JP4369078B2 - 立体映像を利用する視力回復装置及び立体映像の表示方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、視力回復方法と装置に関し、ＶＤＴ電子表示装置に表示された遠近立体映像をシャッター付き眼鏡を使用して見ることにより、眼の各種筋肉を活性化することにより視力を回復するための装置及び立体映像の表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコンの普及とテレビゲームの愛用と携帯電話の生活必需品化及びテレビの連続鑑賞により、これらＶＤＴ（Visual display Terminal）の画面を１メートル以内の近くで見る時間が多くなったために、いわゆるパソコン型等近視人口が著しく増大している。パソコン型等近視を直すために専門眼科医により開発されたＭＤ−ＳＳ視力回復訓練機が利用されている。
【０００３】
視力回復訓練機３０は図６に示すように、脚３１の上に水平に設けられた長台３２に溝３３を形成し、この溝３３に沿って移動する目標体３４を設ける。目標体３４は平板部３５と支柱３６からなり、平板部３５には白地にランドルト環が描かれている。ランドルト環は一般の視力検査に使用されるマークであり、上下左右の何れかに切れ眼が形成されている。支柱３６は平板部３５とともに溝３３内を所定の駆動機構により前後に移動し、訓練者は長台３２の手前に設けた四角枠３９に顎を当てて平板部３５に対面する。
【０００４】
平板部３５は四角枠３９内の訓練者の眼前１０ｃｍまで接近し、逆に最大２ｍまで離れることができる。訓練法では、近視の訓練者には例えば、平板部３５は四角枠３９内の訓練者の眼前１０ｃｍから出発して、離れる方向に移動する速度を早くし、例えば３秒間で最大２ｍまで移動させる。
【０００５】
平板部３５は四角枠３９内の訓練者から離れた２ｍ先から戻る場合は、接近する方向に移動する速度を遅くし、例えば１２秒間で目前１０ｃｍまで接近させる。遠視の訓練者には逆の速度で平板部３５を移動させる。このような訓練を１回に３分間行う。訓練者の両眼が平板部３５を追跡することで、外界の映像を眼の網膜に正しく結像するように機能する毛様体と眼球移動筋等が鍛えられる。
【０００６】
次に方向遠近トレーニング法では図７に示す１５点紙４０を使用する。１５点紙４０は例えばＡ４用紙に上方に左から右に等距離に数字１〜５を、中央に左から右に等距離に数字６〜１０を、下方に左から右に等距離に数字１１〜１５を表示する。訓練者は１５点紙４０を両手で持ち、顔を正面中央の数字８に向けたまま、まず数字１から始めて１５まで眼球を動かすことで順番に視認する。次に数字１と２を同時に視認することから始めて順次１３と１４まで眼球を動かすことで順番に視認する。
【０００７】
また次に数字１と２と３を同時に視認することから始めて順次１３と１４と１５まで眼球を動かすことで順番に視認する。更にまた数字１と２と３と４を同時に視認することから始めて順次１３と１４と１５まで眼球を動かすことで順番に視認する。同時視認する数字を増加したり、読み順を逆に１５から始めたりして毎日１０分以上続ける。かくして毛様体と眼球移動筋等が鍛えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＤ−ＳＳ視力回復訓練機では極めて効果的で確実な視力回復方法と装置ではあるが、診療所に行かなければならないので多忙な訓練者にはその恩恵が受けられない欠点があった。また、当該装置を購入することも可能であるが、高価であり、長さが２ｍ以上もあり、住宅の空間を必要とするという問題があった。また方向遠近トレーニング法では、簡単で低価格で効果も良く手軽に実現できるが、人間の本来の怠慢により、訓練を続行する人が少なくなるという欠点があった。
【０００９】
この発明は、多忙な視力回復希望者にとっても、視力回復訓練に怠慢な人であっても継続が確実になり、簡単で低価格で効果も高く期待できる眼の各種筋肉を活性化させ、以て視力を回復させるための装置及び立体映像の表示方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、第１の発明は、左右の眼に対応した左眼用映像データと右眼用映像データとをメモリから読み出して電子式表示画面に交互に表示し、これらの表示と同期して開閉する眼鏡を観察者が左右の眼に掛けて前記映像をみる際に、前記左眼用映像と右眼用映像との間に輻輳角と視差とが発生することにより、観察者の脳では立体映像を認識させて視力回復を図る立体映像表示装置を使用し、前記立体映像が前記画面上で表示される位置と面積が常時変化するように前記左眼用映像データと右眼用映像データとが作成されているとともに、観察者が前記立体映像に常に焦点を合わせて見る状態で、前記立体映像が前記眼鏡の近くに見えるように前記輻輳角と視差とを設定して表示し、その後次第に眼鏡から離隔方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示し、次に遠くに在る前記立体映像を前記眼鏡に接近方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示し、これら離隔・近接動作を繰り返し行う表示形態とすることを特徴とする立体映像の表示方法である。
【００１１】
第２の発明は、左右の眼に対応した左眼用映像データと右眼用映像データとをメモリから読み出して電子式表示画面に交互に表示し、これらの表示と同期して開閉する眼鏡を観察者が左右の眼に掛けて前記映像をみる際に、前記左眼用映像と右眼用映像との間に輻輳角と視差とが発生することにより、観察者の脳では立体映像を認識させる立体映像表示装置であって、前記メモリには、前記立体映像が前記画面上で表示される位置と面積が常時変化するように構成された前記左眼用映像データと右眼用映像データとを格納し、前記立体映像が、前記眼鏡の近くに見えるように前記輻輳角と視差とを設定し、その後次第に眼鏡から離隔方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させるとともに、更に遠くに在る前記立体映像を前記眼鏡に接近方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示させる移動制御部と、これら離隔・接近移動を繰り返し行う繰返制御部とを設け、観察者がこの立体映像に常に焦点を合わせて見ることで、観察者の眼の周りの毛様体と眼球移動筋を刺激し、視力回復を図ることを特徴とする視力回復装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
人間において、左右の眼に同一の物体であっても眼の並んだ水平方向に位置がずれた視差を有して結像している。眼に近い位置の物体の視差は遠い物体の視差より大きくなっている。遠くになればなるほど視差は小さくなる。更に左右の眼は、見ている物体に対して輻輳角を形成するが、眼に近い位置の物体の輻輳角は遠い物体の輻輳角より大きくなっている。遠くになればなるほど輻輳角は小さくなる。人間の脳はこれら輻輳角と視差により当該物体の立体像を形成し且つ遠近を判断している。
【００１３】
一方立体映像表示装置では、電子的に表示映像中に輻輳角と視差とを発生させるようにしており、特定の立体映像を視認しようとすると、左右の眼は当骸映像（虚像）に焦点を合わせるように毛様体と眼球移動筋等が活動する。発明者の実験によれば、ＭＤ−ＳＳ視力回復訓練機や方向遠近トレーニング法での訓練に受けるのほぼ同様な疲労感を左右の眼の周りに感じた。
【００１４】
以下、この発明の映像表示方法と視力回復装置について、使用する視力回復装置が卓上コンピュータ（パソコン）である場合を例に説明する。図１は視力回復装置の全体外観を示す。図１において、この視力回復装置は立体映像表示装置を使用し、論理回路部１と表示装置２と赤外線発光装置３とシャッター付き眼鏡４とキーボード５とで構成される。３次元（３Ｄ）映像を見る際に使用するシャッター付き眼鏡４と赤外線発光装置３等については、ＵＳＰ５８０８５８８に詳細に開示があるので説明は省略する。
【００１５】
論理回路部１は本体部であり、ＣＤ−ＲＯＭ（円盤状高密度読出用記憶媒体）やＦＤ（フロッピーディスク）やＣＶＤ等の読み取り装置を備え、内部には記憶装置のＨＤ（ハードディスク）を備えている。これらＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ又はＨＤには、各種のプログラムとともに、視力回復プログラム（ソフト）が予め記憶されている。視力回復プログラムは、従来のＭＤ−ＳＳ視力回復訓練機で使用される平板部３５に類似した映像を示すものや、方向遠近トレーニング法で使用される１５点紙４０中の数字と類似した立体映像を示すものを作成できる。
【００１６】
次に視力回復装置の回路構成を図２に従って詳しく説明する。図２において、視力回復装置は、表示装置２とスピーカー９と眼鏡４とキーボード５と赤外線発光装置３と論理回路部１とから構成される。論理回路部１はＣＰＵ２３と基本メモリ６と映像メモリ７と音声メモリ８と第１電子スイッチ１０と第２電子スイッチ１１と第１モード発生部１２と第２モード発生部１３と赤外線発光装置３とから構成される。
【００１７】
基本メモリ６にはソフトが格納され、このソフトはＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ等から取り込まれる。このソフトはＣＰＵ２３の指令により分離されて、立体映像データが立体映像メモリ７に、音声データが音声メモリ８にそれぞれ送られる。映像メモリ７は左メモリ１４と右メモリ１５から構成され、第１電子スイッチ１０はＣＰＵ２３からのタイミング信号Ｐにより左メモリ１４と右メモリ１５とを切り替えて読み出す。このタイミング信号Ｐは同時に赤外線発光装置３にも送られる。
【００１８】
第２電子スイッチ１１はＣＰＵ２３からの切り替え信号Ｑにより第１モード発生部１２と第２モード発生部１３を切り替える。第１モード発生部１２は通常速度の表示画面数６０サイクルであり、第２モード発生部１３は高速の表示画面数１２０サイクルである。
【００１９】
ＣＰＵ２３は、かくして表示装置２を、通常のスキャンから２倍速（高速）スキャンモードに切り替える。なお、立体映像テレビの構造については、特開平８−２０５５１、特開平９−２００９０４、ＵＳＰ５５１０８３２に詳しく開示されているので更なる説明は省略する。パソコンの画面ではノンインターレース式の高解像通常スキャンであり、高価な大画面のデジタルディスプレイは、取り込みビデオ信号の特性に自動的に対応して、ノンインターレース式の高解像でかつ高速スキャン表示にモード切り変えがＣＰＵ２３の命令に従って電子スイッチ１１により行われる。
【００２０】
かくして立体映像表示装置の画面５０には、左眼用の映像と右眼用の映像とが時間的に交互に表示される。シャッター付き眼鏡４には左右の液晶レンズ部に対応した液晶シャッターが設けられ、赤外線発光装置３からの赤外線の開閉信号により交互に開閉される。脳ではこれらの左右の眼から入った映像を合成して表示装置５０上に３Ｄ映像を認識する、左右の眼にはそれぞれ３０ヘルツの画面が見えるので、滑らかな立体映像として無理なく認識される。
【００２１】
次に動作について説明する。事務機の作業者やゲームのプレーヤがパソコンの前に座り、パソコン使用を開始すると、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ又はＨＤや基本メモリ６から、視力回復プログラムがＣＰＵ２３により読み出される。プレーヤが即観察者や訓練者に自動的に成り変ることになる。メニューには例えば立体遠近映像と立体方向性映像とがあり、立体遠近映像を選択すると図３（概念的に表示）が、また立体方向性映像を選択すると図４（概念的に表示）が表示装置２に択一的に表示される。
【００２２】
立体遠近映像の場合には、図３において、表示装置２には眼鏡４に接近した位置（画像は表示装置２に写るが）には、立体映像１０ａが表示され、その後次第に眼鏡４から遠ざかって表示される。やがて所定時間後には遠くに立体映像１０ｂが表示される。眼鏡４を掛けた訓練者は立体映像１０ｂをはっきり視認するように自己の眼の焦点調整を行う。
【００２３】
訓練者は立体映像１０ａが文字である場合は、文字を読むように努力する。この時自動的に毛様体と眼球移動筋等が活動して、水晶体の厚みを調整し、文字像が正確に網膜上に焦点を結ぶようになる。文字を読むために、網膜上に焦点を結ぶように毛様体と眼球移動筋等が活動する。立体遠近映像の場合には、訓練者は予め、立体映像１０ａの離隔速度ｖ１と移動範囲距離Ｌと訓練中の音声の指定を入力できる。例えば移動範囲距離Ｌを１０ｍに設定し、離隔速度ｖ１＝１０ｍ／６秒と接近速度ｖ２＝１０ｍ／１２秒等をキーボード５から入力する。
【００２４】
立体映像１０ａのその他の形状については、図５に例示するように、魚、猫、ハート形、星、円、三角、四角或いはその他の立体キャラクター等が選択できる。又これらの立体映像１０ａはそれぞれ大きさも自由に設定できるとともに、その色彩についても赤、青、黄、紫、橙、ピンク、あるいは色縞模様など各種選択できる。音声メモリ８からの音声データは所定処理の後スピーカー９に送られる。訓練中の音声は例えば島崎藤村の詩の朗読や古典音楽、歌謡曲、ポップス、ジャズ、民謡又は風の音、波の音等を一覧から各種選定できる。
【００２５】
立体映像の移動距離Ｌを割る時間の秒数を大又は小に設定することで、立体映像１０ａの遠ざかる速度を調整する、若年者で近視の訓練者は遠くが見え難いので、図３において離隔速度ｖ１を早く（時間の秒数を小に設定）して毛様体と眼球移動筋等の運動力を高めるようにできる。若年者で近視の訓練者は近くは良く見えるので、接近速度v2は遅く（時間の秒数を大に設定）して毛様体と眼球移動筋等の運動力を緩やかにできる。
【００２６】
一方年配者の遠視の訓練者は遠くが良く見えるので、離隔速度ｖ１を遅く（時間の秒数を大に設定）して毛様体と眼球移動筋等の運動力を緩やかにできる。 年配者の遠視の訓練者は近くが見え難いので、接近速度ｖ２を早く（時間の秒数を小に設定）して毛様体と眼球移動筋等の運動力を高めるようにできる。パソコン等で事務作業を始める前や途中の休憩時間に、終了時に約３、４分毎回この訓練を実行する。方向遠近トレーニング法の類似方法では、図４に示すように立体映像１０ａが左眼の左上に極めて近くまで接近し、次第に画面中央の奥に向かって遠のいて行く。
【００２７】
立体映像が遠のく速度や近づく速度はキーボード５から適当の数値を設定できるようにする。この立体映像１０ａを訓練者は両眼で追跡する、この時顔は正面を向いたままとし、両眼球を動かして立体映像１０ａの例えば文字を視認（焦点を合わせる）するようにする。両眼で追跡することで、両眼の毛様体と眼球移動筋等が活発に動くか動こうと伸びたり縮んだりする。
【００２８】
次に立体映像１０ｂは奥の中央部から次第に右眼の右上方向に向かって近づいてくる。実際の立体映像は画面上に表示されるが、立体映像を視認するためには、訓練者の両眼を虚像に焦点を合わせなければならないので、現実の物体が離隔接近する時のように、両眼は毛様体と眼球移動筋等を動かすことになる。更に、立体映像が右眼の右上に極めて近くまで接近し、次第に画面中央の奥に向かって遠のいて行く。
【００２９】
また次に立体映像１０ｂは奥の中央部から次第に右眼の右下方向に向かって近づいて来る。同様に今度は立体映像が左眼の左下に極めて近くまで接近し、次第に画面中央の奥に向かって遠のいて行く。これら接近・離隔の位置と速度や移動順序はいろいろとキーボード５から予め訓練者の視力に応じて適当に設定できる。
【００３０】
この方法でもキーボード５により立体映像１０ａはそれぞれ大きさも自由に設定できるとともに、その色彩についても赤、青、黄、紫、橙、ピンク、又は色縞模様など一覧表から各種選択できる。訓練中の音声もキーボード５により例えば島崎藤村の詩の朗読や古典音楽、歌謡曲、ポップス、ジャズ、民謡又は風の音、波の音等を一覧表から各種選定できる。
【００３１】
パソコン等で事務作業を始める前や途中の休憩時間に、終了時にＣＰＵ２３は必ずこの視力回復ソフトを基本メモリ６から読み出し、実行するようにする。この訓練は約３、４分間持続できるようにタイマー等で最小時間を設定して、パソコンに向かう時は毎回この訓練を実行しなければならないようにできる。
【００３２】
電子式表示装置２は立体映像表示機能があれば、卓上電子計算機（ＣＲＴ型パソコン）やノート型電子計算機（液晶型小型パソコン）や携帯電話（液晶表示装置込ＰＨＳ、その他電話）や携帯用電子端末（ＰＤＡ）やヘルメット型電子表示装置（ＨＭＤ）や眼鏡組込型電子表示装置やテレビゲーム装置（表示装置をテレビ受像機とするもの）であってもよい。なお更に、立体映像表示装置は眼鏡の不要なレンチキュラ方式立体ディスプレイやパララックスバリア方式やダブルイメージスプリッタ方式等でもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、視力回復装置は何時でも、事務所や自宅や通勤電車内等どこでも誰でも利用できるので、多忙な視力回復希望者や、視力回復訓練に怠慢な人であっても訓練継続が確実になる。発明の装置はプログラムやソフトを組み込むだけであり、立体映像表示機能があれば、既に所有するパソコン装置が利用できるので、低価格で効果も高く期待できる。電子表示装置を見ることが、仕事の一環となった今日では、近視や疲れ目や乱視が発生する恐れが多くなっている。しかし逆にこれら電子機器に立体映像表示機能を持たせて、本発明の視力回復装置と立体映像表示方法を適用すれば、強制的に自動的に勤務時間内に視力回復が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の視力回復装置の全体の外観を示す図である。
【図２】この発明の視力回復装置の回路構成を示す図である。
【図３】この発明の視力回復方法が立体遠近映像の場合を説明する図である。
【図４】この発明の視力回復方法を方向遠近トレーニング法として説明する図である。
【図５】この発明の視力回復装置の立体映像の種類を示す図である。
【図６】従来の視力回復方法が実物による遠近方法の場合を説明する図である。
【図７】従来の実物による方向遠近トレーニング法の場合を説明する図である。
【符号の説明】
１ 論理回路部
２ 表示装置
３ 赤外線発光装置
４ シャッター付き眼鏡
５ キーボード
６ 基本メモリ
７ 映像メモリ
８ 音声メモリ
１０ 第1電子スイッチ
１１ 第2電子スイッチ
１２ 第1モード発生部
１３ 第2モード発生部
２３ ＣＰＵ

Claims (14)

1. 左右の眼に対応した左眼用映像データと右眼用映像データとをメモリから読み出して電子式表示画面に交互に表示し、これらの表示と同期して開閉する眼鏡を観察者が左右の眼に掛けて前記映像をみる際に、
   前記左眼用映像と右眼用映像との間に輻輳角と視差とが発生することにより、観察者の脳では立体映像を認識させて視力回復を図る立体映像表示装置を使用し、前記立体映像が前記画面上で表示される位置と面積が常時変化するように前記左眼用映像データと右眼用映像データとが作成されているとともに、
   観察者が前記立体映像に常に焦点を合わせて見る状態で、前記立体映像が前記眼鏡の近くに見えるように前記輻輳角と視差とを設定して表示し、
   その後次第に眼鏡から離隔方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示し、
   次に遠くに在る前記立体映像を前記眼鏡に接近方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示し、
   これら離隔・近接動作を繰り返し行う表示形態とすることを特徴とする立体映像の表示方法。
2. 前記立体映像の前記離隔・接近移動中に音声を再生し、観察者が耳で聞くことを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
3. 前記立体映像の前記離隔移動中と接近移動中の速度が互いに相異することを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
4. 前記立体映像は前記眼鏡の正面と前記画面の中央部との間で離隔・接近移動している如くに見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
5. 前記立体映像は前記眼鏡の斜め左または右上方と前記画面の中央部との間で離隔・接近移動している如くに見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
6. 前記立体映像は前記眼鏡の斜め左または右下方と前記画面の中央部との間で離隔・接近移動している如くに見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
7. 前記立体映像の離隔移動中と接近移動中の速度が互いに相異し、且つこれらの速度は観察者の視力に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
8. 前記立体映像の離隔・接近移動の繰り返し回数を観察者の視力に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
9. 前記立体映像が前記離隔・接近移動中に回転運動する如くに見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
10. 前記立体映像が文字や記号や図柄であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像の表示方法。
11. 前記立体映像の文字や記号や図柄が立体的に描画上加工されていることを特徴とする請求項１０に記載の立体映像の表示方法。
12. 左右の眼に対応した左眼用映像データと右眼用映像データとをメモリから読み出して電子式表示画面に交互に表示し、これらの表示と同期して開閉する眼鏡を観察者が左右の眼に掛けて前記映像をみる際に、前記左眼用映像と右眼用映像との間に輻輳角と視差とが発生することにより、観察者の脳では立体映像を認識させる立体映像表示装置であって、
    前記メモリには、前記立体映像が前記画面上で表示される位置と面積が常時変化するように構成された前記左眼用映像データと右眼用映像データとを格納し、
    前記立体映像が、前記眼鏡の近くに見えるように前記輻輳角と視差とを設定し、その後次第に眼鏡から離隔方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させるとともに、更に遠くに在る前記立体映像を前記眼鏡に接近方向に移動して見えるように前記輻輳角と視差とを変化させながら表示させる移動制御部と、
    これら離隔・接近移動を繰り返し行う繰返制御部とを設け、観察者がこの立体映像に常に焦点を合わせて見ることで、観察者の眼の周りの毛様体と眼球移動筋を刺激し、視力回復を図ることを特徴とする視力回復装置。
13. 立体映像表示装置には音声再生部を設け、前記離隔・接近移動中に音声を再生することを特徴とする請求項１２に記載の視力回復装置。
14. 前記電子式表示装置が卓上電子計算機やノート型電子計算機や携帯電話や携帯用電子端末やテレビゲーム装置であることを特徴とする請求項１２に記載の視力回復装置。

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