WO1991018314A1 - Optical system for intensifying feeling of presence at sites of various images - Google Patents

Optical system for intensifying feeling of presence at sites of various images Download PDF

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WO1991018314A1
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eyes
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PCT/JP1991/000622
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Inventor
Junichi Tanaka
Original Assignee
Junichi Tanaka
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/339—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using spatial multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/40—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images giving the observer of a single two-dimensional [2D] image a perception of depth

Definitions

  • the present invention is used when viewing general images such as photographs, movies, television images, etc., to enhance visual observation power, enhance the sense of reality obtained from images, and to extract more information from images.
  • the present invention provides a method for eliminating or reducing parallax without increasing the size of a screen in order to enhance the sense of reality of various images with a monocular camera. Disclosure of the invention
  • the means in the present invention for making the parallax of both eyes zero or close to zero is as follows. It can be roughly divided into the following three types.
  • the parallax angle can be set to 0, but the appearance of the target shape is the same as that of the naked eye.
  • the parallax angle can be set to 0, and the shape of the object looks smaller than the naked eye, but some parallax remains.
  • this can be realized by simply bending the light beam with a wedge-shaped prism immediately before the left or right or one of the eyes (Fig. 4).
  • the light beam received from the center of the face on both the left and right sides can be realized by using the two right and left reflectors to reach the left and right eyes by the principle of a periscope (Fig. 1).
  • the optical system is a stereoscopic mirror itself.
  • Stereoscopic mirrors have been around for a long time, but are rarely used in general. However, if a certain effect can be obtained even with the same duplicate image, there is a wider range of possibilities. Can be expected. The same applies to (c).
  • the left and right eyeballs are in or close to the state when looking at infinity. Therefore, the ability to perceive the distance of the image surface is weakened, and the entire image is less likely to appear as a single plane at a fixed distance, so that the perspective information of the image is not disturbed and can be perceived more accurately. Become. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 shows the optical system of the first embodiment.
  • FIG. 2 shows the field of view of Example 1.
  • FIG. 3 shows the field of view of Example 2.
  • FIG. 4 shows an optical system according to the third embodiment.
  • FIG. 5 Shows the relationship between declination and apex angle of a wedge prism.
  • FIG. 6 shows the field of view of Example 4. '
  • FIG. 7 shows the field of view of Example 5.
  • FIG. 8 shows a usage example of the fifth embodiment.
  • FIG. 9 shows the field of view of Example 6.
  • FIG. 10 shows the optical system of the seventh embodiment. (1) is a reflector
  • (L) is the pupil position of the left eye
  • (R) is the pupil position of the right eye
  • (a) is one of the fields of view.
  • (W) is a face width or eyeglass width. Best Mode for Carrying Out the Invention-An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the first to seventh embodiments are optical systems, the eighth embodiment is one application incorporating a television screen, and the ninth embodiment is related to the other mounting method of the first embodiment.
  • FIG. 1 shows an optical system according to the first embodiment.
  • Both reflective surfaces in front of the left and right eyes 2 X consisting of a reflector 1 a tilted 45 ° toward the middle of the eye and a pair of reflectors 1 b tilted 45 x from the front to both sides with the reflecting surface in between the eyes.
  • D is about 3 Ocm
  • the vision-adjusting lens (3) should be adjusted according to the user's vision and the target distance in order to make the bending force of the eye as close as possible to the relaxed state when viewing infinity. It is desirable to be able to attach and detach short and long distance items.
  • FIG. 2 shows the field of view of Example 1 obtained by drawing.
  • the pupil distance is 6, 6 cm
  • the distance between the line X--X 'connecting the ends of the reflector (la) and the pupil is lcm.
  • the width of the reflector (la) is 15 thighs
  • the width of the reflector (lb) is 32 nim.
  • the vertical length can be larger than the width.
  • the field of view 2 ⁇ is 36 ° at each 18 ° left and right, but this makes it possible for books that are 30 cm away from the eyes If you look at
  • the second embodiment uses the optical system of the first embodiment for one eye as shown in FIG.
  • a field of view of 20 ° on each side and a total of 40 ° is obtained.
  • the difference between the left and right is not an obstacle when watching a television set 2 m away, but when viewing a book at a short distance, the left and right images cannot be merged.
  • Example 3 is the optical system shown in FIG.
  • the light from point P is refracted by the wedge-shaped prism (4), which is provided in front of the left and right eyes with the apical angle facing outward, and reaches both eyes. You will see a virtual image of P on the left.
  • the ideal case is when the virtual image of P is visible in front of each eye.
  • X which is the parallax angle of 1Z2, exactly corresponds to the deflection angle of the prism.
  • the relationship between the deflection angle X and the apex angle y of the prism is given by s i n (X + y)
  • n is the refractive index of the glass. Also, the pupil distance from 6.6 cm-
  • the apex angle of the prism is as high as 10 °, and when this is used, the virtual image is distorted and chromatic aberration also appears. Also, in terms of the appearance of shapes, it is not appropriate to design for short distances, considering that the parallax between the left and right is the same as that for the naked eye. If the declination is about 50 ', it can be used for both eyes or one eye to obtain 2 ⁇ ! It can be adjusted up to about 5 m. A certain effect can be obtained even if a book of this magnitude is used for a short distance book or the like. Practically, the declination of 3 ° or less is appropriate. Also, D must be 20 'or more, which is equivalent to ⁇ at 50 Ocm.
  • Example 4 is an optical system shown in FIG.
  • this method after the light from the object is split by the beam splitter (5a), a virtual image is established in front of both eyes according to the same principle as in the first embodiment. Since parallax can be completely eliminated, the effect of perspective is great, and there is an advantage that fine adjustment of the angle is not required. However, the structure is complicated and it is necessary to block external light. You. It is considered possible to wear it like goggles. This gives a visual field of 24 ° left and right in the example shown.
  • Example 5 is an optical system shown in FIG.
  • the light coming from the left lateral image is reflected by the beam splitter (5b) and enters the left eye, and the light transmitted through the beam splitter is reflected by the reflector (la) and enters the right eye.
  • Fig. 7 shows the field of view, and he and gf show the ratio of the size of the object shown in the left and right eyes. As in the case of the second embodiment, this ratio increases as the distance decreases, and it becomes impossible to combine the images of both eyes. In addition, you will see an image that is inverted left and right. However, since there is no parallax under usable conditions, the effect of perspective is large as in Example 4.
  • Fig. 8 it can only be used for video that is right next to it, turned left and right, and is a certain distance away.
  • the method shown in Fig. 8 is an advantage.
  • the light of the image of a large TV is once reflected by an external mirror (le) and then viewed using this optical system. By doing so, it is possible to bring a large TV into a small room, and there is also an advantage that there is no need to place a TV on the front, so that the degree of freedom in the position of the audio equipment can be increased.
  • the angle between the beam splitter (5b) and the reflector (la) is fixed at 45 °, but by making the entire system a structure that can be adjusted with a rotation axis parallel to X-X '.
  • the field of view is 30 ° left and right in the example shown in the figure.
  • Example 6 is the optical system shown in FIG.
  • the light from the left 30 ° forward reaches the right eye by the reflection of the 60 ° tilted reflector (la right) on the right, and the left side reflects the light by the 60.5 ° tilted mirror (la left) on the left. It reaches the eyes and establishes a virtual image in front of both eyes.
  • the parallax angle is 2 X
  • the left mirror is more inclined than the right by x.
  • Example 7 is an optical system shown in FIG. 10 in which an objective lens (6) and an eyepiece (7) are added to the optical system of Example 4, and the 35 mm repersal film ⁇ a small TV is enlarged. It is a system that can be watched.
  • the optical system is the same as that of a binocular microscope, but since the object is as large as 35 thighs, the magnification of the objective lens should be equal to or less than 1x in order for the real image to enter the field of view of the eyepiece. Is different from The magnification of the eyepiece is not particularly limited.
  • a reflection optical system is required within 2 f to reduce the magnification to 1 or less so that the real image is established within the range of less than twice the focal length. Long focal lengths are required, making the overall system larger.
  • a small television is installed at the position of a pair of stereoscopic photographs, the same image is given to the left and right in the case of a normal image source, and a pair of left and right stereoscopic images is given in the case of a stereoscopic image source. It is a system that gives images. It is appropriate to mount it in a form such as a hat.
  • a ninth embodiment relates to a method of mounting the optical system of the embodiment on an eyeglass frame.
  • the pair of left and right reflectors (lb) at the center are joined by a hinge, attached to the frame by the hinge axis, and opened and closed with the fine adjustment screw (8) to make the angle to the left and right objects fine. adjust.
  • the left and right lens frames are rectangular or square Attach a light-shielding plate (2) with a rectangular or square hole to which the eyesight adjusting lens (3) can be attached and detached.
  • One end of the reflector (lb) goes into the frame, so one end of the shading plate can be urged or bent forward.
  • a system for viewing a pair of left and right three-dimensional images superimposed by the filters provides a three-dimensional effect. Can be changed.
  • Example 3 which falls into the category of (a) of (a) are also designed for long distances, and the remarkable effects of Example 1 cannot be expected. Has the same effect. Even if you look at a nearby photo with a small declination for 4 to 5 meters, a large photo has an effect that makes it practical.
  • the type belonging to (c) of (a), which uses a beam splitter, provides the largest three-dimensional effect, but does not have the effect of making the image frame feel large. This may be because it is closest to the monocular state in principle. In order for the frame to feel large, some parallax must remain.
  • the effect described above means that more information can be read from various images faster. This is an answer that can contribute not only to hobby viewing of video but also to academic, artistic, and business uses.

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Description

糸田 »
各種映像の臨場感を増強する光学系
技術分野
本発明は写真、 映画、 テレビジョ ン画像等、 映像一般を観賞する際に用 いて、 視覚上の観察力を高め、 映像から得られる臨場感を増強し、 映像か ら、 より多くの情報を読みとる事を可能にする光学系に関するものである c
背景技術
映像の臨場感を高めるために従来から用いられている方法としては、 左 右一対の映像を用いる立体映像による方法と、 画面の大型化による方法と がある。 しかし現在まで一般に用いられている映像は殆どすべてが単眼力 メラによる映像であり、 従って事実上、 画面の大型化が臨場感を高めるた めに用いられている殆ど唯一の方法である。
映像類を大画面にする方法は印画紙、 印刷物、 テレビ受像機、 或るいは 映画等それぞれにとって大きさに限度がある。 またそれぞれの限度内でも 大型化にはコストがかかり、 取扱いも不便になる。 更に、 それぞれの大き さの映像には、 その大きさに応じて適正な観賞距離が存在する。 劇場映画 の大画面でも最前列では本来の効果が得られなレ、.。
従来こういう問題を解決しようという気運はあまりなく、 それぞれの枠 で大型化を追及するのみであったと言える。 それはただ大型化自体を課題 と考え、 大型化が単眼カメラの映像の臨場感を高めるという課題を解決す る手段の一つである事が十分に認識されていなかったからと考えられる。 単眼カメラによる映像の臨場感を高める事は、 究極的には人が単眼すな わち片眼で実景を見た時と同じ効果を再現する事にある。 従って、 片眼で 実景を見た印象と、 単眼カメラで取った映像を両眼で見た印象との違いを 明らかにする必要がある。
両眼で単眼カメラの映像を見ると、 視差による正確な距離感のために映 像全体が同一の距離に一つの平面として知覚できる。 これが映像の持つ遠 近法的情報の知覚を妨害しているのである。 従って片眼で映像を観賞する と、 より大きな臨場感が得られるのであるが、 この事実は気付かれる事が 少ない。 従ってやはり片眼による映像の観賞には欠陥があると考えるべき である。 それは、 片眼では眼の位置が顔面の中心から右か左へ片寄る事と、 視力の半分しか使用しない事による不安定感によると思われる。 従って両 眼を用いながら視差が無いか、 0に近い状態で映像を観賞する方法が望ま れるのである。
画面の大型化は映像を遠くから見る事により、 視差を小さくする手段と いう面を持っている。 しかし、 大型化だけでは、 すでに述べたような問題 がある。
本発明は単眼カメラによる各種映像の臨場感を高めるため、 画面の大型 化によらずに視差を消去又は低減する方法を提供するものである。 発明の開示
両眼の視差を 0にするか 0に近づけるための、 本発明における手段は以 下の 3種類に大別できる。
(ィ） 反射鏡、 プリズム、 ビームスプリツター等の光学部品を用いて一 つの映像からの光線に分割、 反射、 屈折等の操作を加えて視差が 0か 0に 近い状態で両眼に到達させる。
(口） 従来の実体鏡の光学系において、 左右に相当する映像の代わりに 同一の複製映像を用いる。
(ハ） 実体鏡以外の立体映像技術において、 左右に相当する映像の替わ りに両眼の距離だけ離れた同一の複製画像を用いるもの。
上記 3種類の中で最も汎用性があるのは （ィ） であろう。 これは視差の 操作の仕方によって更に次の 3種類に分けられる。
( a ) 視差角を 0にする事は出来るが、 対象の形の見え方は裸眼の時と 変わらないもの。
( b ) 視差角を 0にでき、 対象の形の見え方は裸眼の場合よりは左右差 が小さいが、 若干の視差は残るもの。
( c ) 視差角、 対象の形の見え方共に左右差を 0にできるもの。
上記 （a ) の場合は左右又は片方の眼の直前で、 くさび型プリズムによ り光線を曲げるだけで実現できる （図 4 ) 。 （b ) の場合は、 左右共に顔 面の中心よりで受けとめた光線を左右それぞれ 2枚の反射鏡で潜望鏡の原 理によって左右の眼に到達させる事によって実現できる （図 1 ) 。
上記 （口） の方法は、 光学系としては実体鏡そのものである。 実体鏡は 古くから存在するものであるが、 一般には殆ど用いられていない。 しかし 同一の複製画像でも一定の効果が得られるのであれば、 より広範な可能性 が期待できる。 （ハ） の場合も同様である。
上記すベての場合において、 使用する人の視力と目標の映像の距離に応 じて調製された、 凸レンズは凹レンズの眼鏡レンズの併用が望ましい。 視 差の無限遠を見る時の状態に合わせて、 眼の屈折力をも無限遠を見る時の 弛緩状態にする事がこれらのシステムの使用を容易にし、 眼の疲労をも軽 減できるからである。
上記の手段により、 左右の眼球は無限遠を見る時の状態になるか、 それ に近づく。 従って映像表面の距離を知覚する機能が弱められ、 映像全体が —定の距離に一つの平面として見える傾向が小さくなり、 映像の持つ遠近 法的情報が妨害されず、 より正確に知覚できるようになる。 図面の簡単な説明
〔図 1〕 は実施例 1の光学系を示す。
〔図 2〕 は実施例 1の視野を示す。
〔図 3〕 は実施例 2の視野を示す。
〔図 4〕 は実施例 3の光学系を示す。
〔図 5〕 はくさび型プリズムの偏角と頂角との関係を示す。
〔図 6〕 は実施例 4の視野を示す。 '
〔図 7〕 は実施例 5の視野を示す。
〔図 8〕 は実施例 5の使用例を示す。
〔図 9〕 は実施例 6の視野を示す。
〔図 1 0〕 は実施例 7の光学系を示す。 (1) は反射鏡
(2) は遮光板
(3) は視力調製レンズ
(4) はくさび型プリズム
(5) はビームスプリ ッタ'
(6) は対物レンズ
(7) は接眼レンズ
(8) は微調整ねじ
(L) は左眼の瞳位置
(R) は右眼の瞳位置
(P) は映像の中心点
(a) は視野の 1ノ 2
(X) は視差角の 1Z2
(D) は映像の距離
(d) は瞳の距離
(W) は顔幅又は眼鏡幅 発明を実施するための最良の形態 - 本発明の実施例を図面に即して説明する。 実施例 1から 7までは光学系 であり、 実施例 8はテレビ画面を組み込んだ一つの応用であり、 実施例 9 は実施例 1他のマウント方法に関するものである。
図 1は実施例 1の光学系である。 左右両眼の正面に反射面をそれぞれ両 眼の中間方向に向けて 4 5° 傾けた反射鏡 1 aと、 両眼の中間に反射面を 正面から両外側に向けて 45° — xZ 2傾けた一対の反射鏡 1 bからなる 2 Xが両眼の中央から両眼への距離の 1Z2の位置における、 映像の中心 点 Pの視差角に当たる。 Pの距離 Dに応じて反射鏡 1 b又は 1 aの角度を 微調整する事により、 常に Pの虚像を左右両眼それぞれの真正面に作る事 ができ、 結果としての視差角を 0にできるが、 Dが 3 Ocm程度の場合、
1. 5
t a n X =
D により XZ2は 1. 5° 、 Dが 1. 5 mのときで 20' 程度である。 近 距離に合わせて反射鏡 （1 aと 1 b) の角度を固定した場合、 遠距離の対 象の虚像は両眼の真正面からやや外側寄りになり、 結果として視差角が負 になるが、 それでも使用可能である。 しかし大きく負になると左右両眼の 像の合一が不可能になるので、 反射鏡 （l b) 又は （l a) の角度は微調 整できる事が望ましい。 視力調製レンズ （3) は眼の屈接力をできるだけ 無限遠を見る時の弛緩状態に近づけるために、 使用者の視力と目標の距離 に応じて調整されたものを使用する。 近距離用と遠距離用のものを着脱で きるのが望ましい。
図 2は作図によって求めた実施例 1の視野である。 他の図同様、 ひとみ 距離を 6 , 6cmとし、 反射鏡 （l a ) の端を結ぶ線 X— X' とひとみとの 距離を l cmにとつてある。 この例では反射鏡 （l a) の巾は 1 5腿、 反射 鏡 （l b) の巾は 3 2nimである。 縦の長さは巾よりも大きくできる。 視野 2 αは左右 1 8° づつで 3 6° であるが、 これで眼から 3 0 cm離れた書物 を見る場合、
30cmX 2 X t a n l 8° 1 9. 5 cm により 19. 5cm巾が視野に入り、 A4版が殆ど視野に入る。 実施例 2は図 3に示したように片方の眼に実施例 1の光学系を使用する ものである。 図の例では左右各 20° 合計 40° の視野が得られる。 この 場合、 左右の眼の像の大きさに差が生じる。 実験ではこの左右差は 2 m離 れたテレビを見る場合、 障害にはならないが、 近距離の書物を見る場合は 左右の像の合一が不可能になる。 実施例 3は図 4に示す光学系である。 左右両眼の前に頂角を外側に向け て設けたくさぴ型プリズム （4) により P点からの光は屈折して両眼に到 達し、 右眼では P点より右側、 左側では P点より左側に Pの虚像を見る事 になる。 理想的な場合は Pの虚像が両眼それぞれの正面に見える時である。 この場合、 視差角の 1Z2である Xが、 ちょうどプリズムの偏角に相当す る。 偏角 Xとプリズムの頂角 yとの関係は図 5により、 s i n (X + y )
= n ^ 1. 6
s i n y の関係になる。 nはガラスの屈折率である。 また、 ひとみ距離 6. 6 cm から -
3. 3
a n x =
D が得られ、 これら 2式から次の表に示した映像の距離 Dと適正なプリズ ムの頂角 yとの関係が得られる。 D X y
3 3 cm 6° 1 0°
6 6 cm 2° 50' 5°
1 0 Ocm 1° 50' 3°
1 50cm 1° 20' 2° 20'
200 cm 50 ' 1 ° 40'
30 Ocm 40f 1°
400 cm 3 0' 50f
50 Ocm 20' 40r
この表からわかるように近距離用に設計するとプリズムの頂角は 1 0° にもなり、 これを使用すると虚像に歪みを生じ、 色収差も現われる。 また 形の見え方おいては、 左右の視差は裸眼の場合と同じである事から考えて も近距離用に設計するのは適切ではない。 偏角を 50' 程度にとると、 両 眼或いは片眼に使用する事により、 2 π！〜 5 m程度までに調節できる。 ま たこの程度のものを近距離の書物等に用いても一定の効果は得られる。 実 用的には偏角が 3° 以下が適当である。 また、 Dが 50 Ocm時の χに相当 する 20' 以上は必要である。
実施例 4は図 6に示す光学系である。 これは対象からの光をビー スプ リツタ一 （5 a) で分割後、 実施例 1と同じ原理で両眼の真正面に虚像を 成立させるものである。 視差を完全に消去できるので遠近感の効果が大き く、 角度の微調整が不要というメリットがある。 しかし構造が複雑で外光 を遮断する必要もあり、 双眼鏡のようなケース内にマウントする必要があ る。 それをゴーグルのように装着する事は可能と考えられる。 これは視野 が図の例で左右 24° 得られる。
実施例 5は図 7に示す光学系である。 左横方向の映像から来た光はビー ムスプリッター （5 b) で反射して左眼に入り、 ビームスプリッタ一を透 過した光は反射鏡 （l a) で反射して右眼に入る。 図 7は視野を示す図で あるが、 また h eと g f は左右の眼に写る対象の大きさの比を示している。 実施例 2と同様、 この比は近距離程大きくなり、 両眼の像の合一が不可能 になる。 また左右反転した映像を見る事になる。 しかし使用できる条件下 では視差が全く無いため、 実施例 4同様、 遠近感の効果は大きい。 真横の、 左右が反転した、 有る程度距離の離れた映像でなければ使用できないが、 図 8に示した用い方をすれば、 これはメリットとなる。 ここでは大型テレ ビの映像の光を一度外部の鏡 （l e) で反射させた後に、 この光学系を用 いて見るようにしている。 こうする事により狭い部屋に大型テレビを持ち 込む事が可能になり、 また前面にテレビを置く必要が無いので音響機器の 位置に自由度が広がるメリットもある。 ことシステムではビームスプリッ ター （5 b) と反射鏡 （l a ) の角度は 45° に固定されているが、 シス テム全体を X— X' に平行な回転軸で角度調節できる構造にする事により、 楽な姿勢での使用が可能になる。 視野は図の例で左右 30° - 実施例 6は図 9に示した光学系である。 図の例では左側 30° 前方から の光が右側では 60° 傾いた反射鏡 （l a右） の反射で右眼に達し、 左側 は 60. 5° 傾いた反射鏡 （l a左） の反射で左眼に達し、 両眼それぞれ の正面に虚像を成立させている。 図には描かれていないが、 視差角を 2 X として、 左側の反射鏡は xだけ右側より大きく傾いている。 実施例 1と同 様、 片方を微調整できるのが望ましいが、 近距離で用いる事はないのでそ れほど重要ではない。 実施例 5と同様図 8のように用いる事が可能である c これは最も構造が簡単で部品も小さいものである。
実施例 7は図 1 0に示した光学系で、 実施例 4の光学系に対物レンズ ( 6 ) と接眼レンズ （7 ) を追加したものであり、 3 5 mmリパーサルフィ ルムゃ小型テレビを拡大して観賞できるシステムである。 光学系としては 双眼顕微鏡と同じであるが、 対象が巾 3 5腿と大きいため、 実像が接眼レ ンズの視野に入るためには対物レンズの倍率は等倍以下が適当である点で、 顕微鏡とは異なっている。 接眼レンズの倍率は特に制限は無い。 対物レン ズをビームスプリッターの前に設ける時は、 倍率を 1以下にするためには 実像を焦点距離の 2倍以内の範囲無いに成立させるため、 2 f 内に反射光 学系が入るだけの長い焦点距離が必要で、 システム全体が大きくなる。 実施例 8は従来の実体鏡の光学系において一対の立体写真の位置に小型 テレビを組み込み、 通常の映像源の場合は左右に同一の映像を与え、 立体 映像源の場合は左右に一対の立体映像を与えるシステムである。 帽子等の 形式にマウントするのが適当である。
実施例 9は実施例の光学系の眼鏡枠へのマウント方法に関するものであ る。 中央の左右一対の反射鏡 （l b ) をちようつがいで接合し、 ちょうつ がいの軸によって枠にとりつけ、 微調整ネジ （8 ) でちようつがいを開閉 する事により、 左右対象に角度を微調整する。 左右外側の反射鏡 （l a ) 'は4 5 ° で固定して取りつける。 左右のレンズ枠には長方形又は正方形の 視力調整レンズ （3) を着脱できる長方形又は正方形の穴を設けた遮光板 (2) を取りつける。 反射鏡 （l b) の一端が枠内に入り込むので遮光版 の一端は力ットし、 或いは手前に曲げる事も可能である。
上記実施例 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7の光学系に色フィルター、 偏光 フィルタ一等を組み合わせる事により、 該フィルターによって重なった左 右一対の立体画像を見るシステムにおいて、 立体効果に変化を持たせる事 ができる。 産業上の利用可能性
実施例に示した光学系はすべて 〔発明の開示〕 の項の冒頭に箇条書きで 示した （ィ） の （a ) 、 (b) 、 (c) と （口） の何れかの範疇に入る。 従って、 それぞれの範疇で少なくとも一つの方式で実験を行えば効果を確 認できる。 そこで、 まず （ィ） の （b) に相当する実施例 1の試作品での 視覚的効果を報告すると次のようになる。
(1) 目標の映像から 1 0 en！〜 2 m程度の距離で使用したが、 何れの場 合も映像の枠の大きさが面積で 2倍程度に感じられた。 例えば 1 4インチ のテレビは 20インチ程度に感じられる。 これは実景の場合も同様である。
(2) 映像から感じとられる遠近感が深くなり、 リアリティーが増す。 もとより正確な絶対的或いは相対的距離の知覚が可能になる訳ではないが、 感覚的に立体感が増すといって差支えないと思われる。
(3) 撮映時のカメラアングルが、 より正確に知覚される。 これは臨場 '感に貢献するところが大である。 1' 2
( 4 ) 映像から複雑な立体や空間の形が、 より早く、 かつ正確に把握で きるようになる。
( 5 ) 視野の中心部だけでなく、 周辺部に対する注意力が自然に高まつ てくる。 多数の物が写っている雑然とした写真でも、 素早く多くの情報を 読みとる事ができる。 ―
映像に対する効果は上記のように整理できる。 次に条件による効果の差 は次の通りである。
( 1 ) 解像度の許す範囲内で、 映像の近くで使用する程効果が大きい。 これは視覚の大きさが被写体の大きさの感覚に直結するからである。 1 4 ィンチのテレビでは 8 O cm〜 1 m程度が解像度との兼ね合いで適当であつ た。 小さな写真では 1 O cm程度まで近づく事ができる。
( 2 ) 映像の解像度が高い程効果が大きい。 本発明は映像に含まれてい る遠近法的情報を、 より効率よく利用するシステムであるから、 これは当 然の事であろう。 従って写真の方がテレビの場合よりも効果が大きい。 今 後テレビの画質向上により、 更に大きな効果が期待できる。
( 3 ) 視差以外の映像の臨場感に影響する要因、 すなわち動体視差と映 像表面のテクスチャー、 白色光の反射で見るか、 透過光で見るか、 蛍光物 質の発光によるものか、 等々の映像表面の物理的性質の要因の効果と本シ ステムの効果は独立している。 また表面の物理的性質の要因は視差に比べ て小さい事がわかる。 写真は動体視差と表面の物理的性質、 両方の要因で， 映画、 テレビに比べて臨場感が劣るが、 本システムの使用により、 それを '補って余りあるものになる。 1 ·3
次に （ィ） の （a ) の範疇に入る実施例 3の実験結果であるが、 これは 遠距離用に設計する事でもあり、 実施例 1程の目覚ましい効果は期待でき ないが、 基本的に同じ効果を持っている。 偏角の小さい 4〜 5 m用のもの で近くの写真を見ても、 大きな写真では実用になる程の効果は持っている。
ビームスプリツターを用いる （ィ） の （c ) に属すタイプでは最も大き な立体感が得られるが、 映像の枠を大きく感じさせる効果は無い。 これは 原理的に単眼の状態に最も近いからであろう。 枠が大きく感じられるため には或る程度視差が残っている必要がある。
(口） の実体鏡方式は 2枚の複製写真で実験したが、 効果は （ィ） の ( c ) に属す方式と全く同じである。
その他の実施例はすべて上記何れかの方式の変形か発展型であり、 当然 同様の効果を持つ答である。
上記の効果を一言で表現すれば、 各種の映像からより早く、 より多くの 情報を読み取る事が可能になるという事である。 これは映像の趣味的な観 賞のみならず、 学術、 芸術、 ビジネスにおける利用において多いに貢献で きる答である。
最後にこれらのシステム、 特に実施例 1の映像以外の分野における活用 の可能性について述べる。 左右两眼の間隔は約 6 . 5 cmで固定されて'いる が、 これはあらゆる場合に適正であるとは言えない。 例えば至近距離で、 時にはルーペなども使用しながら細かい手作業を行う場合である。 この場 合、 両眼の間隔は多きすぎ、 眼の疲労の一因となっていると思われる。 視 差角が異常に大きくなる事に加え、 両眼の像の形が違い過ぎ、 一つの対象 として知覚するのに大きな心理的負担がかかっていると考えられるのであ る。 本システムを細かい手作業や読書に使用して効率をあげ、 眼の疲労を 防止する事が可能になる。 この場合適正に調整された視力調整レンズの併 用は不可欠である。 ちなみに、 実施例 1のシステムを用いて針に糸を通す 事は可能である。

Claims

言青求 の範囲
1 . 使用者が見る対象からの光線に、 光学部品にょリ分割、 反射、 屈折の いずれか又はそれらを組み合わせた操作を加える事によ リ、 対象を肉眼で 見た時に見える位置よリ も左眼には左側、 右眼には右側の位置、 理想的に は両眼それぞれの真正面に対象の虚像を成立させる光学系。
2. 使用者が見る正面の対象から両眼の中間部に達した光を潜望鏡の原理 で左右それぞれに反射鏡 （ l b ) と反射鏡 （ l a ) で 2度反射させる事に より、 肉眼で見える位置より も左眼には左側、 右眼には右側に、 理想的に は両眼それぞれの真正面に虚像を成立させる光学系。
3. 左眼、 或いは右眼のみに適用した請求項 2の光学系。
4. 使用者が見る対象からの光を両眼の直前に頂角を外側に向けて設けた く さび型プリズム （4 ) によって屈折させる事にょ リ、 肉眼で見える位置 よリ も左眼には左側、 右眼には右側、 理想的には両眼それぞれの真正面に 虚像を成立させる光学系。
5. 偏角が 3° 以下で 2 0, 以上のく さび型プリズムを使用する請求項 4 の光学系。
6. 使用者が見る正面の対象から両眼の中間部に到達した光をビームスプ リ ツター （ 5 a ) で分割後、 その反射光を潜望鏡の原理で一方の眼前の反 射鏡 （ 1 c ) で反射させてその眼前に虚像を成立させ、 ピームスプリ ッタ 一の透過光を潜望鏡の原理で反射鏡 （ 1 b ) と反射鏡 （ l a ) で 2回反射 させる事にょリ、 他方の眼前に虚像を成立させる光学系。
7. 使用者の顔前に対して真横方向の映像 （図 7における P) からの光を 新たな用紙 Pに近い側の眼前に Pに向けて 45° 傾けたビームスプリッタ一 （5 b) で分割し、 反射光をその眼に到達させ、 透過光は他方の眼前にビームスプ リツターに平行に傾けた反射鏡 （図 7における l a) によってその眼に到 達させる事により、 両眼それぞれの正面に虚像を成立させる光学系。
8. 使用者の斜め前方の対象からの光を反射面を Χ— Χ' 軸から対象の方 向に向けて 50° 〜85° の範囲内で傾けて両眼の前に設けた反射鏡 （図 9における l a) で反射させる事により、 両眼それぞれの正面付近に虚像 を成立させる光学系。
9. 通常の視力矯正レンズ又は目標の対象を眼の屈折力が弛緩状態で見ら れるように調整した視力調整レンズ （3) を光路の途中に設けた請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8の光学系。
10. 色フィルター、 偏光フィルタ一等の、 重なった一対の立体映像を見る ためのフィルターを光路の途中に設けた請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8の光学系。
11. 眼がねの枠、 ゴーグル、 帽子、 或いは双眼鏡の形式にマウントした請 求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8の光学系。
12. 請求項 4、 5の光学系を形成するためにレンズの入った既存の眼がね 枠にクリップ等で左右同時に、 或いは左右独立に取り付け可能としたくさ ぴ型プリズム。
13. 請求項 2の光学系における中央の一対の反射鏡 （l b) をちようつが いで接合し、 ちょうつがいの軸により眼がね枠に固定し （図 1 1) 、 微調 整ネジ （8) で左右対称方向に角度調節する機構を有する請求項 2の光学 7
14. 請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8の光学系を眼がね枠等にマウ ントするに際しそれぞれの光学系における視野を確保できる大きさと形の レンズを嵌め込む事のできる、 該視野から大きくはみ出さない程度の穴を 有する遮光板 （図 1 1における 2) を有する請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8の光学系。
15. 請求項 6の光学系に倍率が 1以下の対物レンズ （6) と接眼レンズ、 及び 3 5mmフィルム又はそれと同程度の大きさの小型テレビ、 或いはその 両方の搭載機構を設けた光学系。
16. 従来の実体鏡の光学系の左右一対の写真の位置に一対の小型テレビ画 面を設け、 通常は同一映像の信号を与え、 立体映像信号の場合は左右にそ れぞれの信号を与える機構。
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