(57)【要約】【課題】より簡単な構成で、眼の瞳孔の範囲内にマックスウェル視の収束点を容易かつ安定的に合わせる。【解決手段】  マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が出射される電子めがね本体２と、眼の周囲に対してマックスウェル視による表示画面形成部（接眼レンズ１０５）の位置を固定するアイカップ３と、電子めがね本体２の下面に固定され、電子めがね本体２を手で持つて、電子めがね本体２からの画像光の収束点を瞳孔に合わせるためのグリップ４とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マックスウェル視により眼の瞳孔を介して網膜に映像を投影するための表示装置を用いた電子めがね装置であって、
前記マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が前記表示装置の表示画面から出射される電子めがね本体と、前記表示画面の周囲をカップ状に覆うように設けられ、該カップ状の外周端縁部を眼の周囲に当てることにより前記表示画面と瞳孔の位置関係を固定可能とするアイカップ手段とを備えた電子めがね装置。
【請求項２】
前記電子めがね本体に取付けられた電子めがね本体支持用のグリップ手段を更に有する請求項１に記載の電子めがね装置。
【請求項３】
前記表示装置は、画像撮像手段からの画像信号を信号処理する信号処理部と、該信号処理部で所定の信号処理が為された画像信号に基づいて表示画像を形成する表示画像形成部と、該表示画像形成部からの表示画像光を用いて、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光を前記表示画面から出射する画像光出射部とを有する請求項１または２に記載の電子めがね装置。
【請求項４】
前記グリップ手段と電子めがね本体とを取り付けまたは取り外し可能とする取付手段を有し、
前記信号処理部は、前記表示画面における画像の左右方向および上下方向の反転を切り替え可能とする画像反転切替手段を有する請求項３に記載の電子めがね装置。
【請求項５】
前記アイカップ手段は、前記カップ状に覆った内外を連通する一または複数の流通孔を有する請求項１に記載の電子めがね装置。
【請求項６】
前記表示画面の表面には曇り止め用のコーティング膜が設けられている請求項１または５に記載の電子めがね装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マックスウェル視により網膜に映像を投影するための表示装置を用いた電子めがね装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、拡大読書器は弱視の人などが用いている。拡大読書器は、例えば新聞の文字などの画像をＣＣＤカメラで撮影し、その撮影した画像を拡大して液晶表示画面など表示画面上に表示するものである。画像を拡大する理由は、眼球の水晶体の機能が低下して網膜に焦点が合わないと、液晶表示画面上の表示画像がぼやけて見えるが、その表示画像が多少ぼけてにじんでも画像が拡大されていると、それなりに文字を認識できるからである。
【０００３】
また、高齢化に伴って網膜の中心部が損傷したり、水晶体の機能が極端に低下したりする人が増えつつある。そういった人には従来の拡大読書器は使いづらい。その理由は、新聞などの文字をＣＣＤカメラで撮影し、その撮影した画像を拡大して液晶表示画面などの表示画面上に表示させ、その表示画面上の画像を自分の眼で見ているからである。つまり、中心部が損傷した自分の眼の網膜や、機能が極端に低下した自分の眼の水晶体を使うことによって、表示画面上の画像を見ているからである。
【０００４】
これに対して、マックスウェル視は、拡散光ではなく比較的指向性の強い画像光が出射されて、その画像光を眼の瞳孔に入れてやると、焦点深度が深いので、眼球の水晶体や角膜の機能が極端に低下して、めがねをかけてもはっきりと見えないような低視力者であっても、網膜に焦点が合って、画像がにじまず、ぼやけずに鮮明に見える。このように、マックスウェル視は、平行光線だけで投影することにより投影方向の何処に網膜（スクリーン）があっても綺麗な画像が映って、水晶体の焦点調整機能によらず画像が鮮明に見えることから、ピント合わせは不要であり、従来の拡大読書器のように表示画像を拡大する必要もない。しかも、マックスウェル視は、水晶体による焦点調整機能を使わずに網膜に直に投影するだけであるから、眼が非常に疲れにくい。
【０００５】
このマックスウェル視について更に説明する。マックスウェル視は、図７（ａ）に示すように、ピンホールカメラの原理であり、背後から平行光線を当てて映像信号に基づく画像を表示する液晶表示画面１００と、ピンホール板１０１と、このピンホール板１０１のピンホール１０１ａに液晶画面１００からの画像光を集光させるレンズ１０２と、ピンホール１０１ａからの画像光を平行光線に戻すことにより平行光線だけ濾過するためのレンズ１０３と、レンズ１０３からの平行光線を瞳孔１０４内で収束させる接眼レンズ１０５との光学系の組合せで実現できる。また、図７（ｂ）に示すように、ピンホール板１０１のピンホール１０１ａから出なかった画像光Ａは拡散光としてピンホール１０１ａ周辺部でカットされるので、ピンホール１０１ａから出た画像光Ｂは指向性の高い画像光だけとなっている。
【０００６】
このように、マックスウェル視では、液晶画面１００に映し出した画像を、従来の拡大読書器のように眼の水晶体１０６の集光機能を用いて見るのではなく、ピント合わせをすることなく、網膜１０７に直に画像を投影することができる。このマックスウェル視を用いて、網膜１０７に損傷が起こっていない任意の網膜位置に映像を選択的に投影することも可能である。即ち、網膜が一部損傷している人の場合には、正常な網膜部分に画像光が投影されるように光の通り道を設定することもできる。
【０００７】
また、マックスウェル視では、前述したように水晶体１０６や角膜による結像能力が乏しくても見えるが、マックスウェル視であるが故の欠点もある。それは、マックスウェル視の収束する収束点Ｘを瞳孔１０４内に位置させなければならないことである。このマックスウェル視の収束点Ｘと瞳孔１０４とが一致しないと画像が見えない。瞳孔１０４は直径が約４ｍｍ程度であり、この範囲内にマックスウェル視の収束点Ｘを収めなければならない。
【０００８】
これをモバイル用に使って弱視の方に実験した論文が非特許文献１に開示されている。この非特許文献１では、レーザでスキャンして網膜１０７に画像光を投影するディスプレイ（網膜投影型表示装置）を、モバイル用に、頭部にヘッドバンドで眼の瞳孔１０４の位置に合わせて固定している。
【０００９】
また、このマックスウェル視を用いて眼疾患者に鮮明な映像を与えることができる映像付与装置が、本発明の発明者による特許文献１として開示されている。
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｂｌｉｎｄｎｅｓｓ  Ｍａｒｃｈ  ２００４；「Ａ  Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  Ｗｉｔｈ  ａ  Ｈｅａｄ−ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ａｎｄ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｌｏｗ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」Ｐ１４８〜Ｐ１５９
【特許文献１】特開２００２−２８２２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のマックスウェル視を用いた網膜投影型表示装置を頭部にヘッドバンドで装着し、網膜投影型表示装置から映像を観察する際に、最初に瞳孔に映像の収束点を導くように固定することが難しく、ユーザが映像を見つけるのに時間がかかり過ぎていた。まして、瞳孔の位置が一定であっても、モバイル用に、瞳孔の範囲に画像部分を位置させるように、ユーザ固有の生体である顔の形（変化し易い）や髪型などに沿った所定位置にヘッドバンドで安定に固定することは非常に困難であった。さらに、この網膜投影型表示装置はヘッドセットと一体になって頭部に装着できるように構成されており、ある程度の３次元的な位置の自由度を持たせた機構ではあるが、その自由度と同時に、映像の収束点と瞳孔を一致させる必要から所定位置に固定させる必要もあり、このために複雑な機構となり大掛かりな機構になっていた。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、より簡単な構成で、眼の瞳孔の範囲内にマックスウェル視の収束点を容易かつ安定的に合わせることができる電子めがね装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子めがね装置は、マックスウェル視により眼の瞳孔を介して網膜に映像を投影するための表示装置を用いた電子めがね装置であって、前記マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が前記表示装置の表示画面から出射される電子めがね本体と、前記表示画面の周囲をカップ状に覆うように設けられ、該カップ状の外周端縁部を眼の周囲に当てることにより前記表示画面と瞳孔の位置関係を固定可能とするアイカップ手段とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、本発明の電子めがね装置において、前記電子めがね本体に取付けられた電子めがね本体支持用のグリップ手段を更に有する。
【００１４】
さらに、本発明の電子めがね装置における表示装置は、画像撮像手段からの画像信号を信号処理する信号処理部と、該信号処理部で所定の信号処理が為された画像信号に基づいて表示画像を形成する表示画像形成部と、該表示画像形成部からの表示画像光を用いて、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光を前記表示画面から出射する画像光出射部とを有する。
【００１５】
さらに、本発明の電子めがね装置におけるグリップ手段と電子めがね本体とを取り付けまたは取り外し可能とする取付手段を有し、前記信号処理部は、前記表示画面における画像の左右方向および上下方向の反転を切り替え可能とする画像反転切替部を有する。
【００１６】
さらに、本発明の電子めがね装置におけるアイカップ手段は、前記カップ状に覆った内外を連通する一または複数の流通孔を有する。
【００１７】
さらに、本発明の電子めがね装置における表示画面の表面には曇り止め用のコーティング膜が設けられている。
【００１８】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００１９】
本発明においては、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光（平行光線）が表示装置の表示画面から出射される電子めがね本体と、この表示画面の周囲をカップ状に覆うように設けられ、このカップ状の外周端縁部を眼の周囲に当てることにより表示画面と瞳孔との位置関係を固定可能とするアイカップ手段とを有している。さらに、電子めがね本体指示用のグリップ手段を電子めがね本体に取付けている。
【００２０】
これによって、表示画面（接眼レンズ）の先にカップ状のアイカップ手段を取り付け、映像の収束点と瞳孔の位置とを素早く固定しかつその固定を安定して続けることが容易に可能となる。さらに、外部からの余分な光を遮断することもでき、本来の画像を鮮明に観察することが可能となる。しかも、マックスウェル視を実現する電子めがね本体にグリップ手段を取付け、ユーザがそのグリップ手段を握ることにより自由に電子めがね本体を移動させることができるので、当初においても容易に映像を捉えることができる。これによって、当初においても容易に画像を捉えられ、かつ映像を容易に見続けられることを可能とし、より簡単な構成で、眼の瞳孔の範囲内にマックスウェル視の収束点を容易かつ安定的に合わせることが可能となる。
【００２１】
電子めがね本体の上下に取付手段として例えば締結手段の雌ねじを設け、電子めがね本体支持用のグリップ手段の一方端面側には雄ねじを設けて、グリップ手段を上下に付け替えることにより、容易に右目用と左目用とを変更することが可能となる。この際に、映像信号（テレビジョン信号）による表示画面の映像は上下左右の走査方向を画像反転切替部により切り替える必要がある。
【００２２】
以上により、通常のめがねのように簡単にかけられ、かつピント合わせが不要で、めがねでも充分な視力が得られない低視力者であっても、映像をはっきりと鮮明に見ることが可能となる。目の前に小さな液晶表示画面（例えば縦７ミリ×横９ミリ；約２０万画素）を掲げて、テレビジョン装置やパーソナルコンピュータの画像を映したり、超小型カメラで捉えた周囲の様子（被写体）を写したりできる。
【発明の効果】
【００２３】
以上により、本発明によれば、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が出射される電子めがね本体と、眼の周囲に対してマックスウェル視による表示画面の位置を固定するアイカップ手段とを設けたため、簡単な構成で、眼の瞳孔の範囲内にマックスウェル視の収束点を容易かつ安定的に合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の電子めがね装置の実施形態１，２を手持ち式電子めがねに適用した場合について図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る手持ち式電子めがねの要部構成を示す斜視図、図２は図１の正面図、図３は図１の平面図、図４は図１の底面図、図５は図１の背面図である。
【００２５】
図１〜図５において、本実施形態１の手持ち式電子めがね１は、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が出射される電子めがね本体２と、画像光の出射部（表示装置の表示画面；接眼レンズ１０５）をカップ状に覆うアイカップ手段としてのアイカップ３と、電子めがね本体２の下面にねじ（取付手段）により取付けられて固定され、電子めがね本体２を手で持つて、電子めがね本体２からの画像光の収束点を瞳孔に合わせるための電子めがね本体支持用のグリップ手段としてのグリップ４とを有している。
【００２６】
電子めがね本体２は、底面視略コ字状で縦断面四角形状（縦断面形状はこの他、円形状や楕円形状であってもよい）の筺体２１の一方端側に、画像撮像手段としてのＣＣＤカメラ（図示せず）で撮影され信号処理部で所定の信号処理が為された画像データの映像信号線と電源線のケーブル２２が挿入され、電源線および映像信号線に接続された表示画像形成部およびマックスウェル視による画面光出射部が筺体２１の内部に内蔵され、筺体２１の他方端側の表示画像２３から指向性の高い画像光（平行光線）が絞られて出射されるようになっている。
【００２７】
表示画像形成部は、ここでは特に図示していないが、その一例として、電源線に接続されるランプ光源と、ランプ光源からの光源をＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色に分光する分光光学系と、この分光光学系で分光した各色の分光（平行光線）がそれぞれバックライトとして照射されて、電源線と映像信号線が接続されて各色毎の液晶表示が為されるＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色の透過型液晶表示装置と、各色の透過型液晶表示装置にからの各色の画像光をカラー表示画像として画像合成して出射する合成光学系とを有している。あるいは、電源線（電源部）に接続されるランプ光源と、ランプ光源により照射される単一透過型液晶表示板にＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のフィルタを周期的にコーティングした表示板とからなり、この表示板からカラー表示画像を出射する系を有している。
【００２８】
マックスウェル視による画面光出射部は、ここでは特に図示していないが、図７（ａ）の光学系の構成と同様であり、上記表示画像形成部の合成光学系表面から出射された画像光を、集光用のレンズ１０２でピンホール板１０１のピンホール１０１ａに集光させ、ピンホール１０１ａから出射された指向性の高い画像光をレンズ１０３で平行光線に戻して濾過した後に、接眼レンズ１０５で平行光線を絞ってユーザの瞳孔１０４内に収束させるように平行光線が出射される構成となっている。
【００２９】
アイカップ３は、シリコンゴムなどの樹脂材料や金属材料などで構成されており、筺体２１の他方端側に取付けられ、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が出射される接眼レンズ１０５（表示画面）の光軸が瞳孔の中心位置に位置するように、接眼レンズ１０５の画像光出射面（表示画面）の周囲をカップ状に覆う外形形状となっている。このアイカップ３の外周形状は人の眼の周りの生体形状にフィット（合う）する形状となっている。これによって、アイカップ３のカップ状の外周端縁を眼の周囲に当てることにより接眼レンズ１０５（表示画面）と瞳孔の位置関係、即ち、接眼レンズ１０５の画像光出射面に対する眼の上下左右方向と奥行き方向の位置決めを容易に行うことが可能となる。このアイカップ３を用いれば、接眼レンズ１０５の画像光出射面から出射される映像を最初に見つけるのが容易となる。
【００３０】
また、アイカップ３は、カップ状にユーザの眼を覆う形状をしているが、長時間の使用に耐え得るようにアイカップ３の周囲には複数の流通孔３１が設けられている。また、接眼レンズ１０５の表面には曇り止めの特殊な膜（防曇フィルタ１０５ａ）をコーティングしている。これによって、長時間使用してもレンズ表面が曇ることはない。このようなアイカップ３がない場合を考えると、ユーザは眼の瞳孔とマックスウェル視の収束点とを合わせたり固定し続けたりするのに疲れる。さらに、このアイカップ３によって遮光ができて、明るいところでも映像をはっきり見ることも可能となる。
【００３１】
グリップ４は、その一端部の雄ねじ部が、大きさ的にも重さ的にもバランスが取れるように、電子めがね本体２の筺体２１の底面中央に設けられた円柱状突起部２４の雌ねじ部に締結されて固定されるようになっている。この雌ねじ部は、電子めがね本体２の筺体２１の上面中央に設けられた円柱状突起部２４の上面にも形成されている。図１〜図５は右目用に、グリップ４が筺体２１の底面中央部に取付けられているが、このグリップ４を筺体２１の上面中央部に付け替えると、右目用から左目用として用いることができる。この場合には、画像を上下左右にひっくり返す必要があるため、上記信号処理部に画像反転処理回路を設け、画像データを上下左右にひっくり返す機能を持つ画像反転処理回路に、画像の反転を切り替える切替スイッチを設ければよい。これらの画像反転処理回路と切替スイッチにより、表示画面の画像に対して左右方向および上下方向の反転を切り替え可能とする画像反転切替手段が構成される。このように、グリップ４を手に持って、電子めがね本体２の筺体２１の他端部における画像光出射面（表示画面）の位置をフィードバック調整して、画像光出射面から出射される画像光の収束点を瞳孔の位置に容易に合わせることができる。
【００３２】
上記構成により、カップ状の外周端縁を眼の周囲に押し当てることにより、眼の瞳孔に対して、マックスウェル視による画面光出射部の表示画面（接眼レンズ１０５）の位置を合わせて固定するアイカップ３と、電子めがね本体２を手で持つためのグリップ４とを設けることにより、簡単な構成で、マックスウェル視を用いて画像光出射面から出射される画像光の収束点と瞳孔とを最初から容易かつ安定的に合わせることができる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、電子めがね本体２の筺体２１内に、光源ランプを含む表示画像形成部および、マックスウェル視による画面光出射部を内蔵したが、本実施形態２では、上記実施形態１のようなグリップ４がない場合であって、電子めがね本体の筺体内に、光源ランプを含む表示画像形成部を内蔵せず、マックスウェル視による画面光出射部のみを内蔵する場合である。
【００３３】
図６は本発明の実施形態２に係る手持ち式電子めがねの要部構成を示す斜視図である。なお、図１の部材と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付している。
【００３４】
図６において、本実施形態２の手持ち式電子めがね１Ａは、マックスウェル視を用いた指向性の高い画像光が出射される電子めがね本体２Ａと、画像光の出射部をカップ状に覆うアイカップ３とを有している。
【００３５】
電子めがね本体２Ａは、筺体２１Ａの一方端側に、ＣＣＤカメラ（図示せず）で撮影され信号処理部で所定の信号処理が為された画像データに基づいた表示画像光が伝播される光ファイバのケーブル２２Ａが挿入され、この光ファイバの端面から出射される画像光に対して、マックスウェル視による表示画面を形成する表示画面形成部のみが筺体２１Ａ内に内蔵され、筺体２１Ａの他方端側の表示画像出射部２３から指向性の高い画像光が出射されるようになっている。本実施形態２では、上記実施形態１のようなグリップ４がないため、電子めがね本体２Ａを手で持って使用する。
【００３６】
上記構成により、眼の周囲に対してマックスウェル視による表示画面形成部（接眼レンズ１０５）の位置を固定するアイカップ３を設けることにより、マックスウェル視を用いて画像光出射面から出射される画像光の収束点と瞳孔とを最初から容易かつ安定的に合わせることができる。この場合には、電子めがね本体自体が小さく構成できる。また、右目用から左目用として用いる場合には、手持ち式電子めがね１Ａを上下にひっくり返して用いるが、画像データを上下左右をひっくり返す必要があるため、上記実施形態１の場合と同様に、上記信号処理部に画像反転処理回路および切替スイッチを設けて、画像データを上下左右をひっくり返すように切り替え自在に構成すればよい。
【００３７】
なお、本実施形態１，２では、手持ち式電子めがねを片眼用として説明したが、これに限らず、左右の各部を連ねて両眼用としても用いることもできる。例えば、本実施形態１，２の手持ち式電子めがね１または１Ａを二つ連ねて設けて両眼用に構成することにより、健常者だけではなく低視力者も、左右の眼で別々に画像を見て奥行きを感じる立体視（３Ｄ）映像に適用できる。
【００３８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１，２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１，２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１，２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、マックスウェル視により網膜に映像を投影するための表示装置を用いた電子めがね装置の分野において、より簡単な構成で、眼の瞳孔の範囲内にマックスウェル視の収束点を容易かつ安定的に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１に係る手持ち式電子めがねの要部構成を示す斜視図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】図１の底面図である。
【図５】図１の背面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る手持ち式電子めがねの要部構成を示す斜視図である。
【図７】（ａ）はマックスウェル視による表示画面形成部の要部構成を説明するための光学系の概略側面図、（ｂ）はマックスウェル視の原理を説明するための光学系の概略側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ  手持ち式電子めがね
２，２Ａ  電子めがね本体
２１，２１Ａ  筺体
２２，２２Ａ  ケーブル
２３  表示画像出射部
２４  円柱状突起部
３  アイカップ
３１  流通孔
４  グリップ
１０１  ピンホール板
１０１ａ  ピンホール
１０２  集光用レンズ
１０３  レンズ
１０５  接眼レンズ
１０５ａ  防曇フィルタ
【図１】
2007271643.tif 000003
【図２】
2007271643.tif 000004
【図３】
2007271643.tif 000005
【図４】
2007271643.tif 000006
【図５】
2007271643.tif 000007
【図６】
2007271643.tif 000008
【図７】
2007271643.tif 000009