JP2012022278A - 映像実体感メガネ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はテレビやパソコン、写真、映画などの２次元画像を見るのに両眼視差によって画面の存在が２次元だと判ってしまうベールを取り除いてやることで、本来映像が持っている１０種類以上の立体情報が活きてきて実体感、現実感、臨場感、立体感の増した映像を観賞し楽しむことが出来る映像実体感メガネを得ることにある。
【解決手段】メガネの左右凸レンズ５，６の光軸中心位置７，８を瞳孔位置より内側にずらすことで、レンズの光軸移動による画像平行シフトによって左右の眼に映る画像が左右外側に水平移動して、眼の視線光路１５，１６が遠くからの映像のように平行に近づき輻輳両眼視差が減少して映像画面が平面である存在感が薄れると映像の中にある色々な立体情報が活きてきて実体感、臨場感、立体感が増す映像が楽しめる。このメガネは近距離、中距離で眼を調整する眼の筋肉疲労も減少するので疲れないメガネとしても活用できる。
【選択図】図１

Description

本発明はテレビ画像やパソコン画像、写真画像、映画画像など２次元画面を観賞する時に、より画像の中に自分が入り込むような実体感、現実感、臨場感、立体感を増して観られるような映像実体感メガネ、見易く疲れないメガネに関するものである。

従来のテレビ画像や写真画像、映画画像は２次元平面画面のために、映像の中に立体的な画像が描かれていても、実体感、現実感、臨場感、立体感に乏しい映像であった。

立体感を増すために左右を両目の間隔だけ離した２台のカメラを使った立体写真や立体映画、立体ＴＶ、立体画像が出現した。しかしながら、立体画像を観賞するためには２台のカメラによる立体撮影画像や特殊で高価な立体映像ディスプレイと左右の画像を分離する専用立体メガネが必要であった。

しかも立体撮影は左右のカメラ画像合わせ調整など普通の２次元撮影に較べて１０倍もの撮影コストがかかるため立体画像ソフトが増えない理由にもなっていた。

立体映像は複数人数で立体画面を見る時に、立体メガネを掛けて居ない人には左右の画像が混合して２重像になってしまう欠点がある。

１９７０年頃、本発明者らが初期のカラービデオカメラ２台を使って立体テレビ実験を行った時、カメラ本体が大きくて横幅が２５センチ近くあり、２つのレンズ間隔が２０センチ以上にもなって立体撮影に不向きであった。そこでハーフミラーを使って２台のカメラをミラー合成し立体撮影レンズ間隔を自由に選べるようにした。その際、人間の左右両眼の間隔６センチメートルに限らず小さい間隔でも立体感が得られることを確認した。またミラーで合成した等価レンズ間間隔をゼロにした映像でも、立体テレビの２つの画面を数センチメートルほど離して上映すると立体感があった。これを「擬似立体」と呼んだ。つまり左右の眼に同じ２枚の画像を直接提示する事で立体撮影でなくても立体感が得られることを開発した。

２台のビデオプロジェクターと偏光板を組み合わせてスクリーンに重ね投射する立体テレビ装置を使い、同じ映像信号を２台のプロジェクターに供給して、２台のプロジェクターを６センチメートルほど平行に離して偏光立体メガネで見ると、立体撮影ソフトでは無くても、通常の２次元ビデオソフトで立体感のある映像が得られた。
プロジェクター間隔を平行にずらす代わりにプロジェクターの投射方向をわずかに水平にずらしても可能であった。左右の画像のシフト量は人間の瞳孔の間隔６センチメートルを超えると無限距離以上相当になるので立体に融合しにくくなるので画面までの距離に応じて実用上１センチメートルから６センチメートルの範囲が選ばれる。
機械的に画像を水平にずらす代わりに電気的に片方の画像を遅延させて平行移動させても同じような立体感が得られた。

図３のように、絵画２８やテレビ画面を片目２９で見ると不思議なことに額縁やテレビセットの存在を忘れて画面の中にのめり込むような立体感を味わえた。映画館のスクリーン３０でも片目で観賞すると３Ｄ映画で無くても立体感が増してくる。

普段、両眼でテレビを見ていると、テレビを目の前の平面画面と確認、認識してしまう。すると映像はテレビの表面に映った画像となってしまう。ところが片目だと両眼視差が無くなってテレビまでの距離感も怪しくなって画面が平面か立体かの区別が出来なくなってしまう。外部から画面表面に反射する光も光源の輝きが判らなくなる。

すると図４のように両眼視差以外の１０種類以上の知覚的立体情報が役立って活き活きと人間の脳の中で活躍始める。知覚心理的に実体感、立体感、臨場感ある画像に変身する。前と後ろで大きさが違う。遠近図法のようにパースペクティブがある。後ろの物体は前の物体の陰で見えない。石畳のように遠くなるとパターンが細かくなる。
影で立体的になる。透明な物の後ろの物体。前後でピントがあっている、ボケている。
遠くはかすんでいる。近くと遠くではコントラストが違う。色の鮮やかさが違う。水中の光の屈折。表面の反射。球面での光点反射。ガラスや金属の反射。立体的に見える世界の名画には色々な技術で描きこまれている。
片目でテレビや映画、写真、絵画を見る実体的、立体的、自然的に見える。

さらにテレビ、映画など動画では、撮影カメラが動いていると被写体の回りを視点が動いており、それが立体情報になる。ジェットコースター映像もその例である。

片目で見ていては疲れる。その代わりに両目別々に同じ絵を平行に見えるようにする。
例えば２台のスライド写真ビューワーを平行に接着して、左右に同じスライド写真を入れて観察すると両眼視差が無くなって平面画像と判らなくなり、スライドの中の色々な知覚的立体情報が前面に出てきて立体感、実体感が得られた。また２枚の同じ写真を４枚のミラーを使って左右の目に同じ映像を届けると、両眼視差が無くなって立体感が出てきた。しかし目の前に箱があると言う形態になった。視野も狭い。他の方法では、片方の目だけにあるいは両目に角度の浅いプリズムを通して両目で壁のポスター写真を見ると左右の映像が離れ、視線が平行に近づいて両眼視差が無くなり写真が立体的に見える。しかし写真までの距離とプリズム角度に適正関係があり専用アダプターになってしまい実用的には万人向けではない。

テレビが２倍に大きく見えて映画館のような大画面の迫力というＥＳＨＥＮＢＡＣＨ社のＭＡＸ−ＴＶと言う接眼レンズが凹レンズのガリレオ式簡易メガネ型双眼鏡があるが、レンズが眼より前方に離れていて視野が狭い。立体感を増す機能構造はない。

特開昭６４−２１４３６号公報 特開昭６４−２１４３７号公報 特開平５−６６３６１号公報

本発明者らが４０年前から開発を重ねていた左右絵ずらしの擬似立体方式は昨今の３Ｄテレビ商品化にあたって普通のテレビ放送も２Ｄ／３Ｄ変換して立体メガネをかけると立体的に見えるようにデジタル電子メモリー遅延による水平横ずらしの２Ｄ／３Ｄ変換回路内蔵になっているが、その擬似立体観賞時に別の家族が同じ立体テレビを立体メガネ無しで見ると左右画像が混合して２重像になってしまう。家族全員が一人残らず同時に立体メガネをかけないと立体映像は楽しめない。叉、家族全員分の液晶シャッター方式立体メガネは高価でもある。

図５（ａ）のように裸眼で普通にテレビを見ているときはテレビ画面の注視点に対して網膜の中心像が合致して脳の中で両眼像が立体として融合するように左右の眼球２１，２２の外側に附属する外眼筋：図２−２３が緊張して伸び縮みし、眼球を回転して両眼の視線１１，１２を注視対象点に向けている。その時２つの視線が注視点で一致することを図５（ａ）のコンバージェンスつまり輻輳と言い、交わる角度を輻輳角と言う。近くを見る時は輻輳角が大になる。外眼筋は緊張して目が疲労する。

図２、裸眼でテレビを見る時、１メートルから４メートル先のテレビ画面が網膜中心でピントが合うように眼の可変焦点レンズである水晶体３の厚みが周囲の毛様体筋肉２４の緊張で厚みを増してピントが合う。景色を見ている時と違い近距離でＴＶを長時間見続けると眼が疲れるのは眼の輻輳角度やピントを調整する筋肉の疲労もある。

しかも近くの物を見る時は水晶体のピント調整を動かす毛様体筋肉と、視線を内側に向ける外眼筋が互いに連動して輻輳とピント合わせを行うと言う複雑な関連がある。
しかも左右回転上下回転斜め回転６本の外眼筋で眼球の形まで変えてピント合わせも協調して補整していると報告もある。人間が近い距離を見るときは眼が疲れている。

立体テレビでは、カメラの両眼視差で左右像が画面上で一致しないで２重像に分かれている所ではピントを合わせる調整筋肉と両眼の視線が一致する輻輳角の調整筋肉の連動が破れて脳内での立体の融合がしずらく立体視は眼が疲れると言う原因にもなっている。特に飛び出す立体や３Ｄカメラのレンズ間距離を離して立体を協調した３Ｄ映像では長時間で眼と頭脳が疲労する。

本発明では以上のような立体画像観賞の欠点に鑑み、テレビ画像やパソコン画像、写真画像、映画画像など２次元画面を視聴観賞する時に、左右の眼への画像を僅か平行に離すことによりより映像画面の存在が減少し画像の中に自分が入り込むような実体感、現実感、臨場感、立体感を増して観られるような映像実体感メガネ及び眼精疲労の少ない良さも持つメガネ、映像実体感メガネを提供する事を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、図１のようにメガネレンズの度数Ｄが浅い凸レンズメガネで、左右のレンズ５、６の光軸中心７、８を本来の左眼の瞳孔位置４Ｌ及び右目の瞳孔位置４Ｒよりも左右両眼内側に、レンズ度数によって２ミリメートルないし４０ミリメートル移動し、左右レンズ光軸中心間隔１０を人間の両眼瞳孔間隔より少なくしてなる映像実体感メガネを構成している。

すでにメガネを常用している利用者には現在のメガネの上に図１ないし図７のようなハネ上げ式映像実体感メガネを重ねて使用しても良いが、近眼の人には図８のように遠方視用メガネの凹レンズ４５，４６の度を少し小さくして凹レンズの光軸中心間隔を凸レンズとは逆に両眼の瞳孔間隔より僅かに広めにすることで映像実体感メガネを構成している。

本発明によって、図５（ｂ）のように左右の眼それぞれで見ているテレビ画面３１の像が光軸中心を左右内側にオフセットされた凸レンズ５，６によって、外側に平行シフトされて３１Ｌ，３１Ｒのような虚像になっている。左右の眼からの仮想視線は３３，３４のようになる。左右のメガネレンズを通った後の光路１５，１６は眼の近くでは平行に近い光路になって瞳孔に入射するようになる。
（１）すると両眼視差が無くなりテレビ画面の存在感のベールが減少して普通のテレビ映像の中にある１０種類を超える立体情報が活きてくる。普通のテレビ映像すべてが実体感、現実感、臨場感、立体感を増して観賞を楽しめるようになる。
映像実体感メガネによる画像水平シフトによって、必ずしも左右の眼の視線方向が平行にならなくても、平行方向に広がるだけで、仮想輻輳点が画面表面より遠くになり、平面画面の存在感のベールが減少して映像の中の実体感、臨場感、立体感が増す。

（２）さらにレンズ中心光軸のオフセットによって図５（ａ）の輻輳角５５が遠くの景色を見るように小さくなり眼球を回転させる図２の外眼筋２３の緊張が軽減する。
図１の映像実体感メガネの凸レンズ効果で図５（ｂ）のテレビ画面３１も大きな画面３１Ｌ、３１Ｒのように遠方に拡大されて見やすくなる。図２の水晶体レンズ３の厚みを増して近距離に調整する毛様筋２４の緊張も軽減されてテレビやパソコンを見るのに眼の疲労度が減る。さらにピントが合う視野領域も広がり見やすくなる。
パソコン画面観賞の近距離メガネとして疲労度の少ない快適なメガネにもなる。

レンズを平行にずらすと眼の中の画像も平行に動くのは、自分がかけているメガネを左右に移動させてみると確認できる。凸レンズでは右に動かすと像は左にずれる。

通常の近距離でのテレビ観賞では両目が６センチメートルほど離れているので両眼ともにテレビを斜めから見ている状態になり僅かであるが図６（ａ）のようにテレビ画面が相互に反対方向の台形ひずみをともなって網膜像となっている。その変形成分が視覚心理で近くにある平面画面と認識する要因の一つになっている。またテレビ表面が球面のブラウン管テレビであるか、液晶など平面画面なのか判るのも僅かな両眼視差情報で認識している。テレビや写真表面の艶々した面に映る外界からの反射も両眼視差によって立体的な反射像となって画面表面のベールになっていた。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
普通のテレビ画面やパソコン画面、写真プリント、雑誌写真ページ、映画画面などで、このレンズ光軸中心をオフセットした簡便な構造の映像実体感メガネを使用して観賞すると、両眼視差が軽減して画面表面の実在感が無くなり、画面表面のベールが少なくなって画像の中の世界が直接感じられるようになる。
画像の中の実体感、現実感、臨場感、立体感、自然感を増して鑑賞できる。
３Ｄ立体テレビ用３Ｄメガネに重ねて使用しても更に画面の枠の存在から開放される。

またこの映像実体感メガネはパソコンなど近距離で長時間平面画面を眺める事で起る目の疲労も軽減できる。凸レンズの度を増して近距離用メガネとしても活用できる。

本発明を解説する最良形態の映像実体感メガネの断面図と斜図である。 従来の裸眼での立体視を説明する断面図である。 片目で絵画やテレビや映画を見る説明図である。 両眼視差情報以外の１０種類を超える映像の中の立体情報解説図である。 裸眼での立体視と映像実体感メガネでの立体視との光学的比較図である。 近距離物体を見たときの台形歪みと映像実体感メガネでの対比図である。 ハネ上げ式メガネに応用した実施例構成図である。 近眼用メガネとして凹レンズで構成した映像実体感メガネの説明図。 レンズを任意に移動できるメガネ枠にした実施例斜図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明。

映像実体感メガネとしては図１のように左右凸レンズの光軸中心を左右の瞳孔位置より内側に平行移動した実施例。さらにメガネ枠の横幅を増やして近視、遠視、老眼の常用メガネの上から重ねても使用できる実施例。航空機内のテレビ観賞にも使える。
大きいメガネ枠のレンズを内側に移動した分、左右両端に隙間空間を配した実施例。

図７のように映像実体感メガネに上下回転の蝶番をつけて実体感観賞やパソコンメガネで使わない時はハネ上げられる構造の実施例。ツル付ハネ上げメガネ型も可能。
他の実施では２次元画像と対向させた映像実体感メガネと一体の覗きからくり箱。

図８、近眼の人専用の中距離用映像実体感メガネとしては図１の凸レンズタイプとは反対に左右凹レンズの光学中心位置を左右の瞳孔の位置より外側に配置した実施例。

図９は、レンズの光軸中心位置を調整できるようにメガネ枠４９にレンズ移動溝５０，５１，５２を設けレンズ５，６がはさまれて左右移動できるようにした実施例。

１及２１左眼球。 ２及２２右眼球。 ３水晶体。 ４及４Ｌ及４Ｒ瞳孔。 ５及４５左レンズ。 ６及４６右レンズ。 ７及４７左レンズ光軸中心。 ８及４８右レンズ光軸中心。 ９レンズの平行シフト量。 １０レンズ光軸中心間距離。 １１及１２テレビから瞳孔への光路。 １３及１４テレビからの光路と垂直線との角度＝輻輳角度の半分。 １５及１６メガネレンズと瞳孔との光路＝視線。 １８メガネ枠。 ２０メガネ両端空間。 ２３眼球を回転させる外眼筋。 ２４水晶体の厚みを変えてピント調節する毛様体筋肉。 ２５及２６眼の内側への回転。輻輳。 ２７瞳孔間間隔。 ２８風景絵画。 ２９片目での観賞。 ３０映画のスクリーン。 ３１及３１Ｌ及３１Ｒテレビ画面。 ３２テレビの中の映像。 ３３左目からの視線仮想延長線。 ３４右目からの視線仮想延長線。 ３５等価左眼映像シフト量。 ３６等価右眼映像シフト量。 ３７裸眼での左目映像。 ３８裸眼での右目映像。 ３９映像実体感メガネレンズの左シフト左眼映像。 ４０映像実体感メガネレンズの右シフト右眼映像。 ４１映像実体感レンズで拡大されたテレビ画面。 ４２はね上げ式映像実体感メガネ。 ４３メガネはね上げ蝶番。 ４４常用メガネ。 ４５及４６凹レンズ。 ４７及４８凹レンズ光軸中心。 ４９メガネ枠。 ５０及５１及５２レンズ移動溝。

Claims (3)

1. 両眼メガネであって、左右レンズの光軸中心位置を通常の瞳孔位置ではなく両眼の瞳孔を結ぶ線上で左右にシフト移動することによって、観賞対象の被写体画像が光軸中心オフセットレンズによって左右に画像シフトして、左右両眼の瞳孔からの、みかけの視線光路が平行に近づくことを特徴とする映像実体感メガネ。
2. 図１、左右凸レンズメガネレンズ５，６の光軸中心位置７，８を左右の瞳孔位置４Ｌ，４Ｒよりも内側に２ミリメートルから４０ミリメートルほど光軸中心をオフセット移動して、左右の両眼瞳孔からの、みかけの視線光路１５，１６が広がり平行に近づくことを特徴とする請求項１記載の映像実体感メガネ。
3. 図８、近眼者用の凹レンズメガネでは凸レンズとは反対に左右の凹レンズ４５，４６の光軸中心位置４７，４８を両眼の瞳孔位置４Ｌ，４Ｒよりも外側に光軸オフセット移動して左右両眼瞳孔からの、みかけの視線光路１５，１６の方向が広がり平行に近づくことを特徴とする請求項１記載の映像実体感メガネ。

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