JP2007524871A - 眼科レンズ、及びこのレンズを含んだディスプレイ、及び光学映像装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、情報内容を見ることができるように光ビームを形成して、装着者の眼の方向へ光ビームを向けるための光学映像装置に位置づけられた、眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズに係る。
【課題】
従来の光学映像装置には、矯正レンズが重く大きくなる、眼科レンズの要件に適合しない等の問題があった。
【解決手段】
光学映像装置(５)がレンズ(10)に固定され、レンズはレンズの矯正パラメータとして光学映像装置の位置づけを含むマーキング情報と関連付けられていることに特徴を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、マルチメディア又は映像タイプの情報を投射する光学映像装置及び眼科レンズを含んだ眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズに関する。
ここで「レンズ」という用語は、特に眼鏡フレーム内に配置できる光学システムに対して用いられる。

米国特許第5,886,822号公報には、投射挿入字幕を表示する眼科レンズが開示されている。このような投射挿入字幕は、電子信号から光ビームを発生する電子及び光学システムにより発せられる光ビームを形成するための光学映像装置により構成される。
当該システムは、小型スクリーン、レーザ・ダイオード、又は光発光ダイオード(LED)タイプにより構成される。当該光学映像装置は、情報内容を使用できるように装着者の眼に向かって光ビームを発する。

特許公報FR 2,828,743に開示されるような、たとえば鋳造成形により光学映像装置に挿入されるレンズには、次のような技術的な問題がある。
非矯正レンズについては、光学映像装置の厚さに対応してレンズの厚さを相対的に大きくする必要がある。
矯正レンズ、すなわち、装着者の視力を矯正する働きも合わせて有するレンズについては、上記光学映像装置の厚さに加えて、眼科矯正を行うために、顔の曲線により必要となる厚さに対応して、さらにレンズの厚さを大きくする必要がある。このようなレンズは重くて、外観上、魅力的でない。

また、特許公報ＷＯ 01/06298に開示されるように、光ビームを形成して装着者の眼の方向に当該光ビームを向け、装着者がその情報内容を見ることができるようにした、レンズと光学映像装置からなる眼科ディスプレイが従来から知られている。この光学映像装置はレンズに固定されている。
しかし、このような眼科ディスプレイは、眼科レンズの各種要件に適合していない。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものである。
すなわち、情報の内容を見ることができるように光ビームを形成し、装着者の眼の方向へ当該光ビームを向けるための光学映像装置に関連した眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズであって、光学映像装置は眼科レンズに固定され、眼科レンズにはレンズを矯正するパラメータが、光学映像装置のレンズに対する位置付けを含むマーキングと関連付けられていることを特徴とする眼科レンズを提供する。

上記光学映像装置は眼科レンズに固定されている。この眼科レンズは、レンズの矯正パラメータとしてレンズに対して相対的な光学映像装置の位置を位置付けすることを含むマーキングと関連付けられている特徴を有する。
以下において、「固定される」という言葉は厳格に理解されるべきである。すなわち、オーバーモールド製法による挿入は含まれない。

例として、光学映像装置は上述の米国特許第5,866,822号に開示されているのと同じタイプであってよい。
ここで、「レンズ」という用語は、眼鏡フレームに装着される、選択された矯正レンズを特にさすものと理解されるべきである。眼科眼鏡レンズは、たとえば、伝統的に発揮される、視力の矯正、光の反射、汚れ、引っかき傷等に対する保護の機能を提供するものであってよい。

ここで、「レンズ」という用語は、眼鏡フレームに装着するための準備ができた完成品の眼科レンズ、及び、少なくとも一種類の処理、たとえば、レンズを使用可能にする前の表面操作処理を受ける必要のある半完成のレンズを含むものと理解されるべきである。
このような半完成レンズは半完成眼科レンズの性質を持つ。すなわち、半完成状態では、レンズの後面は特定の光学機能を有せず、表面処理をしなければならない。すなわち、装着者が周囲を見ることができるように、完成された眼科レンズを得るためには、処方箋によりブランク（blank）処理、及び研磨がされなければならない。

マーキングは、レンズへの彫り込み、レンズ上のスタンプ、１つ又は複数のレンズと関連したラベルなどのマーキング媒体から構成される。
好適な実施の形態において、前記位置づけは、眼の仮想理論的中心点に対して行われる。
前記マーキングには、遠視点の位置及び眼の仮想理論的中心点を定義する情報を含まれるのが好ましい。

眼の仮想理論的中心点を定義する情報としては、装着者の眼鏡フレームのシェイプ角度の値、眼鏡フレームのパンソスコピック（panthoscopic）角度の値、及び装着者の眼の中心とレンズとの間の距離から定義されるのが好ましい。

マーキングには、眼の仮想理論的中心点と、レンズに位置付けされるフレーム内の光学映像装置の映像の中心とを通過する直線「情報の視界の視線」に対するcos（コサイン）の方向を含むことができる。

「情報の視界の視線」は、装着者により知覚されるものである。すなわち、「情報の視界の視線」の位置は、レンズに位置づけされるフレーム内で、装着者の視野の任意の位置から選ばれる。実際には、この「情報の視界の視線」は眼科ディスプレイの光学映像装置により得られるものである。そして、この「情報の視界の視線」は、眼科ディスプレイに位置付けされる眼科レンズの一部又は全部を通過することにより矯正される。

また、マーキングには光学映像装置により提供されるレンズの矯正値を含むことができる。
本発明によるレンズは、光学映像装置をマーキングにより指示される位置に設置することができる固定手段を有することができる。
また本発明は、上述したタイプの眼科レンズを含んだ眼科ディスプレイを提供する。
光学映像装置のレンズに対する位置付けは、好ましくは、レンズの矯正パラメータの機能として位置づけられる。

本発明のひとつの態様は、情報の内容を見ることができるように光ビームを形成し、装着者の眼の方向へ光ビームを向けるための光学映像装置(５)に関連した眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズ(10)であって、光学映像装置(５)は眼科レンズ(10)に固定され、眼科レンズにはレンズを矯正するパラメータが、光学映像装置のレンズに対する位置付けを含むマーキングと関連付けられていることを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、位置づけが、眼の仮想理論的中心点(COTV)に対してなされることを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、マーキングが、遠視点(VLSF、VL)の位置及び眼の仮想理論的中心点(COTV)を定義する情報からなることを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、眼の仮想理論的中心点(COTV)を定義する情報は、装着者の眼鏡フレームのシェイプ角度、眼鏡フレームのパンソスコピック（panthoscopic）角度の値、及び装着者の眼の中心とレンズとの間の距離であることを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、マーキングが、レンズに位置付けされた眼鏡フレーム内の光学映像装置(５)により得られる映像(Ｉ)の中心と、仮想理論的中心点(COTV)とを通過する情報の視界の視線（Ｄ）に対するcos（コサイン）の方向からなることを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、マーキングは、光学映像装置(５)により与えられるレンズの矯正値を含むことを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、マーキングにより指示される位置に従って、光学映像装置(５)を設置することを可能にする固定手段を有することを特徴とする眼科レンズである。

本発明のひとつの態様は、眼科レンズ（10）を含み、光学映像装置の眼科レンズに対する位置が眼科レンズの矯正パラメータの機能として位置付けされることを特徴とする眼科ディスプレイである。

本発明に係る眼科レンズによれば、使用者が光学映像装置の映像情報以外に周囲の景色を見る時にも、使用者の視力は適切に矯正される。
また本発明によると、ユーザの視力を矯正する役目を果たす処方レンズを、周囲の景色を見るためと光学映像装置の情報を見るための両方を兼ねることが可能となる。
また、本発明に係る光学映像装置は、眼科レンズに固定する代わりに取外し可能にすることもできる。したがって、情報表示機能を使用しない時には、このレンズが通常の矯正機能を提供できるように、舌状の矯正片を光学映像装置の代わりに挿入することもできる。

（実施例）
以下に、本発明の好適な実施の形態を示す図を参照しながら詳細に説明する。
図1に、本発明に使用される光学映像装置の実施例がその使用環境と共に示されている。
ケーブル７により、映像情報を有する電子信号が小型スクリーン１に伝達される。この信号に基づいて、小型スクリーン１はバック・ライト・プロジェクタ２によって照射され、情報に対応したピクセルイメージを発生する。
例として、4.8ミリメートル(mm) x 3.6mmの寸法を有し、320 x 240ピクセルの「KOPINサイバーディスプレイ320カラー」スクリーンを使用することができる。

スクリーン１は、光学映像装置５に対して機械的インターフェイス３により位置付けられる。保護シェル４が集合体の部分又は全部を保護する。
光学映像装置５は伝播プリズム５a、カウンター・プリズム５b、四分の一波長プレート５c、及び球面マンジャン（Mangin）鏡５dより構成される。球面マンジャン鏡は、その球面がアルミニウムメッキ処理又は同等な処理で反射する平面-球面レンズである。

光学映像装置５は、また、伝播プリズム５a上又はカウンター・プリズム５b上のいずれかに堆積された薄膜の形式として、又は、これら２つの要素の間に接着されるフィルムとして実現できる偏光分離装置６を含む。

これらの集合体は、次のように動作する。
小型スクリーン１から発せられる光線は、伝播プリズム５aを通過し、そして偏光分離装置６へ到着する。スクリーン１により発光される光線の偏光は、偏光分離装置６上の光線の入射面内にあるように方向付けられる。Ｐ方向に方向付けられている。このようにして小型スクリーンから発せられる光線は、偏光分離装置６により適切な光度量で伝播される。
この光線は、四分の一波長プレート５cに到達する前に、カウンター・プリズム５bを通って伝播され、マンジャン鏡５dで反射され、今度は反対方向に四分の一波長プレート５cに戻ってこれを通過する。

マンジャン鏡５bの機能は、スクリーンの拡大された像を作り、また、ユーザが快適に見ることができるような距離に像を結ぶことである。普通この視距離は、あたかもユーザの前方1メートル(m)に像が位置するかのように見えるように調節される。さらに、像の見かけ上の大きさは、光学映像装置の特性に依存し、対角線に沿って約12度に調整できる。

四分の一波長プレート５cは、その光軸が光線の偏光に対して45度に向いている。したがって、光線が最初に通過する際には円偏光状態となる。二度目に四分の一波長プレートを通過したあと光線は、最終的に、その最初の偏光に対して90度の線形偏光状態をもつ。
この方法では、マンジャン鏡５dにより反射された光線が四分の一波長プレート５cを二回通過して偏光分離装置６に到達するとき、その偏光方向は入射面に対して直角で、普通Ｓと記される。
したがって、装着者の眼の方向へ高いレベルの光度量でもって反射され、装着者はマンジャン鏡５dにより拡大された小型スクリーン１の像を見ることができる。

本発明において、上述された光学映像装置５は図２に示されるようにレンズ10に固定される。
フレーム12が２つの眼科レンズ10及び11を支持し、その内の１つの眼科レンズ10が本発明による眼科装置を形成するための光学映像装置５を支持している。接続ケーブル７が電子情報読取器13に接続されている。

電子情報読取器13は、特に、小型スクリーンのスイッチを入れることを可能にし、そしてバッテリによる小型スクリーンへの電力供給、スクリーンの色、明るさを調整する制御ユニット、管理制御を含んでもよい。
このユニットは、情報内容源から来る電子信号を小型スクリーンに適した信号へ変換する機能を果たす電子チップ又はカードを含んでもよい。
例えば、映像情報はパーソナル・コンピュータ、DVDリーダー、システム手帳、電話、又は、ゲームコンソールからのものであってもよい。

本発明の好適な実施の形態においては、光学映像装置５はレンズ10の前面に直接固着することにより固定される。
その他の例としては、光学映像装置５はレンズの後面に固着されてもよい。さらに、光学映像装置５はレンズと接触してもよいし接触しなくてもよい。そして、光学映像装置からの光はレンズを部分的に通過又は完全に通過してもよい。

また、光学映像装置５は、中間部品、光学映像装置の延長部、レンズの延長部、又は、機械的インターフェイス３が介在されることにより、レンズに間接的な方法で固着されてもよい。
光学映像装置は、取外しできないように接着剤によりレンズ上に固着されてもよい。本発明では、また、例えばねじ固定又はインターフイッテイング形状により、取外し可能な方法で固定してもよい。

図３及び図４に、本発明を実施するための、好適な実施形態を示す。
レンズ10には、図４に示すように光学映像装置５配置するための溝10Ａが、形成されている。溝10Ａは、光学映像装置５の形状と組合うように設計され、この例では、概ね矩形状の平行六面体となっている。

この実施例では、レンズ10は透明な光学材料、例えば、ガラス又はプラスチック・ポリマーの眼科レンズである。このレンズは、「眼科マーキング」と呼ばれる、従来からある眼科用レンズのマーキングに類似した機能を持つ。

この実施例のレンズは、一緒に重ねられた２つの要素から構成されている。第一要素は、上表面が球面であり、既知の屈折率PcxをもつLxc平凸レンズ10Ｂである。ここでPcx=(n-1)/Rcxであり、Rcxは凸表面の曲率半径を表し、この場合は正の値をもつ。nはレンズを構成する材料の反射率を表す。このレンズには、矩形の溝が機械加工されている。
第二要素は、下表面が球面であり、既知の屈折率Pcc をもつLcc平面凹レンズ10Ｃである。ここでPcc=(1-n)/Rccであり、Rccは凹表面の曲率半径を表し、この場合は正の大きさを持つ。そして、nはレンズを構成する材料の反射率を表す。

両レンズ10Ｂ及び10Ｃは中心が合わされ、それぞれの光軸が一致して軸Ａ-Ａ’を構成し、それぞれの平面を合わせて、一緒に積み重ねられている。このようにして得られた眼科レンズの全屈折率は、Pcx+Pccとなる。
その他の例として、レンズ10がプラスチック材料の単一部品による射出成形により形成されてもよい。

この実施の形態では図３に示すように、溝10Ａの位置は、２つのレンズ10Ｂ及び10Ｃの中心軸及び、光学機械的フレームとして位置づけされる基準点(-x, y, Ａ-Ａ’)対して、右手矩形フレームとして位置づけられる。

光学映像装置５は、溝10Ａに接着剤又は、互いに相補う形状により保持されており、上記光学機械的フレームとして位置づけされる基準点は、光学映像装置５からの出力光軸が眼科レンズの光学中心を通過し、光学レンズの光軸Ａ-Ａ’と一致するように調整されている。なお、溝10Ａの底面は光軸Ａ-Ａ’に対して垂直である。

一般的に、各種眼科レンズ（回転系の非球面体レンズ、歪像化された非球面レンズ、あるいは多重焦点レンズ）の性質（トーラス軸、子午線軸等）により、Oxyフレームにおける軸が、特定の点（VL、VP軸の交差する点、装着交差点、、、）を基準として、特別の位置付方法が選択される。
これらの基準点と軸のすべては、レンズの外径又はレンズ上のマーキング点に対して位置付けられる。この位置づけは、レンズが製造される時に行われる。

完全に調整された眼科装置は、三つの主要ステップで組立てられる。
第一ステップは、眼科レンズをフレームのフォーマットに対して縁どることからなる。
第二ステップは、眼科レンズ10と光学映像装置5とを組立てることからなる。
第三ステップは、フレーム内に縁どられた眼科レンズを装着することからなる。
後の二つのステップは、どちらを先に行ってもよい。

眼科レンズ10を縁どる第一ステップは、眼鏡用に普通使用されるタイプのミリング装置、例えば、「エシラー・カッパ(Essilor Kappa)」を使用することにより行える。同様に、フレームへの装着作業は従来技術である。

本発明に係るディスプレイでは、ディスプレイの位置を矯正することにより情報映像の視野を矯正することが可能である。
図３及び図４に示される実施例では、光学映像装置５が固定される位置において、レンズ10の後面のみが矯正機能を果たす。この位置では、装着者に適当な映像を提供する矯正は、部分的であり不十分である。

この問題を解決するために、光学映像装置の焦点を調整することにより倍率差が設定され、光学映像装置による映像があたかも、ある与えられた距離、例えば、１mに位置するように見えるようにすることができる。

したがって、レンズの度数Ｐの矯正が必要な装着者に対して、映像が１mの距離に見えるように表示することが望ましい場合、光学映像装置の焦点を、-１+Pcxの度数に調節する必要がある。ここで、Ｐ=Pcx-Pccであり、Pcxは凸又は前面のレンズの度数であり、Pccは凹又は後面のレンズの度数である。

さらに、使用者が溝の外側の周囲の景色を見る時には、使用者の視力は適切に矯正される。
本発明によると、ユーザの視力を矯正する役目を果たす処方レンズを、周囲の景色を見るためと光学映像装置の情報を見るための両方に用いることが可能である。

光学映像装置５は、レンズ10に固定する代わりに、取外し可能にすることもできる。したがって、情報表示機能を使用しない時には、このレンズが通常の矯正機能を提供できるように、舌状の矯正片を光学映像装置の代わりに挿入することができる。

眼科的及び情報の位置づけの実施例を、単焦点レンズについて以下説明する。
図５は単焦点レンズについての、映像情報参照の実施例を示す側面図である。
単焦点レンズには、通常の眼科マーキングが施される。本発明では、光学映像装置の位置付けをするために、マーキング情報には、遠視点VLSFと、装着者の眼の中心に対応する仮想理論中心点COTVを構成するために適切なデータが含まれる。
このデータには、レンズと仮想理論中心点COTV間の距離（好ましくは24mmと31mmの間）、パンソスコピック（panthoscopic）角度α（好ましくは約8度）、及びゼロであってもよいトップレンズの傾きに対応するシェイプ角度βを含む。

遠視点VLSFは、レンズの線Ｂ-Ｂ’（boxing line）からの距離、0mm乃至4mmとして定義することができ、これはレンズの前面及び/又は後面上に定義することができる。

仮想理論中心点COTVは、遠視点VLSFを通過する線上であって眼科レンズの外側に位置し、パンソスコピック（panthoscopic）角度αとフレーム内に装着された眼科レンズのシェイプ角度βに対するcos（コサイン）の方向にあり、レンズの後面から範囲24mm乃至31mmの距離に位置する点として定義される。

仮想理論中心点COTVと、光学映像装置５の映像Ｉの中心を通過する「情報の視界の視線」Ｄは、好ましくは遠視点VLSFに対して８度下方に傾き、パンソスコピック（panthoscopic）角度αに等しい。
したがって、使用者の眼が情報映像を見ようとして探す時には、眼は円弧を描いて約８度下方にその視点を移す。この時点で真っ直ぐ前方を見ると、眼は、システムの「情報の視界の視線」と一直線となり、光学映像装置５からの出力光軸に一致する。

レンズ内に形成された光学映像装置５を受容する溝は、光学映像装置が眼科レンズの光軸に対して垂直に設置されるように設けられている。したがって、光学映像装置からの映像出力の光軸は、眼科レンズにより偏向されることがない。
すなわち、光学映像装置からの映像出力の光軸は、観察者の視線と一致し、観察者が光学映像装置により伝達される情報内容を良好な状態で見ることができる。

眼科レンズの強度は既知であり、そしてこの場合、レンズの後面の強度と等しいから、映像情報を見る場合と、周囲を見る場合の両方について、装着者の視力を矯正するために光学映像装置で行う焦点補償の量を容易に決定できる。
多重焦点レンズでも、遠視点VLに対する位置決め方法を除いて、単焦点レンズについて上述したのと同様の方法で位置決めすることができる。

本発明は、マルチメディア又は映像タイプの情報を投射する光学映像装置及び眼科レンズを含んだ眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズに関する。
例えば、映像タイプの情報はパーソナル・コンピュータ、DVDリーダー、システム手帳、電話、又は、ゲームコンソールからのものであってもよい。

図１は、本発明により使用される光学映像装置、付随する電子装置及び光学システムを示す平面図である。 図２は、本発明の好適な実施の形態を構成する眼科装置を含む眼鏡フレームを装着した装着者の平面図である。 図３は、本発明の好適な実施の形態に係るレンズの表面図である。 図４は、本発明の好適な実施の形態を構成する眼科装置の平面図である。 図５は、本発明による単焦点レンズの位置づけ方法の一例を示す側面図である。

符号の説明

１ 小型スクリーン
２ バック・ライト・プロジェクタ
３ 機械的インターフェイス
４ 保護シェル
５ 光学映像装置
５ａ 伝播プリズム
５ｂ カウンター・プリズム
５ｃ 四分の一波長プレート
５ｄ 球面マンジャン（Mangin）鏡
６ 偏光分離装置
７ 接続ケーブル
１０ 眼科レンズ
１０Ａ 溝
１０Ｂ （Lxc）平凸レンズ
１０Ｃ （Lcc）平面凹レンズ
１１ 眼科レンズ
１２ フレーム
１３ 電子情報読取器

Claims (8)

1. 情報の内容を見ることができるように光ビームを形成し、装着者の眼の方向へ当該光ビームを向けるための光学映像装置(５)に関連した眼科ディスプレイを構成するための眼科レンズ(10)であって、前記光学映像装置(５)は当該眼科レンズ(10)に固定され、当該眼科レンズには当該レンズを矯正するパラメータが、前記光学映像装置の当該レンズに対する位置付けを含むマーキングと関連付けられていることを特徴とする眼科レンズ。
2. 前記位置づけが、眼の仮想理論的中心点(COTV)に対してなされることを特徴とする請求項１に記載の眼科レンズ。
3. 前記マーキングが、遠視点(VLSF、VL)の位置及び前記眼の仮想理論的中心点(COTV)を定義する情報からなることを特徴とする請求項２に記載の眼科レンズ。
4. 前記眼の仮想理論的中心点(COTV)を定義する情報は、装着者の眼鏡フレームのシェイプ角度、眼鏡フレームのパンソスコピック（panthoscopic）角度の値、及び装着者の眼の中心とレンズとの間の距離であることを特徴とする請求項３に記載の眼科レンズ。
5. 前記マーキングが、前記レンズに位置付けされた前記眼鏡フレーム内の前記光学映像装置(５)により得られる映像(Ｉ)の中心と、前記仮想理論的中心点(COTV)とを通過する情報の視界の視線（Ｄ）に対するcos（コサイン）の方向からなることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の眼科レンズ。
6. 前記マーキングは、前記光学映像装置(５)により与えられる前記レンズの矯正値を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の眼科レンズ。
7. 前記マーキングにより指示される位置に従って、前記光学映像装置(５)を設置することを可能にする固定手段を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の眼科レンズ。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載された前記眼科レンズ（10）を含み、前記光学映像装置の前記眼科レンズに対する位置が前記眼科レンズの矯正パラメータの機能として位置付けされることを特徴とする眼科ディスプレイ。