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Patent Searching and Data


Title:
STEREOGRAPHIC DISPLAY DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/145185
Kind Code:
A1
Abstract:
Electronic image display panels (12) are constituted of reflecting liquid crystal panels, and eyepiece lenses (15) have optical axes (S) normal to the surfaces of those electronic image display panels (12).  The optical axes (S) extend through the center portions (X) of the electronic image display panels (12), that is, the main observation points of an observer.  While the observer is observing the electronic image display panels (12), therefore, the visual axes of the eyes (P) of the observer do not take large angles with respect to the electronic image display panels (12), so that the electronic images displayed on the electronic image display panels (12) can be stereographically observed by the intrinsic binocular parallax using the objective lenses (5) of a surgical microscope (2).  As a result, even a long-time observation will not invite the eyestrains or headaches of the observer.

Inventors:
NAKAMURA KATSUSHIGE
INABA SHUJI
Application Number:
PCT/JP2009/059599
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
May 26, 2009
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Assignee:
MITAKA KOKI KK (JP)
NAKAMURA KATSUSHIGE
INABA SHUJI
International Classes:
G02B27/22; G02B21/20; G02B23/18; G02F1/13; G03B35/20; H04N13/04
Foreign References:
JP2001042257A2001-02-16
JP2005049646A2005-02-24
JP2003066336A2003-03-05
Attorney, Agent or Firm:
MIYOSHI, Hidekazu et al. (JP)
Hidekazu Miyoshi (JP)
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Claims:
 ケースの内部に両眼視差を有する左右一対の電子映像をそれぞれ表示する左右一対の電子映像表示パネルを収納し、ケースの電子映像表示パネルとは反対側に該電子映像表示パネルに対応してそれぞれ設けられた左右一対の接眼レンズを備え、接眼レンズからそれぞれ対応する電子映像表示パネルを観察することにより立体映像が観察可能な立体映像表示装置において、
 前記接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルに対して垂直であり、
 前記電子映像表示パネルが光源からの照明光を表面に当てる反射型液晶パネルであることを特徴とする立体映像表示装置。
 接眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パネルの中心部に合致していることを特徴とする請求項1記載の立体映像表示装置。
 光源が電子映像表示パネルの近接位置に設けられ、光源からの照明光が電子映像表示パネルの表面に直接照射されることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体映像表示装置。
 電子映像表示パネルと接眼レンズの間で光軸上に光分岐手段が設けられ、光源の照明光が該光分岐手段を介して電子映像表示パネルに照射され、
 電子映像表示パネルの映像が光分岐手段を介して接眼レンズに到ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の立体映像表示装置。
 電子映像表示パネルと接眼レンズの間に接眼レンズの光軸に対して45度の角度を有する光分岐手段をそれぞれ設けると共に、前記光軸に対して90度の角度方向に光源を設置し、
 光源からの照明光を光分岐手段側へ照射して該光分岐手段により照明光の一部を電子映像表示パネルに対して垂直な方向に反射すると共に、電子映像表示パネル側からの反射光を光分岐手段を介して接眼レンズより観察することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体映像表示装置。
Description:
立体映像表示装置

 本発明は、立体映像表示装置に関するも である。

 手術用顕微鏡やデジタルビデオカメラな の撮像装置で、立体視可能な所定の両眼視 を有する左目用及び右目用の電子映像を撮 し、その左右一対の電子映像を、左右一対 電子映像表示パネルにそれぞれ表示し、そ を左右の接眼レンズからそれぞれ対応する の電子映像だけを見るようにすることによ 、立体映像が観察できる立体映像表示装置 知られている。

 この種の立体映像表示装置としては、接 レンズにくさび状のプリズムを用い、観察 の左右の視軸を所定の角度に広げ、左右の 子映像表示パネルの上下左右の中心点を観 するようにしている。また、電子映像表示 ネルとしては、日本国公報特許第2607828号に 開示されるように、裏面にバックライトを有 する透過型液晶パネルが使用されている。

発明が解決しようとする課題
 しかしながら、このような関連する技術に っては、手術用顕微鏡やデジタルビデオカ ラなどの撮像装置で、あらかじめ所定の両 視差で撮像された一対の電子映像を、更に 立体映像表示装置の接眼レンズにより、更 角度をもたせた状態で観察するため、例え 、脳外科手術のように長時間観察する場合 、頭痛がする等の難点がある。

 人間が物体を見る場合、像が網膜の中央 来るように右眼と左眼の両眼が目頭の方へ る。この時の右眼と左眼の視線が作る角度( 輻輳角)により、左右の眼で見える像の差(両 視差)が生まれ、この両眼視差を脳の働きで 一致させることにより、物体の奥行きを立体 的に知覚できるようになる。

 手術顕微鏡やデジタルビデオカメラなど 撮像装置は、この輻輳角を対物レンズの屈 により形成しており、観察者の眼が疲れな ように、人間工学的に最適の輻輳角に設定 れている。

 従来は、その最適の輻輳角で撮像された 眼視差をもつ電子映像を、更に立体映像表 装置により角度をもって観察するため、最 な両眼視差が狂い、それを脳内で是正する とにより、知らないうちに脳に負担が加わ 、眼の疲労や頭痛の原因になっていた。

 更に、電子映像表示パネルとして、裏面 バックライトを有する透過型液晶パネルを 用しているため、電子映像表示パネルの小 化が困難である。このように電子映像表示 ネルの小型化が困難で、電子映像表示パネ 自体がある程度の大きさになることが、前 のように観察者の左右の視軸を所定の角度 広げなければならない原因の一つにもなっ いた。

 本発明は、このような関連する技術に着 してなされたものであり、長時間観察して 疲れない立体映像表示装置を提供するもの ある。

課題を解決するための手段
 本発明の技術的側面によれば、ケースの内 に両眼視差を有する左右一対の電子映像を れぞれ表示する左右一対の電子映像表示パ ルを収納し、ケースの電子映像表示パネル は反対側に該電子映像表示パネルに対応し それぞれ設けられた左右一対の接眼レンズ 備え、接眼レンズからそれぞれ対応する電 映像表示パネルを観察することにより立体 像が観察可能な立体映像表示装置において 前記接眼レンズの光軸が対応する電子映像 示パネルに対して垂直で且つ電子映像表示 ネルが光源からの照明光を表面に当てる反 型液晶パネルであることを特徴とする。

 また、前記立体映像表示装置において、 眼レンズの光軸が対応する電子映像表示パ ルの中心部に合致していることを特徴とす 。

 さらに、電子映像表示パネルと接眼レン の間で光軸上に光分岐手段が設けられ、光 の照明光が該光分岐手段を介して電子映像 示パネルに照射され、電子映像表示パネル 映像が光分岐手段を介して接眼レンズに到 ことを特徴とする。

本発明の第1実施形態に係る立体映像表 示装置を示す斜視図。 手術顕微鏡の光学系を示す説明図。 立体映像表示装置を示す横断面図。 立体映像表示装置を示す縦断面図。 電子映像表示パネル中の中心部を示す 面図。 本発明の第2実施形態に係る立体映像表 示装置を示す横断面図。 立体映像表示装置を示す縦断面図。 本発明の第3実施形態に係る立体映像表 示装置を示す横断面図。

(第1実施形態)
 図1~図5は、本発明の第1実施例を示す図であ る。図1は、図示せぬスタンド装置の先端リ ク1に、手術顕微鏡2と立体映像表示装置3を 持した状態を示している。手術顕微鏡2は主 者Aが観察し、立体映像表示装置3は助手Bが 察する。

 手術顕微鏡2は、吊下アーム4を介して先 リンク1に支持されている。手術顕微鏡2は、 内部に対物レンズ5、ズームレンズ6、ビーム プリッター7等を備えている。術部Tから所 の輻輳角θで対物レンズ5に導かれた光束Lは 対物レンズ5を透過してから、左右の眼Pに 応して二系統に別れ、それぞれズームレン 6を通過した後、ビームスプリッター7で後側 に反射され、その後、図示せぬプリズム等の 光学要素により、前側に折り返されて、最終 的には左右一対の接眼部8に導びかれる。

 主術者Aは一対の接眼部8から輻輳角θに応 じた両眼視差を有する術部Tの光学像を立体 に観察できる。なお、左右の接眼レンズ15の 光軸Sを通る仮想平面内で光軸Sに垂直な方向 左方向、右方向あるいは横方向とし、該仮 平面に垂直な方向を上方向、下方向として 明する。

 また、手術顕微鏡2の上部には立体撮影可 能なカメラ9が設けられており、手術顕微鏡2 内部の一対の光束Lをそれぞれ途中から分岐 導入して、主術者Aが観察している光学像と 様の電子映像を撮影できるようになってい 。このカメラ9は既知の立体アダプター(例え ば日本国特許2607828号)を備えており、一台で 眼用の電子映像と左眼用の電子映像を同時 撮影することができる。

 一方、立体映像表示装置3は、補助アーム 10を介して先端リンク1に支持されている。立 体映像表示装置3は、ケース11の内部に、左右 一対の電子映像表示パネル12を備え、そこに 術顕微鏡2のカメラ9で撮影した術部Tに関す 一対の電子映像をそれぞれ表示することが きる。

 本実施形態の電子映像表示パネル12は、1 ンチの反射型液晶パネルで、ケース11の上 に電子映像表示パネル12を斜め上方から照ら す光源16が配置されている。光源16は白色LED 有機EL等の半導体発光素子を面状に並べたも のである。なお、光源16の配置位置は電子映 パネル12から接眼レンズ15に向かう光束を遮 らない位置であればよい。

 ケース11の内部には、一対の電子映像表 パネル12に対応する空間を仕切る仕切壁13が けられている。ケース11における電子映像 示パネル12の反対側には、左右一対の接眼部 14が設けられている。この接眼部14は、ケー 11に対して左右方向に移動して、眼幅調整で きるようになっている。

 接眼部14には、アクロマートレンズによ 接眼レンズ15が設けられ、該接眼レンズ15を して電子映像表示パネル12に表示された電 映像をそれぞれ左右の眼Pで観察できるよう なっている。すなわち、前記光源16からの 明光Rが電子映像表示パネル12に当たり、そ 反射光を接眼レンズ15から左右の眼Pに導く とにより、電子映像を立体的に観察できる

 この接眼レンズ15の光軸Sは互いに平行で 且つ電子映像表示パネル12の表面に対して 直である。また、この光軸Sは、観察者であ 助手Bの主な観察点である電子映像表示パネ ル12の中心部Xを貫通している。

 従って、電子映像表示パネル12を観察し いる際に、助手の眼Pの視軸が電子映像表示 ネル12に対して大きな角度をもつことがな 、助手Bは電子映像表示パネル12に表示され 電子映像を、手術顕微鏡2の対物レンズ5によ る本来の両眼視差で立体観察することができ る。そのため、長時間観察しても、目が疲れ たり頭痛がしたりすることがない。

 このように接眼レンズ15の光軸Sが電子映像 示パネル12に対して垂直で且つ中心部Xに合 するのも、電子映像表示パネル12を反射型 晶パネルにて小型化したことによるもので る。反射型液晶パネルは、バックライトを 面に有する透過型液晶パネルよりも、構造 に小型化しやすい。また、反射型液晶パネ は透過型液晶パネルに比べて画素間の隙間 狭く、黒い格子が目立たず、画質の面で優 ている。 
 また、電子映像表示パネル12の表面を光源16 からの照明光Rにより直接照射する構造のた 、立体映像表示装置3全体の構造が簡単で製 し易い。

(第2実施形態)
 図6及び図7は、本発明の第2実施例を示す図 ある。本実施形態は、前記第1実施形態と同 様の構成要素を備えている。よって、それら 同様の構成要素については共通の符号を付す とともに、重複する説明を省略する。

 この実施形態に係る立体映像表示装置17 は、電子映像表示パネル12と接眼レンズ15の の光軸S上に、光軸Sに対して上下方向で45度 の角度を有するハーフミラー(光分岐手段)18 設置した。その結果、光源19の照射光Rはハ フミラー18を介して光軸方向から電子映像パ ネル12に照射され、電子映像パネル12に表示 れた映像はハーフミラー18を介して接眼レン ズ15に到達する。このハーフミラー18は光を 過光(直進光)と反射光に対して50:50に分岐す ものである。そして、ハーフミラー18の上 にそれぞれ白色LEDによる光源19を設けたもの である。光源19が上部にあるためアッパライ 型の構造となっている。

 従って、光源19からまっすぐハーフミラ 18に照射された照明光Rは、ハーフミラー18で 一部が反射された光軸Sと平行になり、電子 像表示パネル12に対して垂直に当たる。電子 映像表示パネル12に当たった照明光Rは反射さ れて光軸Sに沿った反射光となる。電子映像 示パネル12からの反射光の一部はハーフミラ ー18を透過し、接眼レンズ15を経て左右の眼P 至る。

 この実施形態によれば、光源19からの照 光Rをハーフミラー18により反射し、電子映 表示パネル12に対して垂直に当たるようにし たため、均一な照明となり、電子映像表示パ ネル12の電子映像が見やすくなる。

(第3実施形態)
 図8は、本発明の第3実施例を示す図である この本実施形態も、先の実施形態と同様の 成要素を備えている。

 この実施形態に係る立体映像表示装置20 は、電子映像表示パネル12と接眼レンズ15の の光軸S上に、光軸Sに対して横方向で45度の 角度を有するハーフミラー(光分岐手段)21を 置した。ハーフミラー21の横方向にそれぞれ 白色LEDによる光源22を設けたものである。光 22が横方向にあるためサイドライト型の構 となっている。

 この実施形態の場合も、先の実施形態同 に、光源22からの照明光Rをハーフミラー21 よりにより反射し、電子映像表示パネル12に 対して垂直に当たるようにしたため、均一な 照明となり、電子映像表示パネル12の電子映 が見やすくなる。

 以上の実施形態では、光分岐手段として ーフミラー18、21を用いる例を示したが、そ れに変えてビームスプリッタを用いても良い 。

発明の効果
 本発明によれば、接眼レンズの光軸が、対 する電子映像表示パネルに対して垂直であ ため、観察者は電子映像表示パネルに表示 れた電子映像を、本来の両眼視差で立体観 することができる。そのため、長時間観察 ても、目が疲れたり頭痛がしたりすること ない。また、電子映像表示パネルが反射型 晶パネルであるため、小型化が容易で、接 レンズの光軸が電子映像表示パネルに対し 垂直となる構造を得やすい。

 さらに、接眼レンズの光軸が対応する電 映像表示パネルの中心部に合致しているた 、電子映像表示パネルの端部を観察する場 も、観察者の眼の視軸が電子映像表示パネ に対して大きな角度をもつことがなく、観 者は電子映像表示パネルを更に見やすくな 。

 また、電子映像表示パネルの表面を光源 らの照明光により直接照射する構造のため 構造が簡単で製造し易い。

 本発明によれば、光源からの照明光の一 を光分岐手段により反射し、電子映像表示 ネルに対して正面から当たるようにしたた 、均一な照明となり、電子映像表示パネル 電子映像が見やすくなる。光分岐手段は電 映像表示パネルと接眼レンズとの間に位置 ているが、電子映像表示パネルからの反射 の一部は光分岐手段を透過して接眼レンズ 至るため、接眼レンズからの観察に支障は い。

(米国指定)
 本国際特許出願は米国指定に関し、2008年5 27日に出願された日本国特許出願第2008-137799 (2008年5月27日出願)について米国特許法第119 (a)に基づく優先権の利益を援用し、当該開 内容を引用する。