JP5116168B2 - 立体映像撮影レンズ系 - Google Patents

Description

本発明は、立体映像を撮影するための立体映像撮影レンズ系に関し、左側と右側にそれぞれの映像認識レンズを置き、光を合成して１つのＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）に映像を結像させることにおいて、光量の損失が発生しない構造を有する立体映像撮影レンズ系に関する。

現在、国内はもちろん、全世界的に立体映像の重要性が深く認識されることによって、様々な研究が進められている。

しかし、様々な研究が進められているにもかかわらず、研究の方向は、主にディスプレイに焦点を合わせているだけで、立体映像撮影装置に関する研究はそれほど進められていない。

その理由は、皮肉なことに、立体映像の重要性に関する認識とは違って、立体映像撮影は、２台のレンズ系を同時に使用すれば済むという認識が強いためであると考えられる。

しかし、２台のレンズ系を使用する場合には、１台のレンズ系を使用するときより、実際の使用上で種々の問題点が発生する。

すなわち、第一に、図１に示すように、レンズ部１２０とレンズ系本体１１０とからなる２台のレンズ系１００を人の眼点距離（約６５mm）１３０と同一の距離を維持しにくいという問題点がある。

第二に、前記２台のレンズ系１００を回路的に同期させにくいという問題点がある。

第三に、価格の側面において、レンズ系１００を２台使用しなければならないので、コストの上昇はもちろん、追加的にズームレンズと焦点調節レンズを同一に作動させにくいという問題点と、またモータなどの装置を付着しにくいという問題点がある。

第四に、物体１４０を近接撮影する場合、２台のレンズ系１００の正確な角度調節が難しく、またモータ及び装置（図示せず）を別途に付着しなければならないので、大きさが非常に大きくなるという問題点などがある。

第五に、近接物体を撮影するために、レンズ系を中心の方に傾けた場合、キーストーンが発生して、左側と右側の映像が一致しない、いわゆる、垂直時差が発生する。

実際に放送用ＨＤ（ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）級にあたるレンズらは、最初製作時から立体撮影用として製作されたものではないため、レンズの大きさが太く（通常、レンズの外径が９５mm以上）、レンズ系本体の厚さは、それより１．５倍以上になるため、眼点距離（約６５mm程度）より広い距離に２台のレンズ系１００を置くようになることで、近接撮影された映像を再生して見ると、目に大きな負担感を与え、レンズ系の大きい体積と重い重量により、円滑な撮影が容易に行われない実情である。

このように２台のレンズ系１００を使用して立体映像を撮影する方式で発生する問題点を解決するために、１台のレンズ系に両眼レンズを形成させた立体映像撮影レンズ系が一部開発されている。

その一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、既存のカムコーダ２００に両眼の２重構造の無焦点アダプダレンズ系２１０を付着させた構成がある。

このような構成では、既に販売されたカムコーダのレンズ設計性能が分からない状況でアダプダを設計しなければならないので、相互結合時、十分な解像力を有することができなく、また画角が広い場合の撮影時にはカムコーダレンズの前段で角度が大きくなるため、両眼距離（６５mm）を維持しにくい。

それだけでなく、前記カムコーダ２００の内部に装着されたズームレンズの焦点距離が変換（ｚｏｏｍｉｎｇ）されるとき、主光線の入射点、すなわち、入射瞳の位置が変わるので、４群のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４からなるアダプダレンズ系でもズームレンズが要求する入射瞳の変化に対応して入射瞳が変化されなければならない。

しかし、アダプダレンズ系がこれを補償することができないという短所によって、画角が十分に具現できず、周辺が暗くなる現象（ケラレ）が発生する。

なお、左側と右側の光を合成するために、ビームスプリッタ（Ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ：ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３）に反射された２つの光を合成する装置）を使用しているため、５０％の光のみを使用することができるので、残り５０％の光は損失をもたらしている。

したがって、このような構成では、低級の立体映像しか得ることができないという問題点がある。

そして、上記構成の他に、図３に示すように、焦点を調節する第１群レンズ３１１、倍率変換及び補償を担当する第２群レンズ３１２、第３群レンズ３１３、及びマスターレンズである第４群レンズ３１７など４つの群からなるズームレンズ３１０が形成される。

前記ズームレンズ３１０の第３群レンズ３１３の後には絞り（図示せず）が形成され、該絞りの後方には全反射プリズム３１５とＸ−ｃｕｂｅ３１６が形成されている。

また、前記絞りは、第３群レンズ３１３の後と全反射プリズム３１５の前に位置しており、絞りとほとんど付いている位置に回転円板３１４を置いて、左側映像が絞りを通過するときには右側映像を遮断させ、右側映像が絞りを通過するときには左側映像を遮断させて、左側と右側の映像を交互にＣＣＤ（図示せず）に結像されるようにした。

なお、物体が無限に遠い距離にある場合には２つの光軸（注視角：物体を観測する角度）が平行になるが、近い距離にある物体を撮影するためには、ズームレンズ３１０の第３群レンズ３１３の後に位置している全反射プリズム３１５の回転を用いて、近距離物体に対して注視角を変化させている。

このように、第３群レンズ３１３と第４群レンズ３１７との間に光を合成するためのＸ−ｃｕｂｅ３１６を配置していることから、高倍率（ズーム比率の高い）のズームレンズ３１０を設計しにくいという短所により、実際にはズーム比率が３倍程度までしかなり得なかった。

このような構成では、両眼のレンズを介して入ってくる光３２０をＸ−ｃｕｂｅ３１６によって立体映像を合成する場合、Ｘ−ｃｕｂｅ３１６の特性によって光３２０量を２５％しか使用できないという短所がある。

すなわち、開発されたレンズのＦ＃が２．８や左／右からくる光を合成するためにＸ−ｃｕｂｅ３１６を使用することによって、光量を１／４しか活用できなくなり、実際にはＦ５．６のレンズになってしまった結果と同じである。

なお、前記Ｘ−ｃｕｂｅ３１６の製作精度が完璧ではない場合、二重像が生じるという問題点も発生する。

また、Ｘ−ｃｕｂｅ３１６が光量を２５％しか活かすことができないという短所を解消するために、前記図３の構成に、光分割器を併合した技術もあるが、光分割器を使用すると、光量を５０％まで使用することはできるが、１００％使用は不可能であるという問題点がある。

本発明は、上記のような従来の問題点らを解決するためになされたものであって、Ｘ−ｃｕｂｅ又はビームスプリッタを使用する方式に代わって、全反射ミラーと、反射と透過とを交互にする回転円板又は全反射ミラーと、ミラーを形成したガルバノメータ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ）又は全反射ミラーとデジタルミラー装置の組み合わせからなる光透過／反射装置を配置して、光量の損失なく、高ズーム比率と高解像の立体映像を得ることができるようにし、また絞りを両眼のレンズの２ヶ所（図示せず）に使用せず、１つの絞りのみを使用するようにすることによって、簡単な構造を成すようにすると同時に、特に、左側・右側第１リレーレンズ部と第２リレーレンズ部との焦点距離を等しく形成して倍率を１倍に成し、前記左側・右側第１リレーレンズ部を透過した光が前記第２リレーレンズ部に平行に進行して、平行に入射するようにした立体映像撮影レンズ系を提供することにその目的がある。

上記目的を達成するための本発明に係る立体映像撮影レンズ系は、立体映像撮影レンズ系であって、その光学系の前半部に配置される左側・右側前面レンズ部と、前記左側・右側前面レンズ部の後方に形成される左側・右側第１リレーレンズ部と、前記左側・右側第１リレーレンズ部の後方に形成されて、左側と右側の映像を含む光を交互に透過させたり反射させる光透過／反射装置と、前記光透過／反射装置の後方に形成されて、入射される光の画質を補償する第２リレーレンズ部と、前記第２リレーレンズ部の後方に形成されて、前記第２リレーレンズ部を経て入射される、補償された光の画質を赤、緑、青の３原色に分離する色合成プリズム及びＣＣＤを含んでなり、前記左側・右側第１リレーレンズ部と第２リレーレンズ部との焦点距離を等しく形成して、倍率が１倍を成すようにすることによって、軸上の光のみを見るとき、前記左側・右側前面レンズ部によって結像される像点の位置に前記左側・右側第１リレーレンズ部の前焦点を置かせ、前記左側・右側第１リレーレンズ部を透過した光が平行に進行されて前記第２リレーレンズ部に平行に入射して、像面に焦点が結像されるようになされる。

選択的に、前記光透過／反射装置は、全反射ミラー、回転円板又は全反射ミラー、ガルバノメータ又は全反射ミラー、デジタルミラー装置の組み合わせのうち、何れか１つからなることを特徴とする。

また、前記左側・右側前面レンズ部は、ズームレンズ又は固定焦点レンズのうち、何れか１つで形成されることを特徴とする。

なお、前記ガルバノメータは、１つ又は２つの反射ミラーを有し、左／右に回転するか、又は上／下に移動することができるもののうち、何れか１つからなることを特徴とする。

また、前記ガルバノメータは、リレーレンズを介して入射される光に対する反射ミラーの角が０°又は４５°を成すようにしたことを特徴とする。

前記ガルバノメータは、反射ミラーの角が０°の場合には、左側光が透過してＣＣＤに向かうようになり、４５°の場合には、右側光が反射されてＣＣＤに向かうようになることを特徴とする。

前記回転円板は、１つ以上の穴が形成されたことを特徴とする。

以上で詳しく説明したように、本発明に係る立体映像撮影レンズ系によれば、左側・右側前面レンズ部によって結像された映像を、焦点距離を等しくし、倍率を１倍を成すように形成した左側・右側第１リレーレンズ部及び第２リレーレンズ部と、全反射ミラー、回転円板、ガルバノメータ、デジタルミラー装置の各組み合わせからなる光透過／反射装置などの光合成によって光量の損失なしに１つのＣＣＤに結像させることができる優れた効果がある。

なお、従来の２台のレンズ系を使用する立体映像撮影方式に比べ、両眼レンズの間隔を６５mmまで減らすことができる効果があり、また従来のＸ−ｃｕｂｅを採用した構成とビームスプリッタを採用した構成に比べ、光量の損失が全くなしに立体映像を具現することができる効果があり、レンズの交換時に前半部に位置している左側・右側前面レンズ部のみを交換することによって、レンズの交換を容易にできるなどの優れた効果がある。

このように構成された本発明に係る立体映像撮影レンズ系について、添付図面を参照して以下でより具体的に説明する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、立体映像撮影レンズ系の前半部には、固定焦点レンズ又はズームレンズからなる左側・右側前面レンズ部４１０が配置される。

本発明では、前記左側・右側前面レンズ部４１０の一実施例として、第１群レンズ４１１、第２群レンズ４１２、第３群レンズ４１３、第４群レンズ４１４及びマスターレンズ部である第５群レンズ４１５からなるズームレンズを適用した。したがって、以下では、固定焦点レンズ又はズームレンズとして適用できる左側・右側前面レンズ部４１０をズームレンズにのみ局限して説明する。

前記左側・右側前面レンズ部４１０の第１群レンズ４１１は、焦点調節部として、近接物体に対して映像を鮮明に結像するようにする役割を果たす。すなわち、物体の距離が近くなると、焦点調節部が前へ移動しつつ、ＣＣＤ４８０に鮮明な像を検出するようにする役割を果たす。

そして、第２群レンズ４１２、第３群レンズ４１３、第４群レンズ４１４は、変倍系と呼ばれるが、前／後に移動しつつ、ズームレンズ系の焦点距離を変化させて、物体の大きさと画角を変化させる役割を果たす。

前記マスターレンズ部である第５群レンズ４１５は、最終的に鮮明な映像を結像するようにする役割を果たす。

前記左側・右側前面レンズ部４１０の第５群レンズ４１５の後方には、左側・右側第１リレーレンズ部４２０が配置される。

そして、前記左側・右側第１リレーレンズ部４２０の後方には、左側と右側の映像を含んだ光を交互に透過させたり反射させる光透過／反射装置４３０が配置される。

前記光透過／反射装置４３０は、光の進路を変化させる全反射ミラー４３１−１，４３１−２，４３１−３と、Ｘ−ｃｕｂｅ代わりに反射と透過を交互にする１つ以上の穴４３２ａを有して、モータ４３２ｂによって回転する回転円板４３２などからなる。

前記光透過／反射装置４３０の後方には、光線（光）が通過する穴径を調節して、光量を制御する絞り４５０が配置される。

ここで、前記絞り４５０と回転円板４３２は、相互共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ：２つの点又は線、又は数が互いに特殊な関係を有しており、互いに転換してもその性質の論究上、変化がない場合のその２つの関係をいう。）された位置になるように設計して、前記回転円板４３２がまた１つの絞りの役割を果たすことができる地点に位置している。

したがって、前記絞り４５０を前記左側・右側前面レンズ部４１０の第４群レンズ４１４と第５群レンズ４１５との間に配置するか、又は前記光透過／反射装置４３０の回転円板４３２に近接する後方の位置に配置してもよい。

このような共役条件を維持するために、ズームレンズから出射する主光線がズーミング（ｚｏｏｍｉｎｇ：焦点距離変換による倍率変換）中にも一定の角度を維持しなければならず、このために、前記左側・右側前面レンズ部４１０の第４群レンズ４１４と第５群レンズ４１５との間に配置された絞り４５０と、前記第５群レンズ４１５の位置がズーミング（ｚｏｏｍｉｎｇ）中に変わらないようにして、主光線の出射角が常に一定するように設計されなければならない。

しかし、ズーミング中に絞り４５０の位置が変わることができるようにするべきであれば、絞り４５０の以後にある光学系の位置を変化させて、ズームレンズから出射する主光線の角度を常に一定に維持できるようにしなければならない。

また、前記絞り４５０を前記左側・右側前面レンズ部４１０の第４群レンズ４１４と第５群レンズ４１ ５との間に配置するか、又は前記光透過／反射装置４３０の回転円板４３２に近接する後方の位置に配置する場合、共役関係を維持させるために、ズームレンズの主光線の角度とリレーレンズの主光線の入射角度を正確に一致させるようにリレーレンズが設計されていなければならない。

前記絞り４５０の後方には、第２リレーレンズ部４６０が配置される。

前記第２リレーレンズ部４６０の後方には、色合成プリズム４７０が配置されており、前記色合成プリズム４７０の後方には、ＣＣＤ４８０が配置される。

このような本発明の構成によれば、前記左側・右側前面レンズ部４１０によって結像される像面の位置を左側・右側第１リレーレンズ部４２０の前焦点位置と一致させると、前記左側・右側第１リレーレンズ部４２０を透過した光は平行光になって、前記回転円板４３２の穴を通過したり、穴の開いていない部分で反射するようになる。

また、前記平行光は、第２リレーレンズ部４６０によって前記色合成プリズム４７０の後に配置されたＣＣＤ４８０に映像を結像するようになる。

前記色合成プリズム４７０は、入射された光をｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅの３原色に分離して、ＣＣＤ４８０に映像を結像する役割を果たす。

一方、前記光透過／反射装置４３０の全反射ミラー４３１−１，４３１−２，４３１−３の役割は、光の方向を折り曲げる役割の以外に、近接撮影の場合、注視角を変化させる役割を果たす。すなわち、上記図３の近接物体に対して２つの全反射プリズム３１５が回転することと同じ原理である。

ここで、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−３を回転させると、回転方向は相互反対方向になり、全反射ミラー４３１−２，４３１−３を回転させると、回転方向は相互同一方向になって、機構構造物の構成上、簡単な構造になることができる。

このように構成された本発明の立体映像撮影レンズ系は、左側・右側前面レンズ部４１０の焦点距離が７．５３mm〜７５．３mmであって、ズーム比率が１０倍のズームレンズであり、Ｆ＃は２．８である。

また、使用されるＣＣＤ４８０は、２／３インチ（実際の映像が結像される対角長１１mm）であり、横と縦との比率が１６：９であるため、前記ＣＣＤ４８０の大きさは、横（水平）９．５９mm、縦（垂直）５．３９mmとなる。

これによる画角を計算してみると、焦点距離が７．５３mmの場合、水平６５度［＝２×ｔａｎ―１（９．５９／（２×７．５３））］、垂直３６．６度［＝２×ｔａｎ−１（５．３９／（２×７．５３））］、対角７４．６度［＝２×ｔａｎ―１（１１／（２×７．５））］となる。

一方、最近接撮影距離を７００mmとする場合、両眼距離６５mmの中央にある物体を見る角度は、２．６５８度［＝ｔａｎ―１（６５／２／７００）］となり、これを注視角の変化といい、ズームレンズは、水平方向に６７．６５８度（＝６５度＋２．６５８度）まで撮影できるように設計されなければならず、これを対角に換算すると、対角線１２．１mmまで良い映像が結像されるように設計されなければならない。

したがって、このような用途として使用されるレンズは、通常的に設計製作されたレンズより１０％［＝（１２．１−１１）／１１］広い画角を有するように設計されなければならない。

前記左側・右側第１リレーレンズ部４２０もやはり左側・右側前面レンズ部４１０と同様、対角１２．１mmの映像を収容できるように設計されなければならないが、前記第２リレーレンズ部４６０は、ＣＣＤ４８０大きさと等しい対角１１mmに対して設計されればよい。

これは、前記全反射ミラー４３１−２，４３１−３が近接物点に対する注視角変化の１／２だけ回転して、結果的には反射された角度を注視角の変化を完全に補償するように一致させて、全反射ミラー４３１の以後には同一光路になるようにするためである。

また、前記左側・右側第１リレーレンズ部４２０と第２リレーレンズ部４６０との焦点距離は、４０mmとし、Ｆ＃もやはり左側・右側前面レンズ部４１０と同様、２．８とした。

そして、これによる前記回転円板４３２と絞り４５０に光が通過する直径は、１４．２９mm（＝４０／２．８）になるようにした。

全体的に見ると、前記左側・右側第１リレーレンズ部４２０と第２リレーレンズ部４６０との焦点距離を等しくして、リレーレンズの倍率を、図５（倍率が１倍に設計されたリレーレンズの構造と光路図を示す図）に示すように、１倍にした場合には、ズームレンズのＦ＃とリレーレンズのＦ＃とが等しくなるが、左側・右側第１リレーレンズ部４２０と第２リレーレンズ部４６０との焦点距離を異ならせる場合には、設計概念が変わる。

例えば、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の焦点距離を４０mmとし、第２リレーレンズ部４６０の焦点距離を６０mmとすると、リレーレンズ部が１．５倍拡大光学系になって、ズームレンズが結像する映像の大きさを対角長７．３３３mmになるようにしてもリレーレンズ部が１．５倍拡大させるため、結果的にＣＣＤ４８０の位置では対角１１mmになる。

このようになれば、ズームレンズの大きさを小さくすることができ、両眼距離６５mmを維持するのに長所がある。

しかし、全体光学系のＦ＃を２．８とするために、ズームレンズのＦ＃は、１．８７（＝２．８／１．５）となるように設計しなければならない。

このような本発明に係る立体映像撮影レンズ系の左側・右側前面レンズ部４１０であるズームレンズの動作状態をみると、図６に示すように、左側・右側前面レンズ部４１０によって結像される像面の位置を左側・右側第１リレーレンズ部４２０の前焦点位置と一致させると、この左側・右側第１リレーレンズ部４２０を透過した光は平行光になって、前記光透過／反射装置４３０、絞り４５０、第２リレーレンズ部４６０、色合成プリズム４７０を経てＣＣＤ４８０に映像を結像するようになるとき、Ｗｉｄｅ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｔｅｌｅ状態の構造と光路がそれぞれ特徴的に変化されることが詳細に分かる。

一方、図７は、本発明に係る光透過／反射装置の回転円板代わりに配置したガルバノメータの第１実施例を示す図であって、同図に示すように、両眼距離６５mmに維持された左／右側の２つの左側・右側前面レンズ部４１０が前半部に配置されて、一端の映像を前記左側・右側前面レンズ部４１０の後方の空間に結像し、この映像を左側・右側第１リレーレンズ部４２０を介して平行光に作りつつ、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−２を用いて、２つの反射ミラー４３３−１，４３３−２を５０°角度を成すように付着したガルバノメータ４３３で合成させ、第２リレーレンズ部４６０を介してＣＣＤ４８０に結像させるように構成されている。

これをより具体的に説明すると、反射ミラー４３３−１，４３３−２を両側面に形成して５０°角を成すようにしたガルバノメータ４３３の光反射動作は、最初左側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−１で反射して９０°右側に折り曲がるようになる。このとき、前記ガルバノメータ４３３を４０°角度に反時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３３−２で反射して９０°折り曲がって第２リレーレンズ部４６０に進行するようになる。

また、これとは逆に、最初右側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−２で反射して９０°左側に折り曲がるようになる。

このとき、前記ガルバノメータ４３３を４０°角度に時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３３−１で反射して９０°折り曲がってＣＣＤ４８０方向に進行するようになる。

図８は、本発明に係る光透過／反射装置４３０の回転円板４３２代わりに配置したガルバノメータの第２実施例を示す図であって、同図に示すように、両眼距離６５mmに維持された２つの左側・右側前面レンズ部４１０を介して入射される一端の映像を前記左側・右側前面レンズ部４１０の後方の空間に結像し、この映像を左側・右側第１リレーレンズ部４２０を介して平行光に作りつつ、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−２を用いて、１つの反射ミラー４３４−１を形成したガルバノメータ４３４で合成させ、第２リレーレンズ部４６０を介してＣＣＤに結像させるように構成されている。

これをより具体的に説明すると、前記１つの反射ミラー４３４−１を形成したガルバノメータ４３４の光反射動作は、最初左側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−１で反射して９０°右側に折り曲がるようになる。このとき、前記ガルバノメータ４３４を９０°角度に時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３４−１で反射して９０°折り曲がってＣＣＤに進行するようになる。

また、これとは逆に、最初右側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−２に反射して９０°左側に折り曲がるようになる。

このとき、前記ガルバノメータ４３４を９０°角度に反時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３４−１で反射して９０°折り曲がって第２リレーレンズ部４６０の方向に進行するようになる。

このように、１つの反射ミラーを有するガルバノメータ４３４は、全反射ミラー４３１−１，４３１−２との配置構造をほぼＹ型を成すようにし、前記ガルバノメータ４３４を９０°往復回転させることによって、左側映像と右側映像に対する反射が交互に生じるようになって、Ｘ−ｃｕｂｅのような光量の損失が全くなしに左／右側の光を交互にＣＣＤに結像させることができる。

図９は、本発明に係る光透過／反射装置４３０の回転円板４３２代わりに配置したガルバノメータの第３実施例を示す図であって、同図に示すように、両眼距離６５mmに維持された２つの左側・右側前面レンズ部４１０を介して入射される一端の映像を前記左側・右側前面レンズ部４１０の後方の空間に結像し、この映像を左側・右側第１リレーレンズ部４２０を介して平行光に作りつつ、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−２を用いて、反射ミラー４３５−１を形成したガルバノメータ４３５で合成させ、第２リレーレンズ部４６０を介してＣＣＤに結像させるように構成されている。

これをより具体的に説明すると、前記反射ミラー４３５−１を形成したガルバノメータ４３５の光反射動作は、最初左側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−１で反射して右側に折り曲がるようになる。このとき、前記ガルバノメータ４３５を、前記実施例２のガルバノメータ４３４よりは遥かに小さい角度で時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３５−１で反射して第２リレーレンズ部４６０に進行するようになる。

また、これとは逆に、最初右側から入射される光は、前記全反射ミラー４３１−２で反射して左側に折り曲がるようになる。

このとき、前記ガルバノメータ４３５を、前記実施例２のガルバノメータ４３４よりは遥かに小さい角度で反時計回りに回転させると、光は反射ミラー４３５−１で反射して第２リレーレンズ部４６０に進行するようになる。

このように、１つの反射ミラーを有するガルバノメータ４３５は、全反射ミラー４３１−１，４３１−２との配置構造をほぼＷ型を成すようにし、前記ガルバノメータ４３５を左側と右側とに往復回転させることによって、左側映像と右側映像に対する反射が交互に生じるようになって、Ｘ−ｃｕｂｅのような光量の損失が全くなしに左／右側の光を交互にＣＣＤに結像させることができる。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明に係る光透過／反射装置の回転円板代わりに配置したガルバノメータの第４実施例を示す図であって、同図に示すように、左側・右側前面レンズ部４１０と、左側・右側第１リレーレンズ部４２０を介して入射される光を全反射ミラー４３１−１，４３１−２，４３１−３を介して反射させ、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−２，４３１−３と非対称を成すように配置／形成されたガルバノメータ４３６に送ると、該ガルバノメータ４３６の角度変更によって進行光を透過又は反射させるようになる。

これをより具体的に説明すると、図１０（ａ）に示すように、ガルバノメータ４３６を平行光に対して０°になるように位置させた場合には、左側の平行光が透過してＣＣＤへ向かい、また図１０（ｂ）に示すように、ガルバノメータ４３６を平行光に対して４５°になるように位置させた場合には、右側の平行光が反射されてＣＣＤへ向かうようになる。

ここで、前記ガルバノメータ４３６は、反射ミラー４３６−１が左／右に回転されるように形成するか、又は上／下に移動されるように形成して、進行光を透過又は反射させるようにした。

まず、前記左／右に回転可能な構成からなるガルバノメータ４３６の動作関係をより具体的に説明すると、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の左側から入射される平行光を透過させてＣＣＤへ向かうようにする場合、前記ガルバノメータ４３６を左／右に回転させて、平行光に対して０°になるように位置させ、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の右側から入射される平行光を反射させてＣＣＤへ向かうようにする場合には、前記ガルバノメータ４３６を左／右に回転させて、平行光に対して４５°になるように位置させる。

このとき、進行される光に対して前記ガルバノメータ４３６を０°になるように位置させる場合には、進行光は反射なしにそのまま透過するようになる。

次に、上／下に移動可能に構成されたガルバノメータ４３６の動作状態を説明すると、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の左側から入射される平行光を透過させてＣＣＤへ向かうようにする場合、前記ガルバノメータ４３６を上方に移動させて、平行光に対してミラー４３６−１が塞がないように位置させ、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の右側から入射される平行光を反射させてＣＣＤへ向かうようにする場合には、前記ガルバノメータ４３６を下方に移動させて、平行光に対して４５°角を成すように位置させるようになる。

このとき、進行される光に対して前記ガルバノメータ４３６が塞がないように、上方に移動させる場合には、進行光は反射なしにそのまま透過するようになる。

そして、進行光に対してガルバノメータ４３６を４５°になるように位置させる場合には、進行光は９０°に折り曲がって反射されて進行するようになる。

すなわち、進行される平行光に対して０°又は４５°に位置させる構成は、４５°に固定された前記ガルバノメータ４３６の移動前には平行光に対して４５°に位置しているため、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の右側から入射される平行光を反射させて、ＣＣＤへ向かうようにするようになり、前記ガルバノメータ４３６を上側方向に移動させた後には光が進行する位置にガルバノメータ４３６が位置していないため、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の右側を介して入射される光はＣＣＤへ向かうことができなくなり、左側・右側第１リレーレンズ部４２０の左側を介して入射される光のみがＣＣＤへ向かうようになる。

図１１は、本発明に係る光透過／反射装置４３０の回転円板４３２代わりにデジタルミラー装置（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を配置した状態を示す図であって、同図に示すように、左側・右側前面レンズ部４１０と左側・右側第１リレーレンズ部４２０を介して入射された光を全反射ミラー４３１−１，４３１−２を用いて反射させ、デジタルミラー装置４３７に送って更に反射させ、前記デジタルミラー装置４３７で反射された光を第２リレーレンズ部４６０に送るようになる。

すなわち、前記デジタルミラー装置４３７は、多数のミラーセル（ｃｅｌｌ）を有しており、該それぞれのミラーセルが同時に左側と右側とに回転して、左側・右側第１リレーレンズ部４２０から出射された平行光を第２リレーレンズ部４６０に送るようになる。

このようなデジタルミラー装置４３７もまた、前記全反射ミラー４３１−１，４３１−２との配置構造をほぼＷ型を成すようにした。

このように本発明に係る立体映像撮影レンズ系は、両眼距離６５mmを有して前半部に配置された左側・右側前面レンズ部４１０によって映像を左側・右側前面レンズ部４１０の後方の空間に結像するようにした後、前記映像を左側・右側第１リレーレンズ部４２０を用いて平行光に作り、該平行光を全反射ミラー４３１−１，４３１−２，４３１−３と、回転円板、ガルバノメータ又はデジタルミラー装置の組み合わせ構成で合成させて、第２リレーレンズ部４６０を用いて最終的にＣＣＤに結像させるようになされる。

２台のレンズを用いた従来の立体映像撮影状態を示す概路図である。 従来の両眼の無焦点アダプダによる立体映像撮影のための光学系の構成を示す図である。 従来のＸ−ｃｕｂｅによる立体映像撮影のための光学系の構成を示す図である。 （ａ）は、本発明に係る立体映像撮影レンズ系の光透過／反射装置の一部である回転円板を概略的に示す図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の回転円板及び全反射ミラーを適用した本発明に係る立体映像撮影レンズ系の光路及びその構成を示す図である。 本発明に係るリレーレンズの構造と光路を示す図である。 本発明に係る立体映像撮影レンズ系の左側・右側前面レンズ部の動作状態を示す図である。 本発明に係る光透過／反射装置の第１実施例を示す図である。 本発明に係る光透過／反射装置の第２実施例を示す図である。 本発明に係る光透過／反射装置の第３実施例を示す図である。 本発明に係る光透過／反射装置の第４実施例を示す図である。 本発明に係る光透過／反射装置の第５実施例を示す図である。

Claims (7)

1. 立体映像撮影レンズ系であって、
   その光学系の前半部に配置される左側・右側前面レンズ部と、
   該左側・右側前面レンズ部の後方に形成される左側・右側第１リレーレンズ部と、
   該左側・右側第１リレーレンズ部の後方に形成されて、左側と右側の映像を含む光を交互に透過させたり反射させる光透過／反射装置と、
   該光透過／反射装置の後方に形成されて、入射される光の画質を補償する第２リレーレンズ部と、
   該第２リレーレンズ部の後方に形成されて、前記第２リレーレンズ部を経て入射される補償された光の画質を赤、緑、青の３原色に分離する色合成プリズム及びＣＣＤとを含んでなり、
   前記左側・右側第１リレーレンズ部と第２リレーレンズ部との焦点距離を等しく形成して、倍率が１倍を成すようにすることによって、軸上の光のみを見るとき、前記左側・右側前面レンズ部によって結像される像点の位置に前記左側・右側第１リレーレンズ部の前焦点があるようにして、前記左側・右側第１リレーレンズ部を透過した光が平行に進行されて、前記第２リレーレンズ部に平行に入射して、像面に焦点が結像されるようにしたことを特徴とする立体映像撮影レンズ系。
2. 前記光透過／反射装置は、全反射ミラー、回転円板又は全反射ミラー、ガルバノメータ又は全反射ミラー、デジタルミラー装置の組み合わせのうち、何れか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の立体映像撮影レンズ系。
3. 前記左側・右側前面レンズ部は、ズームレンズ又は固定焦点レンズのうち、何れか１つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像撮影レンズ系。
4. 前記ガルバノメータは、１つ又は２つの反射ミラーを有し、左／右に回転するか、又は上／下に移動することができるもののうち、何れか１つからなることを特徴とする請求項２に記載の立体映像撮影レンズ系。
5. 前記ガルバノメータは、リレーレンズを介して入射される光に対する反射ミラーの角が０°又は４５°を成すようにしたことを特徴とする請求項４に記載の立体映像撮影レンズ系。
6. 前記ガルバノメータは、反射ミラーの角が０°の場合には、左側光が透過してＣＣＤへ向かうようになり、４５°の場合には、右側光が反射されてＣＣＤへ向かうようになることを特徴とする請求項５に記載の立体映像撮影レンズ系。
7. 前記回転円板は、１つ以上の穴が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の立体映像撮影レンズ系。

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