JPH02226895A - 立体カメラ装置 - Google Patents

立体カメラ装置

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JPH02226895A
JPH02226895A JP1047042A JP4704289A JPH02226895A JP H02226895 A JPH02226895 A JP H02226895A JP 1047042 A JP1047042 A JP 1047042A JP 4704289 A JP4704289 A JP 4704289A JP H02226895 A JPH02226895 A JP H02226895A
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JP
Japan
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lens system
common
image
optical axis
optical
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JP1047042A
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English (en)
Inventor
Hajime Sudo
肇 須藤
Shoichi Iikura
省一 飯倉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、立体テレビ装置に係り、2台のテレビ(TV
)カメラに装着された光学装置(1ノンズ系)の相対的
な光軸変動を引起こすこと無くズーム操作が出き、更に
このズーム操作に伴うレンズ調整が可能である立体カメ
ラ装置に関する。
(従来の技術) 遠隔地に設置された作業機械を操作する際の視覚情報と
して、いわゆる立体テレビ装置が有用な手段となってい
る。
上記立体テレビ1i1Fにあっては、オペレータ(観察
者)が観察したい対象を、撮影方向を少しだけ変えた2
台の左右眼用TVカメラで撮影した2!11映像を1画
面上に呈示し、適当な手段でオペレータの左右眼に個々
に提供する手段がある。TVカメラは一般的に個々の陽
像素子に国々のIノンズ系が取付けられている。適正な
立体像をオペ1ノータに提供する為には、画面上の上記
2重映像は、水平方向(基準面内)においてのみ適当壷
離れていることが望ましいが、前述の如きTVカメラで
は、レンズ系の光軸とm像素子との相対関係を各々のT
Vカメラについて一致させた優、今度はこの2台のTV
カメラの相対関係を調整する必要があり、この様な調整
方法では、TVカメラを固定した状態で使用する際には
問題は無いが、ズームレンズを用いて撮影画角を変更す
る時には各々のレンズ駆動に伴い基準面に直交する面内
において光軸ズレが生じ、必ずしも水平方向のみにズし
た撮像にならず垂直方向にもズレ、適正な立体像をオペ
レータに聞供することは難しかった。又、この様なズー
ム値を大きく変えて立体像を観察する時には、上記2台
のTVカメラの間隔や輻幀角の変更が必要であるが、上
述の様な調整方法であるとTVカメラ自体の移動を余儀
なくされる為、この時にもオペレータに呈示される映像
は垂直方向にずれることになる。
TVカメラを観察しながら作業を行う際には多くの場合
、作業状況に応じて適宜ズーム値を変更する事が要求さ
れるが、従来の立体カメラ構成では、上述した光軸ズレ
に起因する理由から、立体カメラは必ずしも有効に利用
されているとは言い難かった。
スチールカメラでは2つの対物レンズで11影した映像
を、1画面を左右2領域に分けたフィルム面に結像させ
る方法が知られている。この方法をそのままTVカメラ
に適用すると、1つの撮像素子を2分割して使用する必
要があり、撮影映像の分解能が低下してしまう。大形の
1llta素子を使用すれば良いが、これは規格外であ
る為、製造上からも利用上からも容易な手段ではない。
又、断続的に使用される場合が多いスチールカメラに対
し、TVカメラでは連続的な使用が多いが、上記スチー
ルカメラにおける従来の方法ではズーム操作に伴う上述
のカメラ(或いはレンズ)の間隔調整や輻輪角調整を連
続的に行う配慮が必ずしも為されておらず、そのまま適
用することは困難であった。
(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来既存の立体TVカメラ及びレンズ系に
おいては、光軸の調整やズーム値変動に伴う各種パラメ
タ調整を比較的頻繁に行う事態が生じる可能性が高く、
臨機応変な連続使用は必ずしも容易ではなかった。
そこで本発明は、上述の光軸ズレを生じることなく、ズ
ーム値変動操作およびこれに伴う各種パラメタ調整が容
易である立体カメラ装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係る立体カメラgiHは、同−VA寮対象を或
る光軸をもって2方向から撮影しかつ直交面内での光軸
変更を生ずる事なく基準面内における撮影方向を個々に
変更できるように構成されている対物光学装はと、該対
物光学装置により撮影した映像を共通の光軸により個々
のms装置に伝えかつ前記映像の焦点及びズーム値を調
整できるように構成されている共通光学装置と、前記l
ll像¥A置装結像した映像を観察者の眼に個々に伝え
る表示装置とを有する立体カメラ装置である。
(作用) TVカメラを遠隔地作業の観察手段に用いる場合、オペ
レータはレンズのズーム操作やTVカメラ自体のパン・
チルト操作を適宜行う事に依り所望の映像を得る。観察
手段として2台のTVカメラで構成される立体TVカメ
ラを使用する場合、上述の操作を行う度に生じ易い上記
2台の゛[Vカメラの相対的な光軸ズレを防止する必要
があるが、本発明ではその必要がない。
すなわち、本発明では2組の対物光学装置を基準面(水
平面)内で撮影方向を変更操作し、又、共通光学装置を
異彩方向のズーム調整操作をして表示装置によりオペレ
ータは所望の映像を得る。
その際、2組の対物光学装置(レンズ系)は光学的には
、これら後段にVQ置された共通光学装置(レンズ系)
に対する実像を結ぶ為のみに使用される。この共通レン
ズ系は、上記2組の対物レンズ系で捕えられた鉄酸を混
合すること無り搬像素子に個別に伝え実像を各々該当す
る搬像素子面上に導き結ばせる作用をする。上記2組の
対物レンズ系と観察対像との距離は殆ど等しいがら、焦
点調節は上記共通レンズ系のみで実施すれば良い。
ズーム操作を行う時にも同様にこの共通レンズ系のみを
操作すれば良い。従って、結像に伴うレンズの可動部は
この共通レンズ系のみに限られ、光学的な調整に伴う光
軸変動は2組の撮影映像に関して共通に起り、更にこの
共通レンズ系の前模段の上記装置!ffflはズーム操
作上からみると固定的に設置されているものとなる為、
上記2組のIl像素子面上の映像の相対的な差異は最少
限に抑えられる。
又、立体TVカメラでズームレンズを使用する際、その
ズーム比が比較的大きい場合にはズーム値に対応して、
上記2組の対物レンズ系の間隔や輻峻角を変更する必要
があるが、本発明では、この時、上記共通レンズ系に入
射する上記2組の対物レンズ系の光軸変動を抑える手段
を講じであるので、人間の視覚特性に整合した立体映像
をオペレータに提供できる。
(実施例) 以下実施例について説明する。まず、第1図〜第4図に
より水平面内光軸が回転により変更できる第1の実施例
を説明する。
第1図は本発明に関わる立体カメラ装置の対物レンズ系
からwi像素子に至る光路の概略を模式的に示した図で
ある。
立体TVカメラ2が離間した位置にある観察対象1(図
では便宜上近付けて描いである)を観察する際、この対
象の映像は立体TVカメラ2のほぼ平行配置の左右対物
レンズ系31.32に少しだけ異なった角度で入射する
。上記映像が従うレンズ系の光軸(搬影方向)を41.
42とする。
この光軸41.42は上記映像を直接に意味するもので
は無く、飽くまで光の進行方向を代表するものである。
又、この対物レンズ系31.32は便宜上単レンズとし
て描いであるが、実際には複数レンズ等の光学装置で構
成しても構わない。
対物レンズ系41.42を保持する鏡筒51゜52には
個別反tJ4鏡61.62が内蔵され、共通反rJ41
17ニ光軸41 、42ヲ導<、共通反111’j 7
で曲げられた光軸は共通レンズ系8を通過し分頗反!1
11!9に至る。この共通レンズ系8も単レンズとして
描かれているが、対物レンズ系31.32と同様に複数
のレンズ等の光学装置で構成しても良い。又、この共通
レンズ系8を構成するレンズ相互の位置関係を矢印方向
10に調整することで、焦点調節やズーム値の変更がで
きる。この時、共通レンズ系8は左右光軸41,42に
対して共通的に用いられている為、これらの光軸41,
42の相対関係は殆ど変らない。Iノだし、対像1が遠
隔地にあるため、対物レンズ系31.32との間の距離
はズーム値変化の前侵で殆ど変らないからである。
分離反射鏡9で曲げられた光軸は左右TVカメラユニツ
l−101,102に至り、内蔵するll!l像素子1
11.112上に上記vA察対栗1の実像を各々の撮像
素子(装置)111,112の上に結像する。このms
素子111.112からの電気的な映像信号121,1
22は映像混合器13で時系列鉄輪信号14に変換され
、立体映像表示装置15に呈示される。この立体映像表
示装置15は適当な左右映像分離機能を有しており、観
察者(オペレータ)16は偏光眼鏡17W4i−装着す
ることに依り、立体像を感得することが出来る。
先に上記共通レンズ系8を通過した2組の光軸41.4
2の相対関係は、この共通レンズ系8の操作に依って殆
ど変らないことを述べたが、これは立体映像表示ii@
15内の左右映像の垂直方向の位置ズレが生じない事を
示す。従って垂直方向の位置ズレに起因する立体感の消
失が起り難い。
又、上記分離反射鏡9を用いる事で左右像を各々個別の
ms素子111,112に結像させる事が出来る為、立
体像の分解能低下も無い。勿論、本図に示した光軸の途
中に補正用のレンズ系を別途設置しても、何ら機能を損
なうことが無い。
第1図に記載した共通レンズ系8がズームレンズ構成で
あり、更にこのズーム比が比較的大きい場合、前記鏡筒
51.52即ち光(111,42を水平面内で互いに内
側に傾けて、即ち輻幀角を変えて前記観察対象1を見込
む角度を変更する必要がある。この時できるだけ可動部
を低減することが、光軸ズレ防止には望ましい。1つの
方法として対物レンズ系31.32の傾き角の1/2だ
け個別反!HI61.62を回転させる手段が考えられ
る。
第3図及び第4図に具体的な実現手段を示す。
第2図は第1図を斜視的に示した図であり図中の番号は
対応しているが、第3図は第2図の右側端!I$52の
内部を水平面内矢印18方向からvA察したものである
。更に主要部のみを記載し、実施例に直接関係の無い構
成部は省略しである。右側端1152の個別反射鏡62
は個別反射鏡用回転台202に設置され、鏡筒52は鏡
筒用回転台212から突出した腕部に取付けられている
。これらの2つの回転台は玉軸受222.232を介し
て固定部242に取着される。個別反射鏡用回転台20
2は鏡筒用回転台212の2倍の回転半径を有しており
、各々内園および外歯が切られている。
さらに第4図に示すようにこれ等2つの回転台は2個の
中間歯i$4252で同方向へかつ前記半径比の回転比
率即ち1/2の比でトルク伝達が行われる。この中間歯
1252は固定部242に回転自在に設置されている。
さらに#A問用回転台212には図示されないオペレー
タが操作可能なモータ(1!I)f!l1l)26’2
が取付Gtらfi、llm521.:回転動作を与える
。図示されない左側a筒51も対称的にl?91様な構
成である。
この様な構成であるから、左右鏡筒用回転台211.2
12夫々に互いに内側へ向うように回転動作を与えると
、個別の反射鏡用回転台201゜202は鏡筒用回転台
211,212と同方向に1/2の愚たけ回転する。従
って、上記固定反則tW61.62を出る光路は、第1
図に示した共通反射鏡7に至るまでは、&i筒用回転台
201.202の回転角に応じて入射角が変動するが、
この共通反tJ41t7を出た後は、先に第1図で示し
た光路に必ず従うことになる。すなわら、前述した様に
立体TVカメラ使用時の光軸変動は前記共通レンズ系を
通過する際に全く影響を及ぼすことはない。ズーム値の
変更に伴い、前記!li筒を回転し観察対象を見込む輻
峻角を変える場合にも光軸の変動はなく、容易に立体映
像の感得が可能である。
立体TVカメラと観察対象との距離が変動し、更に映像
をズームレンズで捕えようとする場合、適正な立体映像
を感得する為には第1図に示した2組の対物レンズ系3
1.32の間隔を調整する必要がある。
この時も前記共通レンズ系を通過する光軸変動を極力抑
えることが望ましい。
第5図には具体的な第2の実施例を示すが、これは第2
図を矢印19方向からElmしたもので、水平面内光軸
を平行的に変更するものであり、主要構成部のみを記載
し他の部分は省略しである。
最も簡便な手法として、m密な直動機構を用いて前記の
対物レンズ系の間隔を変更する方法が公知である。勿論
ズーム値に逐次対応して対物レンズ間隔を変更しても良
いが、第5図では、人間の立体映像窓前に対するfF容
能能力考慮した実施例を述べる。
即ら、これは予め異なった設置I IJ!l隔の対物レ
ンズ系を用意しておき、大きなズーム値変動は適宜光路
(光軸)を切替えて対処し小さな変動は人間の適応能力
を利用して、オペレータに対する立体映像の提供を確保
するものである。
第5図では比較的遠方にある対象を11察する際に利用
する、広い間隔配置の望遠用対物レンズ系301.3.
02と近くから中程度の距離にある対象観察に用いる、
狭い間隔配置の広角用対物レンズ系311.312が用
意されている。望遠用対物レンズ系301,302の左
右光軸は331゜332であり、広角用対物レンズ系3
11.312の左右光軸は341,342である。これ
等の光軸は各々望遠用個別反射&!1351.,352
及び広角用個別反射11361,362で曲げられ、更
に、望遠用共通反射鏡37或いは広角用共通反射138
に導かれる。望遠用個別反01ff1351,352と
望遠用共通反射鏡37の光学的な間には望遠用光学シャ
ッタ391.392が設置され、また望遠用共通反射鏡
4鏡37と広角用共通反射鏡38の間には広角用光学シ
ャッタ40が設置されている。これ等の光学シャッタは
望遠用対物レンズ系光軸331.332或いは広角用対
物1ノンズ系光軸341,342に伴う光路を選択的に
共通1ノンズ系8に通過させる役割を果たす。本図では
広角用光学シャッタ40が閏じ、望遠用光学シャツタ3
91.392が開いている状態を示しである。
これ等の光学シャッタを通過して望遠用あるいは広角用
の共通反04mで反射された光軸は、共通レンズ系8に
対しては全く同一の経路を取る。従って、この共通レン
ズ系以降の構成は第1図に示した立体TVカメラのもの
が使用できる。
又、望遠用共通反射137はハーフミラ−構成となって
おり、望遠用光学シャッタ391,392が閏じ、広角
用光学シャッタ40が開く時には、広角用対物レンズ系
の光軸341.342はこの広角用光学シャッタ40を
通過した後、そのまま真直ぐに上記共通レンズ系8に導
かれる。
上記の光学シャッタは液晶あるいは機械的に構成される
が、いずれの場合にも前述した全ての光軸を変動させる
ことは無い。即ち、光軸の変動に関与する構成は上記共
通レンズ系8に限られ、しかもこのレンズ系での光軸変
動は左右光軸に対して同一であることから、左右戯像素
子111.112に結像する映像の相対的な垂直方向の
Pl!像ズレは生じない。従ってズーム値の変更や光軸
の変更に伴う立体映像の消失はオペレータには起らない
なお、広角用個別反fJ4鏡361.362はモータを
取付けその光軸を5[できるようにしてもよい。
第6図は本発明に関する第3の実施例で第5図の変形例
を示す図である。本図では第5図に記載した広角用個別
反射11361.362の代わりにビームスプリッタ4
11,412が設置される。
これ等のビームスプリッタ411.412と望遠用個別
反射lA351,352の左右光軸は共通反rI4al
17への入射方向が各々一致する様に設定される。又、
望遠用光学シャッタ391.392と広角用光学シャッ
タ401.402は各個別反射鏡の直前に設置される。
第5図では広角用対物レンズ系光軸341.342がブ
ロックされ、望遠用対物レンズ系の光軸331.332
が通過する様に描かれている。従って上記ビームスプリ
ッタ内ではこれ等の光軸に従う光は直進し、上記共通反
@鏡で反射された後、前述の手段で撮像素子111.1
12上に結像する。
第6図とは逆に、広角用対物レンズ系光軸341.34
2が通過し、望遠用対物レンズ系光軸331.332が
ブロックされる場合には、この広角用対物レンズ系光軸
341.342はビームスプリッタ411,412に依
り反射され、共通反射鏡7に送られる。以後の過程は上
に記述した通りである。
第7図は本発明に係る第4の実施例で第5図の他の変形
例を示した図である。第6図に示した様に、本例でも光
軸は左右光学系装置において、望遠用個別反rPj↓j
’!351.352と広角用ビームスプリッタ411.
412は各々同一光軸上に載る様に設定されている。左
の光軸系は左光軸用反射&1I60で反射され、共通ビ
ームスプリッタ61に入射する様に設定され、又、右の
光軸系もこの共通ビームスプリッタ61に左光軸とは異
なる面から入射する様に設定される。
各対物レンズ系331,332,341.342の模に
は光学シャッタ391,392..401゜402が設
置されシャッタ制W+装置50の信号51に依って開■
する。本図では繁雑さを避ける為に、左望遠レンズ系光
軸331に関する光軸シャッタ391に至る信号ライン
のみを示しである。
第7図では広角用光学シャッタ401,402はブロッ
ク状態にある。望遠用光学シャッタ391.392は′
m像素子11の撮像周期に同期して交互に開閉する。図
では左光軸の望遠用光学シレッタ391が開状態、右光
軸の望遠用光学シャッタ392が開状態にある。従って
、左望遠用対物レンズ系31で捕えた光は実線で表した
光路(光軸)701を通過し、左光軸用反射11160
で反射した後、共通ビームスプリッタ61と共通レンズ
系8を直進してl1ilfl!素子11に到達する。右
望遠用対物レンズ系32で捕えた光は右光軸の望遠用光
学シャッタ392でブロックされam素子に至ることは
ない。
このIl像素子が次のフィールドをweする状態になる
と、上記のシャッタυ1611装置150は、前述した
左光軸の望遠用光学シャッタ391を閉状態にし、右光
軸の望遠用光学シャッタ392を開状態にする。従って
、今度は左望遠用対物レンズ系31で捕えた光はこの左
光軸の望遠用光学シャッタ391でブロックされ、右望
遠用対物レンズ系で捕えた光は破線で表した光路702
を通過し、右光軸個別反射11352で反射され、共通
ビームスプリッタ61で曲げられた後、共通レンズ系を
直進してIIII素子11に到達する。
即ち、上記左右望遠用対物レンズ系で捕えられた光は、
上&!i!i像素子11のll(I1周期に同期してI
Imされ立体映像信号処理装置f71に送付され、立体
映像表示i置15には時系列的な左右眼用映像が呈示さ
れることになる。オペレータ16は偏光眼1117等を
装着し立体映像を感得できる。
本図では左光軸用反射鏡60を使用設置しているが、右
光軸用のものを使用しても構わない。この時には共通ビ
ームスプリッタ61の設置方向を適宜変更する必要があ
る。
第7図において、光学シャッタ401.402は単なる
ふたにしてもよく、点線で示すシャッタ403.404
を設け、スプリッタ412をモータで退避させるように
してもよい。
又、各実施例における光学的シャッタは機械的なもので
代用することが可能である。
更に、各実施例で使用した反射鏡はオプティカルファイ
バ等で代用する事も出来る。
加えて、第5図から第7図で説明した構成と第3図及び
第4図の輻幀角可変機構とは一緒に使用することが可能
であり、その場合には更に感得の容易な立体映像をオペ
レータに提供することが出来る。
又、各図ではレンズ系は単レンズで代表されているが、
複数レンズで構成しても同様の11能が実現できる。又
、本発明はズームレンズ系として連続的に焦点を変えら
れるものの他に、複数の断続的な焦点を有するレンズに
適用しても同様のtIA能を得る。更に、本発明は遠隔
地膜!!機械操作用テレビカメラの他に、スチールカメ
ラ又は航空写真用カメラにも同様に適用できる。
[発明の効果] 以上述べた様に、本発明に依れば2台のTVカメラで立
体TVカメラを構成する場合、ズーム値変更や焦点調節
用のレンズ系は共通である為、これら2台のTVカメラ
の相対的な光軸ズレは生じ難い。
更にズーム値やIll対象までの距離に応じて、対物レ
ンズ系間隔やPi績角を変更する際にも上記共通レンズ
系に関する光軸変動は左右共通であり、その他の光軸変
動は最少限に止どめている為、感得が容易な立体映像を
オペレータに提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る立体カメラ装置の第1の実施例を
示した図、第2図は第1図を斜視的に描いた図、第3図
は本発明に係る立体カメラ装置の内、輻綬角調整部につ
いて示した図、第4図は第3図のIV −IV IIに
よる新面図、第5図は第2の実施例を示し、本発明に係
る立体カメラ装置の内、対物レンズ系間隔調整部につい
て示した図、第6図は第3の実施例を示し、第5図の内
部構成を変更した例を示す図、第7図は第4の実施例を
示し、1台のviI&素子で実現した例を示す図である
。 1・・・観察対@!     2・・・立体TVカメラ
31.32・・・対物レンズ系(光学装置)41.42
・・・光軸(mll力方向 51.52・・・鏡筒   61.62・・・個別反射
鏡7・・・共通反射鏡 8・・・共通レンズ系(光学装置) 9・・・分離反射鏡 10・・・共通レンズ系の移動方向 101.102・・・TVカメラユニット111.11
2・・・撮像素子(装置)121.122・・・映像信
号 13・・・映像混合1   14・・・時系列映像信号
15・・・立体映像表示装置 16・・・オペレータ   17・・・偏光眼鏡18・
・・第4図を記載する向き 19・・・第5図を記載する向き 201.202・・・左右個別反射鏡用回転台211.
212・・・左右1lIW4用回転台222.232・
・・玉軸受 242・・・固定部    252・・・中8歯車26
1.262・・・モータ 301.302・・・望遠用対物レンズ系311.31
2・・・広角用対物レンズ系331.332・・・望遠
用対物レンズ系光軸341.342・・・広角用対物レ
ンズ系光軸351.352・・・望遠用個別反射鏡36
1.362・・・広角用個別反射鏡37・・・望遠用共
通反射鏡 38・・・広角用共通反射11 39L 392・・・望遠用光学シャッタ40.401
.402・・・広角用光学シャッタ411.412・・
・広角用ビームスプリッタ50・・・シャッタt111
111装置51・・・シャッタ制御信号 60・・・左光軸用反射鎮 61・・・共通ビームスプリッタ 701・・・左光軸の光路 702・・・右光軸の光路
71・・・立体映像信号処理viII

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一観察対象を或る光軸をもつて2方向から撮影
    しかつ直交面内での光軸変更を生ずる事なく基準面内に
    おける撮影方向を個々に変更できるように構成されてい
    る対物光学装置と、該対物光学装置により撮影した映像
    を共通の光軸により個々の撮像装置に伝えかつ前記映像
    の焦点及びズーム値を調整できるように構成されている
    共通光学装置と、前記撮像装置に結像した映像を観察者
    の眼に個々に伝える表示装置とを有する立体カメラ装置
JP1047042A 1989-02-28 1989-02-28 立体カメラ装置 Pending JPH02226895A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1047042A JPH02226895A (ja) 1989-02-28 1989-02-28 立体カメラ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1047042A JPH02226895A (ja) 1989-02-28 1989-02-28 立体カメラ装置

Publications (1)

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JPH02226895A true JPH02226895A (ja) 1990-09-10

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