JP2005128225A - 眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】弱視者が視力支援眼鏡を着用した場合、視力支援のため通常３倍から６倍程度の拡大機能が必要となるため、着用者の視野は狭くなっている。そのため、視力支援眼鏡を着用した状態では、着用者は視野外に存在する障害物等の物体を知覚することができず、顔や頭が衝突するおそれがあった。
【解決手段】弱視者用視力支援眼鏡１のフレーム３に障害物の存否を検知する障害物検知手段４と、障害物検知装置の検出信号に基づいて光発生及び／又は音響発生警報を発する警報手段８Ｌ，８Ｒを設けることで、着用者は視野外に存在する障害物等の物体を知覚することが可能となり、安全性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は眼鏡に関し、さらに詳しくは衝突防止機能を備えた弱視者用視力支援眼鏡に関する。

従来、拡大眼鏡が弱視者の視力支援用具として使用されていることが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。自動合焦機構を備えた拡大眼鏡では焦点調節を手動で行うタイプに比べ両手が自由となるため、着用による煩わしさが大幅に低減され、簡便性を増すものとなっている。
特公平０１−４７７６８号公報 特開２００２−３１１３４０号公報

しかしながら、弱視者が視力支援眼鏡を着用した場合、視力支援のため通常３倍から６倍程度の拡大機能が必要となるため、着用者の視野は狭くなっている。そのため、視力支援眼鏡を着用した状態では、着用者は視野外に存在する障害物等の物体を知覚することができず、顔や頭等が衝突するおそれがあった。

本発明は上記の不都合に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、着用者の安全性向上と利便性向上を図ることにあるとする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
フレームに、当該フレームの周囲における障害物の存否を検知する障害物検知手段と、
この障害物検知手段による検出信号に基づいて警報を発する警報手段と、を設けたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の眼鏡において、
前記眼鏡は、前記フレームに視力支援機能が設けられた視力支援機能付き眼鏡であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の眼鏡において、
前記障害物検知手段は、非接触型の検出手段であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の眼鏡において、
前記障害物警報装置は、前記フレームの周囲に超音波を送波する超音波発信機と、前記送波された超音波の前記障害物からの反射波を受波する超音波受信機と、からなることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の眼鏡において、
前記障害物検知手段は、前記フレームに対する前記障害物の存在方向を検知することが可能であり、前記警報手段は前記存在方向を識別可能に警報を発することを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の眼鏡において、
前記障害物検知手段は、前記フレーム又は前記障害物検知手段と前記障害物との間の距離を検知することが可能であり、前記警報手段は、前記距離情報を識別可能に警報を発することを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の眼鏡において、
前記障害物検知手段は、検知可能な距離が可変設定可能であることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の眼鏡において、
前記警報手段は、光発生手段及び／又は音響発生手段であることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の眼鏡において、
前記警報手段は、警報の出力レベルが調整可能であることを特徴としている。

拡大機能が必須の眼鏡において、フレームに、超音波を利用して障害物の存否の検知を行う非接触型の障害物検知手段と、障害物検知手段の検出信号に基づいて警報を発する警報手段と、を付加したため、視野が狭いにもかかわらず、着用者は視野外の障害物を知覚することが可能であり、顔や頭の衝突を回避することができるため着用時の安全性を向上させることが可能である。また、複数の障害物検知装置を各々異なる方向に向けて設置することにより、障害物の存在する概略方向を検知することが可能である。

さらに、警報手段は光発生手段及び／又は音響発生手段による警報で着用者に障害物存在の報知を行うため、着用者は障害物の存在を視覚と聴覚を用いて知覚すること可能であり、障害物までの距離に応じて警報手段の駆動を制御することで、着用者は障害物までのおおよその距離を知覚できる。また、概略方向に対応する警報手段を駆動させることで、着用者は障害物の存在する概略方向を知覚することが可能となる。着用者は、上記した二つの警報の出力レベルを調整することが可能であるため、警報光や警報音の強弱を変更することができる。また、警報が煩わしい等、着用者の使用環境に対応して警報光のみとしたり、警報音のみとしたりすることも可能であり、両警報の出力レベルをゼロとすることも可能であるため使用環境に適した使い方が可能となる。

以下、図を参照して本発明の一例として、弱視者用視力支援眼鏡１に適用した場合の実施するための最良の形態について詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、本実施例に限定されない。

図１に、弱視者用視力支援眼鏡１の概略構成を示す。
図１に示すように、本発明の弱視者用視力支援眼鏡１は、レンズ２Ｒ、２Ｌ、フレーム３、自動合焦機構４、電源部５、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌ、警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌ、警報ブザー８Ｒ、８Ｌと、を備えている。

フレーム３は、二つのレンズ２Ｒ、２Ｌを支持するリム（レンズ枠）３１Ｒ、３１Ｌと、リム３１Ｒ、３１Ｌ及びレンズ２Ｒ、２Ｌを繋ぐブリッジ３２と、リム３１Ｒ、３１Ｌに設けられた鼻パッド部３３Ｒ、３３Ｌと、各レンズ２Ｒ、２Ｌの端から延びている２本のテンプル３４Ｒ、３４Ｌとテンプル３４Ｒ、３４Ｌの先端で両耳に係止されるモダン部３５Ｒ、３５Ｌから構成されている。

ケースＣは、片側のレンズ２Ｌを支持するリム３１Ｌの上部に突出して、レンズ２Ｒ、２Ｌと平行となるように固定されている。ケースＣの前面中央部には、光が入射するように円形の入射窓ＭＩが形成されている。また、図２に示すように、入射窓ＭＩから入射された光を反対方向に出射するように形成された円形の出射窓ＭＯがレンズ２Ｌに形成されており、ケースＣの鏡筒内に入射窓ＭＩと出射窓ＭＯを結ぶ光路が形成されている。出射窓ＭＯは着用者のアイポイントＡ近傍に位置するようにレンズ２Ｌの一部を貫通して固定されている。なお、本実施例ではレンズ２Ｌの一部を貫通して固定することとしたが、これに限定されず、レンズ２Ｌを備えない構成としてもよいし、レンズ２Ｒ、２Ｌを備えない構成としてもよい。また、本実施例では着用者の左眼部に出射窓ＭＯが位置するよう設置したが、これに限定されず、出射窓ＭＯは着用者の利き目側に設置することが好ましい。

自動合焦機構４は、図２に示すように、光学系４１と、レンズ駆動部４２、駆動制御部４３から構成されており、箱状のケースＣ内に納められている。

光学系４１は、対物レンズ４１１と接眼レンズ４１２とから主に構成されており、ケースＣの光路内に設置されている。

対物レンズ４１１は、レンズ支持部（不図示）によってレンズ駆動部４２に支持され、レンズ駆動部４２が光軸方向Ｂに可動自在とされている。
接眼レンズ４１２はアイポイントＡにおいて物体の像を観察した場合に、着用者に対して視度が合うようになっている。
入射窓ＭＩを介して対物レンズ４１１に入射した物体像は、出射窓ＭＯを通過し接眼レンズ４１２の前で結像し、着用者は接眼レンズ４１２を介して平行光となった物体像を観察することが可能である。なお、対物レンズ４１１や接眼レンズ４１２の数や形状は、適宜変更可能である。

焦点は、物体までの距離に応じ、対物レンズ４１１と接眼レンズ４１２との間で結像するように対物レンズ４１１を光軸方向Ｂに駆動することで調節される。また、対物レンズ４１１を光軸方向Ｂに駆動すると、結像面９が光軸方向Ｂに前後に動き、アイポイントＡから接眼レンズ４１２を介して観察される像の視度が変化する。

レンズ駆動部４２は、対物レンズ駆動モータ４２１と、図示しないギヤからなるギヤ列と、レンズ支持部に挿通されるスクリューネジとから構成されている。

対物レンズ駆動モータ４２１は、駆動制御部４３の制御によって回転し、その回転はギヤ列を介してスクリューネジに伝達される。そして、スクリューネジは、対物レンズ駆動モータ４２１の回転に応じて、レンズ支持部が光軸方向Ｂに移動するように回転する。

駆動制御部４３は、測距センサ４３１と、制御回路４３２とを備えている。
測距センサ４３１は、観察する物体までの距離を測定し、制御回路４３２に対して距離情報を出力する。
制御回路４３２は、測距センサ４３１から距離情報が入力されると、焦点を合わせるために適切な対物レンズ４１１の位置を計算し、その位置まで対物レンズ４１１が移動するようにレンズ駆動部４２にモータ駆動信号を出力する。そして、このモータ駆動信号に基づいて対物レンズ駆動モータ４２１が回転し、レンズ支持部を介して対物レンズ４１１が所定の方向と距離だけ移動するようになっている。

電源部５は、充電式の電池ボックス（不図示）と、電気ケーブル（不図示）と、を備えている。電気ケーブルは、一方の端部が電池ボックスに接続され、他方の端部がフレーム３の片方のテンプル３４Ｒに接続されており、これによって電池ボックスと自動合焦機構４、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌ、警報ＬＥＤ（Light Emitting Diode）７Ｒ、７Ｕ、７Ｌ、警報ブザー８Ｒ、８Ｌとが電気的に接続されている。

障害物検知装置は、超音波を送波する超音波発信機と、超音波を受波する超音波受信機と、から構成され、超音波の送波と受波を同一の素子が担っている。超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌは、各々、テンプル３４Ｒのリム３１Ｒに近い位置に超音波送受信素子６Ｒ、テンプル３４Ｌのリム３１Ｌに近い位置に超音波送受信素子６Ｌ、ケースＣの上面中央部に６Ｕが固定されている。

超音波送受信素子６Ｒ、６Ｌは着用者顔面のそれぞれ右方向、左方向に存在する近接障害物の検知を行い、超音波送受信素子６Ｕは着用者顔面上前方向の近接障害物の検知を行う。つまり、着用者顔面周囲三方向の近接障害物の存在を検知することが可能である。なお、超音波送受信素子を配置する数と方向は、適宜変更可能である。

また、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌが障害物を検知できる距離は、着用者が任意にまたは段階的に設定することが可能である。検知可能な距離を設定できることで、使用する環境に好適な条件を選択することが可能となる。例えば、外を歩く場合等は着用者の行動可能な範囲が広くなるため安全の為に検知可能な距離を３ｍ以内とし、一方、室内で着座等している場合では５０ｃｍ以内と設定することで着用者は不必要な警報を知覚しないで済む。

警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌは、チップタイプのＬＥＤで構成されており、ＬＥＤの発光を着用者に視認させることで障害物存在の旨の報知を行う。
警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌは、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌの障害物検知に伴う検出信号に基づいて発光する。ここで、警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの各警報ＬＥＤは、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌの各超音波送受信素子が発する検出信号に対応して発光を行う。例えば、着用者の顔面右方向に障害物が存在する場合、超音波送受信素子６Ｒの障害物検知信号に基づいて、警報ＬＥＤ７Ｒを発光させることで着用者は視覚で発光を知覚し、顔面右方向に障害物が存在することを認識させることが可能となる。

警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌは、発光された光が着用者に視認可能な位置、つまりケースＣの鏡筒内に存在する結像面９の位置に各々設置を行うことで、着用者は、接眼レンズ４１２を介して物体像とともに、警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの発光を観察することが可能となる。

図２では、警報ＬＥＤ７Ｒおよび警報ＬＥＤ７Ｌは、結像面９内のそれぞれ左側と右側の縁に設置され、また警報ＬＥＤ７Ｕは同じ結像面９内の着用者の顔側に設置されている。警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌは着用者が接眼レンズを介して発光を観察したとき、警報ＬＥＤ７Ｒは着用者の視野の右方に、警報ＬＥＤ７Ｌは着用者の視野の左方に、警報ＬＥＤ７Ｕは着用者の視野の上方に位置するよう設置されている。このように配置することで、着用者は警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの発光する位置によって、障害物の存在する概略方向を知覚することが可能となる。例えば、障害物検知装置が着用者顔面上前方に障害物を検出して、警報ＬＥＤ７Ｕが発光したとすると、警報ＬＥＤ７Ｕの光ＬＵは鏡筒内で反射、屈折されて、着用者の視野上方で視認されることを示している。なお、本実施例では鏡筒内の結像面９内に警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌを設けたが、配置個所はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの点滅発光等の発光パターン、発光色等は、適宜変更可能である。

さらに、障害物までの距離に応じて警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの光量を変化させることで、着用者に障害物までのおおよその距離を知覚させる。なお、本実施例では障害物までの距離を警報ＬＥＤ７Ｒ、７Ｕ、７Ｌの光量で示すこととしたが、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、点滅発光等の発光パターン、発光色等で示してもよい。

警報ブザー８Ｒ、８Ｌは、各々、テンプル３４Ｒ、３４Ｌのモダン部３５Ｒ、３５Ｌに近い位置に内蔵されており、ブザー音を着用者の聴覚に知覚させることで障害物存在の旨の報知を行う。

警報ブザー８Ｒ、８Ｌは、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌの障害物検知に伴う検出信号に基づいて音響を発する。ここで、警報ブザー８Ｒ、８Ｌの各ブザーは、超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌの各超音波送受信素子が発する検出信号に対応して音響を発する。例えば、着用者の顔面左方向に障害物が存在する場合、超音波送受信素子６Ｌが障害物を検出した検出信号に基づいて、警報ブザー８Ｌを鳴らすことで着用者は左の耳でブザー音を知覚し、顔面左方向に近接障害物が存在することを認識させることが可能となる。また、着用者の顔面前上方向で超音波送受信素子６Ｕが障害物を検出した場合には、左右の警報ブザー８Ｒ、８Ｌを同時に鳴らすことで着用者は両耳でブザー音を知覚し、顔面前上方向に近接障害物が存在することを認識させることが可能となる。なお、本実施例では三方向の障害物警報を二つの警報ブザーの組み合わせで示したが、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、警報ブザー８Ｒ、８Ｌの音程、音色等は適宜変更可能である。

さらに、障害物までの距離に応じて警報ブザー８Ｒ、８Ｌの音程を変化させることで、着用者に障害物までのおおよその距離を知覚させる。なお、本実施例では障害物までの距離を警報ブザーの音程で示すこととしたが、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、音程、音色、音の強弱等で示してもよい。

着用者は衝突防止警報として上記した、光発生及び／又は音響発生による警報を用いることで障害物の接近と、障害物の存在方向を着用者に知覚させることが可能となる。従って、弱視者用視力支援眼鏡１を着用した状態でも、着用者は顔面部周辺の視野外に存在する障害物を知覚することができるため、衝突を回避することが可能となる。

着用者は、上記した二つの警報の出力レベルを任意に設定することが可能であり、警報光や警報音の強弱を変更することができる。また、警報が煩わしい等、着用者の使用環境に対応して警報光のみとしたり、警報音のみとしたりすることも可能であり、両警報の出力レベルをゼロとすることも可能である。その場合は、通常の弱視者用視力支援眼鏡１と同様な使い方となる。

次に、本発明の動作シーケンスを図３のブロック図で示す。
障害物検知回路１１０では、超音波を利用して障害物存否の検知を行う。一方、障害物警報回路１２０では、障害物検知回路１１０の検出信号に基づいて警報を発し着用者に障害物の存在を知覚させる。

本実施例で使用する障害物検知回路１１０では、周波数１ＭＨｚ程度の超音波を用いる。タイミングパルス回路１１１から超音波発振回路１１２を駆動するトリガー信号としてのタイミングパルス信号が出力され、また超音波発振回路１１２から所定の周波数とパルス幅の超音波振動に対応したパルス電気振動信号が次段の超音波発振素子駆動回路１１３へ出力される。本実施例ではタイミングパルス信号を６Ｈｚ、超音波パルス信号として周波数１ＭＨｚでパルス幅を０．１ミリ秒に設定することとする。本設定によれば、本実施例の眼鏡からは右方、左方、上前方の三方向へ超音波が順次放射され、その周期は０．５秒である。また、パルス幅の設定から、超音波の反射波の位置分解能は約５ｃｍであり、本用途への応用には十分な特性といえる。

次に、超音波発振素子切替回路１１４では、三個の超音波送受信素子６（Ｒ、Ｕ、Ｌ）を順次に繰り返し駆動指定を行う。そのため、複数の超音波発振子から同時に超音波が出力されることはない。なお、本実施例では超音波送受信素子６は送受信一体型を用いたが、送波、受波それぞれ独立して二個の振動子を使用することとしてもよい。また、本実施例では超音波の周波数として１ＭＨｚ程度の帯域を用いたが、他の帯域の超音波を使用してもよい。

超音波送受信素子６から送波された超音波パルスは、物体に反射して、送波した超音波送受信素子６に戻ってくる。超音波送受信素子６は、この反射波を検出信号である電気信号に変換する。電気信号に変換された反射波信号は、超音波信号検出回路１１５に入力する。ここで超音波信号検出回路１１５は、超音波送受信素子６が超音波パルスを送波してから３ミリ秒間のみ反射波信号を受波することが可能であり、３ミリ秒経過後は次の超音波パルス送波のサイクルまで受波されないような間欠的な設定を行っている。従って、本間欠設定では音が大気中を１．５ミリ秒間に進む距離（約５０ｃｍ）内に存在する障害物を検知することが可能であり、それより遠い障害物には反応しないことを意味している。また、本間欠設定値は着用者が任意にまたは段階的に適宜変更可能であり、値を変更することで障害物を検知可能な距離を変更することが可能である。例えば、外を歩く場合等は着用者の行動可能な範囲が広くなるため安全の為に検知可能な距離を３ｍ以内とし、一方、室内で着座等している場合では５０ｃｍ以内と設定することで着用者は不必要な警報を知覚しないで済む。

超音波信号検出回路１１５に入力された障害物の存在を検知した反射波信号は、整流・増幅回路１１６にて反射波信号の整流と増幅が行われ、障害物警報回路１２０の警報素子駆動回路１２１に入力される。警報素子駆動回路１２１では、障害物検知に伴う警報の出力レベルを任意に設定することが可能であり、警報光や警報音の強弱を変更することができる。また、警報が煩わしい等、着用者の使用環境に対応して警報光のみとしたり、警報音のみとしたりすることも可能であり、両警報の出力レベルをゼロとすることも可能である。その場合は、通常の弱視者用視力支援眼鏡１と同様な使い方となる。

次に、警報素子切替回路１２２は、超音波発振素子切替回路１１４の切り替え信号と同期して駆動警報素子の指定を行う。例えば、超音波発振素子切替回路１１４が超音波送受信素子６（Ｌ）の駆動指定を行ったならば、警報素子切替回路１２２により対応する警報素子、警報ＬＥＤ７（Ｌ）及び／又は警報ブザー８（Ｌ）の駆動指定が行われる。

以上説明したように、拡大機能が必須の弱視者用視力支援眼鏡１において、障害物の存否を検知する超音波送受信素子と、この超音波送受信素子による検出信号に基づいて警報を発する警報装置を付加したので、視野が狭いにもかかわらず、着用者の視野外に存在する障害物を知覚できるため衝突することを回避することが可能であり着用時の安全性を向上することができる。また、本発明では三方向の障害物検知にそれぞれ超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌを設置しているが、これら三つの超音波送受信素子は同じ周波数で動作する同規格のものであるため、製品のコストダウンに有効である。また、本実施例では三つの超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌを同規格としたが、それぞれを別の規格としてもよい。さらに、三つの超音波送受信素子６Ｒ、６Ｕ、６Ｌを時分割動作させるため超音波送受信素子間の相互干渉による混信の可能性は低く、また超音波を送波している実時間が短時間であるため電力消費を低くすることが可能である。

弱視者用視力支援眼鏡１の概略構成を示す図である。 鏡筒内に配置した警報ＬＥＤを示す図である。 衝突防止警報機構回路を示すブロックダイアグラム

符号の説明

１ 弱視者用視力支援眼鏡
２Ｒ、２Ｌ レンズ
３ フレーム
４ 自動合焦機構
５ 電源部
６Ｒ、６Ｕ、６Ｌ 超音波送受信素子
７Ｒ、７Ｕ、７Ｌ 警報ＬＥＤ
８Ｒ、８Ｌ 警報ブザー
９ 結像面
３３Ｒ、３３Ｌ 鼻パッド部
３５Ｒ，３５Ｌ モダン部
４１ 光学系
４２ レンズ駆動部
４３１ 測距部

Claims (9)

1. フレームに、当該フレームの周囲における障害物の存否を検知する障害物検知手段と、
   この障害物検知手段による検出信号に基づいて警報を発する警報手段と、を設けたことを特徴とする眼鏡。
2. 前記眼鏡は、前記フレームに視力支援機能が設けられた視力支援機能付き眼鏡であることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡。
3. 前記障害物検知手段は、非接触型の検出手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡。
4. 前記障害物警報装置は、前記フレームの周囲に超音波を送波する超音波発信機と、前記送波された超音波の前記障害物からの反射波を受波する超音波受信機と、からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の眼鏡。
5. 前記障害物検知手段は、前記フレームに対する前記障害物の存在方向を検知することが可能であり、前記警報手段は前記存在方向を識別可能に警報を発することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の眼鏡。
6. 前記障害物検知手段は、前記フレーム又は前記障害物検知手段と前記障害物との間の距離を検知することが可能であり、前記警報手段は、前記距離情報を識別可能に警報を発することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の眼鏡。
7. 前記障害物検知手段は、検知可能な距離が可変設定可能であることを特徴とする請求項６に記載の眼鏡。
8. 前記警報手段は、光発生手段及び／又は音響発生手段であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の眼鏡。
9. 前記警報手段は、警報の出力レベルが調整可能であることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の眼鏡。

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