JP2008504585A - 装着者の瞳の間隔に合わせる調節機器を備えた眼科用ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学的画像装置（１０）を備えた眼科用ディスプレイに関する。
【解決手段】この光学的画像装置は、光ビーム発生システムの小型スクリーン（２０）から放された光ビームを成形し、像（I）が見えるように装着者の眼球（O）まで前記光ビームを導くための機器である。前記光学的画像装置には光軸（A）がある。本発明によれば、このディスプレイは、装着者の瞳の間隔に合わせる調節機器が備えられている。この調節機器には、前記光軸（A）とほぼ直交する平面上に前記像（I１、I２）の位置を調節する手段が備えられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、像またはマルチメディアタイプの情報を投影することを可能にする眼科用レンズと光学的画像装置（optical imager）とを備えた眼科用ディスプレイ（ophthalmologicaldisplay）に関する。本明細書において「レンズ」という用語は、特に、接眼レンズ用フレームに取り付けるのに適した光学システムを意味する。

特許文献1に、投影挿入体（projection insert）を含む眼科用レンズが開示されている。このような投影挿入体は、光ビームを成形する光学的画像装置によって構成される。この光ビームは、電気信号に基づいて小型スクリーン（miniature screen）、レーザダイオードまたは発光ダイオード（LED）から光ビームを発生する電気システム及び光学システムにより供給される。光半導体（optical semiconductor）は装着者の眼球のところまで光ビームを伝播し、その結果、装着者は情報内容を観察することが可能となる。

図1に、従来のディスプレイの例を詳細に示す。

一例として、上記特許文献1に、同じタイプの光学的画像装置が記載されている。

情報を担う電気信号は、ケーブル７を通って小型スクリーン１に送信される。この電気信号に基づいて、バックライト照明（background projector）で明るくされた小型スクリーン１に、情報に応じたピクセルイメージ（pixel image）が映し出される。一例として、コーピン（Kopin）社製サイバーディスプレイ（Cyberdisplay）（登録商標）３２０カラーのスクリーンを使用することができる。このデバイスは、３２０×２４０画素でサイズは４．８mm×３．６mmである。前記スクリーン１は、光学的画像装置５と関連付けられた位置にて機械的インターフェイス（mechanical interface）３により保持されている。防護シェル（protective shell）４が、本発明に係るアセンブリの全部または一部を保護している。スクリーン１は、光学部品８と関係している。ここでは、光学部品８はミラーとレンズである。

光学的画像装置５は、伝播プリズム（propagation prism）５a、カウンタープリズム（counter prism）５ｂ、４分の１波長板（quarterwave plate）５ｃ、裏面球面のマンジャンミラー（spherical Mangin mirror）５ｄを有している。裏面球面のマンジャンミラーは、平面‐球面レンズ（plano-spherical lens）である。このレンズの球面はアルミニウムめっき処理またはそれと同等の処理により光ビームを反射するようになっている。

この光学的画像装置５には、偏光分離処理体（polarization separator treatment）６も設けられている。偏光分離処理体６は、伝播プリズム５a若しくはカウンタープリズム５bの何れかに複数の薄層を析出させるか、または伝播プリズム５aとカウンタープリズム５bとの間でフィルムを貼り付けることにより設けることができる。

この光学的画像装置５は、成形したレンズ９に埋め込まれている。ハウジングは、その前面が前記レンズの後面と相対する位置にある。このとき、反射要素５eはレンズに含まれている。同じ原理により、ハウジングは、レンズ９の一方の側面に配置されてもよく、この場合、反射要素５eは必要ない。

「レンズ」という単語は、接眼レンズ用フレームに取り付けるのに適した任意の矯正レンズを意味する。この眼科用レンズは、視力の矯正といった従来の機能があり、さらに反射、汚れ、傷などへの対策として被覆を備えている。

図１では、光学的画像装置５の光軸A上に眼球Oの中心があり、像もまた前記光軸A上にあるため、理想的な位置関係を示している。このように完璧な配置は、装着者に対して、レンズ９上またはレンズ９内の光学的画像装置５を正確に位置付けすることにより達成することができる。光学的画像装置５に適合し、かつ接眼レンズ用フレームまたはそれと同等の支持体に取り付けられるレンズは、形態の異なる多くの装着者が有効に使用できるものでなければならない。
米国特許第５８８６８２２号

特に、瞳の間隔、つまり装着者の二つの瞳の間の距離は、人によりそれぞれ異なる。その結果、前記接眼レンズには、図２に示す問題が生じる。

図２に、カウンタープリズム５b、４分の１波長板５c及び裏面球面のマンジャンミラー５ｄを有するレンズ９のみを示し、これらは「コンビナー（combiner）」と呼ばれる立方体５Aで表されている。図２に示すように、コンビナー５Aは窓のような働きをしており、眼球Oが光軸Aからずれた場合には、コンビナー５Aはその規定されたサイズのためにいくらかの光ビームを遮ることとなる。その結果、像Iのある部分（一般的には像Iの周辺部）が暗くなる視覚的弊害であって、像の視認が困難になる口径食現象（vignetting phenomenon）が生じることとなる。図2に示すように、眼球Oが正確に視認できるのは、像のP部位のみである。

この問題を解決するために、本発明では、図３に示すように、ディスプレイを調節することによって像Iの位置を調節し、それにより、像Iの位置を装着者の眼球の位置に正確に適合させ、装着者はコンビナー５Aで構成される窓を通じて像I全体を視認することができるようにした。

本発明は、外形寸法は従来と変わらず、調節操作も容易であるディスプレイでありながら、上記問題を解決した。

本発明は、光ビーム発生システム（light beam generator system）の小型スクリーンから放射された光ビームを成形して、像が見えるように装着者の眼球まで前記光ビームを導く光学的画像装置を備えた眼科用ディスプレイを提供する。前記光学的画像装置には光軸がある。前記光学的画像装置は、接眼レンズ用フレームに取り付けられるレンズに埋め込まれている。このディスプレイには、装着者の瞳の間隔に合わせる調節機器が備えられているという特徴がある。前記調節機器は、前記光軸と直交する平面上に前記像の位置を調節する手段を備えている。前記調節機器は、前記光ビーム発生システムを収納しているハウジング内部にある。

前記光ビーム発生システムは、固定板と呼ばれる固定部品を備えている態様が好ましい。この固定部品は、前記スクリーンをその長手方向に移動させることが可能な可動性連結部（moving connection）を介して前記スクリーンとつながっている。

本発明では、前記ハウジングは、周囲の環境（surrounding medium）、衝撃、及び押しつぶし（flattening）の危険から前記光ビーム発生システムを防禦する機能だけでなく、密閉機能も有している。最後に設置される前記ハウジングは、取り外し可能であることが好ましい。前記ハウジングは、固定板または固定部品に保持されることにより設置される。

前記スクリーンは、前記可動性連結部（moving connection）を介して第一固定板とつながった第二固定板に固定されている。

前記可動性連結部は弾性的で変形可能な要素であり、変形しやすいブラケット（bracket）で構成されるのが好ましい。

この変形可能な要素のサイズ及び位置的特性は、有限要素計算法（finite element type calculation methods）により計算できる。その結果、移動位置が決定される。

前記可動性連結部は、アクチュエータ装置（actuator device）によって位置決め調節ができるという利点がある。

前記アクチュエータ装置は、前記ハウジング内部に収納されている。

第一の実施態様では、前記アクチュエータ装置は偏心シリンダー（eccentric cylinder）を備えたノブ（konb）を有しており、前記ノブはハウジングの固定部に対して回動し、前記偏心シリンダーは前記第二固定板に当接している。

このアクチュエータ装置には、自動的にプレストレスを与えるのに適しているという利点があるため、緩みを回避し、ノブに与える必要な力を決めることができる。その結果、装着者にとっては使いやすさが改善され、像の損傷が回避できる。さらに、同方向に続けてノブを回すことにより、可動性固定板（moving plate）は、その可動域ならどこでも位置取りすることができる。さらに、ノブは相対的に大きいサイズを有しているので、大変微細な移動であっても正確に行うことができる。

第二の実施態様では、前記アクチュエータ装置は、ハウジングの固定部位を横貫した状態で螺合されたねじであり、該ねじが前記第二固定板に当接したものである。

アダプターは、前記ディスプレイに対して基準となる位置（reference position）にあって、少なくとも二つの止め金具（stud）の作用によって、前記調節機器を搭載した光ビーム発生システムと連結した態様が好ましい。

この実施態様には、様々な光学的機能及び機械的機能が相互に切り離され非干渉化されるという利点がある。おのおのの部位は、おのおの単一の機能のみを発揮するため、機械的にも光学的にも最大限の正確さを実現できる。前記アダプターによって、確実に前記調節機器を光学的画像装置に対して適当な位置に置くことができる。

さらに、前記アダプターは、前記固定板に固定されるのが好ましい。

前記アダプターは、接着、螺合、その他適当な手段によりレンズに固定される。

前記光ビーム発生システムと前記アダプター間の連結は、取り外し可能であってもよい。

前記固定板には、付随的光学部品（associated optical component）も設けられている。

前記光学的画像装置は、レンズに埋め込まれた形態が好ましい。

本発明について、図を用いながら以下に詳細に記載する。この図は、本発明の好ましい態様を示したに過ぎず、本発明は、図に記載した態様に限定されるものではない。

図1は、従来のディスプレイを示した平面図である。
図２は、従来のディスプレイの技術的問題を示した説明図である。
図３は、本発明に係るディスプレイによる解決手段を示した説明図である。
図４は、本発明に係るディスプレイを示した平面図である。
図５は、本発明において使用される、装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器を図示したものである。
図６は、本発明において使用される、装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の正面図である。
図７は、上記装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の平面図である。
図８は、上記装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の背面図である。
図９は、本発明に係るディスプレイの一部を構成するアクチュエータ装置の第１の実施態様を示したものである。
図１０は、本発明に係るディスプレイの一部を構成するアクチュエータ装置の第２の実施態様を示したものである。

図4に、本発明に係るディスプレイを示す。

この眼科用ディスプレイは、ハウジング３０内に配置された小型スクリーン２０から発せられる光ビームを成形し、装着者の眼球Oまで前記光ビームを導く光学的画像装置１０を備えており、これにより情報内容を可視化する。前記光学的画像装置１０は、図１に記載した画像装置と同型のものである。ハウジング３０は、レンズの裏面（rear face）に設けられている。光ビームを９０°の角度で反射させる反射要素１２もまた、レンズ１１に埋め込まれている。その結果、前記光ビームは光学的画像装置１０中をその長手方向に伝わることとなる。

本発明は、図４に示す光学的画像装置及び上記反射要素１２を用いない光学的画像装置の両方に使用することができることは明らかである。上記反射要素１２を用いない光学的画像装置のとき、ハウジング３０は、光学的画像装置を備えたレンズ（または接眼レンズ）１１の側面とつなげられることとなる。

まず、アダプター１３は、接着性のものでレンズ１１と正確に固着され、前記調節機器が前記アダプター１３に固定される。前記アダプター１３には垂直側面が二つあるため、前記アダプター１３を、光学的画像装置（正確には反射要素１２）に対して、的確に位置付けることが可能となる。

前記調節機器は第一固定板２１を有しており、この第一固定板２１は調節可能な可動性連結部２２を通じて小型スクリーン２０とつながっている。また、第一固定板２１は、さらに図示した光学部品２３（例えばレンズ）も保持している。この第一固定板２１はアダプター１３に固定されている。

図４に示すように、前記可動性連結部２２を調節することによって、前記スクリーン２０がその長手方向（例えばP１地点から破線で表したP２地点まで）に移動する。これにより、像I１が光軸Aに対してほぼ直交する面（例えば像I２で表したような面）に移されるため、像I１を視認することが可能となる。

図５A及び５Bに可動性連結部２２を示す。

前記光ビーム発生システムは、固定部位である第一固定板２１を備え、第一固定板２１は、可動性連結部（moving connection）２２を介して前記スクリーン２０とつながっている。前記可動性連結部２２により、前記スクリーン２０を矢印で示したその長手方向に移動させることが可能となる。その結果、像が光軸に対してほぼ直交する面に補正されて、像を視認することが可能となる。このために、小型スクリーン２０は、可動性連結部２２を介して第一固定板２１と連結した第二固定板２４に固定されている。

上記した瞳の間隔にあわせる調節装置の好ましい実施態様を、図６〜８に詳細に示す。ただし、ハウジング３０は示していない。

アダプター１３は、ほぼ四角形の厚板である。その外側表面１３Aは、接着性のものでレンズと固着されている。第一固定板２１が、３つの止め金具１３Bを介してアダプター１３に固定されている。図８に示すように、この止め金具１３Bは、アダプター１３に設けられた止め金具挿入用の開口部にはめ込まれる。上記３つの止め金具により、アダプター１３の正確な位置付けが可能となる。さらに、アダプター１３は、止め金で締められている杭（snap-fastening peg）１３Cを備えている。この杭１３Cは、第一固定板２１に設けられた二本の弾力性のある棒（resilient rod）２１Aの間にて、止め金で締められている。従って、取り外し可能な手段にて、前記第一固定板２１がアダプター１３に保持されることとなる。

上記第一固定板２１には、小型スクリーン２０の下流側に光学部品（図によれば正確にはレンズ２３）が設けられている。このレンズ２３は、光ビームFの方向を変える。つまり、このレンズ２３は、小型スクリーン２０からの光ビームFを入射面２３Aにて受けると、光ビームFの方向を変えて、出射面２３Bから接眼レンズに組み込まれた光学的画像装置に向けて光ビームFを発する。

小型スクリーン２０は、第二固定板２４に設けられている。この第二固定板２４は、弾性的で変形可能な要素（elastically-deformable element）からなる可動性連結部２２を介して、第一固定板２１とつながっている。その結果、小型スクリーン２０は、矢印F１の方向への移動が可能となり、従って、光ビームFの伝播路を変更できる。

このために、第一固定板２１には、レンズ２３の入射面２３Aの光軸にほぼ平行な基板（base）２１Bと、前記基板２１Bに対して垂直であり前記基板２１Bの複数の側面の一つに配置された突起部２１Cが設けられている。この突起部２１Cは、変形しやすいフォーク状の形態をした連結部２２の第一分岐部２２Bと接している。前記フォーク状連結部２２のもう一方の分岐部２２Aは、第二固定板２４の突起部２４Cと接している。図７に、上記両固定板２１、２４と可動性連結部２２が接している態様を示す。前記突起部２１C、２４Cの端部には溝（slot）があり、おのおのの分岐部２２A、２２Bに設けられたくい（peg）が、対応する前記溝に嵌入されている。

前記ハウジング３０外側のアクチュエータ装置を操作することにより、分岐部２２A及び２２Bを相互に関連付けて矢印F１の方向に動かすことができる。図６から図９では、前記アクチュエータ装置は、ノブ２５で構成されている。

図６から図８では単なる外観としてアクチュエータ装置のノブ２５を示しているが、図９では当業者がアクチュエータ装置の構造を理解できるよう示す。

図９に、第一固定板２１、可動性である第二固定板２４及び弾性的で変形可能な可動性連結部２２を示す。

前記ノブ２５は、軸Bを回転軸として回動する。このノブ２５には、第二固定板２４に当接している偏心シリンダー２５Aが設けられている。図９に詳細に示すように、ノブ２５の回動により、第二固定板２４に当接している偏心シリンダー２５Aが第二固定板２４を押し、ノブ２５が第二固定板から離れると、第二固定板２４は可動性連結部２２の復元力により元の位置に戻って、第二固定板２４と偏心シリンダー２５Aが再び当接した状態となる。

アクチュエータ装置のその他の実施態様として、図１０に示すように、ノブ２５に替えてねじ２６が使用されてもよい。より一般的には、ノブ２５に替えて調節可能な当接部（adjustable abutment）が使用されてもよい。ねじ２６は、第一固定板２１に設けられたねじ穴に横貫された状態で螺合され、ねじ２６の先端が可動性である第二固定板２４に当接している。

図５〜９にはハウジング３０を記載していないが、図４に示すように、第一固定板２１と第二固定板２４は前記ハウジング３０中に収納されている。

従来のディスプレイを示した平面図である。 従来のディスプレイの技術的問題を示した説明図である。 本発明に係るディスプレイによる解決手段を示した説明図である。 本発明に係るディスプレイを示した平面図である。 本発明において使用される、装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器を示したものである。 本発明において使用される、装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の正面図である。 上記装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の平面図である。 上記装着者の瞳の間隔に合わせるための調節機器の背面図である。 本発明に係るディスプレイの一部を構成するアクチュエータ装置の第一の実施態様を示したものである。 本発明に係るディスプレイの一部を構成するアクチュエータ装置の第二の実施態様を示したものである。

Claims (13)

1. 光ビーム発生システムの小型スクリーン（２０）から放射された光ビームを成形して、像（I）が見えるように装着者の眼球（O）まで前記光ビームを導く光学的画像装置（１０）を備えた眼科用ディスプレイであって、
   光軸（A）のある前記光学的画像装置（１０）が、接眼レンズ用フレームに取り付けられるレンズに埋め込まれ、
   装着者の瞳の間隔に合わせる調節機器が、前記光軸（A）と直交する平面上に前記像（I）の位置を調節する手段を備えており、前記光ビーム発生システムを収納したハウジング内部に設けられていることを特徴とする眼科用ディスプレイ。
2. 前記光ビーム発生システムが、前記小型スクリーン（２０）をその長手方向に移動させることを可能とする可動性連結部（２２）を介して、前記小型スクリーン（２０）とつながっている第一固定板（２１）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の眼科用ディスプレイ。
3. 前記小型スクリーン（２０）が、前記可動性連結部（２２）を介して前記第一固定板（２１）とつながる第二固定板（２４）に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の眼科用ディスプレイ。
4. 前記可動性連結部（２２）が、弾性的で変形可能な要素であることを特徴とする請求項２または３に記載の眼科用ディスプレイ。
5. 前記弾性的で変形可能な要素が、変形しやすいフォーク状の形態物であることを特徴とする請求項４に記載の眼科用ディスプレイ。
6. 前記可動性連結部（２２）の位置が、アクチュエータ装置により調節されることを特徴とする請求項２ないし５の何れか1項に記載の眼科用ディスプレイ。
7. 前記アクチュエータ装置が、前記ハウジング（３０）内に収納されていることを特徴とする請求項６に記載の眼科用ディスプレイ。
8. 前記アクチュエータ装置が、前記ハウジング（３０）の固定部に対して回動するノブ（２５）を有しており、前記ノブ（２５）に、前記第二固定板（２４）に当接した偏心シリンダー（２５A）が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の眼科用ディスプレイ。
9. 前記アクチュエータ装置が、前記ハウジング（３０）の固定部位を横貫した状態で螺合されたねじ（２６）を有し、該ねじ（２６）が前記第二固定板（２４）に当接していることを特徴とする請求項7に記載の眼科用ディスプレイ。
10. 前記眼科用ディスプレイに対して基準となる位置にあり、少なくとも二つの止め金具（１３B）によって、前記調節機器を搭載した前記光ビーム発光システムと連結されたアダプター（１３）を備えていることを特徴とする請求項１ないし９の何れか1項に記載の眼科用ディスプレイ。
11. 前記アダプター（１３）が、前記第一固定板（２１）に固定されていることを特徴とする請求項１０に記載の眼科用ディスプレイ。
12. 前記光ビーム発生システムと前記アダプター（１３）との間の連結が、取り外し可能であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の眼科用ディスプレイ。
13. 前記第一固定板（２１）に、付随的光学部品（２３）が設けられていることを特徴とする請求項２ないし１１の何れか1項に記載の眼科用ディスプレイ。

Images