JP2011154145A

JP2011154145A - 双眼レンズ及び電子機器

Info

Publication number: JP2011154145A
Application number: JP2010014955A
Authority: JP
Inventors: Hitomaro Togo; 仁麿東郷
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】従来のステレオビューア付き立体画像表示装置または電子機器に用いられる双眼レンズは、ユーザにより左右の目の間隔が異なるために、左右のレンズ間距離を調整する手段が必要であり、電子機器を薄型化することが困難であった。
【解決手段】双眼レンズの左右レンズの光軸中心をレンズ中心位置よりも外側にずらすことで、左右画像の分離がレンズ枠なしで可能であるとともに、レンズ間距離の調整が不要となり、薄型の双眼レンズと薄型で携帯性の高い３Ｄ表示機能つき電子機器が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型の携帯電話や携帯端末や電子機器に用いられる表示装置とレンズに関するものである。

携帯電話などの携帯端末装置の表示素子は携帯性を考慮し、薄型で３〜４インチの小型なものが用いられている。

左目視線の左画像と右目視線の右画像を横に並べたサイドバイサイドのステレオ画像を、それぞれ左右の目で見ることにより、３Ｄ画像を表示するステレオビューアを用いた方式が知られている。本方式は小型表示素子でも臨場感のある３Ｄ画像を表示することができる。（例えば特許文献１）
図９は従来のステレオビューアによる立体（３D）写真再生装置である。

写真枠２５に合わせてステレオ写真２４を配置し、写真位置から一定距離をおいて配置した２つの凸レンズ２３からなる双眼レンズ４を通して左右の画像をそれぞれ左右の目で見ることにより立体表示が可能になる。

写真枠２５とアームと双眼レンズ４は、図９（２）に示すように、２つの回動軸により折畳み可能な構造を有している。

左右用の各レンズは円形の枠に固定されていて、位置決めができると同時に、左（右）画像が右（左）目の視野に入らないようにすることが可能となる。

双眼レンズとステレオ画像の間に左右画像を分離するための仕切り板を取り付けることにより、強度を確保するとともに左右画像の分離がより確実に行うことができる。（例えば特許文献２）
また、電子機器の表示素子（ディスプレイ）の側面に双眼レンズ付きアーム部品を固定することで、表示素子に表示したステレオ画像を立体画像として再生する方法が提案されている。（例えば特許文献３）
さらに、左右のレンズの距離を調整する代わりに左右レンズの傾きを調整する機能を有している。

実用新案登録第３０２５８４１号公報実公平０３−０１０４８９号公報特開２００４−１７７４３１号公報

従来の特許文献１や２に記載された折畳み機能を有するステレオビューアを電子機器の表示素子上に取り付ければ、双眼レンズが折畳み可能な薄型の立体画像表示装置が実現できるが、以下のような課題を有する。

左右レンズのサイズを大きくすると、左目（右目）から右画像（左画像）が目に入ってきて立体画像表示を認識できなくなるため、左右レンズのサイズを大きくすることができない。従って、視野が狭くなってしまう。

また、ユーザの目の間隔は人により異なることから、左右レンズ間の距離を調整する機能が必要である。特に左右レンズのサイズが小さい場合は必要不可欠である。

左右レンズの間に伸縮部品を追加すれば、左右レンズ間の距離が可変できるが、双眼レンズの薄型化が困難になる。

また、従来の特許文献３に記載された、立体（３Ｄ）画像の表示素子を有する電子機器は、アームを表示素子の周囲の筐体枠に固定する構造を有しているため、携帯性が悪かった。

また、特許文献３は、左右のレンズの距離を調整する代わりに左右レンズの光軸の向きを調整する機能を有しているが、双眼レンズの厚さが厚くなって薄型化には適さなかった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、双眼レンズの左右レンズ間距離の調整機能が不要で、薄型で持ち運びやすく立体画像表示可能な電子機器を実現することを目的とする。

次に、上記の課題を解決するための手段について述べる。

本発明の立体画像表示時用双眼レンズは、左側に配置されている第一レンズと右側に配置されている第二レンズからなる第一双眼レンズを有し、前記第一レンズと前記第二レンズは凸レンズであり、前記第一レンズの光軸中心は前記第一レンズの中心よりも左にあり、前記第二レンズの光軸中心は前記第二レンズの中心よりも右にある。

また、本発明の立体画像表示時用双眼レンズは、前記第一レンズと前記第二レンズがフレネルレンズである。

また、本発明の立体画像表示用双眼レンズは、前記第一双眼レンズはフレネルレンズ加工が片面のみに施されていて、前記第一双眼レンズ二枚を前記フレネルレンズ加工面側がお互いに接するように重ねる。

また、本発明の立体画像表示用双眼レンズは、前記第一双眼レンズと第二双眼レンズを有し、前記第二双眼レンズは、左側に配置されている第三レンズと右側に配置されている第四レンズからなり、前記第三レンズと前記第四レンズは凸レンズであり、前記第三レンズの光軸中心は前記第三レンズの中心よりも右にあり、前記第四レンズの光軸中心は前記第四レンズの中心よりも左にある。

また、本発明の立体画像表示用双眼レンズは、前記第一レンズと前記第二レンズが一体成形されたフレネルレンズである。

また、本発明の立体画像表示用双眼レンズは、前記第三レンズと前記第四レンズが一体成形されたフレネルレンズである。

また、本発明は前記双眼レンズを有する立体画像表示用アダプタは、表示素子を有する表示装置に固定する手段を有する。

また、本発明の電子機器は、長方形の表示素子と、前記表示素子が固定されている筐体と、請求項１から請求項６のいずれかに記載の前記双眼レンズと、アーム手段を有する電子機器において、前記表示素子の長辺が縦向き、または横向きになる第一表示モードと、前記表示素子の長辺が横向きになる配置で、かつ前記表示素子が左右の画面に二分割され、分割された前記画面に左画像と右画像をそれぞれ表示することにより立体画像を表示する第二表示モードを有し、前記第一表示モードでは、前記双眼レンズが前記筐体内に収容され、前記第二表示モードでは、前記双眼レンズが前記表示素子に対して、所定距離だけ離れてほぼ平行に配置される。

また、本発明の電子機器は、双眼レンズの大きさが前記筐体よりも小さく、かつ、前記表示素子とほぼ同等である。

本発明によれば、双眼レンズの左右レンズ間距離の調整機能が不要で、薄型で持ち運びやすく立体画像表示可能な電子機器を実現できる。

本発明の実施の形態１の携帯端末装置の概略構造図従来のステレオ用双眼レンズの構造図本発明の実施の形態１の双眼レンズの原理図本発明の実施の形態１の携帯端末装置の構造図本発明の実施の形態１のフレネルレンズを用いた双眼レンズの構造図本発明の実施の形態２の双眼レンズの構造図本発明の実施の形態３の双眼レンズの構造図本発明の実施の形態４の双眼レンズ付きアダプタの構造図従来のステレオビューアの概略構造図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の携帯端末装置の概略構造図である。

以下、本実施の形態１では携帯端末装置に適用した場合を例に説明するが、その他、ポータブルなカーナビゲーションやテレビやゲーム機など、表示素子を有する薄型電子機器に適用した場合も同様である。

本実施の形態の携帯端末装置は、図１に示すように、表示素子２と操作キー５を有する筐体１と双眼レンズ４からなる携帯端末装置であり、双眼レンズ４はアーム手段３を介して筐体１に結合されている。

図１（２）は、双眼レンズ４と表示素子２の断面構造図を示す。

表示素子２は画面が二分割され、左画面８と右画面９に視差の異なる左画像と右画像をそれぞれ表示し、表示素子から約５〜１５ｃｍ程度離れた位置に上記双眼レンズ４を表示素子と平行に配置する。左画面８と右画面９をそれぞれ、左凸レンズ６と右凸レンズ７を通して見ることにより、立体画像が再生できる。

双眼レンズ４は、左凸レンズ６と右凸レンズ７からなり、それぞれのレンズの中心位置１０に対して左凸レンズ６の光軸中心１１は左側に、右凸レンズ７の光軸中心１１は右側にずれている。

ここで光軸中心とは、凸レンズの最も分厚い点すなわち、レンズ表面の傾きがゼロの点のことを指す。

従来はレンズ中心と光軸中心が一致していたが、本発明では左右レンズ間の距離の調整を不要にするために故意にずらしている。

図２と図３を用いて、左右レンズ間調整が不要となる理由について説明する。

図２は従来の双眼レンズによるステレオビューアの構造を示す。

従来は、レンズ中心と光軸中心が一致している。

左右の目（１２、１３）の間隔が狭い場合（図２（１））は、左目１２、右目１３でそれぞれ左右画面（８、９）のみを見ることができるので、立体画像表示が可能になる。図２（１）の点線に示すように、左右の目から斜めに走る光路が凸レンズの端にかかるため屈折するため、左右画面を分離することができるからである。

一方、左右の目の間隔が広い場合には図２（２）の点線に示すように、凸レンズの屈折が不十分なため、左目（右目）で右画面（左画面）の一部が見えてしまう。

そこで、例えば図２（３）に示すように、左凸レンズと右凸レンズの外周にレンズ枠を設けて視野を狭めることによって、左右画面を分離することが必要である。このときユーザの目の間隔は人により異なることから、左右レンズ間の距離を調整する機能が必要である。

従って、双眼レンズの薄型化が困難となる。

図３に本発明の双眼レンズによるステレオビューアの構造を示す。

左右の目（１２、１３）の間隔が狭い場合（図３（１））は、左目１２、右目１３でそれぞれ左右画面（８、９）のみを見ることができるので、立体画像が可能になる。

一方、左右の目の間隔が広い場合でも、図３（２）の点線に示すように、光軸中心１１が外側に寄っているため、目から斜めに走る光路（点線の矢印）が凸レンズの端にかかり屈折しやすく、左右画面を分離することができる。

ここで、凸レンズの倍率はルーペ等で利用される数倍の倍率、すなわち焦点距離が５ｃｍ〜１５ｃｍ程度の低倍率のものが適している。倍率を大きくしすぎると左右画面が視野全体の収まらず、一部しか見えなくなるとともに、画素の粗さが目立ってくる。逆に倍率を小さくしすぎるとユーザと画面の距離を長くしないと焦点を結ぶことが困難となり、視野角が狭くなる。

なお、本発明のステレオビューアは、従来に比べてレンズ端部を利用した光学系となっているため、画像の歪みが大きくなるが、レンズ倍率が数倍で小さいことから実使用上問題となる画像歪みは発生しない。

図４（１）（２）には本発明の双眼レンズ付きの携帯端末装置の断面構造図を示す。

双眼レンズ４がヒンジ１５を介してアーム１６に結合され、さらに、アーム１６がもう一つのヒンジ１５を介して筐体１に結合されている。双眼レンズ４の横幅と表示素子２または筐体１の横幅はほぼ同じであり、ヒンジ１５を中心にアーム１６と双眼レンズ４を折り畳むことにより、双眼レンズ４が表示素子２の上に薄型に収容することができる。

図４（３）は双眼レンズ４の斜視図を示す。右凸レンズと左凸レンズは凸レンズの一部を長方形に切り出した形状を有していて、レンズ枠は不要であり従来に比べて視野を広げることができる。

なお、凸レンズは通常のガラスまたは透明樹脂製のレンズでも構わないが、フレネル凸レンズを用いることにより、さらなる薄型化が可能になる。

図５にフレネル凸レンズによる双眼レンズの構造図を示す。フレネルレンズは左右レンズを一体成形で製造することができるが、左右レンズを別々に製造したのち結合しても構わない。

また、図４（４）の双眼レンズ４のようにレンズ枠１４を有していても構わない。

また、左画面１１と右画面１０に同一の画像を表示し、３Ｄ表示用双眼レンズを用いて見ることで２Ｄ画像の拡大表示も実現することができる。

すなわち、ウェブ情報やワンセグのテレビ映像などが、携帯端末の小さい表示素子でも大きく見やすい表示が可能となる。

以上のように、本実施の形態１の携帯端末装置により、双眼レンズの左右レンズ間距離の調整機能が不要で、薄型で持ち運びやすく立体画像表示可能な電子機器を実現することができる。
（実施の形態２）
図６に本実施の形態２の双眼レンズの構造図を示す。

本実施の形態２の双眼レンズは実施の形態１の凸レンズの代わりに２枚のフレネル凸レンズを用いたものであり、双眼レンズ以外の部分に関しては実施の形態１と同様のため説明を省略する。

フレネルレンズは１ｍｍ以下の薄型化が可能であるが、レンズ倍率を大きくすることが難しいことと、レンズ加工面が傷つきやすいという課題がある。

そこで、図６に示すように、フレネルレンズが片側のみ加工されているフレネル双眼レンズ２枚をレンズ加工面が向かい合わせに重ねることで、フレネルレンズ加工面が露出することがなく、傷がつきにくく、しかもレンズ面が２面形成できるためレンズ倍率を大きくすることが可能となる。

これにより、薄型で傷つきにくいフレネル双眼レンズが実現できる。
（実施の形態３）
図７に本実施の形態３の双眼レンズの構造図を示す。

本実施の形態３の双眼レンズは、実施の形態２と同様、実施の形態１の凸レンズの代わりに２枚のフレネル凸レンズを用いたものであり、双眼レンズ以外の部分に関しては実施の形態１と同様のため説明を省略する。

実施の形態２のフレネル双眼レンズは薄型でレンズ倍率を大きくすることが可能だが、左右画像の境界付近の画像を通る光路の屈折角が大きくなるため、特に目の間隔が狭い人にとって画像が歪んで見にくくなるという課題がある。

そこで、図７（１）に示す実施の形態２のフレネル双眼レンズ４を１枚と、図７（２）に示す第二のフレネル双眼レンズ２２を、レンズ加工面を向かい合わせに重ねた双眼レンズ（図７（３））を利用する。

第二のフレネル双眼レンズ２２は、第二の左フレネル凸レンズ２０と第二の右フレネル凸レンズ２１からなり、レンズの中心位置１０に対して第二の左フレネル凸レンズ２０の光軸中心１１は右側に、第二のフレネル右凸レンズ２１の光軸中心１１は左側にずれている。

従って、第二のフレネルレンズは双眼レンズの中央付近の屈折角を大きくすることなく、レンズ倍率を大きくする効果がある。

これにより、図７（３）の双眼レンズは実施の形態２に比べて双眼レンズ中央付近の画像の歪みを抑制できる。
（実施の形態４）
図８に本実施の形態４の双眼レンズ付きアダプタの構造図を示す。

本実施の形態４の双眼レンズ４は、実施の形態１、２、３のいずれを用いても構わない。
アダプタは、アーム手段４、固定部品２２、双眼レンズ４からなる。アダプタは固定部品２２を介して、携帯端末装置筐体１に固定される。固定には着脱可能な接着剤、ネジ、磁石など、いずれを用いても構わない。アーム手段４、固定部品２２、双眼レンズ４はヒンジ１５で結合されており、図４と同様に表示素子２の上に折り畳んで薄型に収容できる構造になっている。

上記の双眼レンズからなるアダプタを利用することで、様々な電子機器に立体画像表示機能を安価に実現することができる。

本発明は、例えば携帯端末装置として有用であり、テレビ、携帯電話、携帯端末、カーナビゲーション、ゲーム機、等々の様々な電子機器に利用可能である。

１筐体
２表示素子
３アーム手段
４双眼レンズ
５キー
６左凸レンズ
７右凸レンズ
８左画面
９右画面
１０レンズ中心
１１レンズ光軸
１２左目
１３右目
１４レンズ枠
１５ヒンジ
１６アーム
１７左フレネル凸レンズ
１８右フレネル凸レンズ
１９第二の双眼レンズ
２０第二の左フレネル凸レンズ
２１第二の右フレネル凸レンズ
２２固定部品
２３凸レンズ
２４ステレオ写真
２５写真枠

Claims

左側に配置されている第一レンズと右側に配置されている第二レンズからなる第一双眼レンズを有し、前記第一レンズと前記第二レンズは凸レンズであり、
前記第一レンズの光軸中心は前記第一レンズの中心よりも左にあり、前記第二レンズの光軸中心は前記第二レンズの中心よりも右にあることを特徴とする、立体画像表示用双眼レンズ。
前記第一レンズと前記第二レンズがフレネルレンズであることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示時用双眼レンズ。
前記第一双眼レンズはフレネルレンズ加工が片面のみに施されていて、前記第一双眼レンズ二枚を前記フレネルレンズ加工面側がお互いに接するように重ねたことを特徴とする、請求項２記載の立体画像表示用双眼レンズ。
前記第一双眼レンズと第二双眼レンズを有し、
前記第二双眼レンズは、左側に配置されている第三レンズと右側に配置されている第四レンズからなり、前記第三レンズと前記第四レンズは凸レンズであり、
前記第三レンズの光軸中心は前記第三レンズの中心よりも右にあり、前記第四レンズの光軸中心は前記第四レンズの中心よりも左にある、請求項１または請求項２記載の立体画像表示用双眼レンズ。
前記第一レンズと前記第二レンズが一体成形されたフレネルレンズであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の立体画像表示用双眼レンズ。
前記第三レンズと前記第四レンズが一体成形されたフレネルレンズであることを特徴とする、請求項４または請求項５記載の立体画像表示用双眼レンズ。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の前記双眼レンズを有する立体画像表示用アダプタ。
表示素子を有する表示装置に固定する手段を有する請求項７記載の立体画像表示用アダプタ。
長方形の表示素子と、前記表示素子が固定されている筐体と、請求項１から請求項６のいずれかに記載の前記双眼レンズと、アーム手段を有する電子機器において、
前記表示素子の長辺が縦向き、または横向きになる第一表示モードと、
前記表示素子の長辺が横向きになる配置で、かつ前記表示素子が左右の画面に二分割され、分割された前記画面に左画像と右画像をそれぞれ表示することにより立体画像を表示する第二表示モードを有し、
前記第一表示モードでは、前記双眼レンズが前記筐体内に収容され、
前記第二表示モードでは、前記双眼レンズが前記表示素子に対して、所定距離だけ離れてほぼ平行に配置されることを特徴とする電子機器。
前記双眼レンズの大きさが前記筐体よりも小さく、かつ、前記表示素子とほぼ同等であることを特徴とする請求項９記載の電子機器。