鏡筒に対して隔離配置され、前記撮像手段で取得した画像を表示する表示手段と、
   前記撮像手段で取得した画像信号を前記表示手段に伝送する伝送手段と、
   
   前記回転駆動手段に回転駆動を指示する指示手段と、
   前記表示手段を構成する２つの表示装置に焦点が合い、更に、その間隔が観察者の両眼の間隔に対応して配置された２つの接眼光学系と
   を有する望遠鏡システムにおいて、
   前記望遠鏡システムが設置される位置における前記望遠鏡筒の視準方向と、前記望遠鏡システムが設置される位置から前記視準方向にある観察対象物までの距離とを関連づけて記憶する記憶手段を有し、前記指示手段により前記望遠鏡筒が前記観察対象物の方向に向けられたときに、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記望遠鏡筒を前記回転駆動手段により回転駆動して前記望遠鏡筒の方位及び高度を調節して前記観察対象物に視準させる制御手段
   を備えていることを特徴とする望遠鏡システム。
2. 前記少なくとも2つの望遠鏡筒どうしの間隔を調節する間隔調節手段を備え、
   前記制御手段はさらに前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記少なくとも２つの望遠鏡筒どうしの間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の望遠鏡システム。
3. 離隔配置され、方位及び高度を独立に調節可能であり、対物光学系が収納された少なくとも２つの望遠鏡筒と、
   前記望遠鏡筒に取り付けられ、前記対物光学系で形成された光学像を撮像する撮像手段と、
   前記望遠鏡筒に対して離隔配置され、前記撮像手段で取得した画像を表示する表示手段と、
   前記撮像手段で取得した画像信号を前記表示手段に伝送する伝送手段と、
   前記望遠鏡筒の前記方位及び前記高度を調節し、有限距離の観察対象物に対して、前記観察対象物までの距離に応じて同一観察対象物に視準するための前記望遠鏡筒を回転駆動する回転駆動手段と、
   前記望遠鏡筒から前記同一観察対象物までの距離に応じて前記望遠鏡筒同士の間隔を調節する間隔調節手段と、
   前記同一観察対象物に対して前記対物光学系が視準するように前記回転駆動手段に指示するとともに前記望遠鏡筒同士の間隔の調節のために前記間隔調節手段に指示する指示手段と、
   前記指示手段の指示に基づいて前記回転駆動手段及び前記間隔調節手段を制御する制御手段と、
   前記表示手段を構成する２つの表示装置に焦点が合い、更に、その間隔が観察者の両眼の間隔に対応して配置された２つの接眼光学系と
   を備え、
   前記制御手段は、前記望遠鏡筒が設置された場所から観察されることが予想される複数の前記観察対象物までのそれぞれの距離、方位及び高度並びに前記望遠鏡筒同士の間隔の情報を記憶したメモリを有し、観察者により前記指示手段が操作されて前記複数の観察対象物のうちのある観察対象物から別の観察対象物へ前記望遠鏡筒のうちの１つの望遠鏡筒が動いたとき、その望遠鏡筒の動きに基づいて前記観察者が前記別の観察対象物を観察するものと判断し、前記メモリに記憶された前記情報に基づいて前記回転駆動手段及び前記間隔調節手段を自動的に制御して前記望遠鏡筒のうちの別の望遠鏡筒の前記方位及び前記高度並びに前記望遠鏡筒同士の間隔を調節する
   ことを特徴とする望遠鏡システム。
4. 前記撮像手段で取得した画像を立体画像に合成し、その立体画像を前記表示手段を構成する１つの表示装置に表示させる立体画像合成手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の望遠鏡システム。
5. 前記撮像手段で取得した画像に文字情報や画像情報の少なくとも一方を合成して前記表示手段に表示させる情報合成手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の望遠鏡システム。
6. 前記２つの望遠鏡筒のそれぞれに取り付けられた前記撮像手段で取得した画像の座標情報を解析し、それらの画像のずれを補正する補正手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の望遠鏡システム。

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