JPH02168225A - デイスプレイ等の画像面を見るための疲労防止用眼鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディスプレイの画像面やその他の画像面を見
るための疲労防止用の１１！ｍに関する。

（従来の技術） 平坦な物体、特にディスプレイ上に表示された画像を、
健康な肉眼、すなわち眼鏡を使わないで見る通常の状態
では、よく知られた視覚的効果として、解剖学上の又は
視覚上の視軸を収束させてディスプレイからやってくる
光線に焦点を合せなければならない、このとき眼球は必
要な視力調節を行ない、その時点での距離に正確に焦点
を合セ、網膜上に描かれる像を識別しなければならない
。

周知のように、これらの視力調節は、眼球の水晶体の外
周にある環状筋をレンズ状に湾曲させ、水晶体の屈折率
を変化させて行なわれる。すなわち、近くにあるものを
見るときは水晶体の環状筋が収縮して眼球が丸くなり、
一方遠くにあるものを見るときは水晶体の環状筋が弛緩
して眼球が平坦に近くなる。

眼がディスプレイを見るときは、注視方向に対して必要
な収束１節が行なわれ、視力調節がなされるが、この調
節状態を一定に維持しなければならないから、ディスプ
レイに表示された画像を見続けるためにはディスプレイ
に対して座った姿勢を一定に保っておく必要がある。

しかしながら、このような作業姿勢を続けることは非常
に苦痛であり、眼球にも疲労が現れ、視力調節の持続的
な緊張が視軸の収束調節の過労や環状筋の疲労を引き起
こす、これは特にディスプレイを長時間にわたって見続
けなければならない作業において著しい疲労となる。

ディスプレイが特にカラーディスプレイである場合には
、画像を形成するために種々の色彩が用いられているの
で、前述した疲労や過労がさらに早められるという欠点
がある。ディスプレイはもともと立体的あるいは空間的
に見るものではないが、カラー画像の場合は画像が自然
に近いにもかかわらず平坦に見なければならないため、
疲労が強く感じられることになる。最近広く普及するよ
うになったコンピュータ表示のディスプレイにおいても
、同様に前述した欠点を避けることができない。

眼球を用いて自然のままに空間的に見るということは、
空間的な物体の表面上の点を両方の眼で捕まえるという
ことである。このことは、両方の視軸が、眼のくぼみの
中で最大の視力を生じる位置に前述した表面上の点を交
わらせるように調節され、光線の収束が調節されて焦点
が合わされることを意味する。この時、眼と物体との間
の距離を考慮しながら水晶体の屈折率を変化させ、対象
となっている画像に合うように正確に調節して焦点を合
わせる。かくして、必要な視力調節が実行される。眼の
収束調節と視力調節とは自動的に同時に行なわれるが、
これは経験的な能力に基づいている。物体の表面上の点
でもっと近くにある点も同時に網膜上のいろいろな場所
に写し出されることになる。これら表面上の点が他の距
離にある場合には、いわゆる視差を生じた状態で写し出
されている。このことは、空間的な知覚を生じさせる前
提となる水平又は斜め方向の偏差（ずれ）として良く知
られているものであり、眼の深い知覚能力を知るうえで
重要なものである。前述したように、網膜上の像の位置
における水平方向の偏差は、視軸の収束に対応して現れ
るが、経験による修正によって垂直方向の位置が認識さ
れ、その画像が空間的な形態として知覚されることにな
る。

平面的な画像を上述したような自然のままの空間的な感
覚で見るために、いくつかの技術がすでに提案されてい
る。これらは、眼に画像を与えるための手段として、例
えば写真機やテレビカメラに画像を移し変えている。こ
のような手段を用いて対応した画像を眼に与えるには、
左側の画像は左側の眼に、右側の画像は右側の眼に入る
ように配置することになる。これにより、観察者の眼に
はいわゆる「虚像モデル」が空間的な印象を与えるよう
に技巧的に形成される。基準線に対する盪影時の焦点距
離、すなわち物体までの距離と、倍率を好適に選択すれ
ば、いろいろな空間的効果を提供することができる。

１つのディスプレイ上に描かれた画像を空間的に見せた
り空間的に知覚させたりするための手法もすでにいくつ
か提案されている。しかしながら、これらは以下に述べ
るような欠点を有している。

第１の従来例として、公知のアナグリフエン型の手法で
は、１つの投影された画像の右眼の画を例えば緑色とし
、左眼の画を赤色とする。同時に投影された画をそれぞ
れの色に対応させた赤緑眼鏡で見ると、観察者には赤い
眼鏡を通した方は赤の画が消失し緑の画だけが見える。

同様に、緑のｌＩＮ境を通した方は緑の画が消失し赤の
画だけが見える。かくして、色の引き算によって左右の
画が異なって見え、空間的な印象を与えることができる
。しかしながら、この手法では、両方の画を合せると結
局は白黒の画像を見ることになり、色彩の感覚が得られ
ないという欠点がある。

第２の従来例として、公知の偏光型の手法では、その機
能を保証するため原則として２つのディスプレイが必要
になり、これらは互いに直角に配置される。これらのデ
ィスプレイにはその偏光方向が互いに直角となるような
偏光フィルターがかけられる。２つのディスプレイは、
それぞれ半分の光だけを通過させるミラーによって同時
に見ることができる。観察者は偏光フィルターの付いた
眼鏡をかけて見ることになる。この眼鏡の偏光方向は、
ディスプレイにかけられた偏光フィルターの偏光方向に
一致しなければならない、かくして、それぞれの眼は常
に１つのディスプレイの内容だけを見ていることになる
。しかしながら、この手法は技術的に複雑で、製品コス
トが高くなり、広く普及するのは難しい。

第３の従来例として、時分割型の手法が知られている。

これは、現在の通常のテレビ受像機とは異なり、１秒間
に５０の半画像をとびとびに発生させ、最初の半画像を
右眼の画とし、次の半画像を左眼の画とするように配列
する。すると、眼の虹彩が好適に働いた場合は、前述し
た画の連続が片方の眼に対する視覚を自由にし、結果と
して虚像モデルが認識されるようになる。しかしながら
、この手法も技術的に複雑で、製品コストが高くなると
いう欠点がある。

前述した公知の３つの手法に共通する欠点は、技巧的に
作り出される空間的な画を観察する最中は、眼の眼底を
常に画像の底面と平行に保持しておかなければならない
ことである。すなわち、斜めに身をかがめたりすると、
垂直方向の視差を生じて空間的な印象が消失し、水泡に
帰してしまうのである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、ディスプレイ等の画像面を見る場合に
眼が疲れないようにし、かつ長時間にわたって作業して
も眼が疲れないようにするための新規な眼鏡を提供し、
前述した欠点を除去することにある。

本発明の他の目的は、ディスプレイ等に描かれた平面画
像を空間的あるいは立体的に知覚させることができ、し
かも前述した垂直方向の視差を生じさせることなく空間
的あるいは立体的に知覚させることができる眼鏡を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段とその作用）本発明はそ
の基本的な概念として、ディスプレイやその他の場所に
描かれた画像からやってくる光線を眼鏡を通じて対応し
て変化させ、眼をいわゆる休息状態に置くことにある。

かかる休息状態は、物体から眼にやってくる光が、約２
００メートル（らいの距離からやって（る場合に生じる
ものである。この状態では、視線の方向はほぼ平行にな
り、眼の水晶体は環状筋が弛緩したことにより平坦にな
る。かくして、ディスプレイを見る眼は緊張のない最も
楽な状態になり、長時間にわたって見続けても過労を生
じることがなくなる。

本発明の前述した目的は、ディスプレイの画像面やその
他の画像面を見るための疲労防止用眼鏡であって、眼鏡
のつるにより眼の相互間隔に保持され一緒に固定され又
は組み合わせられた光学ガラスを備え、この光学ガラス
はディスプレイの画像面又は他の画像面から発散されて
その光学ガラスに向かってくる光線がこの光学ガラスの
眼の側の表面でほぼ平行な光線となって離れるように作
られており、ほぼ収束のないすなわち収束補償がなされ
た状態で光が眼に到達し、画像面から眼又は光学ガラス
までの距離が眼における視力調節を必要としない遠焦点
の距離であるかのごとく見えるようになっている眼鏡に
よって達成される。

生理学的見地及び−都心理学的見地からの経験によれば
、完全に収束がないあるいは視力調節の必要がない眼の
状態というのは望ましいことではあるが、これは理想的
な状態であってむしろ眼にとっては不自然な強制された
ものを惑じる。そこで、収束！Ｐｌｆｉｆ！及び／又は
視力調節を眼鏡によって一定限度にとどめ、その偏差の
程度を眼鏡使用者自身の理想的な条件に一致させるよう
にすることが望ましい、眼鏡使用者は、眼と画像面との
間の作業距離や、両眼の間隔すなわち瞳孔間隔などの条
件を設定することができる。以下の説明においては、収
束がほとんどないことと視力３１４節の必要がほとんど
ないことを単純化して、「収束補償」及び「視力調節補
償」がなされているとして表現することにする。

本発明において使用する光学ガラスはいろいろなものを
考えることができるが、視線の収束補償のためにはこの
光学ガラスを平坦な表面を有するプリズムで構成し、眼
と反対側に向けられたプリズム表面を相互にゆる＜　ｆ
ｌＪ！斜させ、眼の平行な注視方向が画像面の方向へと
収束しかつ画像面上で交わるように設定する。これによ
り、技巧的な収束性がもたらされ、眼はもはや収束組節
を行なう必要がな（なり、視軸の方向に一致した収束性
がおのずと用意されることになる。

視力の調節補償のためには、光学ガラスは両面凸又は平
凸のレンズで構成する。このレンズの焦点距離は画像面
とレンズとの間隔に一致させ、画像面からやってくる光
線がレンズの眼の側の表面でほぼ平行な光線となって離
れるように設定する。

これは、観察された物体、すなわち画像がレンズの焦点
面に観察されることになり、像までの距離はほぼ無限の
距離として認識されることになる。

このとき、眼のレンズも同様に無限のかなたを見ること
になり、水晶体が弛緩して平坦な状態になる。

本発明による特別の利点として、収束補償と視力調節補
償とを同時に実現できる眼鏡が提供されることになる。

この目的のため、レンズの眼と反対側上にそれぞれプリ
ズムを配置し、画像面からやってくる光線がプリズムレ
ンズ■み合わせ体を通過して進む間に収束補償と視力調
節補償とを行なって眼の水晶体に突き当たるように構成
する。

かかる構成の眼鏡を用いれば、ディスプレイやその他の
画像面を鮮明に見る場合でも、限の水晶体は緊張する必
要がなく弛緩してただ遠い距離を見ている状態であれば
よいから、疲労や過労を発生することがない、か（して
、この眼鏡によればディスプレイを見る場合に視力調節
補償貫と収束１ｉ１ｉ１１とが同時に行なわれることに
なる。

さらに、本発明によれば、ディスプレイ上の画を垂直方
向の視差を生じることなく空間的な描写として捕らえる
ことができるような眼鏡が提供される。ディスプレイ、
特にカラーディスプレイ上に示される画像を空間的に見
るために、大きな分散能力を有するプリズムが備えられ
、画像に示される各カラーはプリズム内でそれらの波長
に対応した強度でそれぞれ対応して屈折し、眼の網膜上
の異なる位置に描写されるように作られる。このとき、
斜め方向又は水平方向の偏差（ずれ）が空間的な印象を
与えることになる６例えば、赤のカラーは前方に飛び出
し、青のカラーは後方にあるように見える。これを応用
して、各カラーによる奥行きを各カラーに対応させたプ
ログラムを作れば、立体的な多色のカラー画像が実現さ
れることになる。

いずれにしても、本発明による眼鏡を用いれば画像の奥
行きを１００ミリメートルあるいはそれ以上にまで１！
２識させることが可能である。

本発明による眼鏡は、コンピュータ表示、モニターテレ
ビ、テレビ受像機、マイクロフィルム投影機などのディ
スプレイに表示された画像を見る場合だけでなく、映写
幕やガラススクリーンあるいは本などに記載された画を
見る場合についても利用することができる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照
した以下の記載により明らかとなろう。

第１図はディスプレイ上に表示された画像を収束補償が
なされた状態で見るための本発明による眼鏡と光軸を表
わす概略水平断面図、第２図はディスプレイ上に表示さ
れた画像を視力調節補償がなされた状態で見るための本
発明による眼鏡と光軸を表わす概略縦断面図、第３図は
収束補償と視力調節補償とがなされた状態で見るための
本発明による組み合わせ眼鏡を表わす概略水平断面図で
ある。

（実施例） 第１図には本発明に基づく眼鏡１が示され、この眼鏡１
は収束補償を行なうための光学ガラスとして２個のプリ
ズム２．３を備えている。これらのプリズムは眼球４の
間隔に対応した距離だけ間隔をあけて配置され、眼鏡の
つる５によって堅固に連結されている。

２個のプリズム２．３はそれぞれ平坦な表面６゜７を有
しており、眼球４に向けられた側の表面６はこの実施例
ではディスプレイ９の画像面８と平行になっているが、
適当な角度に傾斜させて配置することもできる。一方、
眼球４と反対側に向けられたプリズム表面７は傾斜して
おり、相互に対称的な方向に傾斜している。第１図にお
いてプリズムの面７がこのように傾斜していることから
明らかなように、プリズム２，３を通過して眼球４へと
やってくる光線１０は、眼球４の注視方向に対してほぼ
平行に変化させられ、一方プリズムの眼球４と反対側の
面７にやってくる光線１１は所定の収束がなされてディ
スプレイ９の画像面８上で交わっている。従って、光線
１１が光＆？１１０の延長線との間に形成する角度θが
プリズム２．３によって技巧的に作り出されていること
になる。

第２図は、本発明の油の実施例として視力調節を行なう
ための眼鏡１２を表わしている。この眼鏡１２は、視力
調節補償を行なう光学ガラスとして眼鏡のつる５に保持
されたレンズ１３を備えている。このレンズ１３は両凸
レンズとして図示しているが、片側が平坦で片側だけが
凸形の平凸レンズにすることもできる。このレンズ１３
の焦点路Ｍｆは、ディスプレイ９の画像面８とレンズ１
３との間の観察路Ｍｅに一致している。これは他の表現
をすれば、ディスプレイ９の画像面８にある物体を見る
ために、レンズ１３をその焦点距離に等しい距離だけ離
して置いて、焦点面で観察することを意味する。従って
、物体は無限のかなたにあることになり、眼の疲れが完
全に防止できることになる。

幾何光学におけるレンズの公式は次のようなものである
。

ここに、符号すはレンズ中心から像までの距離、符号ｇ
はレンズ中心から物体までの距離、符号ｆはレンズの焦
点距離をそれぞれ表わしている。

ここで、ｇ−ｒと仮定すると、上の式はとなって、すな
わち　１／ｂ−０であるからｂは無限大となる。

従って、＠ｔｌｉ１２を前述したように配置すれば、画
像面８にある物体を見るＩＩ！４はかなり遠方を見つめ
ることになって、視力調節補償がなされかつ焦点が合わ
されることになる。

第３図は、本発明のさらに他の実施例として、収束補償
と視力調節補償とを同時に行なうための眼鏡２２を表わ
している。この目的のため、レンズ１３の眼と反対側の
位置にそれぞれプリズム２゜３が配置され、眼鏡２２に
よって第１図及び第２図の実施例で達成された効果が両
方とも達成できるようになっている。すなわち、画像面
８からプリズムレンズ組み合わせ体２．３．１３へとや
ってくる光線１１は、収束補償と視力調節補償とがなさ
れた状態で、接近した平行な光軸１０となって眼球４に
到達し、眼の水晶体へと突き当たる。

これにより、眼球４は非常に遠方の距離にある物体を見
ているにもかかわらず、ディスプレイ９の画像面８にあ
る画像が鮮明に見られることになる。

かくして、眼４は視力調節補償と収束補償とがなされた
状態でディスプレイ９を見ることになり、視力の調節と
視線の収束調節をほとんど必要としない楽な休息状態で
観察できることになる。

これらの実施例における利点はすでに述べた通りである
が、本発明の本質的な利点は特にディスプレイ９がカラ
ーディスプレイである場合に発揮される。この場合、カ
ラーディスプレイ上に示される各カラーはプリズム２．
３内でそれらの波長に対応した強度でそれぞれ対応して
屈折させられ、眼球４の網膜上で水平方向の異なった位
置に描写される。これにより、かなりの奥行きを感じさ
せるような効果が得られるが、そのときの目標とする奥
行き効果Δ２は次のような式で表現できる。

ここに、符号Δはプリズム２．３の分散能力、符号ｎは
屈折率、符号Ｆ、Ｃ，Ｄはフラウンフォーファ−線の各
線、符号ｅは観察者までの距離をそれぞれ表わしている
。

図面には省略されているが、カラーによる偏差をさらに
増加させるために、多数のプリズム２゜３を種々の材料
及び／又は種々のガラス類を組み合わせて作ることがで
きる。

第３図に示されるプリズムレンズ組み合わせ体は、一方
の眼に組み合わせ体２，１３が配置され、他方の眼に組
み合わせ体３．１３が配置される。

これらの組み合わせ体は、一体構造に作るか、締め付け
、接着等によりしっかりと結合させることが望ましい。

本発明は、図示された実施例にのみ限定されるものでは
なく、特許請求の範囲の記載によって定まる範囲内での
修正や変形をも包含するものであることを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスプレイ上に表示された画像を収束補償が
なされた状態で見るための本発明による眼鏡と光軸を表
わす概略水平断面図、第２図はディスプレイ上に表示さ
れた画像を視力調節補償がなされた状態で見るための本
発明による眼鏡と光軸を表わす概略縦断面図、第３図は
収束補償と視力調節補償とがなされた状態で見るための
本発明による組み合わせ眼鏡を表わす概略水平断面図で
ある。 １・ ４・ ６゜ １０゜ １２・ ２２・ ・眼鏡 ・眼球 ・・・表面 ・ディスプレイ １１・・・光線 ・・眼鏡 ・・眼鏡 ２．３・・・プリズム ５・・・眼鏡のつる ８・・・画像面 １３・・・レンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディスプレイの画像面やその他の画像面を見るため
   の疲労防止用眼鏡であって、 眼鏡のつる（５）により眼の相互間隔に保持され一緒に
   固定され又は組み合わせられた光学ガラス（２、３；１
   ３）を備え、 前記光学ガラスはディスプレイ（９）の画像面（８）又
   は他の画像面から発散されて当該光学ガラスに向かって
   くる光線（１１）が当該光学ガラスの眼の側の表面でほ
   ぼ平行な光線（１０）となって離れるように作られてお
   り、ほぼ収束のないすなわち収束補償がなされた状態で
   光が眼（４）に到達し、画像面（８）から眼（４）又は
   光学ガラスまでの距離が眼（４）における視力調節を必
   要としない遠焦点の距離であるかのごとく見えるように
   なっていることを特徴とするディスプレイ等の画像面を
   見るための疲労防止用眼鏡。 ２、視線の収束補償のために前記光学ガラスは平坦な表
   面（６、７）を有するプリズム（２、３）であって、眼
   と反対側に向けられたプリズム表面（７）は相互にゆる
   く傾斜しており、眼（４）の平行な注視方向（１０）が
   画像面（８）の方向へと収束しかつ画像面（８）上で交
   わっていることを特徴とする請求項１記載の眼鏡。 ３、視力の調節補償のために前記光学ガラスは両面凸又
   は平凸のレンズ（１３）であって、その焦点距離（ｆ）
   は画像面（８）とレンズ（１３）との間隔（ｅ）に一致
   し、これにより画像面（８）からやってくる光線（１１
   ）はレンズ（１３）の眼の側の表面でほぼ平行な光線（
   １０）となって離れるようになっていることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の眼鏡。 ４、前記レンズ（１３）の眼と反対側上にそれぞれプリ
   ズム（２、３）が配置され、画像面（８）からやってく
   る光線（１１）がプリズムレンズ組み合わせ体（２、３
   ；１３）を通過して進む間に収束補償と視力調節補償と
   を行なって眼の水晶体に突き当たるようになっているこ
   とを特徴とする請求項３記載の眼鏡。 ５、前記プリズム（２、３）と前記レンズ（１３）とは
   一体構造に作られ、あるいは締め付け、接着等によりし
   っかりと組み合わせられていることを特徴とする請求項
   ４記載の眼鏡。 ６、画像面（８）上に示される画像を空間的に見るため
   に大きな分散能力を有するプリズム（２、３）が備えら
   れ、画像に示される各カラーはプリズム（２、３）内で
   それらの波長に対応した強度でそれぞれ対応して屈折し
   、眼（４）の網膜上の異なる位置に描写されるように作
   られていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   に記載の眼鏡。 ７、カラーによる偏差を増加させるために多数のプリズ
   ム（２、３）が種々の材料及び／又は種々のガラス類を
   組み合わせて作られ備えられていることを特徴とする請
   求項６記載の眼鏡。