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