(57)【要約】【課題】  立体両画面を左右（または上下）に圧縮し配列された画面に対して、従来のような専用特殊立体視モニターを用いるのでなく、簡単な光学系により直接両画面を拡大しかつ両画面を重ね合せ立体視する、又はこれら画面を手軽に構成する方式を実現する。【解決手段】  代表的なレンズ光学系の場合として、対物凸および接眼凹シリンドリカルレンズにより横（または縦）一方向にのみ圧伸する機能を、無限大焦点距離とするアフォーカル圧伸光学系により実現した。また、このシリンドリカルレンズをシリンドリカル曲面に沿って回転させる事により等価的にこの回転角相当のプリズムとして機能させ、これにより左右両画面を重ね合せる光軸屈折を実現した。さらに、この光学系を該対物／接眼レンズの間の点Ｐを中心に水平に回転する構成とする事で、両レンズの屈折角を加え合せたより大きな光軸屈折が可能な立体視メガネを簡単な光学系で実現している。【選択図】図7
2010145602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右画面を入力する1対の垂直軸シリンドリカル凸レンズによる対物レンズ対と、この各入力光軸をほぼ直角に横方向に相互に中心に向かわせる水平方向に角度可変な第1のミラー対と、さらに、この入力光軸を両眼位置に向かい直角に正面に向かわせる水平方向に角度可変な第2のミラー対と、該両眼正面の位置でかつ該対物レンズから対物接眼の両レンズの焦点距離の差の距離に設定された1対の垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズ対とを含んで成る、水平方向に画面拡大機能を持つ立体視メガネ。  
【請求項２】
左右画面を入力し、かつこれらを水平に相互に中心に向かいほぼ直角横方向に反射させる水平方向に角度可変な垂直軸シリンドリカル凹ミラー対と、更にこの光軸を正面両眼位置に向かいほぼ直角に反射させる水平方向に角度可変な垂直軸シリンドリカル凹ミラー対を含んで成り、かつ該対物接眼ミラー間の光軸距離をほぼ該両ミラーの焦点距離の差に設定したことを特徴とする水平方向に画面拡大機能を備えた立体視メガネ。
【請求項３】
入力画面を水平横方向又は斜め横後方に反射させる水平方向に角度可変な垂直軸凹シリンドリカルミラーによる対物ミラーと、更にこの光軸を正面両眼位置に向かいほぼ直角に反射させる水平方向に角度可変な垂直軸シリンドリカル凹ミラーによる接眼ミラーとを含み、かつ該各対物接眼ミラー間の光軸距離をほぼ該両ミラーの焦点距離の差に設定した光学系から成り、更に、該光学系を両眼の間隔だけ離して平行に並べて左右各画面用光学系が構成され、これにより左右各光学系に於いて各画面に対応する光束位置を一致させた事を特徴とする、水平方向に画面拡大機能を備えた立体視メガネ。
【請求項４】
左右画面を入力する1対の垂直軸シリンドリカル凸レンズによる対物レンズ対と、この入力光軸上に正面両眼位置に向かう垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズ対と、該入力光軸を両眼正面光軸方向へ向けて水平方向に屈折させる屈折角を観測画面の最大角以上に設定された屈折プリズム対とを含んで成る、水平方向に画面拡大機能を持つ立体視めがね。
【請求項５】
左右画面を入力する1対の垂直軸シリンドリカル凸レンズによる対物レンズ対と、この入力光軸上に正面両眼位置に向かう垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズ対とを含み、かつ該各垂直軸シリンドリカルレンズ対の両方またはいずれか一方について、シリンドリカル面に沿ってレンズを水平に回転する機能を備えて成り、この回転により生じさせた屈折角により入力光軸を両眼正面光軸へ水平方向に屈折させる事を特徴とする、水平方向に画面拡大機能を持つ立体視めがね。
【請求項６】
画面を入力する、対物側に凸となる垂直軸シリンドリカル凸レンズによる対物レンズと、この入力光軸上にある対物側に凹となる垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズとをペアとする光学系により構成され、左右各画面用の該各光学系について、該入力光軸の該対物レンズと該接眼レンズとの間の点を中心として該光学系を水平に左右対称方向に（相互に外側または内側に）回転することにより入力光軸の水平方向屈折角度調整を行う機能を持つことを特徴とする、水平方向に画面拡大を持つ立体視メガネ。
【請求項７】
左右画面を入力する1対の水平軸シリンドリカル凹レンズによる対物レンズ対と、この各入力光軸上に正面両眼位置に向かう水平軸シリンドリカル凸レンズによる接眼レンズ対と、該入力光軸と両眼正面光軸との水平方向への光軸角度差を水平方向に屈折さる屈折プリズム対とを含んで成る、垂直方向に画面を圧縮する機能を持つ立体視メガネ。
【請求項８】
左右画面を入力しこれを垂直前方方向に反射させる水平軸シリンドリカル凸ミラーによる対物ミラー対と、この反射光軸を両眼位置の正面に向かい垂直方向に反射させる水平軸シリンドリカル凹ミラーまたは反射ミラーと水平軸シリンドリカル凸レンズによる同等の光学系による反射ミラー対と、さらにこの反射光軸上に水平方向屈折プリズムとを含んで成る垂直方向に画面を圧縮する機能を持つ立体視メガネ。
【請求項９】
反射角度を変えて画角調整する１つのミラー光学系に対して、複数の各々独立した調整量を設定出来る複数角度調整機能を含む事により、これらを必要調整要因ごとに各々独立して調整し、これらの調整量の和をミラーの調整量として、１つのミラーにおいて複数の調整要因の調整を同時に可能とする立体画像画角調整用立体視ミラー複数角度調整方式。
【請求項１０】
2つの画面を並べて圧縮し配列した立体画面のプロジェクタ出力画面を、左右各画面を2分し、これらを水平横方向に相互に反対方向に反射させる水平方向に角度可変な反射鏡と垂直軸シリンドリカル凹レンズとの組み合わせ又は同等の機能を持つ垂直軸シリンドリカル凸ミラーによる接眼ミラー光学系対と、更にこの光軸を投影すべき正面に向かいほぼ直角に反射させる水平方向に角度可変な反射鏡と垂直軸シリンドリカル凹レンズとの組み合わせ又は同等の機能を持つ垂直軸シリンドリカル凸ミラーによる対物ミラー光学系対とを含み、該接眼ミラー光学系と該対物ミラー光学系との間の光軸距離を該両ミラー光学系の焦点距離の差にほぼ相当する値に調整固定して成る、水平方向に画面拡大機能を備えた立体画像投影アダプタ装置。
【請求項１１】
2つの画面を並べて圧縮し配列した立体画面のプロジェクタ出力画面を、左右各画面を2分し、これらを水平横方向に相互に反対方向に反射させる水平方向に角度可変な反射鏡と垂直軸凹シリンドリカルレンズとの組み合わせ又は同等の機能を持つ垂直軸凹シリンドリカルミラーによる接眼ミラー光学系対と、更にこの光軸を投影すべき正面に向かいほぼ直角に反射させる水平方向に角度可変な反射鏡と垂直軸シリンドリカル凹レンズとの組み合わせ又は同等の機能を持つ垂直軸シリンドリカル凸ミラーによる対物ミラー光学系対とを含み、かつこの該対物ミラー光学系と該接眼ミラー光学系との間の光軸距離を該両ミラー光学系の焦点距離の差に相当する値とするとともに、更に該対物ミラー光学系と該接眼ミラー光学系のいずれか一方のミラー光学系対において複数の各々独立した調整量を設定する角度調整機能を備え、該角度調整機能により輻輳角およびズーム画角の角度調整を各々独立に可能とする事を特徴とする、水平方向に画面拡大機能を備えた立体画像投影アダプタ装置。
【請求項１２】
2つの画面を並べて圧縮し配列した立体画面のプロジェクタ出力画面を、左右各画面を2分する左右に並べた垂直軸シリンドリカル凸レンズによる接眼レンズ対と、更にこの光軸を投影する共通の１つの垂直軸シリンドリカル凹レンズによる対物レンズとを含み、かつ該左右各接眼シリンドリカル凸レンズをシリンドリカル面に沿って水平に回転する機能を備えて成り、この回転により生じさせた屈折角により投影入力光軸を投影面で両画面が重なるように水平方向に屈折させる事を特徴とする、水平方向に画面拡大機能を備えた立体画像投影アダプタ。
【請求項１３】
立体左右各画面を入力する、光軸を横に相互に中央に向かい反射させる水平方向に固定または角度調整可能な反射鏡と垂直軸シリンドリカル凹レンズとの組み合わせ又は同等の機能の垂直軸シリンドリカル凸ミラーによる対物ミラー光学系対と、この光軸を受けて各々正面に向かい反射させ、左右配列立体画像入力光束とする、画面の中央で相互に接して又は光軸の方向に位置をずらして設置された、水平方向に固定または角度調整可能な反射鏡と垂直軸シリンドリカル凸レンズとの組み合わせ、又は同等の機能を持つ垂直軸シリンドリカル凹ミラーによる接眼ミラー光学系対とを持ち、かつ該各両レンズ間の光軸距離をほぼ該各両レンズの焦点距離の差に設定して成る（両レンズの焦点距離の比を画面圧縮比率とする）立体画像圧伸入力アダプタ装置。
【請求項１４】
立体左右各画面を入力する、光軸を横に相互に中央に向かい反射させる反射鏡と垂直軸シリンドリカル凹レンズとの組み合わせ又は同様の機能の垂直軸シリンドリカル凸ミラーによる対物ミラー光学系対と、この光軸を受けて各々正面に向かい反射させ、左右配列立体画像入力光束とする、画面の中央で相互に接して又は光軸の方向に位置をずらして設置された反射鏡と垂直軸シリンドリカル凸レンズとの組み合わせ、又は同等の機能を持つ垂直軸シリンドリカル凹ミラーによる接眼ミラー光学系対とを持ち、かつ該各両レンズ間の光軸距離を該各両レンズの焦点距離の差に設定して成り、更に該対物ミラー光学系と該接眼ミラー光学系のいずれか一方のミラー光学系対に複数の各々独立した調整機能を設定する角度調整機能を備え、該角度調整機能により輻輳角およびズーム画角を含む角度調整を各々独立に可能とする事を特徴とする、立体画像圧伸入力アダプタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体画像の、主として画面を圧縮または伸張し配列する構成の、入出力構成方法およびそれらの装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体視の最も手軽な手法として、立体左右両画面についてこれを上下または左右に並べ配列表示された画面を、直接またはプリズムを伴ったレンズ(拡大鏡)を通してまたはミラーを組合せ重ね合せて見る事により立体視する方式が一般的に用いられている。（例えば特許文献１、特許文献２）  一方、これら左右両画面を縦または横方向に圧縮し並べて1組の立体画面として構成し、これを伸張拡大して元の画面サイズに復元した表示画面について、異なる偏光を用いる等の方法により重ね合せ表示する専用の立体表示装置を用いる事により立体視を実現する手法もある。（例えば特許文献３）
【０００３】
更に近年には、ＴＶ放送等でも立体左右画面を横方向に１／２に圧縮しこれを左右に並べて配置した画面として構成し放映出力される立体放送方式も実現されている。これから実際に３Ｄ映像を実現するためには、まず受信側で元の画面サイズに伸張拡大する画像処理をするとともに、さらに左右画面を異なる偏光画面や時分割画面により重ねて表示して立体視する専用の立体視ＴＶ装置を準備する必要があり、これらは限られた専門分野の特殊高価な装置でしか出来なかった。
【０００４】
【特許文献１】実開平７−３４４１９号公報
【特許文献２】特開平７−１２８６１５号公報
【特許文献３】特開２００１−３０５４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一般のＴＶ画面に表示される圧縮された立体画面そのものに対し、これを直接光学的に伸張拡大し重ね合せて立体視する立体視メガネがあれば手軽に立体視が可能となり望まれるところである。このためには縦横方向で拡大率の異なる特殊なレンズいわゆるアナモフィックレンズが必要になるが、これは一般的に複雑な光学レンズが必要になるため、従来実現する事が出来なかった。
本発明は、通常のＴＶ画面で表示されるこの横方向または縦方向に圧縮されそれぞれ左右または上下に並べられた左右両画面として表示された立体画面に対応し、これを簡単な光学系により直接両画面を横または縦に伸張拡大しかつ重ね合せて見る方式を確立し、これを用いる事により立体視メガネや投影装置等の立体画像出力装置や、さらにこの形式の圧縮立体画像を簡単に構成する立体画像入力装置を実現するものである。これにより、通常のＴＶ表示画面で手軽に上記３D映像の立体視を可能とする立体画像入出力装置を実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこれらの課題に対し以下に述べる手段によりこれを解決し、これまで実現し得なかった立体ＴＶ放送等の立体画像を簡単に入力したり、通常のＴＶの表示画面から直接立体視したりする事等を可能にする立体視メガネ及びこれに対応させる圧縮伸張画面の入出力装置を実現した。
具体的には、まず立体視メガネについて見ると、通常のテレビ画面では立体放送画面は立体左右画面を横方向に圧縮し1画面に左右に並べた画面として表示されるが、この表示画面に対して、左右画面を入力する1対の垂直軸（縦軸）凸シリンドリカルレンズによる対物レンズ対と、この各入力光軸をほぼ直角横方向に相互に中心方向に向かわせる水平方向に角度可変な第1のミラー対、および、さらにこの光軸を両眼位置に向かい直角に正面に向かわせる水平方向に角度可変な第2のミラー対と、該両眼正面の位置でかつ両レンズの焦点距離の差の距離に1対の垂直軸（縦軸）シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズを含んで構成することにより、水平方向に画面拡大機能を持つ立体視メガネを実現した。
【０００７】
また、これら光学系を水平方向に角度可変な垂直軸シリンドリカル凹ミラー対と、垂直軸シリンドリカル凹ミラー対により構成する事で、簡素化した立体視メガネを実現した。
更に、同じ形の2つの該ミラー光学系を両眼の間隔だけ離して平行に並べた形の左右各画面用光学系を構成し、これにより左右各光学系に於いて各画面に対応する光束位置を一致させた事により、立体画像歪みを低減した水平方向に画面拡大機能を備えた立体視メガネを実現した。
【０００８】
一方、本発明では光学系としてシリンドリカルレンズが用いられるので、該レンズをシリンドリカル面に沿って水平に回転させる構成を導入する事により、この回転により生じさせたプリズム屈折を利用し入力光軸を両眼正面光軸へ水平方向に連続的に屈折させる事を可能とした上記立体視メガネを実現した。
【０００９】
さらに、左右各画面用の水平方向拡大光学系を、対物側に凸面となる垂直軸シリンドリカル凸レンズによる対物レンズと、対物側に凹面となる垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズとをペアとする光学系により構成し、該対物レンズと該接眼レンズとの間の点を中心として該光学系を水平に左右対称方向に（相互に外側または内側に）回転する構成を導入することにより、この回転により生じる両レンズのプリズム屈折角が合算された量の入力光軸の水平方向屈折を得て、重ね合せの角度調整を行う水平方向に画面拡大を持つ立体視メガネを実現した。
【００１０】
また、逆に画面を横に拡大する代わりに縦に圧縮する光学系を構成することでコンパクトな立体視メガネを実現した。
【００１１】
一方、本発明の横拡大光学系において、立体画面の入出力を扱う際不可欠な要因である立体ズーム画角の調整と立体画面の輻輳角の調整について両者を各々独立して別々に調整可能とするために、反射角度を変えて画角調整するこのミラー光学系に対して、１つのミラー光学系の中に複数の各々独立した調整量を設定出来る複数角度調整機能を構成する事により、これらを１つのミラーにおいて必要な角度調整を調整要因ごとに各々独立して調整し、これらの調整量の和をミラーの調整量とする事で複数の調整要因の調整を同時に可能とする立体画像画角調整用立体視ミラー複数角度調整方式を実現した。
また、本発明の横拡大立体画面光学系を上記の立体視メガネでなく投影プロジェクタとして利用する為には、その光学系は立体視メガネとは反対に対物シリンドリカル凹レンズと接眼シリンドリカル凸レンズとを基本として、画面重ね合せを行うために対物および接眼ミラーにより光軸屈折動作機構を構成するとともに、更に該対物ミラー光学系と該接眼ミラー光学系のいずれか一方のミラー光学系対において複数の各々独立した調整量を設定する上記の角度調整機能を備えることにより、輻輳角およびズーム画角の角度調整を各々独立に設定可能とした、水平方向に画面拡大機能を備えた立体画像投影アダプタ装置を実現した。
【００１２】
また同時に、光軸屈折にミラーを用いずレンズを用いる光学系として、上記光学系の接眼シリンドリカル凸レンズをシリンドリカル円面に沿って回転させる事で光軸屈折を可能とした立体画面投影アダプタを実現した。
【００１３】
また更に、本発明立体画面光学系をそのまま、立体画像を入力し取込む立体画像入力装置に適用するために、ここでは先のプロジェクタ投影アダプタの場合と同様に、対物シリンドリカル凹レンズと接眼シリンドリカル凸レンズをベースに、光軸の屈折を行うための対物および接眼両ミラーのペアを導入するとともに、更に、該対物ミラーと該接眼ミラーのいずれか一方のミラー光学系に、複数の各々独立した調整機能を設定出来る前記角度調整機能を導入する事により、輻輳角およびズーム画角等の複数の角度調整を各々独立に可能とする、立体画像圧伸入力アダプタ装置を実現した。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実現により、まず現在ある立体ＴＶ放送で代表される圧縮伸張画面を並べた立体画像方式に対して、特別な専用立体ＴＶ受像器を用いることなく、従来の一般ＴＶ受像器での表示画面について本発明の簡単な立体視メガネを用いることにより、立体視ＴＶ放送を立体映像として広く手軽に楽しむことが可能となった。これに加え、本発明により、これら圧縮伸張画面の入出力を簡単なアダプタで構成する立体画像入出力装置を手軽に実現する事を可能とした結果、上記立体ＴＶ画像を通常のＴＶ画面でメガネ観賞するだけでなく、通常のプロジェクタでの立体ホームシアター観賞や、さらには本発明アダプタにより通常のビデオカメラでこれら立体画像撮影も可能となり、上記観賞装置と自由に組み合わせて利用可能になる為、立体画像を一般に広く手軽に普及させる事が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について具体的に図を用いて説明する。
具体的に、図1〜図３に本発明の横拡大ミラー光学系による立体視メガネの実施例（代表例として図３）を、図4〜図7に本発明の横拡大レンズ光学系による立体視メガネの実施例（代表例として図７）を、図8〜図9には本発明の縦圧縮光学系による立体視メガネの実施例を、また図１１〜図１５には本発明の横拡大光学系によるプロジェクタ立体投影アダプタの実施例（代表例として図１２）を、さらに図１６〜図１８では本発明の横拡大光学系によるカメラ立体入力アダプタの実施例（代表例として図１８）を示す。
【００１６】
先ず、図1に本発明の横拡大ミラー光学系立体視メガネについて第1の実施例を示す。
これは横に圧縮され左右に並べて構成表示された立体表示画面に対して、各画面を横に拡大し、さらに両画面を重ね合せて立体視するものである。まず画面の上下方向はそのままで左右方向にのみに伸張させるために垂直軸シリンドリカル凸レンズを用いることが考えられるが、これだと画面は横に拡大するが、縦横各方向への焦点距離が各々異なって来るので画面の焦点が合わず画面がぼけてしまう。
このため本発明では対物垂直軸シリンドリカル凸レンズ１ａ、１ｂの後にそれぞれ垂直軸シリンドリカル凹レンズによる接眼レンズ２ａ、２ｂを設定している。ここで対物接眼両レンズ間の距離を両シリンドリカルレンズの焦点距離の差に合わせることにより、この光学系で横方向の焦点距離を縦方向と同様に等価的に無限大とすることができて両方向への焦点距離が一致した状態となりいわゆるアフォーカル光学系が構成される。これにより横方向にのみ拡大した画面を明瞭に得る光学系が実現出来る。なおここで、接眼レンズに対する対物レンズの焦点距離の倍率比が画面の拡大倍率になり対物レンズの焦点距離を接眼レンズのそれの2倍にとれば2倍に拡大される光学系となる。
【００１７】
また、横に拡大された左右画面の重ね合わせは、従来一般に用いられている図１０（ａ）で示されるような対物反射鏡１３ａ、１３ｂと接眼鏡１４ａ、１４ｂとをそれぞれペアとするミラー組合せによる光軸屈折で可能であり、対物反射ミラー３ａ、３ｂおよび接眼反射ミラー４ａ、４ｂの水平方向回転で光軸を水平に屈折させることによりなされる。
さらに、一般に表示画面は左右両画面が並べられ隣接して表示される形なので、左右の眼で観測される左右各々の画面では、それぞれの画面の隣接した辺での他画面部分は不要部分として同時に観測されてしまうことになる。このため、観測光学系での各々の画面の光学系の中にこの隣接する辺での他側画面部分を遮蔽する、辺と並行方向に配置した遮蔽板６ａ、６ｂを設定する事により、この不要な部分を遮蔽する事が出来る。この遮蔽板の前後位置は光学系の中にあればどこでも良いが、光学系において眼からの焦点調整が容易で、遮蔽境界部分のぼやけを少なくするために目の位置から最も遠い最外部が望ましい。この遮蔽板は横方向に長さが可変で遮蔽部分の調整のために左右に動かして遮蔽量の調整を行う事が出来る。またさらに、一方の遮蔽板は固定として、他方の遮蔽板のみ可変とすることで、まず一方の画面について観測する方向を固定した遮蔽板に合わせて固定し、次に他方の画面の遮蔽板を動かして遮蔽量を調整することで、遮蔽量の調整動作を片方のみに簡略化することが可能である。これは、以後の実施例でも全く同様に有効なものであり、個々には説明を省略したり改めて図示等の表示はしていない場合があるが、全く同様に光学系の中に入れて利用し得るものである。
【００１８】
次に、図２に本発明の横拡大ミラー光学系立体メガネについて第2の実施例を示す。
ここでは、図２で示されるとおり図1での縦軸シリンドリカル対物凸レンズ１ａ、１ｂと反射ミラー３ａ、３ｂの代わりに縦軸シリンドリカル対物凹ミラー２１ａ、２１ｂを、また縦軸シリンドリカル接眼凹レンズ２ａ、２ｂと反射ミラー４ａ、４ｂの代わりに縦軸シリンドリカル接眼凸ミラー２８ａ、２８ｂを導入し構成したものである、さらに、各対物および接眼ミラーは両者の間隔を両シリンドリカルミラーの焦点距離の差にとる構成とする事により、ミラー光学系のみによる横方向に画面を拡大する光学系を実現した。これは、縦軸シリンドリカルミラーの場合にはミラーの軸方向を中心に回転する即ち水平方向への光軸の回転は歪み無く可能であることに着目している。この場合は左右画面の重ね合わせるために光軸の屈折は図1での反射ミラーと同様に対物ミラー２７ａ、２７ｂまたは接眼ミラー２８ａ，２８ｂを水平方向に回転させることにより実現できる。また、遮蔽板は対物ミラーの外側に設定されている。
また、曲面ミラーでの画像の歪みを抑えるためには、この場合のように凸面と凹面との組み合わせによる打消効果やさらにシリンドリカル面として歪補正のための非球面（非円面）の利用、ないしは軸外し放物面の利用等の対応が当然可能である。
【００１９】
さらに、図３に本発明の横拡大ミラー光学系立体視メガネにつき代表例として第３の実施例を示す。
ここでは、左右光軸を左右対称に中心に集める従来の一般的な光学系構成法と異なり、対物と接眼のペアとなるミラー光学系３７ａ，３８ａおよび３７ｂ，３８ｂにおいて光軸の屈折が全て同じ方向に合わせて設定されるものである。従って、等価的には左右の各光学系が同じものを2つ並べた形で構成されたものである。これは、両眼で立体視する立体視メガネでは本来左右の接眼ミラーは必ず眼の間隔だけ水平方向に距離が離れて設定される構造となるので、この間隔のスペースに一方の光学系の横幅を納める事により、この図３に示される通り、左右両光学系は従来一般的なように光軸の屈折を相互に向き合う形でなく同じ方向に合わせ並べた形に構成する事で可能となる。また、光軸の横方向への反射は直角でも良いが、この図３の例のように斜め横後方にズラせば、２つの光学系を並べる際に左右の光軸を前後に重ねる事が可能になるので、両者をより詰めて配列することが可能になる。
この場合の対物および接眼の各ミラー光学系では、横に拡大した画面を生成するミラー曲面を構成する場合、光学系に生じる歪みとその大きさはミラー曲面の場所により異なっており偏在化が生じているが、従来一般的である光軸を左右対称に中心に集める形に屈折させる構成だと、左右画面でこの歪みの位置が画面上相互に対称な反対側の位置に来る事になるので、両画面を重ね合せたとき歪みの発生する位置が相互に別の位置にズレた画面になり、画面の歪みに加えこのズレにより画面の歪みを一層拡大してしまう。
従ってここに、この図３のミラー構成を採用する事によって、左右の各光学系において対物および接眼ミラーを左右各画面に対して同一のミラーを同一の位置で用いる事が可能となり、この結果光学系を通し横に拡大された画面で歪みが発生する位置は左右各画面で同じにする事が可能になった。これにより、左右重ね合わせ立体視するとき、従来のミラー構成では避けられなかった左右画面重ね合せ時での歪み位置のズレを回避する事が可能となり、左右画面のズレのない非常に見やすい立体画面を実現する事が可能となった。
なお、対物接眼両ミラーの間隔は、この光学系の等価的な焦点距離を無限大とするために、ほぼ両者焦点距離の差に設定されるので、各光学系の横幅をきめる目安としてはこの差の値が両眼間隔（約７ｃｍ）又はそれ以下になるように、焦点距離の値を設定する事により実現できる。これは、この光学系の画面拡大倍率を決める両者の比は一定に保つ必要があるが焦点距離自身は独立に短く設定出来る事により可能となるものである。
また、この場合も左右画面の重ね合わせは、対物ミラー３７ａ、３７ｂまたは接眼ミラー３８ａ，３８ｂを水平方向に回転させる事により可能である。更に、左右両画面における両画面の境界隣接部分ではみ出した他画面不要部分を遮蔽するために、両光学系の間で対物レンズの外側に横方向に長さが可変の遮蔽板３６ａ、３６ｂが設定される。
なお、この左右画面の光学系の屈折方向を合わせ並べる構成は以上述べたミラー光学系に特に効果的であるが、これに限らず図１の場合のようなレンズと反射ミラーを組み合わせた光学系においても同様に可能である。
なお、以上は立体左右両画面を左右に圧縮配列した横配列立体画面構成について述べているが、同様に、左右両画面を上下に圧縮配列した縦配列立体画面構成についても横並びが縦並びになるだけで全く同じ原理であり、従ってこれは以上の横拡大ミラー光学系の左右各光学系について左右各接眼光軸に対して９０°回転する事で実現される。この横配列と縦配列の相互関係は、以後の実施例に於いても同様に対応されるものである。
【００２０】
次に、図４に本発明の横拡大レンズ光学系立体視メガネにつき第１の実施例を示す。
これは、立体メガネをレンズのみで構成する場合である。従って、画面の重ね合わせのために光軸屈折にプリズムが用いられる。即ち、左右の各対物接眼光学系の中に、図４に示されるとおり例えば対物接眼レンズ４１ａ，４２ａおよび４１ｂ、４２ｂの間にこの屈折プリズム４５ａ、４５ｂを設定する事により実現できる。しかし、本発明での立体表示画面はその大きさや立体視するメガネまでの距離が変わると、アフォーカル光学系の採用により距離のピント制約は無くなるが、見える大きさ即ち画角は変化するのに対し、固定したプリズムでは屈折角は一定となり固定されてしまう。これに対し従来からある図１０（ｂ）に示されるようなプリズム１５ａ、１５ｂと虫眼鏡レンズ１２ａ、１２ｂによる立体視メガネの場合には、そもそも虫眼鏡では出力画面は一定距離であるレンズ明視距離で見るため、屈折角はこれに合わせて一定で良かった。このため本発明では、屈折角を必要な屈折角よりやや大きめに設定した、具体的には、観測予定の最大画角を決めてプリズム屈折角をこの最大画角に設定したプリズムを導入する事により、このプリズムを通した左右画面は、外側に並んだ画面から、ちょうど重ね合わされるか、更に逆に内側にズレた画面になる。一方、人間の目は水平方向内側（上記屈折角とは反対の方向）に動かすことが出来るので、この逆にズレた画面の重ね合わせの微調整については、交差法立体視に相当する眼の角度調整機能（寄り眼動作）により画角の可変調整を可能にしている。
この構成の場合、光学系に反射光学系が不要で光軸がストレートな光学系になり、画面拡大の倍率は対物接眼レンズの焦点距離の比で決まるので、両レンズの焦点距離自体は短く設定出来るため、光学系自体は短く小型化する事が可能になる。この場合も画面不要部分を遮蔽する遮蔽板４６ａ、４６ｂが左右両光学系の間で最も外側に設定される。
【００２１】
さらに本発明の立体視メガネにおいては、そのレンズ系がシリンドリカルレンズである事に着目し、これを利用してより簡単に光軸の水平屈折動作を行う工夫を加えている。
即ち、まず図５で示される通りシリンドリカルレンズについては、これに同時にプリズムの動作を得る事が可能であることに注目する。
まず、図５の（ａ）および（ｂ）に平凸および平凹シリンドリカルレンズを示す。ここで、例えば図５（ａ）の平凸のシリンドリカル凸レンズ５０ａを例に説明する。まずこのシリンドリカル凸レンズについてこれをシリンドリカル面に沿って（従って光軸に沿って半径r分だけ離れたシリンドリカル円の中心点を中心に）矢印の方向に角度θだけ回転させる場合を考えると、レンズは太い点線で示される位置に来て水平方向に回転するだけなので光軸の位置で見ると回転によりシリンドリカル面には全く変化はなく、裏の平面部分が角度θだけ回転方向に傾くことになる。即ち、視点を一定に固定して見たときレンズをθだけ回転する事により等価的に角度θのプリズムを加えたのと同じになり、従ってこのシリンドリカル凸レンズにおいては一定視点でみると光軸はもとの実線からこの角度θのプリズム相当分だけ屈折して点線となることになる。即ち、このシリンドリカルレンズをシリンドリカル面に沿って連続的に回転させる事により、光学系に何ら歪みを加えることなくこの回転角相当の可変角プリズムに相当する光軸の屈折を連続的に生成する事が可能であり、本発明光学系ではこれをプリズムとして利用する。
なお、この回転の中心は半径より前後に外れても、外れる度合いが増すと回転によるプリズム屈折分が減少しレンズ自身の回転成分が増すので光軸の位置で見る屈折角が少なくなり、光軸のプリズム屈折効果は回転の中心が半径から外れるほど少なくはなるが利用はできる。たとえば、回転中心がレンズ自身に近づけばレンズ自身の回転分多くなり歪みもやや増す。一方、回転中心がレンズ面半径より更に遠くなれば、光軸位置でのレンズの平行移動分が多くなるため光軸が通るレンズ部分が大きくずれて、レンズの歪みが大きく増大する犠牲を伴う。
【００２２】
同様に図５（ｂ）に示されるシリンドリカル凹レンズ５０ｂについても、これを太い点線で示されるように半径ｒのシリンドリカル面に沿って回転させることにより、この回転角θに相当する角度のプリズムとして点線の光軸の屈折を得る事が出来る。但し、図示されるとおりこのシリンドリカル凹面に沿って回転したとき平面部分は凸面の場合とは反対に逆の方向の傾斜になるので、これに伴い発生するプリズム角は反対方向になり、光軸の屈折は点線で示される通り凸レンズの場合と反対になる。従って、これらを同時に同じ方向に回転すると、そのプリズム屈折の効果は打ち消されるので大幅に低減してしまう。
【００２３】
さらに、図５（ｃ）には、凸凹両シリンドリカルレンズ５０ａ、５０ｂを用いる場合、このプリズム屈折角をより大きく取る構成を示す。即ちこの図で示される通り、一方の例えば凹レンズ５０ｂの向きを逆にして凹面が外側（対物側）にすれば、両レンズ間の光軸上に回転の中心Pを設定し回転させる構成とする事により、この凹レンズは中心点をはさみ位置する上の凸レンズとは逆の方向に回転するため、両レンズのプリズム屈折方向が一致する事となり、両レンズのプリズム屈折効果を一度に倍加させる光学系の実現が可能になり、光軸は点線のように大きく屈折される。この中心点から各レンズ曲面への距離は各曲面の半径ｒ1、ｒ2である事が理想的ではあるが、前にも述べた通り、これが半径ｒから外れた値であっても屈折角がやや少なくなる影響はあるが利用出来る。また、両レンズの焦点距離の比は拡大倍率で規定され一定であるが、焦点距離自身は変えて設定する事が出来るので、この焦点距離を調整する事でこの中心点を最良な条件に近づける事が出来る。
また、以上の議論は、平凸平凹レンズでなくとも、凸凹のレンズでもこれが平凸および平凹レンズの合成とみれば、平凸レンズに対し逆の屈折特性を持つ平凹レンズの分だけ相殺されるが屈折効果は得られる。
【００２４】
次には実際に、図6にこの構成を応用した本発明の横拡大レンズ光学系立体視メガネにつき第２の実施例を示す。
即ち、図６は対物凸、接眼凹シリンドリカルレンズ６１ａ、６１ｂおよび６２ａ、６２ｂにより構成される立体視メガネ光学系において、対物側に凸面となるシリンドリカル凸レンズを矢印のように相互に外側に角度θだけ回転させることにより光軸を外側に実線から点線に屈折させるものである。
ここでは例として対物レンズの回転の中心点Pをちょうど接眼凹レンズの位置に設定した場合を説明している。この場合、対物凸レンズは回転するのに対し接眼レンズは固定した状態になるが、さらにこの接眼凹レンズと対物凸レンズと合わせ固定した場合を考えると、これが接眼凹レンズの位置を中心に回転する構成とすれば、この場合接眼凹レンズはそれ自身が角度θだけ回転するが機能は元の対物凸レンズのみ回転する場合と変わらない。
なお、同様に、図６での接眼シリンドリカル凹レンズをその半径に沿って回転することも可能である。この場合は逆の内側に回転させることにより、光軸を外側へ屈折させることが実現出来、さらに両レンズを別々に回転させる事も可能である。
【００２５】
さらに、図７には本発明の横拡大レンズ光学系立体視メガネにつき代表例となる第３の実施例を示す。
これは対物側に凸面となる対物シリンドリカル凸レンズ７１ａ、７１ｂと対物側に凹面となる接眼シリンドリカル凹レンズ７２ａ、７２ｂから成る立体視メガネ光学系について、その光軸上で対物レンズと接眼レンズとの間の点Pを中心としてθだけ回転する構成としたものである。こうすることにより、凸凹両レンズの回転方向は相互に逆になるので、この回転による光軸の屈折は同じ方向になり屈折が加算されて点線で示される通りより大きな屈折角を得る事が出来る。なお、両レンズを正確にシリンドリカル面に沿って回転させる構成とする条件は、光学系の倍率やレンズの屈折率等により異なってくるが、前にも述べたとおり、これらが正確に合致しなくても、多少歪みが生じることを考慮に入れれば、この条件から外れた場合でもこの手法は光軸の屈折に有効に利用することが出来る。
本構成によれば左右の光学系全体を水平方向に回転させることにより両画面の重ね合わせがなされるが、これは左右立体画面を本立体視メガネで観察する場合、その画面の重ね合わせが該メガネ光学系を内側または外側に向けることによりなされる事になり、画面の重ね合わせと立体視作業が使用上感覚的に自然な動作のメガネが実現できる。
なお、これら本発明のレンズ光学系立体視メガネは、以上の左右圧縮横配列の場合に加え、上下圧縮縦配列の画面構成の立体視に対しても、先のミラー光学系メガネの場合と同様に、そのまま適用される。即ち、このシリンドリカルレンズのプリズム動作による光軸屈折の左右光学系を各接眼光軸を中心に９０°回転する事でそのまま対応出来る。
【００２６】
一方、横方向に圧縮された左右配列立体画面については、これらの画面を縦方に圧縮した画面を重ね合わせる事により立体視することも可能である。
図８には画面を縦に圧縮する事により立体視する本発明の縦圧縮光学系立体視メガネについて第１の実施例を示す。
即ち、図８においては横に圧縮され縦長となった左右画面についてこれを上下に圧縮するために水平軸（横軸）シリンドリカル凹レンズによる対物レンズ８１ａ、８１ｂと水平軸（横軸）シリンドリカル凸レンズによる接眼レンズ８２ａ、８２ｂを、両レンズの焦点距離の差にほぼ相当する距離を設定することにより、縦方向にアフォーカルな光学系とする事で縦横両方向に同じ無限遠焦点距離とする共通焦距離光学系として、縦に圧縮された状態の画面でも明瞭な画像を得る事を可能にしている。
また、左右両画面の横方向への光軸の重ね合わせは左右各光学系の光軸に水平方向屈折プリズム８５ａ、８５ｂを設定することによりなされる。これは先の横拡大型の光学系ではこの水平方向への光軸の屈折は縦軸シリンドリカルレンズを利用することで可能であったが、この場合レンズは横軸シリンドリカルレンズであり縦方向への曲面であるので横方向へはこれがそのまま画面の歪みとなるため、これを水平方向への屈折に利用する事は出来ないためである。
なお、左右画面を上下に縦方向に並べる方式の立体画面（縦配列立体画面）の圧伸に対しては、上記の横拡大レンズ光学系による立体視メガネをそのまま９０°回転する事で対応出来る。即ち、本発明のこの横軸シリンドリカルレンズを利用する光軸の屈折により、立体視が可能になり、この場合は改めて水平方向のプリズムを用いなくても良い。
【００２７】
次に、図９に本発明の縦圧縮光学系による立体視メガネの第2の実施例を示す。
これは図８の横軸シリンドリカルレンズによる対物凹および接眼凸レンズ光学系で成る縦方向圧縮メガネについて、このレンズ光学系をそれぞれ光軸を平行移動させる横軸シリンドリカル対物凸ミラー９１ａ、９１ｂおよび接眼凹ミラー９２ａ、９２ｂで置き換えたもので、図９（ｂ）は側面図である。しかし、両ミラー面は垂直方向に曲面を持ち水平方向への斜め反射ではミラー曲面が水平方向にひずみ曲面として現れ反射画像にゆがみを生じてしまうため、これを光軸の横方向屈折には適用できない。このため、この光学系の中に（この場合は外側の接眼部に）光軸を横方向に屈折させ立体両画面を重ね合わせるためのプリズム９５ａ、９５ｂを加えた構成とすることにより同じ機能を実現している。
また、この場合も図8と同様に縦配列立体画面の場合には、上記の横拡大ミラー光学系立体視メガネをそのまま９０°回転する事で対応出来るので、本発明の適用によりこの横軸シリンドリカルミラーで光軸の屈折が得られて、同様に立体視が可能となる。
【００２８】
一方、立体映像の出力である立体視の方式としては、以上のように表示左右画面を重ね合わせて立体視する立体視メガネ方式のほかに、プロジェクタで左右画面を各々別の偏光フィルターを通し異なる偏光画面として重ね合わせて投影し、これを偏光メガネで立体視する方式がある。従来代表的には、図１０（ｃ）に示されるように左右に並べられた画面を各々異なる偏光フィルターＦａ、Ｆｂで別々の偏光画面とし、これを接眼ミラー１０４ａ、１０４ｂで分割して対物投影ミラー１０３ａ，１０３ｂでスクリーン面に出力画面ＳＣとして重ね合わせ投影し、これを偏光メガネで立体視するものである。
【００２９】
これに対し本発明は、例えば左右画面を横方向に圧縮し一画面に配列する立体画面構成に対して、投影立体画面として画面を横方向に拡大するプロジェクタ投影光学系を実現させるものである。即ち、上述の立体視メガネでは表示された左右圧縮画面を横方向へ拡大して観測する機能を持ったが、この場合は出力画面となるプロジェクタの投影画面を横方向へ拡大してスクリーン面に投影する機能が必要となる。このため、本発明ではプロジェクタ出力光束について、まずこれを左および右画面分に2分割し各々の画面の光束をシリンドリカル凸レンズを通して結像させ、この像をシリンドリカル凹レンズで拡大し遠方のスクリーンに結像させる構成を実現した。
さらに本発明の光学系においてはこの接眼シリンドリカル凸レンズの後方の焦点距離位置に対物シリンドリカル凹レンズの焦点距離を合わせる構成、即ち接眼凸レンズから両者の焦点距離の差分の距離だけ間隔を離して対物凹レンズを設定する構成としている。これにより、この光学系は等価的に焦点距離が無限遠のいわゆるアフォーカル光学系として、プロジェクタの投影映像光学系から独立した形で画面の拡大機能を実現する事を可能にした。この結果、プロジェクタ投影レンズからの距離に制約されることなく横方向へ画像を拡大結像する拡大光学系が実現され、これをプロジェクタから独立した光学系として設定することで、プロジェクタの前に取り付けてアダプタとして構成する事を可能にした。
【００３０】
具体的に、図１１に本発明の横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタについて第1の実施例を示す。
即ち、画面を横に拡大し投影する光学系として相互に異なる極性の偏光フィルターＦａ、Ｆｂを通した接眼（プロジェクタＰＪ側）垂直軸シリンドリカル凸レンズ１１２ａ、１１２ｂとこれに対応する対物（投影スクリーン側）垂直軸シリンドリカル凹レンズ１１１ａ、１１１ｂをおき、この間に画面を分割する接眼ミラー１１４ａ、１１４ｂと光軸を投影面に向ける対物ミラー１１３ａ、１１３ｂを設定して構成されている。
ここで、接眼シリンドリカル凸レンズ１１２ａ、１１２ｂの焦点距離をｆ２、対物シリンドリカル凹レンズ１１１ａ、１１１ｂの焦点距離をｆ1とすれば、立体視する投影画像の横方向への拡大倍率ｍはｆ２／ｆ１となる。従って、両レンズ間の距離を両レンズの焦点距離絶対値の差に設定することにより、設定倍率ｍだけ横に拡大した投影画像を得る事が出来る。
また、接眼ミラー１１４ａ、１１４ｂは図のように中央部で相互に接するＶ字形に構成しても良いが、両者を出力光軸に沿って前後にずらし入れ違えて設定する事により画面中央の両画面境界線は近い方に位置するミラーにより規定されるので、両ミラーを接する事により生じるのりしろ部分を何ら生じることなく境界部を明瞭に設定する事が可能となり、  両画面を効率良く分離できる。
また、左右対物レンズの間の外側には、左右角画面における境界領域の不要部分を遮蔽するための横幅可変の遮蔽板１１６ａ、１１６ｂが設定される。
【００３１】
立体視メガネの場合は、光軸調整を反射ミラーにより行う光学系に於いては、立体画像の調整は観測画面の重ね合わせ調整、即ち左右光学系の光軸の交差角となる輻輳角の調整のみで良かった。しかし、プロジェクタ投影方式の立体視の場合には、この左右に並んだ画面をスクリーン面に重ね合わせて投影させる両画面の交差角（輻輳角）の調整に加えて、プロジェクタのズーム動作に対する投影画角調整が必要になる。即ち、ここで用いられる一般的なプロジェクタは、多くの場合投影レンズの焦点距離を変えるズーム動作機能を持っており、従ってこれに装着すべき立体アダプタについてもこのズーム動作による画角変化に対応する画角調整機能が求められる。
しかし、上記の輻輳角とズーム投影画面画角の２種の調整は各々別のものであり、それぞれ独立に設定されるものである。上記の対物接眼両ミラーについては、両方またはいずれか一方だけでも光軸屈折の調整は可能ではあるが、例えば一方の接眼ミラーだけで角度調整をする場合、調整条件が２つ重なるので、一度調整し再調整しようとすると調整はその都度両条件に合わせてゼロから再設定する事が必要となり常に複雑な調整が要求される。従って従来一般的には実質的に１つの条件として固定化して調整された。
【００３２】
これを解決するための一つの手法は、まず輻輳角調整は一方の例えば対物ミラーにより行い、またズーム画角調整は他方の接眼ミラーにより角度調整する事により、２つの調整項目を対物および接眼両ミラーで分担し各々の独立調整を可能とするものである。但し、この場合には当然対物接眼両ミラーに各々角度調整機能が必要になる。
本発明では、更に簡易な手法として、一方のミラーのみで（この例は接眼ミラー）この２つの調整を可能にする手法を導入する。即ち、反射角度を変えて画角調整する１つのミラーに対して、複数の各々独立した角度調整量を設定出来る角度調整機能を持たせる事により、これらを必要調整要因ごとに各々独立して調整し、これらの調整量の和をミラーの角度調整量として、１つのミラーで複数の調整要因の調整を同時に可能とするミラー角度調整手段を実現した。例えば、１つのミラーの角度調整を各々独立に角度設定可能な第１および第２の角度調整機能として構成する事により、ズーム画角と輻輳角の２要因について、ズーム画角を第1の調整機能で、また輻輳角を第２の調整機能で調整する事により、１つのミラーに２つの独立要因の角度調整を可能にするものである。
【００３３】
ここで、図１２により本発明の横拡大光学系プロジェクタ投影アダプタについて代表例として第２の実施例について説明する。
具体的には、特にその中心となる対物接眼両ミラーの角度調整機能について図１２を用いて説明する。これは、先の図１１と基本的には同じ構成であり、ここでは説明のためにアダプタ構成の中の対物ミラー及び接眼ミラー部分のみを取り出して示したものである。
先ず、プロジェクタＰＪ側の投影画面がズーム動作により広角画面とされ光軸が実線で示されるＸｗａ，Ｘｗｂで投影され、これが基準となる輻輳角ゼロのＳ１に設定された接眼ミラー１２４ａ、１２４ｂにより実線の広角画面平行投影光軸Ｘｗ１ａ、Ｘｗ１ｂとして反射投影される広角画面平行投影光束を基準として、これからプロジェクタ投影画面の光軸が鎖線Ｘｔａ、Ｘｔｂで示される長焦点の望遠狭角画面光束に移行する場合を見る。この場合は、第１の調整機能により接眼ミラー１２４ａ、１２４ｂは実線で示される状態Ｓ１から、鎖線で示されるとおり今度は傾斜を弛めねかした角度の望遠画面状態Ｓ２に調整される。これにより鎖線で示される狭角画面の反射光軸は、望遠狭角画面平行投影光軸Ｘｔ１ａ、Ｘｔ１ｂとして、先の実線光軸と平行となり同じ角度で対物ミラーに向かう。即ち、接眼ミラーは鎖線光軸が実線光軸と平行になるようにやや倒して鎖線の位置Ｓ２に設定される。これにより、対物ミラー１２３ａ、１２３ｂで前方に反射した鎖線光軸は実線光軸とほぼ同じ画面の中心位置を保ったまま同じ輻輳角ゼロの左右平行光軸となる。
なお、このズーム角度調整用のミラー調整角度はそのままプリセットされ保持されて、輻輳角の調整とは別に独立して保存される。
【００３４】
一方これとは別に、輻輳角の設定について見る。最初にプロジェクタＰＪ側での投影画像が広角画面でかつこの光軸が対物ミラー１２３ａ、１２３ｂで前方に反射し左右並行となる輻輳角がゼロの場合を考えこれを先と同様に基準として実線の光軸Ｘｗ１ａ、Ｘｗ１ｂで示すと、この状態から一定の輻輳角αを設定するためには、第２の調整機能として接眼ミラーをMを基点として実線の状態からわずかに立てて点線の輻輳角設定状態Ｓ３に調整がなされる。これにより、実際の左右光軸は点線Ｘｗ２ａ、Ｘｗ２ｂで示される通りやや鋭角で反射し対物ミラーを経て実線よりやや内側の輻輳角αの方向に各々角度１／２αになるように設定される。
なお、この輻輳角調整用のミラー調整角度はそのままプリセットされ保持され、従って他の画角調整用のミラー角度の調整を行う場合にもその角度はそのまま保持されている。
【００３５】
次に、先の説明において、もとの広角画面の状態で第１の調整機能によりズーム画面を広角から望遠狭角画面に移行するズーム画角の調整を行い、ミラー画角が鎖線で示されるようにＳ２の状態に設定されプリセットされている状態に対し、更にこれに輻輳角の調整を加える場合を考える。この輻輳角調整のために画面の光軸に対する接眼ミラーの角度調整が必要になるが、その調整は先の第２の調整機能により単独に輻輳角ゼロから輻輳角αに画面について画角を切換えた場合と同じだけ傾斜をわずかに立てた角度の設定が必要となる。即ちＳ１からＳ３への切換えに相当する。しかしこの場合、この接眼ミラーでは輻輳角調整用の角度を別々に設定がなされ保存する事が出来るので、実際に設定される角度はこのズーム角度調整がＳ１からＳ２になされた角度にこの輻輳角調整分即ちＳ１からＳ３への切換えに相当する角度が加えられた値になる。従って、接眼ミラー１２４ａ、１２４ｂの角度設定はズーム角度調整のみがなされた鎖線で示されるS2の位置からこの輻輳角調整分が加えられた粗い点線で示されるＳ４の状態になり、この結果、輻輳角αでズーム望遠画角画面の光軸は粗い点線で示されるＸｔ２ａ、Ｘｔ２ｂのようになる。即ち、本発明の機能により、一方の例えば接眼ミラーのみに対して輻輳角とズーム画角を各々独立に調整出来る角度調整光学系を持つ立体プロジェクタアダプタが実現出来る。
【００３６】
なお、１つのミラーに対してミラー角度を複数独立して調整設定する具体的な構成法は、調整を角度の変化または長さの変化により実施するものでは、これを複数に分割する事で得る事が出来る。例えば長さの変化で角度を調整する場合の例としては、図１３に示すようにネジの回転による前後の長さの動きを得て、これにより一端の中央の接合部Mが固定された接眼ミラー１３４ａ、１３４ｂの他端の接合部Ｍａ、Ｍｂを押引する事で各ミラーの角度を変えて調整する事が出来る。この場合、調整すべき長さ部分をA部分とB部分に分離し、これを例えば別々のネジにより構成する事で実現できる。例として図１３（ａ）    ではネジＡ、Ｂを回転し固定部の長さをＡａ、Ｂａとして個々に動かし（端部Ｔは固定）、また図１３（ｂ）ではネジＡ、Ｂの回転によりパンタグラフの高さをＡｂ、Ｂｂとして個々に変化させる事で（端部Ｔは固定）ネジＡ、Ｂの可変長部分について固定部に対し別々に長さを調整するとともに、その和Ａ＋Ｂが全体の長さ及び変化量となって、トータルの全体角度に対し各々独立した角度調整機構を実現している。
なおここで、角度の調整に長さの変化を用いる場合、厳密には長さの変化が角度の変化に正確には比例しないが、本ミラー光学系のように変化するミラー角度が小さい場合は比例とみなして良い。更に厳密に設定するには、角度の値に対応し調整する長さに微少な調整を加えても良い。
【００３７】
さらに、図１４に本発明の横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタについて第３の実施例を示す。
ここでは、前述の立体視メガネの場合と同様に、図１１に於ける接眼シリンドリカル凸レンズ１１２ａ、１１２ｂと反射ミラー１１４ａ、１１４ｂおよび対物シリンドリカル凹レンズ１１１ａ、１１１ｂと反射ミラー１１３ａ、１１３ｂの代わりに、それぞれ接眼シリンドリカル凹ミラー１４８ａ、１４８ｂおよび対物シリンドリカル凸ミラー１４７ａ、１４７ｂを用い、両ミラーの間隔をその焦点距離の差に設定する事により簡単な構成で色収差のない投影ミラー光学系を実現している。
また、この図１４のシリンドリカルミラーの場合にも平面ミラーの場合と同様に接眼ミラーに複数の各々独立した調整量を設定出来る画角調整機能を備える事により、画角調整に対応する事が出来る。
ここで、両画面の重ね合せのための光軸の屈折はこれらのミラーを水平方向に回転し動かすことで実現できる。なお、この場合にも、シリンドリカルミラー面については、これに斜めに反射させることにより生ずる画面の歪みを低減するために、この場合ペアとなる凸ミラーと凹ミラーの組み合わせによる光学的な相殺効果のほかに、さらに必要に応じこのミラー曲面に対し非球面（非円面）や軸外し放物面の導入等により補正したミラー曲面とする事が出来る。また投影画面において、特に隣接する左右画面の境界領域の不要部分の投影を遮蔽するために、光学系の外側となる投影面の側に可変または固定の遮蔽板（例えば図１４では１４６ａ、１４６ｂ）を設定する事が出来る。
【００３８】
一方、図１５にミラーを用いない方式の本発明横拡大レンズ光学系プロジェクタ立体投影アダプタの実施例を示す。
ここでは、接眼シリンドリカル凸レンズ１５２ａ、１５２ｂについてこれを各々のレンズ曲面にほぼ沿って回転させる事により光軸に対し等価的にプリズム屈折角を生成しズーム画角の変化に対応させるものである。
具体的には、例えば図１５で実線で示される画角の広い広角側の画面に対し接眼レンズは実線に示される位置となるが、点線に示されるような画角が狭くなる望遠側の画面の場合には、接眼シリンドリカル凸レンズを点線で示される通りシリンドリカル面に沿って各々外側矢印の方向に回転させる事により外側へのプリズム角度をつけて等価的な内側へのプリズム角度を小さくしてプリズム屈折角を減少させ、狭くなる画角への対応を実現している。即ち、プロジェクタＰＪにおけるズーム動作による画角変化に対し、接眼シリンドリカル凸レンズの回転による光軸の屈折角の変化で調整を実現している。なおこの場合、レンズを外側に回転する事により両凸レンズが中央部で離れると、ここで入射光が遮断され遮蔽すべきスペース１５ｄがフィルターＦａとＦｂの間に生じるが、この位置の光束には全ての画角の成分を含まれるので、このスペースの分は全体の光量の損失にはなるが部分的な画面の欠落にはならない。従って、この場合この図のように望遠ズーム時の出力光束が小さくならないプロジェクタ光学系が有利であるが、これは望遠時プロジェクタとアダプタの間隔を離すことでも対応する事が出来る。また、対物シリンドリカル凹レンズには左右両画面の光束が重なって入るので、これを1つのレンズ１５１で代用することが出来て全体がコンパクトなアダプタを実現する事が出来る。
また、ここでは投影される左右両画面の光束が分離されている領域は、この接眼シリンドリカル凸レンズのごく近傍に限られしかも前方に向け細い巾状になるため、左右画面の境目の隣接不要部分をマスクする遮蔽板１５６は中央の接眼両凸レンズ間から前方に伸ばしかつこの伸ばす長さを調整する事で遮蔽量を調整するものを実現している。
なお、本発明のこれら横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタは、横配列立体画面構成に対応しているが、縦配列立体画面構成にもそのまま適用されるものである。即ち、これら光学系をプロジェクタ投影光軸を中心に９０°回転する事で、そのまま立体左右両画面を縦方向に圧縮し上下に配列した上下圧縮縦配列立体画面構成への対応が出来る。
【００３９】
さらに、本発明の画像構成方式は立体画像入力方式としても適用される。即ち、従来左右画面を横に並べる方式に対する立体画像入力の方式としては、左右画面をペアミラーにより中央に集め横に並べた立体画面を構成する光学系を構成し、これをそのままアダプタとしてカメラの前に設置し入力する方法が用いられている。
これに対し、図１６に本発明の横拡大光学系によるカメラ立体入力アダプタにつき第1の実施例を示す。
即ち、本発明では入力画像を横に圧縮する機能をアフォーカルな垂直軸シリンドリカル凹および凸レンズの光学系で構成し実現するために、まず図１６の構成では対物ミラー１６３ａ、１６３ｂに加えその前に対物シリンドリカル凹レンズ１６１ａ、１６１ｂを導入し、さらに接眼ミラー１６４ａ、１６４ｂの後にシリンドリカル凸レンズ１６２ａ、１６２ｂを置く事により水平方向に圧縮された入力画面を得ている。
さらに両レンズ間の距離はアフォーカル光学系を構成するために、両レンズの焦点距離の差に相当する値に設定される。なおここで接眼レンズ１６２ａ、１６２ｂは並んでいるので、これを1つのレンズで構成することが可能であり、図１６では１つのシリンドリカル凸レンズの左右半分ずつ使うことにより、各々１６２ａ、１６２ｂを実現している。またこの場合も、接眼ミラー１６４ａ、１６４ｂは従来の接眼ミラーと同様に中央部で相互に接するＶ字形に構成しても良いが、出力光軸に沿って前後にずらし入れ違えて設定する事により画面中央の両画面境界線は近い方に位置するミラーにより規定されるので、両ミラーを接する事により生じるのりしろ部分を何ら生じることなく境界部を明瞭に設定する事が可能となる。
【００４０】
次に、図１７に本発明の横拡大光学系カメラ立体入力アダプタの第2の実施例を示す。
対物凹レンズと対物ミラーおよび接眼凸レンズと接眼ミラーはそれぞれ対物シリンドリカル凸ミラーおよび接眼シリンドリカル凹ミラーで対応することが可能なので、これは図１７に示される通り、１７７ａ、１７７ｂおよび１７８ａ、１７８ｂの簡単な構成が可能となり、これにより更に簡単な立体画像入力アダプタが実現できる。なお、左右接眼ミラーは図１６の場合と同様に相互に接する形でも前後にズラす形でも可能であるが、ここでは出力光軸に沿って前後にズラし、一方の１７８ｂがカメラＣＡに近い方に設定された場合を示す。
これらの場合、左右入力画面間の距離は立体視点間隔として設定されるが、一方対となる凸凹レンズ間の距離は両レンズの焦点距離の差とする必要があるので、これに合わせるために光軸を反射する位置を調整したり、拡大倍率をきめる両レンズの焦点距離の比は一定に保ちつつ焦点距離自体を長くまたは短く設定する事で整合させる事が出来る。
【００４１】
また、図１８にはカメラのズーム入力画角と輻輳角の調整に対応する可変角の、本発明の横拡大光学系カメラ立体入力アダプタについての代表例として第3の実施例を示す。
即ち、横配列立体画面のカメラでは、輻輳角の調整に加えカメラの立体ズーム入力に対応するために、入力画角の変化に合わせて立体左右両画面の画面中心光軸を変化させる必要がある。このため、この場合にも接眼ミラーとして、先の図１２で示された光束を投影するミラー光学系と同じ構成で画面中心光軸が上記２つの調整に各々独立して設定可能な角度調整ミラー光学系を用い接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂを構成する事によりこれを実現している。
この場合は、立体左右両画面が対物垂直軸シリンドリカル凹レンズ１８１ａ、１８１ｂより入力されると、中心光軸は固定角度の対物ミラー１８３ａ、１８３ｂにより反射され、接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂのほぼ一カ所に集中される構成になっている。
先ず、左右入力画面が広角入力画面でかつ輻輳角ゼロの平行となる広角平行入力画面光軸ｗ１ａ、ｗ１ｂとして入力する場合を基本として、中心光軸を実線で示される光束として表すことにする。この光束はまず対物ミラーで反射されて、同じく実線で示される角度Ｓ１に設定された接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂに入射する。  光束はこの接眼ミラーで反射され立体画像を入力するカメラに向かうが、ここで接眼ミラーは実線で示されるＳ１の状態に角度が設定され、これにより入力した光束の光軸（実線）が反射してカメラに向かう角度が丁度カメラの入力画角として広い画角を持った広角画面カメラ入力光軸（実線）ｗａ、ｗｂに一致するよう調整されている。これにより、カメラへの入力光軸は実線のように広角入力画面として接眼垂直軸シリンドリカル凸レンズ１８２ａ、１８２ｂを通し広い画角を持ってカメラに入力されている。
【００４２】
次に、カメラを望遠狭角入力画面に設定する場合について見る。この場合、入力画面となる狭角平行入力画面光軸ｔ１ａ、ｔ１ｂは鎖線で示される通り広角の場合と同じように画面の中心を保ったまま画角のみ望遠で狭くなった状態で対物レンズに入力される。さらに対物ミラーで反射された光軸は接眼ミラーに入り再度反射されてカメラに入るが、画面中心光軸を画面の中心に保ったまま接眼ミラーに入射した光束は、鎖線の光軸で示される通り狭い画角でしかもカメラの中心光軸に寄った画面としてカメラＣＡに入力される必要があり、これに合わせるために、接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂは元の広角画面用の角度設定位置である実線のＳ１の状態から、鎖線で示されるようにミラー角度が傾斜角をややねかせたＳ２の状態に設定される。これにより、カメラへの入力となる狭角画面カメラ入力光軸ｔａ、ｔｂは鎖線の光束で示される通り狭い画角でしかもそのままカメラの中心軸に寄った光軸の画像として入力され、この結果、カメラのズーム角度に対応したズーム画面を取込むことを実現している。
【００４３】
一方、カメラ入力に輻輳角αを設定する場合は、まず実線で示された輻輳角ゼロで広角画面の光軸を基本とすると、これに対して点線で示される輻輳角αの広角輻輳角入力画面光軸ｗ２ａ、ｗ２ｂは対物レンズに入射し、さらに接眼ミラーを経たあとはカメラ入力画面として実線の輻輳角ゼロの広角光軸ｗａ、ｗｂと合致される必要がある。このため接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂの画角は上記ズーム角度調整機能とは独立した輻輳角調整機能により接眼ミラーをやや立てた角度の点線で示されるＳ３の状態に設定される。この結果、輻輳角αの入力画面は、Ｓ３に設定された接眼ミラーで反射されてカメラ入力の広角画面カメラ入力光軸ｗａ、ｗｂに合致される事により、輻輳角αが調整されカメラに入力される事になる。
【００４４】
更に、ズーム入力が望遠で狭角画面になる鎖線で示される光軸の場合に対し、これに輻輳角αが加わった入力画面である狭角輻輳角入力画面光軸ｔ２ａ、ｔ２ｂへの調整をするには、広角の場合と同様に接眼ミラーの角度をわずかに立てる設定が必要になる。ただ、この変化分は先に広角画面の時に設定されたＳ１からＳ３に動かす角度に相当するものであり、これは先の調整で別途設定されている輻輳角の調整分にあたるので、これがプリセットされていればそのまま加えられるものであり、従って、接眼ミラー１８４ａ、１８４ｂは鎖線で示されるＳ２の状態から粗い点線で示されるＳ４の状態になる。これにより、粗い点線で示される光軸ｔ２ａ、ｔ２ｂの輻輳角α狭角画面の入力光束は、ズーム画角とは独立して別途に調整されＳ４に設定された接眼ミラーで反射され、これを経た時点で鎖線の望遠狭角画面で輻輳角ゼロの場合と同じ狭角画面カメラ入力光軸ｔａ、ｔｂと合致され輻輳角の調整がなされる。なお、これらの場合も、設定される角度の変化が小さいので長さの変化に比例すると考えて良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の横拡大ミラー光学系立体視メガネについて第１の実施例。
【図２】本発明の横拡大ミラー光学系立体視メガネについて第2の実施例。
【図３】本発明の横拡大ミラー光学系立体視メガネについて代表的な第3の実施例
【図４】本発明の横拡大レンズ光学系について第1の実施例。
【図５】本発明のシリンドリカルの光軸屈折動作説明図。
【図６】本発明の横拡大レンズ光学系について第２の実施例。
【図７】本発明の横拡大レンズ光学系について代表的な第３の実施例。
【図８】本発明の縦圧縮光学系立体視メガネの第１の実施例。
【図９】本発明の縦圧縮光学系立体視メガネの第２の実施例。
【図１０】立体視メガネおよび立体投影方式の従来の実施例。
【図１１】本発明の横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタの第1の実施例。
【図１２】本発明の横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタの代表的第２の実施例。
【図１３】本発明のミラー角度を複数独立して角度設定する機構構成例。
【図１４】本発明の横拡大光学系プロジェクタ立体投影アダプタの第３の実施例。
【図１５】本発明の横拡大レンズ光学系のプロジェクタ立体投影アダプタの実施例。
【図１６】本発明の横拡大光学系によるカメラ立体入力アダプタにつき第1の実施例。
【図１７】本発明の横拡大光学系によるカメラ立体入力アダプタの第2の実施例。
【図１８】本発明の横拡大光学系によるカメラ立体入力アダプタの代表的第３の実施例。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ、１ｂ、４１ａ、４１ｂ、６１ａ、６１ｂ、７１ａ、７１ｂ    対物垂直軸シリンドリカル凸レンズ
２ａ、２ｂ、４２ａ、４２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ    接眼垂直軸シリンドリカル凹レンズ
３ａ、３ｂ、１１３ａ、１１３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ、１６３ａ、１６３ｂ、１８３ａ、１８３ｂ    対物ミラー
４ａ、４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、１８４ａ、１８４ｂ    接眼ミラー
６ａ、６ｂ、２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１５６    遮蔽板
１２ａ、１２ｂ    虫眼鏡レンズ
１３ａ、１３ｂ    対物反射鏡
１４ａ、１４ｂ    接眼反射鏡
１５ｄ      遮蔽スペース
２７ａ、２７ｂ、３７ａ、３７ｂ    対物垂直軸シリンドリカル凹ミラー
２８ａ、２８ｂ、３７ａ、３７ｂ    接眼垂直軸シリンドリカル凸ミラー
４５ａ、４５ｂ、８５ａ、８５ｂ、９５ａ、９５ｂ    屈折プリズム
５０ａ、５０ｂ    シリンドリカルレンズ
８１ａ、８１ｂ    対物水平軸シリンドリカル凹レンズ
８２ａ、８２ｂ    接眼水平軸シリンドリカル凸レンズ
９１ａ、９１ｂ    対物水平軸シリンドリカル凸ミラー
９２ａ、９２ｂ    接眼水平軸シリンドリカル凹ミラー
１１１ａ、１１１ｂ、１５１、１６１ａ、１６１ｂ、１８１ａ、１８１ｂ  対物垂直軸シリンドリカル凹レンズ
１１２ａ、１１２ｂ、１５２ａ、１５２ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、１８２ａ、１８２ｂ  接眼垂直軸シリンドリカル凸レンズ
１３４ａ、１３４ｂ    複数の角度調整機能を持つ接眼ミラー
１４７ａ、１４７ｂ、１７７ａ、１７７ｂ    対物垂直軸シリンドリカル凸ミラー
１４８ａ、１４８ｂ、１７８ａ、１７８ｂ    接眼垂直軸シリンドリカル凹ミラー
Ａ、Ｂ    長さ調整ネジ
Ａａ、Ａｂ、Ｂａ、Ｂｂ    調整する長さ
ＣＡ  カメラ
Ｆａ、Ｆｂ    偏光フィルター
E    出力画面
Ｌ    左表示画面
Ｍ、Ｍａ、Ｍｂ    接合部
Ｐ    中心点
ＰＪ    プロジェクタ
Ｒ    右画面
ｒ、ｒ１、ｒ２    シリンドリカル円半径
ＳＣ    立体出力投影画面
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４    接眼ミラー角度位置
Ｔ    固定端部
ｔａ、ｔｂ    狭角画面カメラ入力光軸
ｔ１ａ、ｔ１ｂ    狭角平行入力画面光軸
ｔ２ａ、ｔ２ｂ    狭角輻輳角入力画面光軸
ｗａ、ｗｂ    広角画面カメラ入力光軸
ｗ１ａ、ｗ１ｂ    広角平行入力画面光軸
ｗ２ａ、ｗ２ｂ    広角輻輳角入力画面光軸
Ｘｔａ、Ｘｔｂ    望遠狭角画面光軸
Ｘｔ１ａ、Ｘｔ１ｂ    望遠狭角画面平行投影光軸
Ｘｔ２ａ、Ｘｔ２ｂ    望遠狭角画面輻輳角投影光軸
Ｘｗａ、Ｘｗｂ    広角画面光軸
Ｘｗ１ａ、Ｘｗ１ｂ    広角画面平行投影光軸
Ｘｗ２ａ、Ｘｗ２ｂ    広角画面輻輳角投影光軸
α    輻輳角
θ    角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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