JPH10105692A - 立体画像入力方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、左右立体画像情報を一つの画面に
組み合わせた立体単位画面として構成する機能を、対物
凹レンズと接眼凸レンズとの組合せ構成の光学系を用い
る事により、アダプターとして構成した。これを、スチ
ルカメラやビデオカメラなど一般的なカメラの前に組合
せる事により、小型で手軽な立体画像入力方式を実現し
た。 【効果】 本発明により、従来のスチルカメラやビデオ
カメラに本発明の方式による簡単なアダプターをつける
事により、従来特殊な専用立体カメラでしか得られなか
った立体画像が、立体パノラマ画面やカメラのズーム機
能によるズーム画面等を備えた立体写真や立体ビデオと
して、手軽に実現する事が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体画像の入力方式に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像を構成する為の画像入力
方式としては、２台のカメラを用いるか、１台のカメラ
の中にこれ相当の２台分のレンズ系を備えて左右立体両
画面を入力する、専用のカメラを用いるのが一般的であ
った。ごく一部には、カメラの前に平面反射鏡アダプタ
ーをつける事により、カメラの入力画面を左右に分割
し、左右立体画面を構成する方式があるが、広く用いら
れるには至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】入力画面を分割し立体
画像を実現しようとするとき、これまでの左右分割型の
平面反射鏡アダプター方式では、画面が縦長で広がりが
出せないことや、広角画面にしようとすると反射鏡が大
きくなるためアダプター自身が大きくなり取り扱いにく
い事、両画面を分割した境界領域で画像がぼやける事、
さらに通常のカメラでは不可欠であるズーム機能が実現
出来ない等の欠点があり、機能が十分でなく、使いにく
いため、一般に広く用いられる様にはならなかったのが
実状である。本発明は、これらの欠点をなくした、簡単
でコンパクトな、かつ広いパノラマ画面が可能で、さら
にズーム機能も可能な、立体画像入力方式を実現したも
のである。本発明の目的は、この様な新しい機能を、カ
メラの前に装着する手軽なアダプターとして実現する事
により、従来のように専用のカメラを用いるのでなく、
スチルカメラやビデオカメラなど一般的なカメラを用い
て、左右立体画像情報を一つの画面に組み合わせた立体
単位画面として構成する事により、立体画像を自由に手
軽に入力する立体画像入力方式を実現する事にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、立体画像を入
力するカメラ等の画像入力光学系と、その前にアダプタ
ーとして構成する立体単位画面形成光学系とを組合せる
事により、左右立体両画面を１枚の単位画面の中に組合
せた立体単位画面として立体画像を構成する、立体画像
入力方式を実現した。なお、ここでは便宜的に、光学系
に於いて画像信号の入射する側を対物側、出力する側を
接眼側として説明する。

【０００５】本発明は先ず、立体単位画面形成光学系を
構成する左右立体両画面の各光学系に於いて、対物およ
び接眼光学系を、各々凹および凸レンズまたは凸および
凹反射鏡とするレンズ組合せ構成を特徴とする立体単位
画面形成光学系を持つ立体画像入力方式を実現した。

【０００６】次に、本レンズ組合せ構成による、さらに
簡単化した立体画像入力方式として、立体単位画面を構
成する左右両画面に於いて、一方は光学系を通さず直接
入力する主画面とし、他方は光学系を通した副画面とす
る事を特徴とする、上記の立体画像入力方式を実現し
た。

【０００７】また本レンズ組合せ構成の左右両画面光学
系により、対象物との距離に対応し、左右両画面の間隔
や角度を変える機能を備える立体画像入力方式を実現し
た。

【０００８】さらに、画像入力光学系におけるズーム機
能を可能にするために、立体単位画面形成光学系におい
て、副画面光学系に画像反転光学系を含む事を特徴とす
る、上記の立体画像入力方式を実現した。

【０００９】一方、このズーム機能入力画像に対応する
立体視装置をめざし、立体単位画面の副画面光学系に、
画像反転光学系を含んで成る画像立体視装置を実現し
た。

【００１０】また、本レンズ組合せ構成を効果的に実現
出来るように、左右両画面の一方の光学系にニュートラ
ル・デンシティー（ＮＤ）フィルターを含む事を特徴と
する、上記の立体画像方式を実現した。

【００１１】次に、従来の２次元画面とコンパチブル性
を持たせて、より大きい２次元画面を得る為に、立体単
位画面を構成する副画面の光学系に、画面縮小機能光学
系を含む事を特徴とする、立体画像入力方式を実現し
た。

【００１２】また、この副画面縮小構成に対応する立体
視装置をめざし、立体単位画面の副画面光学系に、画面
拡大機能光学系を含んで成る画像立体視装置を実現し
た。

【００１３】更に、本発明では、立体両画面の境界が明
瞭な立体単位画面を得る為に、左右立体両画面を、各々
独立した光学系により、実像立体単位画面として一つの
結像画面に組合せ構成し、該結像画面を、そのまま又は
集光光学系を介し、画像入力光学系に取り込む事を特徴
とする、立体画像入力方式を実現した。

【００１４】また、この実像立体単位画面構成による立
体画像入力方式に於いて、ズーム機能を可能にするため
に、左右立体両画面の一方の光学系に画像反転光学系を
含む事を特徴とする、立体画像入力方式を実現した。

【００１５】

【作用】従来、カメラなどの画像入力光学系に於いて、
左右両画面を組み合わせて立体単位画面を構成しようと
する場合、左右画面の各光学系に対物および接眼の二枚
の平面鏡を用いたアダプターを構成し、これを画像入力
光学系の前に設定し実現するのが一般的であった。これ
に対し、本発明に於いては、まず、この各画面光学系の
対物および接眼の光学系として、それぞれ凹および凸レ
ンズを持つレンズ組合せ構成を設定した。この結果、本
レンズ組合せ構成によれば、対物レンズの位置で見る画
面は、凸レンズ光学系で縮小されて接眼凸レンズに至
り、ここで拡大され元の画像が再生されるので、元の対
物レンズの位置で見る画像が、この接眼レンズの位置に
おいて、ほぼそのまま見える事になる。特に両者の焦点
距離が同一の場合は、両レンズ間の距離を変えても、こ
れが可能である。即ち、左右両画面の各光学系に本レン
ズ組合せ構成を用いた場合、その光学系の長さを各々自
由に変える事が可能となる。また、入力画面の画角を広
く取るには凹レンズの焦点距離を短く設定すればよいの
で、従来のように大きな面積の対物平面鏡を用いる必要
がなくなった。

【００１６】次に、本レンズ組合せ構成によれば、光学
系の長さを可変に出来る事を利用して、主画面の光学系
を省略した、簡単な画像入力方式を実現した。即ち、立
体単位画面を構成する副画面について、その接眼レンズ
の位置を主画面の対物レンズ相当の位置に合わせる構成
とする事により、主画面には、その位置の入力画面を直
接そのまま用いる事が可能となり、主画面の光学系を省
略した立体画像入力方式を実現した。

【００１７】また、立体両画面の間隔は画像の立体感を
決める重要な要素であるが、本レンズ組合せ構成によれ
ば、その光学系の長さを変える事により、この両画面間
の間隔を自由に変えて調整する事が可能となる。これに
より、上記立体画像入力方式に於いて、対象物との距離
に対応して、遠い画面は立体感を増すためにこの距離を
大きく取り、近くの場合は見やすくするため、逆に距離
を短くする、立体感調整機能を自由に実現する事が可能
になった。

【００１８】左右両画面を合わせ立体単位画面として構
成するとき、一方の画面を反転し、両画面を単位画面の
中心点に対し対象に位置する構成にすれば、この中心点
を中心にズーム動作を行う事により、立体画面のズーミ
ングが可能になる。従って、本レンズ組合せ構成の光学
系による立体画像入力方式に於いては、副画面の光学系
をのばして、ここにプリズム等の反転光学系を入れる事
が出来るので、これによりズーム機能を備えた立体画像
入力方式の実現が可能となった。

【００１９】さらに、これらのズーム画像を持つ立体単
位画面を、光学系により立体視するために、本レンズ組
合せ構成を用いた立体視装置において、その副画面の光
学系に画像反転光学系を入れる事により、対応する画像
立体視装置を実現した。

【００２０】以上に説明された通り、本レンズ組合せ構
成による立体画像入力方式に於いては、各光学系につい
て自由に長さを変え、反転光学系等の各種光学機能を盛
り込む事が可能になったが、これにより逆に各光学系の
明るさにアンバランスを生ずる場合も出て来る。これに
対し、本方式では各光学系が各々独立している事に着目
し、その一方の明るい画面の光学系にＮＤフィルターを
入れる事により、このバランスを取る事を実現した。

【００２１】次に、立体単位画面として立体画像情報を
構成する場合、一方の副画面を光学的に縮小する事によ
り、主画面の方に一層大きな画像情報を持たせた構成の
２次元コンパチブル立体画面を光学的に実現した。

【００２２】さらに、この様に構成された単位画面に対
し、これを立体視する為の装置として、縮小された副画
面を元に戻す副画面拡大光学系を備えた、画像立体視装
置を実現した。

【００２３】一方、一般に立体左右両画面を合わせて立
体単位画面を構成し、カメラなどの単一光学系の画像入
力光学系で画像入力する場合、単位画面における両画面
の境界部分が相互にボケてしまう欠点がこれまであっ
た。本発明においては、先ず、左右立体両画面につい
て、各々独立した結像光学系を設定する事により結像画
面を構成し、かつ、両画面を単位画面として合わせる事
により、一体化した立体単位画面を実像として得る立体
単位画面形成光学系を実現した。これは、カメラなどの
画像入力光学系の前に置いて立体単位画面を構成する、
アダプターに相当する部分となる。次に、この実像を画
像入力光学系となるカメラに入力画面として取り入れる
事により、境界領域が明瞭な立体単位画面を得る立体画
像入力方式を実現した。即ち、この実像立体単位画面形
成光学系においては、立体両画面について、明瞭な実像
として構成し、かつ単位画面として並べて組合せ形成す
るところまで各々独立した光学系として構成する事によ
り、両画面の境界が明瞭な単位画面を実現している。な
お、この画像を入力するカメラについては、そのレンズ
径が小さく入光角度が小さいために入力画像の周辺が欠
けてしまう場合は、実像単位画面の後に集光レンズ機能
の光学系を入れる事により、画像全体をカバーし入力す
る事を可能にした。

【００２４】さらに本発明では、この実像立体単位画面
による立体画像入力方式において、ズーム動作を可能に
した。即ち、先ず、同方式に於けるアダプター部に相当
する、実像立体単位画面形成光学系において、左右両画
面を固定焦点距離光学系とし、一方の画面を反転画面と
する事により、単位画面の中心に対し、両画面が対象に
位置し固定された固定実像画面を構成した。次に、この
実像画面について、画像入力カメラにより、この中心点
を中心としたズーム動作で画像入力する事により、実像
立体単位画面によるズーミングが可能な立体画像入力方
式を実現した。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。単一の単位画面を分割し、ここに左右立体
両画面を組み込んで立体画面を構成する立体画像入力方
式としては、従来最も一般的な、単位画面を左右に分割
する方式の他に、上下に分割し構成する方式がある。こ
れらの場合、従来は、各画面が２枚の平面鏡の光学系に
より、左右両画面をこの単位画面に組合せて構成され
た。しかしこの構成の場合、簡単な平面鏡のみで構成出
来る長所はあるが、パノラマ画面のように画面を広く構
成しようとすると、対物鏡のサイズを大きくする必要が
あり、逆に大きく出来ずに画面寸法が制限される場合も
あった。また、両画面の間隔を変化させる場合は、両画
面のサイズが等しくなるように、両光学系について対物
鏡と接眼鏡との距離に対応して、その都度鏡の大きさ等
の光学系の再設定が必要になった。本発明は、これらの
課題点を解決する事により、光学系の寸法や距離の制約
を無くし、小型で簡単な立体画像入力方式を実現した。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例を示す。図１
は、立体左右両画面Ｌ、Ｒについて、立体単位画面形成
光学系１１を構成する光学系Ｌ１、Ｒ１を通す事によ
り、各々を主画面３１Ｓおよび副画面３１Ｆとして組合
せた立体単位画面３１を構成し、更にこれを画像入力光
学系４１に取り込む事により立体単位画面の入力画像５
１を得る立体画像入力方式である。この左右両画面Ｌ、
Ｒの各光学系Ｌ１、Ｒ１には、両画面を単位画面として
組み合わせるための対物および接眼光学系の各平面鏡Ｍ
１Ｌ，Ｍ１ＲおよびＭ２Ｌ，Ｍ２Ｒの前に、各々凹およ
び凸レンズＺ１Ｌ，Ｚ１ＲおよびＺ２Ｌ，Ｚ２Ｒを組合
せ持っている。ここで、本実施例を説明する前に、先ず
図２により、本発明における、このレンズ組合せ構成の
基本的な原理を説明する。図２に示される通り、対物凹
レンズＺ１と接眼凸レンズＺ２とを対とする光学系を構
成した場合、対物凹レンズＺ１から入った画像を、同じ
焦点距離の接眼凸レンズＺ２を通して見ると、この凸レ
ンズの位置で、両レンズ間の距離Ｓに関係なく、凹レン
ズの位置でレンズを経ずにそのまま見るのと同じ画像が
得られる。従って、図１に於いて、本レンズ組合せ構成
を導入すれば、左右入力画面Ｌ，Ｒの各対物部に本レン
ズ組合せ光学系の凹レンズＺ１Ｌ、Ｚ１Ｒを置き、この
後方に凸接眼レンズを置く構成を取る事により、対物レ
ンズから接眼レンズまでの距離を変えても、対物レンズ
の位置で見る画像が接眼レンズ位置でそのまま見る事が
出来るようになる。従って、本レンズ組合せ構成を用い
た図１の立体画像入力方式に於いては、左右両画面Ｌ、
Ｒの各光学系について、相互の長さを等しく合わせるな
どの必要が無くなるので、各光学系に種々の光学機能を
加えたり、両レンズの間隔ｄを自由に設定する事が可能
になる。また、平面鏡のみの場合のように対物鏡を大き
く取る必要はないので、対物光学系のレンズや反射鏡は
小型に構成出来る。即ち、平面鏡だと対物鏡の位置では
必要なサイズが拡大され大きくなるが、対物凹レンズか
ら取り込まれた画像は、縮小又はほぼ並行して接眼凸レ
ンズに到達するので、対物部光学系の大きさは接眼部の
それとほぼ同程度に出来て、対物光学系の大幅な面積低
減が可能になる。なお、図１における接眼平面鏡Ｍ２
Ｌ、Ｍ２Ｒは、次段のレンズＺ４１から等距離にＸ字状
に設定する事も可能である。しかし、図１のようにＭ２
Ｌ、Ｍ２Ｒの両者をお互いに前後に位置をずらした構成
とする事により、一方画面の光学系の光軸を上下に移動
するとき、画面の周辺部が一部かくれる事をさける事が
出来る。また、両レンズは必ずしも焦点距離が同じで無
くとも、両者間の距離を適切に設定すれば、同様の効果
が得られる。更にここで、反射鏡やプリズムの光学系に
より、左右画面を単位画面として組み合わせた接眼部に
於いては、接眼平面鏡の後に接眼凸レンズを持ってくれ
ば、接眼凸レンズは共通として、単一レンズを用いる事
が出来る。また、平面鏡と組み合わされたこれらの凸レ
ンズおよび凹レンズは、それぞれ凹面鏡、凸面鏡の機能
と等価なので、以上に述べた光学系は、対物部に凸面
鏡、接眼部に凹面鏡とするか、又はこれらと凸凹レンズ
との組み合わせでも全く同様に実現する事が出来る。

【００２７】図３は本発明の第２の実施例を示す。即
ち、図３の画像入力光学系４３では、立体画面を構成す
る左右両画面Ｌ、Ｒについて、一方Ｌは光学系を通さず
直接入力する主画面３３Ｓとし、他方Ｒは光学系Ｒ３を
通してこれに並べた副画面３３Ｆとして立体単位画面３
３を構成し、これをレンズＺ４３で取込み、立体単位画
面の入力画像５３を得ている。これにより、主画面側の
光学系を省略し、右画面光学系Ｒ３のみで立体単位画面
形成光学系１３を構成した立体画像入力方式を実現し
た。本発明でのレンズ組合せ構成により、左右両画面の
光学系における距離差を考える必要が無くなるので、主
画面の画面入力位置と間隔ｄ離れて並んだ位置に、副画
面の対物光学レンズ系Ｚ１Ｒを設定し、さらに主画面３
３Ｓの位置に並べて副画面３３Ｆが位置するように接眼
光学系Ｚ２Ｒ、Ｍ２Ｒを組合せ位置させる構成とする事
により、主画面は特別な光学系は介さずに、画像入力光
学系４３に直接画像入力する事が可能となり、主画面の
光学系をなくし、光学系の構造を簡単にする事が出来
た。しかも、例えば標準サイズの単位画面を上下に分割
して構成する場合は、主画面がそのままパノラマサイズ
画面としてカメラ入力され、余分な光学系を含まない通
常の２次元方式のパノラマ画面そのものとなる。この場
合、これまで通常の２次元方式ではマスクして無駄にし
ていた画像面積が、３次元画像部分として利用出来る事
になる。なおここで、対象の画面が充分遠く、光学系の
距離差が無視出来る場合は、副画面の光学系として構造
が簡単な２枚の平面鏡を用いる事が可能になる。しかも
この場は、光学系が片方だけなので、対物鏡を平面鏡と
しても、ある程度面積を大きく取る事が可能となる。

【００２８】一方、立体両画面を構成する左右両画面の
間隔は、例えば図１のｄで示される通り、基本的には、
人間の両眼の間隔に合わせる事になるが、遠方の画面に
於いては、立体感を強調するために、この間隔をより大
きく設定する事が多い。逆に、近接した画面の場合は、
視差角が大きくなり、立体視がしにくくなるので、これ
を見易くするために、この間隔をむしろ小さく取る場合
が多い。本発明でのレンズ組合せ構成の場合は、対物接
眼両レンズ間の距離を自由に設定出来るので、両画面の
光学系の両方または一方の長さを変える事により、両画
面の間隔ｄを任意に設定する事が可能になる。この結
果、この間隔ｄを、被写体の距離に合わせて遠距離の場
合は立体感を増すため大きく、近接した場合は見易くす
るため短く設定する構成を、自由に実現する事が可能に
なった。また、特に近接した被写体については、その立
体視を容易にするために、両対物光学系の光軸を並行で
なく、被写体に向けて内側に角度を変える場合がある
が、これに対し本発明の構成では、各画面の光学系の光
軸方向を変えるための対物反射鏡について、その角度を
調整する事により、これを容易に実現出来る。

【００２９】次に、図４は本発明の第３の実施例を示
す。これは立体単位画面について、ズーム動作を可能に
する立体画像入力方式を実現するものである。現在の画
像撮影に於いては、静止画動画を問わずズーム機能が広
く用いられているが、これは立体画像に於いても同様に
要求されるものである。立体画像に於けるズーム動作
は、基本的には、左右各画面の光学系に各々ズーム機能
を備え、これを連動させる事が前提となる。しかし、単
一の画面に構成される立体単位画面では、各画面の中心
が各々異なるので、これを画像入力光学系の単一光学系
でそのままズーム動作する事は出来ない。これに対し、
立体単位画面について、その中心点を境にして上下又は
左右の主副画面に分割し、一方の副画面を反転又は倒立
画像にした立体単位画面を構成する事により、この中心
点を中心にズーム動作して主副画面の一括ズーミングを
可能にするズーム方式をこれまでに提案している。一
方、本発明でのレンズ組合せ構成によれば、各画面の光
学系の長さが各々自由に設定できて、一方の光学系に画
像反転光学系を入れる事が出来るので、このズーム方式
の実現が可能になった。図４は、図１の場合を例とし、
その一方の右画面Ｒを副画面として、この光学系Ｒ４
に、ダブプリズムを画像反転光学系Ｄ１として入れた構
成例である。右画面はダブプリズムにより画像が反転さ
れ、単位画面３４の上に、上下分割線に対し線対称の位
置に反転した形で副画面３４Ｆとして組合される。な
お、これは図１の例で示された両画面に光学系を有する
場合のみでなく、図３の副画面のみ光学系を有する場合
にも、その光学系に画像反転光学系を入れる事が出来
る。次に、画像入力光学系としてこの後に接続されるカ
メラ４４において、このレンズ系Ｚ４４にズーム機能を
持たせた場合、カメラの入力画像５４の中心点Ｐ５４
を、この単位画面３４の中心点Ｐ３４に合わせて画像入
力する事により、この立体単位画面３４について、その
中心点Ｐ３４を中心とした、任意の大きさの部分を、ズ
ーム拡大して画像入力する事を可能にした。具体的に
は、例えばカメラの入力画像として、単位画面３４の点
線の部分の画面がカメラ画面５４のに於ける実線の画面
となる場合、同光学系Ｚ４４に望遠ズーム機能を持たせ
て単位画面３４の一点鎖線部分３４Ｔを入力したとき、
その画面は同画像５４において拡大され点線で示される
画面のようになり、両画面が共通の中心点Ｐ５４を中心
に同じ様にズーム拡大され入力される。即ち、図４に於
いて、この単位画面をズーム機能を持ったカメラで画像
入力すれば、この中心点Ｐ３４を中心にズーム動作する
事により、両画面とも同じ点Ｐ５４を中心とするズーム
入力画像として、立体画像のズーム入力が実現出来る。

【００３０】なお、ここに用いられる画像反転光学系と
しては、ダブプリズム、アッベケーニッヒプリズム、ペ
ンタプリズム等のプリズムがあるが、それ以外にも、図
５の例に示されるように、１枚の反射鏡Ｍと屈折プリズ
ムＱにより構成する方法、さらには３枚の反射鏡により
構成する方法等がある。なお、ここでの反射鏡には、単
純な平面鏡に加え、対物および接眼光学系として屈折光
学機能を組み合わせた凸凹反射鏡も含まれる。

【００３１】図６に本発明の第４の実施例を示す。これ
は、図３の場合と同様に、右画面光学系Ｒ６で立体単位
画面形成光学系１６を構成するものである。この図では
副画面である右画面Ｒの画像反転光学系として、対物凸
面鏡ＭＺ１と反転平面鏡ＭＤ１および接眼凹面鏡ＭＺ２
の３枚の反射鏡の組合せにより右画面光学系Ｒ６を構成
し、反転副画面３６Ｆを得ている例を示す。この場合に
は、図３の場合と同様に、対物凸面鏡と接眼凹面鏡の組
合せ構成により、光学系の長さを可変にし、両光学系の
長さを調整している。なお、図６の場合にも図３の場合
と同様に、対象の画面が充分遠く、光学系の距離差が無
視出来る場合は、副画面の画像反転光学系として３枚の
平面鏡のみで構成する事が可能である。

【００３２】さらに、この様に副画面に画像反転光学系
を含んだ立体単位画面を、光学系により立体視する画像
立体視装置を構成する場合には、この立体視装置の副画
面の光学系に、これら画像反転光学系を入れる事により
実現出来る。勿論、立体視する単位画面について、副画
面を反転し正立画面に戻す画像処理を施した立体単位画
面を構成すれば、通常の光軸変換プリズムによる立体視
装置での立体視が可能である。一般に、立体視装置は、
構造を簡単にするために、拡大凸レンズと光軸変換プリ
ズムのみで構成されている。従って、副画面の光学系に
画像反転光学系を入れる場合、特別に光学系の距離を伸
ばさず、そのまま入ってしまう事が望ましい。上に述べ
たプリズムを使用する方式では、ほとんど光学系の長さ
を変えずに組み込む事が可能である。

【００３３】以上に述べられた本発明の構成を含め、一
般に立体画像方式に於いては、主副両画面に各々入る光
学系が相互に異なる場合が多くある。この場合、各光学
系での総合的な光透過率に差が生ずるため、そのままで
は両画面を合わせて単位画面を構成するとき、その明る
さに差を生じ、明暗のアンバランスを生じてしまう。こ
れを解決するために、両画面の透過率の高い方の光学系
に、明るさをおさえるＮＤ（ニュートラル・デンシティ
ー）フィルターを入れて、両光学系の明るさを合わせる
手法を実現した。これにより、両者の光学系の明るさの
バランスを完全に取る事が可能となった。特に、両画面
の一方には光学系を介さない図３のような構成の場合、
光学系を含む副画面の方が必ず光量が少なくなるので、
主画面の方にＮＤフィルターを入れる事により、はじめ
て両者の光学バランスを取る事が可能になる。又これ
は、立体左右両画面光学系を有するすべての場合に当て
はまるものであり、立体画像入力方式のみでなく、立体
視装置等にも適用出来る。

【００３４】次に、立体単位画面による立体画像におい
て、通常の２次元画像とのコンパチブル性を重視すれ
ば、コンパチブル画像とする主画面の面積を大きく取
り、画像情報を多くする構成をとる事が有効である。こ
のため、これに合わせて副画面の面積を小さくする処理
が必要になる。これには、画像信号処理により対応する
手法もあるが、本発明はこれを光学的に直接処理する画
像入力方式を提供する。即ち、立体単位画面を構成する
主副両画面の一方の副画面の光学系に、画面縮小機能光
学系を含む事により、主画面と縮小された副画面とから
成る立体単位画面を構成する立体画像入力方式を実現し
た。これまでも示されている通り、本発明でのレンズ組
合せ構成により、主副両画面の各光学系に自由に光学機
能を加える事が可能であるため、本発明の縮小光学系を
含む構成は、容易に実現出来る。また、画面の縮小の方
法としては、標準サイズの単位画面について、主画面は
ワイドサイズ比率画面とし、残りの部分は縦方向に１／
３に縮小した副画面とした立体単位画面を構成する方
法、または、主副両画面の境界領域で生ずるボケ領域を
避けるために、主画面は縦方向１／２のパノラマ画面を
フルに取り、副画面は縦方向にこのボケ領域分だけ縮小
した立体単位画面を構成する方法、などが可能となる。
なお、副画面の縮小は、画面の構成方法により、縦方
向、横方向、全体縮小等が可能になる。

【００３５】一方、これを立体視する場合には、両画面
の光軸を立体視位置にもってくる通常の光軸変換光学系
に加え、副画面について、以上の画像入力の場合と逆
に、画面を拡大し、元のサイズに戻す拡大光学系を含む
立体視装置を構成する事により、所期の立体視が実現出
来る。

【００３６】左右立体両画面を主副画面として組合せ立
体単位画面を構成する場合、両画面を２つの光学系で合
わせて１つの単位画面とし、これを画像入力光学系であ
るスチルカメラやビデオ等の単一のレンズ系による光学
系でそのまま画像入力しようとすると、ここで主副両画
面の光学系が共通になるため、両画面の境界となる分割
部分の近辺には、両光学系の交錯により、必ずぼやけた
領域が生じてしまう。これを完全に避けるためには、カ
メラ自身が相互に独立し分離された２つの光学系をそな
え、さらにズーム機能が必要な場合には各々が独立でか
つ相互に連動したズーム機能を備える事が必要である。
しかしこれは、従来と同様に複雑で特殊な専用の立体カ
メラを必要としてしまう事を意味する。

【００３７】図７に本発明の第５の実施例を示す。本発
明はこれらの課題を解決し、通常の単体カメラで境界が
明瞭に分割された単位画面を得る方式を実現した。図７
においては、各々独立した光学系Ｌ７、Ｒ７により左右
両画面Ｌ、Ｒを取り込み、これを実像立体単位画面３７
として一つの結像画面に組合せ構成する立体単位画面形
成光学系１７と、この結像画面を立体画像の入力画面５
７として取り込む画像入力光学系４７とから成る、立体
画像入力方式を構成している。これまで説明された立体
画像入力方式では、画像入力光学系であるカメラのレン
ズの前にアダプターとして置かれた立体単位画面形成光
学系に於いて、左右両画面を合わせ単位画面に構成して
いるが、これはあくまで画像入力光学系のカメラも含め
た全体の結像光学系の一部であり、このカメラのレンズ
を通してはじめて、立体単位画面の入力画像としてカメ
ラに結像され、光学系が完結する構成となっている。従
って、アダプター部の立体単位画面形成光学系で相互に
分離されていた左右両画面は、その後の画像入力光学系
であるカメラでは共通の光学系を通る事になるため、入
力画面となるその結像画面において、単位画面として構
成された両画面の境界部分では、両画面の光が入り組み
ボケが生じていた。

【００３８】これに対し、図７で例示される本発明にお
いては、まず、アダプター部に相当する立体単位画面形
成光学系１７に於いて、結像光学系の左右両画面光学系
Ｌ７、Ｒ７により、左右両画面Ｌ、Ｒについて、主副両
画面３７Ｓ、３７Ｆを各々実像として結像し、かつ、両
画面を合せた、実像立体単位画面３７を実現する結像光
学系を構成している。この場合、例えば本実施例の場合
のように遮蔽隔壁Ｇを用いる等、必要に応じ結像面に至
るまで両光学系Ｌ７、Ｒ７を相互に遮蔽する構成とする
事により、主副両画面３７Ｓ、３７Ｆの境界領域が明確
に分離された実像立体単位画面３７が実現された。この
場合、結像光学系は基本的には対物凸レンズで構成され
るが、実際には、凸レンズと凹レンズを組合せた逆望遠
または望遠レンズ構成を導入する事により、対物レンズ
として、レンズの焦点距離に制限されずにレンズと結像
面との距離を自由に変えて設定する事を実現した。図７
では、対物レンズが凹レンズの前置対物レンズＺ１Ａ
Ｌ，Ｚ１ＡＲと凸レンズの後置対物レンズＺ１ＢＬ、Ｚ
１ＢＲから成る逆望遠レンズ構成とする事により、焦点
距離に制限されず、対物レンズから結像面までの光学系
の距離を長く取る事を可能にした。また、逆に長い焦点
距離を必要とする場合は、前置および後置対物レンズと
して、凸および凹レンズを組合せた望遠レンズ構成とす
る事により、同様に実現出来る。次に、この実像立体単
位画面３７を、画像入力光学系４７のレンズＺ４７を通
して、単一光学系の画像として画像入力して入力画像５
７を得ている。これにより、目的とする明瞭な境界を持
つ立体単位画面を得る立体画像入力方式を実現した。な
お、この実像単位画面に対しカメラのレンズ径が小さい
場合、画面周辺部からの光をカメラレンズで充分取り入
れられず、周辺部が欠けた入力画像となる事があるが、
この場合は、両者の間に集光光学系として、視野レンズ
となる凸レンズＺ３を入れる事により、これを解決する
事が出来る。即ち、図７においては、実像左右両画面光
学系Ｌ７、Ｒ７と集光光学系Ｚ３により、カメラアダプ
ター部に相当する実像による立体単位画面形成光学系１
７を構成している。ここで、立体単位画面形成光学系に
於いては、左右両画面の光学系に各々ズーム機能を持た
せ、両者を連動させれば、ズーム動作をする立体単位画
面を構成する事が出来る。

【００３９】次に、図８に本発明の第６の実施例を示
す。これは、通常の単体カメラで境界が明瞭に分割され
た単位画面を得る方式を実現し、さらに、この単体カメ
ラの単一のズーム機能を用いて、立体画面のズームを可
能にする方式を提供するものである。図８においては、
左右両画面の光学系が固定焦点距離光学系により構成さ
れ、かつ、一方の画面に画像反転光学系Ｄ１を含む左右
両画面の結像光学系Ｌ８、Ｒ８と、必要により集光光学
系Ｚ３を含む立体単位画面形成光学系１８による、立体
画像入力方式を構成している。本実施例に於いては、カ
メラ等の画像入力光学系４８の前に置かれて、結像光学
系を構成するアダプター部の左右両画面の光学系Ｌ８、
Ｒ８として固定焦点距離方式の光学系を導入し、かつ一
方の光学系Ｒ８では画像反転光学系Ｄ１により反転画面
３８Ｆを構成する。この場合も図７と同様に、接眼レン
ズを凹凸レンズの組合せによる逆望遠レンズ構成Ｚ１Ａ
Ｌ，Ｚ１ＢＬおよびＺ１ＡＲ，Ｚ１ＢＲとする事によ
り、光学系の距離を長く取り、反射光学系Ｄ１を入れる
事を可能にした。この結果、アダプター部に於ける実像
立体単位画面３８として、該単位画面の中心点Ｐ３８又
はこれを含む分割線に対し、一方の画面が反転し対象に
位置した主副画面３８Ｓ、３８Ｆを持つ固定された実像
単位画面が得られる。従って、この後に接続される画像
入力光学系のカメラ４８において、このレンズ系Ｚ４８
にズーム機能を持たせた場合、このカメラの入力画像５
８の中心点Ｐ５８を、この実像単位画面の中心点Ｐ３８
に合わせて画像入力する事により、この実像立体単位画
面３８について、その中心点Ｐ３８を中心とした任意の
大きさの部分を、ズーム拡大して画像入力する事を可能
にした。例えばカメラの入力画像として、単位画面３８
の実線の画面がカメラ画面５８に於ける実線の画面とし
て得られる場合、同光学系Ｚ４８に望遠ズーム機能を持
たせて実像単位画面３８の一点鎖線部分３８Ｔを入力し
たとき、その画面は同画像５８において点線で示される
画面のようになり、両画面が共通の中心点Ｐ５８を中心
に同じ様にズーム拡大され入力される。即ち、図８の構
成を取る事により、主副両画面の間に明瞭な境界を持つ
立体単位画面を持ち、かつ、これを単一光学系である画
像入力光学系のカメラのズーム機能により立体ズーム画
像として入力する事が可能な、立体画像入力方式を実現
した。勿論、これらを立体視する場合は、反転した副画
面を元に戻す画像処理が伴う。

【００４０】

【発明の効果】本発明により、従来特殊な専用立体カメ
ラでしか得られなかった立体画像が、アダプターを併用
したスチルカメラやビデオカメラなどの通常のカメラに
より、静止画、動画を含めて手軽に実現出来るようにな
った。特に、小型化されたアダプター、横長の立体パノ
ラマ画面、従来カメラのズーム機能を用いた自由なズー
ミング等が実現出来る立体画像が可能となり、さらに、
入力される左右画面の境界領域でのボケのない画面を実
現する等、本発明により、これまで解決出来なかった課
題をすべて排除した小型簡単で手軽な立体画像入力方式
が実現された。近年、カメラやビデオなど画像メディア
が広く社会に普及した結果、さらに立体画像が広く求め
られるようになって来ている。本発明は、このような画
像の立体化の社会的ニーズに対し、これを身近なものと
して広く普及させる事を可能にするものであり、マルチ
メディア時代を迎え、その社会への貢献ははかり知れな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明におけるレンズ組合せ構成の原理を説明
する図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図５】画像反転光学系の構成例を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す図である。

【図８】本発明の第６の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１１、１３、１４、１６、１７、１８、 立
体単位画面形成光学系 ３１、３３、３４、３６ 立
体単位画面 ３１Ｆ、３３Ｆ、３４Ｆ、３７Ｆ、３８Ｆ 副
画面 ３１Ｓ、３３Ｓ、３７Ｓ、３８Ｓ 主
画面 ３４Ｔ、３８Ｔ ズ
ーム拡大画面 ３７、３８ 実
像立体単位画面 ４１、４３、４４、４６、４７、４８ 画
像入力光学系 ５１、５３、５４、５６、５７、５８ 入
力画像 ｄ 左
右両画面の間隔 Ｄ１ 画
像反転光学系 Ｇ 遮
蔽隔壁 Ｌ 左
画面 Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ８ 左
画面光学系 Ｍ 反
射鏡 Ｍ１Ｌ，Ｍ１Ｒ 左
右対物平面鏡 Ｍ２Ｌ、Ｍ２Ｒ 左
右接眼平面鏡 ＭＤ１ 画
像反転平面鏡 ＭＺ１ 対
物凸面鏡 ＭＺ２ 接
眼凹面鏡 Ｑ 屈
折プリズム Ｒ 右
画面 Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８ 右
画面光学系 Ｓ レ
ンズの間隔 Ｐ３４、Ｐ３８、Ｐ５４、Ｐ５８ 中
心点 Ｚ１ 対
物凹レンズ Ｚ１Ｌ、Ｚ１Ｒ 左
右対物レンズ系 Ｚ２ 接
眼凸レンズ Ｚ２Ｌ、Ｚ２Ｒ 左
右接眼レンズ系 Ｚ３ 集
光光学系 Ｚ４１、Ｚ４３、Ｚ４４、Ｚ４６、Ｚ４７、Ｚ４８ 画
像入力光学系のレンズ系

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右立体両画面の各光学系に於いて、対物
   および接眼光学系を、各々凹および凸レンズとする組合
   せ構成を特徴とする立体単位画面形成光学系と、単一光
   学系の画像入力光学系とから成る立体画像入力方式。
2. 【請求項２】左右立体両画面について、一方は光学系を
   通さず直接入力する主画面とし、他方は光学系を通した
   副画面とする立体単位画面形成光学系を特徴とする、１
   項の立体画像入力方式。
3. 【請求項３】対象物との距離に対応し、左右両画面の間
   隔または対向角度を変える機能を備えた、１項ないし２
   項の立体画像入力方式。
4. 【請求項４】副画面光学系に画像反転光学系を含む事を
   特徴とする、１項ないし２項の立体画像入力方式。
5. 【請求項５】立体単位画面を構成する副画面の光学系
   に、画像反転光学系を含んで成る画像立体視装置。
6. 【請求項６】左右両画面の一方の光学系にニュートラル
   ・デンシティフィルターを含む事を特徴とする立体画像
   方式。
7. 【請求項７】立体単位画面を構成する副画面の光学系
   に、画面縮小機能光学系を含む事を特徴とする、立体画
   像入力方式。
8. 【請求項８】立体単位画面を構成する副画面の光学系
   に、画面拡大機能光学系を含んで成る画像立体視装置。
9. 【請求項９】左右立体両画面を、各々独立した、かつ必
   要に応じ逆望遠または望遠機能を有する結像光学系によ
   り、実像立体単位画面として一つの結像画面に組合せ構
   成し、該結像画面を、そのまま、又は集光光学系を介し
   て、画像入力光学系に取り込む事を特徴とする、立体画
   像入力方式。
10. 【請求項１０】立体両画面の一方の光学系に画像反転光
    学系を含む、９項の立体画像入力方式。