特許ウォッチ

公開番号2025108919
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002461
出願日2024-01-11
発明の名称パンフォーカス眼鏡およびXRグラス
出願人アルディーテック株式会社
代理人個人
主分類G02C 7/02 20060101AFI20250716BHJP(光学)
要約【課題】一定の放射角度以内の光のみを通す透明柱集合体を通して外界を見ることによって、光の混合割合を激減させ、遠距離から超近距離まで、ぼやけが少ない鮮明な視界が得られるパンフォーカス眼鏡を提供する。
【解決手段】パンフォーカス眼鏡は、フレーム(10)と一体の透明な左目用筐体および右目用筐体(20)と、これらの筐体の内部に移動可能に収納された透明柱集合体(30)と、これらの筐体に取り付けられたアイトラッキングセンサー(50)とを有する。透明柱集合体は、入射する光に対して、透過率50%以上の放射角度が5度以内である透明柱(31)が複数配列され、各透明柱を透過した光が収束点に収束するように構成される。アイトラッキングセンサーにより使用者の目の瞳孔の位置を検出した結果に応じて透明柱集合体を瞳孔に対向し、かつ収束点が角膜の表面または内部、眼球の内部等のいずれかに位置するように移動させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
フレームと一体に設けられた透明な左目用筐体および右目用筐体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部に移動可能にそれぞれ収納された透明柱集合体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体にそれぞれ少なくとも一つ取り付けられたアイトラッキングセンサーと、
を有し、
上記透明柱集合体は、入射する光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以内である、コリメーターとなる透明柱が複数配列され、各透明柱を透過した光が収束点に収束するように構成され、
上記アイトラッキングセンサーにより使用者の目の瞳孔の位置を検出した結果に応じて上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部で上記透明柱集合体を瞳孔に対向し、かつ上記収束点が角膜の表面または内部、瞳孔、水晶体の表面または内部および眼球の内部のいずれかに位置するように移動させる機能を有するパンフォーカス眼鏡。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部に上記透明柱の屈折率と同等の屈折率を有する液体が充填され、当該液体の内部に上記透明柱集合体が浮遊している請求項１記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項３】
上記透明柱集合体は磁力または電気力により移動可能に構成されている請求項１記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項４】
上記透明柱集合体の複数箇所に微小磁石が取り付けられているとともに、上記左目用筐体および上記右目用筐体の前面および後面の少なくとも一方に複数の微小コイルが互いに独立駆動可能に取り付けられている請求項３記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項５】
上記複数の微小コイルは二次元アレイ状に配列されている請求項４記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項６】
上記微小磁石は上記透明柱集合体の少なくとも３箇所に取り付けられている請求項１記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項７】
上記アイトラッキングセンサーは上記左目用筐体および上記右目用筐体の四隅に取り付けられている請求項１記載のパンフォーカス眼鏡。
【請求項８】
フレームと一体に設けられた透明な左目用筐体および右目用筐体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部に移動可能にそれぞれ収納された透明柱集合体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体にそれぞれ少なくとも一つ取り付けられたアイトラッキングセンサーと、
上記左目用筐体および上記右目用筐体の前面にそれぞれ設けられた不透明または半透明の左目用ディスプレイおよび右目用ディスプレイと、
を有し、
上記透明柱集合体は、入射する光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以内である、コリメーターとなる透明柱が複数配列され、各透明柱を透過した光が収束点に収束するように構成され、
上記アイトラッキングセンサーにより使用者の目の瞳孔の位置を検出した結果に応じて上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部で上記透明柱集合体を瞳孔に対向し、かつ上記収束点が角膜の表面または内部、瞳孔、水晶体の表面または内部および眼球の内部のいずれかに位置するように移動させる機能を有するＸＲグラス。
【請求項９】
上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部に上記透明柱の屈折率と同等の屈折率を有する液体が充填され、当該液体の内部に上記透明柱集合体が浮遊している請求項８記載のＸＲグラス。
【請求項１０】
上記透明柱集合体は磁力または電気力により移動可能に構成されている請求項８記載のＸＲグラス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、パンフォーカス（Pan-focus)眼鏡およびＸＲ（Cross Reality)グラスに関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
眼鏡では使用者の視力に応じて適切なレンズ度数を選ぶ必要がある。また、遠視の使用者と近視の使用者とでは使用するレンズの形状が異なる。遠近両用眼鏡ではフレーム内に互いに異なるレンズが設置され、対象物の遠近に応じて見る位置を変える必要がある。また、使用者の視力変化によりレンズを変える必要もある。
【０００３】
一方、イメージセンサーで捉えた現実の映像とバーチャル映像とを組み合わせて、目の前の近接ディスプレイに映すＶＲ（Virtual Reality)グラスやＭＲ（Mixed Reality)グラスなどのＸＲグラスでは、使用者の目の焦点を近接ディスプレイに合わせるためにレンズを必要とすることから、ディスプレイと目との間の距離をある程度確保する必要がある。一般的には通常の凸レンズをフレネルレンズやパンケーキ型レンズにして薄型化しているが、未だにスキーのゴーグルのような嵩張った形状のものが多く、通常使用するには不便であるため、更なる薄型化が望まれる。
【０００４】
近年、電子ビューファインダーの光路中に角度選択型透過素子を配置したヘッドマウントディスプレイが提案されている（特許文献１参照）。角度選択型透過素子はアイポイントに対向する場所に設けられ、光の通過方向を所定範囲に制限する制限手段として複数の開口部を有する。角度選択型透過素子では、少なくとも二つの領域で光の通過方向の制限角度範囲が異なり、アイポイント以外の方向からの光を制限または遮断することが可能である。しかしながら、このヘッドマウントディスプレイは、近接ディスプレイの映像に焦点を合わせるために凸レンズを使用しており、上記のＶＲグラスやＭＲグラスなどと同様な問題を有する。また、このヘッドマウントディスプレイは、十分に広いアイボックスを確保することも容易でない構成となっている。ヘッドマウントディスプレイとしては、表示素子と、装着時に想定される両眼の瞳の位置と大きさをもつ瞳想定領域と前記表示素子との間に複数の光学的な局部開口を介在させ、当該局部開口の位置を時間とともに高速に切り換えるシャッタ機構と、前記表示素子の表示面における部分的な画像の表示位置を前記シャッタ機構の前記局部開口の位置に同期して高速に切り替える表示制御部と、を有するものも提案されている（特許文献２参照）。特許文献２では、ピンホールによるパンフォーカス化により目の輻輳角と焦点距離の矛盾の問題を軽減できることが記述されている。しかしながら、このヘッドマウントディスプレイは、薄型軽量化は容易でない構成となっており、使用環境（条件) は限定的である。ＸＲグラスの場合、眼鏡やサングラスのように薄型軽量のデバイスでなければ広く普及させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－４６４０４号公報
特開２０１１－１４５６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、通常の眼鏡レンズの代わりに、一定の放射角度以内の光のみを通す透明柱集合体を通して外界を見ることによって、光の混合割合を激減させ、遠距離から超近距離まで、ぼやけが少ない鮮明な視界が得られるパンフォーカス眼鏡を提供することである。
【０００７】
この発明が解決しようとする他の課題は、近接ディスプレイの映像を、一定の放射角度以内の光のみを通す透明柱集合体を通して見ることによって、従来の光学系に比べ圧倒的な近距離で画像認識ができるようになり、通常の眼鏡と大差ない厚さで嵩張らない形状のＶＲグラスやＭＲグラスなどを実現することができるＸＲグラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は、
フレームと一体に設けられた透明な左目用筐体および右目用筐体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部に移動可能にそれぞれ収納された透明柱集合体と、
上記左目用筐体および上記右目用筐体にそれぞれ少なくとも一つ取り付けられたアイトラッキングセンサーと、
を有し、
上記透明柱集合体は、入射する光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以内である、コリメーターとなる透明柱が複数配列され、各透明柱を透過した光が収束点に収束するように構成され、
上記アイトラッキングセンサーにより使用者の目の瞳孔の位置を検出した結果に応じて上記左目用筐体および上記右目用筐体の内部で上記透明柱集合体を瞳孔に対向し、かつ上記収束点が角膜の表面または内部、瞳孔、水晶体の表面または内部および眼球の内部のいずれかに位置するように移動させる機能を有するパンフォーカス眼鏡である。
【０００９】
典型的には、左目用筐体および右目用筐体の内部に透明柱の屈折率と同等の屈折率を有する液体が充填され、当該液体の内部に透明柱集合体が浮遊している。左目用筐体および右目用筐体の内部に充填する液体は、透明柱集合体を構成する透明柱の材料などを考慮して必要に応じて選択されるが、例えば、シリコーンオイル（屈折率１．４～１．５８、粘度１～数万ｍＰａ・ｓ）、油浸オイル（屈折率～１．５、粘度１５０～数万ｍＰａ・ｓ）、水（屈折率１．３３、粘度～１ｍＰａ・ｓ）、アルコール（屈折率～１．４、粘度０．５～０．８ｍＰａ・ｓ）などである。典型的には、透明柱集合体は、例えば、正六角錐台状の透明柱を多数、互いに側面同士が密着するように蜂の巣状に、湾曲面上に配列させた透明柱集合体により構成することができる。各透明柱の側面には光吸収膜が設けられる。透明柱の材料は必要に応じて選択されるが、例えば、熱可塑性のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などである。これらの材料の屈折率は１．４～１．６である。透明柱は空気からなる空洞であってもよい。光吸収膜の材料は必要に応じて選択されるが、例えば、ブラックレジストなどである。
【００１０】
透明柱集合体は、磁力または電気力により移動可能に構成することができる。磁力により透明柱集合体を移動する場合は、例えば、透明柱集合体の複数箇所に微小磁石が取り付けられるとともに、左目用筐体および右目用筐体の前面および後面の少なくとも一方に複数の微小コイルが互いに独立駆動可能に取り付けられる。典型的には、複数の微小コイルは二次元アレイ状に配列される。微小磁石は、典型的には、透明柱集合体の少なくとも３箇所に取り付けられる。微小磁石は必要に応じて選択されるが、小型化するためには、好適には、ネオジム系磁石などの強力磁石が用いられる。典型的には、透明柱集合体の複数箇所に微小磁石が取り付けられるとともに、左目用筐体および右目用筐体の前面および後面の少なくとも一方に複数の微小コイルが互いに独立駆動可能に取り付けられる。これらの複数の微小コイルは、典型的には二次元アレイ状に配列されるが、これに限定されるものではない。透明柱集合体は、機械的に位置や角度を変更させることで移動可能に構成してもよい。例えば、ピエゾアクチュエーターやモーターと透明柱集合体とを連結させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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