[0001]【産業上の利用分野】本発明は立体画像を観測する立体視眼鏡に関するものである。[0002]【従来の技術】これまで、立体画像を手軽に観測する方法としては、2眼式により左右の立体両画面を左右又は上下に並べて表示し(ここではこれを立体表示画面と呼ぶ)、これをプリズム眼鏡を通して左右の目で重ねて見る方法がとられている。この場合、観測する立体表示画面については、その大きさや見る距離により画面の見える大きさ(画角)が変わってくるため、通常のプリズム眼鏡でこれを見る場合、通常その屈折角が固定されてしまい、立体両画面を重ね合わせてちょうど立体視して見える位置ないし距離は限られてしまっていた。limited.このため、観測する場所に応じてプリズムの屈折角が変わる屈折角可変プリズムにより構成される立体視眼鏡が望まれていた。この立体視眼鏡の他にも、カメラ自体を動かさない入力画像パンニング光学系や、カメラや望遠鏡などの手ブレ防止光学系等に、画像の光軸を連続的に動かす可変屈折角プリズムが要求される。これに対し、従来は2枚の楔形レンズを組み合わせ、これを光軸に沿って相互に反対方向に回転させる事により屈折角を変える方法、また、2枚の透明板を自由に伸縮出来る部材で囲み、この中に透明な流動体を充填してプリズムを形成し、この透明板の角度を変えてプリズム屈折角を変える方法などが提案されている。前者では2枚のレンズを連動して動かす為に複雑でしかも大型のメカニズムが必要である事、後者では流動体を充填密閉した容器を自由に伸縮させる構造を高い強度と信頼度で実現する事の困難さがあるため、いずれも手軽に実現する事が困難であり、広く実用化されるに至っていない。[0004]【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するために、本発明は先ず球面を持つレンズはその面に沿って回転してもその形状が変わらないため、光学特性が変わらない事に着目し、一方の面が平面で他方の面が球面のレンズを含み、該レンズを該球面に沿って回転させる事により、その回転方向と量に応じ、該一方の平面を構成要素とするプリズムの屈折角と屈折方向を連続的に変える可変屈折角プリズムを含む可変屈折角光学系を実現した。varied.【0005】また、ここで球面はレンズを回転させる為の目的であり、球面自体の光学特性を打ち消すことをねらい、一方の面が平面で他方の面が互いに凸凹相補完する形状の球面とする一対のレンズを合わせて楔形プリズムを形成し、該対となる少なくとも一方のレンズをその球面に沿って回転させる事により、その回転方向と量に応じ、その一方の平面で規定される片方の平面を構成要因とするプリズムの屈折角、屈折方向を連続的に変える機能を持つ可変屈折角プリズムを実現した。continuously.【0006】一方、球面の3次元の動きに対し、動きを2次元に限定すれば面はシリンドリカル面になることに着目し、一方の面が平面で他方の面がシリンドリカル面とするレンズを含み、該レンズを該シリンドリカル面に沿って回転させる事により、その回転量に応じ、該一方の平面を構成要素とするプリズムの屈折角を連続的に変える可変屈折角プリズムを含む可変屈折角光学系を実現した。realized.【0007】さらに、このシリンドリカル面での光学特性を打ち消し、かつ全方向への光軸屈折を可能とすることをねらい、一方の面が平面で他方の面が互いに凸凹を補完する形状のシリンドリカル面とする一対のレンズを合わせて楔形プリズムを形成した。ここで、対となるレンズの少なくとも一方をシリンドリカル面に沿って動かす事により、その動く量に応じその一方の平面で規定されるプリズムの屈折角を、また該対となるレンズ全体をその光軸を中心に回転させる機能を有しこれを動かす事により屈折方向を、連続的に変える機能を持つ可変角プリズムを実現した。[0009]【発明の実施の形態】一方の面が平面で他方の面が球面で構成されているレンズを、この球面に沿って動かすと、レンズ自体はどちらの方向に動かしても表面の球面自身の相対的な形状は全く変わらないため、この球面では回転に対し光学的には何ら変化を生じない。このレンズの一方の面である平面は、レンズの動きとともに自由に回転するので、任意の角度に設定する事が可能になる。この片方の面が球面で構成されたレンズの後に、この球面に対し補完的な球面を持つ対となるもう一つのレンズ(先のレンズが凸面であれば、後のレンズは凹面)を持ってくれば、両球面は光学的に打ち消し合って全体としては前のレンズの平面と後のレンズの平面で構成される楔形プリズムが構成されることになる。optically.【0010】従って、これを利用して、少なくとも一方のレンズをその球面に沿って動かす事により、レンズの一方の平面の角度を任意に設定して屈折角を可変とするプリズムの面を実現する事が可能になる。調整が同時に自由に可変調整出来る立体視眼鏡を実現するものである。ここでのレンズの一方の面は単に平面に限らず、通常の凸凹レンズなどの各種レンズ機能を持たせる事が出来る。しての応用面が大きく拡大される。[0011]【実施例】本発明の実施例について図面をもとに具体的に説明する。図1は本発明の第4の実施例である立体視眼鏡を示す図であるが、説明の便宜上、ここでは最初に図2の本発明の第1の実施例から説明する。2は一方の面21が球面で他方の面がここでは平面22として構成された、中心の光軸がX2の球面レンズ2Lの場合を示す。これは曲率半径rの球面を表面に持った凸レンズに相当するが、更に、このレンズは球面21に沿って上下左右に自由に動き得る構成になっているものとする。これは正確には、曲率半径rの球面に沿ってレンズが回転するものであるが、後述の光軸方向へのレンズの回転動作と混同しないように、ここでは動くと表現する。21,平面22Dは元の位置の平面22に対して角度θだけ傾いた位置に来る。従って、この時は、入力光軸は平面22Dの傾斜に対応する屈折角で下方に屈折するので、点線で示される下方X2Dから入る入力光が元の光軸X2の位置に至る入力光軸となる。レンズ2Lは下方の2LDの位置に球面に沿って動くこと、つまり球面の曲率半径rに沿って角度θだけ回転することにより、プリズムを構成する平面22の傾斜角度が同じθだけ変化することになるので、この様なレンズ2Lの連続的な動きにより、等価的にプリズムの屈折角を、従って入力光の光軸を連続的に変える事が出来る。レンズの動く量が大きいほど屈折角は大きくなり、しかも動く面は球面なので、この光軸の変化は上下左右あらゆる方向に対し可能になる。2LUで示されるように上に動く場合には、元の光軸X2の位置に至る入力光軸は、同様に上方向X2Uになる。このレンズ2Lはそのままでは単純な球面レンズであるが、通常の複合レンズと同様に、この前後に光軸に沿って補正レンズを組み合わせる事により、収差の補正、焦点距離の調整等が可能である事は改めて説明するまでもない。このレンズは凹面の球面となる凹レンズでも同様の動作が可能である。surface.【0013】次に、図3に本発明の第2の実施例を示す。図3aはレンズの光軸に沿った断面での動作を説明する図である。out,凸レンズ3L1の平面32と凹レンズ3L2の平面33とで形成されるプリズムを構成するものである。この場合、この平面が両方とも平行であれば、このレンズ対は等価的には平行板の板ガラスに相当する事になる。ここで例えば凸レンズ3L1をその球面に沿って動かせば、先の図2の実施例の場合と同様、レンズ全体の屈折特性は変化せずにレンズの平面の角度を全方向に自由に変える事が出来る。同様に凹レンズ3L2についても、これを動かす事によりその表面の平面角度をを独立に変える事が出来る。この場合もレンズ3L1を動かす位置に対応して自由に屈折角を設定する事が出来る。図3bは図3aの組み合わせレンズが球面に沿って動く様子を説明する対レンズの正面図である。固定凹レンズ3L2の前に球面31に沿って動くレンズ3L1があり、これが上下左右に自由に動くものとする。3L1Uはレンズが上方に動いた場合にあたり、この時は入力光軸はX3Uとなりレンズの中心光軸X3に向かう。同様に、レンズ3L1が下に動いた時は3L1Dとなり、この場合の入力光軸は上と反対でX3Dとなり中心X3に向かって進む。この様に、レンズ3L1は斜めを含むすべての方向に動く事が出来る。spherical,対レンズ4L全体として一定の凸レンズ又は凹レンズの特性を持たせる事も可能である。lens,例えば4L2を固定すれば、これに球面収差等の補正を加える事が出来ることは、先の図3で説明したのと同じである。レンズの平面42、43については、特に画面が広角になる場合、画角の差により平面との入射角に差が生じ収差が生じるのを防ぐため、図の42W、43Wで示されるように入射光方向に凸の構造とすることも出来る。2の組み合わせを2つ並べたものと等価になる。equivalent.【0015】図5には本発明の第3の実施例を示す。invention.これは、これまでの実施例ではレンズ表面が球面であったのに対し、ここでは円柱状のシリンドリカル面を導入したものである。X5を中心に回転出来る構成としたものである。here,一方又は両方のレンズを各シリンドリカル面に沿って動かす事により該楔形プリズムの屈折角を連続的に変える事が出来ると共に、対レンズ全体を光軸中心に回転する事により屈折方向を変える事が出来る。この場合、レンズを動かす方向はシリンドリカル面に沿った一方向のみに制限されるが、逆にそれだけ動かす制御機構は簡単に出来る。この場合も対レンズは一方又は両方を各々シリンドリカル面に沿って動かす事が出来る。both.【0016】また、図5bは図5aの対レンズプリズム光学系を正面から見た図を示す。この対レンズ全体をその光軸に沿って角度β1だけ回転させる機構を備えると、このプリズムの屈折方向は同じβ1だけ回転する。.beta.1.即ち、この対レンズプリズムはレンズをシリンドリカル面に沿って動かす事により屈折角を変化させ、さらにこの対レンズプリズム光学系全体を回転させる機能を備える事により、屈折方向を可変にする事が出来る。従って、これにより前述の球面レンズの場合と同様にすべての方向、角度に自由に屈折角を取れる楔形プリズムが構成される。α1の屈折角を持つ楔形プリズム光学系を構成し、光軸X5に至る入力光軸がX5Dとなっているが、この対レンズ全体をそのまま光軸に沿って角度β1だけ回転する事により、屈折方向がそのまま角度β1だけ回転されている。.beta.1.また先の図2の場合と同様に、図5aの光学系に於けるレンズ5L1のみでも可変屈折角光学系を構成する事が出来る。この場合には、屈折プリズムとしての機能に加え、シリンドリカルレンズとしての一方向への画像の拡大・圧縮機能が伴うので、入力画像の光軸屈折とともに画像の一方向への拡大縮小を伴う用途に応用される。to.なお、凸凹のシリンドリカル面のレンズを組み合わせて屈折角を変える構成については、これまでもカメラの距離計ファインダー部等に応用されている例がある。これはあくまで横方向に画面をわずかに動かす限られた動作をするためのものであり、全方向に自由な画像屈折動作を実現する本発明とは、その目的、機能を異にするものである。is.【0017】さらに、これを展開した応用例として、図6に対となるシリンドリカルレンズ6Lの各々のシリンドリカル面の曲率半径を変えた構成のものをその断面で示す。この構成では、対のレンズ自身が各レンズのシリンドリカル面に沿った動きにより可変屈折角の楔形プリズムとして働くとともに、両レンズの曲率半径の組み合わせにより対レンズ全体としてシリンドリカル凸又は凹レンズとして機能させる事が出来る。surface,固定されるレンズ例えば6L2の方には、シリンドリカル面に対し非球面構造を導入するなど、シリンドリカルレンズとしての球面収差など収差補正の機能を組み込むことが当然可能である。この対レンズの構成により、可変屈折角の楔形プリズムとしての機能に加えて、対レンズ全体としてその焦点距離を調整したシリンドリカルレンズ機能を用いて、観測する画面を上下又は左右など一方向に拡大または圧縮して観測する事が出来る。図6の実施例では、回転するシリンドリカルレンズは凹型レンズの場合を説明しているが、これは凸型であっても良く、さらに対レンズ全体としてのレンズ機能を持たせるためには、各レンズのシリンドリカル面の曲率半径を相互に変えることだけでなく、楔形プリズムを構成するレンズの平面にさらに凸または凹のレンズ機能を付加出来ることは改めて説明するまでもない。prism.【0018】次に、図1に本発明の第4の実施例を示す。図1は本発明の第2の実施例である図3の可変屈折角プリズムを光学系として構成された、立体左右画面を上下に並べて表示する立体視方式用の立体視眼鏡の実施例である。11L、11Rをそれぞれ左眼、右眼の正面の光軸X1L、X1Rの上に見る様にするものである。図1bは立体視眼鏡の正面図である。1LL2、1LR2とから構成されているものとする。この実施例の場合、眼鏡の左右光学系に於ける光軸は相互に逆の方向であるが等しい量の屈折となる。これを得るために、両光学系のレンズを一義的に相互に逆方向に同一量でただ一回だけ動かすこととなり、従って、一回の単純な動作で簡単に光軸屈折が出来る特長がある。具体的にこの角度の調整は、図1bで示される通り、上下左右全方向に移動可能なレンズ1LL1,1LR1について、それぞれのレンズについて太い矢印で示されるように、光軸を屈折すべき方向に相互に反対方向で同じ量だけ動かす事により設定する事が出来る。direction.【0019】なお、図1の実施例は図3に示される全方位への可変屈折角プリズムにより立体視眼鏡を構成したものであるが、同様にして、本発明の一連の全方位可変屈折角プリズムを用いる事により、カメラや望遠鏡等に於ける手ブレ防止とか投影プロジェクタに於ける画面ブレ防止等の、光学系の光軸のブレを補正するブレ防止装置、さらに光軸の偏向機能を積極的に応用したカメラを動かさないパンニング装置等を簡単に構成する事が実現出来る。move.【0020】一方、図8に本発明の第5の実施例を示す。図8は本発明の第3の実施例のシリンドリカル面を持つ楔形プリズム光学系を用いた立体視眼鏡の実施例である。これは図8aに示される通り、立体視眼鏡の光学系として、図6の場合の球面により全方向に光軸を屈折する事を可能にした可変屈折角プリズムに代わり、シリンドリカル面を持ちかつその面に沿って動かすレンズ8LL1,8LR1を含む対レンズ8LL,8LRで構成される可変屈折角プリズムを用いたものである。この場合も対レンズの一方の8LL2、8LR2は固定されているものとする。fixed.この場合も、立体表示画面81はその大きさ、画面の距離dにより画面81L、81Rを重ね合わせて見る屈折角が種々変わってくるので、これに対応した屈折角の変化調整が必要になる。光学的に重ね合わせて見る二眼式立体視方式の立体視眼鏡や光学画像のパンニング、更には光学画像の手ぶれ防止等には、画像の光軸を動かす可変屈折角プリズムは不可欠な光学系である。通常の楔形プリズムを組み合わせる方式や、液体レンズ方式等、これまでもいくつかの実施例はあるが、いずれも構造が複雑であり、それぞれ特殊な用途に限られた分野でしか利用されていなかった。従来のプリズムを用いたプリズム眼鏡式立体視方式に於いては、通常は固定プリズムによりその屈折角が固定され立体視し観測する位置が限られ固定されてしまうため、立体視自身をなじみにくいものとし、その普及を阻害する最大の要因になっていたと言っても過言ではない。プリズム立体視眼鏡が小型安価で実現出来るようになったため、3次元画像がその主役になる今後の情報化社会に於いて、その立体視を身近に手軽に導入する事を可能にした。この結果、本発明の今後のマルチメディアを中心とする一般情報化社会への貢献は計り知れないものとなる。DRAWINGS【図1】本発明の第4の実施例である立体視眼鏡を示す図。FIG.【図2】本発明の第1の実施例を示す図。FIG.【図3】本発明の第2の実施例を示す図。FIG.【図4】表面曲率半径の異なるレンズを対とする構成の対レンズを示す図。pairs.【図5】本発明の第3の実施例を示す図。FIG.【図6】シリンドリカル面の曲率半径の異なるシリンドリカルレンズを対とする構成の対レンズを示す図。pairs.【図7】固定されたレンズを挟んだ可動レンズを持つ構成の対レンズを示す図。lens.【図8】本発明の第5の実施例である立体視眼鏡を示す図。function.【請求項2】一方の面が平面で他方の面が互いに凸凹相補完する形状の球面とする一対のレンズを合わせて、該一方の平面の対で構成される楔形プリズムを形成し、該対となるレンズの少なくとも一方をその球面に沿って動かす機能を有しこれを動かす事により、その動く方向と量に応じその一方の平面の対で規定される該楔形プリズムの屈折角、屈折方向を連続的に変える機能を持つ可変屈折角プリズム。at.【請求項4】一方の面が平面で他方の面が互いに凸凹を補完する形状のシリンドリカル面とする一対のレンズを合わせて、該一方の平面の対で構成される楔形プリズムを形成し、該対となるレンズの少なくとも一方をそのシリンドリカル面に沿って動かす機能を有しこれを動かす事により、その動く量に応じ該楔形プリズムの屈折角を、また該対となるレンズ全体をその光軸を中心に回転させる機能を有しこれを動かす事により屈折方向を、連続的に変える機能を持つ可変屈折角プリズム。