(57)【要約】      （修正有）【課題】観察者に実空間での「見え」に近い画像を提示する。【解決手段】立体画像提示装置１００は、観察者の右眼ＥＲ及び左眼ＥＬにそれぞれ像を提示する２台の像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌを備え、観察者に表示対象の立体画像を提示する。各像提示装置は、接眼部から所定の距離だけ離間して配置される二次元画像を表示する液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌと、接眼部と液晶表示装置との間に配置され、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌを含み、液晶表示装置が生成した二次元画像の虚像を、位置変更可能に生成する表示光学系と、液晶表示装置に表示対象に予め設定した基準位置からの異なる距離を隔てた複数の範囲に配置する対象の平面表示画像を順次表示させる表示制御装置１６０と、液体レンズの焦点距離を変更して平面表示画像による虚像を前記接眼部から基準位置からの距離に対応した複数の位置に順次生成させる焦点制御装置１７０と、を備える。【選択図】図１
2018042755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の両眼にそれぞれ像を提示する２台の像提示装置を備え、観察者に表示対象の立体画像を提示する立体画像提示装置であって、
各像提示装置は、
接眼部から所定の距離だけ離間して配置される二次元画像を表示する二次元画像表示装置と、
前記接眼部と前記二次元画像表示装置との間に配置され、焦点距離可変レンズを含み、前記画像表示装置が生成した二次元画像の虚像を、位置変更可能に生成する表示光学系と、
前記二次元画像表示装置に前記表示対象に予め設定した基準位置からの異なる距離を隔てた複数の範囲に配置する対象の平面表示画像を順次表示させる表示制御装置と、
前記焦点距離可変レンズの焦点距離を変更して前記平面表示画像による虚像を前記接眼部から前記基準位置からの距離に対応した複数の位置に順次生成させる焦点制御装置と、
を備えることを特徴とする立体画像提示装置。
【請求項２】
前記平面表示画像は前記基準位置からの距離に応じた輻輳角、視角、及び視差を備えていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像提示装置。
【請求項３】
前記焦点距離可変レンズは、前記観察者の瞳孔と略共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立体画像提示装置。
【請求項４】
前記焦点距離可変レンズはエレクトロウエッティングにより焦点距離が可変な液体レンズであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置。
【請求項５】
少なくとも前記二次元画像表示装置と前記表示光学系とが観察者の顔部に取付け可能に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置。
【請求項６】
前記観察者の視線の方向を検出する検出手段を備え、前記表示制御装置が画像表示部に前記視線の方向に同期した前記平面表示画像を表示することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置。
【請求項７】
前記表示制御装置は眼鏡レンズの収差に応じた平面表示画像を前記画像表示装置に表示させることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置を備え、前記立体画像提示装置に固視目標を表示させることを特徴とする眼科装置。
【請求項９】
前記眼科装置は眼屈折力測定装置であり、前記立体画像提示装置は眼屈折力測定用の固視目標を表示することを特徴とする請求項８に記載の眼科装置。
【請求項１０】
前記眼科装置は波面センサであり、前記立体画像提示装置は波面測定用の固視目標を表示することを特徴とする請求項８に記載の眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に立体画像を提示する立体画像提示装置、及びこの立体視標提示装置を備える眼科装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡を処方した際の眼鏡の装着者による「見え」の確認は、一般的にはトライアルレンズを組み合わせて患者の矯正度数を作り、これらをトライアルフレームに装着したものを装用して行う。しかし、この「見え」の確認は、眼科院内や眼鏡店内といった限られた環境内で行われるため、装着者個人の生活空間での確認とは一致しないことが多い。例えば自動車の運転時や学校の教室といった患者個々の目的の再現は困難である。
【０００３】
また、二重焦点レンズや累進焦点レンズ、非球面レンズなどの特殊なレンズに関しては個々にトライアルレンズを準備することはできず、従来のような「見え」の確認は困難である。しかし、二重焦点レンズではレンズの境目での像の跳びや累進焦点レンズや非球面レンズによる周辺部での像の歪みは装用上大きな問題となりうるので、確認や説明が必要となる。また、販売店としては「歪み」の少なさ等高性能なレンズの特徴を説明することが難しい。
【０００４】
累進焦点レンズの説明資料(カタログ等)には遠方から近方に配置されたものがレンズ越しにどのように見えるかのイメージを画像で示したものもある。しかし、患者は実際の「見え」はイメージしにくい。また、遠用の度数(S,C,A)と加入度数Addの組み合わせにより変化するため、実際装用するレンズの「見え」とは必ずしも一致しない。このため、眼鏡装着時の「見え」の状態を立体的な画像として提示すると、患者に理解しやすいと考えられる。
【０００５】
このように左右眼に画像を提示する技術として、次のものが提案されている。これらは、画像の提示距離を変更し、これに伴い提示する視標を変更するものである。
【０００６】
特許文献１には、視標の提示距離に応じて固視標の見かけのサイズを可変するため、被検眼の屈折力を他覚的に測定する眼屈折力測定装置において、被検眼の前眼部付近をその前側焦点位置とする対物レンズ系を介して被検眼に固視標を提示する固視標光学系と、被検眼に対する前記固視標の提示距離を変える距離可変手段と、該距離可変手段により固視標を近方視の提示距離としたときには、その提示距離に応じて固視標の見かけのサイズを可変するサイズ可変手段と、を備えるものが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、視標の提示距離に応じて
輻輳、視差を変更した視標を提示するものとして、右眼及び左眼の屈折力変化を検出する測定光学系をそれぞれ有する右眼屈折力検出手段及び左眼屈折力検出手段と、右眼及び左眼に対して距離方向に移動可能な固視標をそれぞれ有する右眼固視標光学系及び左眼固視標光学系と、右眼及び左眼の調節がそれぞれ除去された遠用屈折力を基準に、左右の前記固視標を同じディオプタ分だけ移動させた位置にて前記右眼屈折力検出手段及び左眼屈折力検出手段により検出される屈折力の経時変化を基に右眼及び左眼の調節機能状態をそれぞれ求める調節機能測定手段と、を備えるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１２５０８６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、映画やＴＶなどでは左右眼それぞれに視差を付けた画像を提示し、立体感のあるいわゆる３Ｄ画像を認識させるものがある。このような画像の提示では、視差と輻輳、ピントのボケなどにより立体感を得ることができる。しかし、実際に画像の提示されているのはすべて等距離にある平面である。このため、画像のどこに注目しても眼の調節力は変化しない。即ち、眼は常にスクリーンに調節しているのである。視差や輻輳角度が調節に影響することもあるが、いずれにしても実空間を「見る」状態とは異なってしまう。
【００１０】
また、特許文献１及び特許文献２に記載のものは、被検者が視認する視標は任意の距離にある視標像のみであり、ある距離に提示された視標とそれとは異なる距離にある像を同時に視認することはできず。被験者が任意の距離に注目（調節）したとき、その他の距離にある「もの」の歪みやボケの状態の確認はできないという問題は解消しない。
【００１１】
本発明は上述した課題に鑑みたものであり、観察者に実空間での「見え」に近い画像を提示することができる立体画像提示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、観察者の両眼にそれぞれ像を提示する２台の像提示装置を備え、観察者に表示対象の立体画像を提示する立体画像提示装置であって、各像提示装置は、接眼部から所定の距離だけ離間して配置される二次元画像を表示する二次元画像表示装置と、前記接眼部と前記二次元画像表示装置との間に配置され、焦点距離可変レンズを含み、前記画像表示装置が生成した二次元画像の虚像を、位置変更可能に生成する表示光学系と、前記二次元画像表示装置に前記表示対象に予め設定した基準位置からの異なる距離を隔てた複数の範囲に配置する対象の平面表示画像を順次表示させる表示制御装置と、前記焦点距離可変レンズの焦点距離を変更して前記平面表示画像による虚像を前記接眼部から前記基準位置からの距離に対応した複数の位置に順次生成させる焦点制御装置と、を備えることを特徴とする。
である。
【００１３】
同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の立体画像提示装置において、前記平面表示画像は前記基準位置からの距離に応じた輻輳角、視角、及び視差を備えていることを特徴とする。
【００１４】
同じく請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の立体画像提示装置において、前記焦点距離可変レンズは、前記観察者の瞳孔と共役な位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
同じく請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置において、前記焦点距離可変レンズはエレクトロウエッティングにより焦点距離が可変な液体レンズであることを特徴とする。
【００１６】
同じく請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置において、少なくとも前記二次元画像表示装置と前記表示光学系とが観察者の顔部に取付け可能に形成されたことを特徴とする。
【００１７】
同じく請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置において、前記観察者の視線の方向を検出する視線方向手段を備え、前記表示制御装置が画像表示部に前記視線の方向に同期した前記平面表示画像を表示することを特徴とする。
【００１８】
同じく請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置において、前記表示制御装置は眼鏡レンズの収差に応じた平面表示画像を前記画像表示装置に表示させることを特徴とする。
【００１９】
同じく請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の立体画像提示装置を備え、前記立体画像提示装置に固視目標を表示させることを特徴とする眼科装置である。
【００２０】
同じく請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の眼科装置において、前記眼科装置は眼屈折力測定装置であり、前記立体画像提示装置は眼屈折力測定用の固視目標を表示することを特徴とする。
【００２１】
同じく請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の眼科装置において前記眼科装置は波面センサであり、前記立体画像提示装置は波面測定用の固視目標を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る立体画像提示装置、及び眼科装置によれば、実空間での「見え」に近い画像を提示できる。
【００２３】
即ち、請求項１に記載の立体画像提示装置によれば、観察者の両眼には、それぞれ像提示装置から、二次元画像表示装置による、予め設定した基準位置からの距離を違えた複数の範囲に配置する対象の二次元画像が虚像として予め設定した複数の位置に順次提示される。このため、観察者には両眼で複数の異なる位置に順次生成される対象についての虚像が提示され、観察者はこれらの順次表示される複数の虚像を両眼で観察し、残像効果によって各位置における対象を同時に存在する立体的な画像として認識できる。
よって、観察者に実空間での「見え」に近い画像を提示することができる。
【００２４】
また、請求項２に記載の立体画像提示装置によれば、平面表示画像は基準位置からの距離に応じた輻輳角、視角、及び視差を備え順次提示される複数の二次元画像の当該位置での虚像が提示される。
よって、観察者に自然な立体画像を提示することができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の立体画像提示装置によれば、焦点距離可変レンズは、観察者の瞳孔と共役な位置に配置されているので、焦点距離可変レンズの焦点距離を変更することにより虚像の提示位置を変更することができる。
よって、観察者に異なった複数の位置に虚像を提示でき、観察者に自然な立体画像を提示することができる。
【００２６】
また、請求項４に記載の立体画像提示装置によれば、焦点距離可変レンズはエレクトロウエッティングにより焦点距離が可変な液体レンズとして構成される。
よって、焦点距離を連続的に迅速に変更することができ、観察者に残像効果による自然な立体画像を提示することができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の立体画像提示装置によれば、少なくとも二次元画像表示装置と前記表示光学系とが観察者の顔部に取付け可能に形成されている。
よって、立体画像提示装置をヘッドマウントディスプレイとして構成でき、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）の提示に使用することができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の立体画像提示装置によれば、観察者の視線の方向を検出する検出手段を備え、表示制御装置が画像表示部に前記視線の方向に同期した平面表示画像を表示する。
よって、観察者の視線の変化に対応した立体画像を提示することができ、ＶＲの提示に好適なものとできる。
【００２９】
また、請求項７に記載の立体画像提示装置によれば、表示制御装置は眼鏡レンズの収差に応じた平面表示画像を前記画像表示装置に表示させる。
よって、眼鏡レンズを実際に使用した場合の「見え」を使用者に立体的でリアルに提示できる。
【００３０】
また、請求項８に記載の眼科装置によれば、眼科装置において、立体画像提示装置により固視目標を立体的に表示できる。
よって、眼科装置では立体的に表示される固視目標により様々な測定等を行うことができる。
【００３１】
また、請求項９に記載の眼科装置によれば、眼屈折測定装置において立体画像提示装置により固視目標を立体的に表示できる。
よって、眼屈折力測定装置では立体的に表示される固視目標の表示位置を立体的に変更することにより正確な測定を行うことができる。
【００３２】
そして、請求項１０に記載の眼科装置によれば、波面センサにおいて立体画像提示装置により固視目標を立体的に表示できる。
よって、波面センサでは立体的に表示される固視目標の表示位置を立体的に変更することにより正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る立体画像提示装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】同立体画像提示装置に使用する液体レンズの構成と動作を示す模式図である。
【図３】同体画像提示装置における立体画像提示で距離ごとに提示される画像を示すものあり、（ａ）は両眼と指標の位置関係を示す模式図、（ｂ）は各タイミングで二次元画像表示装置に表示される平面表示画像を示す模式図である。
【図４】立体視画像の作成を示すものであり、（ａ）は基準面の前後に配置された物体の撮影状態を示す図、（ｂ）は取得された画像を示す図、（ｂ）は視差を示す図、（ｄ）は輻輳角度を示す図である。
【図５】同立体画像提示装置における表示状態を示すものであり、（ａ）は提示される画像、（ｂ）は各距離において提示される平面表示画像を示す模式図である。
【図６】同立体画像提示装置における他の表示状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る立体画像提示装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る立体画像提示装置を示すものであり、（ａ）は構成を示す模式図、（ｂ）は使用状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る眼科装置としての眼屈折力測定装置の構成を示すである。
【図１０】同眼屈折測定装置における表示画面を説明するものであり、（ａ）は遠景と近景を示す模式図、（ｂ）は遠景と近景とを重ねた模式図、（ｃ）は実際の視標の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明を実施するための形態に係る立体画像提示装置、及び眼科装置について説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
以下本発明の第１実施形態に係る立体画像提示装置について説明する。図１は本発明の実施形態に係る立体画像提示装置の基本構成を示すブロック図である。本実施形態に係る立体画像提示装置１００は、２つの像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌを備える。像提示装置１１０Ｒは右眼ＥＲ、像提示装置１１０Ｌは左眼ＥＬに対応する。本実施形態に係る立体画像提示装置は、観察者に所望の静止画や動画を立体的に提示するものであり、例えば眼鏡レンズの「見え」の状態を再現する装置や、立体映像コンテンツを鑑賞する装置等に適用できる。
【００３６】
像提示装置１１０Ｒは、二次元画像表示装置である液晶表示装置１２０Ｒと、焦点可変レンズである液体レンズ１３０Ｒと、リレーレンズ１４０Ｒと、接眼部をなす接眼レンズ１５０Ｒとを備える。液体レンズ１３０Ｒ、リレーレンズ１４０Ｒ、接眼レンズ１５０Ｒは、二次元画像の虚像を、位置変更可能に生成する表示光学系をなす。同様に、像提示装置１１０Ｌは、二次元画像表示装置である液晶表示装置１２０Ｌと、焦点可変レンズである液体レンズ１３０Ｌと、リレーレンズ１４０Ｌと、接眼部をなす接眼レンズ１５０Ｌとを備える。液体レンズ１３０Ｌ、リレーレンズ１４０Ｌ、接眼レンズ１５０Ｌは、二次元画像の虚像を、位置変更可能に生成する表示光学系をなす。
【００３７】
液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌには、これらに二次元画像を表示させるための表示制御装置１６０が接続されている。更に、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌには、これらの焦点距離を変更する焦点制御装置１７０が接続されている。そして、表示制御装置１６０及び焦点制御装置１７０は、画像データと、位置データとを格納した記憶装置１８０に接続されている。液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに表示する画像は、静止画の他動画を含む。
【００３８】
液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌは、所定、例えば６０Ｈｚ以上のリフレッシュレートで順次二次元画像を表示する。表示のための画像データは、表示制御装置１６０が記憶装置１８０から取得して液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに転送する。
【００３９】
液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌは、観察者の瞳孔と略共役な位置に配置されている。このため、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌの焦点距離を変更することにより虚像の提示位置を変更することができる。観察者に異なった複数の位置に虚像を提示でき、観察者に自然な立体画像を提示することができる。本実施形態では、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌは、エレクトロウエッティングにより焦点距離が可変である。なお、略共役とは瞳孔に対して前後５０ｍｍの範囲の位置に対して共役であることをいう。
【００４０】
以下液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌの構成について説明する。図２は同立体画像提示装置に使用する液体レンズの構成と動作を示す模式図である。ここで、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌは同一の構成を備えるので、以下液体レンズ１３０として説明する。
【００４１】
記憶装置１８０には、液晶表示装置１２０Ｒ及び液晶表示装置１２０Ｌに二次元画像を表示させるためのそれぞれの画像データと、画像データを表示させる距離に関するデータを格納している。液体レンズ１３０の構成は公知であり、例えば内面に透明電極及び撥水油膜が配置されたガラス基板１３１、１３２と、このガラス基板１３１、１３２に挟まれて配置され、内部に空間を形成するリング部材１３３と、と、無極性液体である液体光学材料１３４と、有極性液体１３５とから構成される。
【００４２】
液体光学材料１３４は、例えば透明な無極性液体であるジメチルシリコーンを使用することができる。また、有極性液体１３５は、例えば、水を主成分として、不凍液が添加されている。この液体レンズ１３０は、透明電極に所定の駆動電圧（電位差）を与えると、有極性液体１３５に対する液体光学材料１３４の接触角が変化し、液体光学材料１３４の形状が変化する。このため、有極性液体１３５と液体光学材料１３４との界面の曲率と厚みとが変化し、液体レンズ１３０全体の焦点距離が変化する。よって、駆動電圧を制御することにより液体レンズの焦点距離を制御できる。
【００４３】
図２（ａ）に示す例では、液体光学材料１３４と有極性液体１３５とは平面であり、液体レンズ１３０は全体として光学的な平板として作用する。また、図２（ｂ）に示す例では、透明電極に電位を印加することにより、液体光学材料１３４と有極性液体１３５の界面が湾曲して、液体レンズ１３０は全体として正のパワーをもつ凸レンズとして作用する。更に、図２（ｃ）に示す例では、透明電極に電位を印加することにより、液体光学材料１３４と有極性液体１３５の界面が湾曲して、液体レンズ１３０は全体として負のパワーをもつ凹レンズとして作用する。このように透明電極に印加する電圧を変化させることにより、液体レンズ１３０は様々な焦点距離を備えるものとできる。
【００４４】
表示制御装置１６０による液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌヘの画像の表示制御及び焦点制御装置１７０による液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌの焦点距離の変更制御について説明する。図３は同立体画像提示装置における立体画像提示で距離ごとに提示される画像を示すものあり、（ａ）は両眼と指標の位置関係を示す模式図、（ｂ）は各タイミングで二次元画像表示装置に表示される平面表示画像を示す模式図である。
【００４５】
この例では、表示する対象として、右眼ＥＲ及び左眼ＥＬが配置された基準面２００から所定の距離ａだけ離間した第１面２１０に第１表示対象２１１を、同じく距離ｂだけ離間した第２面２２０に第２表示対象２１２を、距離ｃだけ離間した第３面２３０に第３表示対象２３１を提示する。
【００４６】
この場合、表示制御装置１６０は、液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに、タイミングｔ１において第１面２１０に相当する左右の画像Ｇ１Ｒ、Ｇ１Ｌ、タイミングｔ２において第２面２２０に相当する左右の画像Ｇ２Ｒ、Ｇ２Ｌ、タイミングｔ３において第３面２３０に相当する左右の画像Ｇ３Ｒ、Ｇ３Ｌを所定のリフレッシュレートで繰り返し表示する。画像Ｇ１Ｒ、Ｇ１Ｌには、第１表示対象２１１の画像Ｉ２１１Ｒ、Ｉ２１１Ｌが、画像Ｇ２Ｒ、Ｇ２Ｌには、第２表示対象２２１の画像Ｉ２２１Ｒ、Ｉ２２１Ｌが、画像Ｇ３Ｒ、３１Ｌには、第３表示対象２３１の画像Ｉ２３１Ｒ、Ｉ２３１Ｌが表示される。ここでそれぞれの画像は、第１面２１０からの距離ａ、距離ｂ、距離ｃに応じた輻輳角、視角、及び視差をもって表示される。
【００４７】
そして、記憶装置１８０は、各タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３において、各画像の虚像が右眼ＥＲ及び左眼ＥＬにより距離ａ、ｂ、ｃに対応する位置に観察できるように液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌの焦点距離を調整する。
【００４８】
表示制御装置１６０及び焦点制御装置１７０は、液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌ及び液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌのタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３の時間間隔を肉眼における残像効果により一体と認識され程度に短くすることにより観察者は各第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０を一体として認識できる。
【００４９】
記憶装置１８０には、各液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに表示すべき画像データと、この画像データにより表示した二次元画像により生成される虚像の右眼ＥＲ及び左眼ＥＬからの距離データとを関連付けて格納しておく。そして、表示制御装置１６０及び焦点制御装置１７０は液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌによる画像表示と、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌの焦点距離の変更を同期して行う。
【００５０】
ここで、記憶装置１８０が格納しておく画像データについて説明する。図４は立体視画像の作成を示すものであり、（ａ）は基準面の前後に配置された物体の撮影状態を示す図、（ｂ）は取得された画像を示す図、（ｂ）は視差を示す図、（ｄ）は輻輳角度を示す図である。図４（ａ）に示すように、表示すべき対象物ＯＢ１の遠近に応じて、左右のイメージセンサＩＳでの撮像画像は、図４（ｂ）に示すように、視差が生じ、また見かけの大きさが変化する。
【００５１】
また、図４（ｃ）に示すように対象物ＯＢ２の形状や観察される面の形状が変化する。更に、図４（ｄ）に示すように近い対象物ＯＢｎと遠い対象物ＯＢｆにより、右眼ＥＲ及び左眼ＥＬの視線が挟む角度Δφ、Δφ’、即ち輻輳角が変化する。
【００５２】
本実施形態に係る立体画像提示装置１００においては、これらのすべての条件を加味して液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに表示する画像データを生成する。画像データの生成は、２台のデジタルカメラやビデオによる実写による静止画像や動画であっても、コンピュータグラフィックスによる静止画像や動画であってよい。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る立体画像提示装置１００によれば、観察者の両眼には、それぞれ像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌから、液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌによる、予め設定した基準位置からの距離を違えた複数の範囲に配置する対象の二次元画像が虚像として予め設定した複数の位置に順次提示される。このため、観察者には右眼ＥＲ及び左眼ＥＬで複数の異なる位置に順次生成される対象についての虚像が提示され、観察者はこれらの順次表示される複数の虚像を両眼で観察し、残像効果によって各位置における対象を同時に存在する立体的な画像として認識できる。このとき、提示される画像は、基準位置からの距離に応じた輻輳角、視角、及び視差を備えている。このため、観察者に実空間での「見え」に近い画像を提示することができる。
【００５４】
次に表示画像の例について説明する。液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに表示される画像は、上述のようにそれぞれ準備される。以下、対象とする画面を一枚の画像で示す。
図５は同立体画像提示装置における表示状態を示すものであり、（ａ）は提示される画像、（ｂ）は各距離において提示される平面表示画像を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、二次元画像３００は室内にノート３１０、キーボード３２０、マウス３３０、ディスプレイ３５０を配置されたテーブル３４０が配置され、かべには時計３６０が掛けられ、カーテン３８０が掛けられた窓３７０から風景３９０が見えている。
【００５５】
このような画像において、二次元画像３００は、図５（ｂ）に示すように、３０ｃｍ程度（加入度数３．３Ｄ）の近景３００Ｎ、６０ｃｍ程度（加入度数１．７Ｄ）の中景３００Ｍ、５ｍ程度（加入度数０．２Ｄ）の遠景３００Ｆ、窓３７０の外の無限遠景３００Ｉ（加入度数０Ｄ）の４つに分けられる。そして、近景３００Ｎには、ノート３１０、キーボード３２０、及びマウス３３０が配置され、中景３００Ｍには、テーブル３４０及びディスプレイ３５０が配置され、遠景３００Ｆには時計３６０、窓３７０及びカーテン３８０が配置され、無限遠景３００Ｉには風景３９０が配置される。
【００５６】
実施形態に係る立体画像提示装置１００で視差等を考慮した各画像に基づく２つの平面画像を液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに順次表示すると共に、この表示に同期して液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌを調整して、各距離に対応する位置に虚像を提示することにより観察者に立体画像を提示することができる。
【００５７】
図６は同立体画像提示装置における他の表示状態を示す模式図である。この画像は、自動車を運転中における運転者が視認する画像を示している。この例では、画像４００中に、近景としてハンドル４１０、スマートフォン４２０、速度計４３０を表示し、中景としてバックミラー４４０、ピラー４５０を表示し、遠景として車線分離ライン４６０及び先行車４７０を配置する。この例でも実施形態に係る立体画像提示装置１００で視差等を考慮した各画像に基づく左右の２つの平面画像を液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに順次表示すると共に、この表示に同期して液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌを調整して、各距離に対応する位置に虚像を提示することにより観察者に立体画像を提示することができる。
【００５８】
以上の２つの例において、各画像について眼鏡の二重焦点レンズや累進焦点レンズ、非球面レンズ等の特性にあわせて変形した画像を表示させることができる。これにより、レンズの「見え」の状態を、現実感を備えたものとして提示できる。ここで、記憶装置１８０に格納した画像に各レンズの各使用者のレンズの収差に合わせて予め準備した画像を加工修正することが望ましい。なお上記例では、提示する虚像を距離に応じて４種類として、順次提示するものとしたが、この数は４に限らない。２、３、５以上として順次提示することができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態に係る立体画像提示装置について説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る立体画像提示装置の構成を示す模式図である。この立体画像提示装置５００は、第１実施形態で示した２つの像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌと右眼ＥＲ及び左眼ＥＬとの間にダイクロイックミラー５１０Ｒ、５１０Ｌを傾斜させて配置したものである。像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌ、表示制御装置１６０、焦点制御装置１７０、記憶装置１８０の構成は第１実施形態で示したものと同一であるので、同一の符号を付しておく。
【００６０】
本実施形態に係る立体画像提示装置５００によれば、ダイクロイックミラー５１０Ｒ、５１０Ｌを透過して観察できる画像、例えば実際の風景に３次元画像を重ねて表示できる。このため、実風景に立体画像を重ねて表示する仮想現実を実現できる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。図８は本発明の第３実施形態に係る立体画像提示装置を示すものであり、（ａ）は構成を示す模式図、（ｂ）は使用状態を示す斜視図である。本実施形態は立体画像提示装置を使用者の顔部Ｆに取付け可能としたものである。本実施形態に係る立体画像提示装置５３０は、図８（ｂ）に示すように、顔部Ｆに取付け可能な筐体５４０内に像提示装置１１０Ｒ、１１０Ｌを配置する。このとき、少なくとも液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌ、液体レンズ１３０Ｒ、１３０Ｌを含む光学系を筐体５４０に配置すれば、表示制御装置１６０、焦点制御装置１７０及び記憶装置１８０は、筐体５４０の外部に配置してもよい。
【００６２】
また、立体画像提示装置５３０に、観察者の視線の方向や顔部Ｆの向きを検出する手段である視線検出手段を備え、表示制御装置１６０が液晶表示装置１２０Ｒ、１２０Ｌに検出した視線の方向に同期した画像を表示する。本実施形態に係る立体画像提示装置５３０によれば、画像が視線に応じて変化して臨場感が高く、ＶＲ（仮想現実）に適用できる。
【００６３】
＜第４実施形態＞
次に本発明の第４実施形態について説明する。図９は本発明の第４実施形態に係る眼科装置としての眼屈折力測定装置の構成を示す模式図、図１０は同眼屈折測定装置における表示画面を説明するものであり、（ａ）は遠景と近景を示す模式図、（ｂ）は遠景と近景とを重ねた模式図、（ｃ）は実際の視標の一例を示す図である。
【００６４】
本実施形態に係る眼科装置５５０は、第１実施形態に係る立体画像提示装置１００と同様に、左右の右眼ＥＲ及び左眼ＥＬに対応して２つの像提示装置を備えるが、両者は同一の構成を備えるので、図９中には像提示装置５６０として示している。像提示装置５６０は、対物レンズ５８０と、液体レンズ１３０との間にダイクロイックミラー５７０を配置すると共に、ダイクロイックミラー５７０を介して眼球Ｅを検査できる眼屈折力率観察系５９０を配置している。本実施形態によれば、像提示装置５６０で眼屈折力測定用の固視目標を立体的に提示することができる。この提示する固視目標としては、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、遠景６１０と近景６２０とを提示するものとする。他の固視目標を図１０（ｃ）に示す。
【００６５】
本実施形態によれば、焦点距離可変レンズの焦点距離を高速で変化させ視標の提示位置を変化させる。これに同期して視標のパターンを変更するほぼ同時に複数の異なる距離に異なるパターンを提示することで立体的な視標を提示する。風景等の遠景６１０に重ねて蝶の画像からなる近景６２０を提示し、提示距離を移動することで被検眼の調節を誘発する。これにより、遠景６１０と近景６２０とを同時視させ、双方で眼の調節ができるかを確認することができる。また、遠景６１０を遠方に提示したまま近景６２０の物体である蝶を徐々に近づけて調節が追従するかを確認することができる。そして、近景６２０を徐々に遠ざけて行き遠景６１０同距離になったとき、遠景６１０及び近景６２０共に雲霧をかけることで、測定時に固視を安定させると同時に的確な雲霧状態で測定することができる。
【００６６】
なお、上記例では、眼科装置として眼屈折力観察系を備えた眼屈折力測定装置として説明したが、眼科装置として、立体画像提示装置で波面測定用の視標を提示して波面測定を行う波面センサとすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１００：立体画像提示装置
１１０Ｌ、１１０Ｒ：像提示装置
１２０Ｌ、１２０Ｒ：液晶表示装置
１３０Ｌ、１３０Ｒ：液体レンズ
１４０Ｌ、１４０Ｒ：リレーレンズ
１５０Ｌ、１５０Ｒ：接眼レンズ
１６０：表示制御装置
１７０：焦点制御装置
１８０：記憶装置
５００：立体画像提示装置
５１０Ｌ、５１０Ｒ：ダイクロイックミラー
５３０：立体画像提示装置
５４０：筐体
５５０：眼科装置
５６０：像提示装置
５７０：ダイクロイックミラー
５８０：対物レンズ
５９０：眼屈折率観察系
【図１】
2018042755.tif 000003
【図２】
2018042755.tif 000004
【図３】
2018042755.tif 000005
【図４】
2018042755.tif 000006
【図５】
2018042755.tif 000007
【図６】
2018042755.tif 000008
【図７】
2018042755.tif 000009
【図８】
2018042755.tif 000010
【図９】
2018042755.tif 000011
【図１０】
2018042755.tif 000012