(57)【要約】【課題】鮮明なパノラマ的立体像を合成できる小型軽量なステレオスコープを簡易に構成する。 【解決手段】表示画面１の上下に表示した左目用の視差画像１０と右目用の視差画像１１とを観察対象とし、左右方向に延びる基準直線２に対してそれぞれの鏡面が平行な接眼ミラー２０、２１を左右並列配置し、視差画像１０、１１に関する各光軸を、接眼ミラー２０、２１で上下方向に反射屈曲させて、観察者の左右の瞳孔３０、３１にそれぞれ導き、視差画像１０、１１をそれぞれ倒立鏡像として、接眼ミラー２０、２１の反射によりそれぞれ正立正像に変換して観察者の左右の目に導く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面の上下に並列表示した左目用の視差画像と右目用の視差画像とを観察対象とし、左目用の視差画像に関する光軸と右目用の視差画像に関する光軸とを上下方向に折り曲げて観察者の左右の目にそれぞれ導くステレオスコープにおいて、左右方向に延びる基準直線に対してそれぞれの鏡面が平行になるように並列配置した左右一対の接眼ミラーを有し、前記左右一対の接眼ミラーについて、左側の接眼ミラーは、左目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の左目に導くように配置し、右側の接眼ミラーは、右目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の右目に導くように配置し、左目用の視差画像と右目用の視差画像とを倒立鏡像として、前記左右一対の接眼ミラーの反射によりそれぞれ正立正像に変換して観察者の左右の目に導くことを特徴とするステレオスコープ。  
【請求項２】
前記左右一対の接眼ミラー相互の間隙部をＶ字状に広げて形成し、前記間隙部の拡幅した側を観察者の顔面に近づけて使用することにより、鼻梁あるいは鼻梁の映り込みを避けながら観察者の顔面に接近配置できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のステレオスコープ。
【請求項３】
左側の接眼ミラーの基板を左方向に略延長した形状のつまみ板を有し、かつ右側の接眼ミラーの基板を右方向に略延長した形状のつまみ板を有することを特徴とする請求項２に記載のステレオスコープ。
【請求項４】
前記左右一対の接眼ミラー相互の間隙が最も狭まった部分付近に前記基準直線に平行な揺動軸を設け、前記揺動軸を介して、前記左右一対の接眼ミラーを互いに逆向きに揺動できるように連結し、左右のつまみ板をひねることにより前記左右一対の接眼ミラーの相対角度を調節可能にしたことを特徴とする請求項３に記載のステレオスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面の上下に並列表示した視差画像対から立体像を合成するステレオスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステレオスコープの中で、画面の上下に並列表示した視差画像対から立体像を合成するステレオスコープは、画面の左右に並列表示した視差画像対から立体像を合成するものに比べて横長の立体像を合成しやすいという利点があるので、パノラマ的な立体像を観察するためのステレオスコープとして実用に供されている。
【０００３】
このようなステレオスコープには、従来、プリズムを用いるものとミラーを用いるものとがある。
【０００４】
プリズムを用いるものとしては、例えば、特公昭３９−０１３８４４号に開示されており、図７はその原理を示したものである。
【０００５】
図７において、１は表示画面であり、表示画面１上側の１００は左目用の視差画像であり、表示画面１下側の１０１は右目用の視差画像であり、１００、１０１はともに正立正像である。
【０００６】
なお、図７では、図解の便宜上、左目用の視差画像１００に文字Lを、右目用の視差画像１０１に文字Rを、それぞれ正立正像として表示している。
【０００７】
３０は観察者の左目の瞳孔、３１は観察者の右目の瞳孔である。なお、左右瞳孔間の距離は通常６５ｍｍ程度である。
【０００８】
１４０は左目の眼前に配置した接眼プリズムであり、１４１は右目の眼前に配置した接眼プリズムである。
【０００９】
上記構成のステレオスコープでは、接眼プリズム１４０、１４１の屈折作用により光軸が上下方向に偏向されて表示画像１００、１０１の虚像が合成像３として合成され、これが立体像として観察者に認識される。
【００１０】
さらに、接眼プリズム１４０、１４１を偏向角可変プリズムにすれば、視差画像１００、１０１の中心間距離と表示画面１から接眼プリズム１４０、１４１までの距離との比が変化しても、それに対応して接眼プリズム１４０、１４１の偏向角を調整することにより、常に合成像３を合成できるので、表示画面の大きさや観察位置に関する制約を大幅に緩和することができる。
【００１１】
一方、ミラーを用いるものとしては、例えば、特開昭５２−１０８８１８号に開示されており、図８はその原理を示したものである。
【００１２】
なお、図８では、図７と同様、図解の便宜上、左目用の視差画像１００に文字Lを、右目用の視差画像１０１に文字Rを、それぞれ正立正像として表示している。
【００１３】
図８において、１３０と１２０とは左目の眼前に潜望鏡状に上下に配置した対物ミラーと接眼ミラーとであり、１３１と１２１とは右目の眼前に潜望鏡状に上下に配置した対物ミラーと接眼ミラーとである。
【００１４】
上記構成のステレオスコープでは、ミラー光学系１３０、１２０およびミラー光学系１３１、１２１により光軸が上下方向にそれぞれ２回反射屈曲されて表示画像１００、１０１の虚像が合成像３として合成され、これが立体像として観察者に認識される。
【００１５】
さらに、対物ミラー１３０、１３１の相対角度を調整できるようにすれば、視差画像１００、１０１の中心間距離と表示画面１から対物ミラー１３０、１３１までの距離との比が変化しても、それに対応して対物ミラー１３０、１３１の相対角度を調整することにより、常に合成像３を合成できるので、表示画面の大きさや観察位置に関する制約を大幅に緩和することができる。
【特許文献１】特公昭３９−０１３８４４号公報
【特許文献２】特開昭５２−１０８８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の例では、以下のような欠点がある。
まず、プリズムを用いるものでは、プリズムの色分散作用にもとづく色収差により立体像が不鮮明になるという欠点がある。この欠点は、色消しプリズムを使えば軽減するが、そのような手段は複雑化や高コスト化という新たな欠点をステレオスコープにもたらす。
また、ミラーを用いるものでは、複数のミラーを潜望鏡状に上下に配置しているため、プリズムを用いるものに比べて格段に大型化してしまうという欠点がある。
なお、プリズムを用いるものとミラーを用いるものとに共通する欠点としては、机上に寝かせた印刷物などを観察する場合、原理上、真上から観察しなければならないため、観察者が真下を向いた疲労の多い姿勢を強いられるという欠点がある。
本発明は、このような従来技術の問題を解決し、鮮明なパノラマ的立体像を合成でき、簡易、低コスト、小型軽量、かつユーザビリティーの高いステレオスコープを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明のステレオスコープにおける第１の構成は、左右方向に延びる基準直線に対してそれぞれの鏡面が平行になるように並列配置した左右一対の接眼ミラーを有し、左側の接眼ミラーは、左目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の左目に導くように配置し、右側の接眼ミラーは、右目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の右目に導くように配置し、左目用の視差画像と右目用の視差画像とを倒立鏡像として、左右の接眼ミラーの反射によりそれぞれ正立正像に変換して観察者の左右の目に導くことを特徴とする。
【００１８】
ここで、複数の観察者が、それぞれ本発明のステレオスコープを持ち、横に並んだ状態で一つの表示画面を観察するようにしてもよい。
【００１９】
また、本発明のステレオスコープにおける第２の構成は、第１の構成において左右一対の接眼ミラー相互の間隙部をＶ字状に広げて形成し、間隙部の拡幅した側を観察者の顔面に近づけて使用することにより、鼻梁あるいは鼻梁の映り込みを避けながら観察者の顔面に接近配置できるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
ここで、各種ディスプレイモニターなどほぼ垂直に立った表示画面を観察する場合は、間隙部の拡幅した側に鼻梁を割り込ませるようにして使用するとよく、また、机上に置いた印刷媒体などほぼ水平に寝た表示画面を観察する場合は、間隙部の拡幅した側を額に接近させて使用するとよい。
【００２１】
また、本発明のステレオスコープにおける第３の構成は、第２の構成において左側の接眼ミラーの基板を左方向に略延長した形状のつまみ板を有し、かつ右側の接眼ミラーの基板を右方向に略延長した形状のつまみ板を有することを特徴とする。
【００２２】
ここで、つまみ板は親指とそれに対向する指とでつまむとよい。
【００２３】
また、本発明のステレオスコープにおける第４の構成は、第３の構成において左右の接眼ミラー相互の間隙が最も狭まった部分付近に基準直線に平行な揺動軸を設け、揺動軸を介して、左右の接眼ミラーを互いに逆向きに揺動できるように連結し、左右のつまみ板をひねることにより接眼ミラーの相対角度を調節可能にしたことを特徴とする。
【００２４】
ここで、観察時には、十分な静止摩擦力やクリック機構などにより接眼ミラーの相対角度を固定して、接眼ミラーのがたつきを防止するとよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば以下のような効果が得られる。
【００２６】
本発明は画面の上下に並列表示した左目用の視差画像と右目用の視差画像とを観察対象とし、左右方向に延びる基準直線に対してそれぞれの鏡面が平行になるように一対の接眼ミラーを左右並列配置した構成として、左側の接眼ミラーが、左目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の左目に導き、右側の接眼ミラーが、右目用の視差画像に関する光軸を上下方向に反射屈曲させて観察者の右目に導き、左目用の視差画像と右目用の視差画像とを倒立鏡像として、接眼ミラーの反射によりそれぞれ正立正像に変換して観察者の左右の目に導くようにしたので、簡易な構成によって色収差がない鮮明なパノラマ的立体像が合成でき、また、光学系全体がブレード状の形に納まり小型軽量化でき、さらに、各種ディスプレイモニターや印刷物など多様な表示媒体において、観察者が前方斜め下を向いた疲労の少ない姿勢で立体像を観察できる。
【００２７】
左右一対の接眼ミラー相互の間隙部をＶ字状に広げて形成した本発明は、間隙部の拡幅した側を観察者の顔面に近づけて使用することにより、鼻梁あるいはその映り込みを避けながら顔面に接近配置できるので、接眼ミラーの必要面積を最小に抑えることができ、光学系をさらに小型軽量化できる。
【００２８】
左右一対の接眼ミラーの基板をそれぞれ外側に略延長した形状のつまみ板を有する本発明は、持ちやすさと操作しやすさとを両立でき、ステレオスコープ全体を小型軽量に構成でき、堅牢なブレード状に構成でき、製造コストや物流コストが削減でき、かつ写真集やＤＶＤなどと同梱して拡販できる。
【００２９】
左右一対の接眼ミラー相互の間隙が最も狭まった部分付近で基準直線に平行な揺動軸を介して各接眼ミラーを揺動可能に連結した本発明は、各視差画像の中心間距離と表示画面から接眼ミラーまでの距離との比が変化しても、左右のつまみ板をひねるという簡易な操作により接眼ミラーの相対角度を調節して常に立体像を合成できるので、簡易かつ小型軽量な構成により、なおかつ簡易な操作によって、表示画面の大きさや観察位置に関する制約を大幅に緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
鮮明なパノラマ的立体像が合成でき、小型軽量でユーザビリティーの高いステレオスコープを構成するという目的を、最小の部品点数で実現した。
【実施例１】
【００３１】
図１および図２は、本発明の実施例１の第１使用状態と第２使用状態とを示した斜視図である。まず、図１を用いてその原理を説明する。
【００３２】
１は表示画面であり、第１使用状態ではほぼ垂直に立てて観察することが多いＣＲＴやＬＣＤやＰＤＰなどの表示画面を想定している。表示画面１上側の１０は左目用の視差画像、表示画面１下側の１１は右目用の視差画像であり、１０、１１はともに倒立鏡像である。また、ｄは視差画像１０、１１の中心間距離である。
【００３３】
なお、図１では、図解の便宜上、左目用の視差画像１０に文字Lを、右目用の視差画像１１に文字Rを、それぞれ倒立鏡像として表示している。
【００３４】
３０は観察者の左目の瞳孔、３１は観察者の右目の瞳孔である。
【００３５】
２０は左目用の視差画像１０を観察するために左目の眼前に配置した接眼ミラーであり、２１は右目用の視差画像１１を観察するために右目の眼前に配置した接眼ミラーである。なお、接眼ミラー２０、２１は、表示画面１から距離Ｌを隔てて配置され、かつ基準直線２に対してそれぞれの鏡面が平行になるように並列配置される。
【００３６】
接眼ミラー２０、２１の相対角度をδとすると、δは視差画像中心間距離ｄと表示画面接眼ミラー間距離Ｌとにより次式の通り表される。
【００３７】
δ＝ａｒｃｔａｎ｛（ｄ／２）／Ｌ｝
【００３８】
従って、接眼ミラー相対角度δを固定した場合、視差画像中心間距離ｄと表示画面接眼ミラー間距離Ｌとは正比例する。すなわちこの場合、表示画面の大きさと観察位置とは、互いを規制し合う関係になる。
【００３９】
倒立鏡像である視差画像１０、１１に関する光軸は、接眼ミラー２０、２１により上下方向に反射屈曲され、その結果それぞれの視差画像は正立正像の虚像に変換され合成像３として合成される。正立正像に変換された左右の視差画像は、瞳孔３０、３１を介して観察者の左右の網膜にそれぞれ結像し、両眼視差にもとづく立体視が成立する。
【００４０】
なお、視差画像１０、１１とそれぞれの光軸とが直交していないため、網膜上の像はキーストン歪みをもつ。広い視角にわたる立体像を提示する場合には、このキーストン歪みにより画像周辺部の立体視が困難になる。そのような場合には、視差画像１０、１１にあらかじめ相殺的なキーストン歪みを与えておくことにより網膜上の像を補正すれば、画像周辺部においても良好な立体視を獲得できる。
【００４１】
図２は、実施例１の第２使用状態に関する斜視図である。第２使用状態において、表示画面１は水平面上に寝かせて観察することが多い各種印刷物などの表示画面を想定している。また、図２では、図１と同様、左目用の視差画像１０に文字Lを、右目用の視差画像１１に文字Rを、それぞれ倒立鏡像として表示している。一方、図２では、図１とは逆に、接眼ミラー２０、２１の鏡面を斜め下に向けて配置しているため、接眼ミラー２０は右目用になり、接眼ミラー２１は左目用になる。
【００４２】
図７や図８に示した従来のステレオスコープでは、机上に寝かせた印刷物などを観察する場合は、原理上、真上から観察しなければならないため、観察者が真下を向いた疲労の多い姿勢を強いられるという問題があった。しかし、図２に示したように本発明によれば、接眼ミラー２０、２１が光軸を反射屈曲するので、観察者は前方斜め下を向いた疲労の少ない姿勢で観察することができる。
【００４３】
以上、図１および図２に示したように実施例１は左右一対の接眼ミラー２０、２１による簡易な構成によって色収差がない鮮明なパノラマ的立体像の合成が可能であり、また光学系全体がブレード状の形に納まり小型軽量化が図れる。さらに、接眼ミラー２０、２１の反射により瞳孔３０、３１に入射する光軸の角度を調整できるため、各種ディスプレイモニターや印刷物など多様な表示媒体において、観察者は前方斜め下を向いた疲労の少ない姿勢で立体像を観察することができる。
【実施例２】
【００４４】
図３〜図５は、本発明の実施例２を示したものである。
【００４５】
図３〜図５に示したように実施例２では、接眼ミラー２０、２１相互の間隙部をＶ字状に広げて形成している。また、接眼ミラー２０、２１の基板をそれぞれ外側に略延長した形状のつまみ板５０、５１を設けている。
【００４６】
ここで、ミラーの基板は、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板のいずれあっても良い。また、つまみ板５０、５１を含むミラー筐体の材質は、量産性や精度の観点からプラスチックや金属が好適である。
【００４７】
図４は実施例２の第１使用形態の説明図であって、各種ディスプレイモニターなどのほぼ垂直に立った表示画面を観察者が観察している様子を示しており、接眼ミラー２０、２１相互の間隙部をＶ字状に広げたことにより、実施例２が観察者の鼻梁を避けながら顔面に接近させて使用できることを説明している。また、図５は実施例２の第２使用形態の説明図であって、各種印刷物などのほぼ水平に寝た表示画面を観察者が観察している様子を、下から見上げた形で、示しており、接眼ミラー２０、２１相互の間隙部をＶ字状に広げたことにより、実施例２が観察者の鼻梁の映り込みを避けながら顔面に接近させて使用できることを説明している。
【００４８】
以上のように実施例２では、接眼ミラー２０、２１相互の間隙部をＶ字状に広げて形成したことにより、鼻梁あるいは鼻梁の映り込みを避けながら観察者の顔面に接近配置できるので、ミラーの必要面積を最小に構成することができる。また、接眼ミラー２０、２１の基板をそれぞれ外側に略延長した形状のつまみ板５０、５１を設けたことにより、持ちやすさと操作しやすさとを両立でき、ステレオスコープ全体を堅牢なブレード状に構成でき、製造コストや物流コストを抑制でき、かつ写真集やＤＶＤなどと同梱して拡販できる。
【実施例３】
【００４９】
図６は実施例３を示す斜視図であり、左右のつまみ板５０、５１を有するとともに、接眼ミラー２０、２１相互の間隙が狭まった部分の裏面において、基準直線２に平行な揺動軸４を介して、接眼ミラー２０、２１を相対角度調節可能に連結した状態を示している。つまみ板５０、５１は揺動方向に力を加えやすい板状なので、接眼ミラー２０、２１の相対角度を微調整するのに都合が良い。なお、観察時においては、静止摩擦力やクリック機構などにより揺動を規制して、接眼ミラー２０、２１相互のがたつきを防止するとよい。
【００５０】
実施例３によれば、視差画像１０、１１の中心間距離ｄと、表示画面１から接眼ミラー２０、２１までの距離Ｌとの比が変化しても、それに対応してつまみ板５０、５１をひねるという簡易な操作により接眼ミラー２０、２１の相対角度δを調節し常に立体像３を合成できるので、簡易かつ小型軽量な構成により、なおかつ簡易な操作によって、表示画面の大きさや観察位置に関する制約を大幅に緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１の第１使用状態を示す斜視図。
【図２】実施例１の第２使用状態を示す斜視図。
【図３】実施例２を示す斜視図。
【図４】実施例２の第１使用状態を示す説明図。
【図５】実施例２の第２使用状態を示す説明図。
【図６】実施例３を示す斜視図。
【図７】従来のプリズムを用いたステレオスコープの使用状態を示す斜視図。
【図８】従来のミラーを用いたステレオスコープの使用状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５２】
１  表示画面
２  基準直線
３  合成像
４  揺動軸
１０、１１、１００、１０１  表示視差画像
２０、２１、１２０、１２１  接眼ミラー
３０、３１  瞳孔
５０、５１  つまみ板
１３０、１３１  対物ミラー
１４０、１４１  接眼プリズム
ｄ  表示視差画像中心間距離
Ｌ  表示画面から接眼ミラーまでの距離
δ  接眼ミラーの相対角度
【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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