JPH02260891A - 立体カメラ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、両眼視差を利用する立体テレビ装置に係り、
撮影手段のレンズ系のズーム操作時にも左右眼用映像の
ズレが生ぜず、更にこのズーム値や観察対象までの距離
に応じて要求される上記左右眼用映像の光軸間隔調整を
、光軸を狂わせる事なしに行える立体カメラ装置に関す
る。

（従来の技術） 例えば遠隔地に設置された作業機械を操作リ−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。

上記立体テレビ装置にあっては、オペレータがＩ２察し
たい対象を、撮影方向を少しだけ換えた２台の左右眼・
用ＴＶカメラで撮影した２重映像を１画面上に呈示し、
適当な手段でオペレータの左右眼に左右の映像を個別に
提供する手段がある。前記ＴＶカメラは一般的に個々の
撮像素子に個々のレンズ系が取付けられている。

ところで、適正な立体像をオペレ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）のみ
に適当ｍ離れている事が望ましいが、そのためには前ｊ
Ｌの方式のＴＶカメラでは、レンズ系の光軸と映像素子
との相対関係を各々のＴＶカメラについて一致させた後
、今度はこの２台のＴＶカメラの相対関係を厳密に調整
する必要がある。この調整は初期設定を施すのみではな
く、使用中に必要に応じて随時行わなければならない。

特にレンズの焦点調整やズーム値変更の為にレンズを動
かすと、上記２台のＴＶカメラのレンズ系光軸が各々独
立に移動する場合があり、この時には、水平方向のみに
適当ｍ離れる好ましい２重映像の提供を実現できない事
がある。

また観察し易い映像を観察者に提供するには、ズーム値
に応じて２台のＴＶカメラ間隔を増減する必要があるが
、このとき従来技術にあっては機械的な駆動を伴う為、
これが上記光軸ズレを引ぎ起こす原因となっていた。

この様に立体カメラ構成では、観察者は立体映像を観察
するとき多くの操作を強いられる事になり、この立体カ
メラを観察手段としてマニピュレータ等の遠隔操作を行
う時、使い易い視覚情報媒体ではなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、既存の立体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ータ調整
を比較的頻繁に行う自体が生じる場合が多く、ａｍ応変
な連続使用は容易ではなかった。

そこで本発明は、上述のような光軸ズレを生じる事なく
、ズーム値変動操作及びこれに伴なう、各種パラメータ
調整が容易である立体カメラ装置を提供する事にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に・係る立体カメラ装置は、同一観察対象からの
左右２方向の光を見込む左右の対物光学手段と、これら
対物光学手段からの左右の入射光を同一光軸に合成する
光路合成手段と、この光路合成手段からの光を撮像素子
上に結像させる左右共用の共通光学手段とを備え、立体
映像を提供する立体カメラ装置であって、左右眼用の対
物光学手段の内一方又は両方を複数系統設け、これら複
数系統の対物光学系のそれぞれに対応して設けられ入射
光の光路を変更する光路変更手段と、この光路変更手段
で変更された複数の入射光の一系統を選択するシャッタ
手段とを備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明に係る立体カメラ装置は２台のＴＶカメラは用い
ず、上述した課題を解決するための手段の内、左右２方
向からの光を共通の光路合成手段に同軸的となる様に送
り込み、これら２方向からの光を交互に撮像する事で立
体映像を撮影する。

観察対象を色々な方向から見込む様に予め設定された複
数の対物光学手段は、ズーム値に応じて適当な間隔の組
み合わせが選択させる。簡単にはズーム値を望遠側に設
定する程、間隔を広げる必要がある。

いずれの方向からの光も上記光路合成手段に入射する前
には、成る共通の光軸に従う様に光路偏光手段によって
方向が矯正される。そして、シャッタ装置により、上述
した如くズーム値に応じていずれかの光路が選択される
ことになる。

（実施例） 第１図及び第２図は本発明に係る立体カメラ装置の第１
実施例を模式的に示した図である。

観察対象１（図では便宜上近付けて描いである）は立体
カメラ２で撮影される。この立体カメラ２は筐体１９に
納められている。

上記観察対象１の映像は、立体カメラ２の入射孔にそれ
ぞれ取付けられた対物光学手段である対物レンズ３１．
３２．３３に異なった角度で入射する。本実施例では入
射孔３個のみ描いであるが、数は使用状況に応じて任意
に設定できる。これらの入射光が従う光軸を４１．４２
．４３と（２系統の入射光軸）とする。この内、光軸４
１は左眼映像用であり、光軸４２，４３は右眼映像様で
ある。後述するレンズズーム値が望遠側にある時にはこ
れ等のうち光軸４３が使用され、広角側の時は光軸４２
が使用される。光軸４３は光路変更手段である反射プリ
ズム５３で反射した後、シャッタ装置１８２に至り、光
軸４２は別のシャッタ装置１８１に至る。

本図では上記レンズズーム値が広角側にある場合を示し
ている。この時、シャッタ装置１８１は開状態にあり、
シャッタ装置１８２は閉状態にある。従って本図では光
軸４３はシャッタ装置１８２を通過する事は出来ず、光
軸４２のみがシャッタ装置１８１を通過する。シ１１ツ
タ１８１を通過した光軸４２は光路変更手段としてのビ
ームスプリッタ５２で反射され、偏光板６２を通過した
後、光路合成手段である別のビームスプリッタ７に到達
する。こうして、シャッタ装置１８１．１８２により入
射光軸を一系統に選択するシャッタ装置が構成されてい
る。

上記の左眼映像光軸４１は偏光板６１を通過し、上記ビ
ームスプリッタに至る。この偏光板６１は前述した偏光
板６２とは互いの偏光方向が直交する関係にある。ビー
ムスプリッタ７に至る２つの光軸４１．４２はこのビー
ムスプリッタ７１内で同一光軸８（本図では便宜上置え
て描いである）に従う様になり、偏光切替手段９に至る
。この偏光切替手段９は通過させる偏光の方向を前述し
た偏光板６１及び６２の偏光方向に合わせることができ
る特性を有しており、どちらかを切替制御装置１０から
の信号によって選択する事が出来る。

この偏光切替手段９は、例えば液晶素材等で構成する事
が可能である。本図では、左眼映像用光軸４１が通過し
、右眼映像用光軸４２はブロックされる様に信号が印加
されている。

この偏光切替手段９を通過した光軸は共通光学手段を構
成するレンズ系１１を通過し、昭像手段であるＴＶカメ
ラ１２に至る。このＴＶカメラ１２の搬像素子上の映像
は公知の映像処理手法によって観察者１７に立体映像と
して提供される。この例ではＴＶカメラ１２で得られた
映像は映像制御装置１３でフィールド周波数を２倍に上
げられ、走査周波数が２倍である倍速モニタ１４上に左
右眼映像が交互に投ぜられる。この倍速モニタ１４の前
面には光学シャッタ１５が装着され、倍速モニタ１４上
の左右眼映像に互いに異なる光学的変調を施す。観察者
１７は映像選択眼鏡１６を掛け、左右眼で各々対応する
映像をｖＡ察する事により、立体映像を感得する。

第２図では上記レンズ系１１が望遠鏡に設定されたとき
の入射光軸の選択状況を示しである。分かり易（する為
、観察対象や映像処理手段などを省略した描いである。

本図では前述したシャッタ装置１８１．１８２において
、シャッタ装置１８１が閉状態にあり、シャッタ装置１
８２が開状態となる。従って、右眼映像用光軸４２，４
３内、光軸４３が光路合成用ビームスプリッタ７に到達
し、光軸４２は上記シャッタ装置１８１でブロックされ
る。

また本図では、前述した偏光切替手段９の状態も第１図
とは異なる場合を描いである。即ち、本図では切替制御
装置１０（図示省略）の信号により、前記左右眼映像用
光軸４１．４３の内、右眼映像用光軸４３のみを通過さ
せ、左眼映像用光軸４１はブロックされている。

本図に記載されていない部分は第１図と同一である。

なお、観察対象１との距離が比較的近ければ、入射光軸
を若干内側に向ｃプで輻較角を付けた方が立体増を観察
し易い場合がある。そこで、本実施例では反射プリズム
５３に矢印のような揺動回転を与えるために、反射プリ
ズム５３を固定した半月状の歯車２０３、これと噛合う
歯車２１３を駆動するモータ２２３からなる輻較角設定
機構を設けである。又、ビームスプリッタ５２にも同様
の機構を設けてもよい。

第３図は本発明に係る第２実施例を示す図である。本図
では先の実施例と共通する部分は、説明を分かり易くす
る為省略している箇所がある。

本図では左眼映像用の対物レンズ３１は１系統のみ設置
され、右眼映像用には３つの対物レンズ３２．３３．３
４が用意されている。これらの右眼映像用の対物レンズ
系は、レンズ系１１のズーム値が望遠側に寄る程、外側
のものが使用される。

本図では中程度のズーム値に設定された場合を描いであ
る。この時、レンズ系３３を通過する入射光軸４３が光
路合成用ビームスプリッタ７に到達すべきであるから、
辺も右外側の光軸３４は反射プリズム５４で反射れた後
、閉状態にあるシャッタ装置１８４でブロックされ、右
眼映像用光軸４２．４３．４４のうち最も内側の光軸４
２は別の開状態にあるシャッタ装置１８１でブロックさ
れる。その他のシャッタ装置１８２．１８３は開状態に
あるので、光軸４３のみがビームスプリッタ７に至る。

上述以外は第１図あるいは第２図で説明した内容と同様
である。但し本図では変更１首手段９の状態は第２図と
同様に描かれており、右眼映像用光軸がレンズ系１１を
通過している。

この実施例でも反射プリズム５４に、これを固定した半
月状の歯車２０４、これと噛合う歯車２１４を駆動する
モータ２２４からなる輻較角設定機構が設けられている
。又、レンズ系１１のズーム値に応じてビームスプリッ
タ５２．５３１に同様の機構を設けてもよい。

本図の様に入射孔が多数設定されるのは前記レンズ系１
１のズーム比が大きい場合であり、このズーム比の程度
に応じて適当数が設定される。

第１図から第３図では、左眼映像用光軸は１系統（４１
）み設定され、右眼映像用光軸は複数系統（４２，４３
，４４＞に設定されているが、左右眼映像用の光軸数は
逆であっても構わない。

第４図は本発明に係る第３実施例を示す図である。本図
でもこれまでの実施例と共通する部分は、説明を分かり
易くする為に省略している箇所がある。

本実施例では左右眼映像用光軸は各々複数系統設置され
ており、レンズ系１１のズーム値に応じて外側光軸（４
１，４４）或いは内側光軸（４２゜４３）が選択される
。本図ではレンズズーム値が広角側に設定された場合を
示しである。この時、左眼映像用望遠側光軸４１及び右
眼映像用望遠側光軸４４は、各々反射プリズム５１．５
４で反射された後、閉状態にあるシャッタ装置１８１，
１８４でブロックされる。また、左眼映像用広角側光軸
４２及び右眼映像用広角側光軸４３は開状態にあるシャ
ッタ装置１８２．１８３を通過し、このうち光軸４２は
ビームスプリッタ５２と反射プリズム２０で反射された
後、また上記光軸４３はビームスプリッタ５３で反射し
た後、光路合成用ビームスプリッタ７に至り同一光軸８
（本図では便宜１離して描いである）に従う。これより
以降の構成と作用は第１図について記載した内容と同で
ある。

本実施例では、左右眼映像用光軸の光路長は、望遠側と
広角側で各々同一に設定出来る為、観察対象とＴＶカメ
ラの距離が非常に短い場合でも、左右眼用映像のサイズ
が異なる事なく、良好な立体映像が観察できる。

第５図は第３実施例の他の状態を示す図である。

本図でもこれまでの実施例と共通する部分は、説明を分
り易くする為に省略している箇所がある。

本図ではシャッタ装Ｗ１８２．１８３が閉状態にあり、
シャッタ装置１８１．１８４が開状態にあり、レンズ系
１が望遠側に設定された状況を描いである。

本実施例でも、反射プリズム５１．５４は半月状に切っ
た歯車２０１，２０４上に設置され、筐体１９に取着さ
れたモータ２２１．２２４の歯車２１１．２１４を介し
て矢印のように揺動回転力が与えられる。この回転力を
上記反射プリズム５１．５４の中点２３１，２３４に一
致させれば、両反射プリズム５１．５４からビームスプ
リッタ７に至る光軸を変える事なく、外界からの映像光
軸４１．４４の入射角度を変えて輻較の設定が可能とな
る。

各実施例では歯車２０１．２０４は半月状に切っである
が、他の形状でも構わない。

また、レンズ系１１のズーム値やＴＶカメラ２と観察対
象１までの距離を測定する手段を設け、第１図から第５
図で説明した事柄の自動化を図っても良い。

なお、本発明のレンズ系１１は上記のようなズームレン
ズではなく複数の断続的に焦点を有するレンズ系として
もよい。又、対物光学手段にはレンズ系３１．３２．３
４の他に光ファイバを用いてもよい。反射プリズム５１
，５３．５４は平面反射鏡や光ファイバでもよい。

更に本発明はＴＶカメラだけでな（スチルカメラや航空
写真用カメラにも適用可能である事は言うまでも無い。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば同一観察対象を２方
向から撮影して観察者に立体映像を提供する立体カメラ
装置において、焦点やズーム値の調整行う光学手段を左
右共通にしたから、従来のように撮像素子までを左右２
系統設けた装置に比べてそれだけ構成要素が少なく、機
械的な可動部分も少ない。従って、保守性、信頼性、耐
久性が著しく向上するとともに焦点調整やズーム調整時
に原理的に左右眼用の撮影映像の相対位置がずれること
なく、観察者に常に良好な立体映像を提供できる。

又、ズーム値に応じて左右眼映像用光軸の間隔を調整す
る場合にも、機械的可動部分が無く電気的に間隔調整を
行うから、この調整に伴う光軸ズレから立体感が損なわ
れることはなく、さらに保守性と信頼性と耐久性の向上
が実現される。

【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実施例の図
、第２図はこの実施例の伯の状態を示す図、第３図は第
２実施例の図、第４図は第３実施例の図、第５図はこの
実施例の他の状態を示す図である。 １・・・観察対象　２・・・立体カメラ７・・・ビーム
スプリッタ（光路合成手段）１１・・・共通レンズ系（
共通光学手段）１３・・・映像制御！ｌ装置　１５・・
・光学シャッタ１６・・・映像選択眼鏡　１７・・・観
察者１９・・・筐体 ３１．３２．３３．３４・・・対象レンズ系（対物光学
手段） ５１・・・反射プリズム（光路変更手段）５２・・・ビ
ームスプリッタ（光路変更手段）５３．５４・・・反射
プリズム（光路変更手段）１８１．１８２，１８３．１
８４・・・シャッタ手段 ５３１・・・ビームスプリッタ（光路変更手段）１・・
・ＩＩ察対１２　・立体カメラ ７・・・ビームスプリッタ（光路合成手段）１１・・・
共通レンズ系（共通光学手段）１３・・・映−ｍｍｓｉ
置　１５・・光学シャッタ１６・・・映像選択ｍｌ蹟　
１７・・・Ｉ！察１１９・・筐体 ３１．３２．３３．３４・・・対象レンズ系（対物光学
手段） ５１・・・反射プリズム（光路変更手段）５２・・ビー
ムスプリッタ（光路変更手段）５３．５４・・・反射プ
リズム（光路変更手段）１８１．１８２．１８３．１８
４・−・シャッタ手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　同一観察対象からの左右２方向の光を見込む左右の対
   物光学手段と、これら対物光学手段からの左右の入射光
   を同一光軸に合成する光路合成手段と、この光路合成手
   段からの光を撮像素子上に結像させる左右共用の共通光
   学手段とを備え、立体映像を提供する立体カメラ装置で
   あって、左右眼用の対物光学手段の内一方又は両方を複
   数系統設け、これら複数系統の対物光学系のそれぞれに
   対応して設けられ入射光の光路を変更する光路変更手段
   と、この光路変更手段で変更された複数の入射光の一系
   統を選択するシャツタ手段とを備えたことを特徴とする
   立体カメラ装置。