JPS5980B2 - 遠近透視画法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物品を視認した場合に生ずる遠近感を光学系を
用いて作図することができるようにした方法に関する。

更に詳しくは、点光源からの拡散光線をトレース用ステ
ージに照射するとともに、該点光源とステージとの間に
被投影物を介設してこれの像をトレース用ステージに投
影し、被投影物を回転変位させたり或いは該ステージを
光軸に対して傾斜させたりすることにより、その影像を
歪ませて実際と同様の遠近感を有する投影画像を得、こ
れをトレースしてバニシングポイントのある図形を作成
することができるようにした遠近透視画法に関する。

設計図面等において、機械部品等の互いに平行する輪郭
線はそのまま平行線として作図されるが、これによって
得られた図形は目視点を輪郭線に沿って移動させた時に
視認することつ５できるものであり、定位置の目指点か
ら視認した図形とは異なる。

目視点を定位置として物品を眺めた場合、周知のように
平行な輪郭線は一点において交わる如く認識され、多数
本の平行な輪郭線が遠方で交わる点をバニシングポイン
ト（消点）と称する。

停止している人間が物品を見た場合、この物品が立体物
であれば必ずバニシングポイントは発生し、このように
遠近感のある図面は例えは建築図面等において作成され
、又他の分野においても遠近感を有する図面を作成する
ことが要求され、平面的なシートに恰かも立体物が存在
するが如く描くことは各種の分野において必要となって
いる。

従来において、バニシングポイントのある図面、即ち遠
近透視図を作図する場合には、一般的には一点で交わる
２本の基線を図面に予め設けておき、平面図から引き出
した補助線をこの基線に交差させて立体物の主要点を見
つけ、これらの点とバニシングポイントを結ぶことによ
り立体感、換言すれば遠近感のある図面を作成していた
。

このように遠近感を図面に作図することは従来において
多くの手間と時間とを必要とし、この作図作業は煩雑、
面倒なものとなっていた。

作図される立体物の形状が複雑になればなる程この作業
の困難性は一層増し、より多くの手間と時間とを費すこ
とになる。

遠近透視図（パースペクティブ）を用いる一つの装置と
してステレオスコープがある。

これには片方ずつの目で見た同一物品の画像を形成した
左右−組のフィルム、若しくはシートがセットされ、こ
れらを両眼で同時に視認すれば平面的な画像を立体的に
観賞することができる。

この一組のステレオ画像を作成する場合、同一物品は瞳
孔間隔はなして夫々の目で視認されるため、夫々の画像
は同じにならず、一点で交わる物品の輪郭線の傾角及び
バニシングポイントの位置は夫々の画像において相違す
ることになる。

従ってこのステレオ画像を作成するために従来の作図方
法を採用していたのでは作業効率が低下し、特に傾角及
びバニシングポイントの位置が微妙に異なる輪郭線を正
確に作図することは難しい。

本発明者は遠近感を有する図形を作図する場合における
以上の如き従来の問題点に鑑み、これを有効に解決する
ために本発明を成したものであり、鋭意研究の結果、光
学系を用いることにより作図作業の簡単化を達成した。

本発明の目的とする処は、点光源からの拡散光線をトレ
ース用ステージに照射するようにし、該点光源とステー
ジとの間に立体的或いは平面的な被投影物を介設してト
レース用ステージにこれの像を遠近感があるように投影
し、該投影画像をトレースして遠近透視図を作図するよ
うにした画法を提供する。

以上の如く点光源を用いれば、投影画像は点光源を目視
点の位置として被投影物を視認した場合と同じ図形とな
るため、これをトレースするだけで遠近透視図を得るこ
とができ、作図作業を画期的に簡単化することが可能と
なり、本発明はこのような効果を確実に期待することが
できる遠近透視画法を提供する処に目的がある。

更に本発明の他の目的とする処は、点光源とトレース用
ステージとの間に被投影物を介設するとともに、該被投
影物と点光源との間に集光レンズを介設し、該集光レン
ズを被投影物と点光源との間でその位置を移動させるよ
うにし、これにより点光源の虎魚光源を集光レンズによ
って作り、見かけ上点光源を虎魚光源の位置に設置した
と同様の効果が得られるようにした遠近透視画法を提供
する。

更に又本発明の目的とする処は、被投影物の画像をトレ
ース用ステージに投影する点光源を該ステージと平行な
方向へ移動させ、被投影物に対する点光源の位置を変え
て拡散光線の光軸をトレース用ステージ面に対して傾斜
させることにより或いはトレース用ステージを回転変位
し、点光源からの拡散光線の光軸に対して該ステージを
傾斜させることにより、被投影物における互いに直交す
る輪郭線のうちの一方の輪郭線についてのみバニシング
ポイントを作り出すことができるようにし、人間の視覚
では実際に見ることができない変形図形を得ることがで
きるようにした遠近透視画法を提供する。

以下に本発明に係る各発明を添付図面に従って詳述する
。

第１図は本発明の基本原理を成す光学系を示し、第２図
及び第３図は被投影物載置用ステージの回転運動機構を
夫々示す。

第１図に示す如く透明なプラスチックス材料或いはガラ
ス材料等で成形したトレース用ステージ１を上部に水平
方向に設置し、これ１の直下に光源箱２を設置する。

光源箱２の内部にはランプ３を内装し、ランプ３の下部
には凹面反射鏡４を、上部には三個の凸レンズ５・・・
の組み合せによるコンデンサーレンズ６を夫々ランプ３
と同軸的に配置する。

光源箱２の上面はピンホール７を中央部に形成した板体
８を被せ、このピンホール７からのみ光線が出光するよ
うにする。

これによりランプ３からの光線は反射鏡４、コンデンサ
ーレンズ６により集光された後、ピンホール７で焦点を
結び拡散光線となって前記ステージ１の裏面に照射され
る。

従ってピンホール７の位置がこの光学系における点光源
９となり、点光源９からの拡散光線の光軸Ｎはステージ
１に直角に入光する。

トレース用ステージ１と点光源９との間には透明な材料
により成形された円板状の被投影物載置用透明ステージ
１０を介設し、拡散光線がこのステージ１０を透過して
上部のステージ１に到達するようにする。

被投影物載置用透明ステージ１０は第２図に示す如く把
持具１１で周端部が保持され、把持具１１から延設され
た軸１２は筒状の支持部材１３に回転自在に支承される
。

軸１２は光軸Ｎの直角方向に設けられており、ステージ
１０は拡散光線内において軸１２の軸線を中心として回
転自在である。

この場合、把持具１１に対してステージ１０を着脱自在
とすることにより、ステージ１０を把持する部分を変え
てステージ１０を回転可能としてもよい。

第３図は立体的なモデル２３を載置する透明体からなる
ステージ１０ｂを示し、このステージ１０ｂは内外二重
の保持枠１４，１５で支持され、外側保持枠１４は図示
しない支持プレート等に植設したピン１６．１６により
Ｘ軸の回りに回転自在とされ、この保持枠１４内にピン
１７を介してＹ軸の回りに回転自在とされた内側保持枠
１５内に上記ステージ１０ｂが嵌め込まれている。

そして、保持枠１５の周囲からは内方に向ってネジ杆１
８ａが突出し、このネジ杆１８ａの先端部にプーリー伏
のプラスチックからなる保持部材１８ｂを取り付け、こ
の保持部材１８ｂによってモデル２３をステージ１０ｂ
上に固定するようにしている。

−このように被投影物載置用ステージ１０の回転運動
機構は１軸のみに回転自在としてもよく、２軸について
回転自在としてもよい。

以上の如き構成からなる装置を用いて、遠近透視図を描
く方法を以下に述べる。

先ずシート伏モデルを使用する場合について述べると、
第４図に示す如く縦横の区画線２０ａ、２０ｂにより多
数の升目２０ｃ・・−を形成した透明シート２０を水平
状態のステージ１０にセラｌ−Ｌ、前記ランプ３を発光
させて点光源９からの拡散光線をこれ２０に照射すると
、トレース用ステージ１にはシート２０の投影画像２１
が映し出される。

光軸Ｎはシート２０及びトレース用ステージ１に直角に
入光するため、この画像２１はシート２０を学に拡大し
たものとなる。

この場合、点光源９とステージ１０の距離ｅ２と、点光
源９とトレース用ステージ１の距離１１との比が拡大倍
率を決定し、被投影物載置用ステージ１０を昇降させれ
ば画像２１の大きさは変化する。

次いでシート２０をセットしたステージ１０を、第５図
の如く光軸Ｎに対して適宜な角度回転変位させると、前
記投影画像２１はこの回転変位角度に応じて歪むことに
なり、遠近感を有する投影画像２２がトレース用ステー
ジ１に投影される。

この投影画像２２は目視点を点光源の位置とし、点光源
９からシート２０を眺めた場合と同じ図形である。

ステージ１に投影されたこの画像２２の左右方向の区画
線２２ａ・・・が図中右方において一点で交差し、バニ
シングポイントが発生する（第５図のＢ、Ｐ、Ｉ ）。

バニシングポイントの位置及び区画線２２ａの傾角は被
投影物載置用ステージ１０の傾斜角度に関係するが、こ
のステージ１０と点光源９との距離ｅ２（第１図で示す
）によっても決定される。

トレース用ステージ１に透明、或いは半透明のトレース
用シートＳを載せ、投影画像２２をこれＳにトレースす
れば、遠近透視図を得ることができ、被投影物載置用ス
テージ１０の傾斜角度を任意に設定すれば所望の遠近透
視図を作成することができる。

なおこの場合、区画線２２ａと交叉する区画線は図中左
方のもの程太くなるが点光源９をシャープなものとする
ことにより、その幅を１ｍｍ程度に抑えることができる
。

したがって太い区画線をトレースする場合には、その中
央部をトレースするようにすればよい。

被投影物載置用ステージ１０にセットするものを第３図
で示した立方体２３とした場合について次に述べる。

先ずこの立体物を第６図に示す如く水平状態としたステ
ージ１０にセットすると、トレース用ステージ１に投影
される画像２４は上下方向の輪郭線２４ａ・・・が一点
で交わるものとなる。

セットの方法は第３図に示したように、ステージ１０ｂ
の上面に臨む保持部材１８ｂによって立方体２３を固定
保持するか、或いは両面テープ若しくは透明セロハンテ
ープを用いて立方体２３をステージ上に貼着するように
してもよい。

この場合、立方体２３は各辺部を細径の線材で形成した
り、或いは各面部を透明な板材で形成すればよい。

特に各面部を透明板で形成した場合には、透明板自体に
所定間隔で区画線を描いておくと便利である。

このように被投影物載置用ステージ１０を水平状態とし
ても点光源９から立方体２３を視認した場合と同じに遠
近感のある画像２４を投影することができ、これ２４を
トレース用シートＳにトレースすればバニシングポイン
トを有する遠近透視図を得ることができる。

又、第７図に示す如く被投影物載置用ステージ１０を適
宜な角度に回転させ、立方体２３を回転変位させて立方
体２３の光軸に対する姿勢を変換させれば、輪郭線２５
ａ・・・、２５ｂ・・・が左右方向の夫々の点で交叉す
る投影画像２５がトレース用ステージ１に映し出される
。

これによりステージ１０を≠に傾斜させるだけの簡学な
作業により第６図とは異なる投影画像２５を形成するこ
とができ、バニシングポイントの位置Ｂ、Ｐ、２ 、
Ｂ、Ｐ、３ ト輪郭線の傾角は夫々変化し、ステージ１
０の傾斜角度を自由に設定することにより望みの遠近透
視図を作図することができる。

特に、この場合、第３図に示す如き保持機構を用いるこ
とにより立体物２３の傾斜方向を任意に変えることがで
きる。

またこの場合であっても区画線の投影像の太さが最も太
いところでも１間程度となるように点光源の大きさを調
節しておけば正確なトレースができる。

第８図の被投影物載置用ステージ１０ｃはトレース用ス
テージ１に対して上下方向に角度θ°傾斜した軸２６で
支持され、この軸２６は筒状の支持部材２７により回転
自在に支承されている。

支持部材２７の前部には円周を等分した目盛２８ａが表
示された円周目盛板２８が取り付けられ、軸２６には指
針２６ａが突設されている。

従って軸２６の回転角度、即ち被投影物載置用ステージ
１０ｃの回転角度はこの指針２６ａと円周目盛板２８と
で知ることができる。

例えばステージ１０ｃ上に透明シートに表示された直角
三角形２９をセットし、この三角形２９の底辺２９ａを
ステージ１０ｃの回転中心軸と平行させ、ステージ１０
ｃを角度４５°ずつ回転させながらトレース用ステージ
１に投影された画像を夫々トレースすると、第９図で示
したような多葉形の遠近透明図３０を作図することがで
きる。

第１０図で示した光学系には被投影物載置用ステージ１
０と点光源９との間にフレネルレンズ３１を介設し、こ
のフレネルレンズ３１は水平方向に設置されて光軸Ｎに
直交する。

又このフレネルレンズ３１は適宜な機構によりステージ
１０と点光源９との間で水平状態を維持したまま昇降自
在となっている。

フレネルレンズ３１をその下方の焦点距離上に点光源９
が来るような高さイとし、点光源９からの拡散光源がフ
レネルレンズ３１により平行光線となってトレース用ス
テージ１に照射されると、被投影物載置用ステージ１０
にセットされた被投影物３２の投影画像にはバニシング
ポイントは発生しない。

一方、フレネルレンズ３１を降下させて点光源９に近づ
けた位置口とすると、フレネルレンズ３１の上面から出
光する光線は拡散光線となるため、トレース用ステージ
１に投影される被投影物３２の画像にはこれまでと同様
にバニシングポイントが発生し、トレース用シートＳに
遠近透視図を作図することができる。

この場合、フレネルレンズ３１によって点光源９の下方
に虎魚光源３３ｂ′３生じることとなり、恰かもこの虎
魚光源３３から被投影物３２を眺めた場合と同じの投影
画像をトレース用ステージ１に形成することができる。

虎魚光源３３の位置はフレネルレンズ３１を上下動させ
れば任意に変るため、このレンズ３１を移動させるだけ
の簡単な作動により自由にベニレンズポイントの位置等
を変化させることができ、望みの遠近透視図を作成する
ことができる。

又画像をトレース用ステージ１に投影する実際の光線は
角度α２の拡散光線であり、この角度α２は点光源９か
らの拡散光線の角度α１よりも小さいため、点光源９を
虎魚光源３３の位置までずらせた場合、投影画像の明度
を明るくすることができる。

以上においてフレネルレンズの代りに凸レンズを用いて
も同じ効果が得られ、要するに如何なる集光レンズでも
よい。

第１１図では被投影物を５個の立方枠により集合体３４
とし、これ３４を水平な被投影物載置用ステージ１０に
セットした。

この場合にも第６図の場合と同様に投影画像３５の上下
方向の輪郭線３５ａ・・・、３５ｂ・・・は一点（Ｂ、
Ｐ、４ ）で交差しベニレンズポイントが発生する。

この状態から点光線９を任意な手段により第１２図に示
す如くトレース用ステージ１と平行な方向へ水平移動さ
せ、且つ拡散光線の光軸Ｎを垂直方向に対して傾斜させ
る。

これにより光軸Ｎが集合体３４を傾角をもって通過する
と、投影画像は自ずと変化し、これによって形成される
投影画像３６の左右方向の輪郭線３６ａ・・・、３６ｂ
は全て略々平行であって一点で交差せず、上下方向の輪
郭線３６ｃ・・・、３６ｂ・・・のみが一点で交差し、
第１１図とは異なる位置でベニレンズポイント（Ｂ、Ｐ
、５ ）が発生する。

この場合、目の位置を点光源９の位置として集合体３４
を見ると、人間の目では、光軸Ｎに直交して配置された
トレース用ステージ１に投影される像と同一の図形を見
ることとなり、第１２図に示す如き区画線３６ａ。

３６ａが略々平行となる図形は、目を点光源９の位置に
おいた場合には見ることができない。

したがって、建築写真等でよくみられるカメラのあおり
の一つのフロントライジングと同様の効果を得ることが
できる。

第１３図ではトレース用ステージ１を点光源９からの拡
散光線の光軸Ｎに対して適宜な角度傾斜させた。

これによってトレース用ステージ１に形成される投影画
像３７は、立体物である前記集合体３４の上下方向３７
ａ・・・、３７ｂ・・・のベニレンズポイントはそのま
まで、左右方向３７ｃ・・・。

３７ｄ・・・についてはベニレンズポイントを発生させ
ることができ、目の位置を点光源９の位置とした場合に
は実際に視認できない図をトレース用シートＳ上に得る
ことができる。

第１４図はこのトレース用ステージ１を回転させるため
の一実施例の機構を示し、第３図と同様に内外二重の保
持枠３８，３９によってユニバー° サルジヨイント４
０を設け、内側保持枠３９にＹ方向のピン４１でステー
ジ１を回転可能に枢着し、内側保持枠３９をＸ方向のピ
ン４２で外側保持枠３８に回転可能に枢着する。

これによればステージ１の傾斜角度はもとより傾斜方向
も任意に変えることができるようになり、目的とする遠
近透視図を作成することが可能である。

以上の説明では被投影物載置用ステージを傾斜させるこ
と、このステージと点光源との間に介設する集光レンズ
を移動させること、点光源をトレース用ステージと平行
な方向へ移動させること、及びトレース用ステージを傾
斜させることを夫々個別に述べたが、これらを夫々組み
合せて一層正確な遠近透視図を作図することを勿論行っ
てもよい。

又、被投影物載置用、トレース用両ステージの回転運動
機構は前記実癩例に限定されるものではなく任意な機構
を採用することができる。

更に本発明は各種の分野において必要とされる遠近透視
図を作成するために使用することができるものであり、
例えば建築図面やステレオスコープにおけるステレオ画
像を作図するために使用することができる。

以上の説明で明らかな如く本発明によれば、遠近感、立
体感のある図形を描く場合に従来において煩雑、面倒で
あった作業を光学系を用いることニヨり画期的に簡単化
することができるようになり、この種の作図作業の効率
を飛躍的に向上させ、手間、時間の省略を達成すること
ができるようになる。

又本発明によれば被投影物載置用ステージを回転させ、
被投影物を回転変位させることにより、ベニレンズポイ
ントの位置を自由に変えることができ、且つこの回転変
位角度を調整すればベニレンズポイント及び被投影物の
輪郭線の傾角は微調整され、より精密な遠近透視図を作
図することができる。

このことは集光レンズを移動させること、点光源を移動
させること、及びトレース用ステージを傾斜させること
についても夫々同じであり、これらの移動や傾動を微調
整すればバニシングポイント等はこれに応じて微妙に変
化し、精密、且つ正確な遠近透視図を得られる。

更に本発明によれば、この発明は各種の分野において適
用することができるものであり、用途は多岐に亘り透視
図が要求される各種の図面等を作成することができるな
どの諸特性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理に示した光学系の図、第２図
及び第３図は被投影物載置用ステージの回転運動機構の
実施例を示した斜視図、第４図は被投影物をシート伏の
ものとした図、第５図は第４図において被投影物を光軸
に対して傾斜させた場合の図、第６図は被投影物を立体
物とした図、第７図は第６図において被投影物を光軸に
対して傾斜させた場合の図、第８図は遠近透視図を作図
するための一例を示した図、第９図は第８図の作図方法
によって得られた多葉形遠近透視図、第１０図は被投影
物載置用ステージと点光源との間に集光レンズを介設し
た図、第１１図は被投影物を立方体の集合体とした図、
第１２図は第１１図において点光源でトレース用ステー
ジを平行な方向へ移動させた場合の図、第１３図は第１
１図においてトレース用ステージを光軸に対して傾斜さ
せた場合の図、第１４図はトレース用ステージを回転変
位させるための機構の一実癩例を示した斜視図である。 尚、図面中、１はトレース用ステージ、９は点光源、１
０は被投影物載置用ステージ、２０，２３゜２９．３２
．３４は被投影物、２１，２２，２４゜２５．３０．３
５，３６．３７は投影画像、３１は集光レンズであるフ
レネルレンズ、Ｎは拡散光線の光軸、Ｓはトレース用シ
ートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点光源とトレース用ステージとの間に被投影物載置
   用の透明ステージを設け、この透明ステージに各面を透
   明板で構成した立体モデルを固定するとともに、上記点
   光源からの拡散光線によって上記立体モデルを照射し、
   その像を上記トレース用ステージにセットしたシートに
   投影し、この投影像をトレースして遠近感のある透視図
   を作成するようにした遠近透視画法。 ２ 点光源とトレース用ステージとの間に被投影物載置
   用の透明ステージを設け、この透明ステージに各辺を線
   材で構成した骨組だけからなる立体モデルを固定すると
   ともに、上記点光源からの拡散光線によって上記立体モ
   デルを照射し、その像を上記トレース用ステージにセッ
   トしたシートに投影し、この投影像をトレースして遠近
   感のある透視図を作成するようにした遠近透視画法。 ３ 点光源とトレース用ステージとの間に被投影物載置
   用の透明ステージを設けるとともに、この透明ステージ
   と上記点光源との間に移動可能な集光レンズを介設し、
   上記透明ステージに各面を透明板で構成し又は各辺を線
   材で構成した立体モデルを固定し、次いで上記点光源か
   らの拡散光線によって上記立体モデルを照射し、その像
   を上記トレース用ステージにセットしたシートに投影し
   。 この投影像をトレースして遠近感のある透視図を作成す
   るようにした遠近透視画法。 ４ 点光源とトレース用ステージとの間に被投影物載置
   用の透明ステージを設け、この透明ステージに各面を透
   明板で構成し又は各辺を線材で構成した立体モデルを固
   定するとともに、上記点光源をトレース用ステージ面と
   平行にずらすか或いはトレース用ステージ面を傾斜せし
   めて光軸とトレース用ステージ面とが直交しないように
   し、次いで点光源からの拡散光線によって上記立体モデ
   ルを照射し、その像を上記トレース用ステージにセット
   したシートに投影し、この投影像をトレースして遠近感
   のある透視図を作成するようにした遠近透視画法。 ５ 点光源とトレース用ステージとの間に被投影物載置
   用の透明ステージを設け、この透明ステージにシート伏
   モデルを固定し、次いで上記点光源からの拡散光線によ
   って上記シート伏モデルを照射するとともに、上記トレ
   ース用ステージ又は透明ステージのいずれかを光軸に対
   して傾斜せしめ、トレース用ステージにセットしたシー
   トに遠近感のある像を投影し、この投影像をトレースす
   るようにした遠近透視画法。