JP2018105954A - Light transmission body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光透過体に関する。 The present invention relates to a light transmission body.
近年、LED(Light Emitting Diode)の普及に伴って、家庭やオフィスにおける照明、テレビやパーソナルコンピューター(PC)やスマートフォンの液晶画面等を通して、ブルーライトと呼ばれる青色の光が眼に入る機会が多くなっている。ブルーライトは、波長域が380〜500nmの光であり、可視光の中で最も波長が短く、強いエネルギーを持っており、眼に入ると角膜や水晶体で吸収されずに網膜まで到達する。そのため、ブルーライトが長時間眼に入ると、目の疲れや痛み、睡眠障害等の影響を与えるだけでなく、網膜や黄斑部に損傷を与え、黄斑変性症の発症リスクが高められる可能性が指摘されている。 In recent years, with the widespread use of LEDs (Light Emitting Diodes), there are more opportunities for blue light called blue light to enter the eyes through lighting in homes and offices, LCD screens of televisions, personal computers (PCs), and smartphones. ing. Blue light is light having a wavelength range of 380 to 500 nm, has the shortest wavelength among visible light, has strong energy, and reaches the retina without being absorbed by the cornea or the crystalline lens when entering the eye. Therefore, if blue light enters the eye for a long time, it not only affects eyestrain, pain, sleep disorders, etc., but also damages the retina and macular region, which may increase the risk of developing macular degeneration. It has been pointed out.
直接眼球に装着する視覚補正装置として用いられるコンタクトレンズに、入射する紫外光などの光を検知して透過する光の量を調整する機能を付加したコンタクトレンズが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のコンタクトレンズは、コンタクトレンズの周縁部に設けられた撮像部(特許文献1の図1参照)で撮像された画像に基づいて検出した紫外光などの光量に応じて、眼球の瞳孔を覆う第1領域と、その外側の虹彩を覆う第2領域との少なくとも一方を透過する光の量や波長を調整する構成となっている。このような構成によれば、撮像部で撮像された画像に基づいてブルーライトの光量を検出することも可能であると考えられる。
There has been proposed a contact lens in which a contact lens used as a visual correction device directly attached to an eyeball is added with a function of detecting light such as incident ultraviolet light and adjusting the amount of transmitted light (for example, patent document). 1). The contact lens described in
しかしながら、特許文献1に記載のコンタクトレンズでは、撮像部がレンズ系と駆動系と個体撮像素子アレイとを有し、瞳孔を覆う第1領域よりも外側に設けられている。そのため、眼球に入射する光のうち検出できるのは瞳孔よりも外側の狭い範囲に入射する光であり、瞳孔に入射して網膜に影響を与えるおそれがある光の検出ができないという課題がある。また、例えば使用者が瞼を少し開けた薄目の状態において撮像部が瞼で覆われてしまうと、眼球に入射する光の検出ができないという課題がある。
However, in the contact lens described in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例の光透過体は、使用者の眼球に対して接触もしくは3cm以内の距離で配置される光透過体であって、前記使用者の視野方向において、前記使用者の瞳孔と重なる瞳孔領域に格子状に構成された、所定の波長域の光を検出する検出部を有することを特徴とする。 [Application Example 1] The light transmissive body of the present application example is a light transmissive body that is placed in contact with or at a distance of 3 cm or less with respect to the user's eyeball. It is characterized by having a detection unit configured to detect light in a predetermined wavelength range, which is configured in a lattice shape in a pupil region overlapping with the pupil.
本適用例の光透過体の構成によれば、格子状に構成された検出部が使用者の視野方向において使用者の瞳孔と重なる瞳孔領域に配置されているので、使用者の眼球に入射する光のうち瞳孔に入射する所定の波長域の光を検出できる。また、薄目の状態など瞳孔領域の外側の一部が瞼で覆われていても、眼球(瞳孔)に入射する光を検出できる。なお、検出部が格子状に構成されているため、瞳孔領域に検出部が配置されていても格子の間を光が透過して瞳孔に入射するので、使用者は光透過体を通して景色や対象物を視認することができる。また、検出部を瞳孔領域よりも外側まで広げて配置すれば、眼球におけるより広い範囲に入射する光を検出することも可能となる。 According to the configuration of the light transmitting body of this application example, since the detection unit configured in a lattice shape is arranged in a pupil region that overlaps the user's pupil in the user's visual field direction, the detection unit enters the user's eyeball. Light in a predetermined wavelength range incident on the pupil can be detected. Moreover, even if a part of the outside of the pupil region is covered with eyelids such as in a thin state, light incident on the eyeball (pupil) can be detected. In addition, since the detection unit is configured in a lattice shape, even if the detection unit is arranged in the pupil region, light is transmitted between the lattices and enters the pupil. You can see things. Further, if the detection unit is arranged to extend outside the pupil region, it is possible to detect light incident on a wider range in the eyeball.
[適用例2]上記適用例の光透過体であって、前記瞳孔領域に対して前記検出部のうち光を透過する開口部の開口率は、30%以上であることが好ましい。 Application Example 2 In the light transmitting body according to the application example described above, it is preferable that an aperture ratio of an aperture that transmits light in the detection unit is 30% or more with respect to the pupil region.
この構成によれば、瞳孔領域に検出部が配置されていても、30%以上の光が透過するので使用者の視認性が保たれる。 According to this configuration, even if the detection unit is arranged in the pupil region, 30% or more of the light is transmitted, so that the visibility of the user is maintained.
[適用例3]上記適用例の光透過体であって、前記開口部に、前記所定の波長域の光の透過率を低減させる膜が配置されていることが好ましい。 Application Example 3 In the light transmission body according to the application example described above, it is preferable that a film that reduces the transmittance of light in the predetermined wavelength region is disposed in the opening.
この構成によれば、開口部に入射する光のうち所定の波長域の光の透過率が、開口部に配置された膜により低減されるので、使用者の瞳孔に入射する所定の波長域の光の量を低減できる。 According to this configuration, the transmittance of light in a predetermined wavelength region of light incident on the opening is reduced by the film disposed in the opening, so that the light in the predetermined wavelength region incident on the pupil of the user is reduced. The amount of light can be reduced.
[適用例4]上記適用例の光透過体であって、前記検出部の検出信号を外部に送信する通信部を有することが好ましい。 Application Example 4 It is preferable that the light transmission body according to the application example described above further includes a communication unit that transmits a detection signal of the detection unit to the outside.
この構成によれば、通信部により検出部の検出信号を、例えば、スマートフォンやパーソナルコンピューター等の外部の機器に送信することで、使用者の眼球に入射した光のモニターや分析を行うことができる。 According to this configuration, by transmitting the detection signal of the detection unit to an external device such as a smartphone or a personal computer by the communication unit, it is possible to monitor and analyze light incident on the user's eyeball. .
[適用例5]上記適用例の光透過体であって、前記所定の波長域の光はブルーライトであり、前記検出部は、前記ブルーライトの光量を検出可能であることが好ましい。 Application Example 5 In the light transmission body according to the application example described above, it is preferable that the light in the predetermined wavelength range is blue light, and the detection unit can detect the light amount of the blue light.
この構成によれば、使用者の眼球に入射するブルーライトを検出することができる。 According to this configuration, it is possible to detect blue light incident on the user's eyeball.
[適用例6]上記適用例の光透過体であって、前記光透過体は、コンタクトレンズであってもよい。 Application Example 6 The light transmission body according to the application example described above, wherein the light transmission body may be a contact lens.
この構成によれば、光透過体をコンタクトレンズの形態で提供できる。 According to this configuration, the light transmitting body can be provided in the form of a contact lens.
[適用例7]上記適用例の光透過体であって、前記光透過体は、眼鏡用レンズであってもよい。 Application Example 7 The light transmission body according to the application example described above, wherein the light transmission body may be a spectacle lens.
この構成によれば、光透過体を眼鏡用レンズの形態で提供できる。 According to this configuration, the light transmitting body can be provided in the form of a spectacle lens.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。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不当に限定するものではない。また実施形態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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, all the configurations described in the embodiments are not necessarily essential configuration requirements of the invention.
<光透過体の構成>
まず、本実施形態に係る光透過体としてのコンタクトレンズの構成を、図1、図2、図3、および図4を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るコンタクトレンズの概略構成を示す模式図である。図2は、本実施形態に係るコンタクトレンズの概略構成を示す断面図である。図3は、本実施形態に係るコンタクトレンズの概略構成を示す正面図である。図4は、本実施形態に係るコンタクトレンズの概略構成を示すブロック図である。
<Configuration of light transmitting body>
First, a configuration of a contact lens as a light transmitting body according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a contact lens according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the contact lens according to the present embodiment. FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of the contact lens according to the present embodiment. FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the contact lens according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るコンタクトレンズ1は、曲面形状を有し、使用者の眼球100に対して接触して配置(装着)され使用される。コンタクトレンズ1を装着した状態において、使用者の視野方向から入射する光Lは、コンタクトレンズ1を透過して、角膜101から虹彩102によって囲まれた瞳孔103に入射し、水晶体104で屈折して、網膜105で像を結ぶ。コンタクトレンズ1は、使用者の視野方向において、使用者の瞳孔103と重なる瞳孔領域2と、瞳孔領域2の周囲に配置された周辺領域3とを有している。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、コンタクトレンズ1は、第1レンズ層1aと、第2レンズ層1cと、第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとの間に挟持されたフレキシブル基板1bと、で構成されている。第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとは、公知の材料で形成できる。
As shown in FIG. 2, the
コンタクトレンズ1がハードレンズである場合、第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとは、例えば、酸素透過性(RGP:Rigid Gas Permeable)材料やポリメチルメタアクリレート(PMMA)などで構成される。コンタクトレンズ1がソフトレンズである場合、第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとは、例えば、ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)などの含水性材料やアクリル系エラストマーなどの非含水性材料、シリコーンハイドロゲルなどの高酸素透過性材料などで構成される。フレキシブル基板1bの構成については後述する。
When the
図3に示すように、コンタクトレンズ1の外形は円形である。瞳孔領域2は、円形であり、コンタクトレンズ1の中央に配置され、周辺領域3に囲まれている。上述したように、瞳孔領域2は、使用者の視野方向において使用者の瞳孔103(図1参照)と重なる領域である。瞳孔領域2には、格子状に配列されたフォトダイオードPDを含む検出部10が配置されている。
As shown in FIG. 3, the outer shape of the
ここで、図1に示す瞳孔103の大きさは、眼球100に入射する光の量に応じて虹彩102が伸びたり縮んだりすることで変化する。より具体的には、眼球100に入射する光の量が多い(明るい)ときは虹彩102が伸びて瞳孔103の径が小さくなり、眼球100に入射する光の量が少ない(暗い)ときは虹彩102が縮んで瞳孔103の径が大きくなる。一般に、瞳孔103の径は、小さいときで2mm程度、大きいときで8mm程度といわれている。
Here, the size of the
図3に示す瞳孔領域2の大きさ(径)は、瞳孔103の最大径と言われる8mm以上に設定されている。したがって、使用者がコンタクトレンズ1を装着した状態では、虹彩102の伸び縮み(瞳孔103の径の大小)に関わらず、使用者の視野方向から瞳孔103に入射する光は、検出部10が配置された瞳孔領域2を通過する。なお、図3に破線で示す瞳孔最小領域2aの大きさ(径)は、瞳孔103の最小径と言われる2mmに対応する。
The size (diameter) of the
検出部10は、使用者の瞳孔103に入射する光のうち、所定の波長域の光を検出する。所定の波長域の光とは、例えば、波長域が380nm〜500nmのブルーライトと呼ばれる青色の光である。
The
ブルーライトは、可視光の中で最も波長が短く、強いエネルギーを持っており、眼球100に入ると角膜101や水晶体104で吸収されずに網膜105まで到達する。そのため、ブルーライトが長時間眼に入ると、目の疲れや痛み、睡眠障害等の影響を与えるだけでなく、網膜や黄斑部に損傷を与え、黄斑変性症の発症リスクが高められる可能性が指摘されている。
Blue light has the shortest wavelength among visible light and has strong energy, and when it enters the
周辺領域3には、制御部20と通信部22とアンテナ24とが配置されている。制御部20は、検出部10および通信部22の動作を制御する。制御部20は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えている。通信部22は、アンテナ24を介して、パーソナルコンピューター(PC)やスマートフォンなどの外部装置と無線で接続し、検出部10により検出された検出信号の送信を行う。
In the
検出部10と制御部20と通信部22とアンテナ24とは、図2に示すフレキシブル基板1b上に設けられている。なお、図示しないが、コンタクトレンズ1は、検出部10、制御部20、通信部22に電力を供給するための、例えば太陽電池などの電源部を備えていてもよい。また、電力供給を、アンテナ24を介した電磁誘導方式、電波方式、電磁界共鳴方式などにより行う構成としてもよい。
The
<検出部の構成>
次に、検出部10の構成を、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る検出部の概略構成を示す斜視図である。
<Configuration of detection unit>
Next, the configuration of the
図4に示すように、検出部10は、絶縁層12と、陰極を含む陰極配線14と、フォトダイオードPDと、絶縁層15と、陽極を含む陽極配線17とを含む。フォトダイオードPDは、n型半導体層13とp型半導体層16とで構成される。n型半導体層13は、陰極(陰極配線14)に電気的に接続されている。p型半導体層16は、陽極(陽極配線17)に電気的に接続されている。絶縁層12と絶縁層15とは、例えばSiO2などの透光性を有する絶縁材料によって構成される。
As shown in FIG. 4, the
検出部10の表面(光が入射する側の面)におけるフォトダイオードPDと重なる領域には、所定の波長域である波長域が380nm〜500nmの範囲のブルーライトを透過し、ブルーライト以外の光を反射する反射膜が形成されている。これにより、検出部10に光が入射すると、フォトダイオードPDは、入射光のうちブルーライトを選択的に受光する。そして、ブルーライトの光量に応じてフォトダイオードPDを構成するpn接合の逆方向リーク電流が変化する。検出部10は、この逆方向リーク電流の変化量に基づいて、ブルーライトの光量を検出することができる。
In the region overlapping the photodiode PD on the surface of the detection unit 10 (the surface on which light is incident), blue light having a predetermined wavelength range of 380 nm to 500 nm is transmitted and light other than blue light is transmitted. Is formed. Thereby, when light enters the
このような検出部10を備えるコンタクトレンズ1の構成によれば、瞳孔103の径の大小に関わらず、使用者の眼球に入射する光のうち瞳孔103に入射するブルーライトを検出できる。これにより、瞳孔103に入射するブルーライトの光量を算出することや、ブルーライトの瞳孔領域2における光量分布をモニターすることができる。
According to the configuration of the
例えば、予めブルーライトの光量の閾値を設定しておき、瞳孔103に入射するブルーライトの光量がこの閾値を超えたら、通信部22により警告信号をスマートフォンやPCに送り、使用者に報知することで、ブルーライトに起因する眼球100の炎症を予防することができる。また、使用者の作業環境などにおいて、ブルーライトがどの程度照射されているかを把握することができる。
For example, a threshold value of the amount of blue light is set in advance, and if the amount of blue light incident on the
そして、コンタクトレンズ1の構成によれば、瞳孔領域2にフォトダイオードPDを含む検出部10が配置されているので、薄目の状態など、瞳孔領域2やその外側の周辺領域3の一部が瞼で覆われていても、眼球100(瞳孔103)に入射するブルーライトを検出できる。なお、検出部10が格子状に構成されているため、瞳孔領域2に検出部10が配置されていても格子の間を光が透過して瞳孔103に入射するので、使用者はコンタクトレンズ1を通して景色や対象物を視認することができる。
According to the configuration of the
上述の構成に加えて、検出部10におけるフォトダイオードPDと重なる領域以外の領域に、ブルーライトの透過を低減または抑止する膜が形成されていてもよい。このような構成によれば、検出部10に入射する光のうちブルーライトは、フォトダイオードPDと陰極配線14および陽極配線17とで遮光されるとともに、フォトダイオードPDと陰極配線14と陽極配線17とで囲まれた開口部18(図6参照)における透過が低減または抑止される。これにより、瞳孔103に入射するブルーライトの光量を低減できるので、ブルーライトによる網膜105など眼球100への影響を抑えることができる。
In addition to the above-described configuration, a film that reduces or suppresses transmission of blue light may be formed in a region other than the region overlapping the photodiode PD in the
なお、本実施形態では、所定の波長域の光を380nm〜500nmのブルーライトとしているが、所定の波長域の光として、ブルーライトだけでなく380nm以下の紫外光を含むこととしてもよいし、紫外光のみに限定することとしてもよい。また、フォトダイオードPDと重なる領域に形成する反射膜を選択的に配置することにより、ブルーライトを検出するフォトダイオードPDと紫外光を検出するフォトダイオードPDとを混在させて配置してもよい。 In this embodiment, the light of a predetermined wavelength range is blue light of 380 nm to 500 nm. However, the light of the predetermined wavelength range may include not only blue light but also ultraviolet light of 380 nm or less, It is good also as limiting to only ultraviolet light. Further, by selectively disposing a reflective film formed in a region overlapping with the photodiode PD, the photodiode PD for detecting blue light and the photodiode PD for detecting ultraviolet light may be mixed and disposed.
<光透過体の製造方法>
次に、コンタクトレンズ1の製造方法の一例を、図4および図5を参照して説明する。図5は、本実施形態に係るコンタクトレンズの製造方法の一例を説明する図である。
<Method for producing light transmitting body>
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、図4に示す検出部10を形成する方法を説明する。検出部10は、例えば、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いて形成することができる。シリコンからなる基板11と絶縁層12とn型半導体層とが積層されたSOI基板のn型半導体層にボロン(B)などを拡散して、上層側にp型半導体層16を形成する。これにより、n型半導体層13とp型半導体層16とが積層されたフォトダイオード層が形成される。
First, a method for forming the
続いて、n型半導体層13とp型半導体層16とが積層されたフォトダイオード層のうち、p型半導体層16のフォトダイオードPDを構成する略円形状(または、メサ状)の部分以外の部分を、n型半導体層13に到達するまでエッチングする。フォトダイオードPDは、陽極配線17側から見た平面視で、格子状に配置される。そして、n型半導体層13上のフォトダイオードPDの位置に対応する陰極を含み、格子状に配置されたフォトダイオードPDの一方向(図4における横方向)に沿って延在する陰極配線14を形成する。
Subsequently, in the photodiode layer in which the n-
続いて、n型半導体層13をエッチングして、n型半導体層13における陰極配線14同士の間に、陰極配線14に沿って絶縁層12に到達する分断溝を形成する。そして、絶縁層12とn型半導体層13と陰極配線14とを覆い、隣り合うフォトダイオードPD同士の間を埋め込むように、絶縁層15を形成する。そして、フォトダイオードPDのp型半導体層16と接する部分を陽極とし、陰極配線14の延在方向と交差する方向(図4における斜め方向)に沿って延在する陽極配線17を形成する。
Subsequently, the n-
続いて、検出部10の表面(陽極配線17が形成された側の面)に、所定の波長域外の光を反射する反射膜(図示しない)を蒸着法などを用いて成膜し、反射膜のうちフォトダイオードPDと重なる部分のみを残して他の部分を除去する。反射膜が配置されたフォトダイオードPDと重なる領域以外の領域に、所定の波長域の光の透過を抑止する膜を形成してもよい。これにより、検出部10が形成される。なお、図示を省略するが、検出部10が形成された基板11上に、制御部20と通信部22とアンテナ24とをそれぞれ形成し、必要な配線が施される。
Subsequently, a reflective film (not shown) that reflects light outside a predetermined wavelength range is formed on the surface of the detection unit 10 (the surface on the side where the
続いて、上述のようにSOI基板を用いて形成した基板11を含む状態の検出部10を、図5に示すフレキシブル基板1bに接合する。図示を省略するが、基板11を含む状態の検出部10の表面(陽極配線17が形成された側の面)に、水溶性接着剤などを用いて仮転写用の基板を接着する。そして、検出部10から基板11を剥離して、検出部10の基板11を剥離した側にフレキシブル基板1bを接着した後、水中で水溶性接着剤を溶融して仮転写用の基板を剥離する。これにより、検出部10が配置されたフレキシブル基板1bが得られる。
Subsequently, the
フレキシブル基板1bとは別に、第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとを、公知の方法、例えば、レースカッティング、スピンキャスティング、モールディングなどの方法を用いて形成する。第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとは、コンタクトレンズ1として所望の度となるように形成される。フレキシブル基板1bを第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとの間に挟持し、接着剤を介して相互に接合することで、コンタクトレンズ1が得られる。
Apart from the
なお、検出部10と制御部20と通信部22とアンテナ24とのうちいずれかを、別のフレキシブル基板上に形成して、第1レンズ層1aと第2レンズ層1cとの間にフレキシブル基板1bとともに挟持する構成としてもよい。
In addition, any one of the
<検出部の配置>
次に、検出部の配置(平面的な構成)について、図6を参照して説明する。図6は、本実施形態に係る検出部の配置例を示す平面図である。詳しくは、図6は、フレキシブル基板1b上に配置された検出部10を正面側から見た部分拡大図である。
<Arrangement of detector>
Next, the arrangement (planar configuration) of the detection units will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view illustrating an arrangement example of the detection units according to the present embodiment. Specifically, FIG. 6 is a partially enlarged view of the
図6に示すように、瞳孔領域2において、陰極配線14と陽極配線17とが格子状に配置され、陰極配線14と陽極配線17との交点にフォトダイオードPDが配置されている。瞳孔領域2に入射する光は、陰極配線14、陽極配線17、およびフォトダイオードPDで遮光され、陰極配線14、陽極配線17、およびフォトダイオードPDで囲まれた開口部18を透過する(所定の波長域の光の透過を抑止する膜が形成されている場合は透過量が低減される)。
As shown in FIG. 6, in the
ここで、上述したように、瞳孔103の径は眼球100に入射する光の量に応じて変化する。そのため、入射する光の量によっては、瞳孔領域2に配置されたフォトダイオードPDのうち、瞳孔103に入射する光の検出に寄与しないフォトダイオードPDが存在することとなる。また、使用者が瞼を少し開けた薄目の状態においては、瞳孔103に入射する光の一部が瞼で遮蔽される場合がある。そのため、瞳孔103に入射する所定の波長域の光の量を精度良く検出するためには、瞳孔103の最小径に対応する瞳孔最小領域2aに、より多くのフォトダイオードPDを配置することが望ましい。
Here, as described above, the diameter of the
しかしながら、フォトダイオードPDの配置密度を高めると、開口部18が狭小化されるため、入射する光の量に対して検出部10を透過する光の量が減少し、使用者が検出部10(コンタクトレンズ1)を通して景色や対象物を視認することが困難となる。本発明者は、検出部10が配置された所定の領域(例えば、瞳孔最小領域2a)における開口部18の開口率は、使用者の視認性を確保する上で、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましいと考える。
However, when the arrangement density of the photodiodes PD is increased, the
コンタクトレンズ1は眼球100に装着されるので、検出部10は角膜101に近接する位置に配置される。そのため、フォトダイオードPDの配置密度を高めると、使用者は明るさが低下したと感じるが、網膜105で結ぶ像にはあまり影響を与えないものと考えられ、開口率が30%程度であっても景色や対象物を視認することは可能であると考える。
Since the
フォトダイオードPDの配置密度を高めつつ、開口部18の開口率も高めようとすると、フォトダイオードPDの径や、陰極配線14および陽極配線17の線幅を小さくすることが求められる。しかしながら、フォトダイオードPDの径や、陰極配線14および陽極配線17の線幅を小さくし過ぎると、検出部10の電気的な特性や製造歩留まりの低下を招くこととなる。
In order to increase the aperture density of the
そこで、フォトダイオードPDの配置密度として、図6に示すように、瞳孔最小領域2a内に少なくとも9個のフォトダイオードPDを配置することとする。そして、フォトダイオードPDの径や、陰極配線14および陽極配線17の線幅を、検出部10の電気的な特性や製造歩留まりを低下させない範囲に設定する。以下に、これらの設定を異ならせた実施例に基づいて、開口部18の開口率を概算し説明する。
Therefore, as the arrangement density of the photodiodes PD, at least nine photodiodes PD are arranged in the
(実施例1)
図6に示す実施例1は、瞳孔最小領域2aに、9個のフォトダイオードPDを配置した例である。フォトダイオードPDの径を0.2mmとし、陰極配線14および陽極配線17の線幅を0.02mmとする。ここでは、瞳孔最小領域2aを、半径2mmの円に内接する正方形2bとみなして、開口率を概算するものとする。なお、陰極配線14の延在方向を行方向とし、陽極配線17の延在方向を列方向とする。
Example 1
Example 1 shown in FIG. 6 is an example in which nine photodiodes PD are arranged in the
半径2mmの円に内接する正方形2bの1辺は、2/√2=√2となる。この正方形2b内に、3行×3列のフォトダイオードPDを配置すると、行方向および列方向におけるフォトダイオードPDの配置ピッチは、概略、√2/3=0.47mm程度となる。フォトダイオードPDの1個当たりの面積は0.04mm2であるので、正方形2b内に配置される9個のフォトダイオードPDの面積の合計は、0.36mm2となる。 One side of the square 2b inscribed in a circle with a radius of 2 mm is 2 / √2 = √2. When the photodiodes PD of 3 rows × 3 columns are arranged in the square 2b, the arrangement pitch of the photodiodes PD in the row direction and the column direction is approximately √2 / 3 = 0.47 mm. Since the area per photodiode PD is 0.04 mm 2 , the total area of the nine photodiodes PD arranged in the square 2b is 0.36 mm 2 .
また、正方形2b内に配置される陰極配線14の1本の長さは√2mmであるが、1本当たり3個のフォトダイオードPDと重なるので、陰極配線14のうちフォトダイオードPDと重ならない部分の長さは、概略で√2−(0.2×3)=0.81mmとなる。陰極配線14の数は3本となるので、陰極配線14の長さの合計は、0.81×3=2.43mmとなる。したがって、陰極配線14の面積の合計は、2.43mm×0.02mm=0.0486mm2となる。陽極配線17も、同様に、0.0486mm2となる。
Further, the length of one
これにより、正方形2b内に配置されるフォトダイオードPDと陰極配線14および陽極配線17の面積の合計は0.4572mm2となるので、開口部18の面積は2mm2−0.4572mm2=1.5428mm2となる。この結果、開口部18の開口率は、77.14%となる。なお、実施例1では、瞳孔領域2には145個のフォトダイオードPDが配置される。
Thus, the total area of the photodiode PD and the
(実施例2)
実施例2は、図示を省略するが、実施例1の構成に対してフォトダイオードPDの径を0.1mmとする以外は同様の設定とする。なお、髪の毛の太さ(径)は一般に0.05〜0.15mmと言われているので、実施例2におけるフォトダイオードPDの径は、平均的な髪の毛の太さに相当する。
(Example 2)
In the second embodiment, although not shown in the drawing, the setting is the same as the configuration of the first embodiment except that the diameter of the photodiode PD is 0.1 mm. In addition, since the thickness (diameter) of the hair is generally said to be 0.05 to 0.15 mm, the diameter of the photodiode PD in Example 2 corresponds to the average thickness of the hair.
実施例2では、フォトダイオードPDの1個当たりの面積が0.01mm2であるので、フォトダイオードPDの面積の合計は、0.09mm2となる。陰極配線14および陽極配線17のうち1本当たりのフォトダイオードPDと重ならない部分の長さは、概略で√2−(0.1×3)=1.11mmとなる。したがって、陰極配線14および陽極配線17の面積の合計は、1.11mm×0.02mm×3×2=0.0444mm2となる。これにより、正方形2b内に配置されるフォトダイオードPDと陰極配線14および陽極配線17との面積の合計は0.1344mm2となるので、開口部18の開口率は、93.28%となる。
In Example 2, the area per one of the photodiode PD is 0.01 mm 2, the total area of the photodiode PD becomes 0.09 mm 2. The length of the portion of the
(実施例3)
実施例3は、図示を省略するが、実施例2の構成に対して瞳孔最小領域2a(正方形2b)に64個のフォトダイオードPDを配置することとする以外は同様の設定とする。すなわち、正方形2b内に、8行×8列のフォトダイオードPDを配置する。行方向および列方向におけるフォトダイオードPDの配置ピッチは、概略、√2/8=0.18mm程度となる。フォトダイオードPDの1個当たりの面積が0.01mm2であるので、正方形2b内に配置される64個のフォトダイオードPDの面積の合計は、0.64mm2となる。
(Example 3)
In the third embodiment, although not shown in the drawing, the setting is the same as in the configuration of the second embodiment except that 64 photodiodes PD are arranged in the
陰極配線14および陽極配線17のうち1本当たりのフォトダイオードPDと重ならない部分の長さは、概略で√2−(0.1×8)=0.61mmとなる。陰極配線14および陽極配線17の数はそれぞれ8本となるので、陰極配線14および陽極配線17の面積の合計は、0.61mm×0.02mm×8×2=0.1952mm2となる。したがって、正方形2b内に配置されるフォトダイオードPDと陰極配線14および陽極配線17の面積の合計は0.8352mm2となるので、開口部18の開口率は、58.24%となる。
The length of the portion of the
以上の実施例で示したように、瞳孔最小領域2a内に9個のフォトダイオードPDを配置しても、開口部18の開口率を90%以上とすることができる。開口率の上限は特に規定しないが、検出部10の電気的な特性や製造歩留まりの低下させない範囲で、95%程度の開口率は実現可能である。
As shown in the above embodiment, even if nine photodiodes PD are arranged in the
また、フォトダイオードPDの配置密度を高めた場合でも、検出部10の電気的な特性や製造歩留まりの低下させることなく開口部18の開口率を50%以上とすることができ、開口部18の開口率を30%以上とすれば、さらにフォトダイオードPDの配置密度を高めることも可能となる。
Further, even when the arrangement density of the photodiodes PD is increased, the aperture ratio of the
なお、フォトダイオードPDが瞳孔領域2だけでなく、周辺領域3まで配置された構成としてもよい。このようにすれば、眼球100におけるより広い範囲に入射する光を検出することも可能となる。
The photodiode PD may be arranged not only in the
上述した実施例の他に、本実施形態に係る検出部10の配置例を図7に示す。図7は、本実施形態に係る検出部の配置例を示す平面図である。
In addition to the above-described example, an arrangement example of the
図7に示す例では、フォトダイオードPDの配置ピッチを0.41mmとして、瞳孔領域2内に最大19行、19列で、合計293のフォトダイオードPDが配置されている。また、瞳孔最小領域2a内には、最大5行、5列で、合計21のフォトダイオードPDが配置されている。
In the example shown in FIG. 7, the arrangement pitch of the photodiodes PD is 0.41 mm, and a total of 293 photodiodes PD are arranged in the
上述した実施形態は、あくまでも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および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。 The above-described embodiments merely show one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention. As modifications, for example, the following can be considered.
上記実施形態では、光透過体としてコンタクトレンズの構成を説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、光透過体は眼鏡用レンズであってもよい。図8は、変形例に係る眼鏡用レンズの概略構成を示す正面図である。 In the above embodiment, the configuration of the contact lens is described as the light transmitting body, but the present invention is not limited to such a form. For example, the light transmissive body may be a spectacle lens. FIG. 8 is a front view showing a schematic configuration of a spectacle lens according to a modification.
図8に示すように、眼鏡用レンズ1Aには、格子状に配列されたフォトダイオードPDと陰極配線14と陽極配線17とを含む検出部10Aが配置されている。眼鏡用レンズ1Aの場合は、使用者の眼球100から離れた位置であって、眼球100に対して3cm以内の距離で配置される。眼球100に対して3cmを超える範囲で本発明の光透過体を配置する場合、使用者の視認性を確保するのが難しくなる。なお、眼球100から離す距離に応じて、使用者の視野方向の変化に対応できるよう、眼鏡用レンズ1Aにおける広い範囲に検出部10Aが配置されていることが望ましい。
As shown in FIG. 8, the
例えば、図8に示す眼鏡用レンズ1Aにおいて、横方向(行方向)の長さ40mm、縦方向(列方向)の長さ24mmの領域にフォトダイオードPDを配置するものとする。行方向および列方向におけるフォトダイオードPDの配置ピッチを0.4mmとすれば、この領域に100×60=6000個のフォトダイオードPDを配置することができる。フォトダイオードPDが配置された領域の周辺には、制御部20と通信部22とアンテナ24とが配置される。
For example, in the
また、本実施形態に係る光透過体は、使用者の頭部に装着されて画像(虚像)の表示を行うヘッドマウントディスプレイ(HMD)であってもよい。さらに本実施形態に係る、光透過体の応用例として、スマートフォンやタブレット端末のディスプレイの保護フィルムに検出部10を配置する構成としてもよい。
The light transmissive body according to the present embodiment may be a head mounted display (HMD) that is mounted on the user's head and displays an image (virtual image). Furthermore, it is good also as a structure which arrange | positions the
1…コンタクトレンズ(光透過体)、1A…眼鏡用レンズ(光透過体)、2…瞳孔領域、10…検出部、18…開口部、22…通信部、100…眼球、103…瞳孔。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記使用者の視野方向において、前記使用者の瞳孔と重なる瞳孔領域に格子状に構成された、所定の波長域の光を検出する検出部を有することを特徴とする光透過体。 A light transmissive body placed in contact with the user's eyeball or at a distance of 3 cm or less,
A light transmissive body comprising: a detection unit configured to detect light in a predetermined wavelength region, which is configured in a lattice shape in a pupil region overlapping with a pupil of the user in the visual field direction of the user.
前記検出部は、前記ブルーライトの光量を検出可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の光透過体。 The light in the predetermined wavelength range is blue light,
The light transmission body according to claim 1, wherein the detection unit is capable of detecting a light amount of the blue light.
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