JPH04273211A

JPH04273211A - 可変焦点眼鏡

Info

Publication number: JPH04273211A
Application number: JP3479991A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Inuzuka; 保広犬塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-09-29
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JP2998233B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼鏡に係わり、例えば高
齢者用が老眼鏡として用いる可変焦点眼鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高齢者用の老眼鏡として種々のタ
イプのものが登場している。その１つとして、最も古く
から使用されている単焦点レンズがあるが、これは図７
（Ａ）にその断面を示すように両面の曲率が一定の凸レ
ンズであり、図７（Ｂ）斜線部に示すように視野全体に
わたって近くを見る時にだけ用いられる。従って、この
眼鏡は通常、新聞等を読む場合のみ使用され、それ以外
のときは眼鏡を外すか、あるいは近視用の凹レンズ眼鏡
を用いる必要がある。このため、人によっては常に２種
類の眼鏡を持ち歩くこととなり、煩雑であった。

【０００３】これに対し、図８に示すような多重焦点レ
ンズが登場し、いわゆる遠近両用眼鏡として重宝がられ
るようになった。このレンズは、８図（Ａ）にその断面
を示すように、近くを見るのに使用されることが多い領
域（８図Ｂ斜線部）に異なった曲率のレンズを１又は複
数種類接合したもので、眼鏡を交換することなく遠方と
近くを交互に見ることができる。

【０００４】さらに、これを改良したものとして、図９
（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれその断面図及び正面図を示す
ように、両面の曲率が連続的に変化する累進多焦点レン
ズが開発された。このレンズは、焦点距離が遠方から近
点へと連続的に変化しているため、図８の多重焦点レン
ズに比べ違和感が少ないという長所がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば高齢
者が自動車を運転する場合、外界（遠方）を見ることの
ほか、速度メータ等の表示パネル（近点）を頻繁に見る
必要がある。しかしながら、図７に示した単焦点レンズ
の場合、遠近を交互に見るには眼鏡を付けたり外したり
、人によっては近視用眼鏡と交換しなければならず、実
質的に使用不可能である。

【０００６】また、図８に示した多重焦点レンズや、図
９に示した累進多焦点レンズでは、遠方と近点に段階的
若しくは連続的に対応できるものの、近用レンズ領域は
眼前の下方かつ中央寄りに位置しているため、実際に近
くをみる場合には視線だけでなく顔自体をも移動して、
視対象と眼球との間に近用レンズ領域を位置させる必要
がある。特に、斜め下の表示パネルをみる場合には、そ
の方向に顔を大きく動かさねばならない。このため、特
に高速走行時や混雑した道路では極めて危険な状態で運
転しなければならないという問題があった。

【０００７】従って、上記問題点を解決しなければなら
ないという課題がある。

【０００８】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、あらゆる方向の視線移動に対応して自
在に焦点距離を変化させることのできる可変焦点眼鏡を
得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る可変焦点
眼鏡では、（ｉ）　与えられた制御電圧に応答して焦点
距離を変化させる可変焦点液晶レンズと、（ｉｉ）この
可変焦点液晶レンズを保持する眼鏡フレームと、（ｉｉ
ｉ）　この眼鏡フレームに固着され、眼球の移動に伴う
皮膚電位の変化を検出する複数のセンサと、（ｉｖ）こ
れらのセンサの出力を基に、視線の移動角と視対象まで
の距離を演算する演算手段と、（ｖ）　この演算手段の
出力に基づき、前記可変焦点液晶レンズを駆動する駆動
手段とを有するものである　　。

【００１０】

【作用】この発明に係る可変焦点眼鏡では、眼鏡フレー
ムに固着した複数のセンサの出力から視線の移動角と視
対象までの距離を求め、これに対応した制御電圧により
可変焦点液晶レンズの焦点距離の制御を行うことで、視
線が遠近間で交互に移動しても迅速に対応できる。

【００１１】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例における可変焦点
眼鏡を表したものである。この図に示すように、左眼用
及び右眼用の可変焦点液晶レンズ１１，１２は、眼鏡フ
レーム１３に保持されている。これらのレンズは、印加
される制御電圧のレベルに応じてその焦点距離が連続的
に変化する公知の可変焦点液晶レンズである。

【００１３】眼鏡フレーム１３の図に示す位置にはそれ
ぞれ生体電位変化を検出するためのセンサ１４〜１９及
び２１が固着されている。これらのセンサは、眼球の移
動により眼球周辺の皮膚上に生ずる電位を検出するよう
になっているが、このうちセンサ１４，１５は右眼の左
右方向の電位変化を検出し、センサ１６，１７は左眼の
左右方向の電位変化を検出する。また、センサ１８，１
９は上下方向の電位変化を検出するセンサであり、いず
れも対をなしている。センサ２１は電位変化の少ない部
分からアースをとるためのものである。これらのセンサ
は、いずれも、眼鏡フレーム１３を装着することにより
皮膚に密着するようになっている。

【００１４】これらのセンサで検出された電位出力は信
号ケーブル２２を介して制御ボックス２３に接続されて
いる。

【００１５】図２は、図１の制御ボックス２３の内部回
路を表わしたものである。この回路には７個の入力端子
２４−１〜２４−６及び入力端子２４−７が備えられ、
それぞれセンサ１４〜１９及びセンサ２１に接続されて
いる。このうち入力端子２４−１と２４−２は第１の差
分増幅器２６に接続され、入力端子２４−３と２４−４
は第２の差分増幅器２７に接続されている。入力端子２
４−５と２４−６は第３の差分増幅器２８に接続されて
いる。これらの差分増幅器の接地端子は、入力端子２４
−７に接続されている。

【００１６】第１〜第３の差分増幅器２６〜２８の出力
は演算回路２９に入力され、所定の演算が行われるよう
になっている。この演算回路２９には、右眼用の可変焦
点液晶レンズ１１に印加する駆動電圧を制御する第１の
印加電圧制御回路３２と、左眼用の可変焦点液晶レンズ
１２に印加する駆動電圧を制御する第２の印加電圧制御
回路３３が接続されている。

【００１７】以上のような構成の可変焦点眼鏡の動作を
説明する。眼鏡フレーム１３を装着し、所定の方向に視
線を移動すると、両眼の周辺の皮膚にはその移動量や移
動方向に対応した電位が発生する。これらの電位はセン
サ１４〜１９で検出され、制御ボックス２３の入力端子
２４−１〜２４−６に入力される。また、センサ２１で
検出された電位は入力端子２４−７に入力される。

【００１８】入力端子２４−１，２４−２から入力され
た２つの電位は第１の差分増幅器２６に入力され、これ
らの電位差が増幅されて第１の出力電圧として演算回路
２９に入力される。この電位差は右眼の視線の左右方向
移動角に対応したものである。　　入力端子２４−３，
２４−４から入力された２つの電位は第２の差分増幅器
２７に入力され、これらの電位差が増幅されて第２の出
力電圧として演算回路２９に入力される。この電位差は
左眼の視線の左右方向移動角に対応したものである。　
　同様に、入力端子２４−５，２４−６から入力された
２つの電位は第３の差分増幅器２８に入力され、これら
の電位差が増幅されて第３の出力電圧として演算回路２
９に入力される。この出力電圧は両眼の視線の上下方向
移動角に対応したものである。

【００１９】演算回路２９では、差分増幅器２６〜２８
からの出力電圧をＡ／Ｄ（アナログディジタル）変換し
、このディジタルデータを基に右眼及び左眼の視線の左
右方向移動角と上下方向移動角を演算する。この演算は
、図３及び次の（１）式に示す出力電圧と視線角度の対
応直線式に電位差Ｖを代入することで行われる。

【００２０】θ＝ａＶ　　……（１）ここで、係数ａは予め本装置使用前に行うキャリブレー
ションにより個人ごとに決定される定数である。

【００２１】ここで、図４に示すように、例えば眼鏡装
着者が視線を注視点３５に固定したとする。このとき、
演算回路２９の演算により（１）式から、左眼の視線の
左右方向移動角としてθＬ　、右眼の視線の左右方向移
動角としてθＲ　、両眼の視線の上下方向移動角として
θＵＤが求められたとする。演算回路２９では、これら
の角度を次の式２、式３に代入することにより、右眼及
び左眼から注視点３５までの距離ＤＬ　、ＤＲ　を算出
する。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】ここでｄは両眼間の距離を示す。また、θ
Ｌ　及びθＲ　は右向きを正、左向きを負とし、θＵＤ
は上向きを正、下向きを負とする。

【００２５】さらに演算回路２９は、求めた距離データ
ＤＬ　、ＤＲ　と、眼鏡装着者自身の近視もしくは遠視
の程度を基に可変焦点液晶レンズ１１、１３の最適焦点
距離を算出し、これらをそれぞれ第１、第２の印加電圧
制御回路３２、３３に与える。これらの印加電圧制御回
路は、図５に示すような、焦点距離ｆとレンズ駆動電圧
との対応特性グラフから、与えられた焦点距離に対応す
るレンズ駆動電圧値ＶＤ　を求め、これをＤ／Ａ（ディ
ジタルアナログ）変換した上で、それぞれ可変焦点液晶
レンズ１１及び１２に供給する。これによりこれらの可
変焦点液晶レンズの焦点距離が最適の値に変化し、注視
点３５の像が装着者の網膜上に正確に結像することとな
る。

【００２６】図６は、図４における各注視点についての
眼球方向と眼球電位との対応関係を表わしたものである
。この図の（Ａ）は、図４の無限遠注視点４１に対応し
たもので、眼球は正面を向いている。この場合には、右
眼及び左眼の視線の左右方向移動角、及び上下方向の移
動角はいずれも０であるので、式（２）、（３）より注
視点４１までの距離ＤＲ　、ＤＬ　はいずれも無限大と
なる。

【００２７】また、同図（Ｂ）に示すように、右方向に
視線を移動したときは、図３の直線の式（１）から、θ
Ｒ　は４０度、θＬ　は４５度となる。この場合には、
（２）、（３）式より距離ＤＲ　、ＤＬ　はそれぞれ５
２７、５７１ｍｍとなる。

【００２８】同様にして、左方向に視線を移動したとき
、及び左上向きに視線を移動したときの状態を同図（Ｃ
）、（Ｄ）に示す。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
眼鏡フレームに固着した複数のセンサの出力から視線の
移動角と視対象までの距離を求め、これに対応した制御
電圧により可変焦点液晶レンズの焦点距離の制御を行う
こととしたので、視線が遠近間で交互に移動しても迅速
に焦点調節することができ、視対象を明瞭に確認するこ
とができるという効果がある。

【００３０】また、本発明の可変焦点眼鏡を例えば高齢
者用眼鏡に応用すれば、自動車を運転する場合、視線移
動のみで表示パネルの計器等を迅速に読み取ることがで
きる。これにより、前方から視線をそらしている時間が
短縮し、安全確認に要する時間を確保できるため、事故
につながる可能性が減少する。

【００３１】さらに、今後、高齢化社会が進展するに伴
い高齢者の労働機会も増加すると考えられるが、本発明
の可変焦点眼鏡を応用することにより様々な作業環境下
での視覚的ハンディを克服することも可能であり、その
利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における可変焦点眼鏡の外観
図である。

【図２】図１における制御ボックスの内部回路を示すブ
ロック図である。

【図３】眼球周辺の皮膚の電位変化と視線移動角との対
応関係を示す説明図である。

【図４】両眼と注視点との位置関係を示す説明図である
。

【図５】図１の可変焦点液晶レンズの焦点距離とレンズ
駆動電圧との対応関係を示す説明図である。

【図６】眼球方向と眼球周辺の皮膚電位との関係の具体
例を示す説明図である。

【図７】従来の単焦点レンズを示す説明図である。

【図８】従来の多重焦点レンズを示す説明図である。

【図９】従来の累進多焦点レンズを示す説明図である。

【符号の説明】

１１　　可変焦点液晶レンズ（右眼用）１２　　可変焦
点液晶レンズ（左眼用）１３　　眼鏡フレーム１４〜２１　　センサ２３　　制御ボックス２６〜２８　　差分増幅器２９　　演算回路３２　　印加電圧制御回路（右眼用）３３　　印加電圧制御回路（左眼用）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】与えられた制御電圧に応答して焦点距離を
変化させる可変焦点液晶レンズと、この可変焦点液晶レ
ンズを保持する眼鏡フレームと、この眼鏡フレームに固
着され眼球の移動に伴う皮膚電位の変化を検出する複数
のセンサと、これらのセンサの出力を基に、視線の移動
角と視対象までの距離を演算する演算手段と、この演算
手段の出力に基づき、前記可変焦点液晶レンズを駆動す
る駆動手段とを具備することを特徴とする可変焦点眼鏡
。