JP4322539B2 - 光学系の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡大鏡などの光学系の焦点調節をする制御方法および制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弱視者の視覚補助用に自動焦点機能を備えた拡大鏡が特開２００２−３１１３４０号公報に開示されている。この拡大鏡は、自動焦点機能（オートフォーカス機能）を有する単眼式の拡大鏡であり、眼鏡（眼鏡フレーム）に取付けて使用する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１１３４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この拡大鏡は弱視者の視覚を補助するための装置であり、オートフォーカス機能により内蔵された光学系の焦点を遠距離から近距離の広い範囲で調整可能とし、良好な視野が得られるようにしている。すなわち、内蔵されたオートフォーカス機能はフォトセンサーや超音波センサを使用した距離測定機能により対象物までの距離（焦点距離）を得て、その位置に焦点が合うように光学系のレンズを移動させる。したがって、拡大鏡を装着したユーザは見たい方向に眼を向けるだけで、遠方から近傍まで、焦点の合った拡大画像を見ることができる。
【０００５】
良好な視覚を得るため、オートフォーカス機能は、視度（ディオプターあるいはジオプタ（Ｄ）、対象物までの焦点距離の逆数）がある一定の範囲だけ変化したと判断すると、レンズを移動して自動的に焦点を調整する。例えば、０．５Ｄの視度変化があったとき、すなわち、焦点距離の逆数が０．５ｍ^-1だけ変化したときに光学系の焦点を自動調整しようとすると図９のようになる。遠距離では、例えば１０ｍに焦点が合っていれば、視度変化が±０．５Ｄに相当する焦点距離の変化は６．６７ｍ〜２０ｍの範囲であり、この範囲内では光学系の焦点を調整せず、この範囲から外れたときに光学系の焦点を自動調整する。近距離では、０．５Ｄの範囲は非常に狭くなり、例えば、０．２ｍに焦点が合っていれば、±０．５Ｄに相当する焦点距離の変化は、０．１９８ｍ〜０．２０２ｍであり、この範囲を超えると、光学系の焦点を調整する。したがって、近距離においては、焦点距離が僅か±２ｃｍ（±０．０２ｍ）変化しただけで、光学系の焦点調整を行わないと良好な視覚（視力）が得られないことになる。このように、一定の視度変化により光学系の焦点を自動調整する制御方法では、視度変化に対する感度を一定に保持し、遠距離から近距離に渡り良好な視覚を得ようとすると、近距離を見る際に光学系の焦点を短い焦点距離の変動で自動調整することになり、近距離においては測定距離の微小な変化に対して焦点調整を頻繁に行う必要がある。
【０００６】
オートフォーカス機能を装着することにより、拡大鏡の焦点距離を対象物が遠方にいるときから、対象物が近傍にいるときまでスムーズに調整することができる。したがって、遠方から近傍まで見る位置を動かすことにより焦点の合った拡大像が得られるので、視力の弱いユーザにおいても遠方から近傍まで良好な視野を得ることができる。しかしながら、オートフォーカス機能を搭載していても、近傍をみるときに強い疲労感を得ることがある。その要因は、たとえば、ユーザが机の上のノートに文字を書いている場合に、ノートの紙面上に焦点を合わせたいにもかかわらず、ノートとユーザの眼の間に位置する鉛筆や手などに焦点が合ってしまうことが要因であろうと考えられている。
【０００７】
すなわち、ノートよりもっと目に近い位置にある他の物体にオートフォーカスの焦点があってしまうので、拡大鏡を介して得られる像がぼけ、拡大鏡を動かさないとして、再びノートに焦点を合わせることができない。手やノートを動かしたり、視線を動かす度に同様のことが起きる。そして、上述したように、近距離においては、視度変化が一定であるとすると僅かな距離変化に対しても、光学系は焦点調整動作を行うので、焦点は容易に変動してしまい、ユーザが疲労感を覚えてしまうことに繋がる。
【０００８】
そこで、本発明では、ユーザが近距離を見るときも疲れずに、遠方から近傍まで快適な視野が得られるように光学系を制御する方法および制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の拡大鏡は、眼鏡に付けたり、ヘッドマウントにしたりしてユーザの身体に装着して使用する。したがって、顔や体の向きを変えることにより拡大鏡の向きを変えてユーザが見たいもの、すなわち、対象物に対して光学系の対物レンズを向けて使用する。また、自動焦点調整機能は、理想的には対物レンズの軸上にある物体（対象物）との距離を測定し、その測定された距離（測定距離あるいは測距）を目標として光学系の焦点を自動調整する。
【００１０】
しかしながら、拡大鏡によって得られる視野は、ある程度の範囲で有効であり、対物レンズの軸上の対象物とユーザの視点、視線、または注視点とが一致しているとは限らない。また、対象物との距離を測定する測定機構により得られる測定距離が、対物レンズの軸上の対象物に限定されるとも限らない。したがって、ユーザの視点が置かれた対象物と、測定距離の対象となった測距対象物とが異なり、対象物と測距対象物との距離の差が自動焦点調整機能の視度変化を超えると、上記で説明したような問題が発生すると考えられる。そのような事態が発生すると、ユーザは良好な視野が得られるように、拡大鏡の向きや位置を動かして焦点を合わせる作業が必要になる。また、筆記具などに焦点が合わないように、拡大鏡の向きをかえて不自然な姿勢で、ノートなどの被写体を見ないといけない場合も考えられる。
【００１１】
さらに、プレゼンテーションあるいは講義を受けるときは、遠方のスクリーンや黒板と、手元の書類や机とを見る動作を繰り返すことになるが、拡大鏡を手元に動かしたときに近距離の焦点が定まりにくいので、遠方に対して近傍の視野が得られ難いという問題も発生する。ユーザの視点を完全にトレースし、それにあわせて、完全に雑音が入らないように自動的にかつ迅速に焦点を制御できる制御機構を設ければ、この問題を解決することも可能である。しかしながら、そのような制御機構は高価となり経済的でなく、ユーザが無理なく装着できるように小型化および軽量化することも難しい。
【００１２】
そこで、本発明においては、近距離を見る際に、対象物までの微小な距離の変化により頻繁に焦点を自動調節するのではなく、逆に自動調整の感度、すなわち、自動調節する指標となる視度変化あるいは測定距離の逆数に対する感度をむしろ下げる制御方法を提供する。すなわち、本発明の光学系の制御方法は、視覚を補助する焦点可変型の光学系と、光学系の焦点を自動調節する焦点制御機構とを有する装置の制御方法であって、光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると、光学系の焦点調節の動きを抑制するように焦点制御機構の自動調節の感度を下げる焦点制御工程を有する。したがって、本発明の焦点制御工程では、光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると対象物までの距離の変動に対して自動調節の頻度を下げ、頻繁に、あるいはユーザの意図に反して焦点が変動することを防止する。

【００１３】
また、本発明においては、視覚を補助する焦点可変型の光学系の焦点を自動調節する焦点制御手段と、光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いとの判断により、光学系の動きを抑制するように焦点制御手段の自動調節の感度を下げる感度制御手段とを有する制御装置を提供する。この制御装置は、光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると対象物までの距離の変動に対して自動調節の頻度を下げることができる。したがって、この制御装置と、この制御装置により制御される焦点可変型の光学系とを有する光学装置により、近距離を見る場合でも、疲労感を感じずに良好な視覚を得ることができる光学装置を提供できる。

【００１４】
本発明の制御方法は、視覚を補助する焦点可変型の光学系の焦点を自動調節する焦点制御機構を有する装置を制御するプログラムであって、光学系の焦点を自動調節する対象物までの距離が短いと判断すると、光学系の動きを抑制するように焦点制御機構の自動調節の感度を下げて、対象物までの距離の変動に対して焦点を自動調節する頻度を下げる焦点制御工程を実行させる命令を有するプログラムあるいはプログラム製品として提供することができ、制御装置がＣＰＵなどのプログラムで稼動する制御機構を備えている場合は、ＲＯＭなどの記録媒体に記憶して提供することにより、本発明の制御装置として機能させることができる。
【００１５】
光学系の焦点を自動調整する対象物との距離が短いと判断する方法は、いくつか考えられる。たとえば、近くを見るときは光学系を下に向けるので、光学系の向いた角度である程度判断できる可能性がある。また、近くを見るときは視点が下を向くので、視点を完全にトレースしなくても、ユーザの眼球の動きをラフにトレースするだけでも判断できる可能性がある。しかしながら、下を覗き込むなどの例外もあり、姿勢や眼球の動きをラフにトレースするだけで距離を判断するのでは、日常のさまざまな状況に合わせて距離を的確に判断できない可能性がある。
【００１６】
したがって、焦点を自動調節するために定期的に距離が測定されるので、その測定された距離が短いときに自動調整の感度を下げることが好ましい。すなわち、焦点制御工程は、対象物と予想される物との測定距離を得る測定工程と、測定された距離が短いときに自動調整の感度を下げる感度制御工程（近距離モード）とを備えることが望ましい。また、焦点制御手段は、対象物と予想される物までの測定距離を得る測定手段と、測定された距離が短いときに自動調整の感度を下げる感度制御手段とを備えていることが望ましい。これにより、適切に、かつ確実に近距離においてもユーザを疲れさせない良好な視力が得られる光学装置を提供できる。
【００１７】
感度制御工程あるいは手段は、測定距離が設定値より短いときに、選択され、そのときに、予め設定された目標距離に対して光学系の焦点を自動調節するようにできる。目標距離は、感度制御工程あるいは手段の使用の要否を選択する際に設定することができる。また、感度制御工程あるいは手段の使用を選択しなければ、近距離における自動焦点制御の感度を維持することができ、近距離においても視点が頻繁に移動する作業に適した制御方法および制御装置を提供できる。
【００１８】
また、焦点を制御する際に、光学系の焦点を自動調節するタイミングを測定距離に基づく視度変化により判断する場合は、感度制御する際に、自動調整を行う視度変化の目標値を測定距離により変えるようにしても良い。目標値は、測定距離の関数で与えることが可能であり、測定距離に対してほぼ連続的に目標値を変えたり、測定距離によって数段階に目標値を変えたりすることができる。
【００１９】
さらに、本発明の光学系の制御方法および制御装置においては、感度制御する際に、測定距離が一定時間変動しないときに視度変化の目標値を大きくすることにより、読書や文書作成などの近距離で視点の動きが少ない作業に適した感度となるように光学装置を制御できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の光学装置１を示してある。この光学装置１は、眼鏡２のフレーム３に搭載されてユーザ９の眼の近傍に装着される光学ユニット１０と、光学ユニット１０とケーブル６で接続されたインターフェイスユニット５とを備えている。光学ユニット１０は、眼鏡２と一体になり、その前方に保護カバー４が取付けられており、ユーザ９は眼鏡２を装着して使用するのと同じ感覚で本例の光学装置１を使用できる。
【００２１】
図２に、本例の光学装置１の概略構成を示してある、光学ユニット１０には、対物レンズ２１をモータ２２により移動して焦点を調整できる焦点可変型の光学系２０と、この光学系２０の焦点を対物レンズ２１がターゲットする物（対象物、以下ターゲット）との距離により自動調節する制御ユニット３０と、ターゲットまでの測定距離を得るために赤外線を出力するＬＥＤ４１と、ターゲットで反射して赤外線を捉えて測距用のデータを取得するセンサ４２とが内蔵されている。一方、インターフェイスユニット５には、光学ユニット１０に内蔵された自動焦点用の機構や、制御ユニット３０を駆動するための電力を供給するバッテリ５１と、光学ユニット１を適切に用いるために幾つかの設定を行うスイッチングユニット５２とを備えている。光学ユニット１０をサイズダウンするために制御ユニット３０をインターフェイスユニット５に収納することも可能である。
【００２２】
図３および図４を参照して光学ユニット１０について説明する。光学ユニット１０は、眼鏡２のフレーム３に取付けられたレンズ３ａとほぼ同じサイズの全体がほぼ四角箱形のハウジング１１を有し、このハウジング１１の中に、光学系２０および制御ユニット３０が収納されている。図３に示すように、ハウジング１１の表面１１ａは、光学系２０の対物レンズ２１に通じる入射窓１２と、測定センサ４２に通じる窓１３と、赤外線ＬＥＤ４１の射出窓１４が形成されている。また、図４に示すように、ハウジング１１の裏面側１１ｂには、ハウジング１１からユーザ９の眼の方向に向ってアイピース１５が突き出ており、そのアイピース１５に光学系２０の接眼レンズ２８が収納されている。また、アイピース１５の周囲に光学ユニット１０を眼鏡２のフレーム３に取付けるためのドッキングインターフェイス（取付け孔）１７が設けられている。
【００２３】
図５に、光学ユニット１０を水平に切った断面を示してある。また、図６に、光学ユニット１０のハウジング１１の裏面１１ｂを外した状態を示してある。ハウジング１１の表面１１ａに設けられた入射窓１２から入力した外光８は、ミラー２４ａにより反射されて光学系２０に入る。さらに、外光８は、対物レンズ２１を通過し、ミラー２４ｂおよび２４ｃにより立体的に向きが変えられ、アイピース１５の接眼レンズ２８を通り、ユーザ９の眼に入力される。対物レンズ２１は、モータ２２と連結機構２３を介して繋がっており、モータ２２を制御ユニット３０から駆動することにより光学系２０の焦点距離を変えることができる。
【００２４】
図２に戻って、制御ユニット３０の概略構成について説明する。この制御ユニット３０は、測距センサ４２からのデータに基づきターゲットまでの距離（測定距離）を演算する測定回路３１と、測定距離φ１に基づきモータ駆動回路２５を介して光学系２０の焦点距離を自動調整する焦点制御ユニットとして機能するマイクロコンピュータ３２と、マイクロコンピュータ３２のプログラム３４および設定値３５などが記憶されたメモリ３３とを備えている。マイクロコンピュータ３２は、光学系２０の焦点を自動調節するタイミングを測定距離φ１に基づく視度変化により判断するサンプリング機能５４と、測定距離φ１が短いときに自動調整の感度を下げて近距離モードにする感度制御機構５５と、それらからの指示に基づいて焦点を自動調整する値を算出して光学系２０に自動調整の指示を出す焦点制御機構５６として機能する。
【００２５】
さらに、インターフェイスユニット５のスイッチングユニット５２の指示により感度制御機構５５を使用するか否かを設定する近距離モード選択機能５７と、近距離モードにおいて焦点を固定する場合は、その焦点距離（目標距離）をスイッチングユニット５２の指示により設定する距離設定機能５８とを備えている。近距離モードの選択と、近距離モードにおける目標距離は、設定値３５としてメモリ３３に記憶される。
【００２６】
感度制御機構５５は、幾つかの方法により近距離モードに移行することが可能であり、移行する方法はユーザがインターフェイスユニット５により選択することができる。
【００２７】
第１の方法は、測定距離φ１が設定値φｓより短いときに自動調整の感度を下げて近距離モードに移行する方法である。さらに、この第１の移行方法において、近距離モードに移行したときに焦点距離を固定する固定焦点モードにする方法と、近距離モードに移行したときに視度変化の設定値を大きくして自動焦点の感度を下げる重み係数変化モードにする方法とがある。
【００２８】
固定焦点モードにおいては、サンプリング機能５４がマスクされる。さらに、重み係数を固定にするか、測定距離φ１の関数とする選択も可能である。固定焦点モードは重み係数を無限大にした場合に相当する。
【００２９】
また、第２の方法としては、自動的に焦点距離を制御する視度変化の量を測定距離φ１の関数として与え、サンプリング機能５４が出力するタイミングを連続的に変化させることが可能である。ユーザに違和感のない適当な関数が設定できれば、遠距離から近距離において焦点制御条件に断続性のないシームレスな視野環境を提供できる。
【００３０】
第３の方法としては、測定距離φ１が設定値φｓより短く、サンプリング機能５４において、一定時間、有意な視度変化がなかったときに、近距離モードに移行することが可能である。この方法であると、ユーザの作業環境を考慮したモード移行が行える。
【００３１】
図７に固定焦点モードの制御の一例をフローチャートで示してある。図７に示した方法では、一定の視度変化があると焦点を自動調整する通常のモードとされる（以下、基本モードＡ）と、近距離を見る状態になると、焦点を固定する近距離モードＢとが自動的に切り替わる。ステップ６１で、測定回路３１により距離φ１が得られる。ステップ６２で、その測距距離φ１が設定値φｓ、この例では５０ｃｍ以上の遠距離であれば、ステップ６３において、光学系２０は、焦点制御機構５６により基本モードＡ（通常モード）でフォーカス駆動される。
【００３２】
一方、ステップ６２で、測定距離φ１が５０ｃｍ未満の近距離であれば、ステップ６４において近距離モードの要否を選択できる。このステップ６４において、例えば、インターフェイスユニット５のスイッチングユニット５２に含まれる焦点固定ボタンを、押すことにより近距離モード選択機能５７がアクティブとなり、近距離モードに移行できる状態となる。同時に、本例では距離設定機能５８もアクティブとなり、ステップ６５において、そのときの測定距離φ１が近距離固定値（目標距離）φｃとしてメモリ３３に設定される。それと共に、ステップ６６で、焦点制御機構５６により光学系２０は、その近距離固定値にフォーカス駆動される。一方、ステップ６４において、近距離モードが必要ないと判断されれば、測定距離φ１に関係なく基本モードＡで光学系２０は制御される。
【００３３】
一旦、近距離モードＢが必要であると設定されると、その後は、測定距離φ１が設定値φｓ以下になると近距離モードＢに移行し、測定距離φ１が設定値φｓを超えると基本モードＡに移行するという制御が行われる。すなわち、ステップ６７で得られた測定距離φ１がステップ６８で５０ｃｍより大きいと判断されると、焦点制御機構５６はステップ６９で測定距離φ１に応じた焦点制御を行う（基本モードＡ）。一方、ステップ６８で、測距距離φ１が５０ｃｍ以下の近距離であると判断されると、ステップ７０で感度制御機構５５により測定距離は予め設定された近距離固定値（目標距離）φｃに固定され、焦点制御機構５６は近距離固定値φｃにより、ステップ７１で光学系２０をフォーカス制御する（近距離モードＢ）。これにより、ユーザ９は、光学ユニット１０を介して、近距離では、測距センサがターゲットとして近距離内の何を捉えようが、ステップ６５で設定された近距離固定値φｃに焦点があった良好な視覚を得ることができる。
【００３４】
この例では、希望の５０ｃｍ以下の近距離を目視して、焦点固定ボタンを押すと、その距離が記憶され、同時にピッという確認音が鳴り、近距離モードが使用可能となる。近距離モードが必要なくなったときは、再び固定焦点ボタンを押すと、近距離固定値φｃがリセットされ、ピッピッという確認音が鳴る。したがって、希望固定距離を変えたい場合は、新しい希望距離を目視し、再び焦点固定ボタンを押すことで、簡単に設定を変えることができる。
【００３５】
近距離モードＢに移行する必要がなくなったときは、インターフェイスユニット５の電源スイッチを一旦オフにすることで設定を解除しても良い。また、設定を解除するためのスイッチを別途設けておいても良い。この制御方法を採用した光学装置１では、ユーザ９は、姿勢を変えずに、光学ユニット１０により、ユーザが見たい近距離の被写体に簡単にすばやく焦点を設定することができ、その後は、近距離を見たいときは自動的にその距離に焦点が合う。このため、その都度、適当な焦点が得られる角度あるいは位置に光学ユニット１０を動かすという煩わしさを伴わず、近距離の明確な視野を得ることができる。
【００３６】
したがって、遠距離から近距離を繰り返し見るような作業、例えば、講習会やプレゼンテーションにおいて疲労感を感じずに光学装置１を使用できる。また、手や、ペンなどが測距センサ４２の視野に入っても焦点が動かないので、読書や、筆記作業も快適に行うことができる。さらに、手術に光学装置１を使用するときも、手術道具や自他の手の動きに惑わされることなく所望の位置に光学装置１の焦点を合わせておくことができるなど、本発明の光学装置１の利用範囲は広い。
【００３７】
さらに、近距離モードＢの要否を電源スイッチで設定することも可能である。すなわち、ステップ６１で電源スイッチを入れたときに測定された距離が近距離であるときは、ステップ６４で近距離モードが要求されると判断し、その測定距離をステップ６５で近距離固定値φｃとして設定するようにしても良い。この場合は、遠距離、例えば５０ｃｍを超えるターゲットを目視して電源をオンすると、基本モードＡだけが有効になり、近距離、例えば５０ｃｍ以下を目視して電源をオンすると近距離モードＢも有効になる。
【００３８】
図８に重み係数Ｇを測定距離により変える制御方法をフローチャートにより示してある。この方法は、使用者９が、近距離、例えば５０ｃｍ以下を目視し、かつある一定時間目視距離を変えなかったとき、以下の重み係数Ｇを加えた式（１）を使用し、焦点合わせを行うタイミングを制御する。すなわち、近距離では視度変化あるいは自動焦点制御においては視度変化として用いられる測定距離φ１の逆数に対する自動焦点の制御を行う感度を低く、鈍くなるようにしている。
【００３９】
１／Δφ１＝０．０５×Ｇ（φ１） （Ｇ≧１）・・・（１）
１／Δφ１は視度変化であり、焦点制御機構５６において直前の焦点合わせに用いられた測定距離をφ１´とすると以下の式（２）で表される。
【００４０】
１／Δφ１＝｜１／φ１´−１／φ１｜ ・・・（２）
すなわち、式（１）は、測定距離φ１の逆数を視度変化（１／Δφ１）として使用し、その視度変化が目標値になると自動的に焦点を調整することを示している。基本モードＡでは重み係数Ｇを１として視度変化が０．０５以上になったときに自動的に光学系２０の焦点を調整する。
【００４１】
一方、測定距離φ１が設定値φｓ以下の近距離モードＢになると、重み係数Ｇを例えば３にセットする。これにより、近距離モードＢでは、視度変化の目標値が基本モードＡの３倍となり、自動焦点調節の感度が低下する。重み係数Ｇを無限大にセットすれば、上記と同じ固定焦点モードになる。また、重み係数Ｇを測定距離φ１の連続的な関数として定義すれば、近距離モードＢと基本モードＡとは境界なくシームレスに移行する。
【００４２】
さらに、図８に示した制御方法では、近距離において、一定時間、視度が変化しなかったときに近距離モードＢに移行するようにしている。これにより、使用者９が新聞や本を読む作業を開始すると近距離モードＢに移行し、さらに、近距離モードＢにおいてもある程度の焦点調節が行われる。したがって、字を常に追い焦点面が数ｃｍだが頻繁に変わる状況において有用である。
【００４３】
先ず、光学装置１０のスイッチ２８を入れた直後の、ステップ８１では、重み係数Ｇは１にセットされる。次に、ステップ８２で感度制御機構５５は、マイクロコンピュータ３２内のタイマーをリセットし、ステップ８３でカウントダウンを開始する。ステップ８４で、測距センサ４２および測距回路３１により距離φ１を測定する。測定距離φ１が、５０ｃｍを超えていれば遠距離用の基本モードＡと判断し、重み係数Ｇを１にリセットし、ステップ８７で光学系２０をフォーカス駆動し焦点をあわせる。そして、ステップ８２へ戻り、タイマーをリセットする。
【００４４】
一方、ステップ８５で、測定距離φ１が５０ｃｍ以下の場合には、ステップ８９で測距距離φ１がメモリ３３に保存され、ステップ９０では、測定距離φ１に基づいて光学系２０はフォーカス駆動される。ステップ９１でカウントしていたタイマーがタイムアップにならなければ、ステップ８４へ戻り、距離測定と自動焦点調整とを繰り返し行う。この間、重み係数Ｇは変わらないので、サンプリング機構５４においては、測定距離φ１が近距離になった当初は重み係数Ｇが１で焦点を調節するタイミングが得られ、以下のように所定の時間が経過した後は、重み係数Ｇは３となって感度が低下した状態で焦点を調節するタイミングが得られる。
【００４５】
ステップ９１で、測定距離φ１が近距離の状態で所定の時間が経過すると、ステップ９２で、現在の測距距離φ１と、過去の測距距離を比較する。ステップ９３で、測定距離φ１の差が有意であれば、ステップ９４で感度制御機構５５は、重み係数Ｇを大きくして、自動焦点調整の感度を低下させる。これにより、以降は、近距離モードＢでステップ９０においてはフォーカス駆動される。一方、ステップ９３で、測定距離φ１が近距離であっても、測定時間中の変動が大きく、その差が有意であると判断されるとステップ９４はスキップされ、重み係数Ｇは変わらない。
【００４６】
近距離モードＢに以降して、重み係数Ｇが３になると、基本モードＡでは、測定距離φ１の中心距離２０ｃｍのとき、わずか±２ｃｍの測定距離の変化があるだけで、レンズ２１が移動（焦点調整）していたものが、中心距離が２０ｃｍのとき、測定距離φ１が約±６ｃｍの変化に対してはレンズ２１が移動せず、それ以上の測定距離φ１の変化があったときだけ焦点調整をする。したがって、ユーザ９の目的の被写体（ターゲット）の焦点面が変わらない状況においては、その目的面に常に焦点を固定できる。例えば、机の上に置いたノートを目的面とすると、ユーザ９とノート（目的面）の間に見え隠れする、筆記具やユーザ９の手を、目的面（焦点を調整するポイント）として認識せずに済む。このため、ユーザ９は、頻繁にピントが変わることなく、見たいもの（ここではノート）にピントが合う。一方、遠方の黒板を見た場合には、重み係数Ｇが１にリセットされて基本モードＡに移行し、黒板にピントが合うようにフォーカシングされる。
【００４７】
重み係数Ｇは、ユーザ９の視力、使用環境、被写体などを考慮し、最適になるように定めることができる。したがって、使用環境が変わる場合には、ユーザ９は、この近距離モードに移行しないようにセットしても良いし、重み係数Ｇを異なる値に設定しても良い。重み係数Ｇ＝１を測定距離φ１に対して一定とすれば、実質的には近距離モードには移行しない。
【００４８】
また、近距離モードに移行する際に、タイマーを用いる方法であれば、使用者９が手元の本などの字を常に追い焦点面が数ｃｍだが頻繁に変わる状況では、近距離モードに移行せず瞬時にかつ正確な焦点合わせを行わせることができる。一方、使用者９が、机の上で書き物をするような、目的焦点面が変わらない状況においては、重み係数Ｇを変えることにより、その目的面に常に焦点を固定できる。その一方で、重み係数Ｇを変える方法であれば、近距離モードにおいても適度な間隔で自動的に焦点は調整される。したがって、動きは遅いが焦点が変わるような作業には好適である。
【００４９】
なお、本例では、弱視者用の拡大鏡として利用されるのに適した単眼の光学装置１を例に説明しているが、手術用など他の用途の光学装置においても本発明は適用できる。また、本発明は、複眼用の光学装置においても適用できる。さらに、本発明の自動焦点の制御方法は、マイクロコンピュータ３２を制御するプログラム３４あるいはファームウェアとして提供することが可能であり、光学ユニット１０のハードウェア資源を特に変えずに、プログラム３４を更新することにより本発明を適用することができる。したがって、適当なＲＯＭなどの適当な記録媒体に、上記のような処理を実行可能な本発明にかかるプログラムまたはプログラム製品を記録して提供することにより本発明の制御方法を適用した光学装置を得ることが可能であり、極めて低コストで本発明を実施できる。本発明に係るプログラムは、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して提供することも可能である。
【００５０】
このように、本発明においては、近距離を見る際に、焦点を自動調節する機構の感度を一定に保って、ターゲットまでの距離の変動に対して頻繁に焦点を自動調整するのではなく、逆に感度を下げて、ターゲットまでの距離の変動に対して頻繁には自動調整しない制御方法を提供することで、高額で巨大化するハードウェアを導入してユーザ９の視点（注視点）を完全にトレースしなくても、近距離においてユーザが十分に満足しえる視野環境を提供できる。このため、低コストで軽量な光学装置により、近距離においても、ユーザ９に疲労感を与えずに常に良好な視覚を与えることが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の制御装置および光学装置は、近距離を見る際に、対象物までの距離の変動に対して頻繁に焦点を自動調節するのではなく、逆に、光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると自動調節の感度を下げて、対象物までの距離の変動に対して頻繁には自動調整を行わない焦点制御工程を設けることにより、近距離においてもユーザに疲労感を与えずに、常に良好な視野を確保可能な光学装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置を装着した状態を示す図である。
【図２】光学装置の概略構成を示す図である。
【図３】光学ユニットを正面から見た斜視図である。
【図４】光学ユニットを背面から見た斜視図である。
【図５】光学ユニットの構成を示す断面図である。
【図６】光学ユニットの背面のハウジングを外した状態を示す模式図である。
【図７】近距離モードにおいて焦点を固定する制御方法を示すフローチャートである。
【図８】近距離モードにおいて重み係数を変える制御方法を示すフローチャートである。
【図９】視度変化により焦点を自動調整する様子を説明するための表である。
【符号の説明】
１ 光学装置
９ ユーザ（装着者）
１０ 光学ユニット
１１ ハウジング
２０ 光学系
２１ 対物レンズ
２８ 接眼レンズ
３０ 制御ユニット

Claims (18)

1. 視覚を補助する焦点可変型の光学系と、前記光学系の焦点を自動調節する焦点制御機構とを有する装置の制御方法であって、
   前記光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると、前記光学系の焦点調節の動きを抑制するように前記焦点制御機構の自動調節の感度を下げる焦点制御工程を有する制御方法。
2. 請求項１において、前記焦点制御工程は、前記対象物と予想される物までの測定距離を得る測定工程と、測定された距離が設定値より短いときに前記焦点制御機構の自動調節の感度を下げる感度制御工程とを備えている、制御方法。
3. 請求項２において、前記感度制御工程では、前記焦点制御機構により、予め設定された目標距離に前記光学系の焦点を調節する、制御方法。
4. 請求項３において、前記感度制御工程の使用の要否を選択する工程と、
   前記目標距離を設定する工程とをさらに有する、制御方法。
5. 請求項２において、前記焦点制御機構は、前記光学系の焦点を自動調節するタイミングを前記測定距離に基づく視度変化により判断し、
   前記感度制御工程では、前記自動調節を行う前記視度変化の目標値を前記測定距離により変える、制御方法。
6. 請求項５において、前記感度制御工程では、前記測定距離が一定時間変動しないときに前記視度変化の目標値を大きくする、制御方法。
7. 請求項１において、前記焦点制御工程では、前記対象物までの距離の変動に対して前記焦点制御機構の自動調節の頻度を下げる、制御方法。
8. 視覚を補助する焦点可変型の光学系の焦点を自動調節する焦点制御手段と、
   前記光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いとの判断により、前記光学系の動きを抑制するように前記焦点制御手段の自動調節の感度を下げる感度制御手段とを有する制御装置。
9. 請求項８において、前記対象物と予想される物までの測定距離を得る測定手段をさらに有し、
   前記感度制御手段は、測定された距離が設定値より短いときに前記焦点制御手段の自動調節の感度を下げる、制御装置。
10. 請求項９において、前記感度制御手段は、前記焦点制御手段により、予め設定された目標距離に前記光学系の焦点を調節する、制御装置。
11. 請求項１０において、前記感度制御手段の使用の要否を選択する手段と、
    前記目標距離を設定する手段とを有する制御装置。
12. 請求項１１において、前記光学系の焦点を自動調節するタイミングを前記測定距離に基づく視度変化により判断する手段を有し、
    前記感度制御手段は、前記自動調節を行う前記視度変化の目標値を測定距離により変える制御装置。
13. 請求項１１において、前記光学系の焦点を自動調節するタイミングを前記測定距離に基づく視度変化により判断する手段を有し、
    前記感度制御手段は、前記測定距離が設定値以下のときに前記自動調節を行う前記視度変化の目標値を大きくする制御装置。
14. 請求項１３において、前記感度制御手段は、前記測定距離が一定時間変動しないときに前記視度変化の目標値を大きくする制御装置。
15. 請求項８において、前記感度制御手段は、前記対象物までの距離の変動に対して自動調節の頻度を下げる、制御装置。
16. 請求項８ないし１５のいずれかに記載の制御装置と、この制御装置により制御される焦点可変型の光学系とを有する光学装置。
17. 視覚を補助する焦点可変型の光学系の焦点を自動調節する焦点制御機構を有する装置を制御するプログラムであって、
    前記光学系の焦点を自動調節する対象物との距離が短いと判断すると、前記光学系の動きを抑制するように前記焦点制御機構の自動調節の感度を下げる焦点制御工程を実行させる命令を有するプログラム。
18. 請求項１７において、前記焦点制御工程では、前記対象物までの距離の変動に対して前記焦点制御機構の自動調節の頻度を下げる、プログラム。

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