JP2018068866A - 人工眼、及び視覚補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部装置を用いずに画像を生体に認識させる。【解決手段】人工眼１０は、生体である使用者１１に埋植され、使用者１１の視界方向を撮像する撮像部１６と、使用者１１に埋植され、使用者１１の視神経４５を刺激する視神経刺激部として機能する人工網膜２０と、使用者１１に埋植され、撮像部１６の撮像画像を人工網膜２０に伝達する画像伝達部として機能する光出射部１９とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、人工眼、及び視覚補助装置に関する。

従来から網膜色素変性症の患者でも目が見えるようにする研究が行われている。一部の
国では公的な認可を受けて、既に複数の患者に移植されている。
その中には、患者の眼の中に、人工網膜として機能する電極チップを埋め込み、メガネ
型端末に内蔵されたカメラで撮影した画像を、電磁誘導を利用して電極チップに送信する
構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許出願公開２０１３／０１４４３６０号公報

しかし、従来の構成は、患者の眼を手術し、且つ、患者がメガネ型端末を装着する必要
がある。つまり、患者の眼を手術しているにも関わらず、人体の外に外部装置を用いなけ
れば使用できない。また、電磁誘導は非接触電力伝送には適した技術であるが、伝送速度
の制約等により、画像等の高密度情報の伝送には適していない。また、電磁誘導は、磁石
及びコイルを必要とするので、装置の小型化に制約がある。
そこで、本発明は、外部装置を用いずに画像を生体に認識させることを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明の人工眼は、生体に埋植され、前記生体の視界方向を
撮像する撮像部と、前記生体に埋植され、前記生体の視神経を刺激する視神経刺激部と、
前記生体に埋植され、前記撮像部の撮像画像を前記視神経刺激部に伝達する画像伝達部と
、を備える。
本発明によれば、撮像部、視神経刺激部及び画像伝達部が生体に埋植され、外部装置を
用いずに画像を生体に認識させることができる。

また、本発明は、前記画像伝達部は、前記撮像画像の輪郭を抽出し、前記輪郭を示す光
を出射する。
本発明によれば、生体に伝達する情報量を低減させて物体の外形状を認識させ易くなる
。

また、本発明は、前記生体の眼のうちの一方の眼に、前記撮像部が埋植され、他方の眼
に、前記視神経刺激部が埋植される。
本発明によれば、生体の両眼のスペースを有効利用して撮像部及び視神経刺激部を配置
できる。

また、本発明は、前記視神経刺激部は、前記生体の網膜に接する人工網膜である。
本発明によれば、人工網膜を利用して視神経に刺激を伝達できる。

また、本発明は、前記画像伝達部は、前記撮像画像を示す光を、前記生体の組織を通過
させて前記人工網膜に到達させ、前記人工網膜は、前記光を受光して受光結果に対応する
刺激を前記視神経に付与する。
本発明によれば、画像の伝送に光を用いるので、情報伝送に電磁誘導を用いる場合と比
べて伝送速度の制約等を解消でき、また、磁石及びコイル等を使用しない分、装置の小型
化に有利となる。

また、本発明は、前記人工網膜は、前記網膜の内面に前記網膜の曲面に沿って配置され
る。
本発明によれば、視神経に信号線を接続する施術が不要となり、人工網膜を埋植する手
術が容易になる。

また、本発明は、前記生体に埋植され、前記画像伝達部からの光を、前記人工網膜に向
けて反射する反射部材を備える。
本発明によれば、画像伝達部の配置自由度が向上し、画像伝達部を生体内の配置し易い
位置に配置し易くなる。

また、本発明は、前記画像伝達部は、レーザー光を出射する光源と、前記レーザー光を
二次元方向に走査する光走査部とを有する。
本発明によれば、レーザー光以外の光を用いる場合と比べて小型化し易くなると共に、
生体に合わせた調整が容易である。

また、本発明の視覚補助装置は、生体に埋植され、前記生体の視界方向を撮像する撮像
部と、前記生体に埋植され、前記生体の視神経を刺激する視神経刺激部と、前記生体が有
する眼のいずれかに埋植され、前記撮像部の撮像画像を前記視神経刺激部に伝達する画像
伝達部と、を備える。
本発明によれば、撮像部、視神経刺激部及び画像伝達部が生体に埋植され、外部装置を
用いずに生体の視覚を補助することができる。

本発明の第１実施形態に係る人工眼の使用態様を示した図。 人工眼の機能構成を示すブロック図。 人工眼のレイアウト構造を示した図。 光出射部を側方から見た図。 第２実施形態に係る人工眼のレイアウト構造を示した図。 第３実施形態に係る人工眼のレイアウト構造を示した図。 第４実施形態に係る人工眼のレイアウト構造を示した図。 右眼に設けられる視覚補助装置の一例を示した図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に
説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない
。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る人工眼の使用態様を示した図である。
人工眼１０は、使用者１１の左眼３１に装着される第１義眼５１Ｌと、光出射部１９と
、右眼３０に装着される第２義眼５１Ｒとを備えている。使用者１１は、例えば、網膜色
素変性症等により視力（視覚）を有しない視覚障害者である。但し、本実施形態では右眼
３０の網膜細胞及び視神経４５（図３）を利用するので、網膜４４（図３）で光を認識で
きなくても、電気的刺激を感じる機能が少なくとも残っている必要がある。なお、左眼３
１は視神経が全く機能しなくてもよい。

第１義眼５１Ｌ、第２義眼５１Ｒ及び光出射部１９といった各部品は、全て手術によっ
て使用者１１の人体に埋植される。なお、跡が残らないような手術又は化粧によって、外
観上からは、使用者１１の体内に、これらの部品が埋植されていることが判らないように
なっている。本実施形態では、人間に適用する人工眼１０の場合を説明するが、この人工
眼１０を犬、猫等の他の生体に適用してもよい。

図２は人工眼１０の機能構成を示すブロック図である。
第１義眼５１Ｌは、撮像部１６、制御部１７、電源部１８、レンズ５２及びこれらを支
持する第１義眼本体５３を備える。この第１義眼本体５３が左眼３１に埋植されることに
よって、撮像部１６等が左眼３１に埋植される。
撮像部１６は、複数画素の撮像素子を有する撮像デバイスであり、例えば、ＣＣＤイメ
ージセンサー又はＣＭＯＳイメージセンサーである。この撮像部１６は、レンズ５２を介
して使用者１１の視界方向の画像を撮像し、撮像画像に対応する画像データを出力する。
レンズ５２は、使用者１１の視界方向の画像を第１義眼５１Ｌ内に取り入れ可能に配置
されている。このレンズ５２は、制御部１７の制御の下、向き及び焦点のいずれかを変更
可能な可動レンズに構成されている。

撮像部１６が撮像する視界方向の画像は、左眼３１正面の画像を含んでいる。但し、左
眼３１正面の画像に限定しなくてもよい。例えば、一般的な左眼の視野範囲の一部又は全
てを含む画像でもよいし、一般的な両眼の視野範囲の一部又は全てを含む画像でもよい。
また、人の視野範囲を超える範囲の画像を含んでもよい。要は、使用者１１に知覚させた
い画像であればよい。

制御部１７は、演算処理を行うプロセッサーと周辺回路とで構成され、例えば、画像処
理用ＣＰＵ、及び制御プログラムを格納したメモリーから構成される。この制御部１７は
、画像処理用ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、撮像部１６から出力される
画像データに対し、光出射部１９にて光出射するための最適化処理を行い、最適化処理さ
れた信号を光出射部１９に伝送する。

この最適化処理は、撮像部１６の画像データから撮像画像の輪郭を抽出する輪郭抽出処
理を含んでいる。そして、制御部１７は、輪郭抽出処理によって抽出した撮像画像の輪郭
を示す画像データを、光出射部１９の駆動に適した所定の信号に変換して出力する。これ
によって、光出射部１９は、撮像画像の輪郭を示す光を出射し、人工網膜２０によって輪
郭が使用者１１に知覚され易くなる。この場合、撮像画像全体を示す光を出射する場合と
比べて、使用者１１に伝達する情報量が減るので、これによっても、使用者１１が物体を
認識し易くなる。なお、輪郭抽出処理を省略してもよい。

電源部１８は、第１義眼５１Ｌの各部等（撮像部１６、制御部１７、及び光出射部１９
）に動作電力を供給するデバイスであり、例えば、腕時計や小型デジタルカメラに用いら
れるボタン電池を有する。なお、ボタン電池に限定されず、周囲の光を受けて発電する太
陽電池でもよい。
光出射部１９は、制御部１７の制御の下、撮像画像に対応する光を人工網膜２０に向け
て出射するデバイスである。
第１義眼本体５３は、生体組織に影響を与えず、且つ、太陽光等が内部に進入しない遮
光素材等で形成される。

図３は人工眼１０のレイアウト構造を示した図である。なお、図３は使用者１１の上方
から頭部内を模式的に示した図であり、符号４５は視神経、符号４６は視神経４５と網膜
４４とのつなぎ目に相当する視神経乳頭を示している。
光出射部１９は、使用者１１の左右の眼３０、３１の間に相当する領域に埋植されるこ
とによって、第１義眼５１Ｌと第２義眼５１Ｒとの間に配置される。制御部１７及び電源
部１８の図示は省略しているが、制御部１７及び電源部１８は、第１義眼５１Ｌ内又は第
２義眼５１Ｒ内に配置してもよいし、光出射部１９と同じ位置に配置してもよい。また、
電源部１８と、人工網膜２０の電源部２３とを共通にしてもよいし、別々にしてもよい。

光出射部１９は、図３に示すように、第２義眼５１Ｒ（後述する投影ミラー５５）に向
けて上面視で右斜め前方に向けてレーザー光を出射する。つまり、光出射部１９は、レー
ザー光を、生体組織（皮下組織、血管等）を通過させて第２義眼５１Ｒに出射する。

図４は光出射部１９を側方から見た図である。
光出射部１９は、レーザー光を出射する光源を内蔵するとともに、レーザー光の向きを
変化させる光走査部（光スキャナーとも称する）１９Ｓと、光走査部１９Ｓからのレーザ
ー光を人工網膜２０に向けて反射させる投影ミラー１９Ｍとを有する。図３に示すように
、光走査部１９Ｓは、投影ミラー１９Ｍの下方に配置され、投影ミラー１９Ｍに向けてレ
ーザー光（図４中、矢印で示す）を反射するとともにレーザー光を二次元方向（例えば上
下及び左右方向）に走査する。この光走査部１９Ｓは、例えばＭＥＭＳミラーであり、Ｍ
ＥＭＳミラーを使用することで小型の光走査部１９Ｓが得られる。

投影ミラー１９Ｍは、左斜め後方に凹む形状に形成され、光走査部１９Ｓからのレーザ
ー光を第２義眼５１Ｒに向けて反射する。
図２及び図３に示すように、第２義眼５１Ｒは、光出射部１９からのレーザー光を人工
網膜２０に向けて反射する反射部材として機能する投影ミラー５５と、投影ミラー５５を
支持する第２義眼本体５６とを備える。この第２義眼本体５６が右眼３０に埋植されるこ
とによって、人工網膜２０及び投影ミラー５５が右眼３０に埋植される。

図３に示すように、第２義眼本体５６は、光出射部１９の出射光に対応する領域が開口
する開口部５６Ａと、人工網膜２０に対応する領域が開口する開口部５６Ｂとを有してい
る。開口部５６Ａにより、投影ミラー１９Ｍで反射されたレーザー光が第２義眼本体５６
で遮られることなく第２義眼５１Ｒに入射し、人工網膜２０に投影される。
なお、第２義眼本体５６は、生体組織に影響を与えず、且つ、太陽光等が内部に進入し
ない遮光素材等で形成される。

本構成では、光走査部１９Ｓが単一のレーザー光を二次元方向に走査することによって
、撮像画像に対応する二次元の画像を示す光（つまり、画像光）を人工網膜２０に投影す
る。これにより、光出射部１９は、撮像画像を人工網膜２０に非接触で伝達する画像伝達
部として機能する。
二次元方向に走査するレーザー光を使用することにより、画像光のサイズ等を容易に調
整可能であり、使用者１１に応じた調整が可能であり、また、他の光源を使用する場合と
比べて小型化が容易である。

また、光走査部１９Ｓと投影ミラー１９Ｍとを上下に振り分けて配置するので、光出射
部１９の前後方向の長さ（奥行きに相当）を抑えるとともに、光走査部１９Ｓと投影ミラ
ー１９Ｍとの離間距離を確保し易くなる。このため、光出射部１９と右眼３０との離間距
離を拡げなくても光出射部１９から人工網膜２０までの距離を確保し易くなり、光出射部
１９を右眼３０に近接配置する等、配置自由度が向上する。

但し、光走査部１９Ｓ及び投影ミラー１９Ｍの配置は上記配置に限定されず、適宜に変
更可能である。また、また、投影ミラー１９Ｍを省略し、光走査部１９Ｓからの光を直接
、第２義眼５１Ｒの開口部５６Ａに入射させてもよい。また、光走査部１９ＳはＭＥＭＳ
ミラーに限定されず、例えば、ポリゴンミラー又はガルバノミラー等を用いた構成でもよ
い。
第２義眼５１Ｒ内の投影ミラー５５は、開口部５６Ａから入射するレーザー光の照射範
囲に配置され、レーザー光を反射して人工網膜２０に投影する。投影ミラー５５の形状及
び配置は、光出射部１９の位置等に応じて変更すればよい。

人工網膜２０は、視神経４５を刺激する視神経刺激部として機能する。この人工網膜２
０は、複数の光電変換素子（受光素子とも言う）を有し、レーザー光を受光した光電変換
素子により生成された電気信号を右眼３０の視神経４５に送る。本実施形態の人工網膜２
０は、網膜４４における視神経乳頭４６を有する領域の内面に、網膜４４の曲面に沿って
配置される。つまり、人工網膜２０は、網膜４４の内面に沿う球面状に形成されている。
人工網膜２０の受光側の面である凹面２０Ｆには、複数の光電変換素子が配列されて光
電変換素子アレイが構成されている。また、人工網膜２０の凹面２０Ｆと反対側の面であ
る凸面２０Ｒには、光電変換素子の各々に対応する電極が配列されて電極アレイが構成さ
れている。

人工網膜２０は、凸面２０Ｒが網膜４４の内面に接するように右眼３０に埋植される。
ここで、人工的に視覚を再現する研究は、大別すると、網膜４４を刺激するタイプ、視神
経４５を刺激するタイプ、及び大脳を直接刺激するタイプの３つが代表的である。この人
工網膜２０は、網膜４４を刺激するタイプに該当し、網膜４４上に電極アレイを設置して
網膜神経節細胞層へ直接、電気刺激を付与し、つまり、網膜４４上に電極アレイを設置し
て網膜神経節細胞層へ直接、電気刺激を付与する。これにより、視神経乳頭４６を介して
視神経４５に情報が伝達され、使用者１１の大脳視覚野にて画像として認識（視力を発現
）される。
撮像部１６の画素の位置と、人工網膜２０に描画される画素の位置とは、使用者１１に
正しい画像を認識させられるように対応している。なお、人工網膜２０は、電気信号を、
視神経４５を刺激するのに好適な電圧及び電流値に調整して出力する。また、人工網膜２
０は、複数の光電変換素子を領域毎にグルーピングし、グループ単位で視神経４５を刺激
する構成でもよい。

本実施形態では個々の使用者１１に適した曲面状の人工網膜２０にするので、人工網膜
２０から信号線が延び、この信号線を視神経４５に接続する構成と比べて、個々の視神経
４５に信号線を接続する施術が不要となる。従って、人工網膜２０を埋植する手術が容易
になる。
このように、本実施形態では、使用者１１の左眼３１にカメラ（撮像部１６に相当）が
配置され、使用者１１の右眼３０にスクリーン（人工網膜２０に相当）が配置され、使用
者１１の左右の眼の間に映写機（光出射部１９に相当）が配置される。

人間の眼球は小さいので、一個の眼球の中に撮像部１６と網膜４４に刺激を与える人工
網膜２０の両方をレイアウトすることは困難性がある。この困難性を考慮し、本実施形態
では、人間の眼が２個あることに着目し、一方の眼に撮像部１６を配置し、他方の眼に人
工網膜２０を配置する構成にしている。なお、いずれの眼に撮像部１６又は人工網膜２０
を配置するかは適宜に選択可能である。
技術進歩により、本実施形態の人工眼１０に必要な各種デバイスが小型化されれば、一
個の眼３０又は３１の中に全てのデバイスを埋植してもよい。また、左右の眼３０、３１
に撮像部１６と人工網膜２０を対にして配置してもよい。左右の眼３０、３１の画像を認
識できれば立体視が可能になる。

以上説明したように、本実施形態の人工眼１０は、生体である使用者１１に埋植され、
使用者１１の視界方向を撮像する撮像部１６と、使用者１１に埋植され、使用者１１の視
神経４５を刺激する視神経刺激部として機能する人工網膜２０と、使用者１１に埋植され
、撮像部１６の撮像画像を人工網膜２０に伝達する画像伝達部として機能する光出射部１
９とを備える。これにより、撮像部１６、視神経刺激部及び画像伝達部が使用者１１に埋
植され、外部装置を用いずに画像を使用者１１に認識させることが可能になる。
また、使用者１１の一方の眼（左眼３１）にカメラ（撮像部１６に相当）が配置され、
使用者１１の他方の眼（右眼３０）にスクリーン（人工網膜２０に相当）が配置されるの
で、使用者１１の両眼３０、３１のスペースを有効利用して各部材を配置できる。

また、視神経４５を刺激する視神経刺激部として、使用者１１の網膜４４に接する人工
網膜２０を使用するので、人工網膜２０を利用して視神経４５に刺激を伝達できる。
しかも、人工網膜２０は、網膜４４の内面に網膜４４の曲面に沿って配置されるので、
視神経４５に信号線を接続する施術が不要となる。従って、人工網膜２０を埋植する手術
が容易になる。

また、画像伝達部として機能する光出射部１９は、撮像画像を示す光を、使用者１１の
生体組織を通過させて人工網膜２０に到達させるので、生体内で画像の伝送を容易に行う
ことができる。しかも、この画像の伝送に光を用いるので、情報伝送に電磁誘導を用いる
場合と比べて伝送速度の制約等を解消でき、また、磁石及びコイル等を使用しない分、装
置の小型化に有利となる。また、これらにより、人工網膜２０に非接触で画像を容易に伝
送可能になる。
また、光出射部１９は、撮影画像の輪郭を抽出し、輪郭を示す光を出射するので、使用
者１１に伝達する情報量を低減させて物体の外形状を認識させ易くなる。

また、使用者１１に埋植され、光出射部１９の光を人工網膜２０に向けて反射する反射
部材として機能する投影ミラー５５を備えるので、光出射部１９の配置自由度が向上し、
光出射部１９を生体内の配置し易い位置に配置し易くなる。
また、光出射部１９は、レーザー光を出射する光源と、レーザー光を二次元方向に走査
する光走査部１９Ｓとを有するので、レーザー光以外の光を用いる場合と比べて小型化し
易くなる。更に、レーザー光の走査範囲を調整することにより、開口部５６Ａを通過させ
、且つ、人工網膜２０に最適な大きさ等で画像光を出射可能である。従って、使用者１１
に合わせた調整が容易である。

なお、本実施形態では、人工眼１０を構成する全ての部品（デバイス又は電子機器とも
称する）を生体内に埋植するので、各部品への電力供給に、使用者１１の体温等の生体エ
ネルギーを利用して発電する生体電池を用いることが望ましい。
但し、本実施形態は生体電池を用いることに限定するものではなく、外部から電力供給
を行ってもよい。その場合、電磁誘導等の技術により非接触で電力供給を行えば、人体表
面に電極を露出させる必要がない。

（第２実施形態）
第１実施形態は網膜４４を刺激するタイプであり、第２実施形態は視神経４５を刺激す
るタイプである。
図５は第２実施形態に係る人工眼１０のレイアウト構造を示した図である。なお、図５
は使用者１１の上方から頭部内を模式的に示した図である。第２実施形態では、視神経４
５を刺激する視神経刺激部が電子回路６１及び信号線（出力線）４７であり、撮像画像を
電子回路６１に伝達する画像伝達部が、撮像部１６と電子回路６１とを接続する信号線（
接続線）６２である点が、第１実施形態と異なる。以下の説明において、第１実施形態と
異なる部分を説明し、重複説明は省略する。

撮像部１６で撮像された画像は、制御部１７によって電子回路６１の駆動に適した最適
化処理が施され、最適化処理された信号が、撮像部１６と電子回路６１とを接続する接続
線として機能する信号線６２を通って電子回路６１に送られる。この最適化処理も、第１
実施形態と同様に、撮像部１６の画像データから撮像画像の輪郭を抽出する輪郭抽出処理
を含んでいる。このため、撮像画像の輪郭を示す画像データが、電子回路６１の駆動に適
した所定の信号に変換されて電子回路６１に出力される。
ここで、信号線６２は、第１義眼５１Ｌ内から生体組織を通って第２義眼５１Ｒ内の電
子回路６１につながるので、撮像部１６と電子回路６１とは有線接続され、画像等の高密
度情報の伝送に有利である。

電子回路６１は、この電子回路６１の出力線である複数の信号線４７を有し、これら信
号線４７が、視神経４５と網膜４４とのつなぎ目に相当する視神経乳頭４６につながる。
そして、電子回路６１は、これら信号線４７を介して、撮像画像の各画素に予め対応づけ
た視神経４５に情報（電気的刺激に相当）を伝達することにより、撮像部１６で撮像され
た画像が使用者１１に正しく認識される。
この電子回路６１は、視神経４５を刺激するのに好適な電圧及び電流値の電気信号に調
整して出力する回路であり、例えば、上記第１実施形態の人工網膜２０の電極アレイに相
当する構成、或いは、既存の増幅回路等を適用して構成することができる。なお、この電
子回路６１が撮像画像の各領域をグルーピングし、グループ単位で視神経４５に電気信号
を送信する機能を有してもよい。

電子回路６１は有線で視神経４５につながるので、信号線４７と視神経乳頭４６との接
点部分が視神経４５を刺激する箇所に相当する。信号線４７から出力される電気信号は視
神経４５を経由して使用者１１の大脳視覚野に送られ、使用者１１に画像として認識（視
力を発現）させる。
第２実施形態では、電子回路６１から複数の信号線４７が延びて視神経４５につながる
構成であるので、電子回路６１を、網膜４４から離して配置することができる。このため
、電子回路６１を、第１実施形態のような網膜４４の曲面に沿った形状にする必要がなく
、平板状等の簡易な形状を適用可能である。これにより、個々の使用者１１の網膜４４の
形状等に依存せずに電子回路６１を配置でき、また、子供から大人までの使用者１１に共
通の電子回路６１を適用し易くなる。
なお、第２実施形態では、個々の視神経４５に信号線４７を接続する施術が必要になる
ので、使用者１１の状況等に応じて第１及び第２実施形態のいずれかを選択することが望
ましい。

本実施形態でも、使用者１１の左眼３１にカメラ（撮像部１６に相当）が配置され、使
用者１１の右眼３０にスクリーン（電子回路６１に相当）が配置された構造と言える。こ
のため、使用者１１の両眼３０、３１のスペースを利用して各部材を配置でき、１つの眼
にカメラとスクリーンの両方を埋植する場合と比べて、カメラとスクリーンの大きさの自
由度が高く、手術も容易である。
また、第１実施形態では、光（光出射部１９）を利用して撮像画像を伝達するのに対し
、第２実施形態では、信号線６２を流れる電気信号を利用して撮像画像を伝達している点
が異なる。信号線６２は、光出射部１９と比べて省スペースで済み、コスト低減にも有利
である。

また、第２実施形態においても、人工眼１０を構成する全ての部品を生体内に埋植する
ので、外部装置を用いずに画像を認識可能にすることができる等の第１実施形態と同様の
各種の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図６は第３実施形態に係る人工眼１０のレイアウト構造を示した図である。第３実施形
態は、視神経刺激部として機能する人工網膜２０が異なる点を除いて第１実施形態の人工
眼１０と同様である。
図６に示すように、人工網膜２０は、上面視で左右方向に沿って延びる平板状に形成さ
れ、前方側の面２０Ｆに、複数の光電変換素子が配列されて光電変換素子アレイが構成さ
れる。また、後方側の面２０Ｒには、複数の信号線４７が接続される。複数の信号線４７
は、視神経４５と網膜４４とのつなぎ目に相当する視神経乳頭４６につながり、受光エリ
アに予め対応づけた視神経４５に情報（電気的刺激に相当）を伝達可能である。なお、撮
像部１６の画素の位置と、人工網膜２０に描画される画素の位置とは、使用者１１に正し
い画像を認識させられるように対応している。

この人工網膜２０は、網膜４４との間の信号線４７を有するので、網膜４４から離して
配置することができる。このため、個々の使用者１１の網膜４４の形状等に依存せずに人
工網膜２０を配置でき、また、子供から大人までの使用者１１に共通の人工網膜２０を適
用し易くなる。なお、この人工網膜２０に上記電源部２３を一体化した構造にしてもよい
。

（第４実施形態）
図７は第４実施形態に係る人工眼１０のレイアウト構造を示した図である。第４実施形
態は、視神経刺激部として機能する電子回路６１が異なる点を除いて第２実施形態の人工
眼１０と同様である。
図６に示すように、電子回路６１は、網膜４４における視神経乳頭４６を有する領域の
内面に、網膜４４の曲面に沿って配置される。つまり、電子回路６１は、網膜４４の内面
に沿う球面状に形成され、網膜４４の内面に接するように右眼３０に埋植される。
電子回路６１は、網膜４４と接する面に、電極が配列されて電極アレイが構成され、各
電極アレイを設置して網膜神経節細胞層へ直接、電気刺激を付与する。これにより、視神
経乳頭４６を介して視神経４５に情報が伝達され、使用者１１の大脳視覚野にて画像とし
て認識（視力を発現）される。なお、撮像部１６の画素の位置と、人工網膜２０に描画さ
れる画素の位置とは、使用者１１に正しい画像を認識させられるように対応している。

本実施形態では個々の使用者１１に適した曲面状の電子回路６１にするので、電子回路
６１から信号線４７が延び、この信号線４７を視神経４５に接続する構成（図５参照）と
比べて、個々の視神経４５に信号線４７を接続する施術が不要となる。従って、電子回路
６１を埋植する手術が容易になる。

人工網膜２０の瞳孔４１側の面である凹面２０Ｆには、複数の光電変換素子が配列され
て光電変換素子アレイが構成されている。また、人工網膜２０の瞳孔４１と反対側の面で
ある凸面２０Ｒには、光電変換素子の各々に対応する電極が配列されて電極アレイが構成
されている。

なお、上記各実施形態に記載した人工網膜２０と電子回路６１との違いは、人工網膜２
０が、光出射部１９の光によって撮像画像を入力するのに対し、電子回路６１は撮像部１
６からの電気信号によって撮像画像を入力する点である。
本明細書では、光出射部１９の光を利用するか否かに応じて、便宜上、人工網膜２０と
電子回路１６とに区別して表記した。しかし、網膜４４に残存している神経細胞又は神経
線維を電気刺激して人工的に視覚を回復させるデバイスを、「人工網膜」と定義するなら
ば、人工網膜２０及び電子回路６１のいずれも人工網膜に該当するものである。

なお、上述の各実施形態において、人工眼１０を構成する部品（撮像部１６、制御部１
７、光出射部１９、電源部１８、人工網膜２０、電子回路６１）を生体内に埋植する場合
、顔以外の場所に埋植してもよい。例えば、手に撮像部１６を埋設すれば、手を向けた方
向の映像を見ることが可能となり、従来の人間の能力を超えた特性を得やすくなる。

また、この人工眼１０は人体に各種デバイスを埋植させるサイボーグに関する技術に適
用でき、従来の人間の能力を超える様々なバリエーション展開が可能である。
また、上述の各実施形態では、殆ど視力（視覚）を有しない視覚障害者である使用者１
１に視力を付与する人工眼１０について説明したが、これに限らず、弱視者等の使用者１
１の視覚を補助する視覚補助装置に本発明を適用してもよい。
この場合、視覚補助装置は、使用者１１が有する眼３０、３１のいずれかに埋植され、
使用者１１の視覚を補助する。例えば、視覚補助装置は、使用者１１の左眼３１が視力を
有する場合に、使用者１１の右眼３０に設けられる。

図８は右眼３０に設けられる視覚補助装置１００の一例を示した図である。
この視覚補助装置１００は、右眼３０に装着される第２義眼５１Ｒを備える。そして、
この第２義眼５１Ｒに、第２実施形態の人工眼１０を構成する部品（レンズ５２、撮像部
１６、電子回路６１等）の全てが設けられる。これにより、第２義眼５１Ｒが右眼３０に
埋植されることによって、各部品が右眼３０に埋植される。この第２義眼５１Ｒによって
、右眼３０の視界方向の画像が使用者１１に知覚可能になる。この構成によれば、視力を
有する左眼３１と、右眼３０に埋植された視覚補助装置１００とによって、立体視が可能
になる。
なお、視覚補助装置１００が、第１実施形態の人工眼１０を構成する部品を備える構成
にしてもよい。

また、上述した各実施形態において、使用者１１の瞳孔及び水晶体の少なくともいずれ
かが正常で、視界方向の画像を示す光が眼の中に入る場合は、レンズ５２に代えて、瞳孔
及び水晶体の少なくともいずれかを利用してもよい。この場合、瞳孔の光量調整機能、又
は水晶体のレンズ機能等を利用することができる。なお、瞳孔及び水晶体のいずれかに不
具合がある場合は、不具合を有する生体部位を人工代替物に置き換えればよい。

なお、上述した各実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任
意に変形、及び応用が可能である。

１０…人工眼、１１…使用者（生体）、１４…支持部材、１６…撮像部、１７…制御部
、１８、２３…電源部、１９…光出射部（画像伝達部）、１９Ｓ…光走査部、１９Ｍ…投
影ミラー、２０…人工網膜（視神経刺激部）、２１…インプラント、３０…右眼、３１…
左眼、４４…網膜、４５…視神経、４６…視神経乳頭、４７…信号線（出力線、視神経刺
激部）、５１Ｌ…第１義眼、５１Ｒ…第２義眼、５２…レンズ、５３…第１義眼本体、５
５…投影ミラー（反射部材）、５６…第２義眼本体、５６Ａ、５６Ｂ…開口部、 ６１…
電子回路（視神経刺激部）、６２…信号線（画像伝達部）、１００…視覚補助装置。

Claims (9)

1. 生体に埋植され、前記生体の視界方向を撮像する撮像部と、
   前記生体に埋植され、前記生体の視神経を刺激する視神経刺激部と、
   前記生体に埋植され、前記撮像部の撮像画像を前記視神経刺激部に伝達する画像伝達部
   と、
   を備える人工眼。
2. 前記画像伝達部は、前記撮像画像の輪郭を抽出し、前記輪郭を示す光を出射する請求項
   １に記載の人口眼。
3. 前記生体の眼のうちの一方の眼に、前記撮像部が埋植され、他方の眼に、前記視神経刺
   激部が埋植される請求項１又は２に記載の人工眼。
4. 前記視神経刺激部は、前記生体の網膜に接する人工網膜である請求項１から３のいずれ
   か一項に記載の人工眼。
5. 前記画像伝達部は、前記撮像画像を示す光を、前記生体の組織を通過させて前記人工網
   膜に到達させ、
   前記人工網膜は、前記光を受光して受光結果に対応する刺激を前記視神経に付与する請
   求項４に記載の人工眼。
6. 前記人工網膜は、前記網膜の内面に前記網膜の曲面に沿って配置される請求項５に記載
   の人口眼。
7. 前記生体に埋植され、前記画像伝達部からの光を、前記人工網膜に向けて反射する反射
   部材を備える請求項５又は６に記載の人工眼。
8. 前記画像伝達部は、レーザー光を出射する光源と、前記レーザー光を二次元方向に走査
   する光走査部とを有する請求項５から７のいずれか一項に記載の人口眼。
9. 生体に埋植され、前記生体の視界方向を撮像する撮像部と、
   前記生体に埋植され、前記生体の視神経を刺激する視神経刺激部と、
   前記生体が有する眼のいずれかに埋植され、前記撮像部の撮像画像を前記視神経刺激部
   に伝達する画像伝達部と、
   を備える視覚補助装置。

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