JP3464197B2 - 立体視用表示装置及びこれを利用した内視鏡並びに顕微鏡 - Google Patents
立体視用表示装置及びこれを利用した内視鏡並びに顕微鏡Info
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Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、立体視用表示装置及びその応
用技術に関する。
用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】立体視により得られる立体像が、臨場感
や現実感といった点で通常の平面的な画像とは比較にな
らない程優れているのは周知の事実である。かかる立体
像の有用性を生かすべく、従来から、医療機器やゲーム
機などへの応用による広範な普及が試みられている。立
体視を医療機器やゲーム機で用いる場合、立体像を視者
に与えるために用いられる立体視用表示装置には、手軽
さが求められる。また、このような用途で用いる立体視
用表示装置は、視者が、手術用の器具を扱ったり、ゲー
ムコントローラを操作したりする必要がある関係上、手
の自由度を確保しやすいヘッドマウントタイプの立体視
用表示装置とするのが好ましい。
や現実感といった点で通常の平面的な画像とは比較にな
らない程優れているのは周知の事実である。かかる立体
像の有用性を生かすべく、従来から、医療機器やゲーム
機などへの応用による広範な普及が試みられている。立
体視を医療機器やゲーム機で用いる場合、立体像を視者
に与えるために用いられる立体視用表示装置には、手軽
さが求められる。また、このような用途で用いる立体視
用表示装置は、視者が、手術用の器具を扱ったり、ゲー
ムコントローラを操作したりする必要がある関係上、手
の自由度を確保しやすいヘッドマウントタイプの立体視
用表示装置とするのが好ましい。
【０００３】ところで、立体視は、左右の各眼が捉えた
像に視差のあることを利用した脳の働きにより実現され
るものである。立体視を実現するには、一定の視差が設
けられた左右各眼用の画像からの像光を左右各眼に供給
することが必要であり、そのための表示装置が多々提案
されている。かかる像光の供給のための手法としては、
１つの表示画面に左右各眼用の画像を重複表示し、その
画像からの像光を何らかの手段により分離して左右各眼
に与える手法と、２つの表示画面に左右各眼用の画像を
それぞれ映し出し、該左右各眼用の画像を左右各眼で別
々に視る手法とが知られている。
像に視差のあることを利用した脳の働きにより実現され
るものである。立体視を実現するには、一定の視差が設
けられた左右各眼用の画像からの像光を左右各眼に供給
することが必要であり、そのための表示装置が多々提案
されている。かかる像光の供給のための手法としては、
１つの表示画面に左右各眼用の画像を重複表示し、その
画像からの像光を何らかの手段により分離して左右各眼
に与える手法と、２つの表示画面に左右各眼用の画像を
それぞれ映し出し、該左右各眼用の画像を左右各眼で別
々に視る手法とが知られている。
【０００４】１つの表示画面を用いる立体視用表示装置
は、一の画面に左右両眼用の画像を映し出し、それぞれ
の画像からの像光を分離して左右各眼へ導くことにより
立体視を実現するものである。この立体視用表示装置
は、２つの画像から１つの立体像を自分で組み立てると
いう後述の作業が不要であるため、誰もが容易に立体視
を実現できるという利点を有する。しかしながら、この
手法では、表示画面に重複して表示される左右各眼用の
画像からの像光を分離するための手段が不可欠となるた
め、手軽さや小型化を実現するのが難しい。つまり、上
述の必要性から必要となる像光を分離するための方策と
しては、偏光を利用するのが一般的である。偏光の分離
は、例えば、異なる性質の偏光光を像光として射出する
左右各眼用の画像を、１つの画面に、例えば時分割で表
示すると共に、視者に偏光メガネをかけさせることで実
施されている。この手法は、偏光メガネをかけるという
作業を視者に強いるものであるため、手軽さの面でやや
難がある。また、この立体像表示装置は、偏光を分離す
るための手段が必要なため、どうしても装置が複雑化し
易く、また大型化し易い。
は、一の画面に左右両眼用の画像を映し出し、それぞれ
の画像からの像光を分離して左右各眼へ導くことにより
立体視を実現するものである。この立体視用表示装置
は、２つの画像から１つの立体像を自分で組み立てると
いう後述の作業が不要であるため、誰もが容易に立体視
を実現できるという利点を有する。しかしながら、この
手法では、表示画面に重複して表示される左右各眼用の
画像からの像光を分離するための手段が不可欠となるた
め、手軽さや小型化を実現するのが難しい。つまり、上
述の必要性から必要となる像光を分離するための方策と
しては、偏光を利用するのが一般的である。偏光の分離
は、例えば、異なる性質の偏光光を像光として射出する
左右各眼用の画像を、１つの画面に、例えば時分割で表
示すると共に、視者に偏光メガネをかけさせることで実
施されている。この手法は、偏光メガネをかけるという
作業を視者に強いるものであるため、手軽さの面でやや
難がある。また、この立体像表示装置は、偏光を分離す
るための手段が必要なため、どうしても装置が複雑化し
易く、また大型化し易い。
【０００５】このような点を考慮して、手軽に扱えるヘ
ッドマウントタイプなどの立体視用表示装置の研究、開
発は、２つの画像を用いる上述の如き手法を応用する方
向で進められている。２つの表示画面を用いる方法は、
それぞれの眼に供給する像光を２つの表示画面から別々
に送るものである。従って、光の分離のための構造が不
要であり、装置の構造を簡単にできるのでその小型化が
容易であり、ヘッドマウントタイプなどの立体視用表示
装置に応用しやすい。
ッドマウントタイプなどの立体視用表示装置の研究、開
発は、２つの画像を用いる上述の如き手法を応用する方
向で進められている。２つの表示画面を用いる方法は、
それぞれの眼に供給する像光を２つの表示画面から別々
に送るものである。従って、光の分離のための構造が不
要であり、装置の構造を簡単にできるのでその小型化が
容易であり、ヘッドマウントタイプなどの立体視用表示
装置に応用しやすい。
【０００６】しかしながら、２つの表示画面を用いる
と、視者は、本来２つある画像を見て１つの画像を自分
の側で組み立てることを要求される。つまり、２つの表
示画面を用いる手法では、その２つの表示画面の位置関
係と視者の２つの眼の位置関係がかなり厳しい条件を満
足していない限り、視者は立体視を行なえない。従っ
て、この手法では視者に立体視を行わせるのが本質的に
難しい。２つの画像から１つの立体像を得るために重要
な役目を果たすのが眼幅合わせといわれる技術である。
従って、かかる手法に基づく立体視用表示装置では、像
光の幅を視者の左右両眼の幅にあわせるための機構が必
要となる。この機構は複雑なものであり、これにより装
置が大型化する場合も多い。また、上述の眼幅合わせ
は、眼幅の計測など雑多な過程を経ずには実行できない
ため、ゲーム装置などに求められる手軽さという要件を
満足するものではない。何より、この手法は、立体視を
行うことが難しいのであり、仮に立体視を行えたとして
も、視者の疲労が大きくなりがちである。
と、視者は、本来２つある画像を見て１つの画像を自分
の側で組み立てることを要求される。つまり、２つの表
示画面を用いる手法では、その２つの表示画面の位置関
係と視者の２つの眼の位置関係がかなり厳しい条件を満
足していない限り、視者は立体視を行なえない。従っ
て、この手法では視者に立体視を行わせるのが本質的に
難しい。２つの画像から１つの立体像を得るために重要
な役目を果たすのが眼幅合わせといわれる技術である。
従って、かかる手法に基づく立体視用表示装置では、像
光の幅を視者の左右両眼の幅にあわせるための機構が必
要となる。この機構は複雑なものであり、これにより装
置が大型化する場合も多い。また、上述の眼幅合わせ
は、眼幅の計測など雑多な過程を経ずには実行できない
ため、ゲーム装置などに求められる手軽さという要件を
満足するものではない。何より、この手法は、立体視を
行うことが難しいのであり、仮に立体視を行えたとして
も、視者の疲労が大きくなりがちである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、立体視に
ついての研究を進め、立体視を手軽で身近なものとして
普及させるには、小型で且つ眼幅併せのいらない立体視
用表示装置が必要であるとの結論に至った。本発明は、
かかる立体視用表示装置を提供しようとするものであ
る。また、本発明は、これを応用した内視鏡や顕微鏡な
どを提供することをその課題とする。
ついての研究を進め、立体視を手軽で身近なものとして
普及させるには、小型で且つ眼幅併せのいらない立体視
用表示装置が必要であるとの結論に至った。本発明は、
かかる立体視用表示装置を提供しようとするものであ
る。また、本発明は、これを応用した内視鏡や顕微鏡な
どを提供することをその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めの本発明は、以下のようなものである。即ち、立体視
用画像として立体視用の視差を与えた左右各眼用の画像
を映し出す一の表示画面と、前記表示画面と視者の左右
各眼との間に配される左右各眼用の偏光子とを備えてお
り、前記表示画面は、前記左右各眼用の画像についての
像光が、互いに異なる性質の偏光となるようなものであ
り、前記左右各眼用の偏光子は、前記左右各眼用の像光
を前記左右各眼用の偏光子にて分離するものであり、そ
の一方が、前記異なる性質の偏光とされた像光の一方を
遮断し他方を通過させるものとされ、且つその他方が、
前記異なる性質の偏光とされた像光の他方を遮断し一方
を通過させるものとされており、分離した像光を視者の
左右各眼にそれぞれ与えることで立体視を行うようにな
っている立体視用表示装置であって、前記表示画面、及
び前記左右各眼用の偏光子は、一の筐体に取り付けられ
てなる、立体視用表示装置である。この立体視用表示装
置は一の表示画面を用いるタイプのものであるため、誰
にでも立体視が可能であると共に長時間の使用によって
も過大な疲労が生じることがない。また、この立体視用
表示装置は、偏光子を、表示画面側に設けることとして
いるので、視者が偏光メガネをかけるなどの手間が不要
である。表示画面からの偏光はどのようなものでも良
い。例えば、右眼用、左眼用の各偏光を、回転方向の異
なる偏光光としても良い。また、互いに直行する振動面
を有する直線偏光としても良い。この場合の表示画面
は、左右各眼用の画像についての像光が、互いに直交す
る振動面を有する偏光となるようなものとされる。
めの本発明は、以下のようなものである。即ち、立体視
用画像として立体視用の視差を与えた左右各眼用の画像
を映し出す一の表示画面と、前記表示画面と視者の左右
各眼との間に配される左右各眼用の偏光子とを備えてお
り、前記表示画面は、前記左右各眼用の画像についての
像光が、互いに異なる性質の偏光となるようなものであ
り、前記左右各眼用の偏光子は、前記左右各眼用の像光
を前記左右各眼用の偏光子にて分離するものであり、そ
の一方が、前記異なる性質の偏光とされた像光の一方を
遮断し他方を通過させるものとされ、且つその他方が、
前記異なる性質の偏光とされた像光の他方を遮断し一方
を通過させるものとされており、分離した像光を視者の
左右各眼にそれぞれ与えることで立体視を行うようにな
っている立体視用表示装置であって、前記表示画面、及
び前記左右各眼用の偏光子は、一の筐体に取り付けられ
てなる、立体視用表示装置である。この立体視用表示装
置は一の表示画面を用いるタイプのものであるため、誰
にでも立体視が可能であると共に長時間の使用によって
も過大な疲労が生じることがない。また、この立体視用
表示装置は、偏光子を、表示画面側に設けることとして
いるので、視者が偏光メガネをかけるなどの手間が不要
である。表示画面からの偏光はどのようなものでも良
い。例えば、右眼用、左眼用の各偏光を、回転方向の異
なる偏光光としても良い。また、互いに直行する振動面
を有する直線偏光としても良い。この場合の表示画面
は、左右各眼用の画像についての像光が、互いに直交す
る振動面を有する偏光となるようなものとされる。
【０００９】ここで、上述の表示画面は、これには限ら
れないが、以下のように構成することができる。即ち、
一の表示画面をハーフミラーにすると共に、偏光を利用
して画像表示用の画素の制御を行ない且つ前記偏光の振
動方向がその画面に対して４５°の角度をなす２つの表
示装置を設け、該表示装置にそれぞれ表示した左右各眼
用画像を、その振動面が互いに直交し且つその一方が透
過光となると共に他方が反射光となるようにして前記ハ
ーフミラーに導くことで、ハーフミラー上に左右各眼用
画像を表示するようにすることができる。これは以下の
ような知見により創案されたものである。即ち、例えば
液晶表示装置などの偏光を利用して画像表示用の画素の
制御を行なう表示装置は、そこからの像光が本来的に偏
光となる。したがってこの本来的に偏光となる像光を利
用することで偏光メガネ方式における左右各眼用の画像
のための偏光を得られる可能性がある。表示装置本来の
偏光を利用できれば、従来の偏光メガネ方式における、
像光を偏光にするための偏光子を不要とすることがで
き、偏光子による減光に起因する問題、つまり像が暗く
なるか、またはより強力な光源を必要とするために装置
が大型化するという問題を効果的に解消することができ
る。このような観点から本願発明者は研究を進めた。そ
の結果、ハーフミラーを透過した偏光は、その振動面を
変えることはないが、ハーフミラーで反射した偏光は、
その振動方向の向きにもよるが、振動方向が変化する場
合があり、このため偏光子を用いなくとも左右各眼用画
像のための偏光を得ることが可能となりうることが分か
った。特に、液晶表示装置の場合は、一般に、その出力
偏光の振動方向が液晶画面に対して４５°の角を成すよ
うに制御されており、ハーフミラーで反射され鏡像反転
した偏光はその振動方向が９０°回転することになるた
め、左右各眼用画像のための偏光を得るのに非常に都合
が良い。したがって、「偏光を利用して画像表示用の画
素の制御を行なうと共に前記偏光の振動方向がその画面
に対して４５°の角度を成す」液晶表示装置の如き表示
装置を用いれば、 右眼用の像光を得るための光学系と
左眼用の像光を得るための光学系とを全く同じものとし
て構成することが可能となり、表示画面を得るための構
造を単純化できるようになる。また、上記のように本来
的に偏光を出す表示装置を用いることで、偏光を得るた
めに従来必要だった偏光子が不用になり装置の小型化に
も向く。尚、上記の４５°の角度は、ハーフミラーで反
射される偏光の振動面が他方の偏光の振動面と実質的に
直交することを要求するためのものであり、正確に４５
°であることを要求するものではない。
れないが、以下のように構成することができる。即ち、
一の表示画面をハーフミラーにすると共に、偏光を利用
して画像表示用の画素の制御を行ない且つ前記偏光の振
動方向がその画面に対して４５°の角度をなす２つの表
示装置を設け、該表示装置にそれぞれ表示した左右各眼
用画像を、その振動面が互いに直交し且つその一方が透
過光となると共に他方が反射光となるようにして前記ハ
ーフミラーに導くことで、ハーフミラー上に左右各眼用
画像を表示するようにすることができる。これは以下の
ような知見により創案されたものである。即ち、例えば
液晶表示装置などの偏光を利用して画像表示用の画素の
制御を行なう表示装置は、そこからの像光が本来的に偏
光となる。したがってこの本来的に偏光となる像光を利
用することで偏光メガネ方式における左右各眼用の画像
のための偏光を得られる可能性がある。表示装置本来の
偏光を利用できれば、従来の偏光メガネ方式における、
像光を偏光にするための偏光子を不要とすることがで
き、偏光子による減光に起因する問題、つまり像が暗く
なるか、またはより強力な光源を必要とするために装置
が大型化するという問題を効果的に解消することができ
る。このような観点から本願発明者は研究を進めた。そ
の結果、ハーフミラーを透過した偏光は、その振動面を
変えることはないが、ハーフミラーで反射した偏光は、
その振動方向の向きにもよるが、振動方向が変化する場
合があり、このため偏光子を用いなくとも左右各眼用画
像のための偏光を得ることが可能となりうることが分か
った。特に、液晶表示装置の場合は、一般に、その出力
偏光の振動方向が液晶画面に対して４５°の角を成すよ
うに制御されており、ハーフミラーで反射され鏡像反転
した偏光はその振動方向が９０°回転することになるた
め、左右各眼用画像のための偏光を得るのに非常に都合
が良い。したがって、「偏光を利用して画像表示用の画
素の制御を行なうと共に前記偏光の振動方向がその画面
に対して４５°の角度を成す」液晶表示装置の如き表示
装置を用いれば、 右眼用の像光を得るための光学系と
左眼用の像光を得るための光学系とを全く同じものとし
て構成することが可能となり、表示画面を得るための構
造を単純化できるようになる。また、上記のように本来
的に偏光を出す表示装置を用いることで、偏光を得るた
めに従来必要だった偏光子が不用になり装置の小型化に
も向く。尚、上記の４５°の角度は、ハーフミラーで反
射される偏光の振動面が他方の偏光の振動面と実質的に
直交することを要求するためのものであり、正確に４５
°であることを要求するものではない。
【００１０】本発明の立体視用表示装置における偏光子
は、筐体に取り付けられていれば、それが可動であって
も、固定されていても構わない。それが固定的であれ
ば、立体視用表示装置中での、各眼用偏光子の像光路に
対する相対位置を固定することによって、当該偏光子さ
え見ていれば立体視が容易に行えるようになる。また、
本発明による立体視用表示装置の筐体はどのような形
状、構成でも構わない。表示画面、及び前記左右各眼用
の偏光子は、筐体から露出していても良いし、内部に空
洞を有する筐体の内部に収納されていても構わない。ま
た、この筐体は、フード付きの観察口を備えており、前
記フードに視者が眼の周囲を押し当てることにより、ケ
ース内の偏光子と視者の各眼との距離を一定に保ちつつ
視者が立体視を行えるようなものとすることができる。
このようにすると、視者が立体感をより容易に得られる
ようになる。即ち、偏光子と視者の眼との間に一定以上
の距離が開いてしまうと、視者の視界に偏光子が入って
しまうことによって立体視を行いにくくなってしまうた
め、目の周囲を上記フードに押し付けながら視者が観察
を行えるようにすることで、他方の眼用の偏光子が視界
に入ることのない程度の距離に、視者の各眼と偏光子の
間の距離を保てるようになり立体視を行い易くなる。上
記立体視用表示装置の筐体は、固定物に、固定的に取り
つけられていても良い。但し、視者の頭部の動き易さを
確保するということを重視する場合には、頭部の動きに
追随して移動可能なものとするのが好ましい。例えば、
天井から筐体を吊り下げたり、可動の自立スタンド上に
筐体を載置することができる。また、それを視者の頭部
へと装着可能な装着手段を筐体に設けることで、視者の
左右両眼が観察口に臨む状態で筐体を視者の頭部に固定
可能にも構成できる。このようにすれば、ゴーグルのよ
うな使用状態でこの立体視用表示装置を使用できるよう
になり、視者の姿勢に関する制約の小さなヘッドマウン
トタイプの装置となる。
は、筐体に取り付けられていれば、それが可動であって
も、固定されていても構わない。それが固定的であれ
ば、立体視用表示装置中での、各眼用偏光子の像光路に
対する相対位置を固定することによって、当該偏光子さ
え見ていれば立体視が容易に行えるようになる。また、
本発明による立体視用表示装置の筐体はどのような形
状、構成でも構わない。表示画面、及び前記左右各眼用
の偏光子は、筐体から露出していても良いし、内部に空
洞を有する筐体の内部に収納されていても構わない。ま
た、この筐体は、フード付きの観察口を備えており、前
記フードに視者が眼の周囲を押し当てることにより、ケ
ース内の偏光子と視者の各眼との距離を一定に保ちつつ
視者が立体視を行えるようなものとすることができる。
このようにすると、視者が立体感をより容易に得られる
ようになる。即ち、偏光子と視者の眼との間に一定以上
の距離が開いてしまうと、視者の視界に偏光子が入って
しまうことによって立体視を行いにくくなってしまうた
め、目の周囲を上記フードに押し付けながら視者が観察
を行えるようにすることで、他方の眼用の偏光子が視界
に入ることのない程度の距離に、視者の各眼と偏光子の
間の距離を保てるようになり立体視を行い易くなる。上
記立体視用表示装置の筐体は、固定物に、固定的に取り
つけられていても良い。但し、視者の頭部の動き易さを
確保するということを重視する場合には、頭部の動きに
追随して移動可能なものとするのが好ましい。例えば、
天井から筐体を吊り下げたり、可動の自立スタンド上に
筐体を載置することができる。また、それを視者の頭部
へと装着可能な装着手段を筐体に設けることで、視者の
左右両眼が観察口に臨む状態で筐体を視者の頭部に固定
可能にも構成できる。このようにすれば、ゴーグルのよ
うな使用状態でこの立体視用表示装置を使用できるよう
になり、視者の姿勢に関する制約の小さなヘッドマウン
トタイプの装置となる。
【００１１】この立体視用表示装置には、左右各眼用の
偏光子を透過した各像光による画像を虚像とするレンズ
やミラーを設けるのがよい。このようなレンズやミラー
を設けると、立体視をより行いやすくなると共に視者の
疲労を更に少なくすることが可能となる。上述のレンズ
又はミラーは、例えば、左右両目共用の一のレンズ又は
左右両目共用の一のミラーにより構成することができ
る。このようにすれば、眼幅合わせについての正確性が
要求されなくなる。つまり、このような構成にすれば、
左右各眼用の偏光子を透過した各像光が導かれる範囲に
左右の眼がそれぞれ位地していれば、正確な目幅合せを
行わなくても立体視を行えるようになる。また、上述の
レンズ又はミラーは、左右各眼についてそれぞれ異なる
ものを用いるようにしても良い。この場合には、目幅合
せは、左右各眼の瞳と、左右各眼用のレンズないしミラ
ーの中心（光路の中心）とを一定の精度で一致させなけ
れば立体視を行えなくなる。しかしながら、このように
すれば、レンズやミラーを小型化し、軽量化できるよう
になる。尚、この立体視用表示装置に設けるミラーない
しレンズは、左右各眼用の偏光子よりも表示画面側に配
することもできる。この場合には、例えば、視者の各眼
の直前に位置するようにして左右各眼用の偏光子を配す
るようにすることができる。この場合の左右各眼用の偏
光子は、左右各眼の大きさよりも大きなものとすること
ができる。
偏光子を透過した各像光による画像を虚像とするレンズ
やミラーを設けるのがよい。このようなレンズやミラー
を設けると、立体視をより行いやすくなると共に視者の
疲労を更に少なくすることが可能となる。上述のレンズ
又はミラーは、例えば、左右両目共用の一のレンズ又は
左右両目共用の一のミラーにより構成することができ
る。このようにすれば、眼幅合わせについての正確性が
要求されなくなる。つまり、このような構成にすれば、
左右各眼用の偏光子を透過した各像光が導かれる範囲に
左右の眼がそれぞれ位地していれば、正確な目幅合せを
行わなくても立体視を行えるようになる。また、上述の
レンズ又はミラーは、左右各眼についてそれぞれ異なる
ものを用いるようにしても良い。この場合には、目幅合
せは、左右各眼の瞳と、左右各眼用のレンズないしミラ
ーの中心（光路の中心）とを一定の精度で一致させなけ
れば立体視を行えなくなる。しかしながら、このように
すれば、レンズやミラーを小型化し、軽量化できるよう
になる。尚、この立体視用表示装置に設けるミラーない
しレンズは、左右各眼用の偏光子よりも表示画面側に配
することもできる。この場合には、例えば、視者の各眼
の直前に位置するようにして左右各眼用の偏光子を配す
るようにすることができる。この場合の左右各眼用の偏
光子は、左右各眼の大きさよりも大きなものとすること
ができる。
【００１２】また、上述の表示画面は、左右各眼用の画
像を表示できるようになっていればどのようになってい
ても良い。例えば、時分割方式を採用する場合には、左
右各眼用の画像を交互に連続して表示するような表示画
面を用いることができる。表示画面は、また、そこに表
示される前記左右各眼用画像に含まれる共通像が一致す
るように表示可能なものとすることができる。これは、
出願人の研究によって得られた以下のような知見に基づ
いている。即ち、出願人の研究によれば、視者の疲労
は、一の表示画面に重複して映し出された左右各眼用画
像に共通して含まれる共通画像が、その画面上でズレる
（二重に表示される。）ことが原因の一つとなって生じ
る。その一方で、一定の輻輳角を与えて撮像した左右各
眼用画像であれば、２つの画像の相対位置を多少変化さ
せたとしても、視者が立体感を得ることは可能である。
従って、左右各眼用画像に含まれる共通画像を、一の表
示画面に映し出す際にそれらの中にある共通画像の位置
を一致させれば、立体視が可能であり、且つ視者に疲労
感を与えないようになるとの結論を得た。つまり、左右
各眼用画像を、該左右各眼用画像に含まれる共通像が、
前記表示画面上で一致するように表示されるようにする
ことで、視者の疲労を押さえられるようになるとの知見
である。もっとも、かかる共通画像の一致は常に行った
方が良いというものではなく、左右各眼用画像の内容に
応じて使用するのが良い。共通画像を一致させたりさせ
なかったりといった切り換えを適宜行うようにすること
も可能である。
像を表示できるようになっていればどのようになってい
ても良い。例えば、時分割方式を採用する場合には、左
右各眼用の画像を交互に連続して表示するような表示画
面を用いることができる。表示画面は、また、そこに表
示される前記左右各眼用画像に含まれる共通像が一致す
るように表示可能なものとすることができる。これは、
出願人の研究によって得られた以下のような知見に基づ
いている。即ち、出願人の研究によれば、視者の疲労
は、一の表示画面に重複して映し出された左右各眼用画
像に共通して含まれる共通画像が、その画面上でズレる
（二重に表示される。）ことが原因の一つとなって生じ
る。その一方で、一定の輻輳角を与えて撮像した左右各
眼用画像であれば、２つの画像の相対位置を多少変化さ
せたとしても、視者が立体感を得ることは可能である。
従って、左右各眼用画像に含まれる共通画像を、一の表
示画面に映し出す際にそれらの中にある共通画像の位置
を一致させれば、立体視が可能であり、且つ視者に疲労
感を与えないようになるとの結論を得た。つまり、左右
各眼用画像を、該左右各眼用画像に含まれる共通像が、
前記表示画面上で一致するように表示されるようにする
ことで、視者の疲労を押さえられるようになるとの知見
である。もっとも、かかる共通画像の一致は常に行った
方が良いというものではなく、左右各眼用画像の内容に
応じて使用するのが良い。共通画像を一致させたりさせ
なかったりといった切り換えを適宜行うようにすること
も可能である。
【００１３】また、本発明による表示装置は、内視鏡や
顕微鏡等の医療器具への応用に向いている。このような
医療器具によれば内視鏡手術や顕微鏡手術を行う場合
に、立体感のある映像に基づいて施術を行うことが可能
となり、手術の安全性を高めることができる。特に、視
者が姿勢の制限を受けないようにした立体視表示装置を
応用した場合には、手術をより行いやすくなるという効
果が期待できる。本発明による内視鏡は、例えば以下の
ように構成される。立体視用の視差を持つ左右各眼用の
画像を撮像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラか
ら供給される左右の各眼用の画像を立体視用に再生する
立体視用表示装置を含んでなる内視鏡において、立体視
用表示装置として本発明による立体視用表示装置を用い
たことを特徴とする内視鏡である。また本発明による顕
微鏡は、立体視用の視差を持つ左右の各眼用の画像を撮
像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラから供給さ
れる左右の各眼用の画像を立体視用に再生する立体視用
表示装置を含んでなる顕微鏡において、立体視用表示装
置として本発明による上記立体視用表示装置を用いたこ
とを特徴とする顕微鏡である。
顕微鏡等の医療器具への応用に向いている。このような
医療器具によれば内視鏡手術や顕微鏡手術を行う場合
に、立体感のある映像に基づいて施術を行うことが可能
となり、手術の安全性を高めることができる。特に、視
者が姿勢の制限を受けないようにした立体視表示装置を
応用した場合には、手術をより行いやすくなるという効
果が期待できる。本発明による内視鏡は、例えば以下の
ように構成される。立体視用の視差を持つ左右各眼用の
画像を撮像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラか
ら供給される左右の各眼用の画像を立体視用に再生する
立体視用表示装置を含んでなる内視鏡において、立体視
用表示装置として本発明による立体視用表示装置を用い
たことを特徴とする内視鏡である。また本発明による顕
微鏡は、立体視用の視差を持つ左右の各眼用の画像を撮
像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラから供給さ
れる左右の各眼用の画像を立体視用に再生する立体視用
表示装置を含んでなる顕微鏡において、立体視用表示装
置として本発明による上記立体視用表示装置を用いたこ
とを特徴とする顕微鏡である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。本発明の好ましい一実施形態による立体視用表示装
置を含む内視鏡の一実施形態における構造を図１〜３に
模式化して示す。これら図１及び図２に見られるよう
に、本実施形態による内視鏡は、像伝送部１０と、立体
視用表示装置２０とを含んで構成される。
る。本発明の好ましい一実施形態による立体視用表示装
置を含む内視鏡の一実施形態における構造を図１〜３に
模式化して示す。これら図１及び図２に見られるよう
に、本実施形態による内視鏡は、像伝送部１０と、立体
視用表示装置２０とを含んで構成される。
【００１５】像伝送部１０は、例えば硬性鏡のように切
開部位から体内に挿入することのできるものとして構成
されている。像伝送部１０の像光射出側には図示せぬビ
デオカメラが取り付けられている。ビデオカメラからの
画像についての信号は、ケーブル１２を介して、後述の
液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒへと送られるようになってい
る。必ずしもこれに限られないが、この実施形態におけ
るビデオカメラは２つであり、それをその光軸が互いに
数〜数十度傾いた状態で像伝送部１０中に取り付けられ
ている。
開部位から体内に挿入することのできるものとして構成
されている。像伝送部１０の像光射出側には図示せぬビ
デオカメラが取り付けられている。ビデオカメラからの
画像についての信号は、ケーブル１２を介して、後述の
液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒへと送られるようになってい
る。必ずしもこれに限られないが、この実施形態におけ
るビデオカメラは２つであり、それをその光軸が互いに
数〜数十度傾いた状態で像伝送部１０中に取り付けられ
ている。
【００１６】立体視用表示装置２０は、筐体としてのケ
ース１を備える。ケース１の前方には、観察口２３が設
けられていると共にその周囲にはフード２４が設けられ
ている。また、ケース１の外周には固定手段としてのバ
ンド２５が設けられている（図３参照。）。ケース１の
内部には、一組の液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒ と、一の画
像表示画面としてのハーフミラー３が設けられている。
ハーフミラー３と視域レンズ４との間には、両眼用の偏
光子２２Ｌ、２２Ｒが設けられている。上述のビデオカ
メラからの出力は、それぞれ右目用の画像、左眼用の画
像として液晶表示装置２Ｒ、２Ｌに入力されるようにな
っている。また、ケース１の前面には視域レンズ４が設
けられている。この実施形態における視域レンズ４は、
左右両眼共用のものとなっている。この視域レンズ４
は、ハーフミラー３からの画像を虚像とするタイプのレ
ンズとする。このような視域レンズ４を設けることで、
より見やすい像を得ることができる。尚、この視域レン
ズ４に代えてこれと同様の機能を有するミラー４Ｍを設
けることができる。例えば図５に示した如き構成を採用
することができる。
ース１を備える。ケース１の前方には、観察口２３が設
けられていると共にその周囲にはフード２４が設けられ
ている。また、ケース１の外周には固定手段としてのバ
ンド２５が設けられている（図３参照。）。ケース１の
内部には、一組の液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒ と、一の画
像表示画面としてのハーフミラー３が設けられている。
ハーフミラー３と視域レンズ４との間には、両眼用の偏
光子２２Ｌ、２２Ｒが設けられている。上述のビデオカ
メラからの出力は、それぞれ右目用の画像、左眼用の画
像として液晶表示装置２Ｒ、２Ｌに入力されるようにな
っている。また、ケース１の前面には視域レンズ４が設
けられている。この実施形態における視域レンズ４は、
左右両眼共用のものとなっている。この視域レンズ４
は、ハーフミラー３からの画像を虚像とするタイプのレ
ンズとする。このような視域レンズ４を設けることで、
より見やすい像を得ることができる。尚、この視域レン
ズ４に代えてこれと同様の機能を有するミラー４Ｍを設
けることができる。例えば図５に示した如き構成を採用
することができる。
【００１７】液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒ のそれぞれに
は、立体視用画像としての左右各眼用の画像が表示され
る。これら画像から出た像光は、ハーフミラー３により
視者に与えられるようになっている。即ち、右眼用の画
像を表示する液晶表示装置２Ｒ からの像光はハーフミ
ラー３を透過し、左眼用の画像を表示する液晶表示装置
２Ｌ からの像光はハーフミラー３で反射することで、
左右の眼へそれぞれ導かれる。この結果、液晶表示装置
２Ｒ からの像光における偏光は液晶表示装置２Ｌ に固
有の方向の振動面を維持しているが、液晶表示装置２Ｌ
からの像光における偏光は、ハーフミラー３での反射
により、液晶表示装置２Ｒ に固有の方向の振動面から
９０°回転した振動面を持つようになる。つまり左眼用
の画像と右眼用の画像とが偏光の振動面について直交す
ることになる（図２参照）。
は、立体視用画像としての左右各眼用の画像が表示され
る。これら画像から出た像光は、ハーフミラー３により
視者に与えられるようになっている。即ち、右眼用の画
像を表示する液晶表示装置２Ｒ からの像光はハーフミ
ラー３を透過し、左眼用の画像を表示する液晶表示装置
２Ｌ からの像光はハーフミラー３で反射することで、
左右の眼へそれぞれ導かれる。この結果、液晶表示装置
２Ｒ からの像光における偏光は液晶表示装置２Ｌ に固
有の方向の振動面を維持しているが、液晶表示装置２Ｌ
からの像光における偏光は、ハーフミラー３での反射
により、液晶表示装置２Ｒ に固有の方向の振動面から
９０°回転した振動面を持つようになる。つまり左眼用
の画像と右眼用の画像とが偏光の振動面について直交す
ることになる（図２参照）。
【００１８】この本実施形態における立体視用表示装置
では、必ずしもそうである必要はないが、一の表示画面
であるハーフミラー３に映し出される左右各眼用の画像
中の共通画像Ｘが重なるようにして、液晶表示装置２
Ｌ、２Ｒに画像がそれぞれ表示されるようになっている
（図４参照。）。共通画像の位置合せを可能とするため
の具体的な機構はどのようなものでも良いが、この実施
形態では、図示せぬ制御手段により画面上で両画像を左
右にずらすことにより共通画像の位置合わせをソフト的
に行っている。もっとも、この左右各眼用画像の位置調
整は、例えば液晶表示装置２Ｌ、２Ｒの少なくとも一方
にピニオン・ラック機構などの機械的移動手段をとりつ
け、液晶表示装置２Ｌ、２Ｒの少なくとも一方を左右方
向に物理的に移動させるることによって行うことも可能
である。また、かかる左右各眼用画像の位置調整は、必
要に応じて行うようにしても良い。
では、必ずしもそうである必要はないが、一の表示画面
であるハーフミラー３に映し出される左右各眼用の画像
中の共通画像Ｘが重なるようにして、液晶表示装置２
Ｌ、２Ｒに画像がそれぞれ表示されるようになっている
（図４参照。）。共通画像の位置合せを可能とするため
の具体的な機構はどのようなものでも良いが、この実施
形態では、図示せぬ制御手段により画面上で両画像を左
右にずらすことにより共通画像の位置合わせをソフト的
に行っている。もっとも、この左右各眼用画像の位置調
整は、例えば液晶表示装置２Ｌ、２Ｒの少なくとも一方
にピニオン・ラック機構などの機械的移動手段をとりつ
け、液晶表示装置２Ｌ、２Ｒの少なくとも一方を左右方
向に物理的に移動させるることによって行うことも可能
である。また、かかる左右各眼用画像の位置調整は、必
要に応じて行うようにしても良い。
【００１９】この内視鏡を用いる視者は、手術される者
の体内へ像伝送部１１を差し込むと共に、図３で示した
ように、眼の外周を観察口２３周囲に設けられたフード
２４に押し付けるようにしながら立体視用表示装置２０
をバンド２５で頭部に固定すればよい。
の体内へ像伝送部１１を差し込むと共に、図３で示した
ように、眼の外周を観察口２３周囲に設けられたフード
２４に押し付けるようにしながら立体視用表示装置２０
をバンド２５で頭部に固定すればよい。
【００２０】次に、本発明の一実施形態における顕微鏡
の構造を図６により説明する。この実施形態における顕
微鏡は、像伝送部１０、この像電送部１０からの信号を
立体視用に再生する液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒを備えて
いる。像電送部１０は、その先端に、ＣＣＤカメラ１１
等からなる例えば一対とされた撮像手段を備えており、
このＣＣＤカメラ１１表示器具２０に接続する一対のケ
ーブル１２を有している。ＣＣＤカメラ１１には、ＣＣ
Ｄへの結像と像拡大のための図示せぬレンズ系を取り付
けると共に、相互間に所定の輻輳角を与えてある。尚、
この立体視用表示装置２０の構成は、上記内視鏡の場合
と同様であり、上記一対のケーブル１２を表示器具２０
内の液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒとそれぞれ接続すること
によって、左右両眼用の画像を再生するようになってい
る。
の構造を図６により説明する。この実施形態における顕
微鏡は、像伝送部１０、この像電送部１０からの信号を
立体視用に再生する液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒを備えて
いる。像電送部１０は、その先端に、ＣＣＤカメラ１１
等からなる例えば一対とされた撮像手段を備えており、
このＣＣＤカメラ１１表示器具２０に接続する一対のケ
ーブル１２を有している。ＣＣＤカメラ１１には、ＣＣ
Ｄへの結像と像拡大のための図示せぬレンズ系を取り付
けると共に、相互間に所定の輻輳角を与えてある。尚、
この立体視用表示装置２０の構成は、上記内視鏡の場合
と同様であり、上記一対のケーブル１２を表示器具２０
内の液晶表示装置２Ｌ 、２Ｒとそれぞれ接続すること
によって、左右両眼用の画像を再生するようになってい
る。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によると、誰にでも
立体視が可能であると共に長時間の使用によっても過大
な疲労が生じず、且つ小型の立体視用表示装置を実現す
ることができる。
立体視が可能であると共に長時間の使用によっても過大
な疲労が生じず、且つ小型の立体視用表示装置を実現す
ることができる。
【図１】一実施形態による内視鏡の構造を示す一部透視
図を含む斜視図。
図を含む斜視図。
【図２】図１中の立体視用表示装置の内部構造を示す断
面図。
面図。
【図３】図１中の内視鏡の使用状態を模式的に示した
図。
図。
【図４】図１中の立体視用表示装置における左右各眼用
画像の位置調節方法を説明するための図。
画像の位置調節方法を説明するための図。
【図５】図１中の立体視用表示装置の変形例を示す一部
透視図を含む斜視図。
透視図を含む斜視図。
【図６】一実施形態による顕微鏡の使用状態を示した模
式図。
式図。
２Ｌ 表示装置
２Ｒ 表示装置
３ ハーフミラー（表示画面）
４ 視域レンズ
１０ 像伝送部
２０ 立体視用表示装置
２２Ｌ 偏光子
２２Ｒ 偏光子
２３ 観察口
２４ フード
２５ バンド（固定手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04
// Ａ６３Ｆ 13/08 Ａ６３Ｆ 13/08
Claims (6)
- 【請求項１】 立体視用画像として立体視用の視差を与
えた左右各眼用の画像を映し出す一の表示画面と、前記
表示画面と視者の左右各眼との間に配される左右各眼用
の偏光子と、を備えており、 前記表示画面は、前記左右各眼用の画像についての像光
が、互いに異なる性質の偏光となるようなものであり、 前記左右各眼用の偏光子は、前記左右各眼用の像光を前
記左右各眼用の偏光子にて分離するものであり、その一
方が、前記異なる性質の偏光とされた像光の一方を遮断
し他方を通過させるものとされ、且つその他方が、前記
異なる性質の偏光とされた像光の他方を遮断し一方を通
過させるものとされており、 分離した像光を視者の左右各眼にそれぞれ与えることで
立体視を行うようになっている立体視用表示装置であっ
て、 前記表示画面はハーフミラーとされているとともに、 偏光を利用して画像表示用の画素の制御を行ない且つ前
記偏光の振動方向がその画面に対して４５°の角度を成
す２つの液晶表示装置が、前記２つの液晶表示装置にそ
れぞれ表示した左右各眼用画像を、その振動面が互いに
直交し且つその一方が透過光となると共に他方が反射光
となるようにして前記ハーフミラーに導くことで、前記
ハーフミラー上に左右各眼用画像を表示するように配さ
れており、 且つ、左右各眼用の偏光子を透過した各像光による画像
を虚像とする左右両目共用の一のレンズ又は左右両目共
用の一のミラーが設けられており、 前記表示画面、及び前記左右各眼用の偏光子、前記レン
ズ又はミラーは、視者の頭部へ装着可能とする装着手段
が設けられた一の筐体に取り付けられてなる、 立体視用表示装置。 - 【請求項２】 左右各眼用の偏光子が像光路中に固定的
に設けられてなる、請求項１記載の立体視用表示装置。 - 【請求項３】 前記筐体は、フード付きの観察口を有し
ており、前記フードに視者が眼の周囲を押し当てること
により、ケース内の偏光子と視者の各眼との距離を一定
に保ちつつ視者が立体視を行えるようになっている、 請求項１記載の立体視用表示装置。 - 【請求項４】 前記表示画面は、そこに表示される前記
左右各眼用画像に含まれる共通像が一致するように表示
可能となっている、請求項１記載の立体視用表示装置。 - 【請求項５】 立体視用の視差を持つ左右の各眼用の画
像を撮像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラから
供給される左右の各眼用の画像を立体視用に再生する立
体視用表示装置を含んでなる内視鏡において、立体視用
表示装置として請求項１〜４のいずれか１項に記載の立
体視用表示装置を用いたことを特徴とする内視鏡。 - 【請求項６】 立体視用の視差を持つ左右の各眼用の画
像を撮像するビデオカメラ、及びこのビデオカメラから
供給される左右の各眼用の画像を立体視用に再生する立
体視用表示装置を含んでなる顕微鏡において、立体視用
表示装置として請求項１〜４のいずれか１項に記載の立
体視用表示装置を用いたことを特徴とする顕微鏡。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000218009A JP3464197B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 立体視用表示装置及びこれを利用した内視鏡並びに顕微鏡 |
| EP01117111A EP1175107B1 (en) | 2000-07-18 | 2001-07-13 | Stereoscopic display apparatus |
| DE60133693T DE60133693T2 (de) | 2000-07-18 | 2001-07-13 | Stereoskopische Bildanzeigevorrichtung |
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| US09/906,747 US6833952B2 (en) | 2000-07-18 | 2001-07-17 | Stereoscopic display apparatus, endscope and microscope both using the apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP2000218009A JP3464197B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 立体視用表示装置及びこれを利用した内視鏡並びに顕微鏡 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000218009A Expired - Fee Related JP3464197B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 立体視用表示装置及びこれを利用した内視鏡並びに顕微鏡 |
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| KR (1) | KR100843429B1 (ja) |
| DE (1) | DE60133693T2 (ja) |
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| EP1772468A4 (en) * | 2004-07-30 | 2008-07-30 | Asahi Glass Co Ltd | FLUORINE-CONTAINING COMPOUND, FLUORINE-CONTAINING POLYMER, RESIST COMPOSITION, AND RESISTANT PROTECTIVE FILM COMPOSITION |
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| KR101007181B1 (ko) * | 2009-12-01 | 2011-01-12 | (주)미래컴퍼니 | 복강경 및 복강경용 스테레오 어댑터 |
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| CN102495521A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-13 | 四川省雷克赛恩电子科技有限公司 | 单镜头双液晶屏偏振光3d投影机 |
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| BR112015016432B1 (pt) * | 2013-01-11 | 2021-01-12 | Dentsply International Inc. | aparelho utilizável com um moldador por injeção para produzir artigos, e, método de produzir artigos moldados por injeção |
| WO2018006238A1 (zh) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 视觉系统及观片器 |
| US10104368B1 (en) | 2016-08-18 | 2018-10-16 | Randy Kares Consulting, LLC. | Three-dimensional viewing apparatus and video system |
| US10778965B2 (en) * | 2016-08-31 | 2020-09-15 | Lg Display Co., Ltd. | Stereoscopic display device |
| CN108445633A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种vr头戴式显示设备、vr显示方法及vr显示系统 |
| CN111338079A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 虚实影像整合装置 |
| USD1009879S1 (en) * | 2019-07-31 | 2024-01-02 | Sony Corporation | Combined display support and display with three dimensional graphical user interface |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US2832821A (en) * | 1954-01-11 | 1958-04-29 | Du Mont Allen B Lab Inc | Dual image viewing apparatus |
| US4651201A (en) * | 1984-06-01 | 1987-03-17 | Arnold Schoolman | Stereoscopic endoscope arrangement |
| JPS6268119A (ja) | 1985-09-20 | 1987-03-28 | Stanley Electric Co Ltd | パワ−ウインド装置 |
| US5198928A (en) * | 1991-06-26 | 1993-03-30 | Hughes Aircraft Company | Light weight binocular helmet visor display |
| JPH07159723A (ja) * | 1993-12-03 | 1995-06-23 | Terumo Corp | 立体画像表示装置 |
| US5991085A (en) * | 1995-04-21 | 1999-11-23 | I-O Display Systems Llc | Head-mounted personal visual display apparatus with image generator and holder |
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| US5912650A (en) * | 1996-10-16 | 1999-06-15 | Kaiser Electro-Optics, Inc. | Dichoptic display utilizing a single display device |
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2001
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