JP2000193883A - Optical part for photographing stereoimage and stereoimage photographing device using it - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To photograph and regenerate a three-dimension object by providing the apex angle of an arrowhead shaped compound achromatic prism having specific circular arc on the extreme end toward the object side, and providing a slit diaphragm close to a brightness diaphragm. SOLUTION: The apex angle of an arrowhead shaped compound achromatic prism 6 of which the ridge line of the fixed apex angle is a circular arc of radius r1 computed based on a vertical field angle, and the valley side is circular arc of radius r2 is a concentric circle to the circular arc of radius r1, is provided on the extreme end toward the object side. The arrowhead shaped compound achromatic prism 6 is constituted by sticking together two prisms 30, 31. The projecting side prism 30 is crown glass, and the recessed side prism 31 is formed by using front glass. This arrowhead shaped compound achromatic prism 6 is designed so that incidental light from the front face becomes red and violet in parallel at outgoing. Further, it is designed so that dispersed rays after transmitting the projecting side prism 30 become parallel rays by the recessed side prism 31.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は１台のカメラで３次
元の撮影を可能とする、立体映像撮影用光学部品及びそ
れを用いた立体映像撮影装置に関する。特に、頂角固定
である鏃型複合色消しプリズム等を用いることにより、
スチルカメラ、内視鏡等に好適な立体映像撮影装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical component for capturing a three-dimensional image, which enables three-dimensional imaging with one camera, and a three-dimensional image capturing apparatus using the same. In particular, by using an arrowhead-type composite achromatic prism with a fixed vertical angle,
The present invention relates to a stereoscopic image photographing apparatus suitable for a still camera, an endoscope, and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、人が視覚において、立体を認
識するのは、・・・ 両眼による、左、右の網膜上の視差角の違いから認
識する。 体の移動にともなう、網膜上の像の移動距離が遠方
と近距離の物体では異なる。 日常生活で、さまざまな物体の大きさを経験的に認
識しその前後関係を識別している。2. Description of the Related Art Conventionally, a person perceives a three-dimensional object visually by recognizing the difference between the parallax angles on the left and right retinas of both eyes. The moving distance of the image on the retina due to the movement of the body differs between a distant object and a close object. In everyday life, he empirically recognizes the size of various objects and identifies the context.

【０００３】以上の３点で、我々は自分を取り巻く環境
を立体的に認識している。なお、説明の理解を助けるた
め以下の定義をする。視差角度として、被写体を両目で
見た場合の角度を視差全角とし、片目又はレンズの片側
光路で見た場合の角度を視差半角と定義する。[0003] From the above three points, we three-dimensionally recognize the environment surrounding ourselves. The following definitions are provided to facilitate understanding of the description. As the parallax angle, an angle when the subject is viewed with both eyes is defined as a full angle of the parallax, and an angle when viewed with one eye or one side of the lens is defined as a half angle of the parallax.

【０００４】本発明は、の原理を取り入れるものであ
る。人の両眼は注視する物体が常に自分の視野の中心に
なるように、かつ焦点を合わすように眼球をコントロー
ルしている。この結果、注視している物体までの距離に
よって視差角を変化させながら、眼幅を底辺とし、被写
体を頂点とした二等辺三角形を維持し、立体的な感覚を
得ている。The present invention adopts the principle of the present invention. The human eyes control their eyes so that the object to be watched is always at the center of their field of view and focused. As a result, while changing the parallax angle depending on the distance to the object being watched, an isosceles triangle with the eye width as the base and the subject as the apex is maintained, and a three-dimensional sensation is obtained.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、３次元（ステレ
オ、３Ｄ）撮影は、銀塩フィルム用スチルカメラでは２
台のカメラを用いる方法が一般的であった。また、１台
のカメラを試みる発明もみうけられるが、後述する誤
り、看過や課題を残している。内視鏡においては一対の
対物レンズと２つの光学系（以下、内視鏡中間光学系と
いう。）を１本のチューブ化する方法のみであった。こ
こで、内視鏡中間光学系は硬性鏡のリレー光学系と軟性
鏡のイメージ・ガイド（オプチカル・ファイバー）の双
方を意味するものと定義される。Conventionally, three-dimensional (stereo, 3D) photographing is performed by a still camera for a silver halide film.
A method using a single camera was common. In addition, there are inventions in which a single camera is tried, but this leaves errors, oversights, and problems to be described later. In the endoscope, only a method of forming a pair of objective lenses and two optical systems (hereinafter, referred to as an endoscope intermediate optical system) into one tube has been used. Here, the endoscope intermediate optical system is defined to mean both the relay optical system of the rigid endoscope and the image guide (optical fiber) of the flexible endoscope.

【０００６】しかしながら、以下の欠点がある。２台の
カメラを用いる方法では、コストや運搬の手間が通常の
２倍以上かかる。常に被写体を頂点にした二等辺三角形
を描くように設置し同じ条件で同時に撮影を行う必要が
あり撮影時の手間は通常の撮影と比べ繁雑となる。被写
体が限定され、昆虫、動物等自然界の動きのあるものの
撮影には非常な困難を伴う。カメラを２台設置し、調整
する必要がある。However, there are the following disadvantages. In the method using two cameras, the cost and the labor of transportation are twice or more than usual. It is necessary to always install the camera so as to draw an isosceles triangle with the subject at the top, and to shoot at the same time under the same conditions. The subject is limited, and photographing a moving object such as an insect or an animal in the natural world is very difficult. It is necessary to install and adjust two cameras.

【０００７】このため、撮影できる範囲が限定され、条
件が変わると再度設置、調整をする必要がある離れた２
台のカメラを同時に操作する必要がある。動きの激しい
もの、予想できない対象は被写体となり得ない。For this reason, the photographable range is limited, and if the conditions change, it is necessary to re-install and adjust the distance.
It is necessary to operate two cameras at the same time. An object that moves rapidly or cannot be predicted cannot be a subject.

【０００８】また、１台のカメラで３次元撮影を試みる
発明も見受けられるが、以下の点において混乱し、結果
誤りと看過を生じているため妥当な解決手段を提供して
いるとはいえなかった。その理由としては、・・・ （１）１つの光学系内で、左・右、水平方向へ視差角の
違いのある２つの２次元映像を鮮明に分離し取り込む光
学理論上の誤りが見られる。 （２）人の眼幅と立体感（全浮き上がり度：「光学の知
識」第２０６頁、理学博士：山田幸五郎著、東京電機大
学出版局、１９９６年１１月２０日発行）との関係の誤
認が認められる。 （３）色収差と相反像面湾曲（後述）が未解決である。[0008] In addition, there is an invention in which three-dimensional photographing is attempted with a single camera, but it is confusing in the following points, resulting in errors and oversight, and thus cannot be said to provide a proper solution. Was. The reasons are as follows: (1) There is an error in the optical theory that clearly separates and captures two two-dimensional images having different parallax angles in the left, right, and horizontal directions in one optical system. . (2) Relationship between human eye width and three-dimensional effect (total lift: “Knowledge of optics”, page 206, Doctor of Science: written by Kogoro Yamada, Tokyo Denki University Press, published November 20, 1996) Misidentification is recognized. (3) Chromatic aberration and reciprocal field curvature (described later) have not been solved.

【０００９】（１）と（２）は誤りで（３）は看過とい
える。（１）は致命的な誤りであり、見掛け上の手段に
類似性が認められるが、誤りである以上、結果としての
この理論を適用した発明の効果は認められない。（２）
と（３）は（１）を正しいと認識した前提での課題であ
る。（２）は従来出願された発明の殆どが人の眼幅６５
ｍｍ（成人平均：６２ｍｍ＋／−３ｍｍ）に根拠なく拘
泥しており、その結果、装置の物理的大きさに制限を与
えてしまっている。光学機器や映像によって、人の得る
立体感は、全浮き上がり度として表現できる。ここで、
全浮き上がり度とは、物体の遠近識別の程度を表すもの
さしである。識別できる視界の前後範囲がどれだけ大き
くなるかを表す倍数値で定義される。例えば、倍率が１
で、左右光軸の間隔が眼幅の２倍の場合と、倍率が２
で、左右光軸の間隔が眼幅と同じ場合は結果として全浮
き上がり度は同一となる。(1) and (2) are incorrect and (3) is overlooked. (1) is a fatal error, and similarities are recognized in apparent means, but as far as the error is concerned, the resulting effect of the invention applying this theory is not recognized. (2)
(3) and (3) are tasks on the premise that (1) is recognized as correct. (2) Most of the inventions filed in the prior art have a human eye width of 65.
mm (adult average: 62 mm +/- 3 mm), which limits the physical size of the device. The three-dimensional effect obtained by a human being can be expressed as a total degree of floating by using optical devices and images. here,
The total floating degree is a measure indicating the degree of the distance discrimination of an object. It is defined by a multiple value that indicates how large the range before and after the identifiable field of view becomes. For example, if the magnification is 1
The distance between the left and right optical axes is twice the interpupillary distance, and the magnification is 2
When the distance between the left and right optical axes is the same as the interpupillary distance, as a result, the total lift is the same.

【００１０】したがって、全浮き上がり度が大きくなる
と、物体の前後関係の識別範囲が大となり、結果として
立体感を増すこととなる。 全浮き上がり度＝（左、右光軸間隔÷個人の眼幅）×倍
率 の関係で与えられる。物理的に左、右の眼幅６５ｍｍに
光軸間隔を近似させても倍率（ズーム率）によって変化
するものであり、眼幅６５ｍｍに拘泥することはまった
く無意味である。[0010] Therefore, when the total floating degree is large, the range of identification of the anterior-posterior relationship of the object becomes large, and as a result, the three-dimensional appearance is increased. Total lift = (left, right optical axis interval / individual eye width) x magnification. Even if the optical axis interval is physically approximated to the left and right eye width of 65 mm, it changes with the magnification (zoom rate), and it is completely meaningless to stick to the eye width of 65 mm.

【００１１】（３）については（１）、（２）を正しく
認識しても、プリズムを３次元画像取り込み手段として
採用している場合、色収差の課題が未解決で、赤、紫、
青の被写体が本来の位置からずれて結像してしまい、立
体感をまったく再現しない。また、同様にプリズムを採
用した広角撮影時では、画像の周辺では光軸に平行でな
い光がプリズムに入射するため、入射面の頂角が実際よ
り鋭角となり、左、右画像の上部、下部が相反して外側
へ湾曲する現象（相反像面湾曲とする）が起こり、これ
も立体感を大きく疎外する。例えば、端的には写真撮影
で電信柱が縦にまっすぐでなく画像の右側では「Ｃ」の
ように折れ曲がったようになることである。Regarding (3), even if (1) and (2) are correctly recognized, the problem of chromatic aberration remains unresolved when a prism is employed as a three-dimensional image capturing means.
The blue subject shifts from its original position and forms an image, and the stereoscopic effect is not reproduced at all. Similarly, during wide-angle shooting using a prism, light that is not parallel to the optical axis enters the prism around the image, so the apex angle of the incident surface becomes sharper than it actually is, and the upper and lower parts of the left and right images are A phenomenon of reciprocally curving outward (referred to as reciprocal field curvature) occurs, which also greatly alienates the stereoscopic effect. For example, in short, in photography, the telephone pole is not vertically straight but is bent like "C" on the right side of the image.

【００１２】従来の発明にあっては、上記のような重大
な誤りや看過があり実用性がなく、極端には不可能、あ
るいは困難であった。特に理論上重要な点は、（１）の
認識、すなわち１台のカメラで３次元画像を取り込む場
合、視差角の半分が左、右の画像を分離するのに必要な
角度となる点である。この角度は撮影時、結像面の水平
方向の受光素子やフィルムの幅とレンズの焦点距離によ
って決定されるものであり、従来の発明における光学理
論でよく見受けられる間違いではあるが、２つの光学系
の画像取り入れ口の間隔と人の眼幅６２ｍｍ＋／−３ｍ
ｍへの拘泥や、水平画角の４分割は一切意味をなさな
い。分離される左、右の画像は平行して結像するという
甚だしい間違いを犯している発明は論外である。In the conventional invention, there are serious errors and oversights as described above, and there is no practical use, and it is extremely impossible or difficult. In particular, the point which is theoretically important is that in recognition of (1), that is, when a three-dimensional image is captured by one camera, half of the parallax angle is an angle necessary to separate the left and right images. . This angle is determined by the width of the light receiving element or film in the horizontal direction of the image forming plane and the focal length of the lens at the time of photographing. The distance between the image intake of the system and the human eye width 62mm +/- 3m
There is no point in sticking to m or dividing the horizontal angle of view into four. Inventions that make the gross mistake of separating the left and right images into parallel images are out of the question.

【００１３】光学系内部では、右の画像は倒立実像とし
て左へ、左の画像は倒立実像として右へ結像し、光学系
内部で交差するのが正しい認識である。勿論人がうける
立体感は視差角であるが、２つの光学系の画像取り入れ
口の間隔ではなく、撮影結果としての鑑賞時の左、右２
つの画像間の視差角であり、この視差角は前述の光学系
の画像を左、右に分離する角度によって拘束され、これ
は結像面の横幅とレンズの焦点距離によってのみ決定さ
れるものである。In the optical system, the right image is formed as an inverted real image to the left and the left image is formed as an inverted real image to the right. Of course, the stereoscopic effect received by a person is the parallax angle, but not the distance between the image inlets of the two optical systems, but the left and right when viewing as a shooting result.
Is the parallax angle between the two images, which is constrained by the angle separating the image of the optical system to the left and right, and is determined only by the width of the image plane and the focal length of the lens. is there.

【００１４】この結果、従来の、発明によく見受ける視
差角を決定してから全体を設計する考え方も間違いであ
るといえる。以下に、従来技術として、つぎの例が見ら
れるが、前記理由から個別には以下の機能不備等が認め
られ、本発明の課題解決がなされていない。As a result, it can be said that the conventional idea of determining the parallax angle, which is often found in the present invention, and then designing the whole is incorrect. Hereinafter, the following examples can be seen as conventional techniques. However, for the above reasons, the following functional deficiencies are individually recognized, and the problem of the present invention has not been solved.

【００１５】また、内視鏡においては、一対の対物レン
ズと２つの内視鏡中間光学系を１本化してチューブ内に
納めるため、特に先端の構造が複雑になる、それぞれ左
右の内視鏡中間光学系の有効径はチューブの直径の２分
の１、面積で４分の１ずつ、合計でチューブの断面積の
５０％しか有効利用できない等の欠点があった。また、
内視鏡中間光学系は本来の目的から、光路が長くなるた
め、左右の差が非常にでやすいという欠点をもってい
る。この場合、観察には極度の疲労を伴ったり、人によ
っては立体観察不能となる。In the endoscope, since a pair of objective lenses and two endoscope intermediate optical systems are integrated into a tube and housed in a tube, the structure of the distal end becomes particularly complicated. The effective diameter of the intermediate optical system is one-half the diameter of the tube and one-fourth in area, and there is a drawback that only 50% of the cross-sectional area of the tube can be effectively used. Also,
The endoscope intermediate optical system has a drawback that the difference between left and right is very easy because the optical path becomes long from the original purpose. In this case, the observation is accompanied by extreme fatigue, and stereoscopic observation becomes impossible for some people.

【００１６】以下、従来技術１ないし７について説明
し、本発明との相違を明らかにするため概要をつぎに示
す。 従来技術１：２台のスチルカメラを用いる方法 コストや運搬の手間が通常の２倍以上掛かり、常に被写
体を頂点にした二等辺三角形を描くように設置し同じ条
件同時に撮影を行う必要がある。被写体が限定され、動
きの激しいもの、予想できない対象は被写体となり得な
い。Hereinafter, prior arts 1 to 7 will be described, and the outline will be described below to clarify the difference from the present invention. Prior Art 1: Method Using Two Still Cameras The cost and the labor of transportation are more than twice as much as usual, and it is necessary to always install the camera so as to draw an isosceles triangle with the object at the top and to shoot simultaneously under the same conditions. The subject is limited, and a subject that moves rapidly or cannot be predicted cannot be a subject.

【００１７】従来技術２：特開昭５９−３０３９０ １台のカメラにプリズムを利用して３次元映像を取り入
れる方式が見られる。しかしながら、１つの光学系内
で、左、右、水平方向へ視差角の違いのある２つの２次
元映像を鮮明に取り込む場合の光学理論上の誤りと色収
差と相反像面湾曲が未解決で、左、右の映像分離方法の
光学理論上の誤りが認められる。Prior art 2: JP-A-59-30390 There is a system in which a three-dimensional image is incorporated into one camera using a prism. However, in one optical system, errors in optical theory, chromatic aberration, and reciprocal field curvature in the case of clearly capturing two two-dimensional images having different parallax angles in the left, right, and horizontal directions remain unresolved. There is an error in the optical theory of the left and right image separation methods.

【００１８】従来技術３：特開平９−３２７０４２、特
開平１０−４５６７ １つの光学系内で、左、右、水平方向へ視差角の違いの
ある２つの２次元映像を鮮明に取り込む場合の光学理論
上の誤りと色収差と相反像面湾曲が未解決で、左、右の
映像分離方法が解決されていない。なお、前者は１台の
カメラに平面鏡を利用して３次元映像を取り入れる方式
を取り入れているが、前記したように、光学理論上の誤
りがあり、左、右の画像分離方法が解決されていない。
後者は同様に、平面鏡４枚アダプタの採用が見られるが
前記したような欠点、課題が未解決である。Prior art 3: JP-A-9-327042, JP-A-10-4567 Optics for clearly capturing two two-dimensional images having different parallax angles in the left, right, and horizontal directions in one optical system. Theoretic error, chromatic aberration and reciprocal curvature of field have not been solved, and the left and right image separation methods have not been solved. Note that the former adopts a method of incorporating a three-dimensional image into a single camera using a plane mirror. However, as described above, there is an error in optical theory, and the left and right image separation methods have been solved. Absent.
The latter also employs a four-plane mirror adapter, but the drawbacks and problems as described above remain unresolved.

【００１９】従来技術４：特開平９−２８１６１４ 前記の１つの光学系内で、左、右、水平方向へ視差角の
違いのある２つの２次元画像を鮮明に取り込む場合の光
学理論上の誤りがある。「コンパクト・軽量」とある
が、特に広角の場合、コンパクト・軽量とはなり得な
い。また、左、右の画像分離が未解決である。Prior Art 4: JP-A-9-281614 Error in optical theory when two two-dimensional images having different parallax angles in the left, right, and horizontal directions are clearly captured in the one optical system. There is. Although it is described as "compact and lightweight", especially in the case of a wide angle, it cannot be compact and lightweight. Also, left and right image separation are not resolved.

【００２０】従来技術５：特開平６−１６０７３０ 一対の対物レンズと一対の内視鏡中間光学系で複雑とな
っている。内視鏡の光学系においては、特に内視鏡中間
光学系の光路が長いため、像の倍率、焦点距離、光軸の
ずれ等の光学性能の左右の差が非常に出やすい。発生す
る左右の差は人の両眼にて補正されることとなり、観察
には極度の疲労を伴うという問題点があった。Prior art 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-160730 The system is complicated by a pair of objective lenses and a pair of endoscope intermediate optical systems. In the optical system of the endoscope, since the optical path of the intermediate optical system of the endoscope is particularly long, the difference between the left and right optical performances such as the magnification of the image, the focal length, and the shift of the optical axis is very likely to occur. The generated difference between the right and left sides is corrected by both eyes of a person, and there is a problem that the observation involves extreme fatigue.

【００２１】従来技術６：特開平６−１６０７３１ 視差角を得るために先端にアダプタ方式を採用しプリズ
ムを装着しているが、いぜん光学系は２本一対であるた
め構造が複雑である。内視鏡の光学系においては、特に
内視鏡中間光学系の光路が長いため、像の倍率、焦点距
離、光軸のずれ等の光学性能の左右の差が非常に出やす
い。発生する左右の差は人の両眼にて補正を要するた
め、観察には極度の疲労を伴うという問題点があった。
また、先端プリズムの色収差の課題を解決しておらず、
レンズの解像力への悪影響と赤、紫、青等の色彩を持っ
た被写体は正しく立体映像を再現しない致命的欠点があ
った。Prior art 6: JP-A-6-160731 Although an adapter method is adopted at the end and a prism is mounted to obtain a parallax angle, the structure is complicated because two optical systems are used. In the optical system of the endoscope, since the optical path of the intermediate optical system of the endoscope is particularly long, the difference between the left and right optical performances such as the magnification of the image, the focal length, and the shift of the optical axis is very likely to occur. Since the generated difference between the left and right needs to be corrected by both eyes of a person, there is a problem that the observation involves extreme fatigue.
Also, the problem of chromatic aberration of the tip prism has not been solved,
A subject having a bad influence on the resolving power of a lens and a subject having a color such as red, purple, or blue has a fatal defect that a stereoscopic image is not correctly reproduced.

【００２２】従来技術７：特開平５−３４１２０７ 一対の対物レンズと一本の内視鏡中間光学系であるが、
先端部分が一対の対物レンズのため、いぜん構造が複雑
となっている。また、左右の光学系を偏光板を用いて一
旦分割してから一本の内視鏡中間光学系へ導き再び偏光
板を用いて左右の光学系を分割する手段等を用いてい
る。この場合、観察対象の反射光が偏光成分を持つ場
合、具体的には非金属で表面が滑らかな物体や液面での
反射光は偏光成分を持つため、左右光路にとりこまれた
光はまったく立体観察できない光の成分となってしま
う。加えて１枚の偏光板を通過することにより、７０％
程度の光量の損失があり、２枚通過すると、９０％もの
光量の損失が発生し、実際には使用することが困難もし
くは不可能であった。Prior Art 7: JP-A-5-341207 Although a pair of objective lenses and one endoscope intermediate optical system are used,
Since the tip is a pair of objective lenses, the structure is still complicated. Also, means for dividing the left and right optical systems once using a polarizing plate, guiding the optical system to one endoscope intermediate optical system, and dividing the left and right optical systems again using the polarizing plate is used. In this case, if the reflected light of the observation target has a polarized light component, specifically, the reflected light from a non-metallic object with a smooth surface or the liquid surface has a polarized light component, the light taken in the left and right optical paths is completely It becomes a component of light that cannot be viewed stereoscopically. In addition, by passing through one polarizing plate, 70%
There is a loss of light quantity of about a degree, and when two sheets pass, a loss of light quantity of as much as 90% occurs, and it is difficult or impossible to actually use it.

【００２３】本発明は、前記従来の撮影上の欠点を解決
し、３次元の撮影、再生を可能とするものである。特
に、３次元の撮影を可能とする、立体映像撮影用光学部
品及びそれを用いた立体映像撮影装置に関する。特に、
頂角固定である鏃型複合色消しプリズム等を用いること
により立体映像撮影用光学部品及びそれを用いた立体映
像撮影装置を提供することを課題としている。The present invention solves the above-mentioned drawbacks in conventional photographing, and enables three-dimensional photographing and reproduction. In particular, the present invention relates to a three-dimensional image capturing optical component that enables three-dimensional image capturing and a three-dimensional image capturing apparatus using the same. In particular,
It is an object of the present invention to provide a stereoscopic image photographing optical component and a stereoscopic image photographing apparatus using the same using an arrowhead-type composite achromatic prism having a fixed apex angle.

【００２４】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、固定された頂
角の稜線が垂直画角を基準に計算されたｒ１の円弧で、
かつ、谷側も半径ｒ２の前記円弧と同心円である円弧を
もつ鏃型複合色消しプリズムの頂角を被写体側に向けて
先端に備え、明るさ絞りと近接してスリット絞りを設け
たことを特徴とする立体映像撮影用光学レンズにより提
供される。According to the present invention, a ridge line having a fixed apex angle is an arc of r1 calculated based on a vertical angle of view,
Also, the valley side also has an apex angle of an arrowhead-type composite achromatism prism having an arc that is concentric with the arc of radius r2 at the tip toward the subject side, and a slit aperture is provided in proximity to the brightness aperture. The feature is provided by an optical lens for three-dimensional imaging.

【００２５】また、固定された頂角の稜線が垂直画角を
基準に計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ２
の前記円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消しプ
リズムの頂角を被写体側に向けて内視鏡中間光学系の対
物レンズの先端に備え、該内視鏡中間光学系の直後の結
像レンズ系***出瞳と対物レンズ側に近接してスリット
絞りを設けたことを特徴とする立体映像撮影用光学レン
ズにより効果的に提供される。The ridge line of the fixed apex angle is an arc of r1 calculated based on the vertical angle of view, and the valley side has a radius of r2.
The apex angle of the arrowhead-type composite achromatism prism having an arc concentric with the arc is provided at the tip of the objective lens of the endoscope intermediate optical system with the vertex angle facing the subject side, and the light beam immediately after the endoscope intermediate optical system is provided. The present invention is effectively provided by an optical lens for stereoscopic image photographing, wherein a slit stop is provided near the exit pupil in the image lens system and the objective lens side.

【００２６】さらに、固定された頂角の稜線が垂直画角
を基準に計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ
２の前記円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消し
プリズムの頂角を被写体側に向けて先端に備え、明るさ
絞りと近接してスリット絞りを設けた立体映像撮影用光
学レンズと該レンズをカメラ内に装着した銀塩フィルム
用スチルカメラとからなることを特徴とする立体映像撮
影装置により効果的に提供される。Further, the ridge line of the fixed apex angle is an arc of r1 calculated based on the vertical angle of view, and the valley side also has a radius of r.
2. An optical lens for stereoscopic image photographing, comprising: a vertex angle of an arrowhead-type composite achromatism prism having an arc concentric with the arc at the tip toward the subject side; and a slit aperture provided in close proximity to a brightness aperture. The present invention is effectively provided by a three-dimensional image photographing apparatus comprising a still camera for a silver halide film in which a lens is mounted in a camera.

【００２７】さらにまた、固定された頂角の稜線が垂直
画角を基準に計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半
径ｒ２の前記円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色
消しプリズムの頂角を被写体側に向けて内視鏡中間光学
系の対物レンズの先端に備え、該内視鏡中間光学系の直
後の結像レンズ系***出瞳と対物レンズ側に近接してス
リット絞りを設けた立体映像撮影用光学レンズと、該レ
ンズを装着した内視鏡とからなることを特徴とする立体
映像撮影装置により効果的に提供される。Furthermore, an arrowhead-type composite achromatism in which the ridge line of the fixed apex angle is an arc of r1 calculated on the basis of the vertical angle of view, and the valley side has an arc that is concentric with the arc of radius r2. An apex angle of the prism is provided at the tip of the objective lens of the endoscope intermediate optical system with the vertex angle facing the subject side, and a slit is provided near the exit pupil in the imaging lens system immediately after the endoscope intermediate optical system and the objective lens side. The present invention is effectively provided by a stereoscopic video photographing apparatus comprising a stereoscopic video photographing optical lens provided with an aperture and an endoscope equipped with the lens.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を具体
的に説明する。図１は本発明の基本的な概念を示す立体
映像撮影用光学レンズの配置を理解するための要部説明
図で光学系を上から見た上面図である。ここで、被写体
５、ユニット１、レンズ４、スリット絞り２、結像面
３、ｓを結像面の水平方向の幅として説明する。後述す
るように立体映像撮影用光学レンズはユニット１及びス
リット絞り２を基本構成とするがこれを用いた用途によ
り変形された構成として提供される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an essential part explanatory view for understanding an arrangement of an optical lens for capturing a stereoscopic image, showing a basic concept of the present invention, and is a top view of an optical system viewed from above. Here, the subject 5, the unit 1, the lens 4, the slit diaphragm 2, the image plane 3, and s will be described as the horizontal width of the image plane. As will be described later, the optical lens for capturing a stereoscopic image has a unit 1 and a slit diaphragm 2 as a basic configuration, but is provided as a configuration modified by an application using the unit.

【００２９】本発明の基本原理を説明すると、正面、無
限遠方の被写体５、５は、本来は１つの光学系内では結
像面３の中心であるｓｔ０へ像を結ぶことが知られてい
る。このときの角度θ０は角度８として示される。本発
明の３次元（立体について３次元の表現を用いる）画像
取り込み装置では被写体５、５の画像を結像面３で結像
させるが、この被写体５、５の画像を図１に示した上、
下に分割して結像させることがポイントとなる。To explain the basic principle of the present invention, it is known that a subject 5, 5 in front and at infinity forms an image on st0, which is the center of the imaging plane 3 in one optical system. . The angle θ0 at this time is shown as an angle 8. In the three-dimensional (three-dimensional three-dimensional representation) image capturing apparatus of the present invention, images of the subjects 5 and 5 are formed on the imaging plane 3, and the images of the subjects 5 and 5 are shown in FIG. ,
The point is to split the image downward and form an image.

【００３０】具体的には、３次元画像として利用するた
めには、被写体５の画像取り込みは水平方向にある視差
角の違いのため左、右（図で上、下）２つの２次元画像
として取り込む必要がある。そのためには、右側光路９
の結像位置３を水平方向にｓｔ１まで中心からｓ／４だ
け強制的に移動させる。同じようにして、左側光路１０
も対称位置ｓｔ２へ結像させる。この時光路を変更させ
るのに必要な光軸に対する角度１１をθ１とすると、θ
１は結像面３の横幅Ｓと焦点距離ｆ０の関係から数１の
式１に示される。More specifically, in order to use the image as the three-dimensional image, the image of the subject 5 is captured as two left and right (upper and lower in the figure) two-dimensional images due to the difference in the parallax angle in the horizontal direction. Need to capture. To do so, the right optical path 9
Is forcibly moved by s / 4 from the center to st1 in the horizontal direction. Similarly, the left optical path 10
Also forms an image at the symmetric position st2. At this time, if the angle 11 with respect to the optical axis required to change the optical path is θ1, then θ1
1 is expressed by Equation 1 of Equation 1 from the relationship between the lateral width S of the imaging surface 3 and the focal length f0.

【００３１】[0031]

【数１】 (Equation 1)

【００３２】ここで得られた、角度θ１で、被写体５、
５を（２×θ１）の視差角をもったｓｔ１とｓｔ２へ、
左、右２つの２次元画像として分割する。ユニット１は
このθ１を左、右の光路にそれぞれ対称に与える機能を
有する。この左、右２つに分割された画像の境界線は、
それぞれ右側光路９と左側光路１０の外側の光がｓｔ０
の位置を垂直方向に通過することにより形成されるが、
図示しない明るさ絞りの開放の状態では光の回折現象と
光学系が円筒形であるため、境界線とはならず帯状、も
しくは楕円形となって左、右の画像が重なりあう結果と
なる。At the obtained angle θ1, the object 5,
5 to st1 and st2 with a parallax angle of (2 × θ1)
The image is divided into two left and right two-dimensional images. The unit 1 has a function of giving this θ1 symmetrically to the left and right optical paths. The boundary line between the left and right divided images is
Light outside the right optical path 9 and the left optical path 10 is st0, respectively.
Is formed by passing vertically through the position of
When the aperture stop (not shown) is open, the light diffraction phenomenon and the optical system are cylindrical, so that the left and right images overlap each other in a band shape or an elliptical shape without forming a boundary line.

【００３３】これを防いで重なりを線状に近づけるため
に、明るさ絞りと同じ位置もしくは射出瞳の対物レンズ
側に近接し左、右に一対のスリット絞り２を配し、これ
を明るさ絞りとは独立した操作で適正な位置に絞りこむ
ことによって、明るさを大きく犠牲にすることなく、ま
た焦点深度の補正とは独立して、左、右の画像を明確か
つ鮮明に分離することができる。従来技術にあっては、
すべての発明で、このθ１と結像面３の横幅Ｓと焦点距
離ｆ０との関係を見落とし、重大な誤りを犯していた。In order to prevent this and bring the overlap closer to a linear shape, a pair of slit diaphragms 2 are arranged on the left and right at the same position as the aperture stop or close to the exit lens side of the exit pupil. By separating the image to the appropriate position with an independent operation, the left and right images can be separated clearly and clearly without sacrificing brightness and independently of the depth of focus correction. it can. In the prior art,
In all the inventions, the relationship between θ1, the lateral width S of the imaging surface 3 and the focal length f0 was overlooked, and a serious error was made.

【００３４】その結果、左、右の画像の分離手段に対し
ても、看過や本来機能しない手段を提唱しており実現化
不能ものとなっていた。また、この理論的関係を正しく
認識することによってのみレンズの焦点距離ｆ０の変化
（ズーム撮影）にも対応できる。As a result, for the separation means for the left and right images, means for overlooking or originally not functioning has been proposed, and thus cannot be realized. Further, only by correctly recognizing this theoretical relationship, it is possible to cope with a change in the focal length f0 of the lens (zoom shooting).

【００３５】つぎに、本発明の立体映像撮影用光学部品
及びそれを用いた立体映像撮影装置について説明する。
図２、図３はユニット１に使用される方式である。図２
は本発明の実施例に使用される鏃型複合色消しプリズム
の要部平面図である。図３は図２の鏃型複合色消しプリ
ズムにシリンドリカル・レンズを配置した要部平面図
で、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は要部側面図、ｐ、
ｕ、ｖ、ｙは対応位置を示す。Next, a description will be given of a stereoscopic image photographing optical component and a stereoscopic image photographing apparatus using the same according to the present invention.
2 and 3 show the method used for the unit 1. FIG. FIG.
FIG. 2 is a plan view of a main part of an arrowhead type composite achromatic prism used in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a main part in which a cylindrical lens is arranged on the arrowhead type composite achromatic prism of FIG. 2, (a) is a plan view of the main part, (b) is a side view of the main part, and p,
u, v, and y indicate corresponding positions.

【００３６】ポイントは本発明の立体映像撮影用光学部
品が鏃型複合色消しプリズム６を主要な構成として使用
し、これを用いた立体映像撮影装置の用途により変形さ
れた立体映像撮影用光学部品として機能する。また、鏃
型複合色消しプリズム６はシリンドリカル・レンズを組
み合わせたものも使用可能である。この鏃型複合色消し
プリズム６は２つのプリズム３０、３１の貼り合わせ
で、頂角固定で頂角を被写体側に向け、頂角の稜線がズ
ーム最適焦点距離時の垂直画角を基準に計算（後述す
る）された半径ｒ１の円周をもち、谷側も同心円の円周
を描く形状が必要である。The point is that the optical component for stereoscopic video photographing of the present invention uses the arrowhead type composite achromatism prism 6 as a main component, and is modified by the use of the stereoscopic video photographing apparatus using the same. Function as The arrowhead-type composite achromatism prism 6 may be a combination of a cylindrical lens. The arrowhead-type composite achromatism prism 6 is obtained by bonding two prisms 30 and 31 together, fixing the apex angle and directing the apex angle toward the subject, and calculating the apex of the apex angle based on the vertical angle of view at the optimal zoom focal length. It is necessary that the valley side has a concentric circle on the circumference of a radius r1 (described later).

【００３７】なお、同時に鏃型複合色消しプリズム６と
該プリズムの前側に数メートルないし数十メートルの焦
線距離を有するシリンドリカル・レンズ４５を焦線が横
方向となるように設置することも可能であるがこれに限
定されない。このような場合の数メートルないし数十メ
ートルの焦線距離を有するシリンドリカル・レンズを設
けるとした点について説明すると、この焦線距離はレン
ズ４の最適焦点距離での垂直画角と鏃型複合色消しプリ
ズム６を構成している硝種によって決定され、５メート
ルないし３０メートル程度が実用的である。At the same time, it is also possible to install an arrowhead type composite achromatic prism 6 and a cylindrical lens 45 having a focal line distance of several meters to several tens of meters in front of the prism so that the focal line is in the horizontal direction. But is not limited to this. In this case, it will be described that a cylindrical lens having a focal line distance of several meters to several tens of meters is provided. This focal line distance is determined by the vertical field angle at the optimum focal length of the lens 4 and the composite color of the arrowhead type. It is determined by the type of glass constituting the eraser prism 6, and practically about 5 to 30 meters.

【００３８】本発明では、これは必須ではないが、より
広い３メートルないし６０メートルまで使用することで
特性面での改善が期待されよう。より正確には前記レン
ズの中央部分が当該焦線距離を有し、左・右周辺は若干
焦線距離が長くなるような糸巻型が好ましい。In the present invention, this is not essential, but an improvement in characteristics can be expected by using a wider 3 to 60 meters. More precisely, it is preferable that the center part of the lens has the focal line distance, and the left and right peripheral portions have a slightly longer focal line distance.

【００３９】ここで、シリンドリカル・レンズ４５は画
像の垂直方向の引き伸ばしもしくは水平方向の短縮をす
ることによって、省くことは可能である。また、レンズ
系は本発明とは直接関係がないため、本来は複数のレン
ズ群であるが、便宜上図では１枚の理想レンズ４で表し
た。Here, the cylindrical lens 45 can be omitted by extending the image in the vertical direction or shortening the image in the horizontal direction. Since the lens system is not directly related to the present invention, the lens system is originally a plurality of lens groups. However, for convenience, the lens system is represented by one ideal lens 4.

【００４０】実施例１ 図２、図３は立体映像撮影用光学部品の要部であるユニ
ット１に使用される鏃型複合色消しプリズム６の要部側
面図である。凸側プリズム３０はクラウン系ガラス、凹
側プリズム３１はフリント系ガラスを用いた頂角固定の
鏃型複合色消しプリズム６である。図２は鏃型複合色消
しプリズム６の上面を示し、図３上半分は図２と同じ、
下半分はそれの側面図として示されている。実施例で
は、これにシリンドリカル・レンズ４５を配置した状態
で示されている。Embodiment 1 FIGS. 2 and 3 are side views of a main part of an arrowhead-type composite achromatism prism 6 used in the unit 1 which is a main part of an optical component for capturing stereoscopic images. The convex side prism 30 is a crown type glass, and the concave side prism 31 is an arrowhead type composite achromatic prism 6 using a flint type glass and having a fixed vertical angle. FIG. 2 shows the upper surface of the arrowhead type composite achromatic prism 6, and the upper half of FIG.
The lower half is shown as a side view of it. In the embodiment, a state in which the cylindrical lens 45 is disposed is shown.

【００４１】図２の、この鏃型複合色消しプリズム６は
正面からの入射した光３２が射出する時点で赤（長波
長）３４と紫（短波長）３５が平行となるように設計す
る。凸側プリズム３０を透過後、分散された光線が凹側
プリズム３１によって、平行光線となるように設計され
ている。The arrowhead type composite achromatism prism 6 shown in FIG. 2 is designed so that the red (long wavelength) 34 and the violet (short wavelength) 35 are parallel to each other when the light 32 incident from the front exits. It is designed such that after being transmitted through the convex prism 30, the dispersed light is converted into parallel light by the concave prism 31.

【００４２】この理由は、いかなる角度で入射しても、
平行光線（無限遠方被写体）はレンズにより焦点が１点
に結像する原理により、結像面３においては無限遠方被
写体の色収差はほぼ完全に補正される。このように設計
することにより、色収差を最小限に押さえることが可能
となり、境界線上の虹色や赤、紫色の結像面での異常な
位置移動を最小限とすることができる。この設計を看過
すると、赤、紫等の被写体の３次元画像の再現が不可能
となる。The reason is that, no matter what angle
The chromatic aberration of the infinitely distant subject is almost completely corrected on the image forming plane 3 by the principle that the focal point of the parallel rays (the subject at infinity) is imaged by the lens at one point. By designing in this manner, chromatic aberration can be minimized, and abnormal position movement on the iridescent, red, and violet image planes on the boundary can be minimized. If this design is neglected, it becomes impossible to reproduce a three-dimensional image of a subject such as red and purple.

【００４３】また、貼り合わせ面３８は、物理的に有限
の幅を有することから不必要な迷光３６が中心にあらわ
れ、画像にゴーストを発生させる場合がある。したがっ
て、この場合はゴーストを除去するために凹面側谷線に
適当な幅のスミ塗り３７が必要となってくる。Further, since the bonding surface 38 has a physically finite width, unnecessary stray light 36 appears at the center, which may cause a ghost in an image. Therefore, in this case, in order to remove a ghost, it is necessary to apply a stain 37 having an appropriate width to the concave side valley line.

【００４４】図３での稜線半径ｒ１と谷線ｒ２の円周を
持たせることにより、角度４３のδの範囲内でθ１で示
された角度１１を一定に保つことができる。δで示めさ
れた角度δは光学レンズのもつ垂直方向の画角の値をも
ち、広角ズームの場合、角度δは大きくなる。By giving the ridge line radius r1 and the valley line r2 the circumference in FIG. 3, the angle 11 indicated by θ1 can be kept constant within the range of δ of the angle 43. The angle δ indicated by δ has the value of the vertical angle of view of the optical lens, and in the case of wide-angle zoom, the angle δ becomes large.

【００４５】また、実施例では、角度δが大きくなった
状態についても検討した。すなわち、角度δが大きくな
る程、このプリズムは水平方向にマイナス（数メートル
から数十メートル）の焦線をもつ、アナモルフィック・
レンズの様相を呈し、それを補正するためにシリンドリ
カル・レンズ４５が必要となるが、この数メートルない
し数十メートルの表現は前述したとおりの意味として理
解されるべきである。In the embodiment, the state where the angle δ is increased was also examined. In other words, as the angle δ increases, this prism has a minus (several meters to tens of meters) focal line in the horizontal direction.
The appearance of the lens and the correction of the cylindrical lens 45 are necessary, and the expression of several meters to several tens of meters is to be understood as meaning as described above.

【００４６】ただし、低コスト化が要求される場合、コ
ンパクトカメラ等では必ずしも必須の光学素子ではな
い。また、画像信号処理による垂直方向の引き伸ばしも
しくは水平方向の短縮をすることによって、省くことも
可能である。However, if cost reduction is required, it is not always an essential optical element in a compact camera or the like. It is also possible to omit by extending the image in the vertical direction or shortening it in the horizontal direction by image signal processing.

【００４７】ここで、プリズム３０、プリズム３１の形
状を決定するには数２の式２により求められる。Here, the shapes of the prisms 30 and 31 are determined by Equation 2 of Equation 2.

【数２】 (Equation 2)

【００４８】ｒ１はプリズム６の稜線から中心４４まで
の半径である。 δは画面の垂直画角。 ｄはレンズ先端の有効径ｄ ｔｕはプリズム６の中心肉厚 ｒ２はプリズム６の稜線から中心までの半径ｒ１からプ
リズム６の中心肉厚ｔｕを引いた値となる。R1 is the radius from the ridge line of the prism 6 to the center 44. δ is the vertical angle of view of the screen. d is the effective diameter of the lens tip d tu is the center thickness of the prism 6 r2 is the value obtained by subtracting the center thickness tu of the prism 6 from the radius r1 from the ridge line to the center of the prism 6.

【００４９】このユニット１の鏃型複合色消しプリズム
６は、光の入射面と射出面に反射率１％未満の反射防止
膜がコートされていることが必要である。この反射防止
膜は公知の反射防止用マルチコートにより実施すること
で、プリズム内部の乱反射を最大限に除去し、レンズの
解像力を損なうことなく、鮮明な画像を確保するのに必
須の処理である。The arrowhead type composite achromatism prism 6 of the unit 1 needs to be coated with an antireflection film having a reflectance of less than 1% on the light incident surface and the light exit surface. This anti-reflection film is a process essential for securing a clear image without impairing the resolving power of the lens by maximally removing irregular reflection inside the prism by performing a known anti-reflection multi-coat. .

【００５０】実施例２ 実施例１で述べた立体映像撮影用光学部品を銀塩フィル
ム用スチルカメラに使用した立体映像撮影装置について
図１に基づき説明する。図１の基本的概念はそのまま銀
塩フィルム用スチルカメラに適用できる。ただし通常用
いられるレンズを理想レンズ４として、スリット絞り２
がレンズの右に図示してあり、シャッター、ミラー、フ
ァインダー部分等は省略して図示した説明図として読み
替えられる。鏃型複合色消しプリズムはユニット１とし
て図示され、理想レンズ４の図で左側にレンズに近接し
て配置される。結像面３は銀塩フィルムからなる基本的
構成として示されている。Embodiment 2 A stereoscopic picture photographing apparatus using the optical component for stereoscopic picture photographing described in Embodiment 1 in a still camera for a silver halide film will be described with reference to FIG. The basic concept of FIG. 1 can be applied to a still camera for a silver halide film as it is. However, the normally used lens is set as the ideal lens 4 and the slit diaphragm 2 is used.
Are shown on the right side of the lens, and the shutter, the mirror, the finder portion and the like are omitted and can be read as explanatory diagrams. The arrowhead-type composite achromatic prism is shown as unit 1 and is located on the left side of the ideal lens 4 in proximity to the lens. The imaging plane 3 is shown as a basic configuration made of a silver halide film.

【００５１】本発明は前述した構成から表１に示すよう
な比較試験を試みた。従来技術１ないし４と本発明の実
施例２との比較した表１から本発明の優れた作用効果が
明らかに認められる。In the present invention, a comparative test as shown in Table 1 was attempted from the above-described configuration. Table 1 comparing the prior arts 1 to 4 with the embodiment 2 of the present invention clearly shows the excellent effects of the present invention.

【００５２】[0052]

【表１】 この結果から、本発明の立体映像撮影用光学部品を銀塩
フィルム用スチルカメラに使用した立体映像撮影装置に
ついての特徴が容易に理解されよう。[Table 1] From these results, the features of the stereoscopic image photographing apparatus using the optical component for stereoscopic image photographing of the present invention in a still camera for a silver halide film can be easily understood.

【００５３】実施例３ 実施例３は本発明の立体映像撮影用光学部品及びこれを
内視鏡に適用した立体映像撮影装置について図面に基づ
き説明する。図４は立体映像撮影用光学部品における光
学系の要部側面の説明図である。図５はこの光学部品の
うち対物レンズ系と内視鏡中間光学系の要部側面の説明
図である。Embodiment 3 Embodiment 3 describes an optical component for capturing a stereoscopic image of the present invention and a stereoscopic image photographing apparatus in which the optical component is applied to an endoscope with reference to the drawings. FIG. 4 is an explanatory view of a side surface of a main part of an optical system in an optical component for stereoscopic video imaging. FIG. 5 is an explanatory view of a main part side surface of the objective lens system and the endoscope intermediate optical system among the optical components.

【００５４】図４で本発明の立体映像撮影用光学部品は
鏃型複合色消しプリズム６、対物レンズ系２２、内視鏡
中間光学系２３及びスリット絞り２を主要な構成要素と
して提供される。これらは内視鏡に好適な立体映像撮影
用光学部品である。本発明では内視鏡、とりわけ胃カメ
ラと呼ばれるガストロカメラは胃ガン、胃潰瘍といった
診断のためカメラ部分を胃の中に挿入し、遠隔操作の上
立体映像を撮影、もしくは、連続したモニターを行うも
のである。また、胃カメラのほか、膀胱その他の診断に
も利用可能である。なお、明るさ絞りは一般的には対物
レンズ系内部に配置されるが、光学設計上の通常用いら
れる公知の事項でありここでは説明を省略する。In FIG. 4, the optical component for stereoscopic image photographing of the present invention is provided with the arrowhead-type composite achromatism prism 6, the objective lens system 22, the endoscope intermediate optical system 23 and the slit diaphragm 2 as main components. These are optical components for capturing a stereoscopic image suitable for an endoscope. In the present invention, an endoscope, especially a gastro camera called a gastrocamera, inserts a camera part into the stomach for diagnosis of gastric cancer, stomach ulcer, and performs remote control to take a stereoscopic image or perform continuous monitoring. It is. In addition to the gastroscope, it can also be used for bladder and other diagnostics. Although the aperture stop is generally arranged inside the objective lens system, it is a well-known item usually used in optical design, and a description thereof is omitted here.

【００５５】ここで使用される鏃型複合色消しプリズム
６は前述したものと同様であり、固定された頂角の稜線
が垂直画角を基準に計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷
側も半径ｒ２の前記円弧と同心円である円弧をもつもの
である。さらに、内視鏡への使用にあたっては、後述す
る蛇管部分の先端近傍にいわゆるカメラ部分として装着
されるため極めて小さく製造されなければならない。こ
れらの光学部品のうち、鏃型複合色消しプリズム６の頂
角を被写体側に向けて内視鏡中間光学系の対物レンズ２
２の先端に備え、さらに、対物レンズ２２に後続して接
眼レンズ系２４とスリット絞り２を設けた。このように
して結像レンズ系***出瞳と対物レンズ側に近接してス
リット絞り２を設けたものである。The arrowhead type composite achromatism prism 6 used here is the same as that described above, and the ridge line of the fixed apex angle is an arc of r1 calculated based on the vertical angle of view, and the valley side. Also has an arc that is concentric with the arc of radius r2. Furthermore, when used for an endoscope, it must be manufactured extremely small because it is mounted as a so-called camera portion near the distal end of a later-described flexible tube portion. Of these optical components, the apex angle of the arrowhead-type composite achromatism prism 6 is directed toward the subject, and the objective lens 2 of the endoscope intermediate optical system is turned on.
In addition, an eyepiece lens system 24 and a slit diaphragm 2 were provided subsequent to the objective lens 22. Thus, the slit diaphragm 2 is provided close to the exit pupil in the imaging lens system and the objective lens side.

【００５６】図５は対物レンズ系２２のやや詳細にレン
ズ群の配置を示している。また、明るさ絞り１７は対物
レンズ系２２内の位置に配置している。光路２５からの
光は図示したように明るさ絞りで絞りの調節が可能であ
るが、内視鏡に適用した場合には位置及び操作上から固
定した絞りが適当であるが、今後の技術開発により絞り
調節が可能となる可能性もあり本発明ではこれに限定さ
れない。さらに、光は内視鏡中間光学系２３に達する。
この光学系ではグラスファイバーが多数配置され蛇管を
形成している。FIG. 5 shows the arrangement of the lens groups in the objective lens system 22 in somewhat more detail. The aperture stop 17 is disposed at a position in the objective lens system 22. The aperture of the light from the optical path 25 can be adjusted by a brightness aperture as shown in the figure, but when applied to an endoscope, an aperture fixed from the position and operation is appropriate. Thus, there is a possibility that the aperture can be adjusted, and the present invention is not limited to this. Further, the light reaches the endoscope intermediate optical system 23.
In this optical system, a large number of glass fibers are arranged to form a serpentine tube.

【００５７】また、本発明の立体映像撮影用光学部品を
内視鏡に適用した立体映像撮影装置について図面に基づ
き説明する。前記の光学部品の説明に使用した図４で、
さらに、結像面３を加えて本発明の内視鏡に適用した立
体映像撮影装置を説明する。結像面３は図４の接眼レン
ズ系２４の焦点距離ｆ０の位置に配置される。A three-dimensional image photographing apparatus in which the three-dimensional image photographing optical component of the present invention is applied to an endoscope will be described with reference to the drawings. In FIG. 4 used for describing the optical component,
Further, a description will be given of a stereoscopic image photographing apparatus applied to the endoscope of the present invention with the addition of the imaging plane 3. The imaging plane 3 is disposed at a position of the focal length f0 of the eyepiece system 24 in FIG.

【００５８】図６ないし図８は内視鏡に適用した立体映
像撮影装置の説明図で、図６は本発明の内視鏡の眼幅拡
大用アダプタ部分の要部説明図である。接眼レンズ系２
４、スリット絞り２を経た画像は内視鏡特有の小さな画
像で眼幅程度に拡大して映像を確認することが望まし
い。これを眼幅拡大用アダプタにより立体映像を眼幅に
拡大可能とした。FIGS. 6 to 8 are explanatory views of a stereoscopic image photographing apparatus applied to an endoscope, and FIG. 6 is an explanatory view of a main part of an adapter for enlarging the interpupillary distance of the endoscope of the present invention. Eyepiece system 2
4. It is desirable that the image that has passed through the slit diaphragm 2 be a small image unique to an endoscope and enlarged to about the width of the eye to check the image. This allows the stereoscopic video to be expanded to the interpupillary distance with the interpupillary expansion adapter.

【００５９】具体的には、スリット絞り２がレンズ系２
４の右に、さらに光軸に対し４５度傾いた平面鏡１８、
１９が２枚、９０度に折り畳んで同様に光軸に対し４５
度で全体として９０度開いたＬ型鏡２０が図の光学的関
係位置に配置されている。結像面３、３は立体視確認の
ための２組のファインダー、ＣＣＤ、その他銀塩フィル
ム等の使用が可能であり、これらの一例が図７で具体的
に提供されている。このほか内視鏡で一般に具備されて
いる操作部、シャッター、フィルム巻き上げ機構その他
の機能部品は省略して図示している。Specifically, the slit diaphragm 2 is a lens system 2
4, to the right of 4, a plane mirror 18 further inclined by 45 degrees with respect to the optical axis,
19 are folded at 90 degrees, and 45
An L-shaped mirror 20, which is 90 degrees wide as a whole, is arranged at the optically relevant position in the figure. The imaging planes 3 and 3 can use two sets of viewfinders, CCDs, and other silver halide films for stereoscopic vision confirmation. One example of these is specifically provided in FIG. In addition, an operation unit, a shutter, a film winding mechanism, and other functional components generally provided in the endoscope are not shown.

【００６０】この内視鏡１５は接眼レンズ系２４を通過
した光は光路１２、１３は図の上（実際には左）の結像
面にそれぞれ映像を結び本発明の立体映像撮影装置とし
て立体映像の写真等の映像撮影ができる。この方式の最
大の特徴は結像面が２個一対で眼幅程度に拡大され水平
方向の左、右の広がりとして映像の監視が可能となった
点である。In the endoscope 15, the light passing through the eyepiece lens system 24 is connected to the optical paths 12, 13 on the image forming plane on the upper side (actually on the left side) of the figure, and is connected to the stereoscopic image photographing apparatus of the present invention. You can take pictures such as pictures of videos. The greatest feature of this method is that two imaging planes are paired and enlarged to about the interpupillary distance, and the image can be monitored as the left and right sides in the horizontal direction.

【００６１】図７は内視鏡及びこれにより得られた映像
監視用装置の一実施例である。内視鏡２６は立体映像撮
影装置の主要部を包含している。蛇管部分３３には図示
していない先端近傍に図４及び図５の光学部品が含まれ
る。このほか、一般に使用されるランプ部、送気口、レ
ンズ先端の保護カバー等は省略して示している。内視鏡
２６の後端は映像を結像させる部分を含む操作部２１か
らなっている。結像される映像はＣＣＤ等を使用するこ
とによりＶＴＲ２７、モニター２８、メガネディスプレ
イ２９等の映像監視装置により随時モニター可能であ
る。FIG. 7 shows an embodiment of an endoscope and an image monitoring apparatus obtained by the endoscope. The endoscope 26 includes a main part of the stereoscopic image photographing device. 4 and 5 are included near the distal end (not shown) of the flexible tube portion 33. In addition, generally used lamps, air supply ports, protective covers at the tip of the lens, and the like are omitted. The rear end of the endoscope 26 is composed of an operation unit 21 including a part for forming an image. The image to be formed can be monitored at any time by an image monitoring device such as a VTR 27, a monitor 28, and a glasses display 29 by using a CCD or the like.

【００６２】この結果、本発明の内視鏡では鏃型複合色
消し通過した光は内視鏡中間光学系で２つの光軸を経由
して左右の結像面にそれぞれ映像を結び本発明の立体映
像撮影装置として立体映像の撮影ができる。この方式の
最大の特徴は結像面が２個一対で水平方向の左、右に配
置されたことにある。また、図８は蛇管部分のほぼ中間
部分の断面で一部を省略して示した要部断面図である。As a result, in the endoscope according to the present invention, the light that has passed through the arrowhead-type composite achromat is connected to the left and right image forming planes via the two optical axes by the endoscope intermediate optical system to form images. As a stereoscopic image photographing device, it can photograph stereoscopic images. The greatest feature of this method is that two imaging planes are arranged in pairs on the left and right sides in the horizontal direction. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a cross section of a substantially intermediate portion of the flexible tube portion, with a part thereof being omitted.

【００６３】蛇管部分４０は内視鏡中間光学系２３の主
要部を構成するグラスファイバー４１、ランプそのほか
の操作用電気回路４２、送気用パイプ４３が主たる要素
として配置されている。従来例では、この蛇管部分４０
はグラスファイバーが３つのルートとして存在してい
た。このため、太くなり過ぎる欠陥があり、被験者の苦
痛がありそれを細くする改善が望まれていた。本発明で
はグラスファイバーの断面積比で１／３に低減でき全体
としても実際には直径で半分以下に改善可能と考えられ
る。In the flexible tube portion 40, a glass fiber 41, a lamp and other operation electric circuits 42, and an air supply pipe 43 constituting a main part of the endoscope intermediate optical system 23 are arranged as main elements. In the conventional example, this flexible tube portion 40
Had fiberglass as three routes. For this reason, there is a defect that becomes too thick, and there is a pain of the subject, and improvement to make it thinner has been desired. In the present invention, it is considered that the cross-sectional area ratio of the glass fiber can be reduced to 1/3, and the diameter can be actually reduced to half or less as a whole.

【００６４】本発明は前述した構成から表２に示すよう
な比較試験を試みた。従来技術５ないし７と本発明の実
施例３との比較した表２から本発明の優れた作用効果が
明らかに認められる。In the present invention, a comparative test as shown in Table 2 was attempted from the above-described configuration. Table 2 comparing the prior arts 5 to 7 with the third embodiment of the present invention clearly shows the excellent effects of the present invention.

【００６５】[0065]

【表２】 この結果から、本発明の特徴が容易に理解されよう。ま
た、本発明装置で撮影された画像は、立体視観察装置に
より立体鑑賞が可能である。例えば、図示しない本発明
装置では、画像出力は立体視ディスプレイへ出力され鑑
賞することも可能である。[Table 2] From these results, the features of the present invention will be easily understood. Images captured by the apparatus of the present invention can be viewed stereoscopically by a stereoscopic observation apparatus. For example, in the device of the present invention (not shown), the image output can be output to a stereoscopic display and viewed.

【００６６】図９は本発明の光学レンズにおけるスリッ
ト絞りと明るさ絞りの関係を、絞り位置の光軸に直交す
る断面図で説明したものである。スリット絞り２と明る
さ絞り１７は前後関係は問題ではなく、ほぼ同位置に配
し、スリット絞りは２枚の長方形の垂直方向のスリット
で左、右から絞る。スリット絞りと明るさ絞りはそれぞ
れ独立して制御される。明るさ絞り１７の形状は本発明
では、正６角形ないし正８角形が適当である。配置され
る位置は、本来は理想レンズ４内の明るさ絞りの正規位
置であるが、本発明の特徴の一部をなすものであるため
理想レンズ４の外部に表示した。FIG. 9 illustrates the relationship between the slit stop and the brightness stop in the optical lens of the present invention with reference to a sectional view orthogonal to the optical axis at the stop position. The slit stop 2 and the brightness stop 17 do not matter in the front-rear relationship, but are arranged at almost the same position. The slit stop is narrowed down from the left and right by two rectangular slits in the vertical direction. The slit stop and the brightness stop are each independently controlled. In the present invention, the shape of the aperture stop 17 is preferably a regular hexagon or a regular octagon. The arrangement position is originally the normal position of the aperture stop in the ideal lens 4, but is displayed outside the ideal lens 4 because it is a part of the feature of the present invention.

【００６７】[0067]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、多く
の優れた効果が生ずることが明らかである。特に、従来
方法に比較しての効果としては表１、表２に列挙した。
特に、本発明の銀塩フィルム用スチルカメラにあって
は、立体光学性能面では、プリズム色収差の解決や、電
信柱が左、右で「Ｃ」や「逆Ｃ」となっしまうプリズム
相反像面湾曲の解消といった多くの作用効果が期待でき
る。さらに、操作性能面では、操作容易、装置を小型化
でき、用途の広範な装置として提供できよう。また、内
視鏡に適用した立体映像撮影装置にあっては、左右同一
の光学性能が達成でき、偏光成分を含む場合の立体視、
操作面では観察時の疲労度を大幅に低減でき、構造面に
おける改善効果は顕著であった。このほかスチルカメラ
における光学性能面で同様な効果が確認された。As described above, according to the present invention, it is apparent that many excellent effects are produced. In particular, Tables 1 and 2 list the effects as compared with the conventional method.
In particular, in the still camera for a silver halide film of the present invention, in terms of stereoscopic optical performance, it is possible to solve prism chromatic aberration, and a prism reciprocal image plane in which a telephone pole becomes “C” or “reverse C” on the left and right. Many effects such as elimination of curvature can be expected. Further, in terms of operability, the device can be easily operated, can be downsized, and can be provided as a device with a wide range of applications. In addition, in a stereoscopic image photographing apparatus applied to an endoscope, the same optical performance can be achieved on the left and right, and stereoscopic vision in the case of including a polarization component,
On the operation side, the degree of fatigue at the time of observation was significantly reduced, and the improvement effect on the structure side was remarkable. In addition, a similar effect was confirmed in the optical performance of a still camera.

【００６８】現在、コンピューター・グラフィックス等
において３Ｄと呼ばれている２次元映像技術は完璧とは
いえない。極端な表現を用いるなら、目の錯覚を利用し
たにすぎない。注視していたり、上、下をひっくりかえ
したりすると、凹凸がいれかわるといった本質的な欠点
が存在している。しかし、これが未知・未踏の画像の場
合、物体の凹凸は重要な要素である。本発明ではこれら
の理論的解明で解決され、２台ではなく、１台のスチル
カメラ、内視鏡等で３次元（立体）が撮影可能であるこ
とは、今後、需要が高まると考えられる。このほか鏃型
複合色消しプリズムは、装置の小型化ばかりでなく構造
面からも堅牢さが期待できよう。At present, two-dimensional video technology called 3D in computer graphics and the like is not perfect. If you use extreme expressions, you just use the optical illusion. There are essential drawbacks, such as irregularities being changed when watching or turning over the top and bottom. However, if this is an unknown or unexplored image, the unevenness of the object is an important factor. In the present invention, it is solved by these theoretical elucidations, and it is considered that demand for three-dimensional (three-dimensional) imaging with one still camera, endoscope, or the like, instead of two, will increase in the future. In addition, the arrowhead type composite achromatic prism can be expected to be robust not only in terms of the size of the device but also in terms of structure.

【００６９】[0069]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の基本的な概念を示す説明図で光学系を
上から見た上面図FIG. 1 is an explanatory view showing a basic concept of the present invention and is a top view of an optical system viewed from above.

【図２】鏃型複合色消しプリズムの要部平面図FIG. 2 is a plan view of a main part of an arrowhead type composite achromatic prism.

【図３】図２の鏃型複合色消しプリズムにシリンドリカ
ル・レンズを配置した要部平面図で、（ａ）は要部平面
図、（ｂ）は、ｐ、ｕ、ｖ、ｙで図（ａ）との対応位置
関係を示すその要部側面図FIG. 3 is a plan view of a main part in which a cylindrical lens is arranged on the arrowhead-type composite achromatic prism of FIG. 2, (a) is a plan view of the main part, and (b) is a diagram with p, u, v, and y ( side view of the relevant part showing the corresponding positional relationship with a)

【図４】立体映像撮影用光学部品の光学系の要部側面の
説明図FIG. 4 is an explanatory view of a side surface of a main part of an optical system of an optical component for stereoscopic image photographing.

【図５】図４の光学部品のうち対物レンズ系と内視鏡中
間光学系の要部側面の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a side surface of a main part of an objective lens system and an endoscope intermediate optical system in the optical components of FIG. 4;

【図６】本発明の内視鏡の眼幅拡大用アダプタ部分の要
部説明図FIG. 6 is an explanatory view of a main part of an adapter portion for widening the interpupillary distance of the endoscope of the present invention.

【図７】本発明の内視鏡及びこれにより得られた映像監
視用装置の一実施例FIG. 7 is an embodiment of the endoscope of the present invention and a video monitoring device obtained by the endoscope.

【図８】蛇管部分のほぼ中間部分の一部を省略して示し
た要部断面図FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part in which a part of a substantially middle part of a flexible tube is omitted.

【図９】本発明のスリット絞りと明るさ絞りの関係の説
明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a relationship between a slit diaphragm and a brightness diaphragm according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ユニット ２ スリット絞り ３ 結像面 ４ 理想レンズ ５ 被写体 ６ 鏃型複合色消しプリズム １１ 視差角度θ１ １７ 明るさ絞り １８ 平面鏡 １９ 平面鏡 ２０ Ｌ型鏡 ２１ 操作部 ２２ 対物レンズ系 ２３ 内視鏡中間光学系 ２４ 接眼レンズ系 ２６ 内視鏡 ３０ プリズム ３１ プリズム ３７ スミ塗り ３８ 貼り合わせ面 ４０ 蛇管部分 ４１ グラスファイバー ４５ シリンドリカル・レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit 2 Slit stop 3 Imaging surface 4 Ideal lens 5 Subject 6 Arrowhead type compound achromatism prism 11 Parallax angle θ1 17 Brightness stop 18 Planar mirror 19 Planar mirror 20 L-shaped mirror 21 Operation unit 22 Objective lens system 23 Endoscope intermediate optics System 24 Eyepiece system 26 Endoscope 30 Prism 31 Prism 37 Sumi coating 38 Bonding surface 40 Serpentine tube 41 Glass fiber 45 Cylindrical lens

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】固定された頂角の稜線が垂直画角を基準に
計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ２の前記
円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消しプリズム
の頂角を被写体側に向けて先端に備え、明るさ絞りと近
接してスリット絞りを設けたことを特徴とする立体映像
撮影用光学レンズ。1. An arrowhead-type composite achromatic prism having a fixed apex ridge having an arc of r1 calculated based on a vertical angle of view, and a valley having an arc concentric with the arc of radius r2. An apex angle toward the object side, and a slit stop provided near the brightness stop. 【請求項２】固定された頂角の稜線が垂直画角を基準に
計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ２の前記
円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消しプリズム
の頂角を被写体側に向けて内視鏡中間光学系の対物レン
ズの先端に備え、該内視鏡中間光学系の直後の結像レン
ズ系***出瞳と対物レンズ側に近接してスリット絞りを
設けたことを特徴とする立体映像撮影用光学レンズ。2. A composite achromat prism having an apex angle having a fixed apex angle and having an arc of r1 calculated based on a vertical angle of view, and a valley side having an arc concentric with the arc of radius r2. With the apex angle toward the object side at the tip of the objective lens of the endoscope intermediate optical system, and a slit aperture close to the exit pupil in the imaging lens system immediately after the endoscope intermediate optical system and the objective lens side. An optical lens for capturing a stereoscopic image, comprising: 【請求項３】固定された頂角の稜線が垂直画角を基準に
計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ２の前記
円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消しプリズム
の頂角を被写体側に向けて先端に備え、明るさ絞りと近
接してスリット絞りを設けた立体映像撮影用光学レンズ
と該レンズをカメラ内に装着した銀塩フィルム用スチル
カメラとからなることを特徴とする立体映像撮影装置。3. An arrowhead type composite achromatic prism having a fixed apex ridge line having an arc of r1 calculated on the basis of a vertical angle of view, and a valley side having an arc concentric with the arc of radius r2. A stereoscopic image taking optical lens provided with a slit aperture in close proximity to the aperture stop, and a still camera for a silver halide film in which the lens is mounted in the camera. A stereoscopic video photographing device characterized by the following. 【請求項４】固定された頂角の稜線が垂直画角を基準に
計算されたｒ１の円弧で、かつ、谷側も半径ｒ２の前記
円弧と同心円である円弧をもつ鏃型複合色消しプリズム
の頂角を被写体側に向けて内視鏡中間光学系の対物レン
ズの先端に備え、該内視鏡中間光学系の直後の結像レン
ズ系***出瞳と対物レンズ側に近接してスリット絞りを
設けた立体映像撮影用光学レンズと、該レンズを装着し
た内視鏡とからなることを特徴とする立体映像撮影装
置。4. An arrowhead-type composite achromatic prism having a fixed apex ridge line having an arc of r1 calculated based on a vertical angle of view, and a valley side having an arc which is concentric with the arc having a radius of r2. With the apex angle toward the object side at the tip of the objective lens of the endoscope intermediate optical system, and a slit aperture close to the exit pupil in the imaging lens system immediately after the endoscope intermediate optical system and the objective lens side. A stereoscopic image photographing apparatus comprising: an optical lens for stereoscopic image photographing provided with a lens; and an endoscope equipped with the lens.