JP2023006126A - レンズ制御装置、眼鏡レンズ装置、眼鏡、制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該レンズの本来の機能を発揮することを可能にする。【解決手段】光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズ３を制御するレンズ制御装置１０であって、装用者の視線方向を検出する視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂの検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御部１１を有することを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、レンズ制御装置、眼鏡レンズ装置、眼鏡、制御方法、プログラムに関するものである。

特許文献１には、近視の発症又は進行を遅延させる目的で、油／水封入レンズ等の可変焦点レンズを電気的に制御し、可変焦点レンズの焦点距離を変化させる制御を行う眼鏡レンズ装置が開示されている。この装置では、可変焦点レンズを着用した近視の装用者に対し、ピントの合う状態の焦点距離とプラスパワー（＋３Ｄ）に対応する焦点距離（ピントの合わない状態の焦点距離）との切り替えを、装用者が感知できないほど高い周波数で行う。

特開２０１７－１７３８２５号公報

装用者は、眼鏡レンズ装置の使用中に視線方向を変更することがある。例えば、装用者が、視認対象物を近くのものから遠方のものへ変更するとき（近方視から遠方視へ切り替えるとき）、装用者の視線方向が変更される。また、視認対象物までの距離が変更されるときに生じる輻輳開散運動によっても、装用者の両眼が違う方向に動いて装用者の各眼の視線方向が変更される。従来の眼鏡レンズ装置は、装用者の視線方向が変更されると、レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど大きく外れてしまい、当該レンズの本来の機能が発揮されないおそれがある。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置であって、装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御部を有することを特徴とするものである。
本制御装置においては、視線方向検出部によって検出される装用者の視線方向に基づいて光軸可変レンズを制御し、当該光軸可変レンズの光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータを変化させることができる。これにより、当該光軸可変レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、これに追従して当該光軸可変レンズの光軸の方向や位置が変更され、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制される。その結果、装用者の視線が変更されても、光軸可変レンズの本来の機能（近視、遠視、乱視などの屈折異常を含む眼の異常を矯正する機能など）を発揮することが可能となる。

前記レンズ制御装置において、前記光軸可変レンズは、屈折面の形状が変化することにより前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化する形状可変レンズであってもよい。
本制御装置においては、光軸の位置や方向だけでなく、焦点距離などの他のレンズパラメータについても制御可能になる。

また、前記レンズ制御装置において、前記形状可変レンズは、２種類の液体の界面を前記屈折面とし、印加電圧に応じて該界面の形状を変更可能な液体レンズであってもよい。
本制御装置においては、光軸の位置や方向だけでなく、焦点距離などの他のレンズパラメータについて、高速で自由度の高い制御が可能になる。

また、前記レンズ制御装置において、前記制御部は、前記光軸可変レンズの焦点距離が前記少なくとも一方の光軸パラメータに対応する焦点距離に変化するように、前記光軸可変レンズを制御してもよい。
本制御装置においては、光軸可変レンズの光軸の位置及び方向の少なくとも一方の光軸パラメータの変化に合わせて、当該少なくとも一方の光軸パラメータに対応するように、光軸可変レンズの焦点距離を変化させることができる。これによれば、装用者が光軸可変レンズを通じて視認している視認対象物との距離の変化を伴う輻輳開散、または視線変更を行った場合でも、装用者の眼の毛様体筋の弛緩や収縮などの動きが少なく、装用者の違和感や眼の疲労を抑制することが可能となる。

また、前記レンズ制御装置において、前記制御部は、前記光軸可変レンズの焦点距離を維持しつつ、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御してもよい。
本制御装置においては、光軸可変レンズの焦点距離を変化させることなく、光軸可変レンズの光軸の位置及び方向の少なくとも一方を変化させることができる。これによれば、装用者が光軸可変レンズを通じて視認している視認対象物との距離を変化させないまま視線を変更した場合に、装用者の眼の毛様体筋の弛緩や収縮などの動きが少なく、装用者の違和感や眼の疲労を抑制することが可能となる。

また、前記レンズ制御装置において、前記装用者の視線方向が基準方向であるときの前記光軸可変レンズの焦点距離を設定変更する設定変更部を有してもよい。
本制御装置においては、前記装用者の視線方向が基準方向を向いているときの光軸可変レンズの焦点距離を、例えば、装用者による当該光軸可変レンズの使用用途に応じて設定変更したり、装用者の屈折力（眼科医などにより計測された屈折力。以下「処方屈折力」という。）に合わせて設定変更したりすることができる。

本発明の他の態様は、光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な眼鏡の光軸可変レンズと、前記光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置とを備えた眼鏡レンズ装置であって、装用者の視線方向を検出する視線方向検出部を備え、前記レンズ制御装置として、前記レンズ制御装置を用いることを特徴とするものである。
本眼鏡レンズ装置としては、例えば、眼鏡などの装用者に装用される物品として使用するものが挙げられる。このように本眼鏡レンズ装置が装用者に装用される物品として使用されることで、装用者が当該物品を装用する日常生活の中で、光軸可変レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該光軸可変レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。
また、本眼鏡レンズ装置としては、例えば、眼科などに設置される据え置き型の装置として使用するものも挙げられる。このような据え置き型の眼鏡レンズ装置においては、装用者が光軸可変レンズを通じて所定の視認対象物を見ている間に装用者の視線が変更されても、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該光軸可変レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。
なお、光軸可変レンズとレンズ制御装置とは、互いに有線又は無線によって電気的接続されていれば、別体に構成されていてもよい。

本発明の更に他の態様は、眼鏡であって、前記眼鏡レンズ装置を備え、前記光軸可変レンズが眼鏡フレームに保持されていることを特徴とするものである。
眼鏡レンズ装置の使用態様が眼鏡であれば、上述したように、装用者が当該眼鏡を装用する日常生活の中で、光軸可変レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該光軸可変レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。また、眼鏡であれば、レンズ制御装置の構成を、光軸可変レンズが保持された眼鏡フレームに配置することが可能となり、光軸可変レンズとレンズ制御装置との間の接続構成が簡易となるため、低コスト化が可能である。

また、本発明の更に他の態様は、光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御する制御方法であって、装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御工程を有することを特徴とするものである。
本制御方法においては、視線方向検出部によって検出される装用者の視線方向に基づいて光軸可変レンズを制御し、当該光軸可変レンズの光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータを変化させることができる。これにより、当該光軸可変レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該光軸可変レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。

また、本発明の更に他の態様は、光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御手段として、前記コンピュータを機能させることを特徴とするものである。
本プログラムによれば、視線方向検出部によって検出される装用者の視線方向に基づいて光軸可変レンズを制御し、当該光軸可変レンズの光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータを変化させることができる。これにより、当該光軸可変レンズを通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該光軸可変レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該光軸可変レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。

本発明によれば、レンズ（光軸可変レンズ）を通じて視認する装用者の視線が変更されても、当該レンズの光軸から装用者の視線が許容範囲を超えるほど外れることが抑制され、当該レンズの本来の機能を発揮することが可能となる。

実施形態に係る眼鏡の構成を模式的に示す正面図。 同眼鏡の構成を模式的に示す平面図。 同眼鏡における可変焦点レンズの概略構成を示す断面図。 同眼鏡における可変焦点レンズの概略構成を示す平面図。 同眼鏡における制御装置の構成を示すブロック図。 同眼鏡における左眼視線方向検出部の概略構成を示す平面図。 本実施形態における光軸パラメータ制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明を、レンズ制御装置を備えた眼鏡レンズ装置としての眼鏡に適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明を適用可能な眼鏡レンズ装置は、眼鏡に限らず、装用者（以下「ユーザー」という。）に装用される他の物品であってもよい。また、ユーザーに装用される物品に限らず、本発明は、眼科などに設置される据え置き型の眼鏡レンズ装置などにも適用可能である。

図１は、本実施形態に係る眼鏡１の構成を模式的に示す正面図であり、図２は、本実施形態に係る眼鏡１の構成を模式的に示す平面図である。
本実施形態における眼鏡１は、眼鏡フレーム２と、左右一対の光軸可変レンズ３，３と、光軸可変レンズ３，３の光軸パラメータを制御するレンズ制御装置としての制御装置１０と、を備えている。ここでいう光軸パラメータとは、光軸可変レンズ３，３の光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方である。

眼鏡フレーム２は、ブリッジ部４と、左右一対のレンズ保持部６，６と、鼻当部７と、左右一対のヨロイ部８，８と、左右一対のテンプル部９，９と、を備えている。

ブリッジ部４は、光軸可変レンズ３，３を保持する左右のレンズ保持部６，６を連結する部材である。ブリッジ部４は、左右のヨロイ部８，８間にわたって左右方向に延在し、ブリッジ部４の左右方向両端部にヨロイ部８，８が取り付けられる。ブリッジ部４は、レンズ保持部６が左右方向に移動可能にレンズ保持部６を連結して、レンズ保持部６に保持される左右一対の光軸可変レンズ３，３の左右方向のレンズ間距離Ｄを調整できるレンズ間距離調節部を備えるのが好ましい。なお、レンズ間距離Ｄは、例えば、光軸可変レンズ３，３上の基準位置（例えば光軸可変レンズ３，３の中心位置）間の距離によって規定することができる。ここで、光軸可変レンズ３，３の基準位置は、例えば光軸可変レンズ３，３の光学中心位置と等しく、レンズ間距離Ｄは各光軸可変レンズ３，３の光学中心がなす距離と等しくなる。

レンズ保持部６，６は、光軸可変レンズ３，３を保持する部材である。本実施形態におけるレンズ保持部６は、光軸可変レンズ３を保持するレンズ保持部本体６ａと、レンズ保持部本体６ａに設けられたスライド部６ｂ，６ｃとを備え、スライド部６ｂ，６ｃによってレンズ間距離調節部が構成される。具体的には、スライド部６ｂ，６ｃは、ブリッジ部４に対してレンズ保持部本体６ａを左右方向にスライド可能に保持する部材である。本実施形態におけるスライド部６ｂ，６ｃは、中空状部材であり、その中空部にブリッジ部４が挿入されて、ブリッジ部４の長手方向に沿って摺動可能なようにブリッジ部４に取り付けられる。

レンズ間距離調節部を備えることで、正視状態におけるユーザーの瞳孔間距離ＰＤに合わせて、光軸可変レンズ３，３のレンズ間距離Ｄを調整することができる。本実施形態のように光軸可変レンズ３，３が通常の眼鏡レンズと比べて小型である場合、ユーザーの瞳孔間距離ＰＤに合わせて光軸可変レンズ３，３のレンズ間距離Ｄをユーザーごとに調整できるようにすることは有益である。

鼻当部７は、ブリッジ部４に保持され、ユーザーが眼鏡１を装着した際にユーザーの鼻に当接して眼鏡１の位置を位置決めする部材である。

ヨロイ部８，８は、ブリッジ部４とテンプル部９，９とを連結する部材である。本実施形態におけるヨロイ部８，８は、ブリッジ部４の端部に取り付けられる取付部８ａと、テンプル部９を回動可能に支持するヒンジ部８ｂとを備えている。

テンプル部９，９は、ユーザーが眼鏡１を装着した際にユーザーの耳に掛けられる部材である。本実施形態における左右のテンプル部９，９は、ヨロイ部８，８が備えるヒンジ部８ｂにより眼鏡１の左右方向中央側に向かってそれぞれ折りたたむことができるように構成されている。

本実施形態における光軸可変レンズ３，３は、電気的に制御可能な光軸パラメータの変更機能を有する光軸可変レンズであれば、その構成に限定されない。ただし、光軸可変レンズ３，３は、屈折面の形状が変化することにより光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータ（以下、単に「光軸パラメータ」という。）が変化する形状可変レンズであるのが好ましい。形状可変レンズであれば、光軸の位置や方向だけでなく、焦点距離などの他のレンズパラメータについても制御可能になる。なお、焦点距離を電気的に制御可能なレンズは可変焦点レンズとも呼ばれる。

形状可変レンズの中でも、２種類の液体の界面を屈折面とし、液体の濡れ性を電気的に制御して当該界面の形状を変更することで光軸パラメータを変更可能な液体レンズ（エレクトロウェッティングデバイスなどとも言う。）が好ましい。液体レンズであれば、光軸の位置や方向、焦点距離などを含むレンズパラメータについて、高速で自由度の高い制御が可能である。

本実施形態の光軸可変レンズ３，３は、例えばレンズ部分の直径が５ｍｍ～１２ｍｍ程度の液体レンズを採用している。なお、より大型の光軸可変レンズを用いることで、光軸可変レンズがカバーできるユーザーの視線方向範囲が広がり、ユーザーの利便性を高めることができる。

図３は、本実施形態における光軸可変レンズ３の概略構成を示す断面図である。
図４は、本実施形態における光軸可変レンズ３の概略構成を示す平面図である。
本実施形態の光軸可変レンズ３は、図３に示すように、界面Ｉで非混合状態で接触している絶縁液３１１と導電液３１２とが、環状の第一電極３０１と、第一電極３０１の上端と下端を閉じる２つの透明な窓部材３０３，３０４とによって封入された構成を有する。絶縁液３１１は例えば油性液体であり、導電液３１２は例えば比較的導電率の低い水性液体である。第一電極３０１には電圧Ｖ０が印加されるが、本実施形態では環状の第一電極３０１を接地しているため、Ｖ０＝０Ｖである。また、第一電極３０１は、封入されている絶縁液３１１及び導電液３１２に対し、絶縁層３０１ａによって絶縁されている。

また、本実施形態の光軸可変レンズ３は、第一電極３０１の軸Ｏに対する対称位置に複数対の第二電極３０２Ａ，３０２Ｂ，・・・が配置されている。本実施形態では、図４に示すように、４対の第二電極３０２Ａ～３０２Ｈが軸Ｏを中心とした円周上に配置されており、合計８つの第二電極３０２Ａ～３０２Ｈを備えている。

第二電極３０２Ａ～３０２Ｈは、図３に示すように、導電液３１２に接触する位置に配置されている。各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに電圧ＶＡ～ＶＨを印加すると、各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈと第一電極３０１との間に電位差が生じ、エレクトロウェッティング効果によって絶縁液３１１の端部Ｉａ（界面Ｉの端部Ｉａ）を第一電極３０１上の絶縁層部分３０１ｂに沿って変位させることができる。このように絶縁液３１１の端部Ｉａが変位することにより、絶縁液３１１の形状が変化して界面Ｉの曲率が変更される。したがって、第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに印加する電圧ＶＡ～ＶＨを制御することにより、界面Ｉを屈折面とする光軸可変レンズ３の焦点距離を変化させることができる。

特に、本実施形態の光軸可変レンズ３は、第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに印加する電圧ＶＡ～ＶＨを制御することにより、屈折面である界面Ｉを、拡散レンズ（凹レンズ）、平面レンズ、集光レンズ（凸レンズ）に変形させることができる。したがって、本実施形態の眼鏡１は、光軸可変レンズ３を拡散レンズ（凹レンズ）とすることで近視ユーザー用の眼鏡として使用でき、また、光軸可変レンズ３を集光レンズ（凸レンズ）とすることで遠視ユーザー用の眼鏡として使用できる。

本実施形態の光軸可変レンズ３は、ジオプター換算（焦点距離の逆数）で－１５Ｄ以上＋１５Ｄ以下の範囲で、焦点距離を変化させることができる。このように焦点距離の変化範囲が広い光軸可変レンズ３を用いることで、例えば、弱視のような低視力のユーザーに対応することも可能である。

本実施形態において、第一電極３０１の軸Ｏの対称位置に配置されるすべての第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに同じ電圧を印加することで、光軸可変レンズ３の光軸を第一電極３０１の軸Ｏに一致させたまま、焦点距離を変化させることができる。一方で、各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに対して異なる電圧を印加すれば、焦点距離を変化させるだけでなく、光軸可変レンズ３の光軸をずらしたり傾けたりすることも可能である。すなわち、本実施形態の光軸可変レンズ３は、印加電圧ＶＡ～ＶＨを制御することによって、光軸の位置と方向のいずれか一方及び両方を変化させることができる。

制御装置１０は、図１に示すように、バッテリー２０とともに、左右のヨロイ部８，８のうちの一方（図中左側のヨロイ部８）に設けられている。制御装置１０は、バッテリー２０から光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへ印加する電圧を制御することにより、光軸可変レンズ３の光軸の位置や方向並びに焦点距離を制御することができる。

図５は、本実施形態における制御装置１０の構成を示すブロック図である。
本実施形態における制御装置１０は、主制御部１１と、電圧変更部１２と、操作部１３と、を備えている。制御装置１０は、光軸可変レンズ３の第二電極３０２Ａ～３０２Ｈと、電圧を供給する電源としてのバッテリー２０と、ユーザーの視線方向を検出する視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂとが接続されている。なお、本実施形態では、ユーザーの各眼の視線方向をそれぞれ検出する２つの視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂが備わっているが、ユーザーのいずれか一方の眼の視線方向を検出する視線方向検出部だけが備わっている構成や、ユーザーの両眼に共通する１つの視線方向を検出する視線方向検出部が備わっている構成などを採用してもよい。

主制御部１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどが実装された制御基板（コンピュータ）によって構成され、ＲＯＭに記憶されている所定の制御プログラムを実行することにより、眼鏡レンズ装置である眼鏡１の全体的な制御を行う。特に、本実施形態では、主制御部１１は、視線方向検出部によって検出されるユーザーの視線方向（検出結果）に基づいて、光軸可変レンズ３，３の光軸パラメータが変化するように、光軸可変レンズ３を制御する制御部（制御手段）として機能する。

電圧変更部１２は、主制御部１１の制御の下、バッテリー２０から光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへ印加する電圧を変更する。電圧変更部１２は、各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへ印加する電圧を、第二電極３０２Ａ～３０２Ｈごとに個別に変更することができる。ただし、電圧変更部１２は、第二電極３０２Ａ～３０２Ｈの一部だけ（例えば１対の第二電極だけ）を部分的に変更可能なものであってもよい。

操作部１３は、ユーザーによって操作されることで、ユーザーの操作内容を示す操作信号を主制御部１１に出力する。操作部１３が受け付けるユーザー操作としては、例えば、電源のオンオフ操作、主制御部１１の実行指示、主制御部１１の制御内容の変更などが挙げられる。操作部１３は、受け付けるユーザー操作の内容に適した種類の操作器（機械式や静電タッチ式などのボタン、ダイヤルなどの回転型操作部など）によって構成される。なお、これらのユーザー操作を不要とする構成とすることも可能であり、その場合には操作部１３を省略することが可能である。

バッテリー２０は、制御装置１０の電源として機能し、光軸可変レンズ３の第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに供給する電圧を出力する。バッテリー２０は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。また、太陽光パネルなどの発電機能を備えたものであってもよい。

２つの視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂは、ユーザーの右眼と左眼のそれぞれの視線方向を個別に検出するものであり、視線方向が検知できるものであれば、その構成は限定されないが、眼鏡フレーム２上に配置できる構成であるのが好ましい。

図６は、本実施形態における左眼視線方向検出部２１Ｂの概略構成を示す平面図である。なお、図６では、説明のため、眼鏡フレーム２の図示は省略され、左眼用の光軸可変レンズ３のみが図示されている。
本実施形態の左眼視線方向検出部２１Ｂは、光源２１１と、ハーフミラー２１２と、撮像手段としてのカメラ２１３と、画像処理部２１４と、から構成されている。なお、右眼視線方向検出部２１Ａの構成は、左眼視線方向検出部２１Ｂと同様であるため、説明を省略する。

左眼視線方向検出部２１Ｂのうちの光源２１１及びカメラ２１３は、図２の符号２１Ｂで示すように、眼鏡フレーム２の左側ヨロイ部８の近くの左側テンプル部９上に取り付けられている。一方、左眼視線方向検出部２１Ｂのうちのハーフミラー２１２は、図６に示すように、眼鏡１を装着したユーザーの左眼Ｅと左眼用の光軸可変レンズ３との間に配置される。ハーフミラー２１２は、光軸可変レンズ３と一体構成とするのが好ましいが、別体構成としてもよい。

ハーフミラー２１２は、入射する近赤外光を反射し、可視光は透過する機能を有している。これにより、光軸可変レンズ３を通じて入射する視認対象物からの可視光Ｌは、図６に示すように、ハーフミラー２１２を通過してユーザーの眼Ｅに入射することになり、ユーザーは視認対象物を視認することができる。

光源２１１は、非可視光として、例えば近赤外光Ｌ０を照射する。光源２１１は、ハーフミラー２１２に対し、眼鏡１を装着したユーザーの眼Ｅと同じ側に配置される。光源２１１から照射される近赤外光Ｌ０は、ハーフミラー２１２で反射され、ユーザーの眼Ｅに入射される。ユーザーの眼Ｅに入射した近赤外光は、ユーザーの眼Ｅ（眼の角膜）で反射され、再びハーフミラー２１２に到達する。そして、ユーザーの眼Ｅで反射した近赤外光Ｌ１は、ハーフミラー２１２で反射され、光源２１１の近傍に配置されているカメラ２１３に入射される。

カメラ２１３は、光源２１１から照射される非可視光の画像を撮像する撮像手段であり、本実施形態では、近赤外光の画像を撮像可能な近赤外カメラである。本実施形態のカメラ２１３は、可視光を遮断するフィルタを備え、可視光に邪魔されることなく、ユーザーの眼Ｅで反射された近赤外光Ｌ１の画像を撮像することができる。カメラ２１３で撮像された画像のデータは、画像処理部２１４に出力される。

画像処理部２１４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどが実装された制御基板（コンピュータ）によって構成され、ＲＯＭに記憶されている所定の視線方向検出プログラムを実行することにより、カメラ２１３で撮像された画像データに基づいてユーザーの眼Ｅの視線方向を検出する。なお、画像処理部２１４の機能を制御装置１０の主制御部１１に持たせ、画像処理部２１４を省略してもよい。

カメラ２１３によって撮像される非可視光画像である近赤外画像には、ユーザーの眼Ｅの画像が含まれる。画像処理部２１４は、カメラ２１３から出力されるユーザーの眼Ｅの画像から、眼Ｅの視線方向を検出する。眼Ｅの視線方向を検出する方法は、特に限定はないが、例えば、カメラ２１３によって撮像された画像には近赤外光の輝点が含まれるので、この輝点を利用する方法が挙げられる。具体的には、この輝点は、眼Ｅの視線方向によらず、画像上における眼Ｅの固定地点に表示されることから、この輝点を基準位置とし、この基準位置に対する眼Ｅの瞳孔中心の相対位置から、眼Ｅの視線方向を検出することができる。なお、カメラ２１３から出力される画像における輝点及び瞳孔中心の検出は、エッジ抽出やハフ変換などの既存の画像処理技術を用いて実現することができる。

次に、本実施形態における光軸可変レンズ３，３の光軸パラメータ制御の一例について説明する。
図７は、本実施形態における光軸パラメータ制御の流れを示すフローチャートである。
本実施形態における光軸パラメータ制御では、所定の制御プログラムを実行する主制御部１１が電圧変更部１２を制御することにより、視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂの各検出結果（ユーザーの右眼と左眼の各視線方向の検出結果）に基づいて、光軸パラメータである光軸の方向が変化するように、左右の光軸可変レンズ３，３を制御する。なお、ユーザーの右眼と左眼にそれぞれ対応する２つの光軸可変レンズ３，３の制御は独立して行われるが、その制御内容は同様であるため、以下、左右の光軸可変レンズ３，３を区別することなく説明する。

本実施形態では、操作部１３がユーザーによる電源オンの操作を受け付けると（Ｓ１）、まず、光軸可変レンズ３の基本焦点距離の設定が完了していない場合には、基本焦点距離の設定を行う（Ｓ２）。本実施形態では、光軸可変レンズ３の光軸方向が変化されても、光軸可変レンズ３の焦点距離は基本焦点距離のまま変化しないように、光軸可変レンズ３を制御する。なお、ここでは、電源オンになることで光軸パラメータ制御が開始される例であるが、これに限らず、例えば、眼鏡１がユーザーに装着されたことを検知する装着検知部を設け、ユーザーが眼鏡１を装着したことを検知することで光軸パラメータ制御が開始されるように構成してもよい。

基本焦点距離は、眼鏡１を利用するユーザーの利用用途（ユーザーが視認対象物を視認する距離）に応じて、任意に設定することができる。例えば、ユーザーが近くの視認対象物（スマートフォン、タブレット、ゲーム機、書籍など）を視認する用途に眼鏡１を利用するときには、この近くの視認対象物にピントが合う焦点距離に基本焦点距離を設定し、逆に、ユーザーが離れた視認対象物（離れた場所の映像（映画など）、美術品などの鑑賞物、景色など）を視認する用途に眼鏡１を利用するときには、この遠くの視認対象物にピントが合う焦点距離に基本焦点距離を設定する。

また、基本焦点距離は、眼鏡１を利用するユーザーの利用用途に関係なく、ユーザーごとに固定の焦点距離に設定してもよい。例えば、近視、遠視、乱視などの屈折異常を含む眼の異常をもつユーザーであれば、ユーザーの処方屈折力（基本屈折力）に対応する焦点距離に基本焦点距離を設定する。この場合、例えば、近視ユーザーであれば、マイナス屈折力に対応する焦点距離が基本焦点距離として設定される。

なお、基本焦点距離の設定作業は、専門の作業者あるいはユーザー自身が操作部１３を操作することにより行うことができる。例えば、操作部１３に屈折力が表記されたダイヤルが設けられている場合、ユーザーの処方屈折力に一致するようにダイヤルを回すことで、基本焦点距離の設定を行うことができる。この場合、ダイヤルの回転位置に応じた電気信号（操作信号）が主制御部１１に送られ、主制御部１１は、この信号に対応する電圧が光軸可変レンズ３の第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに印加されるように、電圧変更部１２を制御する。これにより、光軸可変レンズ３における絶縁液３１１と導電液３１２との界面Ｉの形状変化により界面Ｉの曲率が変更され、光軸可変レンズ３の焦点距離が、設定された基本焦点距離に変更される。

光軸可変レンズ３の基本焦点距離の設定が完了したら、主制御部１１は、視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂによる検出動作を開始させる（Ｓ３）。これにより、光源２１１から照射された近赤外光Ｌ０が、ハーフミラー２１２で反射されてユーザーの各眼Ｅに入射され、その反射光が再びハーフミラー２１２で反射されてそれぞれのカメラ２１３に入射され、各眼Ｅの画像が撮像される。そして、各カメラ２１３で撮像された各眼Ｅの画像データは、それぞれの画像処理部２１４によって画像処理がなされ、各眼Ｅの画像から各眼Ｅの視線方向が検出される。この視線方向の検出動作は、所定のサンプリング間隔で繰り返し実行される。

視線方向検出部２１Ａ，２１Ｂで検出された各眼Ｅの視線方向の検出結果は主制御部１１に送られる。主制御部１１は、電圧変更部１２を制御し、光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに、視線方向の検出結果に対応する電圧がそれぞれ印加させる制御を実行する（Ｓ４）。これにより、ユーザーの視線方向が変わると、その検知結果に応じて、光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈに印加される電圧が電圧変更部１２により変更され、光軸可変レンズの光軸の方向が、変更後のユーザーの視線方向に追従するように変化する。

なお、操作部１３がユーザーによる電源オフの操作を受け付けると（Ｓ５のＹｅｓ）、主制御部１１は、光軸パラメータ制御を終了する。このとき、光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへの電圧供給はオフにしてもよいし、オンにしてもよい。光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへの電圧供給はオフにすれば、バッテリー２０の電力消費を節約することができる。

一方、光軸可変レンズ３の各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへの電圧供給はオンにすれば、ユーザーの視線方向に追従して光軸可変レンズの光軸の方向が変化する光軸パラメータ制御は行われないが、本眼鏡１を通常の眼鏡としてそのまま利用することが可能となる。この場合、例えば、操作部１３がユーザーによる電源オフの操作を受け付けたときに、光軸可変レンズ３の焦点距離が基本焦点距離のまま、光軸可変レンズ３の光軸が所定の基準方向を向くように、各第二電極３０２Ａ～３０２Ｈへ電圧を印加し続ける。

本実施形態によれば、眼鏡１を利用しているユーザーの視線が変更されても、これに追従して眼鏡１の光軸可変レンズ３，３の光軸の方向が変更され、光軸可変レンズ３，３の光軸からユーザーの視線が許容範囲を超えるほど大きく外れることが抑制される。その結果、ユーザーの視線が変更されても、光軸可変レンズ３，３の本来の機能（ユーザーの眼をレンズによって矯正する機能）を適正に発揮することができる。

特に、本実施形態によれば、光軸可変レンズ３，３の焦点距離を維持しつつ光軸可変レンズ３，３の光軸の方向が変化する。そのため、ユーザーが光軸可変レンズ３，３を通じて視認している視認対象物との距離を変化させないまま視線を変更した場合に、ユーザーの眼の毛様体筋の弛緩や収縮などの動きが少なく、ユーザーの違和感や眼の疲労が抑制される。

ただし、本実施形態において、光軸可変レンズ３，３の焦点距離が、ユーザーの視線方向の検出結果に応じて変化する光軸可変レンズ３，３の光軸の方向に対応する焦点距離となるように、光軸可変レンズ３，３の焦点距離を制御してもよい。この場合、例えば、ユーザーの視線方向と光軸可変レンズ３，３の焦点距離との対応関係を記述したテーブルデータなどを記憶部に記憶しておく。そして、主制御部１１は、ユーザーの視線方向の検出結果に基づき、ユーザーの視線方向に追従するように光軸可変レンズ３，３の光軸の方向が変更し、かつ、変更後の光軸の方向に対応する焦点距離を記憶部から読み出して光軸可変レンズ３，３の焦点距離も変化するように、電圧変更部１２を制御する。

これによれば、例えば、ユーザーが、視認対象物を近くのものから遠方のものへ変更する場合（近方視から遠方視へ切り替えるとき）やその逆の場合のように、光軸可変レンズ３，３を通じて視認している視認対象物との距離の変化を伴って視線を変更する場合に、視認対象物との距離の変化に応じて光軸可変レンズ３，３の焦点距離を自動調整することができる。したがって、視認対象物との距離の変化を伴って視線を変更する場合でも、ユーザーの眼の毛様体筋の弛緩や収縮などの動きが少なく、ユーザーの違和感や眼の疲労が抑制される。

なお、本実施形態における光軸パラメータ制御では、ユーザーの視線方向の検出結果に応じて、光軸可変レンズ３の光軸の方向を変更する構成について説明したが、光軸可変レンズ３の光軸の位置を変更する構成としてもよい。このとき、光軸可変レンズ３の光軸の方向を変更しないまま光軸可変レンズ３の光軸の位置を変更する構成、すなわち、光軸可変レンズ３の光軸を平行移動させる構成としてもよい。

また、本明細書で説明された処理工程並びに眼鏡１等の眼鏡レンズ装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、上述した工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

１ ：眼鏡
２ ：眼鏡フレーム
３ ：光軸可変レンズ
４ ：ブリッジ部
６ ：レンズ保持部
６ａ ：レンズ保持部本体
６ｂ，６ｃ：スライド部
７ ：鼻当部
８ ：ヨロイ部
８ａ ：取付部
８ｂ ：ヒンジ部
９ ：テンプル部
１０ ：制御装置
１１ ：主制御部
１２ ：電圧変更部
１３ ：操作部
２０ ：バッテリー
２１Ａ，２１Ｂ：視線方向検出部
２１１ ：光源
２１２ ：ハーフミラー
２１３ ：カメラ
２１４ ：画像処理部
３０１ ：第一電極
３０１ａ，３０１ｂ：絶縁層
３０２Ａ～３０２Ｈ：第二電極
３０３，３０４：窓部材
３１１ ：絶縁液
３１２ ：導電液
Ｄ ：レンズ間距離
Ｉ ：界面
Ｉａ ：端部
Ｌ ：可視光
Ｌ０，Ｌ１：近赤外光
Ｏ ：軸
ＰＤ ：瞳孔間距離

Claims (10)

1. 光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置であって、
   装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御部を有することを特徴とするレンズ制御装置。
2. 請求項１に記載のレンズ制御装置において、
   前記光軸可変レンズは、屈折面の形状が変化することにより前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化する形状可変レンズであることを特徴とするレンズ制御装置。
3. 請求項２に記載のレンズ制御装置において、
   前記形状可変レンズは、２種類の液体の界面を前記屈折面とし、印加電圧に応じて該界面の形状を変更可能な液体レンズであることを特徴とするレンズ制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ制御装置において、
   前記制御部は、前記光軸可変レンズの焦点距離が前記少なくとも一方の光軸パラメータに対応する焦点距離に変化するように、前記光軸可変レンズを制御することを特徴とするレンズ制御装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ制御装置において、
   前記制御部は、前記光軸可変レンズの焦点距離を維持しつつ、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御することを特徴とするレンズ制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ制御装置において、
   前記装用者の視線方向が基準方向であるときの前記光軸可変レンズの焦点距離を設定変更する設定変更部を有することを特徴とするレンズ制御装置。
7. 光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズと、
   前記光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置とを備えた眼鏡レンズ装置であって、
   装用者の視線方向を検出する視線方向検出部を備え、
   前記レンズ制御装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ制御装置を用いることを特徴とする眼鏡レンズ装置。
8. 請求項７に記載の眼鏡レンズ装置を備え、
   前記光軸可変レンズが眼鏡フレームに保持されていることを特徴とする眼鏡。
9. 光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御する制御方法であって、
   装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御工程を有することを特徴とする制御方法。
10. 光軸の方向及び位置のうちの少なくとも一方の光軸パラメータが変更可能な光軸可変レンズを制御するレンズ制御装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、
    装用者の視線方向を検出する視線方向検出部の検出結果に基づいて、前記少なくとも一方の光軸パラメータが変化するように、前記光軸可変レンズを制御する制御手段として、前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

Images