JP6239174B1 - ピンホールコンタクトレンズ及びスマートコンタクトシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ピンホール像の質を向上できるようにすると共に、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にもできて、高付加機能が実装できるようにする。【解決手段】本発明に係るピンホールコンタクトレンズ１００は、人の角膜に装用可能なレンズ部材１１、円状を有してレンズ部材のほぼ中央に配置されて、装用者の網膜上にピンホール像を結像するピンホール領域１２、このピンホール領域１２の外郭側に設けられて光を遮光する遮光領域１３、及び、この遮光領域１３の外郭側に設けられて光を通過させる透明領域１４を有するピンホールレンズ部材１０と、ピンホール領域１２、透明領域１４及び遮光領域１３のいずれか１つの領域に配置され、ピンホールレンズ部材１１の少なくとも遮光領域１２の角膜装用側に配置された自発光素子を有し、この自発光素子の光を制御情報に基づいて表示制御をしてピンホール像に与える電子部材２０とを備えるものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、角膜に装着して使用されるピンホールコンタクトレンズ及びスマートコンタクトシステムに関する。詳しくは、ピンホール領域、透明領域及び遮光領域の少なくともいずれか１つの領域に電子部材が配置され、ピンホール領域を通過する光に対し、透明領域を通過する光および遮光領域に吸収される光の少なくともいずれか一方を制御情報に基づいて電気的に光学処理してピンホール像に与えるようにしたスマートコンタクトレンズ及びこれを用いたスマートコンタクトシステムに関するものである。

人が視認する被写体像は、角膜から入射された被写体光が角膜と水晶体で屈折されて硝子体に入り、硝子体の裏面側の網膜で結像され、結像された視覚情報が視神経経由で大脳に送られることにより視覚として認識される。このとき、被写体光が網膜より前方や後方で結像すると、近視や遠視となる。また、角膜や水晶体にゆがみが生じると、網膜に焦点が合わず乱視となる。

このような近視や遠視、乱視等を矯正する手段として、めがねによる矯正や、コンタクトレンズによる矯正などが広く行われている。また、老眼の矯正では１枚のレンズに遠用部と近用部とを備えた遠近両用めがね（バイフォーカルレンズ）等が利用されている。

一方、人の眼に装用可能なピンホールコンタクトレンズが考案されている。ピンホールコンタクトレンズはレンズ部材を有し、レンズ部材にはピンホール領域、遮光領域及び透明領域が設けられている。ピンホール領域は、レンズ部材のほぼ中央部に配置されると共に円状を成している。ピンホール領域の外郭側には遮光領域が環状に設けられ、その外郭側には環状に透明領域が設けられている。

ピンホールコンタクトレンズによれば、当該レンズ装用者の眼に光を当てたとき、透明領域では光が通過するのに対して遮光領域では光を遮光するようになる。ピンホール領域には、遮光領域により制限された中心の光が集束して通過するようになる。これにより、装用者の網膜上には焦点深度をもたらすピンホール像を結像するようになる。ここに焦点深度とは焦点が合っている状態で被写体がキレイに見える視軸方向への範囲をいう。

この種のピンホールコンタクトレンズによれば、光の回折を原因とした環状のグレイ像（単にリング像という）が視野に現れることが知られている。このリング像を低減するべく明るさを得るために、遮光領域の外郭周縁に微細な孔を設けたものが特許されている（特許文献１参照）。

また、近年、スマートコンタクトレンズと呼ばれる技術が特許又は開示されている。例えば、コンタクトレンズ用の非平面基材に電子構造要素を、薄膜製造技術を適用して実装した電子コンタクトレンズが開示されている（特許文献２）。

更に、眼球に装用可能なレンズアレイに、液晶表示装置や、有機ＥＬ等の表示部を実装し、外部からの実像に、表示部による虚像を網膜上に結像できるようにした画像表示装置及び方法が特許されている（特許文献３）。

眼科医療に特化したものでは、樹脂製のレンズに無線通信部及び生体センサを実装し、バックスキャッター（後方散乱無線通信）を利用して、血糖値を自動的に測定可能なバイオセンサが開示されている(特許文献４)。

更に、コンタクトレンズ基板に光通信部及び光検出器を実装し、外部からの光変調波に応答してデータを読み出すようにしたコンタクトレンズが特許されている(特許文献５)。

また、コンタクトレンズに圧力センサを実装し、角膜変移を測定して角膜の変形を監視する眼圧監視装置が特許されている（特許文献６）。

更にまた、電気駆動用のＩＯＬ（眼内レンズ）、電解コンデンサ及び圧電膜を備え、毛様体の動きに応じて圧電膜が発生する電荷をコンデンサに蓄積し、この電力でＩＯＬを駆動し、レンズ度数を制御可能な電気駆動用眼内レンズが開示されている（特許文献７）。

特許第４８２８０００号公報 特開２０１３−１２２５９１号公報 特許第４７５２３０９号公報 米国特許第８６０８３１０号明細書 米国特許第９１５８１３３号明細書 特許第５９９２４２４号公報 特許第５２４４０９２号公報

ところで、従来例に係るピンホールコンタクトレンズによれば、次のような問題がある。
ｉ．特許文献１に記載されたピンホールコンタクトレンズによれば、リング像の低減及び明るさ確保のための微細な孔が、遮光領域に外郭周縁に固定して形成されている。この孔は、最適となる個数が予め見出され、ここで見出された孔の個数に基づく光が像周辺に導かれる構造を採っている。

このため、明るい場所及び暗い場所（環境）を通して、一様の光がピンホール像の周辺に結像されてしまい、ピンホール像の劣化のおそれが懸念されるという問題がある。

ｉｉ．一方、特許文献２〜７に記載のスマートコンタクトレンズ（システム）によれば、コンタクトレンズに表示部やセンサ等を設け、コンタクトレンズによる実像を網膜に結像しつつ、当該実像に対して、外部情報に基づく虚像を網膜上で合成したり、眼科特有のデータを取り出したりするようになされる。

このため、ピンホール機能を有さない極一般的なコンタクトレンズに対して、その付加価値を高めることができても、ピンホール効果を応用したコンタクトレンズについては、何らの工夫無しにその付加価値を高めることができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ピンホール像の質を向上できるようにすると共に、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応可能で、かつ、高付加機能実装可能なピンホールコンタクトレンズ及びスマートコンタクトシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るピンホールコンタクトレンズは、請求項１に記載のように、人の角膜に装用可能なレンズ部材、円状を有して前記レンズ部材のほぼ中央に配置されて、装用者の網膜上にピンホール像を結像するピンホール領域、このピンホール領域の外郭側に設けられて光を遮光する遮光領域、及び、この遮光領域の外郭側に設けられて光を通過させる透明領域を有するピンホールレンズ部材と、ピンホールレンズ部材の少なくとも遮光領域の角膜装用側に配置された自発光素子を有し、自発光素子の光を制御情報に基づいて表示制御をしてピンホール像に与える電子部材とを備え、電子部材は、アンテナ素子を有して制御情報を送受信する無線通信部と、赤色発光素子、青色発光素子及び緑色発光素子を有して制御情報に基づく映像をピンホール像の周囲に結像する表示部と、無線通信部からの制御情報に基づく映像をピンホール像の周囲に結像するように表示部を表示制御する制御部とを有し、自発光素子は、M行×N列のマトリクス状に配置され、かつ、遮光領域の周囲に放射状に配置されるものである。本発明において、「ほぼ中央」とは、レンズ部材の中央部と中央部の周辺を含む。

請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズによれば、本発明に係るピンホールコンタクトレンズを角膜に装着すると、透明領域では光が通過するのに対して遮光領域では光を遮光するようになる。ピンホール領域には、遮光領域により制限された中心の光が集束して通過する。このとき、電子部材によって、網膜に結像されるピンホール像の周辺の明るさを動的に補正できるばかりか、ピンホール像そのものに虚像を合わせて結像できるようになる。

請求項２に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、無線通信部が、ピンホールレンズ部材の透明領域の外周縁に沿って設けられ、ループ状を成したアンテナ素子を有するものである。

請求項３に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、制御部が、ピンホールレンズ部材の遮光領域に設けられ、無線通信部及び表示部に接続され、制御情報に基づいて当該無線通信部及び表示部の入出力を制御するマイクロプロセス素子を有するものである。

請求項４に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、ピンホールレンズ部材は、無線通信部、表示部及び制御部を駆動する電源部を備え、電源部には、無線誘導給電方式、光学変調波給電方式、太陽光給電方式のいずれか１つの方式を有する蓄電素子が備えられるものである。

請求項５に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項４において、無線通信部、表示部、制御部及び電源部の少なくともいずれか一部の電子部材が、人の眼瞼内に装用可能なＣ形状の基幹本体に実装されるものである。

請求項６に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、ピンホールレンズ部材に撮像素子が設けられるものである。

請求項７に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、ピンホールレンズ部材に記憶素子が設けられるものである。

請求項８に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１において、ピンホールレンズ部材に圧力検知素子を有するものである。

請求項９に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１の電子部材において、レンズ部材が表面側のレンズ部材及び裏面側のレンズ部材を有し、電子部材が表面側のレンズ部材及び裏面側のレンズ部材によって挟み込まれたサンドイッチ構造を有するものである。

請求項１０に記載のピンホールコンタクトレンズは、請求項１のピンホールレンズ部材において、ソフトコンタクトレンズ及びハードコンタクトレンズの少なくとも、いずれかの一つから構成されるものである。

請求項１１に記載のスマートコンタクトシステムは、請求項１から請求項１０に記載のいずれかのピンホールコンタクトレンズと、このピンホールコンタクトレンズとデータ通信可能な外部機器と、この外部機器とデータ通信可能なスマートフォンとを備えるものである。

本発明に係るピンホールコンタクトレンズによれば、網膜に結像されるピンホール像の周辺の明るさを動的に補正できるので、光の回折を原因とした環状のグレイ像（リング像）を緩和できるようになる。

また、本発明によれば、ピンホールによる実像を結像しつつ、当該実像に対して、制御情報に基づく虚像を網膜上で合成するように結像できる。これにより、ピンホール像を強調できるばかりか、角膜・水晶体・硝子体がほとんど機能しない視力弱者であっても外界像を視認できるようになる。この結果、眼鏡タイプのＱＤレーザー光走査型の網膜投影方式に比べて簡易な素子でスマートコンタクトレンズを構成できるようになる。

これにより、従来のピンホールコンタクトレンズの機能を維持しつつ、当該コンタクトレンズ装用者の脳に、制御情報に基づく映像等をリアルタイムに認知させることができる。従って、ピンホール像の質向上を図ることができると共に、本来のピンホールによる焦点深度を利用して、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応可能かつ高付加機能実装可能なスマートコンタクトレンズを提供できるようになる。

本発明に係るスマートコンタクトシステムによれば、本発明に係るいずれかのピンホールコンタクトレンズが備えられるので、ピンホールによる焦点深度が利用され、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応され、かつ、眼圧・血糖・光検出機能等の高付加機能が実装されたスマートコンタクトレンズを用いた遠隔診療治療総合システムを提供することができる。

本発明の各実施形態に係るピンホールコンタクトレンズの構成例を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ１００の構成例を示す平面図である。 ピンホールコンタクトレンズ１００の装用例を示す正面図である。 Ａ及びＢはピンホールコンタクトレンズ１００の機能例に係る装用時の眼球の側面図及び正面図である。 各実施形態に係る制御系の構成例を示すブロック図である。 各実施形態に係るスマートコンタクトシステム９００の構成例を示すブロック図である。 ピンホールコンタクトレンズ１００の形成例を示す分解斜視図である。 第２の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ２００の構成例を示す平面図である。 ピンホールコンタクトレンズ２００における明るさ補正モードのフローチャートである。 Ａ及びＢは第３の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ３００の機能例を示す眼球の側面図及び正面図である。 ピンホールコンタクトレンズ３００における位置合わせ支援モードのフローチャートである。 第４の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ４００に係る構成例を示す平面図である。 ピンホールコンタクトレンズ４００における第１映像合成モードのフローチャートである。 第５の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ５００の構成例を示す平面図である。 Ａ及びＢはピンホールコンタクトレンズ５００の機能例を示す眼球の側面図及び正面図である。 ピンホールコンタクトレンズ５００における第２映像合成モードのフローチャートである。 Ａは第６の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ６００の構成例を示す基幹本体３８の装用時の正面図であり、Ｂは薬剤収容部３３及び電子部材２０の装着例を示す正面図である。 ピンホールコンタクトレンズ６００における眼圧検知モードのフローチャートである。 第７の実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ７００の構成例を示す平面図である。 ピンホールコンタクトレンズ７００における撮像モードのフローチャートである。

以下、図１〜図２０を参照して、発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について説明する。

＜第１実施形態＞
図１のピンホールコンタクトレンズ１は、スマートコンタクトレンズであり、後述する本発明に係る各実施形態のピンホールコンタクトレンズ１００〜７００の構成例を示している。以下で、各実施形態に係るピンホールコンタクトレンズ１の構成例を、第１実施形態のピンホールコンタクトレンズ１００を用いて説明する。また、第２〜第７実施形態のピンホールコンタクトレンズ２００〜７００において、第１実施形態のピンホールコンタクトレンズ１００と同じ構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。ピンホールコンタクトレンズ１００は図１において、人の角膜に装用可能なピンホールレンズ部材１０及び電子部材２０を有している。ピンホールレンズ部材１０は、レンズ部材１１を有する。レンズ部材１１のほぼ中央にはピンホール領域１２が配置されて、このピンホール領域１２を通過するビーム状の光Ｌａにより、装用者の網膜８６（図４参照）上にピンホール像を結像するようになる。なお、「レンズ部材１１のほぼ中央」とは、レンズ部材１１の中央部と中央部の周辺を含む。

ピンホール領域１２の外郭側には遮光領域１３が設けられて光Ｌｂを遮光するようになる。ピンホール領域１２は、ピンホール像を再現性良く結像できるために正円状を成すように構成するとよい。遮光領域１３の外郭側には透明領域１４が設けられて、透明領域１４は、光Ｌｃを通過させる。

ピンホール領域１２、遮光領域１３及び透明領域１４のいずれか１つの領域には、アンテナ素子２１（図２参照）を含む電子部材２０が配置され、ピンホール領域１２を通過する光Ｌａに対し、遮光領域１３に吸収される光Ｌｂ及び、透明領域１４を通過する光Ｌｃの少なくともいずれか一方を制御情報Ｄｃ１、Ｄｃ２に基づいて電気的に光学処理してピンホール像に与えるように機能する。更に、ピンホール領域１２を通過する光Ｌａに対し、制御情報Ｄｃ０に基づいて光学的処理（表示制御）するようになる。

図２に示すピンホールレンズ部材１０は、ソフトコンタクトレンズ及びハードコンタクトレンズの少なくとも、いずれか一つから構成され、径Ｄ４のレンズ部材１１を有し、当該レンズ部材１１に径Ｄ１のピンホール領域１２、径Ｄ２の遮光領域１３及び径Ｄ３の透明領域１４が同心円状に画定されて構成される。

レンズ部材１１の径Ｄ４は、遮光領域１３の径Ｄ２よりも大きく、かつ、図３に示すように、少なくとも角膜８０のＳ１径（例えば１２ｍｍ）よりも大きく選定され、例えば１４ｍｍ程度に選定される。これは、レンズ部材１１の径Ｄ４を角膜径未満とした場合、レンズ部材１１が角膜８０上で大きく動き、角膜８０上の中心と遮光領域１３の中心Ｃ（図４参照）とが大きくずれて、安定した視力を確保できないからである。また、レンズ部材１１の径Ｄ４を１４ｍｍ超とした場合、レンズ部材１１を角膜８０に装着することが困難となるからである。

レンズ部材１１は、角膜８０の表面形状に沿うような曲面（曲率）を有した平面視円形状の部材であって、入射光を透過させる光透過材料により構成されている。レンズ部材１１の材質としては、含水性ソフトコンタクトレンズに使用される、ハイドロキシエチルメタクリレート（HEMA）、Ｎ−ビニルピロリドン（N-VP）、ジメチルアクリルアミド（DMAA）、グリセロールメタクリレート（GMA）、シリコンハイドロゲル（SH）等が好適に用いられる。また、レンズ部材１１の材質として、非含水性ソフトコンタクトレンズや含水性ソフトコンタクトレンズ等に使用される、シリコンラバー、ブチルアクリレート、ジメチルシロキサンレンズも好適に用いられる。なお、光を透過させることが可能であれば、透明でなくても、青や赤等の色付きの材質を利用しても良い。

レンズ部材１１は、ソフトコンタクトレンズに限られることはなく、ハードコンタクトレンズから構成してもよい。例えば、レンズ部材１１の材質としては、酸素を多少透過する、シロキサニルメタクリレート（SMA）系のいわゆる酸素透過性ハードコンタクトレンズや、酸素非透過性のメチルメタクリレート(MMA)のハードコンタクトレンズが使用される。もちろん、レンズ部材１１は、ソフトコンタクトレンズとハードコンタクトレンズの両方のメリットを複合したシリコーンハイドロゲルレンズであってもよい。

レンズ部材１１は、交換型や使い捨て型のソフトコンタクトレンズとしても用いられる。近視や遠視、乱視の度数の軽い人の場合には、度数を加えなくても遠方または近方両方の視力を得られると考えられる。それ以外の場合には、ユーザの近視や遠視の状態に応じた度数をレンズ部材１１に加えることもできる。遮光領域１３の周辺部に位置するレンズ部材１１は、図２に示すように、入射光を角膜８０に取り入れることで周辺視野を確保するための透明領域１４を有する。透明領域１４の外周縁部は、電子部材２０を構成するアンテナ素子２１の配置領域として機能する。図２において、アンテナ素子２１の巻始め径をＤ３とすると、配置領域Ｄ０の幅は（Ｄ４−Ｄ３）／２となる。

ピンホール領域１２は、開口部の一例を構成し、図２および図４Ａ、図４Ｂ示すように、遮光領域１３（レンズ部材１１）の中心Ｃであって、かつ、角膜８０の中心と網膜８６の中心窩８８とを結んだ光軸（眼軸）Ｏを含む位置に穿設される。ピンホール領域１２の孔形状は、入射光の回折を防止するため、正円もしくは真円状であることが好ましい。また、ピンホール領域１２は、角膜８０に入射する入射光の光束を一定量に制限して網膜８６にピンホール像Ｐ１を結像させる機能を有すると共に、ピンホール領域１２の径Ｄ１の大きさに応じて多焦点レンズの加入度数に相当する効果を奏するものである。図４Ｂにおいて、明るさ像Ｐ２はピンホール像の周囲の明るさ像である。

ピンホール領域１２の径Ｄ１としては、例えば１．０ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲に選定される。ピンホール領域１２の径Ｄ１を１．０ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲で変化させた際に、その径の大きさの変化によりおおよそ１．００〜３．００Ｄの加入度数に相当する近方視力が得られることが分かっている。また、ピンホール領域１２の径Ｄ１を１．０ｍｍ未満または１．６ｍｍ超に選定した場合には、最適な近方視力を得ることが出来なかった。その理由としては、図４Ａに示すように、無調節のレンズでも光束を変化させることで焦点深度が深くなるためと考えられる。後述の実施形態では径Ｄ１のピンホール領域１２に電子部材２０を実装し、電気的に光学処理するようになされる。

遮光領域１３は、角膜８０（図４参照）の表面形状に沿うような曲面を有した平面視円形状の部材であって、角膜８０に入射する光Ｌｂを遮光する遮光部材１３’(図７参照)からなる。遮光部材１３’は黒色を有し、その材質としては、すでに安全が確立され、実際の虹彩付きソフトコンタクトレンズに使用されている材料が好適に用いられ、例えば、アゾ系着色剤（赤系）やフタロシアニン系着色剤（青系）を用いることができる。遮光領域１３の厚みは、ピンホール領域１２を通過する光Ｌａの直線性を持たせるために、ある程度厚みを持たせた方がよい。反対に、透明領域１４は、光線が遮られるのを防ぐため、極力薄くすることが好ましい。なお、遮光部材１３’にイカ墨インクを使用してもよい。イカ墨インクは生体系に優しいことによる。

遮光領域１３の径Ｄ２は、年齢に応じて変化する散瞳時（暗所での瞳の大きさ）の瞳孔径を考慮して、例えば４．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲に選定される。遮光領域１３の径Ｄ２が４．０ｍｍ未満の場合、遮光領域１３周辺の後述する透明領域１４（図２参照）の面積が大きくなり、周辺視野は広くなるが、夜間等において瞳孔径が遮光領域１３より大きくなった場合、遮光領域１３以外の周辺光が網膜８６の中心部に入る事で、ハロー現象やグレアが生じてしまう場合があるからである。

また、遮光領域１３の径Ｄ２が９．０ｍｍ超の場合、レンズ部材１１の入射光を透過させる透明領域１４の面積が小さくなり、周辺視野を確保することができないからである。つまり、裸眼と同等の視野（視覚）を確保できないからである。本発明に係るピンホールコンタクトレンズ１００は、遮光領域１３の中央に穿設したピンホール領域１２による焦点深度を利用することで、軽い近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応可能としている。

透明領域１４はレンズ部材１１によって構成される。透明領域１４の外周縁部にはアンテナ素子２１が設けられ、外部機器９０との間で制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２を送受信するようになされる(図５〜図７参照)。

ピンホールレンズ部材１０に配置される電子部材２０は、例えば図５に示すように、第１プリント配線部２０１、１チップ動作素子２０２、第２プリント配線部２０３、液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ及び圧力検知素子２９ｂから構成される。これらの配線部や素子はフレキシブル回路（Flexible Printed Circuits：FPC）によって構成するとよい。FPCは柔軟性があり、弱い力で繰り返し変形させることが可能であり、変形した場合にもその電気的特性を維持する特性を持っている。

第１プリント配線部２０１の一端にはアンテナ素子２１が接続され、その他端には１チップ動作素子２０２が接続される。１チップ動作素子２０２の大きさは、例えば、２ｍｍ×２ｍｍ程度である。１チップ動作素子２０２は半導体集積回路から成る。アンテナ素子２１は図２に示したように、ループ状を成し、透明領域１４の外周縁に沿って設けられている。

１チップ動作素子２０２は、例えば、遮光領域１３に設けられ、１チップに集積化された、無線通信部２２、IOインターフェース２３、制御部２５、電源部２６、記憶部２７及び蓄電部２８を有している。１チップ動作素子２０２には数mW程度で動作可能なものを使用する。もちろん、１チップ動作素子２０２を透明領域１４に設けてもよいが、第２プリント配線部２０３の配線密度を低減するためには、遮光領域１３に設けるのが好ましい。

アンテナ素子２１は無線通信部２２に接続され、この無線通信部２２に制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２を外部機器９０へ送出したり、外部機器９０からの制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２を受け入れたりする（図６参照）。無線通信部２２は、例えば、近距離無線方式（Blue tooth）（登録商標）により制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２を送受信する。外部機器９０は、専用端末機器であり、図６に示すスマートフォン９０１等のアンテナ素子９１１を介して通信可能なものである。外部機器９０は、少なくとも、動作設定機能、制御情報設定機能、情報書き込み読み出し機能及び電力供給機能を持ったものが使用される。無線通信部２２で受信できる受電電力は、アンテナ素子２１と、無線通信部２２との間のインピーダンス整合を改善し、アンテナ損失を低減し、最良の整流回路を設計することによって、電力損失を低減できるようになる。

無線通信部２２には、制御部２５が接続され、当該制御部２５にはIOインターフェース２３が接続される。このIOインターフェース２３には、表示部の一例となる液晶表示素子２４、検知部の一例となる光検知素子２９ａや圧力検知素子２９ｂ等が接続される。IOインターフェース２３は、制御部２５を補助的に支援し、各種情報の入出力を制御する。液晶表示素子２４は透明ディスプレイのように取り扱う場合と、液晶のシャッター機能を利用する場合を想定している。表示部にはレーザーダイオードを敷き詰めた面発光素子（自発光アレイ）が使用される場合がある。液晶表示素子２４は遮光領域及び透明領域を跨ぐように配置してもよい。これらの領域の境界円状線を液晶で表現できるようになる。境界円状線とは、ピンホール領域１２と遮光領域１３や、遮光領域１３と透明領域１４とを区切る円状の境界線をいう。

液晶表示素子２４は、後述する実施形態においては、マトリクス状を成して、ピンホール領域１２の全面又は一部に設けられる。液晶表示素子２４は透過光をオン・オフするための液晶開閉機能を有している。もちろん、上述の機能に加えて、液晶表示素子２４は赤・青・緑の３色（以下でRGB色という）のドットカラーフィルム部材を有したものも使用され、RGB色でカラー表示するものである。もちろん、3色の画素の合成によって、特定の波長の光を遮光するサングラス効果が得られる。

液晶表示素子２４には、単純マトリクス（Simple Matrix：SM）駆動方式や、アクティブ・マトリクス（Active matrix：AM）駆動方式が使用される。SM駆動方式はパッシブ・マトリクス（Passive Matrix）駆動方式（PM型）とも呼ばれ、X電極線とY電極線の交点の画素、またはサブ画素に電圧を印加し液晶を駆動するものである。AM型駆動方式では、薄膜トランジスタ（TFT）が使用され、単純マトリクスのXとYの電極線と蓄積コンデンサに加えてアクティブ素子が画素毎に設けられる。

光検知素子２９ａは例えば、ピンホール領域１２に設けられ、このピンホール領域１２を透過する光Ｌａを検知して光検知情報Ｄｄ１を制御部２５に出力する。光検知素子２９ａはピンホール領域１２に限られることはなく、透明領域１４に設けてもよい。透明領域１４を通過する光を検知できる。圧力検知素子２９ｂ（圧電センサ）はピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３に設けられる。圧力検知素子２９ｂは制御部２５に接続され、角膜８０の圧力（眼圧）を検知して眼圧検知情報Ｄｄ２を制御部２５に出力する。圧力検知素子２９ｂは遮光領域１３に限られることはなく、透明領域１４に設けてもよい。透明領域１４に加わる圧力を検知できる。

撮像素子３０は例えば、ピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３に設けられる。撮像素子３０はIOインターフェース２３に接続され、被写体を撮像して制御部２５に撮像情報Ｄｇを出力する。撮像素子３０にはレンズ系を含む固体撮像素子アレイが使用され、レンズ系を通過した光が光電変換される。固体撮像素子アレイには、例えば、電荷結合素子（CCD）センサアレイや相補型金属酸化膜半導体（CMOS）センサアレイが使用される。なお、撮像素子３０は必須構成要素ではなく、設計要求に応じて実装すればよい。

制御部２５は電子部材２０の一例を構成し、コンピュータ機能を有したマイクロプロセス素子を成している。例えば、マイクロプロセス素子は数ｍＷ程度の電力を消費するものが使用できる。当該マイクロプロセス素子を実装した１チップ動作素子２０２がピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３に設けられ、無線通信部２２、IOインターフェース２３及び記憶部２７に接続される。

１チップ動作素子２０２は、動作設定時、制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２に基づいて、当該無線通信部２２の入出力、及び、IOインターフェース２３の支援を得て、液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０の入出力を制御するようになる。制御情報Ｄｃ０は例えば、動作モードを設定するデータであり、制御情報Ｄｃ１は第１映像合成モード設定時、第１映像Ｐ１１を転送するデータであり、制御情報Ｄｃ２は第２映像合成モード設定時、第２映像Ｐ２１を転送するデータである。これらの制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２は外部機器９０により設定される。

制御部２５には記憶部２７（メモリ）が接続され、記憶部２７は制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２や検知情報Ｄｄ１，Ｄｄ２、撮像情報Ｄｇ等を一時記憶する。制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２や光検知情報Ｄｄ１、眼圧検知情報Ｄｄ２、撮像情報Ｄｇは制御部２５に読み出される。制御部２５は外部機器９０からの動作設定機能に基づいて、例えば、６つの動作モードを実行する。動作モードは、明るさ補正モード、位置合わせ支援モード、第１映像合成モード、第２映像合成モード、眼圧検知モード及び撮像モードの６つである。

明るさ補正モードとは、中心窩８８に結像されたピンホール像Ｐ１の周辺の明るさ像Ｐ２を制御する動作をいう。位置合わせ支援モードとは、当該ピンホールコンタクトレンズ１００の装用時、光軸／視軸位置あわせを支援する動作をいう。第１映像合成モードとは、中心窩８８に結像されたピンホール像Ｐ１の周辺に第１映像Ｐ１１を結像する動作をいう。第２映像合成モードとは、中心窩８８に結像されたピンホール像Ｐ１の周辺の第１映像Ｐ１１よりも外側の網膜周辺に第２の映像Ｐ２１を結像する動作をいう。眼圧検知モードとは、当該ピンホールコンタクトレンズ１００の装用中の眼圧を取得する動作をいう。撮像モードとは、当該ピンホールコンタクトレンズ１００の装用中、被写体を撮像する動作をいう。

制御部２５には電子部材２０一例を構成する電源部２６が接続され、無線通信部２２、IOインターフェース２３、液晶表示素子２４、制御部２５、記憶部２７、光検知素子２９ａ及び圧力検知素子２９ｂを駆動するようになされる。電源部２６には蓄電部２８（バッテリー）が接続され、電波受信（無線誘導給電）方式、光学変調波給電方式、太陽光給電方式のいずれか１つの方式により充電される。蓄電部２８は大容量の電解コンデンサから構成される。もちろん、充電可能な二次電池から構成してもよい。

電波受信方式とは、非接触充電を含む非接触電力伝送の方式のうち電磁誘導を利用して電力を送る方式をいう。電波受信方式では、送電側で電流を電磁波に変換して受電側に送り、受電側はアンテナ素子２１から電磁波を受信、整流回路を通じて直流電流に変換し、電力として利用する仕組みである。IEEE C95標準規格に準拠した周波数帯によれば、人体が電磁波に曝されても安全なレベルであるとする、３kHz〜３００GHzが利用できる。

電波受信方式の用途の具体的な例として、FeliCa（登録商標）をはじめとするRFID（パッシブRFIDタグ）が挙げられる。伝送距離は数メートルと長いが伝送効率は悪い。光学変調波給電方式とは、光変調波を利用した非接触電力伝送による給電方式をいう。太陽光給電方式とは太陽光を利用した非接触光電変換伝送による給電方式をいう。太陽光給電方式の場合、明るい場所で充電でき、電力を蓄積できる。暗い場所で当該蓄積電力をもって電子部材２０の負荷電力を賄うことができる。

前述した外部機器９０は、図６に示すスマートコンタクトシステム９００を構成し、アンテナ素子９１ａ，９１ｂ、無線通信部９２，９３、無線給電部９４、制御部９５、電源部９６、記憶部９７、操作・表示制御部９８及びUSB制御部９９を備え、一般に情報処理が行えるものである。図５に示した同じ名称のものの機能については、図５の説明を参照されたい。無線通信部９２は、アンテナ素子９１ａ及びピンホールコンタクトレンズ１００のアンテナ素子２１を介してデータ通信を行う。無線通信部９３は、アンテナ素子９１ｂ及びスマートフォン９０１のアンテナ素子９１１を介してデータ通信を行う。電源部９６は、外部バッテリーに接続可能なものである。記憶部９７には外部記憶装置（ＳＤカード等）が接続可能なものである。

操作・表示制御部９８はこれらの機能の入出力及び表示操作に使用される。また、操作・表示制御部９８から入力操作された動作設定に基づいて、後述する各種動作モードが実行される。無線給電部９４は電磁誘導コイル９４ａを有して、ピンホールコンタクトレンズ１００へ無線電力を供給するものである。制御部９５は制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２、表示情報Ｄｐ、撮像情報Ｄｇ、光検知情報Ｄｄ１及び眼圧検知情報Ｄｄ２の入出力を制御するものである。USB制御部９９は、USB通信規格の外部機器に接続され、データ転送制御が行われる。これらによりスマートコンタクトシステム９００の外部機器９０を構成する。なお、スマートコンタクトシステム９００において、ブルートゥース規格の２．５ｍｍ角程度のICチップをピンホールレンズ部材１０（スマートコンタクトレンズ）に実装することで、ピンホールコンタクトレンズ１００と、スマートフォン９０１との間で、直接、同規格の近距離無線通信が可能となり、外部機器９０を介さずともデータ通信が可能となる。

このスマートコンタクトシステム９００の外部機器９０とデータ通信可能なピンホールレンズ部材１０であって、径Ｄ４を有するレンズ部材１１は、図７に示すようにレンズ部材１１を構成する表面（前面）側のレンズ部材１１１及び裏面（後面）側のレンズ部材１１２を有し、電子部材２０が表面側のレンズ部材１１１及び裏面側のレンズ部材１１２によって挟み込まれたサンドイッチ構造を有する。レンズ部材１１１及びレンズ部材１１２は折り曲げても割れない素材が使用される。レンズ部材１１は高酸素透過性を有するものが好ましい。

レンズ部材１１１はお椀をひっくり返したような上金型（キャビティ）により半球状に成形し、レンズ部材１１２を、角膜８０の表面形状に沿うような曲面（曲率）を有した下金型(コア)によりドーム状（平面視円形状）に成形する。この例では、１チップ動作素子２０２、液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０等を、予め遮光部材１３’に実装して置くものとする。ピンホール領域１２も、遮光部材１３’の中央部分に画定されている。もちろん、これに限られることはなく、チップ封止方法を変更してもよい。レンズ部材１１の表面又は裏面に電子部材２０を貼付する方法が採れる。

この例では、前面側と後面側のレンズ部材１１１，１１２とにより、第１プリント配線部２０１を含むアンテナ素子２１を実装した透明領域１４の前面及び後面、１チップ動作素子２０２、第２配線領域を含む液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０等を実装した遮光領域１３の前面および後面の各々を挟持（被覆）するようにする。もちろん、１チップ動作素子２０２、第２配線領域を含む液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０等を、遮光領域１３に限られることはなく、透明領域１４に設けてもよい。また、角膜に直接接触を要する検出素子は、レンズ部材１１２等に窓部を設けて対処するようにしてもよい。窓部から検出素子の検出片等のみを露出できる。

このようにして遮光領域１３、透明領域１４、アンテナ素子２１、１チップ動作素子２０２、液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０等が一体的に成形される。これにより、アンテナ素子２１、１チップ動作素子２０２、液晶表示素子２４、光検知素子２９ａ、圧力検知素子２９ｂ及び撮像素子３０等を、レンズ部材１１１，１１２等により完全封止・密封できるようになる。

しかも、本発明に係るピンホールコンタクトレンズ１００を角膜に装着すると、透明領域１４では光が通過するのに対して遮光領域１３では光を遮光するようになる。ピンホール領域１２には、遮光領域１３により制限された中心の光が集束して通過する。このとき、液晶表示素子２４による液晶開閉制御によって、図４に示した網膜８６に結像されるピンホール像の周辺の明るさを動的に補正できるばかりか、光の回折を原因とした環状のグレイ像（リング像）を緩和できるようになる。

続いて、図８から図２０を参照して、第２〜第７の実施形態に係る各種動作モードを実行する制御部２５の機能を説明する。

＜第２実施形態＞
この実施形態では制御部２５が明るさ補正モードを実行する。このため、図８に示すピンホールコンタクトレンズ２００の遮光領域１３に工夫がなされている。遮光領域１３は、ピンホール領域１２と複数（多数）の孔１５とを有している。液晶表示素子２４は孔１５の全部又は一部を塞ぐように設置される。液晶表示素子２４は孔１５が選択できれば、遮光部材１３’の上面側又は下面側のいずれに配置してもよい。図８では、孔１５の分布を説明するために、便宜上、右側半分に液晶表示素子２４を配置しているが、もちろん、左側半分にも液晶表示素子２４を配置するものである。孔１５と液晶表示素子２４との関係においては、１画素で複数の孔１５を選択しても、また、複数画素で１つの孔１５を選択するようにしてもよい。高精度に孔１５を選択できるようになる。

図８に示すように、ピンホール領域１２の孔周縁と遮光領域１３の外周縁との間には複数の孔１５がランダムまたは規則的に穿設され、外部からの光を角膜８０に入射させることで明るさ（夜間視力）を確保する機能を有している。この例では、遮光領域１３の外周縁部に複数の孔１５が分布し、ピンホール領域の外周縁部には孔１５が配置されないものである。ピンホール像の最大限のコントラストを得る構成である。

特に、夜間や暗所でピンホールコンタクトレンズ１００を使用する場合に、光量を確保するのに効果的となる。孔１５のピッチ（間隔）は、狭くするほど、十分な明かりを確保することができる。一方で、孔１５のピッチを広くするほど像のコントラストの向上を図ることができる。孔１５は従来の孔数固定式に比べてやや多めに開口数を増加しておく。入射光量範囲を広げるためである。

また、孔１５の孔形状は、入射光の回折を防止するため、正円であることが好ましい。孔１５の深さ方向（貫通方向）は、図４Ａ及び図４Ｂに示したように、網膜８６の中心窩８８（図４参照）に向かうようにして（点線に沿って）傾斜され、効果的に入射する光を中心窩８８に集光できるように形成されている。孔１５は、中心窩８８における光量を確保するためであり、更に、中心窩８８ではR,G,B色の視信号が生成されるが、中心窩８８は錐体視細胞から成り、視信号生成には、ある程度の明るさが必要であることによる。

孔１５の径Ｄ５は、ピンホール領域１２の径よりも小さく選定され、例えば０．１７ｍｍ〜０．１８ｍｍの範囲に選定される。これは、孔１５の径を０．１７ｍｍ未満とした場合、孔径が小さ過ぎて入射光を十分に取り入れることができず、夜間視力（明るさ）を確保できないからである。また、孔１５の径を０．１８ｍｍ超とした場合、孔径が大き過ぎて、光の回折によりハローやグレア現象が生じてしまうからである。この例では、従来方式の孔固定タイプのコンタクトレンズに比べて１０〜２０％増しに孔１５を開口しておく。

ここで、孔１５の最適な径Ｄ５は、図４に示した、角膜８０から網膜８６の中心窩８８までの焦点距離と光の波長との関係により求めることができる。孔１５の径をφとし、入射光の波長をλとし、角膜８０から網膜８６の中心窩８８までの距離（眼軸長）を焦点距離ｆとすると、孔１５の径φは下記式（１）により求められる。

ここで、焦点距離ｆは、一般的に２３ｍｍ〜２４ｍｍであるので、例えば２３ｍｍの数値を上記式（１）に代入すると、孔１５の最適な径φとして０．１７６ｍｍが得られる。また、焦点距離ｆとして２４ｍｍの数値を上記式（１）に代入すると、孔１５の最適な径φとして０．１８０ｍｍが得られる。

ここで、図９を参照して、制御部２５における明るさ補正モードの制御例を説明する。この例では、図８に示したように、マトリクス状を成した液晶表示素子２４がピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３の全面又は一部に設けられる。この例では、遮光領域１３の入射光側に設けられる。更にピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３の外郭周縁に複数の微細な孔１５が設けられ、制御部２５が、遮光領域１３上に配置された液晶表示素子２４の液晶開閉制御を行って、孔１５を選択するように液晶表示素子２４を制御するものである。電源は、電波受信方式の場合について説明をする。この例では、IEEE C95規格に準拠し、実効放射電力（EIRP）が４０dBmで、１１cmの離隔距離で、周波数１．８GHzの場合、受電電力が６mW／cm程度である。

この例では、大容量の蓄電部２８が設けられる場合を前提にして、まず、図９に示すステップＳＴ１で制御部２５は明るさ補正モードの設定を待機する。外部機器９０が当該ピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。外部機器９０から電源の供給を受けると共に明るさ補正モードが設定されると、ステップＳＴ２で制御部２５は液晶表示素子２４及び光検知素子２９ａを通電する。この通電によって、光検知素子２９ａは、ピンホール領域１２を透過する光を検知して光検知情報Ｄｄ１を制御部２５に出力する。

その後、ステップＳＴ３で制御部２５は光検知素子２９ａから光検知情報Ｄｄ１の転送を受ける。制御部２５では、光検知情報Ｄｄ１及び無線通信部２２からの制御情報Ｄｃ０の少なくともいずれか一方の情報に基づいてピンホール像の周辺の明るさを制御するようになる。

例えば、ステップＳＴ４で制御部２５は光検知情報Ｄｄ１に基づく光量Ｄｍと制御情報Ｄｃ０に基づく閾値Ｄｔｈとを比較する。閾値Ｄｔｈは制御情報Ｄｃ０に含まれ、外部機器９０により設定され、動作モードや検知条件等によって異なるものである。光量Ｄｍが閾値Ｄｔｈよりも大きい場合（Ｄｍ＞Ｄｔｈ）は、ステップＳＴ５に移行して孔１５の開口数を減少する方向で孔１５を選択するように液晶表示素子２４を制御（液晶開閉制御）する。

ステップＳＴ７で制御部２５は光量Ｄｍと閾値Ｄｔｈとが一致したか否かの判別を行う。一致していない場合は、ステップＳＴ４に戻って、制御部２５は光検知情報Ｄｄ１に基づく光量Ｄｍと制御情報Ｄｃ０に基づく閾値Ｄｔｈとを再度、比較する。光量Ｄｍが閾値Ｄｔｈよりも小さい場合（Ｄｍ＜Ｄｔｈ）は、ステップＳＴ６に移行して孔１５の開口数を増加する方向に孔１５を非選択するように液晶開閉制御を実行する。

ステップＳＴ７で制御部２５は光量Ｄｍと閾値Ｄｔｈとが一致した場合（Ｄｍ＝Ｄｔｈ）は、ステップＳＴ８で液晶開閉制御を維持する。その後、ステップＳＴ９で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ１に戻って制御を継続する。

第２の実施形態によれば、遮光領域１３の外郭周縁に穿設された複数の微細な孔１５を選択制御できるようになるので、明るい環境及び暗い環境に対応して、ピンホール像周辺の明るさを緻密に制御することができる。これにより、ピンホール像周辺の夜間視力（明るさ）を調整できるようになる。

＜第３実施形態＞
第３の実施形態では、制御部２５が位置合わせ支援モードを実行する。このため、図１０に示すピンホールコンタクトレンズ３００のように、液晶表示素子２４がピンホール領域１２内に形成される。例えば、装用者の網膜８６上にピンホール像を結像するための開口部自体が液晶表示素子２４から形成される。液晶表示素子２４には例えば、PLCD液晶が使用できる。PLCD液晶は、荷電の有る無しで、光の透過をコントロールするもので、リバースタイプの場合は非荷電で透過するものである。もちろん、液晶表示素子２４はPLCD液晶に限られることはない。

この例では、まず、図１１に示すステップＳＴ１１で制御部２５は位置合わせ支援モードの設定を待機する。外部機器９０が当該ピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。

外部機器９０から電源の供給を受けると共に位置合わせ支援モードが設定されると、ステップＳＴ１２で制御部２５は液晶表示素子２４を通電する。液晶表示素子２４がピンホール領域１２に位置決めマークを表示する。位置決めマークは十字状に表示される。この十字状の位置決めマークを、以下で十字マークＰ３という。装用者は視軸（眼軸／光軸）を十字マークＰ３に一致するようにピンホールコンタクトレンズを操作して合わせ込む。もちろん、十字マークＰ３だけでなく、文字情報やキャラクターを表示するようにしてもよい。例えば、キャラクターパターン（絵や文字）を印刷したキャラクターをオン／オフ表示する。また、ピンホール領域の径Ｄ１を調整して、ピンホールによる光束（ビーム光）の強さを制御するようにしてもよい。

その後、ステップＳＴ１３で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ１１に戻って制御を継続する。これにより、ピンホールコンタクトレンズ１００を装用者の眼軸（視軸／光軸）に再現性よく装着できるようになる。しかも、液晶電源オフで開口状態とすれば、液晶機能が全部ダウンした場合でも、ピンホール効果を現状維持できるようになる。

また、ピンホール領域１２の開口部をマトリクス状の高密度の液晶表示素子で構成し、その画素数及び配置位置を適宜選択して、ピンホール領域１２の径Ｄ１を１．０ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲で変化させる制御を行ってもよい。これにより、その径Ｄ１の大きさの変化によりおおよそ１．００〜３．００Ｄの加入度数を電子制御することができる。

＜第４の実施形態＞
この実施形態では、制御部２５が第１映像合成モードを実行する。このため、図５に示したピンホールコンタクトレンズ４００の表示部は液晶表示素子２４に代わって、面（自）発光素子２４１から構成され、無線通信部２２で受信した制御情報Ｄｃ０〜Ｄｃ２に基づく映像を表示し、ピンホール像の周囲に当該映像を結像するようになる。面発光素子２４１は制御情報Ｄｃ１に付加された表示情報Ｄｐに基づいて各種アプリケーションによる虚像を表示する。

この例では、表示部を構成する、例えば、図１２に示す１２個の面発光素子２４１がピンホールレンズ部材１０の遮光領域１３の角膜装用側に設けられる。面発光素子２４１は、遮光領域１３の周囲に所定の間隔で放射状に設けられる。例えば、３０°置きの放射状に設けられる。これにより、マトリクス映像を環状（サークル状）に均一・均等に合成表示できるようになる。面発光素子２４１の個々はその一例を構成する赤色発光素子、青色発光素子及び緑色発光素子を有し、Ｍ行×Ｎ列のマトリクス状を成したものである。図１２に示すＭ，ＮはＭ＝５，Ｎ＝５である。もちろん、これに限られることは無い。Ｍ＝１，２，３・・・，Ｎ＝１，２，３・・・でも良い。

この例では、まず、図１３に示すステップＳＴ２１で制御部２５は第１映像合成モードの設定を待機する。外部機器９０が当該ピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。

外部機器９０から電源の供給を受けると共に第１映像合成モードが設定されると、ステップＳＴ２２で制御部２５は遮光領域１３の１２個の面発光素子２４１を通電する。その後、ステップＳＴ２３で制御部２５は無線通信部２２から制御情報Ｄｃ１を入力する。ステップＳＴ２４では制御部２５が制御情報Ｄｃ１に基づいてピンホール像の周辺に第１映像Ｐ１１を表示する制御を実行する。第１映像Ｐ１１はカラーの文字情報やキャラクタパターンや、動画像である。第１映像Ｐ１１は、例えば、図１５Ｂに示すピンホール像Ｐ１の外周縁に沿って環状に表示される。

その後、ステップＳＴ２５で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ２１に戻って制御を継続する。この面発光素子２４１の表示制御によって、自然色のピンホール実像にカラーの虚像（映像）を合成して網膜に結像できるようになる。

このように第４の実施形態によれば、ピンホール領域１２による実像を網膜８６に結像しつつ、当該実像に対して、制御情報Ｄｃ１に基づく虚像（第１映像Ｐ１１）を網膜８６上で合成するように結像できる。実像の周囲に環状に第1映像Ｐ１１を表示できるようになる。

これにより、ピンホール効果を維持しつつ、当該コンタクトレンズ装用者の脳に、制御情報Ｄｃ１に基づく第１映像Ｐ１１をリアルタイムに認知させることができる。従って、ピンホール像の質向上を図ることができると共に、本来のピンホール領域１２による焦点深度を利用して、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応可能かつ高付加機能実装可能なスマートコンタクトレンズを提供することができる。

＜第５の実施形態＞
この実施形態では、制御部２５が第２映像合成モードを実行する。このため、図１４に示すピンホールコンタクトレンズ５００のように、電子部材２０の一例となる、マトリクス状を成した液晶表示素子２４がピンホールレンズ部材１０の透明領域１４の全面又は一部に設けられるものである。例えば、液晶表示素子２４を構成する、１２組の１０×１０画素の液晶表示素子２４２がアンテナ素子２１と遮光領域１３との間であって、透明領域１４の周囲に３０°置きの放射状に設けられる。液晶表示素子２４２は、赤・青・緑の３色のドットカラーフィルム部材を有するものである。

図１５に示す眼球断面図において、ピンホール領域１２および遮光領域１３の周辺視野像は、遮光領域１３の周辺に設けられた透明領域１４を透過して角膜８０に入射され、瞳孔を経て眼球内部の硝子体８４に入り、硝子体８４の裏面側の網膜８６上に結像される。そのため、ピンホール領域１２により得られた自然色のピンホール実像の周囲視野に、透明領域１４による周辺視野像と、カラーの虚像（第２映像Ｐ２１）とを合成して網膜８６に結像できるようになる。

この例では、まず、図１６に示すステップＳＴ３１で制御部２５は第２映像合成モードの設定を待機する。外部機器９０が当該ピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。

外部機器９０から電源の供給を受けると共に、第２映像合成モードが設定されると、ステップＳＴ３２で制御部２５は透明領域１４の各々の液晶表示素子２４２を通電する。その後、ステップＳＴ３３で制御部２５は無線通信部２２から制御情報Ｄｃ２を入力する。ステップＳＴ３４では制御部２５が制御情報Ｄｃ２に基づいてピンホール像の周辺に第２映像Ｐ２１（虚像）を表示する液晶表示制御を実行する。第２映像Ｐ２１は文字情報やキャラクターを構成する。例えば、液晶表示素子２４２はキャラクターパターン（絵や文字）を動画化したものや、これらの静止画を表示する。

第２映像Ｐ２１は、例えば、図１５Ｂに示したピンホール像Ｐ１の外周縁に沿って環状に表示された、第１映像Ｐ１１の外周縁に沿って環状に表示される。中心窩８８の周囲の網膜８６は杆体視細胞から構成されることから、くっきりとした映像は視認されないかも知れない。しかし、第１及び第２映像合成モードを重畳させた場合に、第１映像合成モードによる第１映像Ｐ１１に対して、第２映像合成モードによる第２映像Ｐ２１が明るさを補完する形態で２つの映像を合成表示できるようになる。

その後、ステップＳＴ３５で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ３１に戻って制御を継続する。

このように第５の実施形態によれば、ピンホール領域１２による実像の周囲視野に、透明領域１４による周辺視野像と、カラーの虚像（第２映像Ｐ２１）とを合成して網膜８６に結像できるようになる。実像の周囲に環状に第２映像Ｐ２１を表示できるようになる。

これにより、ピンホール効果を維持しつつ、当該コンタクトレンズ装用者の脳に、制御情報Ｄｃ２に基づく第２映像Ｐ２１をリアルタイムに認知させることができる。従って、ピンホール像の質向上を図ることができると共に、本来のピンホール領域１２による焦点深度を利用して、近視や遠視、乱視、老眼の何れの矯正にも対応可能かつ高付加機能実装可能なスマートコンタクトレンズを提供することができる。

しかも、ピンホールレンズ部材１０のピンホール領域１２、遮光領域１３及び透明領域１４の全ての領域を液晶表示素子２４で形成することができる。これにより、ピンホールコンタクトレンズ自体をフィルム状のレンズ部材１１と液晶表示素子２４２で構築できるようになる。いわゆる、向こう側（被写体側）が見える透明ディスプレイを構成できる。

＜第６の実施形態＞
この実施形態では、図１７Ｂに示すように、人の眼瞼内に装用可能なＣ形状の基幹本体３８に、電子部材２０や、薬剤収容部３３が実装されるものである。電子部材２０は、図５に示したような無線通信部２２、液晶表示素子２４、検知部（光検知素子２９ａや圧力検知素子２９ｂ等）、制御部２５及び電源部２６の少なくともいずれか一部である。例えば、電源部２６及び無線通信部２２が基幹本体３８に実装されるものである。

図１７Ａに示すピンホールコンタクトレンズ６００の平面図では、説明のために、電子部材２０及び薬剤収容部３３を省略している。基幹本体３８は、装用者の角膜の表面外周縁部の上端と上眼瞼７５の裏側の上瞼嚢７１ａの付け根部との間に当接可能な円弧形状を有している。弧状部４２は、角膜の表面外周縁部の下端と下眼瞼７６の裏側の下瞼嚢７１ｂの付け根部との間に当接可能な円弧形状を有している。基幹本体３８は、一端が開放されたループ形状を成し、下弦状の第１の弧状部４１、上弦状の第２の弧状部４２及び略Ｕ字状の連結部４５を有している。弧状部４１，４２の各々の遊端部は丸み処理が施されており、眼内を傷つけないようになされる。

図１７Ｂに示す薬剤収容部３３は、基幹本体３８に脱着自在に取り付け可能なもの（Drug Delivery System：DDS／眼科薬物伝達システム）であり、眼球及び結膜等を含む部位に薬液を長時間に渡って自動供給するものである。この例では、薬剤の自動供給は、図示する圧電素子３９で行われる。圧電素子３９は例えば、図５に示した制御部２５によって自動制御される。

連結部４５は弧状部４１と弧状部４２とを連結する部分を構成し、図１７Ａに示した眼瞼耳側にある小帯７７を囲繞する大きさとなされている。小帯７７はヒトの結膜において、上瞼嚢７１ａと下瞼嚢７１ｂの耳側の境界に存在する。連結部４５は、弧状部４１，４２が連続した場合の仮想外周線よりも内側に窪んでいる。連結部４５は、図中の白抜き矢印で示すように、弧状部４１に対して上向き、弧状部４２に対して下向きの相互反発力を付与するように構成されている。

基幹本体３８は、例えば、金（Ａｕ）、ステンレス等の金属、樹脂又はグラスファイバー等である。太さは、０．１ｍｍから２．０ｍｍ程度である。異物挿入感を抱かせないために、基幹本体３８の太さは、弧状部４１，４２に対する相互反発力をある程度、確保できれば、なるべく細い方がよい。

基幹本体３８は、図１７Ａの白抜き矢印に示すように、その中央部の折り返し部位に外側に開く軽いテンションをかけながら嚢内に安定させるようになされる。また、基幹本体３８は小帯を回避するだけでなく本体が嚢内で回転することを防ぐ役割もかねているため安定した位置に電子部材２０を維持できる。

基幹本体３８に電子部材２０の一部を装着する方式を採用したとき、当該電子部材２０が眼瞼嚢内深くにおいて安定して収納され、例えば、基幹本体３８とピンホールレンズ部材１０との間において、電波による近距離給電方式を採ることができる。

これにより、十分な容量の電源部２６を基幹本体３８に設置できるので、バックスキャッター方式に比べて、眼内部で電力授受を行いながら情報処理を行う自立型のスマートコンタクトレンズを構築できるようになる。

この実施形態では、図１７Ａに示したピンホールコンタクトレンズ６００において、図５に示した制御部２５が眼圧検知モードを実行する。制御部２５は眼圧検知情報Ｄｄ２を一定時間毎に記憶部２７に書き込み制御したり、眼圧検知情報Ｄｄ２及び制御情報Ｄｃ０に基づいて圧電素子３９（他の受動素子）から徐放される目薬等の徐放量を自動制御したりするようになる。

この例では、まず、図１８示すステップＳＴ４１で制御部２５は眼圧検知モードの設定を待機する。外部機器９０が装用者のピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。このとき、図１７Ｂに示した基幹本体３８に実装された電源部２６から、ピンホールレンズ部材１０へ電源供給を行ってもよい。

外部機器９０から電源の供給を受けると共に眼圧検知モードが設定されると、ステップＳＴ４２で制御部２５は遮光領域１３の圧力検知素子２９ｂを通電する。この通電を受けて圧力検知素子２９ｂは眼圧検知情報Ｄｄ２を制御部２５に出力する。圧力検知素子２９ｂは遮光領域１３に限られることはなく、図１７Ｂに示した基幹本体３８に設けてもよい。

その後、ステップＳＴ４３で制御部２５は無線通信部２２から制御情報Ｄｃ２及び眼圧検知情報Ｄｄ２を入力する。ステップＳＴ４４では制御部２５が制御情報Ｄｃ２及び眼圧検知情報Ｄｄ２に基づいて、例えば、図１７Ｂに示した圧電素子３９等を制御する。この制御では眼圧検知情報Ｄｄ２を記憶部２７に一定時間毎に記憶したり、薬剤徐放制御を実行したりする。薬剤徐放制御では、目標値を設定し圧電素子３９を駆動制御して、眼圧に見合う最適な徐放量の目薬を薬剤収容部３３から徐放するようになされる。

その後、ステップＳＴ４５で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ４１に戻って制御を継続する。これにより、ピンホール像を網膜８６に結像しつつ、特定の眼疾患や緑内障等の治療をできるようになる。

緑内障においては、角膜下の房水の排出制御を行うことができる。検知部は圧力検知素子２９ｂに限られることはなく、涙に含まれる糖の値（血糖値）を検知するものでもよい。例えば、検知部には酵素（グルコースオキシダーゼ）電極フィルムが使用できる。検知対象は心拍数でも良い。血糖値の検知内容によって血糖値を下げる薬液を薬剤収容部３３等から徐放できるようになる。また、スマートフォン９０１を経由して医療機関に血糖値の検知情報を転送するといった用途（遠隔診療治療総合システム）が可能となる。これにより、糖尿病患者の血糖値を非侵襲的に遠隔監視したり、緑内障患者の眼圧を遠隔監視しながら房水を排出制御したりできるようになる。これらの用途に関してスマートコンタクトシステムを構成する場合に、外部機器９０をスマートコンタクト専用制御装置により構成し、この専用制御装置から得られる情報を、スマートフォン９０１を経由して医療機関へ転送してもよい。医療機関からピンホールコンタクトレンズ装用者のスマートフォン９０１へ処方箋（治療）指示データを転送するようにしてもよい。

＜第７の実施形態＞
この実施形態では、図１９に示すピンホールコンタクトレンズ７００において、ピンホールレンズ部材１０に撮像素子３０（カメラ）が設けられるものである。例えば、撮像素子３０は遮光領域１３の表面側に配置され、シャッター機構は、上眼瞼及び下眼瞼による瞬きを検知する方式を採ることができる。シャッター機構については、米国特許出願公開第２０１６／００９７９４０号明細書に記載された瞼閉鎖の検出技術を応用することができる。

図２０において、図５に示した制御部２５が撮像モードを実行する。まず、ステップＳＴ５１で、制御部２５は撮像モードの設定を待機する。外部機器９０が装用者のピンホールコンタクトレンズに接近すると、無線通信部２２及び電源部２６が動作する。電源部２６が電圧Ｖを発生すると、蓄電部２８には電圧Ｖが充電される。

外部機器９０から電源の供給を受けると共に撮像モードが設定されると、ステップＳＴ５２で制御部２５は遮光領域１３の撮像素子３０を通電する。この通電を受けて撮像素子３０は動作状態になる。この例では、図示しない検知手段で瞬きを検知して被写体の実像を取り込み、その撮像情報Ｄｇを制御部２５経由で記憶部２７に書き込むようになされる。撮像情報Ｄｇは無線通信部２２を介して外部に読み出すようになされる。

その後、ステップＳＴ５３で終了か否かを検知する。電源オフで制御を終了し、電源オン状態でステップＳＴ５１に戻って制御を継続する。これにより、撮像モードが設定されると、ピンホール像を網膜に結像しつつ、撮像モードを実行できるようになる。

この実施形態では、遮光領域１３の表面側に撮像素子３０を配置して、被写体を撮像する場合について説明したが、これに限られることはなく、遮光領域１３の裏側側に撮像素子３０を配置して、眼底を撮像するようにしてもよい。中心窩８８を含む周辺網膜画像を取得できるようになる。その際に、面発光素子２４１を白色表示して被撮像領域を明るくすることができ、簡易な眼底検査情報を取得できるようになる。眼科診療の支援に寄与できるようになる。

このように特定の好ましい実施形態に関して、本発明を開示してきたが、本発明は、特定の開示された実施形態を超えて、他の代替例にまで及び、または、本発明の使用と、明らかな変形例と、本発明と等価なものとにまで及ぶことを当業者は理解されたい。これに加えて、多数の本発明の変形例について詳細に示して説明してきたが、本発明の範囲内に含まれる他の変形例は、本開示に基づいて、当業者によって容易に想到可能なものである。例えば、遮光領域１３をグラデーション構成にする。この構成では、遮光領域１３と透明領域１４との間に、遮光率が遮光領域１３よりも高くなる（異なる）遮光周縁領域を設けるものである。ピンホール像周縁の網膜の明るさを確保するためである。

また、実施形態の特定の特徴及びその側面を多様に組み合わせること、または、部分的に組み合わせることができ、それらもまた、本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。従って、開示された実施形態の多様な特徴及びその側面を組み合わせたり取り替えたりして、開示された発明の異なる形態が形成されるということを理解されたい。

例えば、撮像素子３０（カメラ）で外界像(実像)を撮像し、第２の実施形態で説明した第１映像合成モードに基づいて、R,G,B色用の自発光素子により外界像を再生し、又は、第３の実施形態で説明した十字マークに代えて、液晶表示素子２４により外界像を表示し、当該外界像を網膜８６上へ投射するようにする。これにより、ピンホール像を強調できるばかりか、角膜・水晶体・硝子体がほとんど機能しない視力弱者であっても外界像を視認できるようになる。この結果、眼鏡タイプのＱＤレーザー光走査型の網膜投影方式に比べて簡易な素子でスマートコンタクトレンズを構成できるようになる。

このように、本願で開示される本発明の技術的な範囲は、上述の特定の開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を公平に解釈することのみによって決定されるものである。

１０・・・ピンホールレンズ部材、１１・・・レンズ部材、１２・・・ピンホール領域、１３・・・遮光領域、１４・・・透明領域、１５・・・孔、２０・・・電子部材、２１、９１ａ，９１ｂ、９１１・・・アンテナ素子、２２，９２，９３・・・無線通信部、２３・・・IOインターフェース、２４・・・液晶表示素子、２５、９５・・・制御部、２６，９６・・・電源部、２７、９７・・・記憶部、２８・・・蓄電部、２９ａ・・・光検知素子、２９ｂ・・・圧力検知素子、３０・・・撮像素子、３８・・・基幹本体、９０・・・外部機器、９４・・・無線給電部、９４ａ・・・電磁誘導コイル、９８・・・操作・表示制御部、９９・・・USB制御部、１（１００〜７００）・・・ピンホールコンタクトレンズ、９００・・・スマートコンタクトシステム、９０１・・・スマートフォン

Claims (11)

1. 人の角膜に装用可能なレンズ部材、円状を有して前記レンズ部材のほぼ中央に配置されて、装用者の網膜上にピンホール像を結像するピンホール領域、前記ピンホール領域の外郭側に設けられて光を遮光する遮光領域、及び、前記遮光領域の外郭側に設けられて光を通過させる透明領域を有するピンホールレンズ部材と、
   前記ピンホールレンズ部材の少なくとも前記遮光領域の角膜装用側に配置された自発光素子を有し、当該自発光素子の光を制御情報に基づいて表示制御をして前記ピンホール像に与える電子部材と
   を備え、
   前記電子部材は、
   アンテナ素子を有して前記制御情報を送受信する無線通信部と、
   赤色発光素子、青色発光素子及び緑色発光素子を有して前記制御情報に基づく映像を前記ピンホール像の周囲に結像する表示部と、
   前記無線通信部からの前記制御情報に基づく映像を前記ピンホール像の周囲に結像するように前記表示部を表示制御する制御部とを有し、
   前記自発光素子は、
   M行×N列のマトリクス状に配置され、かつ、前記遮光領域の周囲に放射状に配置されるピンホールコンタクトレンズ。
2. 前記無線通信部は、
   前記ピンホールレンズ部材の透明領域の外周縁に沿って設けられ、ループ状を成したアンテナ素子
   を有する
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
3. 前記制御部は、
   前記ピンホールレンズ部材の遮光領域に設けられ、
   前記無線通信部及び表示部に接続され、前記制御情報に基づいて当該無線通信部及び表示部の入出力を制御するマイクロプロセス素子
   を有する
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
4. 前記ピンホールレンズ部材は、前記無線通信部、表示部及び制御部を駆動する電源部を備え、
   前記電源部には、無線誘導給電方式、光学変調波給電方式、太陽光給電方式のいずれか１つの方式を有する蓄電素子が備えられる
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
5. 前記無線通信部、表示部、制御部及び電源部の少なくともいずれか一部の電子部材が、人の眼瞼内に装用可能なＣ形状の基幹本体に実装される
   請求項４に記載のピンホールコンタクトレンズ。
6. 前記ピンホールレンズ部材に撮像素子が設けられる
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
7. 前記ピンホールレンズ部材に記憶素子が設けられる
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
8. 前記ピンホールレンズ部材に圧力検知素子が設けられる
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
9. 前記レンズ部材は、表面側のレンズ部材及び裏面側のレンズ部材を有し、
   前記電子部材が前記表面側のレンズ部材及び裏面側のレンズ部材によって挟み込まれたサンドイッチ構造を有する
   請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
10. 前記ピンホールレンズ部材は、ソフトコンタクトレンズ及びハードコンタクトレンズの少なくとも、いずれかの一つから構成される請求項１に記載のピンホールコンタクトレンズ。
11. 請求項１から請求項１０に記載のいずれかのピンホールコンタクトレンズと、
    前記ピンホールコンタクトレンズとデータ通信可能な外部機器と、
    前記外部機器とデータ通信可能なスマートフォンとを備えるスマートコンタクトシステム。

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