JPH0432672Y2 - - Google Patents

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JPH0432672Y2
JPH0432672Y2 JP4128188U JP4128188U JPH0432672Y2 JP H0432672 Y2 JPH0432672 Y2 JP H0432672Y2 JP 4128188 U JP4128188 U JP 4128188U JP 4128188 U JP4128188 U JP 4128188U JP H0432672 Y2 JPH0432672 Y2 JP H0432672Y2
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JP
Japan
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image
slopes
images
baseline
prism
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、異なる方向から撮影した物体の画
像を、それぞれ右目と左目とに入力させ、立体画
像を得る立体画像再生装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field This invention relates to a three-dimensional image reproducing device that obtains a three-dimensional image by inputting images of an object photographed from different directions to the right eye and the left eye, respectively.

従来の技術 従来の立体画像再生装置には、たとえば第4図
に示したような装置がある。この装置は、カマボ
コ形の微小なレンズが集合して成るレンチキユラ
ーシート1の下に短冊形の画像A,Bを配置する
ことによつて構成されている。
BACKGROUND ART Conventional three-dimensional image reproduction devices include, for example, a device as shown in FIG. This device is constructed by arranging rectangular images A and B under a lenticular sheet 1 made up of a collection of semicylindrical minute lenses.

画像A,Bは、それぞれ同一の被写体を異なる
方向から撮影した画像を短冊形にカツトしたもの
であり、レンチキユラーシートのカマボコ形レン
ズに対応して一対づつ設けられている。また、画
像A,Bとレンチキユラーシートとの位置関係
は、観察者の右目ER及び左目ELが図示した予定
観察位置にある場合に、レンズの屈折力によつて
右目ERには画像Aからの光束、左目ELには画像
Bからの光束が入力されるよう設定されており、
これによつて観察者は立体感のある画像を観察す
ることができる。
Images A and B are obtained by cutting images of the same subject taken from different directions into rectangular shapes, and are provided in pairs corresponding to the semicylindrical lenses of the lenticular sheet. In addition, the positional relationship between images A and B and the lenticular sheet is such that when the observer's right eye ER and left eye EL are at the planned observation positions shown in the diagram, the right eye ER is moved from image A to the right eye ER due to the refractive power of the lens. The luminous flux from image B is set to be input to the left eye EL,
This allows the viewer to view an image with a three-dimensional effect.

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来の立体画像再生装
置では、レンチキユラーシートのレンズの屈折力
によつて画像A,Bの見える範囲を限定している
ため、眼の位置が僅かにズレても両画像がダブつ
て見えてしまい、立体画像として観察できる範囲
が狭いという問題点があつた。なお、この観察範
囲は、各画像の幅に対応しており、幅を狭めると
いうことで範囲を広げることはできるが、あまり
幅を狭めると当然像の明るさも落ちるため、一定
の画像質を維持するためには上記のように装置と
眼とのずれに対する許容量は本質的に小さく限定
されている。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional three-dimensional image reproduction device described above, the visible range of images A and B is limited by the refractive power of the lens of the lenticular sheet, so the position of the eye is slightly Even if the two images are shifted from each other, the two images will appear to be duplicated, resulting in a problem that the range that can be observed as a three-dimensional image is narrow. Note that this observation range corresponds to the width of each image, and it is possible to widen the range by narrowing the width, but if you narrow the width too much, the brightness of the image will naturally decrease, so it is necessary to maintain a certain image quality. In order to achieve this, the tolerance for misalignment between the device and the eye is essentially small and limited as described above.

ところで、本発明者は、第5図に示したよう
に、2つのプリズム2,3を利用して2つの画像
からの光束をそれぞれ右目ERと左目ELとに入力
させる立体画像再生装置を既に提案している。こ
の装置は、プリズムの臨界角を利用して2つの画
像からの光束の出射角度を限定しているため、眼
と装置とがずれた場合にも右目ERには画像Aか
ら、左目ELには画像Bからの光束が入力され、
立体画像として観察できる範囲が上述したレンチ
キユラーシートを利用したものより広い。
By the way, the present inventor has already proposed a three-dimensional image reproducing device that utilizes two prisms 2 and 3 to input light beams from two images to the right eye ER and the left eye EL, respectively, as shown in FIG. are doing. This device uses the critical angle of the prism to limit the exit angle of the luminous flux from the two images, so even if the eye and the device are misaligned, the right eye ER will receive image A, and the left eye EL will receive image A. The luminous flux from image B is input,
The range that can be observed as a three-dimensional image is wider than that using the lenticular sheet described above.

しかし、画像の大きさに対応したプリズムが必
要となり、しかも、画像を同一平面上に配置する
ことができないため装置が厚くなるという問題点
がある。また、眼幅より広い画像を観察すること
ができないという問題点もあつた。
However, a prism corresponding to the size of the image is required, and the images cannot be arranged on the same plane, so there is a problem that the device becomes thick. Another problem was that it was not possible to observe images wider than the interpupillary distance.

考案の目的 この考案は、上述した問題点に鑑みてなされた
ものであり、眼と装置との位置関係において立体
画像として観察できる範囲が広く、しかも全体と
して薄型で、眼幅より広い画像を観察することが
できる立体画像再生装置の提供を目的とする。
Purpose of the invention This invention was created in view of the above-mentioned problems, and the positional relationship between the eye and the device allows for a wide range of stereoscopic images to be observed, and the overall thinness allows for the observation of images wider than the width of the eyes. The purpose of the present invention is to provide a stereoscopic image reproducing device that can reproduce images.

課題を解決するための手段 この考案に係る立体画像再生装置は、予定観察
位置にある両眼を結ぶ線分を基線と定義した場
合、基線の中央を基線を含む基線断面内の焦点と
する正レンズを設け、この正レンズの下に、正レ
ンズの基線断面内での光軸と垂直な上下面及び互
いに平行な斜面を有する柱状プリズムを斜面どお
しを空気層を介して対向させつつ複数並列して設
け、これらの柱状プリズムの上面を一本おきに遮
蔽し、遮蔽された柱状プリズムの下面には第1画
像を対向して配置すると共に、遮蔽されていない
柱状プリズムの下面に第2画像を対向して配置
し、柱状プリズムの斜面を、2つの斜面を透過し
た第1画像からの光束と2つの斜面で反射された
第2画像からの光束とが基線断面内で正レンズの
光軸方向を境に異なる角度で正レンズに入射する
よう臨界角を設定したことを特徴とするものであ
る。
Means for Solving the Problems The three-dimensional image reproducing device according to this invention, when a line segment connecting both eyes at a scheduled observation position is defined as a base line, is configured to set the center of the base line as the focal point in the cross section of the base line including the base line. A lens is provided, and under this positive lens, a plurality of columnar prisms each having upper and lower surfaces perpendicular to the optical axis in the baseline cross section of the positive lens and slopes parallel to each other are placed with the slopes facing each other with an air layer interposed therebetween. These columnar prisms are arranged in parallel, and the upper surfaces of every other columnar prism are shielded, and a first image is placed facing on the lower surface of the shielded columnar prisms, and a second image is placed on the lower surface of the unshielded columnar prisms. The images are placed facing each other, and the slopes of the columnar prism are arranged so that the light beam from the first image that has passed through the two slopes and the light beam from the second image that has been reflected by the two slopes are the light of the positive lens within the baseline cross section. This is characterized in that the critical angle is set so that the light enters the positive lens at different angles with respect to the axial direction.

実施例 以下、この考案を図面に基づいて説明する。第
1図〜第3図はこの考案の一実施例を示したもの
である。
Examples This invention will be explained below based on the drawings. 1 to 3 show an embodiment of this invention.

まず、第1図に示したように予定観察位置にあ
る観察者の右目ERと左目ELとを結ぶ線分を基線
lと定義し、その中点をMとする。
First, as shown in FIG. 1, a line segment connecting the right eye ER and left eye EL of the observer at the planned observation position is defined as a base line l, and the midpoint thereof is defined as M.

この立体画像再生装置は、基線lを含む基線断
面内の焦点が中点Mに一致する正レンズ部として
のシンリンダーフレネルレンズFLと、このフレ
ネルレンズFLの母線方向(紙面に垂直な方向)
に長く、基線方向に沿つて並列するこの例では14
本の柱状プリズムPR1,PR2,……PR14とを備え
ている。
This three-dimensional image reproducing device includes a thin Linder Fresnel lens FL as a positive lens portion whose focal point in a base line cross section including a base line l coincides with a midpoint M, and a generatrix direction of this Fresnel lens FL (direction perpendicular to the paper surface).
14 in this example, long and parallel along the baseline direction.
It is equipped with book-shaped prisms PR 1 , PR 2 , ... PR 14 .

それぞれの柱状プリズムPR1,PR2,……PR14
は、第3図に拡大して示したようにフレネルレン
ズFLの光軸AXに対して垂直な上面10及び下面
11と、互いに平行な斜面12,13とを有して
いる。これらのプリズムは、互いに空気層AIを
挟んで斜面どおしを対向させて配置されており、
上面10は第2図にも示した通り一本おきに遮蔽
膜20によつて遮蔽されている。
Each columnar prism PR 1 , PR 2 , ...PR 14
As shown enlarged in FIG. 3, the Fresnel lens FL has an upper surface 10 and a lower surface 11 perpendicular to the optical axis AX, and slopes 12 and 13 parallel to each other. These prisms are arranged with their slopes facing each other with an air layer AI in between.
As shown in FIG. 2, the upper surface 10 is shielded by a shielding film 20 every other line.

なお、この例では斜面13の光軸AXに対する
角度は42°に設定されており、柱状プリズムは、
d線における臨界角が42°となるよう、すなわち
屈折率nd=1/sin42°=1.49448となるような硝材
から形成されているが、斜面の角度と臨界角とを
等しくするような条件を満たす限り他の硝材を選
択することもできる。
In this example, the angle of the slope 13 with respect to the optical axis AX is set to 42°, and the columnar prism is
It is formed from a glass material that has a critical angle of 42° at the d-line, that is, a refractive index of nd = 1/sin42° = 1.49448, and satisfies the condition that the slope angle and critical angle are equal. Other glass materials may also be selected.

また、上面10が遮蔽された柱状プリズムの下
面には、母線方向bに長い短冊形の第1画像Aが
対向して配置され、上面が遮蔽されていない柱状
プリズムPR1,PR3,……PR13の下面には、第1
画像Aと同様の短冊状の第2画像Bが対向して配
置されている。これらの画像は、被写体を異なる
方向から撮影したステレオ画像であり、写真、あ
るいはテレビ画像等が考えられる。特に、両画像
が同一平面内に位置するため、液晶テレビジヨン
等には適している。なお、後述するように第1画
像Aからの光束は2回反射してフレネルレンズ
FLに入射し、第2画像Bからの光束は反射せず
に入射するため、第5図に示した従来例と異なり
両画像を互いに反転像とする必要が無い。
Further, on the lower surface of the columnar prism whose upper surface 10 is shielded, a first image A having a long rectangular shape in the generatrix direction b is arranged to face the columnar prisms PR 1 , PR 3 , . . . whose upper surfaces are not shielded. The bottom of PR 13 has the first
A second image B in the form of a strip similar to image A is placed opposite to it. These images are stereo images of the subject photographed from different directions, and may be photographs, television images, or the like. In particular, since both images are located in the same plane, it is suitable for liquid crystal televisions and the like. Note that, as described later, the light beam from the first image A is reflected twice and passes through the Fresnel lens.
Since the light flux from the second image B enters the FL without being reflected, there is no need to make both images inverted images, unlike the conventional example shown in FIG.

次に、上記構成により立体画像再生装置の作用
を説明する。
Next, the operation of the stereoscopic image reproducing device with the above configuration will be explained.

第1図は、基線lを含みフレネルレンズFLの
母線bと直交する基線断面に沿う説明図であり、
以下、この基線断面内での説明を行なう。
FIG. 1 is an explanatory diagram along a baseline cross section that includes the baseline l and is orthogonal to the generatrix b of the Fresnel lens FL,
Below, explanation will be given within this baseline cross section.

フレネルレンズFLは、基線断面内での焦点が
基線lの中点Mに一致するように構成されている
ため、中点Mを通る光線はフレネルレンズFLの
光軸と平行になり、柱状プリズムPR114の上面
10に対して垂直となる。
Since the Fresnel lens FL is configured such that the focal point within the baseline cross section coincides with the midpoint M of the baseline l, the light ray passing through the midpoint M becomes parallel to the optical axis of the Fresnel lens FL, and the columnar prism PR It is perpendicular to the upper surface 10 of 1 to 14 .

第1画像Aからの光束は、第3図に示したよう
に上面10が遮蔽された柱状プリズムPR7の下面
11から入射し、斜面13によつて臨界角より小
さい入射角度を有する部分、すなわち一点鎖線で
示した光軸AXより小さい入射角度を有する部分
が透過し、残りは反射される。透過した光束は柱
状プリズムPR8の斜面12及び上面10を透過し
てフレネルレンズFLに入射し、フレネルレンズ
FLを介して基線lの中点Mより図中右側にのみ
達する。
The light flux from the first image A enters from the lower surface 11 of the columnar prism PR 7 whose upper surface 10 is shielded as shown in FIG. A portion having an incident angle smaller than the optical axis AX shown by the dashed line is transmitted, and the rest is reflected. The transmitted light flux passes through the slope 12 and top surface 10 of the columnar prism PR 8 and enters the Fresnel lens FL.
It reaches only the right side in the figure from the midpoint M of the base line l via FL.

一方、第2画像Bからの光束は、遮蔽されてい
ない柱状プリズムPR8の下面11から入射し、斜
面13によつて臨界角より大きい入射角度を有す
る部分、すなわち光軸AXより大きな入射角度を
有する部分が反射し、残りは透過する。反射され
た光束は柱状プリズムPR8の斜面12によつて再
度反射され、上面10を透過してフレネルレンズ
FL側へ入射し、フレネルレンズFLを介して基線
lの中点Mより図中左側にのみ達する。
On the other hand, the light beam from the second image B enters from the lower surface 11 of the unshielded columnar prism PR 8 , and is blocked by the slope 13 at a portion having an incident angle larger than the critical angle, that is, an incident angle larger than the optical axis AX. The part that has the light is reflected and the rest is transmitted. The reflected light beam is reflected again by the slope 12 of the columnar prism PR 8 , passes through the upper surface 10, and passes through the Fresnel lens.
The light enters the FL side and reaches only the left side in the figure from the midpoint M of the base line l via the Fresnel lens FL.

これらの作用は第3図に示した2つのプリズム
のみでなく、全ての柱状プリズムに対して当ては
まる。従つて、第1図に示したように第1画像A
からの光束は右目ERにのみ入力され、第2画像
Bからの光束は左目ELにのみ入力されるため、
観察者は両目でそれぞれ異なる像を見ることとな
り、両画像を前述したようなステレオ画像とする
ことにより、立体画像を観察することができる。
These effects apply not only to the two prisms shown in FIG. 3, but to all columnar prisms. Therefore, as shown in FIG.
The luminous flux from the second image B is input only to the right eye ER, and the luminous flux from the second image B is input only to the left eye EL, so
The viewer sees different images with both eyes, and by converting both images into stereo images as described above, a three-dimensional image can be observed.

また、観察者の各眼に入射する光束をプリズム
の臨界角を利用して制限する構成としたため、観
察者の眼が予定観察位置から多少ズレたとして
も、両画像がダブつて見えることがなく、立体画
像の観察を続けることができる。
In addition, because the configuration uses the critical angle of the prism to limit the light flux that enters each eye of the observer, even if the observer's eyes are slightly shifted from the intended observation position, the two images will not appear duplicated. , it is possible to continue observing 3D images.

なお、上記の実施例では、正レンズ部としてシ
リンダーフレネルレンズを用いたが、必ずしもこ
れに限定されず、通常の非フレネルレンズを用い
てもよいことはもちろん、球面レンズを用いても
よい。
In the above embodiments, a cylindrical Fresnel lens is used as the positive lens portion, but the present invention is not necessarily limited to this, and a normal non-Fresnel lens may be used, as well as a spherical lens.

考案の効果 以上、説明してきたようにこの考案の立体画像
再生装置は、プリズムの臨界角の利用によつて右
目用、左目用の画像からの光束を異なる角度で射
出させる構成とし、しかもこれらの光束を正レン
ズ部で観察者の右目、左目に入力されるよう構成
したため、従来より観察位置の範囲が広くなり、
多少観察位置がズレた場合でも画像が重なつて見
えることが無く、また、眼幅より広い画像を視認
することもできる。
Effects of the Invention As explained above, the three-dimensional image reproducing device of this invention has a configuration in which the light beams from the images for the right eye and the left eye are emitted at different angles by utilizing the critical angle of the prism. Since the light flux is input to the observer's right and left eyes through the positive lens section, the range of observation positions is wider than before.
Even if the viewing position is slightly shifted, the images will not overlap, and images wider than the eye width can be viewed.

更に、プリズムを複数に分割すると共に、画像
を同一平面状に設ける構成としたたため、装置の
厚さを小さく押さえることができる。
Furthermore, since the prism is divided into a plurality of parts and the images are provided on the same plane, the thickness of the device can be kept small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案に係る立体画像再生装置の一
実施例を示す基線断面内での説明図、第2図は第
1図に示したシリンダーフレネルレンズの平面
図、第3図は第1図に示したプリズム部の拡大
図、第4図及び第5図は従来の立体画像再生装置
の説明図である。 FL……フレネルレンズ(正レンズ)、PR……
プリズム、10……上面、11……下面、12,
13……斜面、A……第1画像、B……第2画
像、l……基線、M……中点。
Fig. 1 is an explanatory diagram within a baseline cross section showing an embodiment of the three-dimensional image reproducing device according to this invention, Fig. 2 is a plan view of the cylinder Fresnel lens shown in Fig. 1, and Fig. 3 is the same as Fig. 1. 4 and 5 are explanatory diagrams of a conventional three-dimensional image reproduction device. FL……Fresnel lens (positive lens), PR……
Prism, 10...Top surface, 11...Bottom surface, 12,
13... Slope, A... First image, B... Second image, l... Baseline, M... Midpoint.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 予定観察位置にある両眼を結ぶ基線の中央を該
基線を含む基線断面内の焦点とする正レンズと、
該正レンズの前記基線断面内での光軸に対して垂
直な上下面及び互いに平行な一対の斜面を有して
空気層を介して斜面どうしを対向させる複数の柱
状プリズムとを備え、前記柱状プリズムの上面は
一本おきに遮蔽され、遮蔽された柱状プリズムの
下面には第1画像が対向して配置され、遮蔽され
ていない柱状プリズムの下面には第2画像が対向
して配置され、前記柱状プリズムの斜面は、2つ
の斜面を透過した第1画像からの光束と2つの斜
面で反射された第2画像からの光束とが基線断面
内で前記光軸方向を境に異なる角度で前記正レン
ズに入射するよう臨界角が設定されていることを
特徴とする立体画像再生装置。
a positive lens whose focal point is the center of a baseline that connects both eyes at a scheduled observation position in a baseline cross section that includes the baseline;
a plurality of columnar prisms having upper and lower surfaces perpendicular to the optical axis in the baseline cross section of the positive lens and a pair of mutually parallel slopes, the slopes facing each other with an air layer interposed therebetween; The upper surface of every other prism is shielded, a first image is disposed facing the lower surface of the shielded columnar prism, and a second image is disposed opposite to the lower surface of the columnar prism that is not shielded, The slopes of the columnar prism are such that the light beam from the first image that has passed through the two slopes and the light beam from the second image that has been reflected by the two slopes are at different angles with respect to the optical axis direction within the baseline cross section. A stereoscopic image reproducing device characterized in that a critical angle is set so that the incident light enters a positive lens.
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