JP4207459B2 - 画像表示装置および眼疲労解消装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を表示する画像表示装置およびその画像表示装置を備え被訓練眼の毛様体筋の訓練を促す眼疲労解消装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
テレビやパーソナルコンピュータなどには、画像を表示するために表示装置が用いられる。このような表示装置には、2つの表示器を備え、左右両眼の各々に対して画像を表示するものがある。
人間は距離が変化するものを目視する場合、毛様体筋を弛緩または緊張させることにより焦点を合わせる。このような機能は調節機能と呼ばれる。また、図9に示すように、遠くを目視する場合には眼の視軸はほぼ平行になるが、近くを目視する場合には両眼がそれぞれ内側に回転し、視軸は平行に比べてお互いに内側に回転する。このような両眼の回転機能は輻輳機能と呼ばれ、両眼の回転量は輻輳角度θで表わされる(図9参照)。
【0003】
特開平10−282449号公報の表示装置は、2つの表示器を用いて画像を表示し、調節機能を考慮して表示器を視軸の方向に移動しつつ、輻輳機能を考慮して表示器を視軸の左右方向に移動する。すなわち、2つの表示器を遠方に移動する場合には、輻輳角度は小さくなるので、2つの表示器の間隔を広くする。一方、2つの表示器を近方に移動する場合には、輻輳角度は大きくなるので、2つの表示器の間隔を狭くする。したがって、調節機能と輻輳機能とが無理なく働き、眼への負担を軽減することができる。
【0004】
また、2つの表示器を備え、左右両眼の各々に対して画像を表示する表示装置は、眼疲労を解消するための眼疲労解消装置などに用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した特開平10−282449号公報の表示装置では、輻輳機能を考慮して表示器を物理的に左右方向へ移動させるため、装置が大型化、複雑化するという問題があった。
【0006】
本発明は、小型化が可能で、使用者に対して、眼への負担が少なく、自然に近い画像を呈示することができる画像表示装置および眼疲労解消装置を提供することを目的とする。
【0007】
本発明の画像表示装置は、画像を左右各々の眼に対して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段を、前記両眼の光軸方向に移動する移動手段と、前記移動手段により前記画像表示手段が前記両眼の遠点位置に移動されたときに、該画像表示手段が表示する画像を変化させることにより輻輳角度を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
なお、前記画像表示手段が表示する画像は、使用者に立体感を与える画像であることを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記移動手段による前記画像表示手段の移動を制御するとともに、前記画像表示手段の移動に同期して、前記両眼を基準とした該画像表示手段の位置に基づき前記画像表示手段が表示する画像を変化させても良い。
【0009】
また、前記制御手段は、前記移動手段による前記画像表示手段の移動を制御するとともに、前記画像表示手段の移動と独立に、前記両眼を基準とした該画像表示手段の位置に基づき前記画像表示手段が表示する画像を変化させても良い。
本発明の眼疲労解消装置は、上述した何れかの画像表示装置を備えたことを特徴とする。
【0010】
なお、前記両眼の遠点を示す遠点情報を外部から取得するための通信手段をさらに備え、前記制御手段は、前記通信手段を介して前記遠点情報を取得し、該遠点情報に基づいて前記移動手段により前記画像表示手段を前記遠点位置に移動するともに、前記移動手段により前記画像表示手段が前記遠点位置に移動されたときに、該画像表示手段が表示する画像を変化させることにより輻輳角度を変化させても良い。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するが、以下の各実施形態では、画像表示装置を備えた眼疲労解消装置を用いて説明を行う。
<第1実施形態>
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
【0012】
図1は、第1実施形態の眼疲労解消装置の構成および外観を示す図である。
眼疲労解消装置1は、図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)型であり、不図示の頭部固定部を有し、使用時には使用者(眼疲労解消装置1の被訓練者であり、以下、「被訓練者」と称する。)の頭部に固定される。
頭部固定部は、例えば、眼疲労解消装置1内の各構成要素を支持し、かつ被訓練者の頭部に装着可能なヘルメットなどである。
【0013】
被訓練者は、この眼疲労解消装置1を頭部に支持した状態で、後述する表示器を目視することにより眼(以下、「被訓練眼」と称する。)の毛様体筋の訓練を行うことが可能である。
また、図1に示すように、眼疲労解消装置1には、被訓練眼に対して画像を表示する画像表示部2、制御部3、ミラー4、外部から情報を得るための通信制御回路5が備えられる。制御部3は、CPUおよびその動作に使用されるメモリを備えた回路などからなる。
【0014】
さらに、眼疲労解消装置1には、被訓練者による操作を受け付けるボタンなどの操作部(不図示)が設けられる。操作部は、眼疲労解消装置1の本体に設けられても良いし、リモートコントローラとして外部に設けられても良い。
制御部3は、通信制御回路5と相互に接続され、通信制御回路5を介して、外部の眼情報測定機器6との間でデータ通信することができる。
【0015】
ここで、眼情報測定機器6は、屈折力測定装置(一般にオートレフと呼ばれる、特開平6−165757号公報等で公知)や、眼鏡度数測定装置(一般にレンズメータと呼ばれる、特開平11−304654号公報等で公知)などである。画像表示部2には、表示器7、凸レンズ8、表示器移動機構9、モータ10が備えられ、被訓練眼に近いほうから順に、凸レンズ8、表示器7が配置される。
【0016】
画像表示部2内の表示器7およびモータ10には、制御部3の出力がそれぞれ接続される。
表示器7は、小型液晶ディスプレイなど、訓練用の画像などを表示することができる表示器である。なお、表示器7からの光束は、凸レンズ8において平行光束に近い状態に変換されてからミラー4で反射され、被訓練眼に入射するので、被訓練者には、表示器7は実際の位置よりも遠方にあるように見える。
【0017】
また、表示器7は、表示器移動機構9およびモータ10により被訓練眼の光軸方向(図1矢印aの方向)に往復移動可能である。
眼疲労解消装置1は、以上説明した画像表示部2を左右の被訓練眼用にそれぞれ備え、左右眼で異なる画像を表示可能である。
第1実施形態において、表示器7に表示されるのは、訓練用の画像である。訓練用の画像とは、被訓練者が認知しやすく、しかも視線の定まりやすい位置(中心付近)に、前後(近方から遠方、または遠方から近方)に移動しても違和感の無いような注目絵図(例えば、飛行機、自動車など、前後移動可能なものの絵図)が配置された画像である。
【0018】
また、訓練用の画像において、注目絵図の背景はできる限りちらつか無いよう、ほぼ一様な背景(例えば、平原、山、海など)である。この背景は、被訓練者がリラックスできるよう、なるべく自然の風景に近いことが好ましい。
さらに、第1実施形態において、表示器7に表示される画像は、左右両眼で目視することにより、被訓練者が立体感を得ることができる画像(以下、「立体視用の画像」と称する。)である(詳細は後述する。)。
【0019】
なお、以上説明した訓練用の画像は、訓練動作のプログラムと共に、制御部3内の不図示のメモリに予め格納されている。
図2は、第1実施形態の制御部3により実行される動作フローチャートである。
以下、第1実施形態の眼疲労解消装置1における被訓練眼に対する訓練動作について説明するが、まず、図2を参照して全体の動作について説明し、表示器7に表示される画像の詳細は後述する。
【0020】
ただし、以下の説明では、「訓練用の画像」を単に「画像」と称する。また、以下の説明では、表示器7の配置位置について説明する際、被訓練眼から見た表示器7の見かけの配置位置に着目して説明を行う。例えば、「表示器7を、Xの位置に配置する」とは、「表示器7を、被訓練眼から見てXの位置に見えるような位置に配置する」ことである。
【0021】
不図示の操作部を介して被訓練者により動作開始が指示されると、制御部3はこれを検知し、通信制御回路5を介して眼情報測定機器6から被訓練眼の遠点位置(被訓練者が明視できる一番遠くの位置であり、「遠点位置D0」と称する。)を示す情報を取得する(眼情報測定機器6による測定は予め行われているものとする。)(ステップS1)。そして、取得した遠点位置D0を制御部3内の不図示のメモリに記憶する。
【0022】
次に、制御部3は、各部を介して、表示器7を遠点位置D0よりも若干近方の位置(D0−α)に配置し、輻輳角度がθ1の立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS2)。
【0023】
ここで、θ1は、表示器7の配置位置(D0−α)に応じて決定される輻輳角度である。
なお、表示器7を遠点位置D0よりも若干近方の位置(D0−α)に配置するのは、表示器7に表示された画像を、一旦、被訓練者に確実に明視させるためである。αは、遠点位置D0の測定誤差を考慮し、おおよそ0.5Dp(ディオプター)〜1Dpにすると良い。
【0024】
次に、制御部3は、各部を介して、表示器7を(D0−α)の位置から、遠点位置D0よりもさらに遠方の位置(D0+β)までゆっくりと移動しつつ、輻輳角度がθ1から0まで変化する立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS3)。
ここで、βは、被訓練眼が完全に明視でき無くなる位置であり、2Dp〜3Dpに相当する。したがって、表示器7の配置位置が(D0+β)となると、輻輳角度は0となる。また、遠点位置D0における輻輳角度θ0は、生理的に無理のない値に設定されている。
【0025】
なお、表示器7を遠点位置D0よりも遠方の位置(D0+β)に配置することにより、被訓練眼の毛様体筋は仮に緊張していたとしても、確実に弛緩することができる。
そして、制御部3は、各部を介して、所定時間だけ、表示器7を(D0+β)の位置に固定したまま、輻輳角度が0の立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS4)。
【0026】
次に、制御部3は、各部を介して、表示器7を(D0+β)の位置から、(D0−α)の位置までゆっくりと移動しつつ、輻輳角度が0からθ1まで変化する立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS5)。
そして、制御部3は、各部を介して、所定時間だけ、表示器7を(D0−α)の位置に固定したまま、輻輳角度がθ1の立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS6)。
【0027】
次に、制御部3は、ステップS3〜ステップS6の動作サイクルが所定回数(例えば、5回)に達したか否かを判定する(ステップS7)。
ステップS3〜ステップS6の動作サイクルが所定回数に達した場合、制御部3は、一連の処理を終了する。一方、所定回数に達し無かった場合、制御部3は、ステップS3に戻る。すなわち、ステップS3〜ステップS6の動作は、動作サイクルが所定回数に達するまで繰り返される。
【0028】
図3は、第1実施形態における表示器7の配置位置および表示器7に表示される立体視用の画像の輻輳角度の変化を示す図である。図中のステップ番号(S1〜S7)は、図2のフローチャートと対応している。
図3に示すように、第1実施形態では、表示器7の移動に同期して、画像の輻輳角度が変化する。したがって、被訓練眼の調節機能と輻輳機能とが、同時に訓練されることになる。
【0029】
ここで、訓練動作中に表示器7に表示される画像について説明する。
表示器7には、訓練用の画像が表示されるが、訓練用の画像は前述した通り注目絵図と背景とからなり、被訓練眼の調節機能と輻輳機能とを考慮した立体視用の画像である。
このような画像は、表示器7の配置位置に応じて、「画像中の背景に対する注目絵図の大きさ」と「画像中の注目絵図と背景との相対的な位置関係」とを変化させることにより得られる。
【0030】
はじめに、「画像中の背景に対する注目絵図の大きさ」の変化について説明する。
図4は、表示器7の配置位置に応じた注目絵図の大きさを説明する図である。図4に示すように、表示器7の配置位置が近いほど背景に対する注目絵図の大きさは大きく、表示器7の配置位置が遠いほど背景に対する注目絵図の大きさは小さい。なお、注目絵図の大きさを変える際に、被訓練眼から見た背景の大きさは、一定に保たれることが好ましい。
【0031】
以上説明したような画像を表示することにより、被訓練者は注目絵図のみが遠方(または近方)に移動している自然な風景のように感じることができる。
次に、「画像中の注目絵図と背景との相対的な位置関係」の変化について説明する。
図5は、表示器7の配置位置に応じた輻輳角度を示す図であり、図6は、表示器7の配置位置に応じて表示される画像を示す図である。
【0032】
図5に示すように、表示器7の配置位置が決定すれば、輻輳角度も決定する。したがって、輻輳角度に応じて、左眼用、右眼用の画像全体をそれぞれ内側にずらすことにより、注目絵図が視軸上に存在する画像が得られることになる。
さらに、第1実施形態では、輻輳角度に応じて画像全体を内側にずらすだけで無く、左右の画像に視差をつける。すなわち、図6(c)に示すように、注目絵図のみを、左眼用画像では中心から幅X右にずらし、右眼用画像では中心から幅X左にずらす。このように、背景に対する注目絵図の相対的な位置をずらすことにより、画像に視差を持たせ、被訓練者に立体感を与えることができる。
【0033】
なお、図6の(a),(b),(c)の円で囲まれた画像は、表示器7の位置に応じて、表示器7の視軸付近に表示される画像を示す。また、図5および図6の(a),(b),(c)は、それぞれ図3の(a),(b),(c)に対応する。
以上説明したように、第1実施形態によれば、被訓練眼の輻輳機能を考慮して、表示する画像自体を変化させるので、従来のように表示器を左右方向に物理的に移動させる必要が無くなり、装置の小型化が可能である。
【0034】
また、第1実施形態によれば、表示器7を被訓練眼の光軸方向に移動しつつ、表示器7の配置位置に対応付けられた立体視用の画像を表示する。したがって、被訓練眼から表示器7までの見かけの距離と、立体視による感覚的な距離が一致するので、被訓練者は遠近感、立体感のある自然に近い画像を目視することができる。
【0035】
さらに、第1実施形態の眼疲労解消装置1は、訓練動作において、表示器7の配置位置を被訓練眼の遠点位置D0より遠方の位置(D0+β)まで移動させつつ、画像の輻輳角度を変化させる。したがって、被訓練眼の調節機能と輻輳機能とを同時に訓練することができる。
そのため、日常生活においてパーソナルコンピュータなどを用いた作業により、毛様体筋が常に緊張状態にある被訓練者は、このような訓練を行うことで毛様体筋を十分に弛緩させることができ、眼疲労解消効果を得ることができる。また、疲労などにより一時的に視力が弱くなっている被訓練者も、同様の効果が得られる。
【0036】
<第2実施形態>
以下、図面を参照して本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の眼疲労解消装置の構成および外観は、第1実施形態の眼疲労解消装置1の構成および外観と同様であるため説明を省略し、以下では、第1実施形態の眼疲労解消装置1と同じ符号を用いて説明を行う。
【0037】
図7は、第2実施形態の制御部3により実行される動作フローチャートである。
不図示の操作部を介して被訓練者により動作開始が指示されると、制御部3はこれを検知し、第1実施形態と同様に、通信制御回路5を介して眼情報測定機器6から被訓練眼の遠点位置D0を示す情報を取得する(ステップS11)。そして、取得した遠点位置D0を制御部3内の不図示のメモリに記憶する。
【0038】
次に、制御部3は、第1実施形態と同様に、各部を介して、表示器7を遠点位置D0よりも若干近方の位置(D0−α)に配置し、輻輳角度がθ1の立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS12)。
【0039】
次に、制御部3は、各部を介して、表示器7を(D0−α)の位置から遠点位置D0までゆっくりと移動しつつ、輻輳角度がθ1からθ0まで変化する立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS13)。
そして、制御部3は、表示器7を遠点位置D0に固定したまま、輻輳角度がθ0から0まで変化する立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS14)。
【0040】
次に、制御部3は、各部を介して、所定時間だけ、表示器7を遠点位置D0に固定したまま、輻輳角度が0の画像を、表示器7に表示する(ステップS15)。
そして、制御部3は、表示器7を遠点位置D0に固定したまま、輻輳角度が0からθ0まで変化する画像を、表示器7に表示する(ステップS16)。
次に、制御部3は、各部を介して、表示器7を遠点位置D0から(D0−α)の位置までゆっくりと移動しつつ、輻輳角度がθ0からθ1まで変化する立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS17)。
【0041】
そして、制御部3は、各部を介して、所定時間だけ、表示器7を(D0−α)の位置に固定したまま、輻輳角度がθ1の立体視用の画像を、表示器7に表示する(ステップS18)。
次に、制御部3は、ステップS13〜ステップS18の動作サイクルが所定回数(例えば、5回)に達したか否かを判定する(ステップS19)。
【0042】
ステップS13〜ステップS18の動作サイクルが所定回数に達した場合、制御部3は、一連の処理を終了する。一方、所定回数に達し無かった場合、制御部3は、ステップS13に戻る。
すなわち、ステップS13〜ステップS18の動作は、動作サイクルが所定回数に達するまで繰り返される。
【0043】
図8は、第2実施形態における表示器7の配置位置および表示器7に表示される画像の輻輳角度の変化を示す図である。図中のステップ番号(S11〜S19)は、図7のフローチャートと対応している。
【0044】
図8に示すように、第2実施形態では、表示器7が(D0−α)の位置から遠点位置D0までの間を移動するときには、第1実施形態と同様に、表示器7の移動に同期して、画像の輻輳角度が変化する。そして、表示器7が遠点位置D0に固定されているときには、画像の輻輳角度のみが独立に変化する。
第2実施形態において、表示器7に表示される画像は、第1実施形態と同様に、表示器7の配置位置に対応付けられた画像である。ただし、第2実施形態では、表示器7が遠点位置D0から遠点位置D0の若干近方の位置(D0−α)までの間を移動するとき(図7,8のステップS13,ステップS17)には、画像は図6(c)→図6(b)(または図6(b)→図6(c))のように変化する。また、表示器7が遠点位置D0に固定されているとき(図7,8のステップS14〜ステップS16)には、画像の輻輳角度のみが変化する(大きさは変化しない。)。 したがって、表示器7の移動に同期して画像の輻輳角度が変化する間(図7,8のステップS13,ステップS17)は、第1実施形態と同様に、被訓練眼の調節機能と輻輳機能とを同時に訓練し、表示器7の動作と独立に画像の輻輳角度が変化する間(図7,8のステップS14〜ステップS16)は、輻輳機能のみを訓練することになる。
【0045】
以上説明したように、第2実施形態によれば、被訓練眼の輻輳機能のみを重点的に訓練することができる。一般に、輻輳機能が向上すると調節機能も向上する傾向がある。したがって、このような訓練を行うことにより、眼疲労解消効果に加えて、被訓練眼の視力を上げる効果も期待できる。
また、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、装置の小型化が可能であり、さらに、被訓練者は遠近感、立体感のある自然に近い画像を目視することができる。
【0046】
なお、上記各実施形態では、表示器7の見かけの配置位置を変化させるために、表示器7の位置を移動する例を示したが、表示器7の見かけの配置位置が変化するのであれば、表示器7を固定して凸レンズ8を移動するなど、他の如何なる方法が採用されても良い。
【0047】
また、上記各実施形態において、訓練動作のプログラム(表示器7の配置位置および表示器7に表示される画像の輻輳角度の変化)は、制御部3内の不図示のメモリに予め定められている例を示したが、被訓練者により設定可能にしても良いし、眼情報測定機器6から得られる情報に基づき制御部3が決定するようにしても良い。
【0048】
さらに、上記各実施形態では、表示器7に表示する画像を、制御部3内の不図示のメモリに予め格納しておく例を示したが、通信制御回路5を介して外部から取得するようにしても良い。
また、上記各実施形態では、HMD型の表示装置を用いて説明を行ったが、左右両眼の各々に異なる画像を表示可能なものであれば、デスク置き型など如何なる形態の表示装置に本発明を適用しても良い。
【0049】
さらに、上記各実施形態では、通信制御回路5を介して眼情報測定機器6から被訓練眼の遠点位置D0を取得する例を示したが、取得するのは他の情報でも良い。例えば、被訓練眼の視力、眼鏡度数などを取得し、適当な換算方法を用いて遠点位置D0に換算すれば良い。
最後に、上記各実施形態では、それぞれ、1つの訓練動作プログラムを実行する眼疲労解消装置の例を示したが、複数の訓練動作プログラムを実行するようにしても良い。例えば、第1実施形態で説明した、表示器7の移動と同期して画像の輻輳角度を変化させる訓練動作プログラムと、第2実施形態で説明した、表示器7の移動と独立に画像の輻輳角度を変化させる訓練プログラムとを制御部3内の不図示のメモリに予め格納しておく。そして、訓練の目的(疲労回復、視力向上など)や、被訓練者の要求に応じた訓練プログラムを実行するようにすると良い。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型で、使用者(被訓練者)に対して、眼への負担が少なく、自然に近い画像を呈示することができる画像表示装置および眼疲労解消装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の眼疲労解消装置の構成および外観を示す図である。
【図2】第1実施形態の制御部により実行される動作フローチャートである。
【図3】第1実施形態における表示器の配置位置および表示器に表示される画像の輻輳角度の変化を示す図である。
【図4】第1実施形態において表示器の配置位置に応じた注目絵図の大きさを説明する図である。
【図5】第1実施形態において表示器の配置位置に応じた輻輳角度を示す図である。
【図6】第1実施形態において表示器の配置位置に応じて表示される画像を示す図である。
【図7】第2実施形態の制御部により実行される動作フローチャートである。
【図8】第2実施形態における表示器の配置位置および表示器に表示される画像の輻輳角度の変化を示す図である。
【図9】輻輳角度について説明する図である。
【符号の説明】
1 眼疲労解消装置
2 画像表示部
3 制御部
4 ミラー
5 通信制御回路
6 眼情報測定機器
7 表示器
8 凸レンズ
9 表示器移動機構
10 モータ

Claims (6)

  1. 画像を左右各々の眼に対して表示する画像表示手段と、
    前記画像表示手段を、前記両眼の光軸方向に移動する移動手段と、
    前記移動手段により前記画像表示手段が前記両眼の遠点位置に移動された状態で、該画像表示手段が表示する画像を変化させることにより輻輳角度を変化させる制御手段とを備えた
    ことを特徴とする画像表示装置。
  2. 請求項1に記載の画像表示装置において、
    前記画像表示手段が表示する画像は、使用者に立体感を与える画像である
    ことを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項1に記載の画像表示装置において、
    前記制御手段は、前記移動手段による前記画像表示手段の移動を制御するとともに、前記画像表示手段の移動に同期して、前記両眼を基準とした該画像表示手段の位置に基づき前記画像表示手段が表示する画像を変化させる
    ことを特徴とする画像表示装置。
  4. 請求項1に記載の画像表示装置において、
    前記制御手段は、前記移動手段による前記画像表示手段の移動を制御するとともに、前記画像表示手段の移動と独立に、前記両眼を基準とした該画像表示手段の位置に基づき前記画像表示手段が表示する画像を変化させる
    ことを特徴とする画像表示装置。
  5. 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の画像表示装置を備えた
    ことを特徴とする眼疲労解消装置。
  6. 請求項5に記載の眼疲労解消装置において、
    前記両眼の遠点を示す遠点情報を外部から取得するための通信手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記通信手段を介して前記遠点情報を取得し、該遠点情報に基づいて前記移動手段により前記画像表示手段を前記遠点位置に移動するともに、前記移動手段により前記画像表示手段が前記遠点位置に移動された状態で、該画像表示手段が表示する画像を変化させることにより輻輳角度を変化させる
    ことを特徴とする眼疲労解消装置。
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