(57)【要約】【課題】目に見えない又は視野が届かない部位を拡大して立体的に見せてくれることにより、医療分野やその他の多くの産業分野で広く使用できるメガネなし３Ｄディスプレイ装置を提供する。【解決手段】前面中央に凸部が突出した屈曲構造を有し、左右の長さがユーザーの眼幅よりも長く形成される接眼レンズと、前記凸部の左側屈曲面及び右側屈曲面の前方にそれぞれ配置される一対の色消しプリズムとを含んでなり、個別に撮影されてディスプレイされる被写体の左イメージと右イメージそれぞれが、前記色消しプリズムを通過しながら光路が補正され、色収差、光軸変更及び非線形歪みが補正され、前記色消しプリズムで補正された画像イメージがそれぞれ、前記接眼レンズを通過しながらユーザーの左眼と右眼に拡大されて結像するようにすることにより、メガネ方式の両側レンズの間隔調整、すなわち眼幅の調整を必要としないメガネなし３Ｄディスプレイ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面中央に凸部が突出した屈曲構造を有し、左右の長さがユーザーの眼幅よりも長く形成される接眼レンズと、
前記凸部の左側屈曲面及び右側屈曲面の前方にそれぞれ配置される一対の色消しプリズムとを含んでなり、
個別に撮影されてディスプレイされる被写体の左イメージと右イメージのそれぞれが、前記色消しプリズムを通過しながら光路が補正され、色収差、光軸変更及び非線形歪みが補正され、
前記色消しプリズムで補正された画像イメージが、それぞれ、前記接眼レンズを通過しながらユーザーの左眼と右眼に拡大されて結像するようにすることを特徴とする、メガネなし３Ｄディスプレイ装置。
【請求項２】
前記一対の色消しプリズムのそれぞれは、
前面一側に第１突出角部が形成された第１プリズムと、
前面が前記第１プリズムの後面に密着して結合され、後面他側に第２突出角部が形成された第２プリズムとから構成されることを特徴とする、請求項１に記載のメガネなし３Ｄディスプレイ装置。
【請求項３】
前記一対の色消しプリズムのそれぞれは、
前記第１プリズムの第１突出角部がユーザーの眉間側に配置され、前記第１プリズムの長辺部は前面を向いて配置され、
前記第２プリズムの第２突出角部がユーザーのこめかみ側に配置され、前記第２プリズムの長辺部は後面を向いて配置されることを特徴とする、請求項２に記載のメガネなし３Ｄディスプレイ装置。
【請求項４】
前記一対の色消しプリズムのそれぞれは、
前記第２プリズムの第２突出角部を基準に長さの長い長辺部が、前記接眼レンズの左右側各屈曲面の中央接線と平行するように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のメガネなし３Ｄディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の左イメージと右イメージをそれぞれ左眼と右眼に直接結像させて３Ｄ画面を実現することができるメガネなし３Ｄディスプレイ装置に関する。さらに詳しくは、前面中央に凸部が突出した屈曲構造を有し、左右の長さがユーザーの眼幅よりも長い接眼レンズと、前記凸部の左側屈曲面及び右側屈曲面の前方にそれぞれ配置される一対の色消しプリズムとを含んでなり、個別に撮影されてディスプレイされる被写体の左イメージと右イメージそれぞれが、前記色消しプリズムを通過しながら光路が補正され、色収差、光軸変更及び非線形歪みが補正され、前記色消しプリズムで補正された画像イメージがそれぞれ、前記接眼レンズを通過しながらユーザーの左眼と右眼に拡大されて結像するようにすることにより、メガネ方式の両側レンズの間隔調整、すなわち眼幅の調整を必要としないメガネなし３Ｄディスプレイ装置に関する。
【０００２】
本発明は、特に、目に見えない又は視野が届かない部位を拡大して立体的に見せてくれることにより、医療分野やその他の多くの産業分野で広く使用できるメガネなし３Ｄディスプレイ装置として活用可能であるという効果がある。
【背景技術】
【０００３】
顕微鏡は、被写体を拡大して見せてくれる機器であって、過去には観察者が目をアイピースに近づけて被写体を見ていた。近年では、技術の発展により、被写体をモニターにディスプレイして観測者が行動の制約（例えば、アイピースに目を当てた状態で行動しなければならない）なしに被写体を拡大して見ることができるようにするディスプレイ装置が登場している。
【０００４】
一般に、ビデオ顕微鏡装置とは、ユーザーの目に被写体がよく見えない又は容易に確認できない部位を拡大して見ることができるようにするディスプレイ装置である。このようなビデオ顕微鏡装置は、現在、手術のための医療分野や各種産業分野での使用が増加する傾向にある。
【０００５】
一般的なビデオ顕微鏡装置では、顕微鏡を介して撮影される被写体の画像イメージを出力しながら、これをユーザーが接眼レンズを通して注視することにより、画像イメージを取得している。この際接眼レンズを通して出力、注視される画像イメージは、単に２次元画像でディスプレイするようになっており、被写体を立体感よく表現しないため、被写体を正確に観察及び確認する上で難しさがある。
【０００６】
このため、最近では、被写体の画像イメージの立体感を感じることができるようにする様々な３Ｄディスプレイ装置が開発されている。この際、ディスプレイされる画像イメージが立体感を持つようにする方式としては、メガネ方式とメガネなし方式がある。
【０００７】
メガネ方式は、左右または上下が分かれたり重なったりする立体イメージを別途のモニターなどにディスプレイされるようにした状態で、３Ｄ用メガネを着用して立体イメージを補正することにより、立体的な効果を感じるようにする方式をいう。メガネなし方式は、メガネ方式とは異なり、３Ｄ用メガネの着用を必要とせず、３Ｄ立体画面を接眼レンズを通して直ちに視聴することができるようにする方式をいう。
【０００８】
このような３Ｄディスプレイ装置が採用される手術用顕微鏡装置に関する従来技術では、韓国公開特許第１０−２００４−００７００５３号（特許文献１）の「手術用顕微鏡装置」、韓国登録特許第１０−１４８１９０５号（特許文献２）の「手術顕微鏡用一体型立体画像取得システム」、韓国公開特許第１０−２０１１−０００１９５２号（特許文献３）の「ヘッドマウント手術用拡大装置」などに開示されているように、手術用顕微鏡装置は、ユーザーの左眼と右眼を二つのレンズに接して被写体の２次元平面イメージまたは３次元立体イメージを視聴できるようにしている。
【０００９】
また、医療分野に加えて、他の産業分野で使用可能な３Ｄディスプレイ装置として、韓国登録特許第１０−０７３３０４７号（特許文献４）の「デジタルステレオカメラ、３Ｄディスプレイ、３Ｄプロジェクター、プリンター及びステレオビューアー」では、一対の撮影光学系で撮影された左、右イメージが一対の電子ディスプレイを介して個別に映写され、各画像イメージが一対の接眼レンズを備えたステレオビューファインダーを用いて３次元立体イメージを視聴することができるようにしている。このように二つのレンズを用いる場合、各イメージが左眼と右眼の網膜に直接結像することにより、３Ｄ立体画像イメージをより正確に注視、視聴することができる。
【００１０】
ところが、従来技術のように２つのレンズを用いる場合（メガネ方式）、ユーザーごとに眼幅（左眼と右眼との距離、平均６．５ｃｍ）が異なるため、ユーザーは二つのレンズを備えたアイピースの幅を自分の眼幅に合わせて調整（まるで双眼鏡の間隔調整の如く）して使用しなければならないという煩わしさがある。すなわち、図４に示すように、個別に撮影される被写体（Ｐ）の左、右イメージがそれぞれ表示される一対のディスプレイ１に対応するように一対のレンズ２が備えられている場合、ユーザーごとに固有の眼幅（左眼Ｅ１と右眼Ｅ２との距離）が異なるため、レンズ２の距離を眼幅に合わせて調整しなければ、両眼Ｅ１、Ｅ２の焦点（視点）及び一対のレンズ２間の距離差により、左、右画像イメージ間の視差量が合わなくなり、立体画像の注視者が無意識的な脳の命令に基づいて、表示される被写体の視差量を人為的に合わせるので、目眩及び目の疲労感を誘発する。
【００１１】
また、最初に立体画像を注視するときは前記目眩と目の疲労感を感じ難いが、２０〜３０分が経過して目眩を感じるときになって、眼幅とレンズとの距離が合わないことが分かるため、一歩遅れてレンズ同士の距離を眼幅に合わせて調整することは無意味であり、レンズ同士の距離の調整が可能であっても、レンズ同士の距離と眼幅とを正確に合わせることが難しいので、よりリアルな立体画像を取得することは難しいという問題点がある。
【００１２】
一方、図４のような一対のレンズを使用せずに、ノーダルポイントを中心に凸レンズを傾けたときに光が屈折しながら像の状態が変わらないことを利用して、図５に示すように、前面が凸状に形成された凸レンズ３（またはプリズム）を単レンズとして使用すると（メガネなし方式）、単レンズに入ってくる各画像イメージは、どちらの方向に入射しても凸部を通過しながら同じ方向に屈折するので、凸レンズ３の後面を注視するユーザーの眼幅が変わっても、眼球に結像する画像イメージが目の焦点方向と同一になって左、右画像イメージ間の視差量を補正することができる。
【００１３】
ところが、一つの凸レンズ３を用いると、光の波長によって屈折率が異なるため、一点で焦点を結ばず像がぼやけ、これにより発生する光軸変更、非線形歪み、及び光軸変更による色収差が発生するという問題点がある。
【００１４】
したがって、１つの凸レンズ３を用い、眼幅の調整を必要とすることなく、光軸変更、非線形歪み及び色収差を補正することができる、新しい方式のメガネなし３Ｄディスプレイ装置の必要性が提起された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００４−００７００５３号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１０−１４８１９０５号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２０１１−０００１９５２号公報
【特許文献４】韓国登録特許第１０−０７３３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明は、前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、３Ｄ立体画像を表示及び取得する方式の中でもメガネなし方式を導入して使用利便性を図り、ユーザーの眼幅が異なっても、眼幅調整のための別途のアイピース調整などを行うことなく、３Ｄ立体画像を視聴、取得することができるとともに、光軸変更、非線形歪み、及び光軸変更による色収差が発生することを補正することができるように、前面中央に凸部が突出した屈曲構造を有しかつ左右の長さがユーザーの眼幅よりも長く形成される接眼レンズと、前記凸部の左側屈曲面及び右側屈曲面の前方にそれぞれ配置される一対の色消しプリズムとを含んでなる、メガネなし３Ｄディスプレイ装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、上述のように色消しプリズムを通過しながら発生する画像イメージの補正が正確に行われるように、
前面一側に第１突出角部が形成された第１プリズムと、前面が前記第１プリズムの後面に密着して結合され、後面の他側に第２突出角部が形成された第２プリズムとから構成された色消しプリズムを使用し、
色消しプリズムを通過しながら補正された画像イメージがぼやけず、正確に接眼レンズの屈曲面に入射して像が正確に結ばれるように、前記第１プリズムの第１突出角部がユーザーの眉間側に配置され、第１プリズムの長辺部が前面を向いて配置され、前記第２プリズムの第２突出角部がユーザーのこめかみ側に配置され、第２プリズムの長辺部が後面を向いて配置されており、
前記プリズムの他側の突出部を基準に長さの長い長辺が、前記接眼レンズの左右側各屈曲面の中央接線と平行するように配置されている色消しプリズムを含む、メガネなし３Ｄディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置は、
前面中央に凸部が突出した屈曲構造を有し、左右の長さがユーザーの眼幅よりも長く形成される接眼レンズと、
前記凸部の左側屈曲面及び右側屈曲面の前方にそれぞれ配置される一対の色消しプリズムとを含んでなり、
個別に撮影されてディスプレイされる被写体の左イメージと右イメージそれぞれが、前記色消しプリズムを通過しながら光路が補正され、色収差、光軸変更及び非線形歪みが補正され、
前記色消しプリズムで補正された画像イメージがそれぞれ、前記接眼レンズを通過しながらユーザーの左眼と右眼に拡大されて結像するようにすることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置において、
前記色消しプリズムそれぞれは、前面一側に第１突出角部が形成された第１プリズムと、前面が前記第１プリズムの後面に密着して結合され、後面の他側に第２突出角部が形成された第２プリズムとから構成されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置において、
前記色消しプリズムそれぞれは、
前記第１プリズムの第１突出角部がユーザーの眉間側に配置され、前記第１プリズムの長辺部は前面を向いて配置され、
前記第２プリズムの第２突出角部がユーザーのこめかみ側に配置され、前記第２プリズムの長辺部は後面を向いて配置されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置において、
前記色消しプリズムそれぞれは、前記第２プリズムの第２突出角部を基準に長さの長い長辺部が、接眼レンズの左右側各屈曲面の中央接線と平行するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置は、
別途の３Ｄ用メガネの着用を必要としないため使用が便利であり、
従来の欠点、すなわち光軸変更、非線形歪み及び色収差が大きく発生することを屈折率の異なる第１、第２プリズムを用いて色収差を補正する色消しプリズムを使用して解決するとともに、
このような色消しプリズムを介して接眼レンズを通過する被写体の画像イメージが湾曲に突き出たり凹んだりせずフラットに表示され、長時間接眼レンズを注視しても目眩が少なく、
前面中央に突出した凸部を備えた凸レンズ型の単接眼レンズを使用することにより、アイピース調整などの別途の眼幅調整作業なしで直ちに使用可能であるという長所がある。
【００２３】
特に、本発明は、医療分野で使用される手術用ビデオ顕微鏡装置の一人向けの３Ｄモニターとして活用できるだけでなく、軽量化及び小型化によって３Ｄディスプレイ装置の自由な移動が容易であり、空間活用度を増大させて、手術用ビデオ顕微鏡装置の他にも、その他の多くの産業分野で各種付加装置と組み合わせて広く使用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置の概念図である。
【図２】本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置の概念図である。
【図３】本発明に係る接眼レンズの実施例別の平面図である。
【図４】従来のメガネ方式ディスプレイ装置及びメガネなしディスプレイ装置を説明するための概念図である。
【図５】従来のメガネ方式ディスプレイ装置及びメガネなしディスプレイ装置を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を持つことができるもので、その具現例（様態、ａｓｐｅｃｔ）（または実施例）をここに詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。
【００２６】
各図面において、同一の参照符号、特に十の桁及び一の桁、または十の桁、一の桁及びアルファベットが同じ参照符号は同一または類似の機能を持つ部材を示し、特に言及がない場合、図面の各参照符号が指す部材はこのような基準に準ずる部材と把握すればよい。  また、各図面において、構成要素は、理解の便宜などのために、大きさや厚さを誇張して大きく（または厚く）或いは小さく（または薄く）表現しているか単純化して表現しているが、これによって本発明の保護範囲が制限されるものと解釈されてはならない。
【００２７】
本明細書で使用する用語は、特定の具現例（態様、様態、ａｓｐｅｃｔ）（または実施例）を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとするものではない。単数の表現は文脈上特に明記しない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「からなる」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
【００２８】
特に他に定義しない限り、技術用語や科学用語を含めて、ここで使われるすべての用語は本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を持っている。一般的に使われる辞典に定義されている用語は、関連技術の文脈上で持つ意味と一致する意味を持つものと解釈されなければならず、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的な意味または過度に形式的な意味に解釈されない。
本明細書において記載した「第１」、「第２」などは、互いに異なる構成要素を区分するためのものに過ぎず、製造された順序に拘らないものであり、発明の詳細な説明と請求の範囲においてその名称が一致しないこともある。
【００２９】
以下、本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置を添付図面に基づいて説明する。
本発明の構成及び構造を概略的に示す概念図である図１に示すように、本発明に係るメガネなし３Ｄディスプレイ装置は、大きく、撮影部（図示せず）、ディスプレイ部１０、及び接眼部２０を含む。
【００３０】
このような撮影部、ディスプレイ部１０及び接眼部２０は、一つのハウジング（図示せず）に内蔵されて一つの装置を構成する（場合によって、後述するカメラは別途の構成に変形可能）もので、ハウジングは、全体的な平面形状が前方の尖った三角形からなり、ハウジングの前方側の両側に撮影部及び／またはディスプレイ部１０の第１画像表示部１１、第２画像表示部１２が配置され、ハウジングの後方側の中央に接眼部２０が配置され、第１画像表示部１１、第２画像表示部１２と接眼部２０との間には反射鏡を利用した画像伝達手段（図示せず）がハウジングの形に合わせて迂回形成されて配置される。
このようにハウジングが三角形の形状となるように、画像イメージが伝達される経路を迂回形成するイメージ伝達手段を導入した理由は、本発明を用いて手術や各種作業などを実施する際に、ハウジングの前方に各種の他の付加装置の設置ないし使用が可能であるよう空間活用度を高めるためである。
【００３１】
また、このような類似三角形のハウジングを導入すると、ユーザーが接眼部２０を注視するとき、前方及び両側視野の妨害要因を遮断させ、手術や各種作業の集中度を高めることができるという効果がある。このようなハウジングは、別途の設置台に結合された据置方式やヘルメットまたはヘッドマウント着用方式など、多様な形態で構成できる。
【００３２】
まず、前記撮影部は、被写体Ｐの左イメージと右イメージを個別に撮影する第１、第２カメラ（図示せず）を含み、前記ディスプレイ部１０は、前記第１、第２カメラと個別に接続されて撮影画像を出力する画像表示部１１、１２、１３を含み、ディスプレイ部１０と接眼部２０との間には反射鏡を介して画像イメージが反射、伝達されるようにするイメージ伝達手段が設けられ、画像表示部１１、１２、１３を介して出力される画像イメージを接眼部２０を介して注視、視聴することができるようにする。
【００３３】
第１、第２カメラとしては、動画像撮影に用いられる一般カメラよりも、スマートフォンやハイエンドデジタルカメラなどに用いられる小型カメラを使用することが装置の小型化及び軽量化に有利であり、このようなカメラは、ハウジングの両側下面に装着され、被写体Ｐの左側及び右側を個別に撮影することにより、３Ｄ立体画像の提供ができるようにする。場合によって、第１、第２カメラは、ハウジングではなく、別途の装置として分離構成され、各カメラで撮影される画像を有線または無線方式で、ハウジングに装着された画像表示部１１、１２、１３に伝達して出力されるようにすることができる。
【００３４】
前記画像表示部１１、１２、１３は、高解像度の画像イメージを出力することができる公知のディスプレイ装置であって、ＬＣＤ、ＬＥＤディスプレイが使用できる。この場合、図１に示すように、ディスプレイ部１０が二つの第１画像表示部１１、第２画像表示部１２から構成される場合、撮影された被写体の左イメージと右イメージが各画像表示部１１、１２に個別に出力されて後述の各色消しプリズム２２、２３を通過して接眼レンズ２１の左右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ伝達される。
【００３５】
また、図２に示すように、ディスプレイ部１０が一つの第３画像表示部１３から構成される場合、撮影された被写体の左イメージと右イメージが第３画像表示部１３に一緒に出力（２つの画像が重なり合った形態の３Ｄ画像が出力）されながら、被写体の左右イメージがすべて各色消しプリズム２２、２３を同時に通過する。よって、この際には、各色消しプリズム２２、２３と接眼レンズ２１との間に偏光フィルター２６、２７を備え、接眼レンズ２１の左右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂへ伝達される左右イメージのいずれか一方をフィルタリングして、左右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ被写体の左右イメージが個別に伝達されるようにする。
【００３６】
次に、接眼部２０は、後方に配置される１つの接眼レンズ２１と、前記接眼レンズ２１の前方に配置される一対の色消しプリズム２２、２３とから構成される。前記接眼レンズ２１は、前記色消しプリズム２２、２３を通過しながら補正された画像イメージをそれぞれユーザーの左眼Ｅ１と右眼Ｅ２に拡大して結像するようにする。このような接眼レンズ２１は、光の屈折を利用して、ユーザーの注視方向、すなわち眼幅が異なっても、常に同じ方向に左イメージと右イメージがディスプレイされるようにすることにより、左イメージと右イメージが左眼と右眼の水晶体を通って網膜まで一定の倍率で正確に結像して、ユーザーが認識する画像イメージに対して立体感、距離感を感じることができる立体画像を提供することができる。
【００３７】
一対の色消しプリズム２２、２３をそれぞれ通過した左イメージ及び右イメージが前面の左側及び右側にそれぞれ個別に入力されるように、前記接眼レンズ２１は、前面中央が円弧状に突設された凸部２１ａを備えて、前面中央に凸部２１ａが突出した屈曲構造を有し、左右の長さが眼幅よりも長く形成される。つまり、接眼レンズ２１は、一対の色消しプリズム２２、２３に対応する二つのレンズからなるものではなく、一つの凸単レンズ（またはプリズム）から構成される。
【００３８】
これにより、接眼レンズ２１の前面中央凸部２１ａを基準に左側屈曲面２１Ａに入力される左イメージと右側屈曲面２１Ｂに入力される右イメージは、接眼レンズ２１を通過しながら屈折して、入射される光の方向を問わず同じ方向に接眼レンズ２１を通過する。この場合、接眼レンズ２１は、前面中央に凸部２１ａを有する形態であればよく、後面の形状には制限がない。
【００３９】
つまり、接眼レンズ２１は、
図３の（ａ）に示すように、前面中央凸部２１ａを有し、後面が平坦に形成されて後方平坦面２１ｂを有する平凸レンズで構成されてもよく、
図３の（ｂ）に示すように、前面中央凸部２１ａを有し、後面中央が前方へ凹んで形成されて後面中央凹部２１ｃを有する凸メニスカスレンズで構成されてもよく、
図３の（ｃ）に示すように、前面中央凸部２１ａを有し、後面中央が後方へ膨らみ出して形成されて後面中央凸部２１ｄを有する両凸レンズで構成されてもよい。
【００４０】
但し、凸メニスカスレンズと両凸レンズの場合は、後面中央凹部２１ｃと後面中央凸部２１ｄの曲率が前面中央凸部２１ａの曲率よりも小さく形成されることがより好ましい。また、図示してはいないが、図３に示された平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズのうち、互いに異なる種類の２つのレンズを前、後方に重畳配置（例えば、両凸レンズと平凸レンズを順次重畳配置）して接眼レンズを構成することにより、小さいサイズのディスプレイ部１０で表示される画像がレンズを通過しながら拡大されるようにすることができる。
【００４１】
以下、理解の便宜のために、接眼レンズ２１として、図１に示された前面中央凸部２１ａと後方平坦面２１ｂを有する平凸レンズを代表的に例示して説明する。
【００４２】
本発明によって、接眼レンズ２１の後方平坦面２１ｂを注視するユーザーは、眼幅を問わず、左眼と右眼にそれぞれ、注視方向の変わらない左イメージと右イメージが結像して別途の眼幅調整なしで直ちに立体画像を取得することができる。
【００４３】
つまり、凸単レンズからなる一つの接眼レンズ２１ではなく、２つの接眼凸レンズに左眼と右眼を密着させて注視する従来技術の場合、レンズ間の左右の距離と、左眼と右眼との距離が互いに合わなくなると、レンズに対して目の注視方向がずれて焦点がぼやけたり正確な画像イメージの結像を妨げたりするので、レンズ間の距離を微調整する眼幅調整が必要であるが、これに対し、
本発明は、前面中央凸部２１ａを有する接眼レンズ２１により光の屈折が発生することにより、眼幅の異なるユーザーが接眼レンズ２１を注視しても、眼幅を問わず、目の注視方向が画像イメージの焦点方向と一致して、左眼と右眼にそれぞれ左イメージと右イメージが正確に結像し、これにより、ユーザーは互いに異なる方向から撮影された二つの画像イメージを同時に認識することにより、ディスプレイされる画像に対する立体感及び距離感などが実現された３Ｄ立体画像の提供を受けることができる。
【００４４】
したがって、前述した構成の接眼レンズ２１は、左右の長さが普通の人間の平均眼幅（より厳密には、普通の人間が持つことができる眼幅の最大幅）よりもさらに長く形成され、眼幅が狭い場合も広い場合も汎用的に使用できるようにする。
【００４５】
この際、接眼レンズ２１で画像イメージの光が屈折するとき、光の波長に応じて屈折率が変わり、これによる光軸変更、非線形歪み、及び光軸変更による色収差が大きいという欠点を持つ。つまり、接眼レンズ２１の前面左、右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂに結像する被写体Ｐの像がぼやけたり、後方平坦面２１ｂにディスプレイされる被写体Ｐの周辺が虹色に滲んで見える現象が発生したりする。
【００４６】
このように光軸変更、非線形歪み及び色収差が発生する問題を解決するために、本発明は、屈折率の異なる第１プリズム２４と第２プリズム２５とが重なり合っている色消しプリズム２２、２３を用いて、各色消しプリズム２２、２３を通過する被写体の左イメージと右イメージの光路を補正することにより、光軸変更、非線形歪み及び色収差を補正し、前記色消しプリズム２２、２３で補正された画像イメージがそれぞれ前記接眼レンズ２１を通過しながらユーザーの左眼と右眼に拡大されて結像する。
【００４７】
前記色消しプリズム２２、２３は、撮影された画像イメージを前記接眼レンズ２１に伝達してディスプレイされるようにするもので、第１色消しプリズム２２及び第２色消しプリズム２３は、それぞれ、前記凸部２１ａの左側屈曲面２１Ａ及び右側屈曲面２１Ｂの前方に配置される。
前記色消しプリズム２２、２３は、第１プリズム２４の後面と第２プリズム２５の前面が平面構造で構成されて互いに密着し、
第１プリズム２４の前面は前面一側（ユーザーの眉間方向）に突出した角が形成された第１突出角部２４Ａをなし、
前記第２プリズム２５の後面は後面他側（ユーザーのこめかみ方向）に突出した角が形成された第２突出角部２５Ａをなす。
【００４８】
つまり、第１、第２プリズム２４、２５は、三角形の形状からなるが、
第１プリズム２４は、第１突出角部２４Ａが一側（内側（ユーザーの眉間方向））に偏って、前記第１突出角部２４Ａを基準にするとき、前面方向に長さの相対的に長い他側長辺部２４ｂが配置され、一側（ユーザーの眉間方向）方向に長さの相対的に短い短辺部２４ａが配置され、
第２プリズム２５は、第２突出角部２５Ａが他側（外側（ユーザーのこめかみ方向））に偏って、前記第２突出角部２５Ａを基準にしたとき、後面方向に長さの相対的に長い一側長辺部２５ａが配置され、他側（ユーザーのこめかみ方向）方向に長さの相対的に短い短辺部２５ｂが配置される。
【００４９】
したがって、第１画像表示部１１でディスプレイされる左画像イメージが通過する第１色消しプリズム２２は、第１プリズム２４の前面右側が突出して角立った構造（第１突出角部２４Ａを形成）を有し、第２プリズム２５の後面左側が突出して角立った構造（第２突出角部２５Ａを形成）を有し、
第２画像表示部１２でディスプレイされる右画像イメージが通過する第２色消しプリズム２３は、前記第１色消しプリズム２２の構造とは反対に形成される。
【００５０】
このような色消しプリズム２２、２３は、第１プリズム２４、第２プリズム２５を通過しながら発生する光の屈折を利用して光軸変形、非線形歪み及び色収差を除去、補正することができるように、第１プリズム２４と第２プリズム２５の屈折率に応じた材質、及び各プリズムの前後面の傾斜角度が決定される。この際、各色消しプリズム２２、２３を通過して接眼レンズ２１の左、右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂに結像する被写体Ｐの像が正確に結ばれるように、前記色消しプリズム２２、２３は、前記第２プリズム２５の第２突出角部２５Ａを基準に長さの長い一側長辺部２５ａが各屈曲面の中央接線Ｔと平行するように配置される。
【００５１】
つまり、左、右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂそれぞれの左右長さを二等分する基準点に接する接線Ｔに対して、各第２プリズム２５の一側長辺部２５ａが平行に配置され、各色消しプリズム２２、２３は、第１プリズム２４の第２突出角部２４Ａが前方内側（ユーザーの眉間方向）を向く形で傾いて配置される。この場合、色消しプリズム２２、２３は、体積（特に、前後方向の長さ）を最小限に抑え、装置の小型化、及び接眼レンズ２１の凸部２１ａに形成された左、右側屈曲面２１Ａ、２１Ｂに隣接して装着する内部装着の容易性を高め、第１プリズム２４、第２プリズム２５の加工を容易にし、且つ外部からの衝撃によって容易に損傷しないようにする角度を有することが好ましい。
【００５２】
体積の最小化、加工の容易性、外部からの衝撃に対する耐久性、並びに光軸変更、非線形歪み及び色収差の除去、補正の効率性を考慮するとき、前記第１プリズム２４の前後面の傾斜角度θ１は５〜１０°、前記第２プリズム２５の前後面の傾斜角度θ２は８〜３０°とすることが好ましい。ここで、第１プリズム２４の前後面の傾斜角度θ１とは、図１及び図２に示されているように、第１プリズム２４の長辺部２４ｂと後面（第２プリズム２５の前面に密着する傾斜面を指し示す）とがなす角度を意味し、第２プリズム２５の前後面の傾斜角度θ２とは、第２プリズム２５の長辺部２５ａと前面（第１プリズム２４の後面に密着する傾斜面を指し示す）とがなす角度を意味する。前記接眼レンズ２１は、前記第２プリズム２５の後面突出角度に対応して各屈曲面の接線Ｔが平行に形成される前面屈曲率を有する。
【００５３】
以上で本発明を説明するにあたり、添付図面を参照して、特定の形状と構造を有するメガネなし３Ｄディスプレイ装置を中心に説明したが、本発明は当業者によって様々な修正、変更及び置換が可能であり、それらの修正、変更及び置換も本発明の保護範囲に属するものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
Ｐ    被写体
１０    ディスプレイ部
１１、１２    画像表示部
２０    接眼部
２１    接眼レンズ
２１ａ    前面凸部
２１ｂ    後方平坦面
２１ｃ    後面凹部
２１ｄ    後面凸部
２１Ａ、２１Ｂ    左、右側屈曲面
２２、２３    色消しプリズム
２４、２５    第１、第２プリズム
２４Ａ、２５Ａ    突出角部
２４ａ    一側短辺部
２４ｂ    他側長辺部
２５ａ    一側長辺部
２５ｂ    他側短辺部
【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】
2017134399.tif 000007