JP2005222026A - Stereoscopic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact stereoscopic apparatus capable of facilitating a stereoscopic observation, and also, capable of reducing a feeling of fatigue. <P>SOLUTION: A convex lens L as a left optical element where a prism L2 whose apex faces the optical axis side is stuck and a convex lens R as a right optical element where a prism R2 whose apex faces the optical axis side is laminated are separately arranged in prescribed left and right positions on an optical axis viewing from a view side. Also, a pair of foldable paper covers is made a base body, the stereoscopic apparatus is a book type (notebook type) one, foldable like a book (or a notebook) when not in use. Besides, it is effective to constitute the apparatus with an inclination angle θ so that an angle formed by an optical axis (z-axis) and a stereoscopic image surface is deviated from a right angle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、立体視装置に関し、より詳細には、立体視観察が容易でかつコンパクトな立体視装置に関する。   The present invention relates to a stereoscopic device, and more particularly to a stereoscopic device that is easy and compact for stereoscopic observation.

両眼視差用の左右画像をそれぞれ縦方向に短冊状に裁断し、1つ置きに相互に並べなおした画像を立体視用画像として用いる立体視装置としては、レンチキュラ方式(例えば、非特許文献1および非特許文献2参照)とパララックス・バリア方式(例えば、非特許文献1および非特許文献2参照)とが知られている。   As a stereoscopic device that uses, as stereoscopic images, images obtained by cutting left and right images for binocular parallax into strips in the vertical direction and rearranging them every other one, a lenticular system (for example, Non-Patent Document 1) is used. And a non-patent document 2) and a parallax barrier method (for example, see non-patent document 1 and non-patent document 2) are known.

図1(a)は、1枚の凸レンズで左右画像を分離する基本的原理の説明で、同時に、レンチキュラ方式による立体視の1レンズあたりの原理を説明するための図である(詳細にはレンチキュラ方式と異なる部分もある)。この図では、x方向に一定間隔dだけ離隔されて2つの画像(右眼用画像R1および左眼用画像L1)が配置されており、その前方(観察者側)にはこれらの画像からの光を集光させるための凸レンズ11が設けられている。画像R1から出た光は凸レンズ11の作用により集光点Rに、画像L1から出た光は集光点Lに、それぞれ集光する。ここで、集光点RとLの間隔を観察者の左右の眼の間隔に等しくなるように設定し、左右の眼を集光点RおよびLにもってくると、観察者の左眼は画像L1からの光のみを受光し、右眼はR1からの光のみを受光することができる。   FIG. 1A is a diagram for explaining the basic principle of separating the left and right images with a single convex lens, and at the same time, a diagram for explaining the principle per lens for stereoscopic viewing by the lenticular method (in detail, lenticular). There are some differences from the system). In this figure, two images (a right-eye image R1 and a left-eye image L1) are arranged at a predetermined interval d in the x direction, and the front (observer side) from these images is arranged. A convex lens 11 for condensing light is provided. The light emitted from the image R1 is condensed at the condensing point R by the action of the convex lens 11, and the light emitted from the image L1 is condensed at the condensing point L. Here, when the interval between the condensing points R and L is set to be equal to the interval between the left and right eyes of the observer, and the left and right eyes are brought to the condensing points R and L, the left eye of the observer is imaged. Only the light from L1 can be received, and the right eye can receive only the light from R1.

図1(b)に示すように、このような右眼用画像R1および左眼用画像L1のペアを多数(R1,R2,R3・・・およびL1,L2,L3・・・)設けてディスプレイ12とし、これらの画像ペアに対応するようにレンズの群(レンチキュラレンズ13)を画像の直前に用意すれば、レンチキュラ方式になる。   As shown in FIG. 1B, a large number (R1, R2, R3... And L1, L2, L3...) Of such right-eye image R1 and left-eye image L1 are provided and displayed. If the lens group (lenticular lens 13) is prepared immediately before the image so as to correspond to these image pairs, a lenticular system is obtained.

上述の図1(a)に示した方式や図1(b)に示したレンチキュラ方式はレンズにより左右画像を分離することにより立体視を可能とするものであるが、開口部のあるバリアを用いて左右画像を分離する方式には、1つの開口部の場合のパララックス・デバイダ方式と、多数のバリアがある場合のパララックス・バリア方式とがある。   The method shown in FIG. 1 (a) and the lenticular method shown in FIG. 1 (b) enable stereoscopic viewing by separating the left and right images with a lens, but use a barrier with an opening. As a method for separating the left and right images, there are a parallax divider method in the case of one opening and a parallax barrier method in the case where there are many barriers.

図2は、パララックス・デバイダ方式による立体視の原理を説明するための図で、左眼用画像L1と右眼用画像R1とがx軸上に間隔dで配置され、その前方には小さな開口部22(穴もしくはスリット)を有する遮光バリア21が設けられている。左眼用画像L1および右眼用画像R1から出た光は、遮光バリア21の開口部22を通って、各々、観察者の左眼および右眼により受光される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of stereoscopic vision based on the parallax divider method. The left-eye image L1 and the right-eye image R1 are arranged on the x-axis at a distance d, and are small in front thereof. A light blocking barrier 21 having an opening 22 (hole or slit) is provided. Light emitted from the left-eye image L1 and the right-eye image R1 passes through the opening 22 of the light-shielding barrier 21, and is received by the left and right eyes of the observer, respectively.

このような画像L1およびR1のペアを多数設け、画像ペアに対応するスリット状の開口部を多数有するパララックス・バリアを用意すれば、特殊なメガネを用いることなく各眼に対応する画像を分離して観察することができるパララックス・バリア方式の立体視が可能となる。   By providing a large number of such pairs of images L1 and R1 and preparing a parallax barrier having a large number of slit-shaped openings corresponding to the image pairs, the images corresponding to each eye can be separated without using special glasses. Thus, a stereoscopic view of a parallax barrier system that can be observed as a result becomes possible.

また、図2に示したパララックス・デバイダ方式は、遮光バリアに開かれた1つの開口部を通過して左右視線が交差する交差法の立体視方式である。左右視線が通過する開口部を左眼用、右眼用に左右それぞれの眼の前に用意し、左右視線が交差しないように左右画像をそれぞれの眼と並列に配置すれば、左右視線が交差しない平行法の立体視となる。この場合、遮光バリアに開かれた開口部の数は左眼専用、右眼専用の計2つである。   In addition, the parallax divider method shown in FIG. 2 is an intersecting stereoscopic method in which the left and right lines of sight intersect each other through one opening opened in the light shielding barrier. If left and right eyes are prepared in front of the left and right eyes for the left and right eyes, and the left and right images are placed in parallel with each eye so that the left and right eyes do not intersect, the left and right eyes cross Do not do parallelism stereoscopic vision. In this case, the number of openings opened in the light blocking barrier is two for the left eye and the right eye.

志水英二、岸本俊一共著、「ここまできた立体映像技術」(工業調査会)、p.56-67(2000年)Eiji Shimizu and Shunichi Kishimoto, “Three-Dimensional Image Technology That Has Been Here” (Industry Research Committee), p.56-67 (2000) 井上弘著、「立体視の不思議を探る」(オプトロニクス社)、p.72-78(2002年)Hiroshi Inoue, “Exploring the Mystery of Stereoscopic Vision” (Opttronics), p.72-78 (2002)

しかしながら、元になる視差の付いた左右画像を短冊状に裁断し、1つ置きに相互に並べなおした画像を立体視用画像とする上述のレンチキュラ方式およびパララックス・バリア方式では、非常に多数の短冊状の画像を並べて作製する必要があり、これらを多数のレンズや多数のスリットを介して観察するため、縦に多数の筋の入った立体視画像が観察されるなど、その立体視の品質は充分とは言い難い。   However, in the above-described lenticular method and parallax barrier method in which the left and right images with parallax as a base are cut into strips, and the images that are rearranged every other are used as stereoscopic images, there are a large number of them. In order to observe these through a large number of lenses and a large number of slits, a stereoscopic image with a large number of vertical stripes is observed. Quality is not enough.

また、既存の殆どの立体視装置および前述した方法を採用する立体視装置では、観察面と画像面とが平行となるように構成され、観察者の光軸が画像面に垂直となるように配置する必要がある(垂直視方式)が、垂直視の場合には装置をコンパクトにすることが困難であることに加え、立体視のためのピント調節が一定となるために観察者を疲労させやすいという問題がある。   In addition, most existing stereoscopic devices and stereoscopic devices that employ the above-described method are configured so that the observation surface and the image surface are parallel, and the optical axis of the observer is perpendicular to the image surface. It is necessary to arrange (vertical viewing method), but in the case of vertical viewing, it is difficult to make the device compact, and the focus adjustment for stereoscopic viewing becomes constant, which makes the observer fatigued There is a problem that it is easy.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、疲労感の少ない立体視観察が可能でかつコンパクトな立体視装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a compact stereoscopic device that enables stereoscopic observation with less fatigue.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、両眼視差立体視による立体視装置であって、立体視用に射影変換された右画像と左画像とを表示面上に備え、当該表示面の法線と立体視手段を備えた立体視装置の光軸とが成す観察奥行方向の傾斜角は、0度と異なる角度に設定されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a stereoscopic device using binocular parallax stereoscopic vision, wherein a right image and a left image obtained by projective transformation for stereoscopic vision are provided. On the display surface, and the tilt angle in the observation depth direction formed by the normal of the display surface and the optical axis of the stereoscopic device provided with the stereoscopic means is set to an angle different from 0 degrees. And

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の立体視装置において、前記立体視装置の光学系は前記光軸上に立体視観察用の透光部を備え、当該透光部は左右の観察点を決定する位置に配置され、前記右画像と左画像の分離観察を可能としていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to the first aspect, the optical system of the stereoscopic device includes a light-transmitting part for stereoscopic observation on the optical axis, and the light-transmitting part is a left-right part. The observation point is determined at a position for determining the right image and the left image.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の立体視装置において、前記光軸上の左右の観察点決定位置に、横方向への屈折作用または拡大作用の少なくとも一方を有する光学素子を備えていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to the first or second aspect of the present invention, an optical having at least one of a lateral refracting action and a magnifying action at left and right observation point determination positions on the optical axis. An element is provided.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の立体視装置において、前記立体視装置の光学系は、前記左右の画像からの光を反射させるための凹面鏡を備え、当該凹面鏡により反射された左右画像を分離して立体視観察を可能とすることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the stereoscopic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical system of the stereoscopic device includes a concave mirror for reflecting light from the left and right images, The left and right images reflected by the concave mirror are separated to enable stereoscopic observation.

請求項5に記載の発明は、立体視装置であって、立体視用に設けられた右眼用画像および左眼用画像と、当該画像が配置された平面を望む光軸が通る透光部と、を備え、前記透光部には、右側および左側の光学素子が左右の観察点を決定する位置に並設または接合されて設けられており、前記右眼用画像および左眼用画像の各々は前記光学素子の個数に対応する数の画像に分割され、当該左右の分割画像を交互に配置することで観察画像が形成されており、前記右眼用画像からの光束は前記左側および右側の光学素子により偏角を受けて右側観察点に集光される一方、前記左眼用画像からの光束は前記左側および右側の光学素子により偏角を受けて左側観察点に集光されることにより、前記左右の観察点において前記右画像と左画像の分離観察が可能となるように構成されて虚像を観察することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is a stereoscopic device, in which a right-eye image and a left-eye image provided for stereoscopic viewing, and a light-transmitting portion through which an optical axis for viewing a plane on which the image is arranged are passed. And the right and left optical elements are arranged in parallel or joined at positions that determine the left and right observation points, and the right-eye image and the left-eye image Each of the images is divided into a number of images corresponding to the number of the optical elements, and an observation image is formed by alternately arranging the left and right divided images. The light beam from the left-eye image is focused on the left observation point with the deflection angle by the left and right optical elements. To separate the right image and the left image at the left and right observation points. It is configured such that it is possible, characterized in that to observe the virtual image.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の立体視装置において、前記左側光学素子と前記右側光学素子の各々の中心を結ぶ直線と前記光軸とが直交するように当該左右の光学素子の間に1つの中央部光学素子が設けられており、当該中央部光学素子に対応する左右画像を前記観察画像の中心部に追加配置して観察用画像が形成されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to the fifth aspect, the right and left optical elements are arranged such that a straight line connecting the centers of the left optical element and the right optical element is orthogonal to the optical axis. One central optical element is provided between the elements, and an observation image is formed by additionally arranging left and right images corresponding to the central optical element in the central part of the observation image. To do.

請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の立体視装置において、前記左側光学素子および右側光学素子は、横方向への屈折作用または拡大作用の少なくとも一方を有する光学素子を備えていることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to the fifth or sixth aspect, the left optical element and the right optical element include an optical element having at least one of a lateral refraction action or a magnification action. It is characterized by.

請求項8に記載の発明は、請求項5乃至7の何れかに記載の立体視装置において、前記左側光学素子および右側光学素子は、互いに反対方向に偏心している光学素子であることを特徴とする。   The invention described in claim 8 is the stereoscopic device according to any one of claims 5 to 7, wherein the left optical element and the right optical element are optical elements that are decentered in opposite directions. To do.

請求項9に記載の発明は、請求項5乃至8の何れかに記載の立体視装置において、前記左側光学素子および右側光学素子は、当該左側光学素子および右側光学素子の光軸がそれぞれ観察者側に傾いて配置されている光学素子であることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the stereoscopic device according to any one of claims 5 to 8, wherein the left optical element and the right optical element have an optical axis of the left optical element and the right optical element, respectively. It is an optical element arranged to be inclined to the side.

請求項10に記載の発明は、請求項5乃至9の何れかに記載の立体視装置において、透光部を囲んで窓枠を形成する透光部周縁部をさらに備え、透光部周縁部越しに立体視を行なうよう構成されたことを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is the stereoscopic device according to any one of the fifth to ninth aspects, further comprising a translucent portion peripheral portion that surrounds the translucent portion and forms a window frame, and the translucent portion peripheral portion It is characterized in that it is configured to perform a stereoscopic view over.

請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の立体視装置において、透光部周縁部を含む平面に家型を形成する装置壁面部をさらに備えたことを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to the tenth aspect, the apparatus further includes a device wall surface portion that forms a house shape on a plane including the peripheral portion of the light transmitting portion.

請求項12に記載の発明は、請求項5乃至11の何れかに記載の立体視装置において、透光部と両眼とが所定の位置関係を保持するため頭部に固定するよう構成された装置固定部をさらに備え、透光部は、両眼との距離に関し通常の眼鏡よりも離れた位置に保持されることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to any one of the fifth to eleventh aspects, the translucent portion and both eyes are fixed to the head to maintain a predetermined positional relationship. The apparatus further includes a device fixing portion, and the translucent portion is held at a position away from normal glasses with respect to the distance to both eyes.

請求項13に記載の発明は、請求項1乃至12の何れかに記載の立体視装置において、少なくとも第1および第2の2つの反射鏡を備え、第1の反射鏡は、右画像若しくは右眼用画像を反射して右側観察点へ集光させるとともに、第2の反射鏡は、左画像若しくは左眼用画像を反射して左側観察点へ集光させ、これにより左右の観察点において左右画像の分離観察が可能となるように構成されていることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to any one of the first to twelfth aspects, the first reflecting mirror includes at least a first image and a right image. The second reflecting mirror reflects and condenses the left image or the left eye image to the left observation point, thereby reflecting the left and right observation points. The image display device is configured so that the images can be separated and observed.

請求項14に記載の発明は、請求項5乃至13の何れかに記載の立体視装置において、右眼用画像および左眼用画像は立体視用に射影変換された画像であり、光軸方向に客観的奥行きを有するように傾斜されて配置されていることを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to any one of the fifth to thirteenth aspects, the right-eye image and the left-eye image are images obtained by projective transformation for stereoscopic viewing, and the optical axis direction It is characterized by being inclined so as to have an objective depth.

請求項15に記載の発明は、請求項1乃至14の何れかに記載の立体視装置において、立体視装置の基体は冊子状に折り畳み可能に構成されていることを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to any one of the first to fourteenth aspects, the base of the stereoscopic device is configured to be foldable into a booklet.

請求項16に記載の発明は、請求項1乃至15の何れかに記載の立体視装置において、観察者の視点位置を検出するための視点検出手段と、視点検出手段により検出された視点位置情報に基づいて画像の表示位置を決定する演算手段とを備え、演算手段は、視点位置が立体視観察可能領域内にあるように画像表示位置を常時更新することを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the stereoscopic device according to any one of the first to fifteenth aspects, viewpoint detection means for detecting the viewpoint position of the observer, and viewpoint position information detected by the viewpoint detection means Calculation means for determining the display position of the image based on the image display means, and the calculation means constantly updates the image display position so that the viewpoint position is within the stereoscopic observation possible region.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では光学素子の例として主として凸レンズを取り上げて説明するが、シリンダーレンズ、非球面レンズ、組合わせレンズ、プリズムなどの他の光学素子であってもよく、これらを組み合わせても良い。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, a convex lens will be mainly described as an example of the optical element. However, other optical elements such as a cylinder lens, an aspherical lens, a combination lens, and a prism may be used, or these may be combined.

図3は、本発明の立体視装置の構成原理を説明するための概念図で、図3(a)は光軸(z軸)と立体視用画像面とが垂直となるように構成した状態の図であり、図3(b)は光軸(z軸)と立体視用画像面が垂直からずれるように構成した状態の図である。なお、立体視用画像は紙に表されたもののほか、紙に類する平板上に表されたものやディスプレイに表示されたもの、あるいは投影された画像などであってよい。   FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the configuration principle of the stereoscopic device of the present invention. FIG. 3A is a state in which the optical axis (z axis) and the stereoscopic image plane are perpendicular to each other. FIG. 3B is a diagram showing a state in which the optical axis (z axis) and the stereoscopic image plane are deviated from the vertical. Note that the stereoscopic image may be an image displayed on paper, an image displayed on a flat plate similar to paper, an image displayed on a display, or a projected image.

これらの図は、遮光バリア(射出瞳となる開口部を設けるとともに所定の視線を遮断するための部材)などに設けられた透孔(光を透過させる孔)である射出瞳31を介して左右に配置された立体視用画像32を観察する場合の例を示しており、観察者の左右の両眼の中心を原点として、左眼と右眼を結ぶ線をx軸、光軸方向をz軸、x軸およびz軸と直交する方向をy軸としている。なお、図3において、射出瞳が1つで両眼観察する交差法の立体視装置とすることも、2つの射出瞳(透孔)を設けこれらの各々を左右それぞれの眼で観察する平行法の立体視装置とすることもできる。   These drawings show the left and right sides through an exit pupil 31 which is a through hole (a hole through which light is transmitted) provided in a light shielding barrier (a member for providing an opening serving as an exit pupil and blocking a predetermined line of sight). 3 shows an example of observing a stereoscopic image 32 arranged at the center, where the center of the left and right eyes of the observer is the origin, the line connecting the left eye and the right eye is the x axis, and the optical axis direction is z The direction orthogonal to the axis, the x-axis, and the z-axis is taken as the y-axis. In FIG. 3, a crossing-type stereoscopic device that observes both eyes with one exit pupil is also used. A parallel method in which two exit pupils (through holes) are provided and each of these is observed with the left and right eyes. It can also be set as a stereoscopic device.

なお、「透孔」は、光を透過させるための部分(透光部)を意味し、全くの孔のほか、透明ガラスやレンズなどのような光に対して透明な物体を備えた孔などをも含み得る。   The term “transparent hole” means a part for transmitting light (translucent part). In addition to a complete hole, a hole provided with an object transparent to light such as transparent glass or a lens. May also be included.

(第1実施形態)
従来の立体視装置においては、図3(a)に示すように、光軸(z軸)と立体視用画像面とは垂直に配置されているのに対して、本発明にかかる第1実施形態の立体視装置においては、図3(b)に示すように、光軸(z軸)と立体視用画像面とが成す角度が直角からずれるように、光軸と立体視用画像面の法線とが成す角度で定義される傾斜角θをもたせて構成される。したがって、光軸と立体視用画像面の法線とが成す角度は0度と異なる角度となる。
(First embodiment)
In the conventional stereoscopic device, as shown in FIG. 3A, the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane are arranged perpendicularly, whereas the first embodiment according to the present invention. 3 (b), the optical axis and the stereoscopic image plane are shifted so that the angle formed by the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane deviates from a right angle. It is configured with an inclination angle θ defined by an angle formed with the normal. Therefore, the angle formed by the optical axis and the normal of the stereoscopic image plane is an angle different from 0 degrees.

なお、図3(b)に示した構成では、傾斜角θを正値として光軸(z軸)と立体視用画像面とが成す角度を直角よりも大きな角度となるようにしたが、傾斜角θを負値として光軸(z軸)と立体視用画像面とが成す角度を直角よりも小さな角度となるように構成することも可能である。   In the configuration shown in FIG. 3B, the angle formed by the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane is greater than the right angle with the inclination angle θ as a positive value. It is also possible to configure the angle θ to be a negative value and the angle formed by the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane to be smaller than a right angle.

図3(a)のような垂直視(垂直視とは、奥行き方向との関係で視軸と画像面とが垂直なことであり、画面の横方向が垂直という意味ではない。)状態では、立体視用画像32の上側と下側(すなわちy軸方向)で視点と立体視画像との距離D2はほぼ一定であるが、図3(b)のように傾斜角θをもたせると、立体視用画像32の上側と下側(すなわちy軸方向プラスz軸方向の値となる)では、視点と立体視画像との距離D2が異なることとなり客観的な奥行き(d)がつくことになる。したがって、立体視用画像32の上側を注視した場合と下側を注視した場合とでは、そのピント距離(z軸方向の値)が異なることとなる。   In the vertical view as shown in FIG. 3A (vertical view means that the visual axis and the image plane are perpendicular to each other in the depth direction, and the horizontal direction of the screen does not mean vertical). The distance D2 between the viewpoint and the stereoscopic image is substantially constant on the upper side and the lower side (that is, in the y-axis direction) of the stereoscopic image 32. However, when the inclination angle θ is given as shown in FIG. The distance D2 between the viewpoint and the stereoscopic image is different between the upper side and the lower side of the image 32 (that is, the value in the y-axis direction plus the z-axis direction), and an objective depth (d) is added. Therefore, the focus distance (value in the z-axis direction) differs between when the upper side of the stereoscopic image 32 is watched and when the lower side is watched.

このようなピント調節は、輻輳角とピント位置とが一致するという意味での正確なピント調節ではないものの、少なくとも、立体視用画像32の上側を注視した場合と下側を注視した場合とでは毛様体筋が弛緩したり緊張したりすることでピント調節が行われることとなる。すなわち、輻輳角のみが変化する垂直視のようにピント位置が常に一定の場合には、そのピント位置を維持するために毛様体筋は常に緊張状態にあるのに対して、毛様体筋の運動によりピント調節を行う場合にはそのような緊張状態から開放されるために疲労することが少ないという結果となる。   Such focus adjustment is not an accurate focus adjustment in the sense that the convergence angle and the focus position match, but at least when the upper side of the stereoscopic image 32 is watched and when the lower side is watched. Focus adjustment is performed when the ciliary muscle relaxes or becomes tense. In other words, when the focus position is always constant as in vertical view where only the convergence angle changes, the ciliary muscle is always in tension to maintain the focus position, whereas the ciliary muscle When the focus adjustment is performed by this movement, the result is that there is little fatigue because it is released from such a tension state.

また、傾斜による本発明のピント調節の特徴は、ピント調節が動的に処理できる装置、例えば輻輳角の変化に反応してピント調節距離が変化する装置にあるようなタイムラグや不安定な誤動作による輻輳角とピント調節距離の極端な不一致などの発生がなく、画像面が固定しているのでピント調節距離の変化が静的に作用する。輻輳角とピント位置は一致しないが、傾斜によるピント調節の変化量は小さく、注視点を移動したときに毛様体筋の緊張がほぐれる程度の作用しかない。その上、安定していて誤動作がない。したがって、輻輳角と傾斜の客観的奥行きによるピント位置との新たな不一致によって新たな疲労が発生する規模のピント調節距離の変化ではない。   In addition, the focus adjustment feature of the present invention by inclination is due to a time lag or unstable malfunction that occurs in a device that can dynamically handle the focus adjustment, for example, a device that changes the focus adjustment distance in response to a change in the convergence angle. There is no extreme mismatch between the convergence angle and the focus adjustment distance, and since the image plane is fixed, the change in the focus adjustment distance acts statically. The convergence angle and the focus position do not match, but the amount of change in focus adjustment due to the inclination is small, and there is only an effect that the tension of the ciliary muscle is released when the point of sight is moved. Moreover, it is stable and does not malfunction. Therefore, it is not a change in the focus adjustment distance on a scale where new fatigue occurs due to a new mismatch between the convergence angle and the focus position due to the objective depth of the inclination.

また、視点と立体視用画像32との距離D2および射出瞳31と立体視用画像32との距離D1を一定とすると、立体視装置のサイズLは、図3(a)に示した垂直視の場合にはL=L2=D1であるのに対して、傾斜角θをもたせた図3(b)の構成の場合にはL=L1<D1となり、装置そのものをコンパクトにすることができる。たとえば、本発明の立体視装置を折りたたみ式の冊子スタイルのものとして使用に際して展開して用いることとするような場合には、冊子の表紙などに相当することとなる側面33の面積を小さくすることができ、小型の冊子で手軽に立体視を楽しむことが可能となる。なお、設置式の場合は、側面33が射出瞳を設けた部材の支持部となるが、冊子スタイルと同様にコンパクトに折りたたんで収納可能となる。   Further, if the distance D2 between the viewpoint and the stereoscopic image 32 and the distance D1 between the exit pupil 31 and the stereoscopic image 32 are constant, the size L of the stereoscopic device is the vertical viewing shown in FIG. In this case, L = L2 = D1, whereas in the configuration of FIG. 3B with the inclination angle θ, L = L1 <D1, and the apparatus itself can be made compact. For example, in the case where the stereoscopic device of the present invention is to be deployed and used as a folding booklet style, the area of the side surface 33 corresponding to the cover of the booklet is reduced. It is possible to enjoy stereoscopic viewing easily with a small booklet. In the case of the installation type, the side surface 33 serves as a support portion of the member provided with the exit pupil, but it can be folded and stored in the same manner as the booklet style.

また、このように傾斜角をもたせた場合には、立体視用画像を真上から覗く姿勢をとる必要がなくなるから、楽な姿勢で立体視を楽しむことも可能となるという利点もある。   In addition, when the tilt angle is provided in this way, it is not necessary to take a posture to look into the stereoscopic image from directly above, so that there is an advantage that it is possible to enjoy stereoscopic viewing in an easy posture.

さらに、立体視用画像が光の反射を利用して立体視する画像(反射原稿)である場合には、照明光が射出瞳を構成している部材や観察者の頭部などによって遮られることもなくなるため、十分な光量を確保できることにもなる。特に、交差法の場合は、小型(例えば明視距離の半分の長さ程度)であるにもかかわらず、遮光バリアの開口部と両眼との間に距離があるので、机上に交差法の装置を置いたときも「前のめり」になる必要がなく、読書時のような自然な姿勢で観察できる。   Furthermore, when the stereoscopic image is an image that is stereoscopically viewed using light reflection (reflective document), the illumination light is blocked by the member constituting the exit pupil, the head of the observer, etc. Therefore, a sufficient amount of light can be secured. In particular, in the case of the crossing method, despite the small size (for example, about half the distance of the clear vision distance), there is a distance between the opening of the light shielding barrier and both eyes, so the crossing method is on the desk. There is no need to “turn forward” when the device is placed, so you can observe in a natural posture like when reading.

これらの原理や特徴は、平行法および交差法の場合とも共通である。ただし、平行法の場合は、左眼用と右眼用の射出瞳(レンズ、透孔など)がそれぞれ1つずつ計2つ必要で、両視線が交わらないように、左右の画像を順番で並列に配置するのに対して、交差法の場合は、左眼用と右眼用の共通の射出瞳(レンズ、透孔など)が1つ必要で、両視線が交わるように、左右の画像を反対の順番で並列に配置する、という相違がある。なお、これらの相違点は、他の立体視手段で傾斜立体視用画像を観察する立体視装置にも共通する。   These principles and features are common to the parallel method and the intersection method. However, in the case of the parallel method, two exit pupils (lens, through-hole, etc.) for the left eye and right eye are required, and the left and right images are ordered in order so that the lines of sight do not intersect. In contrast to the parallel arrangement, the crossing method requires one common exit pupil (lens, through-hole, etc.) for the left and right eyes. Are arranged in parallel in the opposite order. These differences are also common to stereoscopic devices that observe tilted stereoscopic images with other stereoscopic means.

実画像を直接観察する場合は実像を観察するが、凸レンズ等の光学素子を介する場合は虚像を観察する。図3(a)および図3(b)では破線で虚像34の位置を示しているが、虚像は画像表示面より遠くにできるので、上述の光学素子を介した立体視装置は、よりコンパクトにすることが可能である。虚像34を観察する場合は、本発明の傾斜角は光軸と虚像面の法線とが成す角度であるのはいうまでもない。   When a real image is directly observed, a real image is observed, but when an optical element such as a convex lens is used, a virtual image is observed. 3 (a) and 3 (b), the position of the virtual image 34 is indicated by a broken line. However, since the virtual image can be farther from the image display surface, the stereoscopic device using the optical element described above is more compact. Is possible. When observing the virtual image 34, it goes without saying that the tilt angle of the present invention is an angle formed by the optical axis and the normal of the virtual image plane.

ここで、本発明の傾斜角のついた立体視装置の立体視方式は、両眼視差による立体視であれば、ステレオペア方式、パララックス・バリア方式、偏光フィルタ方式、電子シャッター方式など、何れの方式によってもかまわない。両眼視差立体視とは、通常は、視差の付いた1組の画像を(右眼で右用画像を左眼で左用画像を)同時に観察する立体視方法をいうが、広義には、観察の瞬間に立体視成立の諸条件が成立しているもの全てを意味する。したがって、ここでは、例えば8つの視差をもつ画像を短冊状に並べたもの(多眼式)も含み得る。   Here, the stereoscopic method of the stereoscopic device with an inclination angle according to the present invention is any of stereo pair method, parallax barrier method, polarization filter method, electronic shutter method, etc. It does not matter depending on the method. Binocular parallax stereoscopic vision usually refers to a stereoscopic method in which a set of images with parallax is observed simultaneously (right image with right eye and left image with left eye). Means all the conditions for establishing stereoscopic vision are met at the moment. Accordingly, here, for example, an image having eight parallaxes arranged in a strip shape (multi-view type) may be included.

図3(b)に示すように傾斜角をもたせる立体視装置においては、立体視用画像を観察した場合に正常な画像として認識するために射影変換を行い、この変換後の画像を立体視用画像として使用する。以下では、射影変換後の画像を傾斜立体視画像と呼ぶ。   As shown in FIG. 3B, in the stereoscopic device having an inclination angle, projective transformation is performed to recognize a normal image when the stereoscopic image is observed, and the converted image is used for stereoscopic vision. Use as an image. Hereinafter, the image after projective transformation is referred to as a tilted stereoscopic image.

図4(a)は、傾斜立体視画像の作製方法を説明するための図である。ここでは、交差法による立体視を説明しているので、光軸41を中心として、この光軸41と垂直になるように、原画に相当する右眼用画像42と左眼用画像43をそれぞれ左側と右側に配置する。図4(a)では、これらの画像42および43は、右眼視線44および左眼視線45の線上であって、かつ、これらの視線44および45の交点Pよりも遠い点(図中でP点よりも左側)に配置されている。   FIG. 4A is a diagram for explaining a method of creating a tilted stereoscopic image. Here, since the stereoscopic vision by the crossing method is described, the right-eye image 42 and the left-eye image 43 corresponding to the original image are respectively displayed so as to be perpendicular to the optical axis 41 with the optical axis 41 as the center. Place on the left and right side. In FIG. 4A, these images 42 and 43 are on the line of the right eye line of sight 44 and the left eye line of sight 45 and farther than the intersection P of these lines of sight 44 and 45 (P in the figure). It is arranged on the left side of the point.

なお、画像42および画像43を配置する位置は、画像42が右眼視線44上に、画像43が左眼視線45上に配置されるのであれば、交点Pよりも観察者側(図中でP点よりも右側)の位置でもよく交点P上の位置でもよい。ここで、輻輳角φは右眼視線44と左眼視線45の交差した角度で与えられる。なお、画像42を右眼視線44に垂直に配置し、画像43を左眼視線45に垂直に配置する方法もある。   The positions where the image 42 and the image 43 are arranged are the positions closer to the observer than the intersection point P (in the figure) if the image 42 is arranged on the right eye line of sight 44 and the image 43 is arranged on the left eye line of sight 45. It may be a position on the right side of the point P or a position on the intersection point P. Here, the convergence angle φ is given by the angle at which the right eye line of sight 44 and the left eye line of sight 45 intersect. There is also a method in which the image 42 is arranged perpendicular to the right eye line of sight 44 and the image 43 is arranged perpendicular to the left eye line of sight 45.

右眼用画像42および左眼用画像43は、必要に応じて分割しておくこともできる。図4(a)ではこれらの画像を、図中に破線で示したように縦方向に2分割している。   The right-eye image 42 and the left-eye image 43 can be divided as necessary. In FIG. 4A, these images are divided into two in the vertical direction as indicated by broken lines in the figure.

右眼および左眼に相当する各視点(RおよびL)と画像42および43とを結ぶ線の延長線上に、面の上部(または下部)が奥行き方向に傾斜した2枚の射影面(右射影面46および左射影面47)を配置し、各視点(RおよびL)を基点として原画である右眼用画像42と左眼用画像43とを、それぞれ右射影面46および左射影面47に射影する。   Two projection planes (right projection) in which the upper part (or lower part) of the plane is inclined in the depth direction on an extension line of the lines connecting the viewpoints (R and L) corresponding to the right eye and the left eye and the images 42 and 43 The plane 46 and the left projection plane 47) are arranged, and the right-eye image 42 and the left-eye image 43, which are the original images with the respective viewpoints (R and L) as the base points, are respectively displayed on the right projection plane 46 and the left projection plane 47. Project.

図4(a)では、右眼の視点Rを基点として右眼用画像42を右射影面46上に射影することで右射影像が作成される様子を図中の矢印付き破線で示しており、このようにして得られる右射影像48が右眼用傾斜立体視画像となる。なお、同様の手順により得られる左射影像49が左眼用傾斜立体視画像となる。   In FIG. 4A, a state in which a right projection image is created by projecting the right eye image 42 onto the right projection plane 46 with the viewpoint R of the right eye as a base point is indicated by a broken line with an arrow in the figure. The right projection image 48 obtained in this manner is a right-eye tilted stereoscopic image. Note that the left projected image 49 obtained by the same procedure is the left-eye tilted stereoscopic image.

図4(b)は、このようにして得られた傾斜立体視画像の様子を説明するための図で、右射影像48および左射影像49は、原画(42および43)の正方形状を反映して矩形を有するが、右射影面46と左射影面47の上部を奥行き側に傾斜させて射影を行ったことにより、上辺が底辺よりも長い矩形となっている。   FIG. 4B is a diagram for explaining the state of the tilted stereoscopic image thus obtained. The right projection image 48 and the left projection image 49 reflect the square shape of the original images (42 and 43). However, the upper side of the right projection surface 46 and the left projection surface 47 is inclined to the depth side, and the upper side is longer than the bottom side.

図4(a)の輻輳角φを小さい角度にした場合、右眼視線44と左眼視線45が各視点と投影面の間で交差しない構成となる。その場合は、いわゆる平行法の構成となる。従って、傾斜立体視画像は平行法による立体視も可能である。その場合は、左眼視線と右眼視線が交差せず、光軸41を中心として、この光軸41と垂直になるように、原画に相当する右眼用画像42と左眼用画像43をそれぞれ右側と左側に配置する。要するに、右目視線上に右眼用画像42を、左眼視線上に左眼用画像43に配置し、各視点(RおよびL)を基点として原画である右眼用画像42と左眼用画像43とを、それぞれ右射影面46および左射影面47に射影する(図7に平行法の傾斜立体視画像が表されている)。上述の射影変換を、コンピュータのプログラム上で処理することも可能である。   When the convergence angle φ in FIG. 4A is set to a small angle, the right eye line of sight 44 and the left eye line of sight 45 do not intersect between the respective viewpoints and the projection plane. In that case, the so-called parallel method is used. Accordingly, the tilted stereoscopic image can be stereoscopically viewed by the parallel method. In that case, the left-eye line of sight and the right-eye line of sight do not intersect each other, and the right-eye image 42 and the left-eye image 43 corresponding to the original image are displayed so as to be perpendicular to the optical axis 41 with the optical axis 41 as the center. Place them on the right and left sides respectively. In short, the right-eye image 42 is arranged on the right visual line, the left-eye image 43 is arranged on the left-eye line of sight, and the right-eye image 42 and the left-eye image, which are the original images based on the viewpoints (R and L). 43 are respectively projected onto the right projection plane 46 and the left projection plane 47 (a parallel stereoscopic tilted stereoscopic image is shown in FIG. 7). The projective transformation described above can be processed on a computer program.

このようにして得られた平行法の傾斜立体視画像は交差法の場合と多少異なり、それぞれが独立した逆台形上の図形となる。   The parallel stereoscopic image obtained in this way is somewhat different from the case of the intersection method, and each becomes an independent inverted trapezoidal figure.

なお、傾斜角の角度θは、視点、射出瞳と画像の距離や表示面の種類によっても異なるが、一般には3度から70度とするのがよく、さらに好ましくは5度から60度の範囲とするのがよい。   The angle θ of the inclination angle varies depending on the viewpoint, the distance between the exit pupil and the image, and the type of the display surface, but is generally preferably 3 to 70 degrees, and more preferably in the range of 5 to 60 degrees. It is good to do.

なお、光学素子を介して傾斜立体視画像を観察する場合は、視線が介する光学素子によって発生する収差を考慮して傾斜立体視画像を補正するのは当然である。また、平行法の立体視画像は平行法用のビュアーで、交差法の立体視画像は交差法用のビュアーで、観察することとするのはいうまでもない。   In the case of observing a tilted stereoscopic image through an optical element, it is natural to correct the tilted stereoscopic image in consideration of the aberration generated by the optical element through which the line of sight passes. Needless to say, the parallel method stereoscopic image is observed with a parallel method viewer, and the cross method stereoscopic image is observed with a cross method viewer.

また、観察する傾斜立体視画像が虚像の場合には、所定の傾斜角は虚像面の法線と光軸との角度になるように構成する。光軸上に設置した光学系で「煽り」を付けて傾斜立体視画像を観察する場合、上記の光学系で観察した煽りの付いた像と光軸とに所定の傾斜角を付ける。その場合、光軸と射出瞳の角度は垂直以外となる。なお、元になる立体視用画像はステレオペア写真でも3DCG(3次元コンピュータグラフィック)等で作製されたものでもよく、静止画でも動画でもよい。動画の場合は動画対応可能なディスプレイに表示する。   Further, when the tilted stereoscopic image to be observed is a virtual image, the predetermined tilt angle is configured to be an angle between the normal line of the virtual image plane and the optical axis. When observing a tilted stereoscopic image with an “inclination” using an optical system installed on the optical axis, a predetermined inclination angle is applied to the image with the inflection observed with the optical system and the optical axis. In that case, the angle between the optical axis and the exit pupil is other than vertical. Note that the original stereoscopic image may be a stereo pair photo, a 3DCG (three-dimensional computer graphic) or the like, and may be a still image or a moving image. In the case of a video, it is displayed on a display that supports video.

また、画像の種類全てではないが、傾斜立体視画像に撮影基線長比を大きくした立体視画像を使用すると豊かな立体感が不快感も少なくして感知可能なことが実験によって確かめられた。ここで、上記傾斜立体視左右画像の元の立体視左右画像の撮影時の撮影基線長比(基線長/撮影距離)であるが、通常より大きい4分の1から10分の1でも、眼に負担の少ないリアルな立体視が得られる。オブジェクト撮影時(近接撮影)は3分の1から30分の1で、風景撮影時は8分の1から200分の1の範囲がよく、より好ましくは、オブジェクト撮影時は4分の1から20分の1で、風景撮影時は10分の1から100分の1の範囲である。   Further, although not all types of images, it was confirmed by experiments that a stereoscopic image with a large photographing base length ratio can be sensed with less discomfort when using a stereoscopic image with a large shooting base length ratio. Here, the photographing baseline length ratio (baseline length / photographing distance) at the time of photographing the original stereoscopic left and right images of the tilted stereoscopic left and right images is 1/4 to 1/10, which is larger than usual. Realistic stereoscopic vision with less burden is obtained. When shooting an object (close-up shooting), the range is 1/3 to 1/30, and when shooting a landscape, the range is preferably 1/8 to 1/200, more preferably 1/4 when shooting an object. It is 1/20, and ranges from 1/10 to 1/100 during landscape photography.

(実施例1)
立体視可能でかつ観察者の眼の負担が大きくならない程度の輻輳角は、レンズなどの光学部品を用いなくとも、遮光バリアの開口部の幅を小さくすることによっても得ることができる。
Example 1
A convergence angle that allows stereoscopic viewing and does not increase the burden on the eyes of the observer can be obtained by reducing the width of the opening of the light shielding barrier without using an optical component such as a lens.

図5は、本発明の立体視装置の第1の構成例を説明するための図で、図5(a)は使用時の状態を、図5(b)は収納時の状態を示している。図5(b)に示すように、この立体視装置は折り畳み可能な一対の表紙を基体としたもので、不使用時には冊子(または書籍)のように折り畳むことのできる冊子形式(書籍形式)のものである。   5A and 5B are diagrams for explaining a first configuration example of the stereoscopic device of the present invention. FIG. 5A shows a state during use, and FIG. 5B shows a state when stored. . As shown in FIG. 5 (b), this stereoscopic device is based on a pair of foldable covers, and is in a booklet format (book format) that can be folded like a booklet (or book) when not in use. Is.

この立体視装置は、第1の表紙51と第2の表紙52とを基体として構成されており、これらの表紙には図5(a)に図示されているようなストッパ57が設けられている。第1の表紙51の上には、観察側から見て左側に右傾斜立体視画像55が、右側に左傾斜立体視画像56が配置されている。この立体視装置を使用する際には、2つのストッパ57により、第1の表紙51と第2の表紙52の成す角度(この角度が傾斜角を決定する)、および、第2の表紙52を折り曲げることで形成される遮光バリア53とその余の第2の表紙52の部分との成す角度(90度)、を固定する。この場合の傾斜角θは20度である。   This stereoscopic device is configured by using a first cover 51 and a second cover 52 as a base, and these covers are provided with a stopper 57 as shown in FIG. 5 (a). . On the first cover 51, a right-inclined stereoscopic image 55 is disposed on the left side and a left-inclined stereoscopic image 56 is disposed on the right side as viewed from the observation side. When using this stereoscopic device, the two stoppers 57 are used to adjust the angle formed by the first cover 51 and the second cover 52 (this angle determines the inclination angle) and the second cover 52. The angle (90 degrees) formed by the light shielding barrier 53 formed by bending and the remaining second cover 52 is fixed. In this case, the inclination angle θ is 20 degrees.

第2の表紙52のうちの遮光バリア53となる部分には射出瞳である開口部54が設けられており、この開口部54を介して右傾斜立体視画像55および左傾斜立体視画像56を観察すると、左眼では遮光バリア53により右傾斜立体視画像55が隠される一方、右眼では遮光バリア53により左傾斜立体視画像56が隠される。すなわち、右眼は右傾斜立体視画像55のみを観察し、左眼は左傾斜立体視画像56のみを観察することとなるから、左右画像の分離観察が容易に行えることとなる。   An opening 54 that is an exit pupil is provided in a portion of the second cover 52 that becomes the light shielding barrier 53, and the right tilted stereoscopic image 55 and the left tilted stereoscopic image 56 are displayed through the opening 54. When observing, the right tilted stereoscopic image 55 is hidden by the light blocking barrier 53 in the left eye, while the left tilted stereoscopic image 56 is hidden by the light blocking barrier 53 in the right eye. That is, since the right eye observes only the right-tilted stereoscopic image 55 and the left eye observes only the left-tilted stereoscopic image 56, the left and right images can be easily separated and observed.

ところで、傾斜した方向から観察したときに正常な画像として観察される画像を、何らのガイドまたは手掛りもない状態で所定の方向から正確に観察することは極めて困難である。このことは、観察画像の縦横での比例関係を所定の関係に設定する必要がある場合に特に顕著である。立体視が不得意な者を含む多数の観察者が、傾斜した方向から観察したときにはじめて正常に見える画像を観察するに際しては、特定の適正な観察方向を誘導するための補助が必要となる。また、このときに、画像が傾斜しているという仕掛けを隠すとより効果的である。   By the way, it is very difficult to accurately observe an image observed as a normal image when observed from an inclined direction from a predetermined direction without any guides or clues. This is particularly noticeable when the proportional relationship in the vertical and horizontal directions of the observed image needs to be set to a predetermined relationship. When a large number of observers including those who are not good at stereoscopic viewing observe images that normally appear when they are observed from an inclined direction, assistance is required to guide a specific appropriate observation direction. . At this time, it is more effective to hide the device that the image is inclined.

遮光バリア53は、傾斜立体視画像が正常な画像として認識される観察方向を観察者に誘導する役割を果たし、傾斜立体視画像が傾斜していることを端的に表す画像の表示面の縁を隠し、同時に、立体視のために必要な左右画像の分離を行わせるという機能を有する。なお、後述する装置に設置された遮光バリアも同様な機能をもつ。   The light shielding barrier 53 plays a role of guiding an observation direction in which the tilted stereoscopic image is recognized as a normal image to the observer, and the edge of the display surface of the image that directly indicates that the tilted stereoscopic image is tilted. It has a function of concealing and simultaneously separating left and right images necessary for stereoscopic viewing. Note that a light shielding barrier installed in an apparatus to be described later has a similar function.

また後で詳説するが、遮光バリアの開口部の幅が狭いので、遮光バリアを黒色で作製し、開口部の左右部分を灰色(遮光バリアの明度と4以内の明度差)にする(図5(a)中の拡大図を参照)。   As will be described in detail later, since the width of the opening of the light shielding barrier is narrow, the light shielding barrier is made of black and the left and right portions of the opening are gray (the brightness difference between the light shielding barrier and the brightness within 4) (FIG. 5). (See enlarged view in (a)).

(実施例2)
図6は、本発明の立体視装置の第2の構成例を説明するための図で、図6(a)は使用時の状態を、図6(b)は収納時の状態を示している。この立体視装置もまた、図6(b)に示すように、この立体視装置は折り畳み可能な一対の表紙を基体としたもので、不使用時には書籍(または手帳)のように折り畳むことのできる書籍形式(手帳形式)のものである。
(Example 2)
6A and 6B are diagrams for explaining a second configuration example of the stereoscopic device of the present invention. FIG. 6A shows a state during use, and FIG. 6B shows a state when stored. . As shown in FIG. 6 (b), the stereoscopic device also has a pair of foldable covers as a base, and can be folded like a book (or notebook) when not in use. The book format (notebook format).

この立体視装置は、第1の表紙61と第2の表紙62とを基体として構成されており、これらの表紙には図6(a)に図示されているようなストッパ67が設けられている。第1の表紙61の上には、観察側から見て左側に右傾斜立体視画像65が、右側に左傾斜立体視画像66が配置されている。この立体視装置を使用する際には、2つのストッパ67により、第1の表紙61と第2の表紙62の成す角度(この角度が傾斜角を決定する)、および、第2の表紙62を折り曲げることで形成される遮光バリア63とその余の第2の表紙62の部分との成す角度(90度)、を固定する。   This stereoscopic device is configured by using a first cover 61 and a second cover 62 as a base, and these covers are provided with stoppers 67 as shown in FIG. 6A. . On the first cover 61, a right-inclined stereoscopic image 65 is arranged on the left side as viewed from the observation side, and a left-inclined stereoscopic image 66 is arranged on the right side. When using this stereoscopic device, the two stoppers 67 cause the angle formed by the first cover sheet 61 and the second cover sheet 62 (this angle determines the inclination angle) and the second cover sheet 62. The angle (90 degrees) formed by the light shielding barrier 63 formed by bending and the remaining portion of the second cover 62 is fixed.

第2の表紙62のうちの遮光バリア63となる部分には凸レンズ68を有する開口部64が設けられており、この凸レンズ68を介して右傾斜立体視画像65および左傾斜立体視画像66を観察すると、遮光バリア63の作用により、右眼は右傾斜立体視画像65のみを観察し、左眼は左傾斜立体視画像66のみを観察することとなるから、左右画像の分離観察が容易に行えることとなる。   An opening 64 having a convex lens 68 is provided in a portion of the second cover 62 that becomes the light shielding barrier 63, and the right tilted stereoscopic image 65 and the left tilted stereoscopic image 66 are observed through the convex lens 68. Then, the right eye observes only the right-tilted stereoscopic image 65 and the left eye observes only the left-tilted stereoscopic image 66 by the action of the light shielding barrier 63, so that the left and right images can be easily observed separately. It will be.

右傾斜立体視画像65と左傾斜立体視画像66は、第1の表紙61と第2の表紙62とのなす角度と射出瞳の位置によって決まる傾斜角(すなわち、右傾斜立体視画像65および左傾斜立体視画像66を望む光軸が第1の表紙61となす角度)と凸レンズ68の収差とを考慮して作成されている。この場合の傾斜角は25度で作製した。   The right tilted stereoscopic image 65 and the left tilted stereoscopic image 66 are tilt angles determined by the angle between the first cover 61 and the second cover 62 and the position of the exit pupil (that is, the right tilted stereoscopic image 65 and the left tilted stereoscopic image 65). The angle formed by the optical axis in which the tilted stereoscopic image 66 is desired and the first cover sheet 61) and the aberration of the convex lens 68 are taken into consideration. In this case, the inclination angle was 25 degrees.

このように開口部64に凸レンズ68を設けると、凸レンズの像拡大機能により、拡大した虚像が実画像より遠くに形成されるため、装置全体をコンパクトにすることが可能となる。その上、レンズの屈折作用により輻輳角を小さくすることができるため、観察に無理のない輻輳角で立体視観察が可能となる。なお、凸レンズはシリンダーレンズ、非球面レンズであってもよく、組み合わせレンズであってもよい。   When the convex lens 68 is provided in the opening 64 in this way, the enlarged virtual image is formed farther than the real image by the image magnification function of the convex lens, so that the entire apparatus can be made compact. In addition, since the convergence angle can be reduced by the refractive action of the lens, stereoscopic observation can be performed at a convergence angle that is easy to observe. The convex lens may be a cylinder lens, an aspheric lens, or a combination lens.

実施例1および実施例2で示した装置は交差法による立体視装置の例である。上述したように、右眼と左眼の前方の所定の位置に、並列にそれぞれの傾斜立体視画像を配置する構成にして平行法の装置とすることが可能である。この場合、左眼用、右眼用の一対の射出瞳(透孔、レンズなど)を用意し、光軸上の眼の前に設置する。   The apparatus shown in Example 1 and Example 2 is an example of a stereoscopic device using a crossing method. As described above, the parallel method apparatus can be configured by arranging the inclined stereoscopic images in parallel at predetermined positions in front of the right eye and the left eye. In this case, a pair of exit pupils (through holes, lenses, etc.) for the left eye and the right eye are prepared and placed in front of the eye on the optical axis.

例えば、図7に示すように、図6(a)に示した交差法による立体視装置に左眼用、右眼用それぞれ1つずつの凸レンズ(68a、68b)の射出瞳を設け、観察側から見て並列に配置された画像(左側に配置された右傾斜立体視画像65と右側に配置された左傾斜立体視画像66)を観察することとすれば、平行法による立体視装置とすることができる。   For example, as shown in FIG. 7, the exit pupil of one convex lens (68a, 68b) for the left eye and one for the right eye is provided in the stereoscopic method using the intersection method shown in FIG. When viewing images arranged in parallel as viewed from the right (a right-inclined stereoscopic image 65 disposed on the left side and a left-inclined stereoscopic image 66 disposed on the right side), a stereoscopic device using the parallel method is obtained. be able to.

図7に示す装置の左右各々の光軸上の凸レンズの前または後に、頂角が光軸側を向くプリズムを追加したり、光軸を曲げる1枚または2枚の鏡を追加して2鏡式のビュアーまたは4鏡式のビュアーにすることも可能である。左右各々の凸レンズを横方向に光軸と反対側に移動して、光束を偏芯させることも可能である。   Before or after the convex lenses on the left and right optical axes of the apparatus shown in FIG. 7, a prism whose apex angle faces the optical axis side is added, or one or two mirrors that bend the optical axis are added to add two mirrors It is also possible to use a four-viewer or a four-viewer. It is also possible to decenter the light beam by moving the left and right convex lenses laterally to the side opposite to the optical axis.

なお、実施例1の図5および本実施例の図6に示したような交差法による遮光バリアを用いた装置では、開口部の幅が狭くなる(両眼幅以下で通常4cm以下程度、光学素子が有るものは多少広くできる)。その上、遮光バリアの開口部と眼との間に距離があるため、開口部の幅が狭くなると極端に視野が狭くなる。特に、遮光バリアが黒色の素材の場合には、視野の両端が狭くなり、視野が欠けて見えなくなる病気のような感覚がして眼に痛みを感じる。   In the apparatus using the light shielding barrier by the intersection method as shown in FIG. 5 of the first embodiment and FIG. 6 of the present embodiment, the width of the opening becomes narrower (the binocular width or less is usually about 4 cm or less, optical The one with the element can be a little wider). In addition, since there is a distance between the opening of the light shielding barrier and the eye, the field of view becomes extremely narrow when the width of the opening is narrowed. In particular, when the light-shielding barrier is a black material, both ends of the field of view are narrowed, and the eye feels painful with a sense of illness that disappears when the field of vision is lost.

そこで、このような痛みを和らげるために、上述した遮光バリアの開口部の左右両側を、観察画像の画素全体の平均値の明度の近傍の明度をもつ素材で作製する(図5(a)および図6(a)中の拡大図を参照)。例えば、遮光バリアを黒色または白色で作製し、開口部の左右部分を観察画像に近い明度の灰色にする。   Therefore, in order to relieve such pain, the left and right sides of the opening of the light shielding barrier described above are made of a material having a lightness in the vicinity of the lightness of the average value of the entire pixels of the observation image (FIG. 5A and FIG. (See the enlarged view in FIG. 6A). For example, the light blocking barrier is made of black or white, and the left and right parts of the opening are made gray with a lightness close to the observed image.

観察画像の画素全体の平均値の明度と上述の遮光バリアの左右部の明度との差は、白を10、黒を0とすると、4以内に設定すると効果的であり、3以内に設定するのが好ましい。発光または透過光が関わる場合は、視点で観測する明るさとする。このような明度差設定は、本発明の遮光バリアで視線を遮断する装置全体に適用できる。   The difference between the lightness of the average value of the entire pixels of the observation image and the lightness of the left and right portions of the light-shielding barrier is effective when set to 4 or less when white is 10 and black is 0, and is set to 3 or less. Is preferred. When light emission or transmitted light is involved, the brightness is observed from the viewpoint. Such brightness difference setting can be applied to the entire apparatus that blocks the line of sight with the light blocking barrier of the present invention.

(実施例3)
図8は、本発明の立体視装置の第3の構成例を説明するための図で、この立体視装置では、傾斜立体視画像の上部を奥行き方向に傾けて配置し、所定の方向から観察するように光軸を傾斜させ、この光軸上の所定位置に、左側光学素子として頂角が光軸側を向いたプリズムL2を貼り合せた凸レンズLと、右側光学素子として頂角が光軸側を向いたプリズムR2を貼り合せた凸レンズRとがそれぞれ視点側から見て左右に配置されている。なお、この立体視装置もまた、折り畳み可能な一対の表紙を基体としたもので、不使用時には書籍(または手帳)のように折り畳むことのできる書籍形式(手帳形式)のものである(図8で冊子基体を破線で表している)。
(Example 3)
FIG. 8 is a diagram for explaining a third configuration example of the stereoscopic device according to the present invention. In this stereoscopic device, the upper part of the tilted stereoscopic image is arranged to be inclined in the depth direction and observed from a predetermined direction. The optical axis is inclined so that a convex lens L having a prism L2 whose apex angle faces the optical axis as a left optical element is bonded to a predetermined position on the optical axis, and the apex angle is an optical axis as a right optical element. Convex lenses R to which prisms R2 facing side are bonded are arranged on the left and right as viewed from the viewpoint side. This stereoscopic device is also based on a pair of foldable covers, and is of a book format (notebook format) that can be folded like a book (or notebook) when not in use (FIG. 8). The booklet substrate is represented by a broken line).

以下では、視点より見て右側にある光学素子を右側光学素子、左側にある光学素子を左側光学素子と記し、光軸と交わる中央にある光学素子を中央部光学素子と記す。すなわち、「中央部光学素子」は素子の中心が光軸上に配置されているもの、「右側光学素子」は素子の中心が観察者から見て光軸の右側に配置されているもの、「左側光学素子」は素子の中心が観察者から見て光軸の左側に配置されているものとして各々が定義される。   Hereinafter, the optical element on the right side when viewed from the viewpoint is referred to as the right optical element, the optical element on the left side is referred to as the left optical element, and the optical element at the center intersecting the optical axis is referred to as the central optical element. That is, the “center optical element” is an element whose center is disposed on the optical axis, and the “right optical element” is an element whose center is disposed on the right side of the optical axis when viewed from the observer. Each of the “left optical elements” is defined as one in which the center of the element is arranged on the left side of the optical axis when viewed from the observer.

第1の表紙71の上には、第1の右傾斜立体視画像75a、第1の左傾斜立体視画像76a、第2の右傾斜立体視画像75b、第2の左傾斜立体視画像76bが、この順序で所定の間隔を有するように配置されており、所定の傾斜角となるように第2の表紙72を展開した状態で開口部74を開いた光学素子支持部材73に設けられたプリズムL2を貼り合せた凸レンズL(左側光学素子)およびプリズムR2を貼り合せた凸レンズR(右側光学素子)を介して、所定の観察位置から各傾斜立体視画像を同時に観察する。なお、光学素子支持部材73は平板で構成され遮光板を兼ねている。   On the first cover 71, there are a first right-tilted stereoscopic image 75a, a first left-tilted stereoscopic image 76a, a second right-tilted stereoscopic image 75b, and a second left-tilted stereoscopic image 76b. These prisms are arranged in this order so as to have a predetermined interval, and are provided on the optical element support member 73 having the opening 74 opened in a state where the second cover 72 is developed so as to have a predetermined inclination angle. Each tilted stereoscopic image is simultaneously observed from a predetermined observation position via a convex lens L (left optical element) bonded with L2 and a convex lens R (right optical element) bonded with prism R2. The optical element support member 73 is a flat plate and also serves as a light shielding plate.

右傾斜立体視画像75aからの光束はプリズムL2付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の右眼に到達する。なお、各画像の光軸側を内側、光軸と反対側を外側と定義する。左傾斜立体視画像76aからの光束はプリズムL2付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の左眼に到達する。右傾斜立体視画像75bからの光束はプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の右眼に到達する。左傾斜立体視画像76bからの光束はプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の左眼に到達する。ここで光学素子から出射した光が「外側に偏角して」いることに特別の意味があるが、これはプリズム、偏芯レンズ及び光学素子の光軸の傾斜とも関係し、実施例4の図9(a)と原理が同一なので後で一括して説明する。   The light beam from the right-tilted stereoscopic image 75a is incident on the convex lens L (left optical element) with the prism L2, deviates outward, and reaches the viewer's right eye. Note that the optical axis side of each image is defined as the inside, and the side opposite to the optical axis is defined as the outside. The light beam from the left-tilted stereoscopic image 76a enters the convex lens L (left optical element) with the prism L2, exits with an angle deviated outward, and reaches the left eye of the observer. The light beam from the right-tilted stereoscopic image 75b enters the convex lens R (right optical element) with the prism R2, exits with an angle deviated outward, and reaches the observer's right eye. The light beam from the left-tilted stereoscopic image 76b enters the convex lens R (right optical element) with the prism R2, exits with a declination outward, and reaches the left eye of the observer. Here, there is a special meaning that the light emitted from the optical element is “deflected to the outside”. This is also related to the inclination of the optical axis of the prism, the eccentric lens, and the optical element. Since the principle is the same as FIG. 9A, a description will be given later.

したがって、観察者の左眼には第1の左傾斜立体視画像76aと第2の左傾斜立体視画像76bが横方向に連続する左眼用画像として観察される一方、右眼には第1の右傾斜立体視画像75aと第2の右傾斜立体視画像75bが横方向に連続する右眼用画像として観察される。   Accordingly, the first left-tilted stereoscopic image 76a and the second left-tilted stereoscopic image 76b are observed as the left-eye image continuous in the horizontal direction on the left eye of the observer, while the first left-tilted stereoscopic image 76b is observed on the right eye. The right tilted stereoscopic image 75a and the second right tilted stereoscopic image 75b are observed as images for the right eye that are continuous in the horizontal direction.

ここで、第1の右傾斜立体視画像75aと第2の右傾斜立体視画像75bは、1枚の右眼用画像を2分割したものである。従って、第1の右傾斜立体視画像75aと右傾斜立体視画像75bを繋ぎ合わせると1枚の右眼用画像になる。これと同様に、第1の左傾斜立体視画像76aと第2の左傾斜立体視画像76bは、1枚の左眼用画像を2分割したものであり、これらの左傾斜立体視画像を繋ぎ合わせると1枚の左眼用画像になる。   Here, the first right-tilted stereoscopic image 75a and the second right-tilted stereoscopic image 75b are obtained by dividing one right-eye image into two. Therefore, when the first right-angled stereoscopic image 75a and the right-angled stereoscopic image 75b are connected, one right-eye image is obtained. Similarly, the first left-tilted stereoscopic image 76a and the second left-tilted stereoscopic image 76b are obtained by dividing one left-eye image into two, and these left-tilted stereoscopic images are connected. When combined, one left-eye image is obtained.

また、凸レンズR及び凸レンズLはレンズの元の光学中心が立体視装置の光軸と反対側にズレている偏心レンズである。偏心レンズを用いることで傾斜立体視画像からの光束をより大きく偏角させることが可能となる。   The convex lens R and the convex lens L are decentered lenses in which the original optical center of the lens is shifted to the side opposite to the optical axis of the stereoscopic device. By using an eccentric lens, it becomes possible to deviate the light beam from the tilted stereoscopic image more greatly.

さらに、右側光学素子および左側光学素子に、光軸側に頂角を向けたプリズムを偏心凸レンズにそれぞれ張り合わせしたので、凸レンズの偏心による偏角とプリズムの偏角とを合わせた偏角の値が得られる。このプリズムの頂角は7度である。   In addition, since the prisms with the apex angle toward the optical axis are bonded to the decentered convex lens on the right optical element and the left optical element, respectively, the declination value obtained by combining the declination of the convex lens and the declination of the prism is can get. The apex angle of this prism is 7 degrees.

なお、これらの偏心凸レンズとプリズムとを一体のプリズム体にしてもよい。これにより偏心凸レンズとプリズムの偏角が複合して作用するので光学素子を薄くすること又は収差を小さくすることが可能で、かつ、立体視用の左右画像が大きな画像である場合でも無理のない輻輳角での観察が可能となる。   The eccentric convex lens and the prism may be integrated into a prism body. As a result, since the declination of the decentered convex lens and the prism acts in combination, the optical element can be made thin or the aberration can be reduced, and even when the left and right images for stereoscopic viewing are large images, it is not unreasonable. Observation at the convergence angle becomes possible.

その上、前記右側光学素子および左側光学素子を観察者側に傾けて、前記右側光学素子および左側光学素子の光軸を観察者側に傾けている。これによってレンズ収差を低減できる。   In addition, the right optical element and the left optical element are tilted toward the viewer, and the optical axes of the right optical element and the left optical element are tilted toward the viewer. Thereby, lens aberration can be reduced.

ここで、各傾斜立体視画像(75a、76a、75b、76b)は互いに所定の間隔を有するように配置されている。これらの間隔は、左右両眼の所定観察位置から観察した場合には死角となり、いわゆる「遊び」の領域となる。   Here, the inclined stereoscopic images (75a, 76a, 75b, 76b) are arranged so as to have a predetermined distance from each other. These intervals become blind spots when observed from the predetermined observation positions of both the left and right eyes, and become a so-called “play” area.

この空白部分にそれぞれの画像を延長すれば(最大空白部分の半分までとなるが)、視点の立体視可能領域に余裕(遊び)ができ、観察者が多少、頭を左右に動かしても立体視可能領域に収まる。このため、頭が多少動いても立体視が可能となるから、観察者の緊張が小さくなり疲労が低減される。上述の「遊び」の領域は実施例4にもある。   By extending each image to this blank area (up to half the maximum blank area), there is room (play) in the stereoscopic viewable area of the viewpoint, and even if the observer moves the head slightly to the left and right Fits in the viewable area. For this reason, stereoscopic vision is possible even if the head moves somewhat, so that the observer's tension is reduced and fatigue is reduced. The above-mentioned “play” area is also in the fourth embodiment.

このように、左右分離観察が無理のない輻輳角で行うことができることに加え、これらの傾斜立体視画像には、画像の上部と下部とで客観的奥行きが設けられているから、この間を注視点が移動することによって眼球の毛様体筋が弛緩と緊張を繰り返し眼の疲労を低減させることができる。   Thus, in addition to being able to perform left and right separated observation at a reasonable convergence angle, these inclined stereoscopic images are provided with objective depths at the top and bottom of the image. By moving the viewpoint, the ciliary muscle of the eyeball repeats relaxation and tension, thereby reducing eye fatigue.

また、レンチキュラ方式にある逆立体視やグレーゾーン(立体視が成立しているか成立していないか不明な領域)がないことに加え、左右画像の分割数が非常に少ない(従って接合部も少ない)ので立体視可能領域から外れたことが明確に視認できるので、自覚的に視点位置の修正が可能となり疲労軽減に効果がある。   In addition, there is no reverse stereo vision or gray zone (area where stereo vision is established or not established) in the lenticular method, and the number of left and right image divisions is very small (and therefore there are few joints). Therefore, it is possible to clearly see that it is out of the stereoscopic view possible region, so that the viewpoint position can be corrected subjectively, which is effective in reducing fatigue.

(実施例4)
図8に示した立体視装置では、右側光学素子と左側光学素子との2つのプリズム付き凸レンズを備える構成とした。このような2つのレンズを中心部で接合させて画像観察すると、人間の眼は中心部の感度が極めて高いために、レンズの接合部に起因する画像の継ぎ目が目立つ結果となる。そこで、本実施例の立体視装置では、このような画像の継ぎ目を左右にずらして継ぎ目を目立たなくすることを目的として、2つの凸レンズの間にもう1つの凸レンズ(中央部光学素子)を追加して、レンズの接合部を左右に振り分ける。この凸レンズの追加に対応させて、中央部光学素子用の右傾斜立体視画像片および左傾斜立体画像片を1枚ずつ追加する。
Example 4
The stereoscopic device shown in FIG. 8 includes a convex lens with two prisms, a right optical element and a left optical element. When observing an image with these two lenses joined at the center, the human eye has extremely high sensitivity at the center, resulting in a conspicuous image seam caused by the joint of the lens. Therefore, in the stereoscopic device of this embodiment, another convex lens (center optical element) is added between the two convex lenses for the purpose of shifting the seam of the image to the left and right to make the seam inconspicuous. Then, the joint portion of the lens is distributed to the left and right. Corresponding to the addition of the convex lens, a right tilted stereoscopic image piece and a left tilted stereoscopic image piece for the central optical element are added one by one.

図9(a)はこのような光学系の構成をとる立体視装置の構成概念図であり、その基本構成は図8に示したものと同様であるので、簡略化のためにレンズと傾斜立体視画像の部分のみを示している。これらを上から見た図である。   FIG. 9A is a conceptual diagram of a stereoscopic device having such an optical system configuration, and its basic configuration is the same as that shown in FIG. Only the portion of the visual image is shown. It is the figure which looked at these from the top.

この立体視装置では、光軸を中心にして左右対称に、図中左側に第1の右傾斜立体視画像81a、第1の左傾斜立体視画像82aおよび第2の右傾斜立体視画像81bを配置し、右側に第2の左傾斜立体視画像82b、第3の右傾斜立体視画像81cおよび第3の左傾斜立体視画像82cを配置している。   In this stereoscopic viewing device, a first right tilted stereoscopic image 81a, a first left tilted stereoscopic image 82a, and a second right tilted stereoscopic image 81b are displayed on the left side in the figure symmetrically about the optical axis. The second left tilted stereoscopic image 82b, the third right tilted stereoscopic image 81c, and the third left tilted stereoscopic image 82c are disposed on the right side.

当然のことであるが、第1〜3の右傾斜立体視画像は1枚の右眼用画像を3分割したものであり、第1〜3の左傾斜立体視画像は1枚の左眼用画像を3分割したものであるから、これらの傾斜立体視画像を横に連結させると1枚の右眼用画像または左眼用画像となる。   As a matter of course, the first to third right tilted stereoscopic images are obtained by dividing one right eye image into three, and the first to third left tilted stereoscopic images are for one left eye. Since the image is divided into three, when these tilted stereoscopic images are connected horizontally, one right-eye image or left-eye image is obtained.

レンズ系は、中心の凸レンズCの左右に、左右対称に凸レンズLにプリズムLを貼り合せたものと、凸レンズRにプリズムを張り合わせたものを接合させ、これらのレンズを傾斜立体視画像と観察者の眼との間に配置する。   The lens system consists of a convex lens L bonded to the left and right of the central convex lens C, and a convex lens R bonded to the prism L. These lenses are joined to a tilted stereoscopic image and an observer. Place between the eyes.

なお、凸レンズLと凸レンズRはレンズの元の光学中心が立体視装置の光軸と反対側にズレている偏心凸レンズである。したがって偏心凸レンズとプリズムとの偏角の値が合計されて偏角が作用する。各凸レンズとプリズムを一体にしてもよく、中央部の凸レンズを含めた光学素子全体を一体に作製してもよい。   The convex lens L and the convex lens R are eccentric convex lenses in which the original optical center of the lens is shifted to the side opposite to the optical axis of the stereoscopic device. Therefore, the declination values act by summing the declination values of the decentered convex lens and the prism. Each convex lens and the prism may be integrated, or the entire optical element including the central convex lens may be integrally manufactured.

第1の右傾斜立体視画像81aからの光束はプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して右眼に到達する。第1の左傾斜立体視画像82aからの光束はプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して左眼に到達する。中央部光学素子用の第2の右傾斜立体視画像81bからの光束は凸レンズC(中央部光学素子)に入射し、出射して右眼に到達する。央部光学素子用の第2の左傾斜立体視画像82bからの光束は凸レンズC(中央部光学素子)に入射し、出射して左眼に到達する。第3の右傾斜立体視画像81cからの光束はプリズムR付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して右眼に到達する。第3の左傾斜立体視画像82cからの光束はプリズムR付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して左眼に到達する。   The light beam from the first right-angled stereoscopic image 81a enters the convex lens L with a prism L (left optical element), exits with a declination outward, and reaches the right eye. The light beam from the first left-tilted stereoscopic image 82a enters the convex lens L with a prism L (left optical element), exits with a declination outward, and reaches the left eye. The light beam from the second right-angled stereoscopic image 81b for the central optical element enters the convex lens C (central optical element), exits, and reaches the right eye. The light beam from the second left-tilt stereoscopic image 82b for the central optical element enters the convex lens C (central optical element), exits, and reaches the left eye. The light beam from the third right-tilted stereoscopic image 81c enters the convex lens R (right optical element) with the prism R, exits with a declination outward, and reaches the right eye. The light beam from the third left-tilted stereoscopic image 82c enters the convex lens R with prism R (right optical element), exits with a declination outward, and reaches the left eye.

したがって、左右両眼で所定観察位置からプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)、凸レンズC(中央部光学素子)およびプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)を介して各画像を同時観察すると、左眼では第1〜3の左傾斜立体視画像が横に連続した左眼用画像が、右眼では第1〜3の右傾斜立体視画像が横に連続した右眼用画像が、各々、無理のない輻輳角で観察される。   Therefore, when each image is simultaneously observed from the predetermined observation position through the convex lens L with the prism L (left optical element), the convex lens C (center optical element), and the convex lens R with prism R2 (right optical element) from both the left and right eyes, In the left eye, the left eye image in which the first to third left inclined stereoscopic images are laterally continuous, and in the right eye, the right eye image in which the first to third right inclined stereoscopic images are laterally continuous are respectively. Observed at a reasonable angle of convergence.

ここで、前述した「左側光学素子に左右立体視画像からの光が入射して、外側(光軸と反対方向)に偏角して出射してそれぞれ左右眼に到達すること」の意味について説明する(右側光学素子も左右対称に考えればよいので説明は省略する)。外側に偏角するということは、上記左右立体視画像をより光軸の外側に配置することが可能なことで、同時に前記左右立体視画像の各々の横幅を大きくできるということである。   Here, the meaning of “the light from the left and right stereoscopic image is incident on the left optical element, deviates outward (in the direction opposite to the optical axis), and exits to reach the left and right eyes” described above, respectively. (The description of the right optical element is omitted because it can be considered symmetrical). To deviate outward means that the left and right stereoscopic images can be arranged further outside the optical axis, and at the same time, the horizontal width of each of the left and right stereoscopic images can be increased.

これは凸レンズとそれに付加するプリズム及び偏心レンズ並びにレンズの光軸の傾きにも関係する問題なのでこれらを一括して説明する。   Since this is a problem related to the convex lens, the prism and eccentric lens attached thereto, and the inclination of the optical axis of the lens, these will be described together.

図9(b)を参照すると、図1(a)で示した凸レンズを横に単純に複数枚並べ、夫々の光学素子に対応する画像を用意すれば、1枚の凸レンズより広い視野が得られる(これはレンチキュラ方式とは微妙に異なる)。この場合には各々の凸レンズの光軸は平行になる。   Referring to FIG. 9B, if a plurality of convex lenses shown in FIG. 1A are simply arranged side by side and images corresponding to the respective optical elements are prepared, a wider field of view than that of a single convex lens can be obtained. (This is slightly different from the lenticular method). In this case, the optical axis of each convex lens is parallel.

しかし、単純に凸レンズを並べ、これに対応する左右画像を所定位置に配置しただけでは画像が重複する現象が起きる(82aと81b、および、82bと81c)。これを回避するには各々の画像の幅を小さくすればよいが、観察可能な領域が狭まり、視野が狭くなる(レンチキュラ方式では右画像および左画像の幅はこれに対応するレンズ幅の半分の幅にしている)。視野が狭い装置はこれでも良い。この場合でも、一対の右画像と左画像を結んだ中心とそれらに対応する光学素子の中心とを結んだ線が観察者側に傾いている等、レンチキュラ方式とは明らかに異なる構成である。さらに、視野が広い(すなわち画像の幅が大きい)装置にするためには下記の(イ)や(ロ)の構成にすることで実現することができる。
(イ)凸レンズの偏角を大きくして、画像を光軸の外側方向に移動する。プリズム、偏心レンズなどで偏角を調整することが可能である。
(ロ)光学素子そのものを観察者側に傾け、画像を光軸の外側方向に移動する。
However, if the convex lenses are simply arranged and the left and right images corresponding to them are simply arranged at predetermined positions, a phenomenon in which the images overlap (82a and 81b and 82b and 81c) occurs. To avoid this, the width of each image can be reduced, but the observable area is narrowed and the field of view is narrowed (in the lenticular method, the width of the right image and the left image is half of the corresponding lens width). Width). An apparatus with a narrow field of view may be used. Even in this case, the configuration is clearly different from the lenticular method in that the line connecting the center connecting the pair of right and left images and the center of the corresponding optical element is inclined toward the viewer. Furthermore, in order to make a device with a wide field of view (that is, a wide image width), it can be realized by the following configurations (a) and (b).
(A) The declination angle of the convex lens is increased, and the image is moved outward of the optical axis. The declination angle can be adjusted with a prism, an eccentric lens, or the like.
(B) The optical element itself is tilted toward the viewer, and the image is moved in the direction outside the optical axis.

これらの構成によって、実用的なレンズ収差の範囲内で、例えば図9(b)に示した装置で最適化した左右画像より大きな左右画像を観察可能になるが、前述したように「左側光学素子に前記光学素子に対応する左右立体視画像からの光がそれぞれ入射して、外側に偏角して出射してそれぞれ左右眼に到達する光路構成となる」のである。内側に偏角して出射した光路構成では画像幅が小さくなる。   These configurations make it possible to observe a larger left and right image within the range of practical lens aberrations, for example, than the left and right images optimized by the apparatus shown in FIG. 9B. In other words, light from right and left stereoscopic images corresponding to the optical elements respectively enters, deviates outward, and exits to reach the left and right eyes, respectively. In the configuration of the optical path emitted with an inward deflection angle, the image width becomes small.

レンズ系は図9(a)に示した態様に限定する必要はなく、図10(a)および(b)に例示したように、中心の凸レンズの左右に配される凸レンズを観察者側に傾けないで接合したもの(図10(a))、中心の凸レンズの左右に複数の凸レンズを配して構成されているもの(図10(b))などの他、これらのレンズ系の左右光学素子にプリズムを付加したものなどであってもよい。   The lens system is not necessarily limited to the mode shown in FIG. 9A, and as illustrated in FIGS. 10A and 10B, the convex lenses arranged on the left and right of the central convex lens are tilted toward the viewer. Left and right optical elements of these lens systems, in addition to those that are joined together (FIG. 10A), those that are configured by arranging a plurality of convex lenses on the left and right of the central convex lens (FIG. 10B), etc. The prism may be added.

なお、図9(a)に示した立体視装置は、一見、レンズ数を少なくしたレンチキュラレンズ方式の立体視装置と類似しているが、レンチキュラレンズ方式では必要とされるレンズ数および短冊状画像が極めて多く、かつ、各レンズの2分の1の幅の短冊状画像を規則正しく配列必要があり、レンズ数を数枚とした場合にはレンズが大きくなりすぎ立体視装置が事実上実現できない方法である。また、レンチキュラレンズ方式は画像の直前にレンズ部を密着させて実像を観察しているが、本発明の立体視装置ではレンズ部を視点と画像との間に配置し虚像を観察しているという原理上の相違点がある。   The stereoscopic device shown in FIG. 9A is similar to the lenticular lens type stereoscopic device with a reduced number of lenses at first glance, but the number of lenses and strip-like images required in the lenticular lens method. A method that requires a regular arrangement of half-width strip images of each lens and the number of lenses is too large to make a stereoscopic device practically impossible. It is. In the lenticular lens method, a real image is observed with the lens unit in close contact immediately before the image. However, in the stereoscopic device of the present invention, the lens unit is arranged between the viewpoint and the image to observe a virtual image. There are differences in principle.

また、本発明の装置(実施例3および実施例4)の場合には、右側光学素子および左側光学素子の光軸は立体視装置の光軸側に傾いている。このように構成すると、右側光学素子の右端および左側光学素子の左側のレンズ収差を小さくすることができる。さらに、例えば右眼で左側光学素子を介して画像観察する際に、光学素子(例えばレンズ)の表面で起こる外部からの光の反射の影響が少なくなる。なお、当然のことであるが、左眼での画像観察の際も上記と同様である。   In the case of the apparatus of the present invention (Example 3 and Example 4), the optical axes of the right optical element and the left optical element are inclined toward the optical axis side of the stereoscopic device. If comprised in this way, the lens aberration of the right end of a right side optical element and the left side of a left side optical element can be made small. Furthermore, for example, when an image is observed through the left optical element with the right eye, the influence of external light reflection that occurs on the surface of the optical element (for example, a lens) is reduced. Of course, the same applies to the image observation with the left eye.

また、実施例3および実施例4で示した右側光学素子と左側光学素子の接合部は多少離れていてもよい。この部分に例えば窓の桟に模したものを付けるようにすると、窓の向こう側に風景などが立体的に見える娯楽性のある装置の提供が可能となると同時に、右側と左側の光学素子の接合部分が隠れるので光学素子およびこれを組み立てる精度が低く済み、安価な装置を提供できるという利点がある。   Further, the joint portion between the right optical element and the left optical element shown in the third and fourth embodiments may be somewhat separated. If this part is imitated, for example, as a window rail, it is possible to provide an entertaining device that allows the scenery to be viewed in three dimensions across the window, and at the same time, join the right and left optical elements. Since the portion is hidden, the optical element and the accuracy of assembling the optical element can be reduced, and there is an advantage that an inexpensive apparatus can be provided.

さらに、実施例3および実施例4の右側光学素子および左側光学素子は、それぞれ複数枚で構成することとしてもよい。ただし、その場合には立体視画像片は光学素子の数の2倍だけ用意する必要がある。また、視野レンズを光学系に追加することも可能である。   Furthermore, the right optical element and the left optical element of Example 3 and Example 4 may each be composed of a plurality of sheets. However, in that case, it is necessary to prepare a stereoscopic image piece twice as many as the number of optical elements. It is also possible to add a field lens to the optical system.

図8、図9(a)、図12(a)および図12(b)の装置で垂直視の装置とする場合は、傾斜角θは0度とし、立体視画像は通常の画像が分割されたものを観察する。   8, 9 (a), 12 (a), and 12 (b), when a vertical viewing device is used, the inclination angle θ is 0 degree, and a stereoscopic image is divided from a normal image. Observe things.

(実施例5)
これまでの実施例で説明してきた立体視装置は全て、光軸方向に画像を配置する構成とされていたが、画像を配置する位置は必ずしも光軸方向に限る必要はない。
(Example 5)
All of the stereoscopic devices described in the embodiments so far are configured to arrange an image in the optical axis direction, but the position where the image is arranged is not necessarily limited to the optical axis direction.

図11は、光軸上に凹面鏡を備えた立体視装置の構成例を説明するための図である。なお、この図に示した装置は設置型であるが、冊子型の装置構成とすることが可能なことはいうまでもない。   FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration example of a stereoscopic device including a concave mirror on the optical axis. Although the apparatus shown in this figure is an installation type, it is needless to say that a booklet type apparatus configuration can be adopted.

この装置に設けられた窓104から左右両眼で覗いた場合の光軸102上には凹面鏡103が配置されており、装置の下面の画像表示部101上に置かれた右傾斜立体視画像105と左傾斜立体視画像106のそれぞれは凹面鏡103により反射されて観察者により認識される。   A concave mirror 103 is disposed on the optical axis 102 when viewed from both the left and right eyes through a window 104 provided in the apparatus, and a right-tilted stereoscopic image 105 placed on the image display unit 101 on the lower surface of the apparatus. And the left inclined stereoscopic image 106 are reflected by the concave mirror 103 and recognized by the observer.

凹面鏡による光の反射は凸レンズの屈折と同じ作用を奏するから、図6(a)に示した装置の凸レンズをこの図に示すように凹面鏡に換えても、同様の原理に基づく立体視装置を構成することができる。なお、当然のことではあるが、左右の傾斜立体視画像(105、106)は凹面鏡103で反射されるので鏡像とし、鏡像にした左右の傾斜立体視画像を観察者から見て上下反対として、左側に右傾斜立体視画像105を、右側に左傾斜立体視画像106を横に並置する。   The reflection of light by the concave mirror has the same effect as the refraction of the convex lens. Therefore, even if the convex lens of the apparatus shown in FIG. 6A is replaced with a concave mirror as shown in this figure, a stereoscopic device based on the same principle is constructed. can do. As a matter of course, the right and left tilted stereoscopic images (105, 106) are reflected by the concave mirror 103, so that they are mirror images, and the right and left tilted stereoscopic images are viewed upside down as viewed from the observer. The right tilt stereoscopic image 105 is juxtaposed on the left side and the left tilt stereo image 106 is juxtaposed side by side on the right side.

凹面鏡103は、傾斜角を有する画像からの光が反射して観察者の視点に到達するように、視点の前方側に傾けて配置する。また、窓104は視点と凹面鏡103との間に設置されて、遮光バリアと同じ作用をする。なお、凹面鏡の存在を隠すとより効果的である。   The concave mirror 103 is arranged to be tilted forward of the viewpoint so that light from an image having an inclination angle is reflected and reaches the observer's viewpoint. In addition, the window 104 is installed between the viewpoint and the concave mirror 103 and has the same function as the light shielding barrier. It is more effective to hide the presence of the concave mirror.

左右の傾斜立体視画像(105、106)からの光は、光軸102上で交差して凹面鏡103に入射し、凹面鏡103で反射されて左右それぞれの眼に正常な像として到達することとなるから、左右両眼で同時に観察すると両眼視差立体視が可能となる。   Light from the right and left tilted stereoscopic images (105, 106) crosses on the optical axis 102 and enters the concave mirror 103, is reflected by the concave mirror 103, and reaches the right and left eyes as a normal image. Therefore, binocular parallax stereoscopic viewing becomes possible by simultaneously observing with both left and right eyes.

凹面鏡は像を拡大でき、かつ、偏角する角度も平面鏡に比較して大きく設定できるので、輻輳角を小さくできる。また、凹面鏡はレンズより大きくしても重量を軽くできるという利点がある。   The concave mirror can enlarge the image, and the angle of declination can be set larger than that of the plane mirror, so that the convergence angle can be reduced. Further, the concave mirror has the advantage that the weight can be reduced even if it is larger than the lens.

凹面鏡103を光軸102に垂直に配置し、視点と凹面鏡103の間にハーフミラーを下部が視点側に45度傾斜するように設置し、傾斜立体視画像は観察者側を下にして、画像の下を画像の上より高くして傾斜角を付け(前のめりの状態になる)ハーフミラーの下に配置した構成にしてもよい。この装置では、左右の傾斜立体視画像105、106からの光は、上述したハーフミラーに反射し、45度折れ曲がって凹面鏡103に入射し、凹面鏡103で反射した光はこのハーフミラーの方へと戻り、ハーフミラーを通過して左右の各眼に到達する。   The concave mirror 103 is arranged perpendicular to the optical axis 102, and a half mirror is installed between the viewpoint and the concave mirror 103 so that the lower part is inclined 45 degrees toward the viewpoint side. It is also possible to adopt a configuration in which the lower part of the image is made higher than the upper part of the image so as to have an inclination angle (become a front-turned state) and placed under the half mirror. In this apparatus, the light from the right and left tilted stereoscopic images 105 and 106 is reflected by the half mirror described above, bent 45 degrees and incident on the concave mirror 103, and the light reflected by the concave mirror 103 is directed toward the half mirror. Return and pass through the half mirror to reach the left and right eyes.

なお、凹面鏡は非球面鏡でもよい。また、装置全体を水平面で面対称に構成して、画像部を上に配置することも可能である。   The concave mirror may be an aspherical mirror. It is also possible to arrange the entire apparatus symmetrically on a horizontal plane and arrange the image portion on top.

このような構成のほか、図12(a)や図12(b)のように反射鏡(平面鏡または曲鏡)を備えるように装置を構成して、これらの反射鏡で画像を反射させることによっても同様の効果を得ることが可能である。   In addition to such a configuration, the apparatus is configured to include a reflecting mirror (a plane mirror or a curved mirror) as shown in FIGS. 12A and 12B, and an image is reflected by these reflecting mirrors. The same effect can be obtained.

図12(a)に示した構成では、第1の反射鏡M1により反射された第1の左眼用画像L1および第2の反射鏡M2により反射された第2の左眼用画像L2が観察者の左眼で認識され、第1の反射鏡M1により反射された第1の右眼用画像R1および第2の反射鏡M2により反射された第2の右眼用画像R2が連続して観察者の右眼で認識され、これにより立体視が可能となる。   In the configuration shown in FIG. 12A, the first left-eye image L1 reflected by the first reflecting mirror M1 and the second left-eye image L2 reflected by the second reflecting mirror M2 are observed. The first right-eye image R1 recognized by the left eye of the person and reflected by the first reflector M1 and the second right-eye image R2 reflected by the second reflector M2 are continuously observed. It is recognized by the right eye of the person, and this enables stereoscopic viewing.

また、図12(b)に示した構成では、第1の反射鏡M1により反射された第1の左眼用画像L1および第2の反射鏡M2により反射された第2の左眼用画像L2が観察者の左眼で、第1の反射鏡M1により反射された第1の右眼用画像R1および第2の反射鏡M2により反射された第2の右眼用画像R2が観察者の右眼で、認識されるとともに、第1および第2の反射鏡の後方に配置されている第3の反射鏡M3により反射された第3の右眼用画像R3および第4の反射鏡M4により反射された第3の左眼用画像L3が、それぞれ観察者の右眼および左眼で認識され、これにより立体視が可能となる。   In the configuration shown in FIG. 12B, the first left-eye image L1 reflected by the first reflecting mirror M1 and the second left-eye image L2 reflected by the second reflecting mirror M2 are used. Is the left eye of the observer, and the first right-eye image R1 reflected by the first reflector M1 and the second right-eye image R2 reflected by the second reflector M2 are the right of the observer. Recognized by the eye and reflected by the third right-eye image R3 and the fourth reflecting mirror M4 reflected by the third reflecting mirror M3 disposed behind the first and second reflecting mirrors. The third left-eye image L3 thus recognized is recognized by the observer's right eye and left eye, respectively, thereby enabling stereoscopic viewing.

なお、このような構成とする場合には、各画像は鏡像とすることが必要であることはいうまでもない。図12(a)および図12(b)で示した装置では、左右一対の反射鏡(M1とM2、M3とM4)が反射面側の角度が鈍角で配置されているが、前記角度を鋭角にして、各々の図で示した光路とは反対側に反射させる構成にすることも可能である。この場合、各々の画像の配置は左右および前後が反対になる。   Needless to say, in such a configuration, each image needs to be a mirror image. In the apparatus shown in FIGS. 12A and 12B, the pair of left and right reflecting mirrors (M1 and M2, M3 and M4) are arranged with an obtuse angle on the reflecting surface side. Thus, it is possible to have a configuration in which the light is reflected to the opposite side of the optical path shown in each figure. In this case, the arrangement of each image is reversed on the left and right and front and back.

(実施例6)
上述した全ての実施例は、光軸を中心として画像を向いて光軸の右側に右眼を左側に左眼を置いたときに立体視観察が可能であり、装置の光軸の一方に両眼を配置して立体視を観察することはできない装置である。
(Example 6)
All the embodiments described above are capable of stereoscopic observation when the image is directed around the optical axis and the right eye is placed on the right side of the optical axis and the left eye is placed on the left side of the optical axis. It is an apparatus that cannot arrange stereoscopic vision by locating eyes.

しかし、視点が移動して立体視観察可能領域を外れたとき、画像表示部に表示された画像を最適な位置に移動して表示し、これを繰り返せば、常に視点が立体視観察可能領域に収まることとなる。   However, when the viewpoint moves and moves out of the stereoscopic observation possible area, the image displayed on the image display unit is moved to the optimal position and displayed, and if this is repeated, the viewpoint always becomes the stereoscopic observation possible area. Will fit.

このような立体視装置は、コンピュータにより、図13に示した以下のステップを実行可能に構成することで実現することができる。具体的には、先ず、観察者の視点を検出するための手段(例えばヘッドトラッキング装置など)で視点を検出する(S11)。次に、ステップS11で得られた値に基づいて、画像表示部であるディスプレイに表示する画像の表示位置を算出し(S12)、算出された画像表示位置を表示位置として決定して(S13)、当該位置に画像表示する(S14)。これらのステップS11〜S14を繰り返し、画像表示位置を更新することにより、常にディスプレイの最適な位置に画像を表示する。なお、ステップS14における画像表示に際しては、レンズ収差を考慮した画像補正を施して表示することとすることが好ましい。また、左右両画像の水平位置補正をしてもよい。   Such a stereoscopic device can be realized by a computer that can execute the following steps shown in FIG. Specifically, first, the viewpoint is detected by means for detecting the viewpoint of the observer (for example, a head tracking device) (S11). Next, based on the value obtained in step S11, the display position of the image displayed on the display as the image display unit is calculated (S12), and the calculated image display position is determined as the display position (S13). Then, an image is displayed at the position (S14). By repeating these steps S11 to S14 and updating the image display position, the image is always displayed at the optimum position on the display. In displaying the image in step S14, it is preferable to display the image with image correction taking lens aberration into consideration. Further, the horizontal position of both the left and right images may be corrected.

これまでの実施例において、各傾斜立体視画像は必ずしも同一平面上になくてもよく、複数の画像を各画像面が180度以下の角度で交わるように、内曲または外曲の面取りスクリーン状および曲面状に配置してもよい。さらに、装置全体を頭部に装着するHMDにしてもよく、携帯電話およびモバイルコンピュータ等に搭載することも可能である。   In the embodiments so far, the inclined stereoscopic images do not necessarily have to be on the same plane, and a plurality of images have a chamfered screen shape of an inner curve or an outer curve so that each image plane intersects at an angle of 180 degrees or less. Alternatively, they may be arranged in a curved shape. Furthermore, the entire apparatus may be an HMD that is worn on the head, and may be mounted on a mobile phone, a mobile computer, or the like.

前述の冊子式または設置式の装置で、射出瞳部である遮光バリアまたは観察用光学素子と立体視画像表示部とをセパレート式にしたり、立体視画像表示部を取り替え式にしたりして、観賞時に両者を組み合わせて使用する装置にすることも可能である。   With the aforementioned booklet-type or installation-type device, the light-shielding barrier or observation optical element that is the exit pupil part and the stereoscopic image display part can be separated, or the stereoscopic image display part can be replaced. It is also possible to make a device that sometimes uses both in combination.

(第2実施形態)
本実施形態においては、従来の立体視装置と同様、図3(a)に示すように、光軸(z軸)と立体視用画像面とは垂直に配置された装置を用いて説明を行なうが、上述の第1実施形態の立体視装置において採用されている傾斜を有する立体視用画像の技術を合わせて用いることもできる。すなわち、本実施形態に第1実施形態の構成を加えることにより、立体視洋画像を傾斜させることによる効果に加え、本実施形態による効果をさらに享受することができるが、傾斜を行なわず、すなわち傾斜角θを0とした場合も本実施形態の効果を得ることができるのである。なお、傾斜角0および垂直視とは、視軸と立体視画像面の縦方向との角度のことであり、横方向との角度は含まない。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as in the conventional stereoscopic device, as shown in FIG. 3A, the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane will be described using a device arranged vertically. However, it is also possible to use the stereoscopic image technique having the inclination employed in the stereoscopic device of the first embodiment described above. That is, by adding the configuration of the first embodiment to the present embodiment, in addition to the effect of tilting the stereoscopic image, the effect of the present embodiment can be further enjoyed, but without tilting, that is, Even when the inclination angle θ is set to 0, the effect of this embodiment can be obtained. Note that the tilt angle 0 and the vertical view are angles between the visual axis and the vertical direction of the stereoscopic image plane, and do not include the angle with the horizontal direction.

(実施例1)
図14は、本実施形態の立体視装置の一例を説明するための図であり、この立体視装置では、立体視画像は傾斜していないが、図8に示すように傾斜立体視画像の上部を奥行き方向に傾けて配置し、所定の方向から観察するように光軸を傾斜させることもできる。
Example 1
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of the stereoscopic device of the present embodiment. In this stereoscopic device, the stereoscopic image is not inclined, but as shown in FIG. It is also possible to tilt the optical axis so that the optical axis can be observed from a predetermined direction.

光軸上の所定位置に、左側光学素子として頂角が光軸側を向いたプリズムL2を貼り合せた凸レンズLと、右側光学素子として頂角が光軸側を向いたプリズムR2を貼り合せた凸レンズRとがそれぞれ視点側から見て左右に配置されている。なお、この立体視装置もまた、折り畳み可能な一対の表紙を基体としたもので、不使用時には書籍(または手帳)のように折り畳むことのできる書籍形式(手帳形式)のものである(図8および15で冊子基体を破線で表している)。   At a predetermined position on the optical axis, a convex lens L in which a prism L2 whose apex angle faces the optical axis is bonded as a left optical element, and a prism R2 whose apex angle faces the optical axis is bonded as a right optical element. Convex lenses R are arranged on the left and right as viewed from the viewpoint. This stereoscopic device is also based on a pair of foldable covers, and is of a book format (notebook format) that can be folded like a book (or notebook) when not in use (FIG. 8). And 15, the booklet substrate is represented by a broken line).

以下では、視点より見て右側にある光学素子を右側光学素子、左側にある光学素子を左側光学素子と記し、光軸と交わる中央にある光学素子を中央部光学素子と記す。すなわち、「中央部光学素子」は素子の中心が光軸上に配置されているもの、「右側光学素子」は素子の中心が観察者から見て光軸の右側に配置されているもの、「左側光学素子」は素子の中心が観察者から見て光軸の左側に配置されているものとして各々が定義される。   Hereinafter, the optical element on the right side when viewed from the viewpoint is referred to as the right optical element, the optical element on the left side is referred to as the left optical element, and the optical element at the center intersecting the optical axis is referred to as the central optical element. That is, the “center optical element” is an element whose center is disposed on the optical axis, and the “right optical element” is an element whose center is disposed on the right side of the optical axis when viewed from the observer. Each of the “left optical elements” is defined as one in which the center of the element is arranged on the left side of the optical axis when viewed from the observer.

第1の表紙151の上には、第1の右立体視画像155a、第1の左立体視画像156a、第2の右立体視画像155b、第2の左立体視画像156bが、この順序で所定の間隔を有するように配置されており、光軸と垂直になる(あるいは所定の傾斜角となる)ように第2の表紙152を展開した状態で開口部154を開いた光学素子支持部材153に設けられたプリズムL2を貼り合せた凸レンズL(左側光学素子)およびプリズムR2を貼り合せた凸レンズR(右側光学素子)を介して、所定の観察位置から各立体視画像を同時に観察する。なお、光学素子支持部材153は平板で構成され遮光板を兼ねている。   On the first cover 151, a first right stereoscopic image 155a, a first left stereoscopic image 156a, a second right stereoscopic image 155b, and a second left stereoscopic image 156b are arranged in this order. An optical element support member 153 which is arranged so as to have a predetermined interval and opens the opening 154 in a state where the second cover 152 is developed so as to be perpendicular to the optical axis (or to have a predetermined inclination angle). Each stereoscopic image is observed simultaneously from a predetermined observation position via a convex lens L (left optical element) bonded with the prism L2 and a convex lens R (right optical element) bonded with the prism R2. The optical element support member 153 is a flat plate and also serves as a light shielding plate.

右立体視画像155aからの光束はプリズムL2付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の右眼に到達する。なお、各画像の光軸側を内側、光軸と反対側を外側と定義する。左立体視画像156aからの光束はプリズムL2付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の左眼に到達する。右立体視画像155bからの光束はプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の右眼に到達する。左立体視画像156bからの光束はプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して観察者の左眼に到達する。ここで光学素子から出射した光が「外側に偏角して」いることに特別の意味があるが、この点については図9(a)を参照して後述する。   The light flux from the right stereoscopic image 155a enters the convex lens L (left optical element) with the prism L2, exits with a declination outward, and reaches the right eye of the observer. Note that the optical axis side of each image is defined as the inside, and the side opposite to the optical axis is defined as the outside. The light beam from the left stereoscopic image 156a is incident on the convex lens L (left optical element) with the prism L2, deviated outward, and reaches the left eye of the observer. The light beam from the right stereoscopic image 155b enters the convex lens R (right optical element) with the prism R2, exits with an angle deviated outward, and reaches the observer's right eye. The light beam from the left stereoscopic image 156b is incident on the convex lens R (right optical element) with the prism R2, deviated outward, and reaches the left eye of the observer. Here, there is a special meaning that the light emitted from the optical element is “deflected outward”. This point will be described later with reference to FIG.

したがって、観察者の左眼には第1の左立体視画像156aと第2の左立体視画像156bが横方向に連続する左眼用画像として観察される一方、右眼には第1の右立体視画像155aと第2の右立体視画像155bが横方向に連続する右眼用画像として観察される。   Therefore, the first left stereoscopic image 156a and the second left stereoscopic image 156b are observed as a left-eye image continuous in the horizontal direction in the left eye of the observer, while the first right stereoscopic image 156a and the second left stereoscopic image 156b are observed in the right eye. The stereoscopic image 155a and the second right stereoscopic image 155b are observed as right-eye images that are continuous in the horizontal direction.

ここで、第1の右立体視画像155aと第2の右立体視画像155bは、1枚の右眼用画像を2分割したものである。従って、第1の右立体視画像155aと右立体視画像155bを繋ぎ合わせると1枚の右眼用画像になる。これと同様に、第1の左立体視画像156aと第2の左立体視画像156bは、1枚の左眼用画像を2分割したものであり、これらの左立体視画像を繋ぎ合わせると1枚の左眼用画像になる。   Here, the first right stereoscopic image 155a and the second right stereoscopic image 155b are obtained by dividing one right-eye image into two. Therefore, when the first right stereoscopic image 155a and the right stereoscopic image 155b are connected, one right-eye image is obtained. Similarly, the first left stereoscopic image 156a and the second left stereoscopic image 156b are obtained by dividing one image for the left eye into two, and when these left stereoscopic images are connected, 1 It becomes the image for the left eye.

また、凸レンズR及び凸レンズLはレンズの元の光学中心が立体視装置の光軸と反対側にズレている偏心レンズである。偏心レンズを用いることで立体視画像からの光束をより大きく偏角させることが可能となる。   The convex lens R and the convex lens L are decentered lenses in which the original optical center of the lens is shifted to the side opposite to the optical axis of the stereoscopic device. By using an eccentric lens, it becomes possible to deviate the light beam from the stereoscopic image more greatly.

さらに、右側光学素子および左側光学素子に、光軸側に頂角を向けたプリズムを偏心凸レンズにそれぞれ張り合わせしたので、凸レンズの偏心による偏角とプリズムの偏角とを合わせた偏角の値が得られる。このプリズムの頂角は7度である。   In addition, since the prisms with the apex angle toward the optical axis side are bonded to the decentered convex lens on the right optical element and the left optical element, respectively, the declination value obtained by combining the declination of the convex lens and the declination of the prism is can get. The apex angle of this prism is 7 degrees.

なお、これらの偏心凸レンズとプリズムとを一体のプリズム体にしてもよい。これにより偏心凸レンズとプリズムの偏角が複合して作用するので光学素子を薄くすること又は収差を小さくすることが可能で、かつ、立体視用の左右画像が大きな画像である場合でも無理のない輻輳角での観察が可能となる。   The eccentric convex lens and the prism may be integrated into a prism body. As a result, since the declination of the decentered convex lens and the prism acts in combination, the optical element can be made thin or the aberration can be reduced, and even when the left and right images for stereoscopic viewing are large images, it is not unreasonable. Observation at the convergence angle becomes possible.

その上、前記右側光学素子および左側光学素子を観察者側に傾けて、前記右側光学素子および左側光学素子の光軸を観察者側に傾けている。これによってレンズ収差を低減できる。   In addition, the right optical element and the left optical element are tilted toward the viewer, and the optical axes of the right optical element and the left optical element are tilted toward the viewer. Thereby, lens aberration can be reduced.

ここで、各立体視画像(155a、156a、155b、156b)は互いに所定の間隔を有するように配置されている。これらの間隔は、左右両眼の所定観察位置から観察した場合には死角となり、いわゆる「遊び」の領域となる。   Here, the stereoscopic images (155a, 156a, 155b, 156b) are arranged so as to have a predetermined distance from each other. These intervals become blind spots when observed from the predetermined observation positions of both the left and right eyes, and become a so-called “play” area.

この空白部分にそれぞれの画像を延長すれば(最大空白部分の半分までとなるが)、視点の立体視可能領域に余裕(遊び)ができ、観察者が多少、頭を左右に動かしても立体視可能領域に収まる。このため、頭が多少動いても立体視が可能となるから、観察者の緊張が小さくなり疲労が低減される。本実施形態のいずれの実施例も上述の「遊び」の領域を含めることができる。   By extending each image to this blank area (up to half the maximum blank area), there is room (play) in the stereoscopic viewable area of the viewpoint, and even if the observer moves the head slightly to the left and right Fits in the viewable area. For this reason, stereoscopic vision is possible even if the head moves somewhat, so that the observer's tension is reduced and fatigue is reduced. Any example of this embodiment may include the “play” area described above.

また、レンチキュラ方式にある逆立体視やグレーゾーン(立体視が成立しているか成立していないか不明な領域)がないことに加え、左右画像の分割数が非常に少ない(従って接合部も少ない)ので立体視可能領域から外れたことが明確に視認できるので、自覚的に視点位置の修正が可能となり疲労軽減に効果がある。   In addition, there is no reverse stereo vision or gray zone (area where stereo vision is established or not established) in the lenticular method, and the number of left and right image divisions is very small (and therefore there are few joints). Therefore, it is possible to clearly see that it is out of the stereoscopic view possible region, so that the viewpoint position can be corrected subjectively, which is effective in reducing fatigue.

(実施例2)
図14を参照して本実施形態の原理を実現する立体視装置および実施例を説明したが、以下でこの応用例をさらに説明する。本実施形態の立体視装置では、右側光学素子と左側光学素子との2つのプリズム付き凸レンズを備える構成として説明したが、このような2つのレンズを中心部で接合させて画像観察すると、人間の眼は中心部の感度が極めて高いために、レンズの接合部に起因する画像の継ぎ目が目立つ結果となる。そこで、本実施例の立体視装置では、このような画像の継ぎ目を左右にずらして継ぎ目を目立たなくすることを目的として、2つの凸レンズの間にもう1つの凸レンズ(中央部光学素子)を追加して、レンズの接合部を左右に振り分ける。この凸レンズの追加に対応させて、中央部光学素子用の右立体視画像片および左立体画像片を1枚ずつ追加する。
(Example 2)
The stereoscopic device and the example for realizing the principle of the present embodiment have been described with reference to FIG. 14, and this application example will be further described below. The stereoscopic device according to the present embodiment has been described as a configuration having two convex lenses with prisms, a right optical element and a left optical element. However, when such two lenses are joined at the center, and an image is observed, Since the eye has extremely high sensitivity at the center, the result is a conspicuous image seam caused by the joint of the lens. Therefore, in the stereoscopic device of this embodiment, another convex lens (center optical element) is added between the two convex lenses for the purpose of shifting the seam of the image to the left and right to make the seam inconspicuous. Then, the joint portion of the lens is distributed to the left and right. Corresponding to the addition of the convex lens, a right stereoscopic image piece and a left stereoscopic image piece for the central optical element are added one by one.

図9(a)はこのような光学系の構成をとる立体視装置の構成概念図であり、その基本構成は図14に示したものと同様であるので、簡略化のためにレンズと立体視画像の部分のみを示している。これらを上から見た図である。   FIG. 9A is a conceptual diagram of a stereoscopic apparatus having such an optical system configuration, and the basic configuration is the same as that shown in FIG. Only the image portion is shown. It is the figure which looked at these from the top.

この立体視装置では、光軸を中心にして左右対称に、図中左側に第1の右立体視画像81a、第1の左立体視画像82aおよび第2の右立体視画像81bを配置し、右側に第2の左立体視画像82b、第3の右立体視画像81cおよび第3の左立体視画像82cを配置している。   In this stereoscopic device, a first right stereoscopic image 81a, a first left stereoscopic image 82a, and a second right stereoscopic image 81b are arranged on the left side in the figure symmetrically about the optical axis, A second left stereoscopic image 82b, a third right stereoscopic image 81c, and a third left stereoscopic image 82c are arranged on the right side.

当然のことであるが、第1〜3の右立体視画像は1枚の右眼用画像を3分割したものであり、第1〜3の左立体視画像は1枚の左眼用画像を3分割したものであるから、これらの立体視画像を横に連結させると1枚の右眼用画像または左眼用画像となる。   As a matter of course, the first to third right stereoscopic images are obtained by dividing one right-eye image into three, and the first to third left stereoscopic images are one left-eye image. Since these stereoscopic images are divided into three, when these stereoscopic images are connected horizontally, one right-eye image or left-eye image is obtained.

レンズ系は、中心の凸レンズCの左右に、左右対称に凸レンズLにプリズムLを貼り合せたものと、凸レンズRにプリズムを張り合わせたものを接合させ、これらのレンズを立体視画像と観察者の眼との間に配置する。   In the lens system, the left and right sides of the central convex lens C are joined in a symmetrical manner with a convex lens L bonded to a prism L and a convex lens R bonded with a prism L, and these lenses are connected to a stereoscopic image and an observer. Place between eyes.

なお、凸レンズLと凸レンズRはレンズの元の光学中心が立体視装置の光軸と反対側にズレている偏心凸レンズである。したがって偏心凸レンズとプリズムとの偏角の値が合計されて偏角が作用する。各凸レンズとプリズムを一体にしてもよく、中央部の凸レンズを含めた光学素子全体を一体に作製してもよい。   The convex lens L and the convex lens R are eccentric convex lenses in which the original optical center of the lens is shifted to the side opposite to the optical axis of the stereoscopic device. Therefore, the declination values act by summing the declination values of the decentered convex lens and the prism. Each convex lens and the prism may be integrated, or the entire optical element including the central convex lens may be integrally manufactured.

第1の右立体視画像81aからの光束はプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して右眼に到達する。第1の左立体視画像82aからの光束はプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して左眼に到達する。中央部光学素子用の第2の右立体視画像81bからの光束は凸レンズC(中央部光学素子)に入射し、出射して右眼に到達する。央部光学素子用の第2の左立体視画像82bからの光束は凸レンズC(中央部光学素子)に入射し、出射して左眼に到達する。第3の右立体視画像81cからの光束はプリズムR付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して右眼に到達する。第3の左立体視画像82cからの光束はプリズムR付き凸レンズR(右側光学素子)に入射し、外側に偏角して出射して左眼に到達する。   The light beam from the first right stereoscopic image 81a enters the convex lens L with a prism L (left optical element), exits with a declination outward, and reaches the right eye. The light beam from the first left stereoscopic image 82a enters the convex lens L with a prism L (left optical element), exits with a declination outward, and reaches the left eye. The light beam from the second right stereoscopic image 81b for the central optical element enters the convex lens C (central optical element), exits, and reaches the right eye. The light beam from the second left stereoscopic image 82b for the central optical element enters the convex lens C (central optical element), exits, and reaches the left eye. The light beam from the third right stereoscopic image 81c is incident on the convex lens R with prism R (right optical element), deviates outward, and reaches the right eye. The light beam from the third left stereoscopic image 82c enters the convex lens R (right optical element) with the prism R, exits with a declination outward, and reaches the left eye.

したがって、左右両眼で所定観察位置からプリズムL付き凸レンズL(左側光学素子)、凸レンズC(中央部光学素子)およびプリズムR2付き凸レンズR(右側光学素子)を介して各画像を同時観察すると、左眼では第1〜3の左立体視画像が横に連続した左眼用画像が、右眼では第1〜3の右立体視画像が横に連続した右眼用画像が、各々、無理のない輻輳角で観察される。   Therefore, when each image is simultaneously observed from the predetermined observation position through the convex lens L with the prism L (left optical element), the convex lens C (center optical element), and the convex lens R with prism R2 (right optical element) from both the left and right eyes, In the left eye, the left eye image in which the first to third left stereoscopic images are laterally continuous, and in the right eye, the right eye image in which the first to third right stereoscopic images are laterally continuous are impossible. Observed with no convergence angle.

ここで、前述した「左側光学素子に左右立体視画像からの光が入射して、外側(光軸と反対方向)に偏角して出射してそれぞれ左右眼に到達すること」の意味について説明する(右側光学素子も左右対称に考えればよいので説明は省略する)。外側に偏角するということは、上記左右立体視画像をより光軸の外側に配置することが可能なことで、同時に前記左右立体視画像の各々の横幅を大きくできるということである。   Here, the meaning of “the light from the left and right stereoscopic image is incident on the left optical element, deviates outward (in the direction opposite to the optical axis), and exits to reach the left and right eyes” described above, respectively. (The description of the right optical element is omitted because it can be considered symmetrical). To deviate outward means that the left and right stereoscopic images can be arranged further outside the optical axis, and at the same time, the horizontal width of each of the left and right stereoscopic images can be increased.

これは凸レンズとそれに付加するプリズム及び偏心レンズ並びにレンズの光軸の傾きにも関係する問題なのでこれらを一括して説明する。   Since this is a problem related to the convex lens, the prism and eccentric lens attached thereto, and the inclination of the optical axis of the lens, these will be described together.

図9(b)を参照すると、図1(a)で示した凸レンズを横に単純に複数枚並べ、夫々の光学素子に対応する画像を用意すれば、1枚の凸レンズより広い視野が得られる(これはレンチキュラ方式とは微妙に異なる)。この場合には各々の凸レンズの光軸は平行になる。   Referring to FIG. 9B, if a plurality of convex lenses shown in FIG. 1A are simply arranged side by side and images corresponding to the respective optical elements are prepared, a wider field of view than that of a single convex lens can be obtained. (This is slightly different from the lenticular method). In this case, the optical axis of each convex lens is parallel.

しかし、単純に凸レンズを並べ、これに対応する左右画像を所定位置に配置しただけでは画像が重複する現象が起きる(82aと81b、および、82bと81c)。これを回避するには各々の画像の幅を小さくすればよいが、観察可能な領域が狭まり、視野が狭くなる(レンチキュラ方式では右画像および左画像の幅はこれに対応するレンズ幅の半分の幅にしている)。視野が狭い装置はこれでも良い。この場合でも、一対の右画像と左画像を結んだ中心とそれらに対応する光学素子の中心とを結んだ線が観察者側に傾いている等、レンチキュラ方式とは明らかに異なる構成である。さらに、視野が広い(すなわち画像の幅が大きい)装置にするためには下記の(イ)や(ロ)の構成にすることで実現することができる。
(イ)凸レンズの偏角を大きくして、画像を光軸の外側方向に移動する。プリズム、偏心レンズなどで偏角を調整することが可能である。
(ロ)光学素子そのものを観察者側に傾け、画像を光軸の外側方向に移動する。
However, if the convex lenses are simply arranged and the left and right images corresponding to them are simply arranged at predetermined positions, a phenomenon in which the images overlap (82a and 81b and 82b and 81c) occurs. To avoid this, the width of each image can be reduced, but the observable area is narrowed and the field of view is narrowed (in the lenticular method, the width of the right image and the left image is half of the corresponding lens width). Width). An apparatus with a narrow field of view may be used. Even in this case, the configuration is clearly different from the lenticular method in that the line connecting the center connecting the pair of right and left images and the center of the corresponding optical element is inclined toward the viewer. Furthermore, in order to make a device with a wide field of view (that is, a wide image width), it can be realized by the following configurations (a) and (b).
(A) The declination angle of the convex lens is increased, and the image is moved outward of the optical axis. The declination angle can be adjusted with a prism, an eccentric lens, or the like.
(B) The optical element itself is tilted toward the viewer, and the image is moved in the direction outside the optical axis.

これらの構成によって、実用的なレンズ収差の範囲内で、例えば図9(b)に示した装置で最適化した左右画像より大きな左右画像を観察可能になるが、前述したように「左側光学素子に前記光学素子に対応する左右立体視画像からの光がそれぞれ入射して、外側に偏角して出射してそれぞれ左右眼に到達する光路構成となる」のである。内側に偏角して出射した光路構成では画像幅が小さくなる。   These configurations make it possible to observe a larger left and right image within the range of practical lens aberrations, for example, than the left and right images optimized by the apparatus shown in FIG. 9B. In other words, light from right and left stereoscopic images corresponding to the optical elements respectively enters, deviates outward, and exits to reach the left and right eyes, respectively. In the configuration of the optical path emitted with an inward deflection angle, the image width becomes small.

レンズ系は図9(a)に示した態様に限定する必要はなく、図10(a)および(b)に例示したように、中心の凸レンズの左右に配される凸レンズを観察者側に傾けないで接合したもの(図10(a))、中心の凸レンズの左右に複数の凸レンズを配して構成されているもの(図10(b))などの他、これらのレンズ系の左右光学素子にプリズムを付加したものなどであってもよい。   The lens system is not necessarily limited to the mode shown in FIG. 9A, and as illustrated in FIGS. 10A and 10B, the convex lenses arranged on the left and right of the central convex lens are tilted toward the viewer. Left and right optical elements of these lens systems, in addition to those that are joined together (FIG. 10A), those that are configured by arranging a plurality of convex lenses on the left and right of the central convex lens (FIG. 10B), etc. The prism may be added.

なお、図9(a)に示した立体視装置は、一見、レンズ数を少なくしたレンチキュラレンズ方式の立体視装置と類似しているが、レンチキュラレンズ方式では必要とされるレンズ数および短冊状画像が極めて多く、かつ各レンズの2分の1の幅の短冊状画像を規則正しく配列必要があり、レンズ数を数枚とした場合にはレンズが大きくなりすぎ立体視装置が事実上実現できない方法である。また、レンチキュラレンズ方式は画像の直前にレンズ部を密着させて実像を観察しているが、本発明の立体視装置ではレンズ部を視点と画像との間に配置し虚像を観察しているという原理上の相違点がある。すなわち、この点においても本実施形態は従来とは異なる原理により所定の効果を発揮していることが理解できる。   The stereoscopic device shown in FIG. 9A is similar to the lenticular lens type stereoscopic device with a reduced number of lenses at first glance, but the number of lenses and strip-like images required in the lenticular lens method. It is necessary to regularly arrange strip-shaped images with a width of half of each lens, and when the number of lenses is several, the lens becomes too large and a stereoscopic device cannot be practically realized. is there. In the lenticular lens method, a real image is observed with the lens unit in close contact immediately before the image. However, in the stereoscopic device of the present invention, the lens unit is arranged between the viewpoint and the image to observe a virtual image. There are differences in principle. That is, also in this respect, it can be understood that the present embodiment exhibits a predetermined effect based on a principle different from the conventional one.

(実施例3)
本実施形態の右側光学素子と左側光学素子の接合部は多少離れていてもよいが、この部分に例えば窓の桟に模したものを付けることもできる。本実施例は本実施形態の立体視装置の光学素子の部分に窓枠を模した図柄あるいは立体の窓枠を設けて立体視の効果をさらに高めるものである。
(Example 3)
The joint between the right optical element and the left optical element in this embodiment may be somewhat separated, but for example, a part imitating a window rail may be attached to this part. In this embodiment, a stereoscopic image or a three-dimensional window frame is provided on the optical element portion of the stereoscopic device of the present embodiment to further enhance the stereoscopic effect.

図15は、本実施例の窓枠付き立体視装置を示す図である。立体視画像155a、156a、155bおよび156bから出た光はミラー2、ミラー1により順次反射されて、透光部であるレンズ部を通ってそれぞれ右眼および左眼にはいり、立体像として認識される。立体視画像とレンズ部とは基体により固定されているが、本実施例ではレンズ部は透光部周縁部である窓枠163に囲われるように配置される。また、この窓枠163は、上部を屋根型に形成した装置壁面部である家形164の中央部に備え付けられている。本実施例では、家形164は下部が基体に固定されている。   FIG. 15 is a diagram illustrating the stereoscopic device with a window frame according to the present embodiment. Lights emitted from the stereoscopic images 155a, 156a, 155b and 156b are sequentially reflected by the mirror 2 and the mirror 1 and enter the right eye and the left eye through the lens part which is a translucent part, respectively, and are recognized as a stereoscopic image. The Although the stereoscopic image and the lens unit are fixed by the base body, in the present embodiment, the lens unit is disposed so as to be surrounded by the window frame 163 that is the periphery of the light transmitting unit. Further, the window frame 163 is provided at the center of a house shape 164 that is an apparatus wall surface portion having an upper portion formed in a roof shape. In this embodiment, the lower part of the house shape 164 is fixed to the base.

ここで、家形の蓋164は、辺1を回転軸にして箱状の基体(図15では側面を省略してある)に開閉可能な状態で付けられているが、レンズ部を窓枠163に隠れるように設置し、観察者側から見てレンズ部があたかもガラスのように見えようにするとより効果的である。レンズ部は、図14で示した光学素子154の構成とほぼ同じであり、レンズ部の左右の光学素子の構成は、既述したバリエーションが可能である。すなわち、凸レンズの組み合わせ、凸レンズにプリズムを組み合わせたもの、左右のレンズの光軸を観察者側に回転したもの等が可能である。   Here, the house-shaped lid 164 is attached to a box-shaped base body (the side is omitted in FIG. 15) with the side 1 as a rotation axis, and the lens portion is attached to the window frame 163. It is more effective if it is installed so that it is hidden behind the lens and the lens part looks like glass when viewed from the observer side. The lens unit is almost the same as the configuration of the optical element 154 shown in FIG. 14, and the above-described variations are possible for the configuration of the left and right optical elements of the lens unit. In other words, a combination of convex lenses, a combination of convex lenses with prisms, a rotation of the optical axes of the left and right lenses toward the viewer, and the like are possible.

また、本装置においても、光軸は立体視画像に対して垂直であるが、傾斜角を与えて傾斜立体視画像とすることもでき、立体視画像はレンズ部の光学素子に対応して左右画像が分割され、第1右立体視画像155a、第1左立体視画像156a、第2右立体視画像155b、第2左立体視画像156bの順番に並べられる。ここで、立体視画像は写真、またはディスプレイでもよいが、ディスプレイの場合は、表示を制御する回路またはコンピュータで行なう。光路構成は、図14で示した装置と基本的に同一であるが、レンズ部と立体視画像の間にミラー1およびミラー2を設置し、光路を折り曲げ、装置をコンパクトにしている。   Also in this apparatus, the optical axis is perpendicular to the stereoscopic image, but an inclined angle can be given to form an inclined stereoscopic image. The stereoscopic image corresponds to the optical element of the lens unit. The image is divided and arranged in the order of the first right stereoscopic image 155a, the first left stereoscopic image 156a, the second right stereoscopic image 155b, and the second left stereoscopic image 156b. Here, the stereoscopic image may be a photograph or a display, but in the case of a display, it is performed by a circuit or a computer for controlling the display. The optical path configuration is basically the same as the apparatus shown in FIG. 14, but the mirror 1 and the mirror 2 are installed between the lens unit and the stereoscopic image, the optical path is bent, and the apparatus is made compact.

本実施例も折り畳みが可能であり、図16および17に折り畳みの機構の一例を示す。折り畳みは、辺1を回転軸にして家形を開閉して行なわれる。ミラー1、ミラー2、部材1、部材2がリンクして平行クランクを形成する。これらが支持材1で蓋に相当する家形164に止められている。閉じるときは、辺1を回転軸にして家形を閉じる。同時に、ミラー1、ミラー2、部材1、部材2で形成された平行クランクをつぶし、家形164の方向に回転して平坦にする。立体視画像も基体の中へ折りたたんで収納される。図16および17では図が複雑になるので、折り畳みの機構を省略しているが、第1実施形態と同様の機構とすることができる。   This embodiment can also be folded, and FIGS. 16 and 17 show an example of the folding mechanism. The folding is performed by opening and closing the house shape with the side 1 as the rotation axis. Mirror 1, mirror 2, member 1 and member 2 are linked to form a parallel crank. These are fixed to the house shape 164 corresponding to the lid by the support material 1. When closing, close the house with side 1 as the axis of rotation. At the same time, the parallel crank formed by the mirror 1, the mirror 2, the member 1, and the member 2 is crushed and rotated in the direction of the house shape 164 to be flat. A stereoscopic image is also folded and stored in the base. In FIGS. 16 and 17, since the drawings are complicated, the folding mechanism is omitted, but a mechanism similar to that of the first embodiment can be used.

本実施例の立体視装置は折りたたみ式であるが、折り畳み式ではなく、設置型の家とすることも可能である。反射鏡を1枚とすることもできる。この場合は画像を鏡像とすることにより対応可能であり、あるいは反射鏡なしに構成することも可能である。   The stereoscopic device according to the present embodiment is a foldable type, but is not a foldable type, and may be an installation type house. One reflecting mirror can also be used. In this case, it is possible to cope with this by making the image a mirror image, or it is possible to configure without an reflecting mirror.

このようにして、本実施例の立体視装置を使用するときは家の内部あるいは外部から覗き込むような形になり、自然な立体感が得られることになる。ここで、窓枠163は立体的に形成されたものであるが、さらによりリアルな窓枠としたり、単に窓枠様の図柄をプリントしたりする等、観察者が窓枠と認識できるものであれば、いずれの態様であっても良い。また、家形164も同様に図15に示すものと異なるものであっても、家の形を模したものであれば、いずれの形のものとすることもできる。   In this way, when the stereoscopic device of this embodiment is used, it looks like it is looked into from the inside or outside of the house, and a natural stereoscopic effect is obtained. Here, the window frame 163 is three-dimensionally formed. However, the window frame 163 can be recognized as a window frame by making it a more realistic window frame or simply printing a window frame-like pattern. Any aspect may be used. Similarly, the house shape 164 may be different from that shown in FIG. 15 as long as it resembles a house shape.

窓の中の情景または窓の外の景色として、主に窓に対して観察者と反対側に立体像を結像する。ただし、窓から立体像が観察者側に飛び出る場合もある。このことによって、立体として形成されている窓のガラスの向こう側に窓ガラスを介して情景が見える状況が得られる。窓の周りに家又は室内を形成することによって、単に立体像を結像する手助けをする眼鏡以上のものとして、立体像を利用したオブジェクトとしての玩具(この場合はマイハウス)ができる。   As a scene inside the window or a scene outside the window, a stereoscopic image is formed mainly on the opposite side of the viewer from the window. However, there are cases where a stereoscopic image pops out from the window to the viewer side. This provides a situation where the scene can be seen through the window glass on the other side of the window glass formed as a three-dimensional object. By forming a house or room around the window, a toy (in this case, my house) as an object using a stereoscopic image can be made more than just glasses that help to form a stereoscopic image.

家形164は、外壁と見立てれば窓の向こうは室内となる。このとき、窓の向こうに結像する人物の立体像は居住者に見える。部屋を表すときは、家形164を内壁と見立てると窓の向こうは屋外となる。   If the house shape 164 is regarded as an outer wall, the other side of the window is indoors. At this time, a three-dimensional image of the person who forms an image beyond the window is visible to the resident. When representing a room, if the house shape 164 is regarded as an inner wall, the other side of the window is outdoors.

以上、本実施例によると立体またはプリントで形成されている窓枠と、窓の開口部を介して見える情景(立体像)が違和感なく連続して観察できる。立体像によって形成された情景は窓に設置したレンズ系を介して結像するので、不純物の多い透明窓ガラスを介した情景として想定すれば、立体像の品質(解像度)が低くても、十分観賞に耐えられる。品質の低いプラスティックレンズを使用しても逆にリアル感が得られ、その上コストを低減することもできる。   As described above, according to the present embodiment, a window frame formed in a three-dimensional or printed manner and a scene (three-dimensional image) seen through the opening of the window can be continuously observed without a sense of incongruity. Since the scene formed by the stereoscopic image is formed through a lens system installed in the window, it is sufficient even if the quality (resolution) of the stereoscopic image is low, assuming that the scene is through a transparent window glass with many impurities. Can withstand viewing. Even if a low-quality plastic lens is used, a real feeling can be obtained and cost can be reduced.

また、レンズ部に窓の桟を付けることで、装飾と同時にレンズの接合面を隠すことができ、接合精度が低くすることにより、コストをさらに低減することができる。通常、観察者が立体視像を観察する場合、透明な光学素子は存在しないものとして認識するが(このときは、当然、透明度が高いことが必要である)、本実施例では透明な光学素子は窓ガラスとして認識されるので、透明度が低くてもよいのである。以上により、窓枠を設置することによってさらに効果的である。   Further, by attaching a window bar to the lens portion, it is possible to conceal the joint surface of the lens at the same time as decoration, and the cost can be further reduced by lowering the joining accuracy. Normally, when a viewer observes a stereoscopic image, it is recognized that a transparent optical element does not exist (in this case, naturally, it is necessary that the transparency is high), but in this embodiment, a transparent optical element is used. Is recognized as a window glass, it may have low transparency. As described above, it is more effective to install the window frame.

また、本実施形態の装置の場合には、右側光学素子および左側光学素子の光軸は立体視装置の光軸側に傾いている。このように構成すると、右側光学素子の右端および左側光学素子の左側のレンズ収差を小さくすることができる。さらに、例えば右眼で左側光学素子を介して画像観察する際に、光学素子(例えばレンズ)の表面で起こる外部からの光の反射の影響が少なくなる。なお、当然のことであるが、左眼での画像観察の際も上記と同様である。   In the case of the apparatus of the present embodiment, the optical axes of the right optical element and the left optical element are inclined toward the optical axis side of the stereoscopic device. If comprised in this way, the lens aberration of the right end of a right side optical element and the left side of a left side optical element can be made small. Furthermore, for example, when an image is observed through the left optical element with the right eye, the influence of external light reflection that occurs on the surface of the optical element (for example, a lens) is reduced. Of course, the same applies to the image observation with the left eye.

さらに、本実施形態の右側光学素子および左側光学素子は、それぞれ複数枚で構成することとしてもよい。ただし、その場合には立体視画像片は光学素子の数の2倍だけ用意する必要がある。図9(a)で示したレンズ部のように中央部光学素子を有する構成とすることも可能である。また、視野レンズを光学系に追加することも可能である。   Furthermore, the right optical element and the left optical element of the present embodiment may be configured by a plurality of sheets. However, in that case, it is necessary to prepare a stereoscopic image piece twice as many as the number of optical elements. It is also possible to adopt a configuration having a central optical element like the lens portion shown in FIG. It is also possible to add a field lens to the optical system.

図14、図9(a)、図12(a)および図12(b)の装置で垂直視の装置ではなく、傾斜角θを0度と異なるものとする場合、上述の第1実施形態の傾斜立体視画像を分割したものを使用する。   14, 9 (a), 12 (a), and 12 (b), when the inclination angle θ is different from 0 degrees instead of the vertical view device, the first embodiment described above is used. An image obtained by dividing a tilted stereoscopic image is used.

(実施例4)
これまでの実施例で説明してきた立体視装置は全て、光軸方向に画像を配置する構成とされていたが、画像を配置する位置は必ずしも光軸方向に限る必要はない。
Example 4
All of the stereoscopic devices described in the embodiments so far are configured to arrange an image in the optical axis direction, but the position where the image is arranged is not necessarily limited to the optical axis direction.

図12は、光軸上に反射鏡を備える立体視装置の構成例を説明するための図である。なお、この図に示した装置は設置型であるが、冊子型の装置構成とすることが可能なことはいうまでもない。このように反射鏡(平面鏡または曲鏡)を備えるように装置を構成して、これらの反射鏡で画像を反射させることによっても同様の効果を得ることが可能である。   FIG. 12 is a diagram for describing a configuration example of a stereoscopic device including a reflecting mirror on the optical axis. Although the apparatus shown in this figure is an installation type, it is needless to say that a booklet type apparatus configuration can be adopted. It is possible to obtain the same effect by configuring the apparatus to include the reflecting mirrors (planar mirrors or curved mirrors) and reflecting the image with these reflecting mirrors.

図12(a)に示した構成では、第1の反射鏡M1により反射された第1の左眼用画像L1および第2の反射鏡M2により反射された第2の左眼用画像L2が観察者の左眼で認識され、第1の反射鏡M1により反射された第1の右眼用画像R1および第2の反射鏡M2により反射された第2の右眼用画像R2が連続して観察者の右眼で認識され、これにより立体視が可能となる。   In the configuration shown in FIG. 12A, the first left-eye image L1 reflected by the first reflecting mirror M1 and the second left-eye image L2 reflected by the second reflecting mirror M2 are observed. The first right-eye image R1 recognized by the left eye of the person and reflected by the first reflector M1 and the second right-eye image R2 reflected by the second reflector M2 are continuously observed. It is recognized by the right eye of the person, and this enables stereoscopic viewing.

また、図12(b)に示した構成では、第1の反射鏡M1により反射された第1の左眼用画像L1および第2の反射鏡M2により反射された第2の左眼用画像L2が観察者の左眼で、第1の反射鏡M1により反射された第1の右眼用画像R1および第2の反射鏡M2により反射された第2の右眼用画像R2が観察者の右眼で、認識されるとともに、第1および第2の反射鏡の後方に配置されている第3の反射鏡M3により反射された第3の右眼用画像R3および第4の反射鏡M4により反射された第3の左眼用画像L3が、それぞれ観察者の右眼および左眼で認識され、これにより立体視が可能となる。   In the configuration shown in FIG. 12B, the first left-eye image L1 reflected by the first reflecting mirror M1 and the second left-eye image L2 reflected by the second reflecting mirror M2 are used. Is the left eye of the observer, and the first right-eye image R1 reflected by the first reflector M1 and the second right-eye image R2 reflected by the second reflector M2 are the right of the observer. Recognized by the eye and reflected by the third right-eye image R3 and the fourth reflecting mirror M4 reflected by the third reflecting mirror M3 disposed behind the first and second reflecting mirrors. The third left-eye image L3 thus recognized is recognized by the observer's right eye and left eye, respectively, thereby enabling stereoscopic viewing.

なお、このような構成とする場合には、各画像は鏡像とすることが必要であることはいうまでもない。図12(a)および図12(b)で示した装置では、左右一対の反射鏡(M1とM2、M3とM4)が反射面側の角度が鈍角で配置されているが、前記角度を鋭角にして、各々の図で示した光路とは反対側に反射させる構成にすることも可能である。この場合、各々の画像の配置は左右および前後が反対になる。   Needless to say, in such a configuration, each image needs to be a mirror image. In the apparatus shown in FIGS. 12A and 12B, the pair of left and right reflecting mirrors (M1 and M2, M3 and M4) are arranged with an obtuse angle on the reflecting surface side. Thus, it is possible to have a configuration in which the light is reflected to the opposite side of the optical path shown in each figure. In this case, the arrangement of each image is reversed on the left and right and front and back.

(実施例5)
上述した全ての実施例は、光軸を中心として画像を向いて光軸の右側に右眼を左側に左眼を置いたときに立体視観察が可能であり、装置の光軸の一方に両眼を配置して立体視を観察することはできない装置である。
(Example 5)
All the embodiments described above are capable of stereoscopic observation when the image is directed around the optical axis and the right eye is placed on the right side of the optical axis and the left eye is placed on the left side of the optical axis. It is an apparatus that cannot arrange stereoscopic vision by locating eyes.

しかし、視点が移動して立体視観察可能領域を外れたとき、画像表示部に表示された画像を最適な位置に移動して表示し、これを繰り返せば、常に視点が立体視観察可能領域に収まることとなる。   However, when the viewpoint moves and moves out of the stereoscopic observation possible area, the image displayed on the image display unit is moved to the optimal position and displayed, and if this is repeated, the viewpoint always becomes the stereoscopic observation possible area. Will fit.

このような立体視装置は、コンピュータにより、図13に示した以下のステップを実行可能に構成することで実現することができる。具体的には、先ず、観察者の視点を検出するための手段(例えばヘッドトラッキング装置など)で視点を検出する(S11)。次に、ステップS11で得られた値に基づいて、画像表示部であるディスプレイに表示する画像の表示位置を算出し(S12)、算出された画像表示位置を表示位置として決定して(S13)、当該位置に画像表示する(S14)。これらのステップS11〜S14を繰り返し、画像表示位置を更新することにより、常にディスプレイの最適な位置に画像を表示する。なお、ステップS14における画像表示に際しては、レンズ収差を考慮した画像補正を施して表示することとすることが好ましい。また、左右両画像の水平位置補正をしてもよい。   Such a stereoscopic device can be realized by a computer that can execute the following steps shown in FIG. Specifically, first, the viewpoint is detected by means for detecting the viewpoint of the observer (for example, a head tracking device) (S11). Next, based on the value obtained in step S11, the display position of the image displayed on the display as the image display unit is calculated (S12), and the calculated image display position is determined as the display position (S13). Then, an image is displayed at the position (S14). By repeating these steps S11 to S14 and updating the image display position, the image is always displayed at the optimum position on the display. In displaying the image in step S14, it is preferable to display the image with image correction taking lens aberration into consideration. Further, the horizontal position of both the left and right images may be corrected.

(実施例6)
これまでの実施例において、各立体視画像は必ずしも同一平面上になくてもよく、複数の画像を各画像面が180度以下の角度で交わるように、内曲または外曲の面取りスクリーン状および曲面状に配置してもよい。さらに、装置全体を頭部に装着するHMDにしてもよく、携帯電話およびモバイルコンピュータ等に搭載することも可能である。本実施例は、本実施形態の立体視装置をHMDの形態で提供するものである。
(Example 6)
In the embodiments so far, the stereoscopic images do not necessarily have to be on the same plane, and a plurality of images are chamfered with an inner curve or an outer curve, and each image plane intersects at an angle of 180 degrees or less. It may be arranged in a curved shape. Furthermore, the entire apparatus may be an HMD that is worn on the head, and may be mounted on a mobile phone, a mobile computer, or the like. In this embodiment, the stereoscopic device of the present embodiment is provided in the form of an HMD.

図18、19、20および21は、本実施例のHMD立体視装置の概略を示す図である。すなわち、本実施例は上述の実施形態の立体視装置をHMDとして使用するため、頭部に装着して立体視装置を固定する装置固定部を備えたものであり、立体視の基本的な構造は既に説明したものと同様である。図20、21に示すように、覗く部分以外はカバーで覆われ、レンズ部を眼より少し離した所定位置に設置する。眼より「少し離した」とは通常の眼鏡よりも離れているという意味である。   18, 19, 20 and 21 are diagrams schematically illustrating the HMD stereoscopic apparatus according to the present embodiment. That is, in this example, since the stereoscopic device according to the above-described embodiment is used as an HMD, the device includes a device fixing unit that is mounted on the head and fixes the stereoscopic device. Is similar to that already described. As shown in FIGS. 20 and 21, the part other than the part to be viewed is covered with a cover, and the lens unit is set at a predetermined position slightly away from the eyes. “Slightly separated” from the eye means being farther than normal glasses.

レンズ部は、図18に示すように左側光学素子、中央光学素子と右側光学素子で構成されており、光路構成は既述したとおりである。立体視画像はレンズ部の構成に対応し、第1右立体視画像201a、第1左立体視画像202a、第2右立体視画像201b、第2左立体視画像202b、第3右立体視画像201c、第3左立体視画像202cの順番で所定位置に一対の各画像の視軸が垂直視に成るように配置する。   As shown in FIG. 18, the lens unit is composed of a left optical element, a central optical element, and a right optical element, and the optical path configuration is as described above. The stereoscopic image corresponds to the configuration of the lens unit, and the first right stereoscopic image 201a, the first left stereoscopic image 202a, the second right stereoscopic image 201b, the second left stereoscopic image 202b, and the third right stereoscopic image. 201c and the third left stereoscopic image 202c are arranged in a predetermined position at a predetermined position so that the visual axis of each pair of images is in vertical view.

ここで、レンズ部は上述の第1および2実施形態で用いられた他の構成でもよく、その場合、立体視画像はレンズ部の各光学素子の構成に合わせた構成として所定位置に配置する。また、図19に示すようにレンズ部と立体視画像の間に反射鏡を配置して、光路を折り曲げ、全体としてコンパクトな装置とすることも可能である。なお、図20に示す装置の一部のうち、破線で示されている部分はカバーと開口部であり、各画像は1枚または複数の湾曲した表示面に表示することもできる。   Here, the lens unit may have another configuration used in the first and second embodiments described above. In this case, the stereoscopic image is arranged at a predetermined position as a configuration in accordance with the configuration of each optical element of the lens unit. Further, as shown in FIG. 19, it is possible to arrange a reflecting mirror between the lens unit and the stereoscopic image and bend the optical path to make a compact apparatus as a whole. Note that, in a part of the apparatus shown in FIG. 20, portions indicated by broken lines are a cover and an opening, and each image can be displayed on one or a plurality of curved display surfaces.

従来のHMDにおいては、右眼と左眼とに別々の光学素子を割り当て、その光学素子を各眼の直前の光軸上に配置する構造となっていた。しかし、この構造により光学素子を各眼の直前に設置するため小さくできたが、逆に両眼の中間では視界を遮断することとなり、寄り眼にしたとき視界が制限されるという問題がある。   In the conventional HMD, separate optical elements are assigned to the right eye and the left eye, and the optical elements are arranged on the optical axis immediately before each eye. However, with this structure, the optical element can be made small because it is placed immediately in front of each eye, but conversely, the field of view is cut off in the middle of both eyes, and there is a problem that the field of view is limited when the eye is shifted.

本実施例では、この問題を解決するため上述の構成をとることにより、両眼の中間に視界を遮断するものがなくなり、視野が広くなって画像を連続的に感知することができるようになる。例えば、第1右立体視画像を観察する右眼の視線は寄り眼でも視野が遮断されないので、ストレスの少ない開放的な視野が得られるのである。本実施例の装置は、そのような利点を有しながらHMDとして頭部に装着することにより、光学素子と眼の位置関係が固定でき、頭部の移動による光学素子を介して観察した画像のズレを少なくすることができる。また、各画像を1枚または複数の湾曲した表示面に表示しても良い。ただし、各画像は歪み補正する。   In the present embodiment, by adopting the above-described configuration to solve this problem, there is no need to block the field of view in the middle of both eyes, and the field of view is widened so that images can be sensed continuously. . For example, the line of sight of the right eye observing the first right stereoscopic image is not blocked even by a close eye, so an open field of view with less stress can be obtained. The apparatus according to the present embodiment has such advantages that the positional relationship between the optical element and the eye can be fixed by mounting it on the head as an HMD, and the image observed through the optical element by moving the head can be fixed. Misalignment can be reduced. Each image may be displayed on one or a plurality of curved display surfaces. However, each image is corrected for distortion.

なお、他の実施例と同様、立体視画像を視軸に対して奥行き方向に傾斜させる構成とし、傾斜立体視画像を使用することも可能である。また、本実施形態における凸レンズは、シリンダーレンズ、非球面レンズであってもよく、組み合わせレンズであってもよい。   As in the other embodiments, the stereoscopic image can be inclined in the depth direction with respect to the visual axis, and the inclined stereoscopic image can be used. Further, the convex lens in the present embodiment may be a cylinder lens, an aspheric lens, or a combination lens.

前述の冊子式または設置式の装置で、射出瞳部である遮光バリアまたは観察用光学素子と立体視画像表示部とをセパレート式にしたり、立体視画像表示部を取り替え式にしたりして、観賞時に両者を組み合わせて使用する装置にすることも可能である。また、横方向に複数枚で構成されたレンズ部は、横方向の組み合わせを1セットとして縦方向に複数枚配列しても良い。この場合、画像もこれに対応して縦方向に分割して組み合わせる。個々のレンズ厚を薄くすることができる。   With the aforementioned booklet-type or installation-type device, the light-shielding barrier or observation optical element that is the exit pupil part and the stereoscopic image display part can be separated, or the stereoscopic image display part can be replaced. It is also possible to make a device that sometimes uses both in combination. Further, a plurality of lens portions configured in the horizontal direction may be arranged in the vertical direction with a combination in the horizontal direction as one set. In this case, the image is also divided and combined in the vertical direction correspondingly. Individual lens thickness can be reduced.

上記実施の形態は本発明の立体視装置の構成を例示するものに過ぎず、本発明の構成を限定するものではないことは言うまでもない。   It goes without saying that the above embodiment merely illustrates the configuration of the stereoscopic device of the present invention and does not limit the configuration of the present invention.

本発明は、立体視観察が容易でかつコンパクトな立体視装置の提供を可能とする。   The present invention makes it possible to provide a compact stereoscopic device that allows easy stereoscopic observation.

立体視の原理を説明するための図で、(a)は1枚の凸レンズで左右画像を分離する基本的原理を説明するための図、(b)は右眼用画像および左眼用画像のペアを多数設けてディスプレイとしこれらの画像ペアに対応するようにレンズの群を画像の直前に用意したレンチキュラ方式を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of stereoscopic vision, (a) is a diagram for explaining the basic principle of separating left and right images with a single convex lens, and (b) is an image for a right eye and an image for a left eye. It is a figure for explaining a lenticular system in which a large number of pairs are provided as a display and a lens group is prepared immediately before an image so as to correspond to these image pairs. パララックス・デバイダ方式による立体視の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the stereoscopic vision by a parallax divider system. 本発明の立体視装置の構成原理を説明するための概念図で、(a)は光軸(z軸)と立体視用画像面とが垂直となるように構成した状態の図であり、(b)は光軸(z軸)と立体視用画像面が垂直からずれるように構成した状態の図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram for demonstrating the structure principle of the stereoscopic device of this invention, (a) is a figure of the state comprised so that an optical axis (z-axis) and the image plane for stereoscopic vision might become perpendicular | vertical, b) is a diagram showing a state where the optical axis (z-axis) and the stereoscopic image plane are deviated from vertical. (a)は傾斜立体視画像の作製方法を説明するための図、(b)は得られた傾斜立体視画像の様子を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the preparation method of a tilting stereoscopic image, (b) is a figure for demonstrating the mode of the obtained tilting stereoscopic image. 本発明の立体視装置の第1の構成例を説明するための図で、(a)は使用時の状態、(b)は収納時の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st structural example of the stereoscopic device of this invention, (a) is a state at the time of use, (b) is a figure for demonstrating the state at the time of accommodation. 本発明の立体視装置の第2の構成例を説明するための図で、(a)は使用時の状態、(b)は収納時の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd structural example of the stereoscopic device of this invention, (a) is a state at the time of use, (b) is a figure for demonstrating the state at the time of accommodation. 図6(a)に示した交差法による立体視装置に左眼用、右眼用それぞれ1つずつの凸レンズの射出瞳を設けて平行法による立体視装置とした例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which a stereoscopic vision apparatus using a parallel method is provided by providing an exit pupil of one convex lens for the left eye and one for the right eye in the stereoscopic vision apparatus using the cross method shown in FIG. is there. 本発明の立体視装置の第3の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd structural example of the stereoscopic device of this invention. 画像の継ぎ目を左右にずらして継ぎ目を目立たなくする光学系(中央部光学素子)を備えた立体視装置の構成概念図で、(a)は本発明の立体視装置の第4の構成例を説明するための図、(b)は図1(b)に示した光学系を単純に横に並べた構成例を説明するための図である。FIG. 9 is a conceptual diagram of a stereoscopic device provided with an optical system (center optical element) that shifts the seam of an image to the left and right to make the seam inconspicuous, and (a) is a fourth configuration example of the stereoscopic device of the present invention. FIG. 4B is a diagram for explaining a configuration example in which the optical systems shown in FIG. 1B are simply arranged horizontally. レンズ系の構成例を説明するための図で、(a)は中心の凸レンズの左右に配される凸レンズを観察者側に傾けないで接合したもの、(b)は中心の凸レンズの左右に複数の凸レンズを配して構成されているものである。2A and 2B are diagrams for explaining a configuration example of a lens system, in which FIG. 1A is a diagram in which convex lenses arranged on the left and right of a central convex lens are joined without tilting to the viewer side, and FIG. The convex lens is arranged. 凹面鏡を備える装置構成の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of an apparatus structure provided with a concave mirror. 反射鏡を備える装置構成の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of an apparatus structure provided with a reflective mirror. 常に視点が立体視観察可能領域に収まることを可能とするためのフローチャートである。It is a flowchart for enabling a viewpoint to always be within a stereoscopic observation possible region. 本発明の立体視装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the stereoscopic vision apparatus of this invention. 本発明の立体視装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the stereoscopic vision apparatus of this invention. 本発明の立体視装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the stereoscopic vision apparatus of this invention. 本発明の立体視装置の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the stereoscopic vision apparatus of this invention. HMDを備える装置構成の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of an apparatus structure provided with HMD. HMDを備える装置構成の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of an apparatus structure provided with HMD. HMDを備える装置構成の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of an apparatus structure provided with HMD. HMDを備える装置構成の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of an apparatus structure provided with HMD.

符号の説明Explanation of symbols

11、68、68a、68b、148、148a、148b 凸レンズ
12 ディスプレイ
13 レンチキュラレンズ
21、53、63、143 遮光バリア
22、54、74、154 開口部
31 射出瞳
32 立体視用画像
33 側面
34 虚像
41、102、192 光軸
42 右眼用画像
43 左眼用画像
44 右眼視線
45 左眼視線
46 右射影面
47 左射影面
48 右射影像
49 左射影像
51、61、71、141、151 第1の表紙
52、62、72、142、152 第2の表紙
55、65、105、145、195 右傾斜立体視画像
56、66、106、146、196 左傾斜立体視画像
57、67、147 ストッパ
73、153 光学素子支持部材
75a、81a、155a 第1の右傾斜立体視画像
76a、82a、156a 第1の左傾斜立体視画像
75b、81b、155b 第2の右傾斜立体視画像
76b、82b、156b 第2の左傾斜立体視画像
81c 第3の右傾斜立体視画像
82c 第3の左傾斜立体視画像
101、191 画像表示部
103、193 凹面鏡
104、194 窓
163 窓枠
164 家形
11, 68, 68a, 68b, 148, 148a, 148b Convex lens 12 Display 13 Lenticular lens 21, 53, 63, 143 Light shielding barriers 22, 54, 74, 154 Opening 31 Exit pupil 32 Stereoscopic image 33 Side surface 34 Virtual image 41 , 102, 192 Optical axis 42 Right eye image 43 Left eye image 44 Right eye line of sight 45 Left eye line of sight 46 Right projection plane 47 Left projection plane 48 Right projection image 49 Left projection image 51, 61, 71, 141, 151 One cover sheet 52, 62, 72, 142, 152 Second cover sheet 55, 65, 105, 145, 195 Right tilted stereoscopic image 56, 66, 106, 146, 196 Left tilted stereoscopic image 57, 67, 147 Stopper 73, 153 Optical element support members 75a, 81a, 155a First right tilted stereoscopic images 76a, 82a, 156a First left tilt Stereoscopic images 75b, 81b, 155b Second right tilted stereoscopic images 76b, 82b, 156b Second left tilted stereoscopic image 81c Third right tilted stereoscopic image 82c Third left tilted stereoscopic image 101, 191 Image display unit 103, 193 Concave mirror 104, 194 Window 163 Window frame 164 House shape

Claims (16)

両眼視差立体視による立体視装置であって、
立体視用に射影変換された右画像と左画像とを表示面上に備え、
当該表示面の法線と立体視手段を備えた立体視装置の光軸とが成す観察奥行方向の傾斜角は、0度と異なる角度に設定されていることを特徴とする立体視装置。
A stereoscopic device using binocular parallax stereoscopic vision,
A right image and a left image that are projectively transformed for stereoscopic viewing are provided on the display surface,
A stereoscopic device characterized in that an inclination angle in an observation depth direction formed by a normal line of the display surface and an optical axis of a stereoscopic device including a stereoscopic means is set to an angle different from 0 degrees.
前記立体視装置の光学系は前記光軸上に立体視観察用の透光部を備え、
当該透光部は左右の観察点を決定する位置に配置され、前記右画像と左画像の分離観察を可能としていることを特徴とする請求項1に記載の立体視装置。
The optical system of the stereoscopic device includes a translucent part for stereoscopic observation on the optical axis,
The stereoscopic device according to claim 1, wherein the translucent part is disposed at a position for determining left and right observation points, and enables the right image and the left image to be separately observed.
前記光軸上の左右の観察点決定位置に、横方向への屈折作用または拡大作用の少なくとも一方を有する光学素子を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の立体視装置。   The stereoscopic device according to claim 1, further comprising an optical element having at least one of a lateral refraction action and a magnification action at left and right observation point determination positions on the optical axis. 前記立体視装置の光学系は、前記左右の画像からの光を反射させるための凹面鏡を備え、当該凹面鏡により反射された左右画像を分離して立体視観察を可能とすることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の立体視装置。   The optical system of the stereoscopic device includes a concave mirror for reflecting light from the left and right images, and enables stereoscopic observation by separating the left and right images reflected by the concave mirror. Item 4. The stereoscopic device according to any one of Items 1 to 3. 立体視用に設けられた右眼用画像および左眼用画像と、当該画像が配置された平面を望む光軸が通る透光部と、を備え、
前記透光部には、右側および左側の光学素子が左右の観察点を決定する位置に並設または接合されて設けられており、
前記右眼用画像および左眼用画像の各々は前記光学素子の個数に対応する数の画像に分割され、当該左右の分割画像を交互に配置することで観察画像が形成されており、
前記右眼用画像からの光束は前記左側および右側の光学素子により偏角を受けて右側観察点に集光される一方、前記左眼用画像からの光束は前記左側および右側の光学素子により偏角を受けて左側観察点に集光されることにより、前記左右の観察点において前記右画像と左画像の分離観察が可能となるように構成されて虚像を観察することを特徴とする立体視装置。
A right-eye image and a left-eye image provided for stereoscopic viewing, and a light-transmitting part through which an optical axis that looks at a plane on which the image is arranged passes,
In the translucent part, the right and left optical elements are provided side by side or joined at positions that determine the left and right observation points,
Each of the right-eye image and the left-eye image is divided into a number of images corresponding to the number of the optical elements, and an observation image is formed by alternately arranging the left and right divided images,
The light beam from the right-eye image receives a declination by the left and right optical elements and is collected at the right observation point, while the light beam from the left-eye image is deflected by the left and right optical elements. A stereoscopic view characterized in that the right image and the left image can be separately observed at the left and right observation points by receiving the corners and being focused on the left observation point, thereby observing a virtual image. apparatus.
前記左側光学素子と前記右側光学素子の各々の中心を結ぶ直線と前記光軸とが直交するように当該左右の光学素子の間に1つの中央部光学素子が設けられており、
当該中央部光学素子に対応する左右画像を前記観察画像の中心部に追加配置して観察用画像が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の立体視装置。
One central optical element is provided between the left and right optical elements so that a straight line connecting the centers of the left optical element and the right optical element and the optical axis are orthogonal to each other,
The stereoscopic device according to claim 5, wherein an observation image is formed by additionally arranging left and right images corresponding to the central optical element in a central portion of the observation image.
前記左側光学素子および右側光学素子は、横方向への屈折作用または拡大作用の少なくとも一方を有する光学素子を備えていることを特徴とする請求項5または6に記載の立体視装置。   The stereoscopic device according to claim 5, wherein the left optical element and the right optical element include an optical element having at least one of a lateral refraction action or an enlargement action. 前記左側光学素子および右側光学素子は、互いに反対方向に偏心している光学素子であることを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の立体視装置。   The stereoscopic device according to claim 5, wherein the left optical element and the right optical element are optical elements that are decentered in opposite directions. 前記左側光学素子および右側光学素子は、前記左側光学素子および右側光学素子の光軸がそれぞれ観察者側に傾けて配置されている光学素子であることを特徴とする請求項5乃至8の何れかに記載の立体視装置。   The left-side optical element and the right-side optical element are optical elements arranged such that the optical axes of the left-side optical element and the right-side optical element are inclined to the viewer side, respectively. The stereoscopic device described in 1. 前記透光部を囲んで窓枠を形成する透光部周縁部をさらに備え、該透光部周縁部越しに立体視を行なうよう構成されたことを特徴とする請求項5乃至9の何れかに記載の立体視装置。   The translucent part peripheral part which forms a window frame surrounding the translucent part is further provided, and it is comprised so that a stereoscopic vision may be performed over this translucent part peripheral part. The stereoscopic device described in 1. 前記透光部周縁部を含む平面に家型を形成する装置壁面部をさらに備えたことを特徴とする請求項10に記載の立体視装置。   The stereoscopic device according to claim 10, further comprising a device wall surface portion that forms a house shape on a plane including the peripheral portion of the translucent portion. 前記透光部と両眼とが所定の位置関係を保持するため頭部に固定するよう構成された装置固定部をさらに備え、
前記透光部は、両眼との距離に関し通常の眼鏡よりも離れた位置に保持されることを特徴とする請求項5乃至11の何れかに記載の立体視装置。
A device fixing unit configured to fix the translucent unit and both eyes to the head in order to maintain a predetermined positional relationship;
The stereoscopic device according to claim 5, wherein the translucent part is held at a position farther than normal glasses with respect to a distance between both eyes.
少なくとも第1および第2の2つの反射鏡を備え、
前記第1の反射鏡は、前記右画像若しくは前記右眼用画像を反射して右側観察点へ集光させるとともに、前記第2の反射鏡は、前記左画像若しくは前記左眼用画像を反射して左側観察点へ集光させ、これにより前記左右の観察点において左右画像の分離観察が可能となるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の立体視装置。
Comprising at least first and second reflectors;
The first reflecting mirror reflects the right image or the right eye image and collects it on the right observation point, and the second reflecting mirror reflects the left image or the left eye image. 13. The stereoscopic vision according to claim 1, wherein the stereoscopic viewing is configured such that the left and right observation points are separately focused and thereby left and right observation points can be separately observed. apparatus.
前記右眼用画像および左眼用画像は立体視用に射影変換された画像であり、前記光軸方向に客観的奥行きを有するように傾斜されて配置されていることを特徴とする請求項5乃至13の何れかに記載の立体視装置。   6. The right-eye image and the left-eye image are images obtained by projective transformation for stereoscopic viewing, and are inclined and arranged so as to have an objective depth in the optical axis direction. 14. The stereoscopic device according to any one of 13 to 13. 前記立体視装置の基体は冊子状に折り畳み可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至14の何れかに記載の立体視装置。   The stereoscopic device according to claim 1, wherein a base of the stereoscopic device is configured to be foldable in a booklet shape. 観察者の視点位置を検出するための視点検出手段と、当該視点検出手段により検出された視点位置情報に基づいて前記画像の表示位置を決定する演算手段とを備え、
当該演算手段は、前記視点位置が立体視観察可能領域内にあるように画像表示位置を常時更新することを特徴とする請求項1乃至15の何れかに記載の立体視装置。
Viewpoint detection means for detecting the viewpoint position of the observer, and calculation means for determining the display position of the image based on the viewpoint position information detected by the viewpoint detection means,
The stereoscopic device according to any one of claims 1 to 15, wherein the calculation unit constantly updates the image display position so that the viewpoint position is within a stereoscopic observation possible region.
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