JPH0441610B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、眼の特性を計測するために、視覚刺
激の多くの自由度を独立に変化させて被験者に提
示する多自由度空間実像形視標提示装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 眼の特性を計測する場合に被験者に提示する視
覚刺激の自由度としては、 Ａ 距離 Ｂ 方向 Ｃ 視角 Ｄ 明るさ Ｅ 視標の種類 などがある。

視覚刺激の提示によく用いられる第１の方法
は、視標をプロジエクタで投影する方法で、上記
Ｃ〜Ｅなどを制御できるが、Ａ、Ｂを制御するこ
とが難しい。

第２の方法は、視標をレール上に載せて動かす
方法で、上記Ａを制御できるが、Ｂ〜Ｅの制御が
容易ではない。

第３の方法は、第２図に示すようなバダールレ
ンズ系によるものであり、Ｂ，Ｃが一定の下で、
Ａを容易に制御するものある。このバダールレン
ズ系の原理は、第２図によつて後述するが、本発
明者らが特許第1454365号において詳述している。

この方法では、距離は極めて容易に制御できる
が、視角一定であり、実際のものは近づいたり退
いたりした時の視角の変化を表わせないこと、光
学系をのぞきこまなくてはならないなどの問題を
持つている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、複雑な視覚反応の分析
等のために、上記Ａ〜Ｅのパラメータをすべて独
立または組み合わせて制御して視標を提示できる
ようにした多自由度空間実像形視標提示装置を得
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の多自由度空
間実像形視標提示装置は、視標の視角、明るさ及
び種類を変えてその実像を作る液晶プロジエクタ
などの視標像作成装置と、視角一定で視標の位置
を変化させることができるバダールレンズ系と、
上記視標の像の方向を変化させて提示可能にした
光学リレー系とを備えたことを特徴とするもので
ある。

また、本発明の両眼用の視標提示装置は、上記
装置において、左右両眼に対応させる２組のバダ
ールレンズ系及び光学リレー系を備え、それらの
一対の光学リレー系における観察者の直前側に位
置する球面ミラーを共用し、眼幅に伴う軸はずし
の影響を２組の球面ミラーの軸はずし方向を直交
化することによりキヤンセルしたことを特徴とす
るものである。

［作用］ 液晶型プロジエクタなどの視標像作成装置にお
いては、上記Ｃ〜Ｅのパラメータである視標の視
角、明るさ及び種類を簡単に変えることができ、
またそれによつて作られた実像は、バダールレン
ズ系によつて視角一定で距離を変化させることが
でき、さらにその像は光学リレー系により方向を
変えて観察者に提示することができる。

このようにして、前記Ａ〜Ｅの視覚刺激のパラ
メータを一つまたは複数個変えて提示すると、複
雑な視覚反応の分析が可能になり、有用な表示装
置の開発に資することが可能になる。また、特
に、眼の焦点調節・眼球運動・瞳孔反応の制御シ
ステム（visual triad system）の解明にも有用
である。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳
述する。

第１図は本発明に係る視標提示装置の原理的構
成を示すもので、この視標提示装置においては、
最近入手が容易になつた液晶プロジエクタなどの
ように、視標の視角、明るさ及び種類を簡単に変
えることが可能な視標像作成装置を備え、さらに
光路長を変えるためのミラーM₁〜M₄、視角一定
で視標の位置を変えるバダールレンズBL（焦点距
離f′）、並びに光学リレー系を構成するところの
レンズ系L₁，L₂、ガルバノミラーGM₁，GM₂及
び球面ミラーSM₁，SM₂によつて、その視標提示
装置による実像Ｔの距離及び方向を適宜変化させ
て観察者に提示できるように構成している。上記
各要素相互間の位置的関係は、一例として図中に
示した構成で実現することができる。

上記バダールレンズBLは、像Ｔの位置を変え
ることにより、視角一定で視標の位置を変えるた
めのものである。すなわち、第２図に示したよう
に、焦点からレンズ側のａ、ｂまたはｃの位置に
ある物体の像は、他方側の焦点に位置する眼Ｅか
ら見て、それぞれ、無限遠、b′及びc′の位置にあ
るように見える。ここで、像はいずれも光線ｌ上
にあるように見えるので、視角θは常に一定であ
る。

上記第１図の視標提示装置においては、液晶プ
ロジエクタなどの視標像作成装置によつてできた
像Ｔを、上述のバダールレンズBLによる視角一
定の条件の下で、光学リレー系によつて作られた
眼の実像E′から見る観察距離を変化させるように
している。

上記光学リレー系としては、特開昭62−8730号
公報において本発明者らが開示しているものと実
質的に同じ要素を配列したものを利用している。
この光学リレー系は、レンズ系L₁，L₂、ガルバ
ノミラーGM₁，GM₂及び球面ミラーSM₁，SM₂
を備えたもので、眼の向きの変化を検出する方向
測定部の出力に基づいてガルバノミラーGM₁，
GM₂を必要な方向に傾動させれば、眼Ｅの視線
方向にかかわらず、常に光軸方向を向いた眼の像
E′を作ることができるものであるが、ここでは、
この光学リレー系におけるガルバノミラーGM₁，
GM₂を適宜回転させることによつて、様々の方
向に視標を提示可能にしている。

ここで、上記光学リレー系についてさらに具体
的に説明する。

第３図は、３次元オプトメータの基本原理を示
すもので、測定光MLを紙面に垂直な軸0′の周り
に回転するガルバノミラーGMを介して球面ミラ
ーSMに投射し、この球面ミラーSMからの反射
光をハーフミラーHMにより眼Ｅに投射するよう
にしている。このような構成においては、眼Ｅの
回転に応じて、眼の回転角の半分だけガルバノミ
ラーGMを回転すれば、常に測定光HLを眼Ｅの
正面から照射でき、眼の向きにかかわらず、網膜
からの反射光を計測することが可能になる。しか
しながら、実際上、このままでは球面ミラーSM
から直接反射した光が妨害光となつて測定が困難
となる。

この問題は、ガルバノミラーGMと眼Ｅを第３
図において紙面に垂直な方向にわずかにずらして
用いること（以下、「軸はずし」という。）により
解決することができる。第４図はその状態を示し
たものである。なお、同図中のDMはダイクロイ
ツクミラーを示している。

しかし、このように配置すると、上記の反射光
の問題は解決できるが、ガルバノミラーGMの回
転軸上の一点が、眼の回旋点の一点に集光しなく
なるという新たな問題が生じる。そこで、本発明
者らは、特開昭62−8730号において、上記軸はず
しの２組を直交化して組み合わせることにより、
良好な結果を得ることを示したが、このような技
術の利用については後述する。

第５図には、実際に設計された視標提示装置の
光学系を示し、第１図との対応部分に対応する符
号を付している。先に説明したような特開昭62−
8730号の３次元オプトメータでは、球面ミラーを
わずかに軸はずしして光学リレー系を構成する必
要があつたが、この視標提示装置では視標の提示
を行うだけで、計測をしないので、軸はずしをす
る必要はない。

上述したところから明らかなように、第１図の
視標提示装置においては、ミラーM₂，M₃の移動
によつて眼から見た像Ｔの距離を変え、光学リレ
ー系中のガルバノミラーGM₁，GM₂を振ること
によつて視標の方向を変化させることが可能であ
る。さらに、液晶プロジエクタ等の視標像作成装
置で作る像の大きさを距離に応じて変化させた
り、視標の種類や明るさを変えたりすることによ
つて、前記Ａ〜Ｅの視覚刺激のパラメータを独立
に制御することが可能になる。

以上においては、単眼用の視標提示装置につい
て説明した。この単眼の場合は、第３図に示すよ
うに、ハーフミラーHMに関して眼Ｅとガルバノ
ミラーGMとが共役の位置におかれ、眼Ｅの回転
の半分だけガルバノミラーGMを回転すれば、眼
Ｅがどの方向を向いても、視標を眼の正面から中
心に向かつて提示することができる。

しかしながら、両眼に視標を提示する場合にお
いて、提示をリアルにするため、観察者の直前側
に位置する一つの球面ミラーを共用することにす
ると、第６図に示すように、眼の方向のO₁に向
けて提示する視標は、O₂を通過して球面ミラー
SMに投射する必要が生じる。従つて、O₂で角度
を変えて提示された視標は、上下・左右方向にず
らしたものが、O₁においてわずかに集束しない。
即ち、Ｏでは、紙面上、紙面に垂直方向にずれた
方向に出た光も、再びＯに集光する。しかし、
O₂から紙面上で方向の異なる光と、紙面に垂直
の面上で異なる方向に出た光の集光点は異なる。
これを、ここでは軸はずしによる影響という。結
局、O₂において方向を変えて提示した物体は、
O₁における眼に対しては、わずかに移動し歪ん
で見えることになる。

そこで、両眼用の視標提示装置では、先に説明
したように、特開昭62−8730号で用いているとこ
ろの、軸はずしの２組を直交化して組み合わせる
という技術を適用し、軸はずしの影響による歪み
をキヤンセルする機構を組込むことが必要にな
り、それによつて上記軸はずしの影響を極小化す
ることができる。両眼用の視標提示装置の具体的
な構成は、第７図Ａ、Ｂに示したようなものにな
る。但し、表示が複雑となるため、図では両眼の
うち左眼の部分だけを示している。

この両眼用視標提示装置の構成は、観察者の直
前側に位置する球面ミラーSM₁を共用して、両眼
への視標提示装置を配設した点、光学リレー系に
おいて軸はずしの２組を直交化して組み合わせた
点、並びに眼幅の個人差の調整を行うために揺動
により光学中心を変更できるミラーＭを用いた点
を除き、先に説明した単眼用の視標提示装置と実
質的に同一の構成を採用しているので、それらに
対応する部分に同一の符号を付して、それらにつ
いての説明は省略する。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明によれば、前記
Ａ〜Ｅの視覚刺激のパラメータの一つまたは複数
個を変えて提示可能とし、複雑な視覚反応の分
析、有用な表示装置の開発等のために有効な多自
由度空間実像形視標提示装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る視標提示装置の実施例に
おける光学系の構成図、第２図はその光学系にお
けるバダールレンズ系についての説明図、第３図
は３次元オプトメータの基本原理についての説明
図、第４図はリレー光学系における軸はずしにつ
いての説明図、第５図は実際に設計された視標提
示装置の光学系を示す斜視構成図、第６図は両眼
に視標を提示する場合の問題点についての説明
図、第７図Ａ、Ｂは両眼用の視標提示装置の具体
的な構成を示す側面図及び斜視図である。 BL…バダールレンズ系、GM₁，GM₂…ガルバ
ノミラー、SM₁，SM₂…球面ミラー、Ｔ…実像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 視標の視角、明るさ及び種類を変えてその実
   像を作る液晶プロジエクタなどの視標像作成装置
   と、視角一定で視標の位置を変化させることがで
   きるバダールレンズ系と、上記視標の像の方向を
   変化させて提示可能にした光学リレー系とを備え
   たことを特徴とする多自由度空間実像形視標提示
   装置。 ２ 請求項１に記載の装置において、左右両眼に
   対応させる２組のバダールレンズ系及び光学リレ
   ー系を備え、それらの一対の光学リレー系におけ
   る観察者の直前側に位置する球面ミラーを共用
   し、眼幅に伴う軸はずしの影響を２組の球面ミラ
   ーの軸はずし方向を直交化することによりキヤン
   セルしたことを特徴とする両眼用多自由度空間実
   像形視標提示装置。