JP2000193883A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
色消しプリズムからなる立体映像撮影用光学部品と、か
かる光学部品を備えたスチルカメラ、内視鏡等の３次元
の映像を立体で撮影する装置に関する。 【解決手段】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
とそれを用いた立体映像撮影装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３１】

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【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

【図２】鏃型複合色消しプリズムの要部平面図

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【符号の説明】

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。