JP4921797B2 - 観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを介して対象物を観察するとともに、表示機能を備えた観察装置に関する。

近年、画像の表示において、２次元画像に加えて３次元画像に関する技術が進んでいる。特許文献１の立体表示システムでは、ＷＥＢサーバで３次元画像情報であることを示す識別子を付加した３次元画像情報を生成する。そして、ＷＥＢサーバから画像情報を受信したパソコンでは、識別子により２次元画像情報か３次元画像情報かを識別し、識別結果に応じて、２次元−３次元表示装置で２次元表示状態と３次元表示状態とを切り替えて表示している。その結果、２次元画像と３次元画像とが混在するコンテンツでも、ダイナミックに立体画像に切り替えて表示することができる。
特開２００５−１７５５６６号公報

しかし、上述した発明では、３次元画像の表示を、表示機能を備えた観察装置において実現する場合には、観察装置の特性上、小型化が必要である。
本発明は、表示機能を備えた小型の観察装置において、簡便な構成および処理で２次元画像および３次元画像を表示可能な観察装置を提供することを目的とする。

本発明の観察装置は、一対の接眼レンズおよび対物レンズを備え、前記対物レンズによって形成された物体の中間像を、前記接眼レンズによって観察する観察装置において、前記接眼レンズと前記対物レンズとを結ぶ光路から分岐された光路上に設けられ、２次元画像または３次元画像を表示する１つの表示部と、前記接眼レンズと前記対物レンズとを結ぶ光路上に設けられ、前記接眼レンズと前記対物レンズとを結ぶ光路上に設けられ、前記対物レンズからの光を前記接眼レンズに導くか、または、前記表示部に表示された前記画像を前記対物レンズに導くかを切り換える光路切換部と、前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ光路上に出し入れ可能に設けられる一対の３次元画像用部材と、前記表示部に前記２次元画像を表示するか前記３次元画像を表示するかを切り替える切替部と、前記切替部により前記表示部に前記２次元画像を表示する場合には、前記３次元画像用部材を、前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ前記光路から退避させ、前記切替部により前記表示部に前記３次元画像を表示する場合には、前記３次元画像用部材を、前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ前記光路に挿入させる制御部とを備える。

本発明によれば、表示機能を備えた小型の観察装置において、簡便な構成および処理で２次元画像および３次元画像を表示可能な観察装置を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下では、本発明の観察装置の一例として、双眼鏡を用いて説明を行う。
本実施形態の双眼鏡１は、遠方の物体を観察するための「双眼鏡モード」と、後述する表示部に表示される画像（鳥類、植物、風景の画像など）を観察するための「ビューワーモード」とを有する。

双眼鏡１は、図１Ａの上面外観図に示すように、電源ボタン２、双眼鏡のピント合わせに用いるフォーカスボタン３、前述した２つのモードを切り換えるスライドボタン４、各種設定に用いるモードボタン５、音声出力に関するスピーカ６、不図示の電源部を備える。
また、双眼鏡１は、図１Ｂの側面外観図に示すように、左対物レンズ７、右対物レンズ８、メモリカードスロット９を備える。図１Ｂの側面外観図は、図１Ａの上面外観図中の矢印ａの方向から見た側面外観図である。メモリカードスロット９は、ビューワーモードにおいて、後述する表示部に表示される画像を記録した記録媒体９ａを着脱可能なスロットである。

図２は、双眼鏡１の断面図である。図２は、図１Ａの上面外観図中の矢印ｂの方向から見た断面図である。双眼鏡１は、図２の断面図に示すように、ビューワーモードにおいて画像を表示する表示部１０、表示部用左結像レンズ１１、表示部用右結像レンズ１２を備えるとともに、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４を備える。また、双眼鏡１は、左固定ミラー１５、右固定ミラー１６を備えるとともに、左反射ミラー１７、右反射ミラー１８を備える。また、双眼鏡１は、左正立プリズム１９、右正立プリズム２０を備えるとともに、左接眼レンズ２１、右接眼レンズ２２を備える。また、双眼鏡１は、左シフトレンズ２３、右シフトレンズ２４を備えるとともに、各部を制御する制御部２５を備える。

表示部１０は、小型液晶ディスプレイなどの表示器であり、左接眼レンズ２１および右接眼レンズ２２と左対物レンズ７および右対物レンズ８とを結ぶ光路から分岐された光路上に設けられる。また、左偏光フィルター１３は、不図示の駆動部により、図２に示すように、軸ｃを中心に矢印ｄのように回転され、左対物レンズ７と表示部１０とを結ぶ光路に出し入れ可能である。なお、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４は、直交する偏光特性を有する偏光板である。

また、左反射ミラー１７は、左接眼レンズ２１と左対物レンズ７とを結ぶ光路上で、かつ、左対物レンズ７と表示部１０とを結ぶ光路上に設けられ、光路を切り換える光学素子である。そして、左反射ミラー１７は、不図示の駆動部により、図２に示すように、軸ｅを中心に矢印ｆのように回転され、左対物レンズ７と左接眼レンズ２１とを結ぶ光路に出し入れ可能である。これにより、左対物レンズ７から入射した光を左接眼レンズ２１に導くか、または、表示部１０の画像を左対物レンズ７に導くかを切り換えることができる。

また、左シフトレンズ２３は、左対物レンズ７と左接眼レンズ２１とを結ぶ光路上で、かつ、左対物レンズ７と表示部１０とを結ぶ光路上に設けられ、不図示の駆動部により矢印ｇの方向に移動可能である。左シフトレンズ２３は、双眼鏡モードおよびビューワーモードにおいて、フォーカスレンズとして機能する。
なお、右偏光フィルター１４、右反射ミラー１８は、右シフトレンズ２４は、それぞれ左側の各部と同様の構成および機能を備える。

図２の破線に示すように、左反射ミラー１７を左対物レンズ７と左接眼レンズ２１とを結ぶ光路から退避させると、左対物レンズ７と左接眼レンズ２１との間に光が導かれることになる。このような配置は、双眼鏡モードの実行時に行われる。
一方、図２の実線に示すように、左反射ミラー１７を左対物レンズ７と左接眼レンズ２１とを結ぶ光路に挿入させると、左対物レンズ７と表示部１０との間に光が導かれることになる。このような配置は、ビューワーモードの実行時に行われる。すなわち、ビューワーモード時、ユーザは、表示部１０を対物レンズ側から覗くことになる。

なお、上述した左反射ミラー１７の配置と同様に、右反射ミラー１８の配置も行われる。したがって、左反射ミラー１７および右反射ミラー１８を移動するだけで、２種類のモードを簡単に切り換えることができる。また、主な光学系を双眼鏡使用時と共有することにより構成を簡単にすることができるので、ビューワーモードへの切り換えが可能である観察装置の小型化やコストダウンが可能である。

図３は、双眼鏡１の制御ブロック図である。制御部２５は、図３に示すように、電源ボタン２、フォーカスボタン３、スライドボタン４、モードボタン５などの操作部材の状態を検知する。また、制御部２５は、スピーカ６を制御するとともに、左偏光フィルター１３、右偏光フィルター１４、左反射ミラー１７、右反射ミラー１８、左シフトレンズ２３、右シフトレンズ２４の不図示の駆動部を制御する。また、制御部２５は、メモリカードスロット９と相互に接続し、メモリカードスロット９に装着される記録媒体９ａと情報を授受する。また、双眼鏡１は、表示部１０を制御する表示制御部３５を備える。制御部２５の出力は、表示制御部３５にも接続される。

以上説明した構成の双眼鏡１において、電源ボタン２がＯＮされると制御部２５はこれを検知し、スライドボタン４によりモードが設定されるまで待機する。なお、ここで設定されるモードとは、前述した「双眼鏡モード」と「ビューワーモード」との何れかである。
モードが設定されると、制御部２５は、設定されたモードに応じて各部を以下のように制御する。

（１）双眼鏡モード
双眼鏡モードが設定されると、制御部２５は、まず、左シフトレンズ２３および右シフトレンズ２４を、初期状態にする。そして、左反射ミラー１７および右反射ミラー１８を図２の破線に示したように、左対物レンズ７および右対物レンズ８と左接眼レンズ２１とおよび右接眼レンズ２２とを結ぶ光路上から退避させる。このように配置することにより、左対物レンズ７および右対物レンズ８と左接眼レンズ２１および右接眼レンズ２２との間に光が導かれ、観察者は遠方の物体を観察することができる。また、電源ＯＦＦの場合も上記と同じ状態となる。なお、双眼鏡モードにおいて、フォーカスボタン３が操作されると、制御部２５はこれを検知し、左シフトレンズ２３および右シフトレンズ２４の不図示の駆動部を制御し、フォーカスの調整を行う。

（２）ビューワーモード
ビューワーモードが設定されると、制御部２５は、左反射ミラー１７および右反射ミラー１８を図２の実線に示したように、左対物レンズ７および右対物レンズ８と左接眼レンズ２１および右接眼レンズ２２とを結ぶ光路上に挿入させて、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８との間に光を導く。

図４に、ビューワーモード実行時の模式図を示す。図４に示すように、双眼鏡１は、唯一の表示部１０の近傍にハーフミラー３０および表示部用固定ミラー３１を備える。ビューワーモードにおいては、表示部１０からの光は、ハーフミラー３０により、２方向に分岐される。そして、左方向の光は、表示部用左結像レンズ１１、左偏光フィルター１３、左固定ミラー１５、左反射ミラー１７、左シフトレンズ２３を順次経て、左対物レンズ７に導かれる。また、右方向の光は、表示部用右結像レンズ１２、右偏光フィルター１４、右固定ミラー１６、右反射ミラー１８、右シフトレンズ２４を順次経て、右対物レンズ８に導かれる。

すなわち、上述のように左反射ミラー１７および右反射ミラー１８を配置することにより、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８との間に光が導かれる。なお、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４は、矢印ｄに示すように、この光路から待避される場合もある（詳細は後述する）。
なお、ビューワーモードにおいて表示する画像とは、メモリカードスロット９に装着された記録媒体９ａに記録された画像である。ビューワーモードにおいて表示する画像には、２次元画像と３次元画像とがある。２次元画像は、通常の画像である。３次元画像は、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４の特性に応じて、予め視差を持たせた画像である。

何れの画像を表示するかは、ユーザによりモードボタン５を介して指定されるものとする。なお、画像のタグ情報などを利用して、制御部２５により自動的に判別する構成でも良い。
２次元画像を表示する場合、制御部２５は、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４を図２の破線に示したように、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８とを結ぶ光路から退避させる。そして、制御部２５は、表示制御部３５を制御して、表示部１０に画像を表示させる。この結果、表示部１０の画像がそのまま左対物レンズ７および右対物レンズ８に導かれる。

一方、３次元画像を表示する場合、制御部２５は、左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４を図２の実線に示したように、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８とを結ぶ光路に挿入させる。そして、制御部２５は、表示制御部３５を制御して、表示部１０に画像を表示させる。このとき、表示制御部３５は、左右の視差のある画像を交互に切り替えて（２４フレーム／秒以上の速度が好ましい）、表示部１０に表示する。この結果、表示部１０の画像が左偏光フィルター１３および右偏光フィルター１４を介して左対物レンズ７および右対物レンズ８に導かれるので、ユーザは、３次元画像を観察することができる。

なお、画像の表示の際に、スピーカ６を介した音声出力を同時に行っても良い。
以上説明したように、双眼鏡モードにおいては、左対物レンズ７および右対物レンズ８と左接眼レンズ２１および右接眼レンズ２２との間に光を導き、接眼レンズ側から観察を行う。また、ビューワーモードにおいては、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８との間に光を導き、対物レンズ側から表示部１０の画像の観察を行う。すなわち、ユーザは、モードに応じて双眼鏡１を持ち替え、覗く方向を変えて観察を行う。例えば双眼鏡モードを実行中に、鳥類図鑑などの画像を表示部１０に表示して調べる場合などには、ユーザは、スライドボタン４によりビューワーモードを選択し、双眼鏡１を持ち替えて使用する。

なお、本実施形態では、ビューワーモードにおいて、表示部１０と左対物レンズ７および右対物レンズ８との間に光を導き、対物レンズ側から観察を行う場合を例に挙げて説明したが、さらに、光学系を工夫することにより、ビューワーモードにおいて、表示部１０と左接眼レンズ２１および右接眼レンズ２２との間に光を導き、接眼レンズ側から表示部１０の画像の観察を行う構成の観察装置にも本発明を同様に適用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、一対の接眼レンズおよび対物レンズを備え、対物レンズによって形成された物体の中間像を、接眼レンズによって観察する観察装置において、接眼レンズと対物レンズとを結ぶ光路から分岐された光路上に設けられ、２次元画像または３次元画像を表示する１つの表示部と、接眼レンズと表示部とを結ぶ第１の光路上か、または、対物レンズと表示部とを結ぶ第２の光路上に出し入れ可能に設けられる一対の３次元画像用部材と、表示部に２次元画像を表示するか３次元画像を表示するかを切り替える切替部と、切替部により表示部に２次元画像を表示する場合には、３次元画像用部材を第１の光路または第２の光路から退避させ、切替部により表示部に３次元画像を表示する場合には、３次元画像用部材を第１の光路または第２の光路に挿入させる制御部とを備える。したがって、簡便な構成および処理で２次元画像および３次元画像を表示可能な観察装置を実現することができる。

特に、本実施形態によれば、所定の光路上に出し入れ可能に設けられる一対の３次元画像用部材（偏光フィルター）を備えることにより、３次元画像用の特別な道具（立体使用眼鏡など）を携行することなく観察装置を利用することができる。
また、本実施形態によれば、メモリカードスロット９を備え、記録媒体９ａからの読み込み再生・表示を可能としたため、個人で作成したデータを使用することが可能となり、ポータビリティ、楽しみを向上させることができる。

また、本実施形態によれば、３次元画像用部材は、偏光フィルターである。したがって、立体視に慣れていないユーザであっても、簡単に３次元画像を楽しむことができる。
また、本実施形態によれば、接眼レンズと対物レンズとを結ぶ光路上に設けられ、接眼レンズからの光を対物レンズに導くか、または、表示部に表示された画像を対物レンズに導くかを切り換える光路切換部を備える。したがって、光路切換部を制御するだけで、２種類のモードを簡単に切り換えることができる。また、主な光学系を双眼鏡使用時と共有することにより構成を簡単にすることができるので、装置の小型化やコストダウンが可能である。

また、本実施形態によれば、表示部は、３次元画像を表示する際には、左右の視差のある画像を交互に切り替えて表示する。したがって、前述した偏光フィルターとの組み合わせにより、立体視に慣れていないユーザであっても、簡単に３次元画像を楽しむことができる。
また、本実施形態によれば、表示部に表示する画像が２次元画像か３次元画像かを判別する判別部を備え、切替部は、判別部による判別結果に応じて、表示部に２次元画像を表示するか３次元画像を表示するかを切り替える。したがって、表示部に表示する画像の種類に応じて、適切な表示を行うことができる。また、判別部の判別結果に応じ、３次元画像用部材の切り換えを自動で行っても良い。

また、本実施形態によれば、ユーザ操作を受け付ける受付部を備え、切替部は、受付部によるユーザ操作に応じて、表示部に２次元画像を表示するか３次元画像を表示するかを切り替える。したがって、表示部に表示する画像の種類に応じて、適切な表示を行うことができる。
なお、３次元画像用部材である偏光フィルターを設ける位置は、本実施形態の例に限定されない。本実施形態において、接眼レンズと表示部とを結ぶ光路上であれば、どこに配置しても良い。例えば、接眼レンズの外側（ユーザの眼の直前の位置）に配置する構成としても良い。

また、３次元画像用部材である偏光フィルターを手動で着脱する構成としても良い。例えば、図５に示すように、本実施形態で説明した左偏光フィルター１３を枠内に配置したホルダ４０を左接眼レンズ７の近傍に着脱可能な構成としても良い。右側についても同様である。なお、ホルダ４０は、双眼鏡１の一部に収納部を設け、その収納部に収納可能な構成としても良い。また、ホルダ４０は、紐などで双眼鏡１本体と連結可能な構成としても良いし、双眼鏡本体に対して跳ね上げる構成としても良い。

また、本実施形態では、３次元画像として左右の視差のある画像を利用し、３次元画像用部材として偏光フィルターを利用する例を示したが、他の３次元画像にも本発明を同様に適用することができる。
例えば、アナグリフ方式にも本発明を同様に適用することができる。アナグリフ方式においては、３次元画像として左右の視差のある画像を補色の関係にある２色の色で表示し、３次元画像用部材として前述した２色に対応したフィルターを利用すれば良い。

また、プルリッヒ方式にも本発明を同様に適用することができる。プルリッヒ方式においては、３次元画像として横流れの動画像を表示し、３次元画像用部材として片眼のみに３次元画像用部材として減光フィルターを利用すれば良い。
また、本実施形態で説明した操作部材の種類および配置は一例であり、それぞれのモードや観察装置の構成などに応じて、適当な部材を適当な位置に配置するのが好ましい。

また、本実施形態では、モードに応じて光路を切り換えるために左反射ミラー１７および右反射ミラー１８を用いる例を示したが、左反射ミラー１７および右反射ミラー１８の位置にハーフミラーを備えるとともに、左右の対物レンズの外側または内側にシャッタを備えて、光路を分割する構成としても良い。
また、本実施形態では、メモリカードスロット９に装着された記録媒体９ａに記録された画像を表示部１０に表示する例を示したが、本発明はこの例に限定されない。表示部１０に表示する画像を、双眼鏡１内に記録する構成としても良いし、外部の再生装置と有線または無線で接続して画像の情報を取得する構成としても良い。

また、本実施形態では、双眼鏡１を用いて説明を行ったが、接眼レンズおよび対物レンズを１つずつ備える望遠鏡など、別の観察装置に適用しても良い。

双眼鏡１の上面外観図および側面外観図である。 双眼鏡１の断面図である。 双眼鏡１の制御ブロック図である。 ビューワーモードについて説明する図である。 双眼鏡１の別の断面図である。

符号の説明

１，双眼鏡 ７・８，対物レンズ １０，表示部 １３・１４，偏光フィルター １７・１８，反射ミラー ２１・２２，接眼レンズ ２５，制御部 ３５，表示制御部

Claims (5)

1. 一対の接眼レンズおよび対物レンズを備え、前記対物レンズによって形成された物体の中間像を、前記接眼レンズによって観察する観察装置において、
   前記接眼レンズと前記対物レンズとを結ぶ光路から分岐された光路上に設けられ、２次元画像または３次元画像を表示する１つの表示部と、
   前記接眼レンズと前記対物レンズとを結ぶ光路上に設けられ、前記対物レンズからの光を前記接眼レンズに導くか、または、前記表示部に表示された前記画像を前記対物レンズに導くかを切り換える光路切換部と、
   前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ光路上に出し入れ可能に設けられる一対の３次元画像用部材と、
   前記表示部に前記２次元画像を表示するか前記３次元画像を表示するかを切り替える切替部と、
   前記切替部により前記表示部に前記２次元画像を表示する場合には、前記３次元画像用部材を、前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ前記光路から退避させ、前記切替部により前記表示部に前記３次元画像を表示する場合には、前記３次元画像用部材を、前記対物レンズと前記表示部とを結ぶ前記光路に挿入させる制御部と
   を備えたことを特徴とする観察装置。
2. 請求項１に記載の観察装置において、
   前記３次元画像用部材は、偏光フィルターである
   ことを特徴とする観察装置。
3. 請求項１に記載の観察装置において、
   前記表示部は、前記３次元画像を表示する際には、左右の視差のある画像を交互に切り替えて表示する
   ことを特徴とする観察装置。
4. 請求項１に記載の観察装置において、
   前記表示部に表示する画像が前記２次元画像か前記３次元画像かを判別する判別部を備え、
   前記切替部は、前記判別部による判別結果に応じて、前記表示部に前記２次元画像を表示するか前記３次元画像を表示するかを切り替える
   ことを特徴とする観察装置。
5. 請求項１に記載の観察装置において、
   ユーザ操作を受け付ける受付部を備え、
   前記切替部は、前記受付部による前記ユーザ操作に応じて、前記表示部に前記２次元画像を表示するか前記３次元画像を表示するかを切り替える
   ことを特徴とする観察装置。

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