JP2006003821A

JP2006003821A - ３次元画像鑑賞メガネ

Info

Publication number: JP2006003821A
Application number: JP2004182729A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shigeta; 正信茂田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-21
Also published as: JP4399789B2

Abstract

【課題】画像の明るさが低下することなく、表示画面の大きさや視距離がさまざまであっても容易に立体視が可能な３次元画像鑑賞メガネを提供する。
【解決手段】光軸位置が左右に調整自在な左眼用レンズ１１ａおよび右眼用レンズ１１ｂと、この左眼用レンズと右眼用レンズの間に遮光幅が調整自在な遮光板１２とから構成され、表示画面１０、１４、１５のように大きさが変化したときには、レンズ１１ａと１１ｂの位置を左右に調整することで鑑賞者の視線の方向が曲がり、容易に鑑賞できるようになる。更に、遮光板１２を調整して左右の眼が隣接画像を見ないようにできるので高品位な立体視が可能な３次元画像鑑賞メガネが提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、左眼用および右眼用の画像を並べて表示し、両眼で対応した画像を見ることにより立体画像を鑑賞する３次元画像鑑賞システムにおける鑑賞メガネに関する。

左眼と右眼の視差を利用して平面画像を立体的に見る３次元画像鑑賞システムはこれまでに数多く実用化されている。たとえば、左眼用の写真と右眼用の写真を左右に並べて置き、直視または光学系を通して見る方法（平行視法）はもっとも古くからある３次元画像鑑賞方法である。近年、この写真の代わりに１台のテレビ画面に左眼用画像と右眼用画像を並べて表示し、それを鑑賞する動画の３次元画像鑑賞システムが研究されており、その１例として下記特許文献１がある。

この特許文献１には、表示画面を左右に半分ずつの領域に分け、左側に左眼用（又は右眼用）の画像を表示し、右側に右眼用（又は左眼用）の画像を表示して専用メガネを介して鑑賞するようにしたものであり、この立体映像表示装置においては、偏光フィルタ等からなる左右の画像分離手段が設けられており、左眼には左眼用画像のみが、右眼には右眼用画像のみが見えるような構成により、容易に立体画像が得られることが記載されている。

また、上記平行視法による３次元画像の鑑賞は、視距離の調整や立体的に見えるまで多少の慣れを必要とするなど眼の適応力が要求されるが、そのような問題を改善する技術として、接眼レンズに累進焦点レンズと視線方向を曲げるレンズを用いることで３次元画像鑑賞を容易にするステレオビュアーが下記特許文献２で提案されている。
特開平７−７５１３６号公報特許第２９７１９５８号公報

しかしながら、特許文献１の立体映像表示装置は、偏光フィルタを用いるために画面の明るさが半分以下に低下する問題がある。
又、特許文献２によるステレオビュアーの接眼レンズは、常に同じ大きさで一定の距離に置かれた写真を見るときは良いが、テレビ画面に画像を表示する場合のように、表示画面の大きさや視距離がさまざまな状態には用いることができない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、画像の明るさが低下することなく、表示画面の大きさや視距離がさまざまであっても容易に立体視が可能な３次元画像鑑賞メガネを提供するものである。

本発明は、上記課題を解決する手段として以下の（１）ないし（３）に記載の構成からなる。すなわち、
（１）左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、
それぞれの光軸位置が調整自在な左眼用レンズおよび右眼用レンズと、
前記左眼用レンズと右眼用レンズとの近傍に並行して設置した遮光幅が左右に調整自在な遮光板と
を有することを特徴とする３次元画像鑑賞メガネ。
（２）左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、
光軸を鑑賞者の両眼の外側にオフセットした凸レンズと、パワーの絶対値が前記凸レンズと等しいかほぼ等しく、光軸を鑑賞者の両眼の内側にオフセットした凹レンズとが組み合わされ、前記凸レンズと凹レンズの相対位置を固定した状態で位置が左右に調整自在の左眼用レンズと右眼用レンズと、
前記左眼用レンズの右眼側と右眼用レンズの左眼側とにそれぞれ固定された遮光板と
を有することを特徴とする３次元画像鑑賞メガネ。
（３）前記遮光板は、レンズ側の遮光領域に徐々に遮光量が変化する境界を設けたことを特徴とする請求項１、又は、請求項２に記載の３次元画像鑑賞メガネ。

テレビ画面を用いて３次元画像を鑑賞するとき、どのような大きさのテレビに表示されても、鑑賞に使用するメガネの簡単な調整で誰でも容易に明るく高品質な立体視が可能となる。

以下、本発明の各実施形態に係る３次元画像鑑賞メガネについて、図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施例に係る鑑賞メガネのレンズ位置と画面の関係を示した平面図で、（ａ）は表示画面が小の場合、（ｂ）は左右画面の間隔が眼幅と等しい場合、（ｃ）は表示画面が大の場合である。図２はレンズ位置と視線の方向を示した説明図で、（ａ）は凸レンズ、（ｂ）は凹レンズ、（ｃ）は凸レンズと凹レンズを組合わせた場合である。図３は視距離を説明する平面図である。図４は凸レンズと凹レンズを組合わせた構成の鑑賞メガネを説明する平面図で、（ａ）は凹レンズが固定で凸レンズが調整可能な例、（ｂ）は両レンズが調整可能な例である。図５はレンズと遮光板を示した正面図、図６は遮光量が徐々に変化する遮光板の正面図、図７は本発明の第２の実施例に係るレンズの特性を説明する平面図、図８は本発明の第２の実施例に係るレンズと遮光板を一体化した構造を説明する平面図である。

まず、本発明の第１の実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本発明の第１の実施形態における３次元画像鑑賞メガネは、左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、それぞれの光軸位置が調整自在な左眼用レンズおよび右眼用レンズと、前記左眼用レンズと右眼用レンズとの近傍に並行して設置した遮光幅が左右に調整自在な遮光板とを有するものである。

図１において、（ａ）（ｂ）（ｃ）の各図はそれぞれ画面の大きさと鑑賞者の眼幅の関係とが異なる状態を示している。
図１（ａ）は、鑑賞者の左眼１３ａと右眼１３ｂ間の距離（眼幅）に対して、表示される左右画像１０の画像間隔が小さい場合である。この場合は、図に示すようにレンズ１１ａ、１１ｂの光軸（レンズの中心）が眼幅の内側になるよう左右のレンズ位置を調整する。こうすることにより、見える画像は外に開くので、寄り目にならず遠方を見るような感覚で左右画像が鑑賞できる。また、使用するレンズが凸レンズであるためルーペのような拡大効果もある。更に画像をより大きく見たい場合はレンズのパワーを大きくすると良い。

図１（ｂ）は、鑑賞者の眼幅に対して表示される左右画像１４の画像間隔がほぼ等しい場合である。この場合は図に示すように、レンズ１１ａ、１１ｂの光軸間の距離は目幅と同一に調整し鑑賞者はレンズの中心を使ってそれぞれの眼で左右画像を見る。

図１（ｃ）は、鑑賞者の眼幅に対して表示される左右画像１５の画像間隔が大きい場合である。この場合は図に示すように、レンズ１１ａ、１１ｂの光軸間の距離は眼幅より外側になるように位置を調節する。
レンズは有限の大きさを持つためあまり広げると眼から外れる。外れるほど開いても左右画像が同時に見えない場合は、画面からの距離を大きくすると見えるようになるが、この例のように凸レンズだけでは遠方にピントを合わせることが難しくなる場合がある。この対処について図２を用いて説明する。
なお、上記図１（ａ）（ｂ）（ｃ）各図の左右のレンズ間に記載されている遮光板１２については後述する。

図２（ａ）に示すように、鑑賞者の眼２３に対して凸レンズ２１の光軸を右にずらすと、見える像２０は右にあるものが正面に見えるようになる。すなわち、像が左にシフトする。また、図２（ｂ）に示すように、鑑賞者の眼２３に対し凹レンズ２２の光軸を右にずらすと、凸レンズとは逆に左にあるものが正面に見えるようになる。すなわち、像が右にシフトする。
このように、どちらのレンズも眼２３に対して光軸をずらせば見える像がシフトすることになる。

さらに、図２（ｃ）に示すように、凹凸２つのレンズ２２、２１を組合わせてそれぞれ逆方向にずらせば全体のレンズパワーが大きくならずに大きなシフト量が得られる。
この効果を鑑賞メガネの左右のレンズに適用することにより、ピント位置がずれることなく眼幅より相当広い間隔の左右画像を眼幅の間隔か内側に寄せることができるようになる。

次に、視距離とレンズのシフト効果の関係を説明する。図３に示すように、表示画像３０の左右画像の中心間を見込む角度αは、画面からの距離によって異なる。したがって、レンズによるシフト量が一定であるならば、鑑賞者３１は表示画面３０の大きさに応じて自分と画面間の距離を変え、例えば同図の鑑賞者３１’の位置に動かなくてはならなくなる。このような場合にも、鑑賞メガネにレンズの調整機構を設けると鑑賞者の好きな位置で立体視ができるようになり都合が良い。

図４は、眼幅より広い間隔の左右画像の鑑賞に好適な凹凸レンズを組合わせた鑑賞メガネの例であり、同図（ａ）は凸レンズ４１ａ、４１ｂの位置が可変でき、凹レンズ４２ａ、４２ｂは固定である。この場合、凹レンズは凸レンズのパワーを相殺し収差を低減する役割である。
（ｂ）は凸レンズ４１ａ、４１ｂと凹レンズ４２ａ、４２ｂがそれぞれ単独に可変できる構成である。この場合、シフト量は両レンズが逆方向に移動することでより大きくなる。このような、眼幅より広い間隔の左右画像の鑑賞の場合には、レンズによる画像のシフト方向は内側だけになるので、同図に示すようにレンズは全面を使う必要はなく、たとえば半分に切断してそれぞれを左右のレンズとして用いることも可能である。このとき凸レンズの光軸を外側に、凹レンズの光軸を内側にすると大きなシフトが得られる

図４（ｂ）のレンズ構成では、一例として、表示画面が３６インチワイドテレビにおいて、鑑賞距離をおよそ１ｍとすると、レンズのパワーは凸レンズが＋３〜＋３．５、凹レンズが−３〜−３．５を用い、６５ミリ径のレンズを使用したとき、両レンズの光軸のオフセット量はそれぞれ約３０ｍｍが最適であった。

次に、図４（ａ）（ｂ）に記載されている遮光板４３について説明する。
鑑賞者が３次元画像鑑賞に慣れていないとメガネの両レンズの隙間からあるいはレンズを通して隣の画像が見えてしまいレンズを通して見た正規の３次元画像に重なり妨害となる。この妨害を軽減するのが遮光板４３である。
この遮光板４３は、図示したように、凹レンズ４２ａと４２ｂの間に左右に伸縮する構造の遮光板を配置したものである。
鑑賞者は、前述のレンズの位置調整が終わったら、次にこの遮光板４３を左右に動かし隣接画面が見えなくなるようにする。これは鑑賞者個々の眼幅の違いやメガネの装着状態の差により最適状態が異なるので、都度調整をすることが望ましい。

図５は上記レンズと遮光板を正面から見たときの図である。
同図において、遮光板は４３ａと４３ｂの２つに分かれていて、レンズ４２ａ、４２ｂとは別にそれぞれが左右にスライドできる構造になっていて幅ｄを調節できる。
この遮光板４３ａ、４３ｂは光を透過しない部材であれば良いのであるが、存在が気にならないように光を吸収する黒系等の部材が相応しい。

又、上記遮光板４３ａ、４３ｂのレンズ側の遮光状態を図６に示すように、遮光板６０にＡなる幅で徐々に遮光状態が変化するような境界を設けると良好である。このように、徐々に遮光の量を変化することで視野の中にいきなり遮光部が見えるのを和らげることができる。
なお、上記Ａの幅は、表示画面の大きさや視距離によって若干異なるが２〜１０ｍｍの範囲に最適値がある。

このような遮光板を使用することにより、不慣れな鑑賞者でも隣接画像の妨害を受けることなく良好な３次元画像の鑑賞ができるようになる。
なお、この実施例においては、遮光板４３の設置場所を鑑賞者とレンズ間としたが、これに限らずレンズの表示画面側に配置しても良いことは明白である。

ところで、前記図２（ｃ）のシフト量の説明において、凹レンズ４２ａ、４２ｂと凸レンズ４１ａ、４１ｂのパワーの絶対値が等しいかほぼ等しい場合（差が０．５程度まで）は、両レンズのシフトに対する移動方向が逆であることから、両レンズを一体で動かしたときにシフト量は一定のまま変化せず、見ている像が移動しないという特徴が現れる。
図７はこの様子を示したもので、鑑賞者の眼２３を２３’に移動したとき、見える像２０は２０’に並行移動するだけであるから相対的に視点は移動しない。
この特性は、鑑賞者の眼幅に応じてその都度両レンズの幅を調節しなくても良いことを意味する。したがって、表示画面サイズや視距離がある程度限定されていて、シフト量を変える必要のない状況では、このような組合わせのレンズを使うと鑑賞メガネとして使い易いことがわかる。この場合には、むしろ前記遮光板の幅を優先して調整する構造の鑑賞メガネとすることができる。

そこで、本発明の第２の実施形態における３次元画像鑑賞メガネは、左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、光軸を鑑賞者の両眼の外側にオフセットした凸レンズと、パワーの絶対値が前記凸レンズと等しいかほぼ等しく、光軸を鑑賞者の両眼の内側にオフセットした凹レンズとが組み合わされ、前記凸レンズと凹レンズの相対位置を固定した状態で位置が左右に調整自在の左眼用レンズと右眼用レンズと、前記左眼用レンズの右眼側と右眼用レンズの左眼側とにそれぞれ固定された遮光板とを有するものである。

図８において、左眼用レンズは凸レンズ８１ａ、凹レンズ８２ａが組み合わされ、右眼用レンズは凸レンズ８１ｂ、凹レンズ８２ｂが図に示すように組み合わされている。凹凸レンズは一体化されていて、且つそれぞれに遮光板８３ａ、８３ｂが固定されている。

このような構造のメガネを使うとき、鑑賞者は隣接画像が見えなくなるように左右の遮光板一体のレンズをそれぞれ左右に動かし調整をするだけである。これによって視線方向のシフト量が変化することはないのでレンズ位置の再調整は不要である。
又、ここに用いる上記遮光板８３ａ、８３ｂには、前記した遮光状態が徐々に変化するような境界を設けることは有効である。

本発明の第１の実施例に係る鑑賞メガネのレンズ位置と画面の関係を示した平面図で、（ａ）は表示画面が小の場合、（ｂ）は左右画面の間隔が眼幅と等しい場合、（ｃ）は表示画面が大の場合である。レンズ位置と視線の方向を示した説明図で、（ａ）は凸レンズ、（ｂ）は凹レンズ、（ｃ）は凸レンズと凹レンズを組合わせた場合である。視距離を説明する平面図である。凸レンズと凹レンズを組合わせた構成の鑑賞メガネを説明する平面図で、（ａ）は凹レンズが固定で凸レンズが調整可能な例、（ｂ）は両レンズが調整可能な例である。レンズと遮光板を示した正面図である。遮光量が徐々に変化する遮光板の正面図である。本発明の第２の実施例に係るレンズの特性を説明する平面図である。本発明の第２の実施例に係るレンズと遮光板を一体化した構造を説明する平面図である。

符号の説明

１０・・左右画像（小）、１１ａ・・レンズ（左眼用）、１１ｂ・・レンズ（右眼用）、１２・・遮光板、１３ａ・・左眼、１３ｂ・・右眼、１４・・左右画像（中）、１５・・左右画像（大）、２０・・見える像、２１・・凸レンズ、２２・・凹レンズ、２３・・鑑賞者の眼、３０・・表示画像、３１・・鑑賞者、４０ａ、４０ｂ・・見える像、４１ａ、４１ｂ・・凸レンズ、４２ａ、４２ｂ・・凹レンズ、４３、４３ａ、４３ｂ・・遮光板、４４・・鑑賞者、６０・・遮光板、８０ａ、８０ｂ・・見える像、８１ａ、８１ｂ・・凸レンズ、８２ａ、８２ｂ・・凹レンズ、８３・・遮光板、８４・・鑑賞者

Claims

左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、
それぞれの光軸位置が調整自在な左眼用レンズおよび右眼用レンズと、
前記左眼用レンズと右眼用レンズとの近傍に並行して設置した遮光幅が左右に調整自在な遮光板と
を有することを特徴とする３次元画像鑑賞メガネ。
左右に並べて表示した左眼用画像と右眼用画像とを鑑賞するのに用いる３次元画像鑑賞メガネであって、
光軸を鑑賞者の両眼の外側にオフセットした凸レンズと、パワーの絶対値が前記凸レンズと等しいかほぼ等しく、光軸を鑑賞者の両眼の内側にオフセットした凹レンズとが組み合わされ、前記凸レンズと凹レンズの相対位置を固定した状態で位置が左右に調整自在の左眼用レンズと右眼用レンズと、
前記左眼用レンズの右眼側と右眼用レンズの左眼側とにそれぞれ固定された遮光板と
を有することを特徴とする３次元画像鑑賞メガネ。
前記遮光板は、レンズ側の遮光領域に徐々に遮光量が変化する境界を設けたことを特徴とする請求項１、又は、請求項２に記載の３次元画像鑑賞メガネ。