JPH01277813A

JPH01277813A - 立体画像観察装置

Info

Publication number: JPH01277813A
Application number: JP63108339A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-04-30
Filing date: 1988-04-30
Publication date: 1989-11-08
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JP3016249B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］この発明は、立体画像観察装置、更に詳しくは立体映像
信号を再生したＴＶｉｉｉｊｉ像を、立体視するための
立体眼鏡と呼ばれる、立体画像観察装置の改良に関する
ものである。

［従来の技術〕立体映像を得る方式には、従来種々のものがあるが、そ
の中でも両眼（２眼）視差方式と呼ばれる立体画像方式
が一番立体感を有するとされ実用化されている。

この両眼視差方式は、周知のものであり、基本的には両
眼の視差、即ち人間の右眼で見た画と左眼で見た画の並
び具合が微妙に異なっていることを利用したものであっ
て、右眼の位置と左眼の位置とにそれぞれ対応する位置
に配設した撮像用カメラによって被写体の像を各々撮像
記録し、この再撮像信号を混合して同信号の左信号と右
信号とを交互に順にＴＶ画面上に再生して立体用画像と
して映し出し、これを左画像のみを見る左眼用シャッタ
および右画像のみを見る右眼用シャッタを有する立体眼
鏡をかけて観察するようにしたものである。立体感は物
体の前後方向の情報に基づいているものであり、従って
、この両眼視差方式によって立体感が得られる理由は、
人間の眼と同様に上記立体眼鏡をかけて得られた、右眼
からの右画像情報と左眼からの左画像情報とが頭脳内で
合成されるからである。ところで、人が立体感を得るの
に最大に寄与しているのは両眼視差である。

しかし、決してそれのみによるのではなく、次いで重要
視されているのは眼の輻輳角調節機能であり、更に眼の
ピント調節機能、所謂視度である。

また倍率等もその感覚に影響を与えることがわかってい
る。

上記輻輳角というのは、第８図に示す如く、人間の両眼
ＬＩ、Ｒ１がＴＶモニタＴＭの再生画像を見込む角度θ
のことで、このとき人間の眼は寄り目となって、この角
度が形成される。

ところで、ＴＶ画像を観察する視距離、即ち実際にブラ
ウン管（ＣＲＴ）を見る距離は、ＮＴＳＣ方式の現行の
放送規格では６Ｈ〜７Ｈと決められている。この場合の
ＩＨはＴＶ画面の高さである。従って、ＣＲＴの大きさ
によってそれぞれ相違するが、比較的大型の２０インチ
ＴＶでもＣＲＴの画面の高さは、大体３０ｃｍ程度であ
るからその標準視距離は２ｍ前後となり、小型のもので
はこれよりもＴＶ画面に近いところで見ているのが通例
である。

一方、最近では大画面に対する要求、すなわち、もっと
近付いて眼に対する画角を増加したいという要望がユー
ザの間で高まっており、このため本来の視距離条件の６
〜７Ｈという距離は守られておらず、４Ｈ程度までに見
る視点が近づいてきている。このことは一般に広く指摘
されているところである。また特に立体視においては、
画面の眼に対する画角、つまり視野角ということが強く
重要視されていることが、別の実験結果から解っており
、これらの事情を考慮して立体ＴＶの設計においても視
距離の基準はおよそ４Ｈ，即ち画面の高さ’（７）４倍
程度にとるのがシステムとして多くなっている。従って
、２０〜２５インチの大型ＴＶにおいても、場合によっ
ては１〜１．５　ｍの視聴距離から見ている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上述のように近距離の状態で立体１７画像を
見ると、次のような異常な現象を生じる。

即ち、両眼視差に基づく、つまり見た画の内容が右眼側
と左眼側とで違うということの効果は、例えば被写体が
４ｍの距離にあるとすれば、頭脳内では画像合成をして
４ｍだとして把握することになる。

しかし、眼の角度調節機能は実際にモニタＴＶを見てい
る距離によって、もっと近い１ｍか１．５ｍの距離に被
写体はあるのではないかという異なった情報を頭脳に送
り込む。この両者の情報の喰い違いは、頭脳内でどのよ
うに処理されているかは不明であるが、最終的には画像
の劣化として表われる。

例えば、この立体ＴＶの分野では、書き割現象とか箱庭
現象と呼ばれる現象を生じることになる。

上記書き割現象とは、演劇の舞台セットで用いられる大
道具で、−枚の板に木や草等を描いて背景として置くこ
とを書き割ということに基づいて命名されたもので、人
間が２人前後に立っていてもこれが前後２枚の板に貼っ
た写真のように見えてしまう現象であり、また箱庭現象
とは、大きなものを撮影したにも拘らず、これが小さな
ものに見えてしまう現象で、丁度窓の外の景色を撮った
のに、実際に立体ＴＶで見ると箱庭のように小さ（見え
てしまう現象である。

これらの現象が起こる大きな理由の１つは、前記輻輳角
等による情報が本来の情報と違うことに基づいている。

また、この輻輳角のばか立体視に寄与して重要な効果を
発揮する眼のピント調節作用および倍率にも起因してい
る。

周知のように、眼の瞬間瞬間のピント合わせの調節作用
は、第９図の眼球の模式図に示す如く、眼球内の水晶体
（レンズ体）Ｃの厚さを毛様筋Ｂの緊張、弛緩により変
化させ、水晶体Ｃの形を変えて対象物の遠近に応じて網
膜Ａに映る像の焦点を調節するようになっている。そし
て、このピント合わせのときの水晶体Ｃの形、即ち毛様
筋Ｂの緊張、弛緩による調節状態は視神経を通じて大脳
に伝えられている。このことによっても被写体までの距
離は脳か判断をしている。

ところが、第９図に示すように、１．５　ｍ前後の距離
を隔てて、立体ＴＶ画像を映し出しているＴＶモニタＴ
Ｍの立体映像を、立体眼鏡をかけて液晶シャッタＳを介
して見ると、眼球としては緊張をたかめる方向に作用し
て被写体が１，５ｍの位置にあると確認して、これを大
脳に情報として送る。

つまり、ここに先程と同様な問題が生じる。例えば、非
常に遠くの景色が画面に映っていて、両眼視差に基づく
情報でも遠くにあり、しかも立体眼鏡を用いた輻輳角か
ら言っても遠くにある場合でも眼は近くにピントを合わ
せてしまうということか生じる。

このように立体ＴＶ画面を見る位置が画面に近付くと立
体感に異常を来す結果となる。

従って、本発明の第１の目的は、両眼視差方式による正
常な立体感が得られるように、前記輻輳角の不自然さを
補正する立体画像観察装置を提供するにある。

また、本発明の第２の目的は、両眼視差方式による正常
な立体感が得られるように、上記焦点調節と像の大きさ
等による不自然さを補正する立体画像観察装置を提供す
るにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は上記
目的を達成するために、両眼視差式の立体再生画像の左画像再生および右画像再
生に、それぞれ同期して開閉する左眼用シャッタおよび
右眼用シャッタを有する立体画像観察装置において、左右両眼が再生画像を注視するときの両眼輻湊角を調節
する手段、再生画像を拡大する手段、再生画像までの距
離を立体視に適した位置に移動させる視度調節手段のう
ち少なくとも１つを具備したことを特徴とするものであ
る。

〔実　施　例〕

以下、図示の実施例により本発明を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す立体画像観察装置
（以下、立体メガネという）の概略構成図である。立体
メガネは、フィールド順次立体用シャッタを有している
。このシャッタは、前述のように液晶シャッタ等の光の
偏光を利用した物性シャッタか用いられており、これを
掛けて立体ＴＶモニタＴＭの立体再生画像を見る場合に
は、１フイールドずつ左右交互に切り換わる再生画像に
同期して左眼用シャッタ１ａと右眼用シャッタ１ｂとが
交互に開閉する。従って、左眼ＬＩは左再生画像を、ま
た右眼Ｒ１は右再生画像をそれぞれ見るようになってい
る。′ そして、この場合、立体ＴＶモニタＴＭと両眼ＬＩ、Ｒ
１の距離を、前記第８図で説明したように約４Ｈ（約１
．５　ｍ）とすると、このときの輻輳角θは約２．５ｄ
ｅｇとなる。

本実施例では、上記シャッタｌａ、ｌｂの前面に、潜望
鏡等に使用されている構成と類似の反射ミラー２ａ、２
ｂおよび３ａ、３ｂを取り付けて、上記輻輳角θがほぼ
１〜０　、５ｄｅｇとなるように輻輳角調節手段を設け
である。即ち、両眼Ｌｌ、Ｒ１の視線が交わる視点Ｆを
４〜７ｍ先で交わるようにする。あるいは、無限を見る
場合のように、視線がほぼ平行（θ−〇）となるように
する。

このように輻輳角θを小さくしてやると、不自然さは補
正されるので、前記の異常現象は生じなくなる。

この第１実施例によれば、■屈折系を用いていないので
色収差がなく画質が良い。■見る視点をミラーでもって
両眼の間の中心に近付けているので、ＴＶモニタを見込
む角度が同一に揃って、左右の像の歪みが少なくなる。

■同じく反射ミラーを組み合わせて視点を両眼の間の中
心に寄せているので、見る方向が同じ光軸上に揃い、こ
のため、モニタＴＶの位置を前後に動かしても輻輳角の
変化が少ない。という顕著な効果が得られる。

第２図は、本発明の第２実施例を示す立体メガネの要部
であって、輻輳角調節手段を示したものである。この実
施例における輻輳角調節手段は、楔状のプリズム４ａ、
４ｂを上記シャッタｌａ。

１ｂの前面にそれぞれ配置し、これによって輻輳角θを
小さくし不自然さを補正したものである。

この第２実施例によれば、立体メガネ全体を大型にする
ことなく、調節手段の薄型化、軽量化およびシャッタと
の一体化が容易に行なえる。

以上の実施例は輻輳角を小さくするように調節したもの
であるが、次の第３図によって説明する本発明の第３実
施例は、視度補正を行なって不自然さをなくすようにし
たものである。

即ち、この第３実施例では立体メガネの液晶シャッタＳ
の後側であって、眼球５との間に凸レンズからなる視度
調節用のレンズ６を組み込む。具体的にはこのレンズ６
によって十〇、５〜＋１の凸パワーをもたせる。すると
、立体メガネは＋の視度をもったメガネとなり、１〜１
．５　ｍにあるＴＶモニタの像を４．５　ｍ−ｏｏに位
置させることができる。つまり、実際に眼に入る光は、
この凸レンズ６によって内側に向けて屈折するので、遠
くからくる光と同じように点線で示すように平行光とな
り、遠くにピント合わせをしている状態となる。

よってピント調節の不自然さは補正される。

また、このように立体メガネを構成すると、近視や遠視
の眼鏡をかけている人にとっては、二重に眼鏡を掛ける
ことになる。このような人のためには、第４図示す本実
施例の変形例のように、凸レンズ７と凹レンズ８を組み
合わせると共に、凹レンズ８を光軸方向に移動調節し、
視度調節できるように構成したメガネ９を用いたり、電
気的に屈折率を可変し得る液晶レンズを用いて構成した
メガネを用いるようにすればよい。

第５．６図は、本発明の第４実施例を示したものである
。この第４実施例の立体メガネ１０はピント調節を行な
うだけでなく、対物レンズ１１に２〜３倍の倍率を持た
せて双眼鏡のように画角を増大させ立体効果を増すよう
にしたものである。

即ち、第５図に示すように、立体メガネ１０を構成する
鏡枠１２ａ、１２ｂ内には第６図に示す如く、２〜３倍
の倍率を持つ対物レンズ１１と液晶シャッタ１３とアイ
ピース１５に保持された接眼レンズ１４とがそれぞれ配
設されている。このように構成すると、アイピース１５
を前後動させれば視度調節もできる。

立体効果を増すためには、立体視と画角とは密接な関係
があり、画角が広いと立体効果は上る。

よってこのように立体メガネ１０を構成すれば、画角の
小さい、普通立体視には向いていないとされている１４
型のＴＶでも立体映像を楽しむことができる。

一方、見ているモニタＴＶとその周りのものとが一緒に
見えると、改善された立体画像で広々とした景色の映像
が映されているのに、見ている場所が狭いと脳の中で、
これを′異常現象として知覚してしまい立体感を損ねる
ことがある。このような場合は、視野を水平画角２０〜
２５ｄ（！ｇ程度に制限し周辺をカットするように立体
カメラを構成すれば、この不自然感を補正し映画的効果
を得ることもできる。

第７図は、本発明の第５実施例を示す立体メガネの断面
図である。この第５実施例の立体メガネ１６は、輻輳角
調節手段と視度調節および倍率調節手段の全てを有して
いる。上記輻輳角調節手段は、鏡枠１７ａ、１７ｂ内に
それぞれ配設された液晶シャッタ１８ａ、１８ｂの後方
に、双眼鏡などで公知の正立プリズム１９ａ、１９ｂを
それぞれ配設して構成されており、視度調節手段は、上
記プリズム１９ａ、１９ｂの後方に形成される結像スク
リーン２０ａ、２０ｂを見るように、上記プリズム１９
ａ、１９ｂに対してそれぞれ配設された接眼レンズ２１
ａ、２１ｂを前後に移動し得るようにすることにより構
成されている。また倍率調節手段は、液晶シャッタ１７
ａ、１７ｂの前にそれぞれ配置された対物レンズ２２ａ
、２２ｂを、２〜３倍の倍率をもつ対物レンズで形成す
ることによって構成されている。なお、ＴＶモニタに対
してのフォーカシングは、例えば上記対物レンズ２２ａ
、２２ｂを前後動させて行なうようになっている。

このように構成した第５実施例の立体メガネ１６におい
ては、倍率と視度（見掛は上の被写体距ｆｉ）がそれぞ
れ独立に：ＪＭｔｍでき、また輻輳角も小さくできると
いう顕著な効果ををしている。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、両眼視差式の立体再
生画像を観察するための立体メガネの、従来の欠点を効
率良く解消し、実際の被写体と同様の像を観察すること
ができる。また副次的な効果として視度補正によって眼
球の水晶体の緊張を緩めるので、目の疲れを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す立体メガネ（立体
画像観察装置）の概略構成図、第２図は、本発明の第２
実施例を示す立体メガネの要部の概略構成図、第３図は、本発明の第３実施例を示す立体メガネの概略
構成図、第４図は、上記第３実施例におけるレンズの変形例を示
す断面図、第５図は、本発明の第４実施例を示す立体メガネの斜視
図、第６図は、上記第４実施例の立体メガネの鏡枠内を示す
断面図、第７図は、本発明の第５実施例を示す立体メガネの断面
図、第８図は、輻輳角を説明するだめの線図、第９図は、眼
球の模式図である。Ｓ、ｌａ、ｌｂ、１３．１３ａ、１８ｂ・−−・・液晶
シャッタ２　ａ　、２　ｂ　ｓ　３　ａ　、　　３　ｂ・・・・
・・・・・反射ミラー（輻輳角調節手段）４ａ、４ｂ・・・・・・楔状プリズム（輻輳角調節手段
）１９ａ、１９ｂ・・・・・・正立プリズム（輻輳角調
節手段）６．２１ａ、２１ｂ・・・・・・凸レンズ（視
度調節手段）１１．２２ａ、２２ｂ・・・・・・対物レ
ンズ（倍率調節手段）Ｌｌ・・・・・・・・・左　眼Ｒ１・・・・・・・・・右　眼 θ・・・・・・・・・・・・輻輳角

Claims

【特許請求の範囲】

（１）両眼視差式の立体再生画像の左画像再生および右
画像再生に、それぞれ同期して開閉する左眼用シャッタ
および右眼用シャッタを有する立体画像観察装置におい
て、左右両眼が再生画像を注視するときの両眼輻湊角を調節
する手段を具備したことを特徴とする立体画像観察装置
。
（２）両眼視差式の立体再生画像の左画像再生および右
画像再生に、それぞれ同期して開閉する左眼用シャッタ
および右眼用シャッタを有する立体画像観察装置におい
て、再生画像を拡大する手段と、再生画像までの距離を立体
視に適した位置に移動させる視度調節手段のうち少なく
とも一方を具備したことを特徴とする立体画像観察装置
。