特開 2022-75551 正弦波出力の電子閃光サングラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022075551

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】正弦波出力の電子閃光サングラス

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/06 20060101AFI20220511BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20220511BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

A61N5/06 Z

G02F1/13 505

G02F1/133 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174199

(22)【出願日】2021-10-25

(31)【優先権主張番号】P 2020184026

(32)【優先日】2020-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2021103586

(32)【優先日】2021-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2021170069

(32)【優先日】2021-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】719005194

【氏名又は名称】松田 智夫

(72)【発明者】

【氏名】松田 智夫

【テーマコード（参考）】

2H088

2H193

4C082

【Ｆターム（参考）】

2H088EA35

2H088HA02

2H088JA03

2H088MA20

2H193ZC01

2H193ZE40

2H193ZF02

2H193ZH01

4C082PA02

4C082PA04

4C082PC10

4C082PG15

4C082PG17

4C082PG20

4C082PJ11

(57)【要約】

【課題】電子閃光サングラスによる神経疾患の治療や予防のため、不必要な脳波を誘導する周波数成分を抑制し、ＳＳＶＥＰ（定常状態視覚誘発電位）による光刺激の安全性を確保する。
【解決手段】液晶シャッター素子の絶対値駆動電圧に３段階以上の電圧水準を備え、中間階調を含む略正弦波の目標値で透過率を制御する。印加電圧が交流の場合には、絶対値駆動電圧を極性反転する周波数Ｆ２を、目標値で指定した基本周波数Ｆ１よりも誘導上限周波数（例えば１００Ｈｚ）以上高く設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

神経疾患を治療又は予防するための器具として、液晶シャッター素子７０を１眼もしくは２眼のレンズ３０としてフレーム２０に組み込んで、中間階調を含む透過率目標値１５０の時系列波形を使用する制御装置４０から印加電圧２を付与して透過率３を制御する電子閃光サングラス１０であって、
公知の自然現象のＳＳＶＥＰ（定常状態視覚誘発電位）を利用して付与した視覚刺激と同じ周波数の脳波を誘導しうる上限の周波数としての誘導上限周波数４００よりも低い周波数において、前記透過率目標値１５０で指定した時系列波形における指定基本周波数８以外の高調波などの周波数成分が前記透過率３の時間的変化に混入することを抑制する目的で、
前記液晶シャッター素子７０の前記印加電圧２から前記透過率３への対応関係を表す写像特性５の逆写像特性９にもとづいて、
前記印加電圧２の絶対値は、入力としての前記透過率目標値１５０を前記逆写像特性９で変換して出力するにあたり、３段階以上の電圧水準７を備えるとともに、
前記透過率目標値１５０の時系列波形として略正弦波４を発生する正弦波発生部１００を備える
ことを特徴とする、正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項2】

前記制御装置４０は電圧指令部９０を備え、
前記電圧指令部９０は前記正弦波発生部１００と直流出力部３００とからなり、
前記正弦波発生部１００は、１種類の前記指定基本周波数８を設定した前記略正弦波４を前記透過率目標値１５０として出力し、
前記直流出力部３００は、階段波形を出力する前記電圧水準７を備えるとともに、前記透過率目標値１５０を入力するにあたり前記電圧水準７の段階の個数よりも１つ少ない入力閾値６を備え、
前記入力閾値６は、前記透過率３の中間階調に設定した値とし、
前記電圧水準７は、前記入力閾値６と前記逆写像特性９とで階段状に定め、
前記透過率目標値１５０を入力して前記電圧水準７を出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項3】

前記制御装置４０は前記電圧指令部９０を備え、
前記電圧指令部９０は前記正弦波発生部１００と逆写像補正部１６０とからなり、
前記正弦波発生部１００は、１種類または２種類以上の前記指定基本周波数８を設定した前記略正弦波４を前記透過率目標値１５０として出力し、
前記逆写像補正部１６０は、前記透過率目標値１５０を入力し、前記逆写像特性９で変換して絶対値駆動電圧１１０を出力する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項4】

前記正弦波発生部１００は、２種類以上の前記指定基本周波数８の正弦波波形を重畳して構成した前記透過率目標値１５０を出力する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項5】

前記正弦波発生部１００が発生する前記透過率目標値１５０の時系列波形は周期Ｔの１種類の前記指定基本周波数８を持つ複合正弦波２００であって、
前記複合正弦波２００は、前記周期Ｔに比べて短い時間Ｔａについて、
周期２×Ｔａを持つ第１正弦波２１０が単調増加する半周期と、
前記周期Ｔと前記周期２×Ｔａから算出される周期２×（Ｔ－Ｔａ）を持つ第２正弦波２２０が単調減少する半周期とを、
前記第１正弦波２１０と前記第２正弦波２２０がともに最大値をとる接合点２３０で接合した時系列波形である
ことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項6】

前記制御装置４０は前記電圧指令部９０に加えてさらに極性反転部１３０を備え、
前記極性反転部１３０は、前記絶対値駆動電圧１１０と極性反転信号１４０を入力し、
前記極性反転信号１４０の周波数で前記絶対値駆動電圧１１０の時系列波形の極性を正負に反転させて交流駆動電圧１２０を出力する
ことを特徴とする、請求項２から請求項５に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項7】

前記極性反転信号１４０の周波数は、前記正弦波発生部１００で設定した前記指定基本周波数８の数値と前記誘導上限周波数４００の数値とを加算したよりも高い周波数である
ことを特徴とする、請求項６に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項8】

前記写像特性５を規定するにあたり、
前記印加電圧２としては絶対値を用いるとともに、
前記透過率３としては、
前記印加電圧２の数値が負極性の場合の前記透過率３の数値と、
前記印加電圧２の数値が正極性の場合の前記透過率３の数値と、
の平均値を用いる、
ことを特徴とする、請求項６から請求項７に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項9】

前記写像特性５を測定するにあたり、
前記透過率３としては、
前記電子閃光サングラス１０に実装する前記極性反転信号１４０の周波数で極性反転させた前記交流駆動電圧１２０を印加した場合の数値を用いる
ことを特徴とする、請求項６から請求項８に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【請求項10】

前記誘導上限周波数４００は１００Ｈｚである
ことを特徴とする、請求項１から請求項９に記載の正弦波出力の電子閃光サングラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、公知の自然現象である定常状態視覚誘発電位（ＳＳＶＥＰ， Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅ Ｖｉｓｕａｌ ｅｖｏｋｅｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ）を利用して脳波を誘導し、神経疾患を治療または予防するデジタル医薬（Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｄｉｃｉｎｅ）の器具に関する。

【背景技術】

【0002】

＜知覚刺激によるデジタル医薬の器具＞
光刺激、聴覚刺激あるいは振動刺激による特定の周波数の感覚刺激を提供し、患者にとって望ましい脳波（ＥＥＧ）の周波数を供することにより、医学的障害の症状が弱まり、または認知機能などが改善する可能性が知られている。（特許文献１）
この文献に記載された治療的効果の対象となる神経疾患は、精神障害または精神神経障害、例えば、自閉症スペクトラム障害（ＡＳＤ）、アルツハイマー病、注意欠陥多動性障害（ＡＤＨＤ）、統合失調症、不安、うつ病、昏睡、パーキンソン病、物質乱用、双極性障害、睡眠障害、摂食障害、耳鳴、外傷性脳損傷、心的外傷後ストレス症候群、および線維筋痛症である。
また、望ましい脳波の周波数としては、患者のδ帯域（＜４Ｈｚ）、θ帯域（４～８Ｈｚ）、α帯域（８～１３Ｈｚ）、β帯域（１３～３０Ｈｚ）、γ帯域（約４０Ｈｚ）、またはμ帯域（８～１３Ｈｚ）内であることも記載されている。

【0003】

電子機器を用いて脳波を誘導して疾患を治療する器具は、最近はデジタル医薬（Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｄｉｃｉｎｅ）とも呼ばれ、例えば脳波のアルファ波に相当する周波数で刺激する経頭蓋磁気刺激法（ＴＭＳ， Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）のほか、レーザー光や赤外線の照射などによる神経疾患への薬理効果が研究され始めた。

【0004】

＜知覚刺激による薬理効果１（４０Ｈｚと１０Ｈｚの場合）＞
特許文献２では、発光装置、放音装置あるいは振動装置によってガンマ帯域（約４０Ｈｚ）の周波数の脳波を誘導することにより、認知症を予防、軽減、及び／または治療するための装置、方法、ならびにシステムを提供する。いくつかの実施形態では、該認知症は、アルツハイマー症、血管性認知症、前頭側頭認知症、レビー小体認知症、及び／または加齢関連認知低下と関連することが記載されている。
その作用機序は、アルツハイマー症の原因物質であるアミロイドβとタウ蛋白の蓄積を４０Ｈｚの脳波によって食欲増進した免疫細胞ミクログリアが貪食して清掃する自然現象であることが学術的に確認されている。（非特許文献１）

【0005】

従来からアルツハイマー症患者では４０Ｈｚを含むガンマ波の脳波が健常者に比べて低下することが知られていたが、低下した４０Ｈｚの脳波を増強することで治療効果が得られる作用機序が上記の非特許文献１により解明された。
同様に、アルツハイマー症患者では１０Ｈｚ付近の特定の周波数を含むアルファ波の脳波が健常者に比べて低下することも知られており、今後研究が進めば、この低下した１０Ｈｚ付近の脳波を増強すれば治療効果が得られる可能性も指摘されている。（非特許文献２，３）
さらに、４０Ｈｚ単独や１０Ｈｚ単独ではなく、４０Ｈｚと１０Ｈｚの周波数の知覚刺激を同時に用いて脳波を誘導すれば、従来よりも効果の高いデジタル医薬の器具が誕生する可能性もある。

【0006】

＜知覚刺激による薬理効果２（６０Ｈｚの場合）＞
病気治療の観点からは有益なのか禁忌なのかはまだ評価が定まっていないが、６０Ｈｚの光刺激によって誘導された脳波によって食欲増進した免疫細胞ミクログリアが成熟した神経周囲網を除去し、少年のような脳の可塑性を回復させるという自然現象も学術的に確認されている。（非特許文献４）
６０Ｈｚの脳波を誘導することの影響については、脳の可塑性を回復させることが脳梗塞の後遺症などの治療に有益なのか、あるいは健全な部分の脳に脳波を誘導すると長い年月かけて獲得した記憶が破壊される禁忌事項となるのかは、まだ研究途上にある。
この事例のように、患者の疾患の種類によっては未知の禁忌事項に該当する周波数が存在する可能性には十分注意すべきであろう。

【0007】

＜知覚刺激による脳波の誘導＞
定常的な繰り返し周波数を有する光刺激を視覚に与えると、その光刺激と同じ周波数の脳波が誘導される。この自然現象は定常状態視覚誘発電位（ＳＳＶＥＰ）と呼ばれ、医療機関等の脳波検査でてんかんなどの異常を検知するための視覚刺激方法として臨床の現場で広く活用されている。
視覚刺激に限らず、聴覚刺激あるいは振動刺激などの知覚刺激によって脳波が誘導される自然現象は公知であり、神経疾患の検査や治療に限らず、脳科学の分野での研究に広く利用され、多様な実験装置も提案されている、さらに、視覚や聴覚あるいは振動などの刺激の種類に応じて脳波が誘導される脳内部位が異なることも公知である（非特許文献５）。

【0008】

また、１Ｈｚから１００Ｈｚまで１Ｈｚおきに誘導される脳波を調査した研究によれば、１Ｈｚから９０Ｈｚ程度までは脳波が誘導されて発生する。そして、視覚刺激によって脳波誘導可能な上限値（以下、誘導上限周波数と呼ぶ）として現時点で知られている数値の１００Ｈｚを超えると、脳波を誘導して発生させることができなくなることが報告されている（非特許文献６）

【0009】

＜液晶シャッター素子の透過率を制御して周囲光を明滅＞
前述の特許文献２によると、アルツハイマー症の治療や予防に利用される視覚刺激手段として、動物実験ではレーザー光源を脳内に埋め込み、人間による治験ではＬＥＤ素子を用いて強烈な閃光を発生させて患者に凝視させる方法が用いられ、記憶力などに関する症状に著しい改善効果が認められた。
しかしながら、ＬＥＤのような眩しい発光体を凝視することを強制する治療器具を採用すると、患者に外界を自由に観察させて認知機能を刺激する認知療法や運動療法などの非薬物療法を併用することが困難である。このため、米国の治験報告書によると、認知機能の症状のなかには期待したほどの改善が見られない指標もあった。（非特許文献７）

【0010】

一方、近年、患者が周囲環境を自由に観察できるように、サングラスのレンズ部分に組み込んだ液晶シャッター素子の透過率を４０Ｈｚで制御して周囲光を明滅させる方式が、日米で相前後して発明された。
米国方式は、宇宙飛行士や軍人などの高度に壮健な健常者の動視力を鍛えるための高価な視覚訓練用の機材を用途変更し、液晶シャッター素子の透過率が最大（透明状態）と最小（不透明状態）の２値だけで構成される矩形波の波形を用いて周囲光を明滅させる。（特許文献３）

【0011】

一方、日本方式は３Ｄ動画を鑑賞するための機材（３Ｄアクティブサングラス）に使われている安価な大量生産品の高速液晶シャッター素子を用い、液晶シャッター素子の透過率として最大（透明状態）と最小（不透明状態）だけでなく中間的な透過率としての中間階調も利用して制御した。その結果、矩形波のみならず階段状波形あるいは正弦波などの波形で透過率を制御することが可能になった。さらに、視覚刺激の強さを調整できるのみならず、視覚による認知能力（スプラリミナル効果）を維持するように波形を調整することにも配慮しながら周囲光を明滅させることができる。（特許文献４）

【0012】

なお、神経疾患や精神疾患を治療するメガネの透過率をレンズ内の複数区画あるいは左右両眼のレンズの間に位相差をつけて明滅させて視覚刺激を与える発明（特許文献６）では、明滅する波形をパルス波形のみならず正弦波とするアイディアも示唆された。ただしこの発明には、ＳＳＶＥＰにおける誘導上限周波数、正弦波の透過率を実現する具体的な制御方法あるいは正弦波の透過率可変メガネの電圧駆動方法と問題点に関する具体的な記載はない。

【0013】

＜液晶シャッター素子の長寿命化のための交流電圧駆動＞
液晶シャッター素子の透過率を中間階調で制御可能にした動作原理は、パソコンやテレビなどのカラー表示の液晶モニタ装置にも利用され広く知られている。
この中間階調で表示する液晶シャッター素子の特徴として、直流電圧で駆動すると液晶分子が電界方向へ移動して液晶画面に焼き付きのような不具合が生じ、中間階調での表示性能が低下する場合がある。この現象は、カラー表示用のモニタ画面のための液晶シャッター素子に限らず、３Ｄアクティブサングラス用の液晶シャッター素子においても、透過率を中間階調で正確に制御する性能を劣化させる不具合として作用する。
この不具合を予防するため、液晶シャッター素子の駆動電圧の極性を頻繁に正負に反転させて交流電圧で駆動する必要があることは広く知られている。（特許文献５）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特表２０１５－５１９０９６号公報

【特許文献2】特表２０１９－５０２４２９号公報

【特許文献3】米国特許公開２０２０－０１０８２７０号公報

【特許文献4】特願２０２０－１２２２４８

【特許文献5】国際公開、ＷＯ１９９９－０４６６３４号公報

【特許文献6】特表２０１１－５１４１９４号公報

【非特許文献】

【0015】

【非特許文献1】Ｈ．Ｉａｃｃａｒｉｎｏ ｅｔ．ａｌ，”Ｇａｍｍａ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ａｔｔｅｎｕａｔｅｓ ａｍｙｌｏｉｄ ｌｏａｄ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｓ ｍｉｃｒｏｇｌｉａ”，Ｎａｔｕｒｅ ｖｏｌｕｍｅ ５４０， ｐａｇｅｓ２３０－２３５ （２０１６）

【非特許文献2】Ｙ．Ｌａｖｙ ｅｔ．ａｌ，”Ｎｅｕｒｏｆｅｅｄｂａｃｋ Ｉｍｐｒｏｖｅｓ Ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ Ｐｅａｋ Ａｌｐｈａ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｉｔｈ Ｍｉｌｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ”，Ａｐｐｌ Ｐｓｙｃｈｏｐｈｙｓｉｏｌ Ｂｉｏｆｅｅｄｂａｃｋ． ２０１９ Ｍａｒ；４４（１）：４１－４９

【非特許文献3】Ｄ．Ｖ．Ｍｏｒｅｔｔｉ ｅｔ．ａｌ，”Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＥＥＧ Ｍａｒｋｅｒｓ ｉｎ Ｍｉｌｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ： Ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｖｅｒｓｕｓ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｂｒａｉｎ Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ”，Ｉｎｔ Ｊ Ａｌｚｈｅｉｍｅｒｓ Ｄｉｓ． ２０１２

【非特許文献4】Ａ．Ｖｅｎｔｕｒｉｎｏ ｅｔ．ａｌ，”Ｍｉｃｒｏｇｌｉａ ｅｎａｂｌｅ ｍａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｎｅｕｒｏｎａｌ ｎｅｔｓ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ｕｐｏｎ ａｎｅｓｔｈｅｔｉｃ ｋｅｔａｍｉｎｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｏｒ ６０－Ｈｚ ｌｉｇｈｔ ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈｙ ｂｒａｉｎ”， Ｃｅｌｌ Ｒｅｐｏｒｔｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ３６， Ｉｓｓｕｅ １， ６ Ｊｕｌｙ ２０２１

【非特許文献5】Ｒ． Ｋｕｓ ｅｔ．ａｌ，”Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｒｉｍｏｄａｌ ＳＳＥＰ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｅｔｕｐ ｆｏｒ ｖｉｓｕａｌ， ａｕｄｉｔｏｒｙ ａｎｄ ｔａｃｔｉｌｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ”， Ｊ Ｎｅｕｒａｌ Ｅｎｇ． ２０１７ Ｄｅｃ；１４（６）

【非特許文献6】Ｃ．Ｓ．Ｈｅｒｒｍａｎｎ，”Ｈｕｍａｎ ＥＥＧ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ １－１００ Ｈｚ ｆｌｉｃｋｅｒ： ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｉｎ ｖｉｓｕａｌ ｃｏｒｔｅｘ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ”， Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｖｏｌｕｍｅ １３７， ｐａｇｅｓ３４６－３５３ （２００１）

【非特許文献7】Ｄ．Ｃｈａｎ ｅｔ．ａｌ，”４０Ｈｚ ｓｅｎｓｏｒｙ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｓ ｇａｍｍａ ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ａｎｄ ａｆｆｅｃｔｓ ｂｒａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｓｌｅｅｐ ａｎｄ ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｉｎ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓ ｄｅｍｅｎｔｉａ”，ｍｅｄＲｘｉｖ，Ｐｏｓｔｅｄ Ｍａｒｃｈ ０３， ２０２１．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明の電子閃光サングラスは、神経疾患の治療や予防のために有用な特定の周波数の視覚刺激を意図的に付与して脳波を誘導するデジタル医薬の器具である。したがって、視覚刺激に含まれる「意図せざる周波数」の成分は、神経疾患の治療や予防への支障を避けるため予め抑制しておく必要がある。

【0017】

「意図せざる周波数」の成分が発生するメカニズムの一例として、視覚刺激としてデューティ比が例えば２５％の矩形波の波形を用いると、振幅の大きな高調波成分が混入する。このことは、フーリエ展開にもとづいて数学的に理解されるであろう。
さらに、実際の液晶シャッター素子では、透過率制御結果としての時系列波形の立ち上がりと立下りで応答時間が異なるため、波形の左右対称性に崩れが生じ、透過率の時系列波形に第２高調波などの周波数成分が増加してしまう。

【0018】

具体的に言えば、実際の液晶シャッター素子を用いて例えば基本周波数が１１Ｈｚの歪んだ矩形波の透過率波形で視覚刺激を意図的に付与すると、第２高調波（２２Ｈｚ）、第３高調波（３３Ｈｚ）、第４高調波（４４Ｈｚ）、第５高調波（５５Ｈｚ）、第６高調波（６６Ｈｚ）、第７高調波（７７Ｈｚ）、第８高調波（８８Ｈｚ）などの周波数が重畳し、結果的に１１Ｈｚ以外の「意図せざる周波数」の脳波を誘導することになる。

【0019】

そして、これらの「意図せざる周波数」の脳波の中に未知あるいは既知の禁忌（例えば１２Ｈｚの光刺激によるてんかんの発症など）に該当する周波数が含まれれば、治療結果を悪化させる原因となる可能性がある。

【0020】

本発明が解決しようとする課題は、液晶シャッター素子の透過率を制御するにあたり、液晶シャッター素子で観測される透過率の波形に「意図せざる周波数」の成分が混入することを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0021】

そこでまず、本発明では透過率目標値として有用な特定の周波数に該当する基本周波数を指定し、さらに、高調波が少なく正弦波に近い略正弦波の時系列波形を制御の目標にして液晶シャッター素子を駆動した。
しかしそれでも実際の液晶シャッター素子の透過率の波形にはさまざまな原因で歪が生じ、「意図せざる周波数」の成分が混入する問題が生ずる。

【0022】

「意図せざる周波数」の成分が混入する主要な原因は下記の４つである。
１．液晶シャッター素子の非線形写像
２．極性反転信号の周波数ごとの写像グラフの違い
３．極性反転信号の周波数値に起因する「うなり」の発生
４．液晶シャッター素子の立ち上がりと立下りの応答時間の相違

【0023】

これら４つの課題を解決するためのそれぞれの手段を以下に概説し、具体的な現象と解決手段は後述の実施例で図を用いて詳細に説明する。

【0024】

＜課題１．液晶シャッター素子の非線形写像＞
液晶シャッター素子に印加する電圧を変化させると、印加電圧に応じて透過率が変化する。この印加電圧から透過率への対応関係（写像特性）は、非線形な写像グラフとして描くことができる。
この写像グラフが非線形であるため、印加電圧として正弦波の時系列波形を付与しても、液晶シャッター素子で観測される透過率は正弦波が歪んだ波形になり、正弦波の基本周波数のみならず高調波の周波数成分が大量に混入して「意図せざる周波数」の成分となる。

【0025】

この非線形な写像に起因する波形の歪みを解決するためには、この写像に対応する逆写像を補償要素として組み込んで、時々刻々の透過率目標値を実現するために必要な印加電圧を逆算すればよい。
なお、逆写像特性を表す逆写像のグラフを複数の区間に分けて精度の高い近似式で表現すれば、より誤差の小さい補償要素を実現することができる。

【0026】

＜課題２． 極性反転信号の周波数ごとの写像グラフの違い＞
交流駆動する液晶シャッター素子の印加電圧と透過率の間の写像グラフの形状は、駆動電圧の極性を正負に反転させる極性反転信号の周波数を変えると変化する。したがって逆写像グラフの形状もこの周波数で変化する。
この原因は、電子部品としての液晶シャッター素子がコンデンサの性質を持つ容量性負荷であり、駆動電圧の極性を正負に反転させながら容量性負荷を充放電する際の駆動回路を含めたインピーダンスが充放電する周波数で変化することや能動素子を含めた回路定数などに起因する。

【0027】

この写像グラフの形状が極性反転信号の周波数に依存して変化する現象に対応するためには、実機としての最終製品と同じ回路定数（負荷抵抗などのインピーダンスや駆動用半導体の特性など）を持つ極性反転回路を使用し、さらに、実機に用いる極性反転信号の周波数を適用しながら写像グラフの実験データを計測する。あるいは高精度なシミュレーションでデータを算出してもよい。そして、計測または算出したデータにもとづく写像グラフと対応する逆写像グラフを表す近似式を、制御系の補償要素として組み込めばよい。

【0028】

＜課題３．極性反転信号の周波数に起因する「うなり」の発生＞
本発明では、液晶シャッター素子を交流電圧で駆動する手段として、駆動電圧の波形の絶対値（つまり正の値）を、極性反転信号の周波数のタイミングにあわせて正電圧と負電圧に極性反転させる技術を使用する。
このとき、目標値の略正弦波として基本周波数Ｆ１を指定したため、駆動電圧の絶対値を表す波形にも基本周波数Ｆ１が含まれる。極性反転信号の周波数の基本周波数をＦ２とすると、生成した交流電圧で駆動した液晶シャッター素子の透過率には、周波数Ｆ１と周波数Ｆ２の「うなり」の｜Ｆ１±Ｆ２｜の周波数成分が混入することが避けられない。

【0029】

例えば絶対値の駆動電圧波形の基本周波数をＦ１＝４０Ｈｚとし、極性反転信号の周波数をＦ２＝２０Ｈｚとすれば、Ｆ１－Ｆ２＝２０Ｈｚによっててんかんを誘発しやすい周波数に近い信号が発生し、Ｆ１＋Ｆ２＝６０Ｈｚによってミクログリアが成熟した神経周囲網を除去（非特許文献４）する周波数の信号が発生してしまう。これらはいずれも基本周波数Ｆ１＝４０Ｈｚとは異なる「意図せざる周波数」の成分である。

【0030】

この極性反転信号の周波数Ｆ２による「意図せざる周波数」の成分に対応した周波数の脳波が発生する問題を解決するためには、｜Ｆ１±Ｆ２｜の周波数成分が、脳波を誘導しなくなる誘導上限周波数としての１００Ｈｚ以上（非特許文献６）になるようにしてやればよい。
例えば本発明を利用する実機（あるいは製品仕様として）の絶対値駆動電圧の波形に含まれる基本周波数の最大値をＦ１＝９０Ｈｚとして設計する場合には、｜Ｆ１±Ｆ２｜に相当する周波数成分を誘導上限周波数としての１００Ｈｚ以上にするためには、｜Ｆ２－Ｆ１｜≧１００Ｈｚ、つまり極性反転信号の周波数をＦ２≧１９０Ｈｚにすればよい。

【0031】

＜課題４．液晶シャッター素子の立ち上がりと立下りの応答時間の相違＞
液晶シャッター素子の印加電圧を頻繁に増減して透過率波形を観察すると、透過率が増加する際と減少する際の応答速度（時間遅れ）が大幅に異なる現象が観測される。
その結果、透過率の時系列波形は周波数ｆ０の正弦波に左右非対称な歪が生じて高調波が重畳する。例えば絶対値駆動電圧の波形の基本周波数をｆ０＝４０Ｈｚとすると、第２高調波としての２×ｆ０＝８０Ｈｚなどの「意図せざる周波数」の成分が発生する。

【0032】

この問題を解決するためには、歪みのない正弦波で制御した結果の波形が歪んで伸長・圧縮されたなら、それを打ち消すように予め正弦波を反対に圧縮・伸長させた透過率目標値の波形を使って制御すればよい。この波形を以下では複合正弦波２００と呼ぶ。
この解決策は完全な解とは限らないが、後述する実施例で説明する通り、「意図せざる周波数」の成分を効果的に抑制する調整方法として役立つ。
そこで例えば、製品出荷時の最終調整作業の目安として、調整作業の初期値に利用するにはきわめて実用的で有用な解決策である。

【発明の効果】

【0033】

従来技術（特許文献４、特許文献６）には透過率の制御結果を正弦波状にする着想が示唆されている。
しかし、実際に入手可能な電子部品を使って正確な正弦波波形を発生させようとすると、液晶シャッター素子の非線形特性や制御装置の特性に起因する原因によって、デジタル医薬としての効果を阻害するおそれのある「意図せざる周波数」の成分が混入する問題が生じることが判明した。
このため、「透過率の制御結果として、不都合な周波数成分を含まない正弦波を実現する」というアイディアは容易には実現できなかった。

【0034】

そこで本発明では、「意図せざる周波数」の成分を発生させる４つの主要な原因を解明し、それぞれの原因ごとに具体的な解決策を提供することで神経疾患の治療や予防のために有益でない「意図せざる周波数」の成分による不都合な脳波の発生を抑制することができた。

【0035】

したがって本発明は、神経疾患の治療や予防のために有用な特定の周波数の視覚刺激だけを選択的に付与して脳波を誘導するデジタル医薬の器具として、安全性を確保・向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】電子閃光サングラス１０の各種の外観の一例を説明する図

【図2】電子閃光サングラス１０の制御装置４０の機能を説明する図

【図3】実施例１：電圧指令部９０の内部の構成を説明する図

【図4】実施例２：電子閃光サングラス１０の構成と回路図の例を示す図。

【図5】実施例２：透過率目標値の時系列波形の例を示す図。

【図6】実施例２：制御用マイクロコンピュータのフローチャート

【図7】実施例３：極性反転信号１４０の周波数Ｆ２を説明する図。

【図8】実施例４：第２高調波を抑制する事例を説明する図。

【図9】実施例４：複合正弦波２００の生成方法を説明する図

【図10】実施例５：直流駆動の３段階の電圧水準で正弦波を近似する図。

【図11】実施例５：交流駆動の３段階の電圧水準で正弦波を近似する図。

【図12】実施例５：交流駆動の３段階の電圧水準での周波数分析の図。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１は、電子閃光サングラス１０の各種の外観の一例を説明する図である。
図１（ａ）は、密閉型の電子閃光サングラス１０の外観図である。電子閃光サングラス１０はフレーム２０にレンズ３０として液晶シャッター素子７０を配設し、対象１の頭部に既存のサングラスやゴーグルと同様に装着できる。
密閉型の特徴として、液晶シャッター素子７０を通して入射する入射光Ｌｉに比べ、液晶シャッター素子７０を通過せずに様々な方向の隙間から対象１の目に飛び込む周囲光Ｌａがほぼゼロになるように遮蔽されている。
密閉型は周囲光Ｌａが侵入しないため、入射光Ｌｉを制御すれば正確な強さや波形の視覚刺激を付与しやすい。このため、正確さを求める医療用としての利用に適している。
図１（ａ）には制御装置４０、操作器具５０、電源装置６０を記載していないが、図１のどの例においても、フレーム２０に組み込んでもよいし、後述する別筐体の制御箱１７０に組み込んで液晶シャッター素子７０の駆動電圧を電線１９０で供給してもよい。

【0038】

図１（ｂ）は開放型の電子閃光サングラス１０の外観の例を示す図である。高齢者が日常的に使用するメガネをかけたままで使用できるように大型に作られたサングラスのフレーム２０には制御装置４０、操作器具５０および電池などを含む電源装置６０を内蔵する。図示したように周囲光Ｌａを遮蔽する突起をつけて周囲光Ｌａの侵入を減らすこともできるが、遮蔽突起なしの普通のメガネフレームを用いてもよい。
開放型はメガネのフレームの周辺から周囲光Ｌａが侵入しやすく、治療行為を行うための正確な強さの視覚刺激を付与しにくい反面、気軽に取り使える利点があるため、医療用ではなく予防を目的とした健康器具として扱うのに適している。
図１（ｃ）はフレーム２０にレンズ３０を２つ備えた２眼のサングラスであり、図１（ｄ）はフレーム２０に幅広なレンズ３０を１つ備えた１眼のサングラス（ゴーグルと呼ばれる場合もある）であり、いずれも電子閃光サングラス１０の外観の一例である。

【0039】

図２は、電子閃光サングラス１０の制御装置４０の機能を説明する図である。２眼のサングラスでも１眼のサングラスでも、制御装置４０から液晶シャッター素子７０へ駆動電圧を印加して透過率制御することができる。
図２（ａ）に示す液晶シャッター素子７０に直流電圧を印加したときの実際の透過率（以下、実透過率と呼ぶ）は、光源からの入射光の明るさＬｉ［Ｌｕｘ］に対する透過光の明るさＬｏ［Ｌｕｘ］の比率を用いて実透過率＝Ｌｏ／Ｌｉで表現できる。現在市販されている３Ｄアクティブサングラスに組み込まれている液晶シャッター素子７０の実透過率の最大値は３５％程度である。
一方、「印加電圧で変化する実透過率を、その液晶シャッター素子７０がとりうる最大の実透過率で除算して正規化した透過率」を、以下では「比透過率」として定義する。

【0040】

図２（ｂ）は、従来技術（特許文献４）と同様に液晶シャッター素子７０に正の直流電圧を印加した場合における、印加電圧２から透過率３（以下、比透過率で表す）への対応関係を示す計測例である。

【0041】

図２（ｃ）は、液晶シャッター素子７０を正負の電圧極性で交流駆動する必要から、正のみならず負の直流電圧を印加した場合における印加電圧２から透過率３への対応関係を示す計測例である。

【0042】

図２（ｄ）は、横軸に印加電圧２の絶対値をとり、（＋側）と表示した正電圧を印加したグラフと、（－側）と表示した負電圧を印加したグラフを比較しやすく重ねて描いた図である。
図２（ｃ）のグラフを一見すると左右対称のように見えるが、図２（ｄ）に示すように重ね合わせて比較すると、（＋側）と（－側）の印加電圧２の絶対値が同じでも比透過率には約１０％程度の差異がある場合がある。これが、交流駆動した場合に極性反転の周波数Ｆ２が重畳する原因になる。

【0043】

図２（ｅ）は、電子閃光サングラス１０の制御装置４０の構造を説明する図である。
電子閃光サングラス１０の制御装置４０は、操作器具５０で制御パラメータ８０を設定し、電源装置６０から電源電力を供給して制御装置４０を動作させて液晶シャッター素子７０に交流駆動電圧１２０を印加する。
制御装置４０の内部には、入力した制御パラメータ８０から基本周波数がＦ１の絶対値駆動電圧１１０の時系列波形を供給する電圧指令部９０と、絶対値駆動電圧１１０を周波数Ｆ２で極性反転させる極性反転信号１４０を入力して交流駆動電圧１２０を出力する極性反転部１３０を含む。

【実施例0044】

図３は、電圧指令部９０の内部の構成を説明する図であって、透過率制御の目標値としての透過率目標値１５０および絶対値駆動電圧１１０を発生させる基本的な構成を表す。

【0045】

特許文献４では「透過率制御の目標値の波形を、液晶シャッター素子７０の駆動電圧と透過率の間の特性データにもとづいて、液晶シャッター素子７０を駆動する電圧の波形に変換」すればよいことが示唆されているが、具体的な装置の構成については記載されていない。
そこで本発明では液晶シャッター素子７０を直流駆動する場合でも交流駆動する場合でも共通に利用できる具体的な装置の構造を説明する。

【0046】

＜交流駆動における課題１と課題２の解決策＞
以下では、課題１の「液晶シャッター素子の駆動電圧と透過率の間の非線形な写像」についての課題と解決策について詳細に説明する。
また、課題２の「極性反転信号の周波数ごとの写像グラフの違い」についての課題と解決策についても詳細に説明する。

【0047】

図３（ａ）は、絶対値駆動電圧Ｅを正電圧の極性で印加して計測した比透過率Ｐ（＋）と、負電圧の極性で印加して計測した比透過率Ｐ（－）を平均した平均比透過率Ｐａの算出方法を示す図である。
正負の極性を切り替えながら駆動電圧を印加すると、時々刻々の比透過率は正負の極性で同じ絶対値Ｅの印加電圧に対して１０％程度の誤差が生じる場合がある。
そこで本発明では、図３（ａ）に示すように正電圧印加時と負電圧印加時の平均をとった平均比透過率Ｐａ＝（Ｐ（－）＋Ｐ（＋））／２を、透過率３の指標として用いて写像のグラフを制作する。

【0048】

図３（ｂ）は、絶対値駆動電圧１１０に対する平均比透過率Ｐａの写像のグラフの形状が、極性を正負に反転させる極性反転信号１４０の極性反転周波数Ｆ２ごとに異なることを示す図である。
つまり、写像のグラフの正確なデータを採取するためには、実際の機器の制御に使用する極性反転周波数Ｆ２で極性反転しながら、絶対値駆動電圧Ｅごとの平均比透過率Ｐａを計測する必要がある。
さらにまた、極性反転周波数Ｆ２による写像のグラフ形状は、極性反転部１３０を構成する交流駆動回路のインピーダンスや負荷特性などの回路特性にも影響されるため、実際に制御に使用する極性反転部１２０の交流駆動回路を用いて極性反転させながら、絶対値駆動電圧Ｅごとの平均比透過率Ｐａを計測することが望ましい。

【0049】

図３（ｃ）は、極性反転信号１４０の周波数Ｆ２＝４００Ｈｚで計測した写像のグラフと、それに対応する逆写像のグラフを示す。さらに、逆写像のグラフを数式で近似できるように、透過率３（数値は比透過率［％］で表現する）の目標値を変数ｘで表し、変数ｘの範囲ごとに、絶対値駆動電圧［Ｖ］の電圧値を表す変数ｙを近似するため、変数ｘの３次式を含んだ４本の近似式で表した。
近似式は必ずしもこの事例のように３次式である必要はなく、実用上で必要十分な精度の得られる数式を適用すればよい。

【0050】

＜直流駆動における課題１の解決策＞
なお、将来において、直流駆動しても特性劣化のない液晶シャッター素子７０が適用可能になった場合には、交流駆動用として説明した平均比透過率Ｐａ＝（Ｐ（－）＋Ｐ（＋））／２を透過率の指標として用いて制御系を設計する必要は無く、単に正電圧駆動ならＰａ＝Ｐ（＋）もしくは負電圧駆動ならＰａ＝Ｐ（－）とすればよい。
また、直流駆動では印加電圧２と透過率３の対応関係が極性反転周波数Ｆ２に依存することも無いため、図２（ｃ）の印加電圧が正電圧の（＋側）もしくは印加電圧が負電圧の（－側）の対応関係のグラフのうち、実装上で適切なほうを選択して適用すればよい。
そのうえで、逆写像のグラフを複数の近似式で表すことは交流駆動の場合と同じである。

【0051】

＜正弦波の透過率目標値を発生＞
図３（ｄ）は、電圧指令部９０の内部構造であり、図示した例では、透過率制御の目標値としての正弦波波形の周波数ｆ０、係数Ａおよび平均値Ｂなどの制御パラメータ８０を操作器具５０から読み込み、正弦波発生部１００で正弦波波形の時系列信号を発生して透過率目標値１５０とする。

【0052】

この透過率目標値１５０の時系列信号を図３（ｃ）の逆写像のグラフに相当する逆写像補正部１６０に入力し、入力範囲ごとの出力の近似式を用いて、出力としての絶対値駆動電圧１１０の時系列信号を算出する。
あとは図２（ｅ）で説明したとおり、絶対値駆動電圧１１０を極性反転信号１４０で交流駆動電圧１２０に変換したうえで液晶シャッター素子７０に印加すれば、液晶シャッター素子７０は上述の写像のグラフで示す非線形特性を持っているため、液晶シャッター素子７０は目標値どおりの波形で透過率制御される。

【0053】

以上の実施例１では、課題１としての「液晶シャッター素子の非線形写像」に関する課題と解決策について、液晶シャッター素子７０を交流駆動する場合を中心に説明し、さらに、直流駆動する場合の対応についても説明した。
さらに、課題２としての「極性反転信号の周波数ごとの写像グラフの違い」に関する課題と解決策について、実際に使用する駆動回路と駆動周波数Ｆ２を用いて計測することで写像グラフの正確なデータが得られることを説明した。

【実施例0054】

図４は、電子閃光サングラス１０の構成と回路図の例を示す図である。
図４（ａ）は実施例２の外観の一例であり、電子閃光サングラス１０のフレーム２０とは別筐体の制御箱１７０に制御装置４０、操作器具５０および電源装置６０を収納し、交流駆動電圧１２０を液晶シャッター素子７０へ電線１９０を介して供給する事例である。
なお図１（ｂ）の事例のように別筐体の制御箱１７０を使わずに電子閃光サングラス１０のフレーム２０に全ての回路を収納する設計に変更しても構わない。

【0055】

図４（ｂ）も実施例２の別の事例であり、別置きのスマートフォン１８０に押しボタンやボリウムのような操作器具５０の機能を持つアプリを搭載し、制御用マイクロコンピュータ（製品名ＥＳＰ－ＷＲＯＯＭ－０２）のＷＩＦＩ（登録商標）機能を利用してスマートフォン１８０から通信で制御パラメータ８０を制御装置４０へ送ることができる。もちろん、制御装置４０からスマートフォン１８０へ制御情報などを送信して、スマートフォン１８０を情報表示装置として利用することも当業者には容易に実現できる。

【0056】

図４（ｃ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）の制御箱１７０に相当する試作品の実際の回路図である。
電源装置６０の機能を実現するために、概ね５Ｖの外部電源（例えばＡＣアダプタ、ＰＣのＵＳＢ電源、スマートフォンの充電用外部バッテリーなど）から定電圧電源回路を介して正確に５．０Ｖの電圧を供給する。
操作器具５０の機能を実現するために、デジタル入力としての４点のスイッチ（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）と、可変抵抗器で分圧した電圧ＶＡを検出する１点のアナログ入力回路（製品名：ＭＣＰ３４２５）を備える。

【0057】

電圧指令部９０の機能を実現する制御用マイクロコンピュータは、著名な開発ツールＡｒｄｕｉｎｏ（登録商標）でプログラム開発し、アナログ出力回路（製品名：ＭＣＰ４７２５）のＤ／Ａ変換器から絶対値駆動電圧１１０を出力する。また極性反転信号１４０をデジタル出力端子から出力する。
極性反転部１３０の機能はトランジスタアレイ（製品名ＴＤ６２００３ＡＰＧ）を用いて構成し、絶対値駆動電圧１１０を極性反転信号１４０で正負の電圧に極性反転して交流駆動電圧１２０を発生させる。

【0058】

なお、電圧指令部９０の出力に用いた上記の１０００段階以上の電圧水準を持つＤ／Ａ変換器の代わりに、１２８段階の電圧水準を持つデジタルポテンショメータ（例えば製品名ＭＣＰ４０１８－１０３Ｅ／ＬＴ）を用いて電源電圧を分圧してリアルタイムに分圧比を制御しても、正弦波を３段階以上の電圧水準を使って階段状波形に近似した時系列波形を生成できる。

【0059】

ちなみに、図４（ｃ）の回路部品のうち、電圧レベル変換器（製品名：ＦＸＭＡ２１０２）は、３Ｖでデジタル入出力する制御用マイクロコンピュータと５Ｖの液晶シャッター素子７０の駆動系からなる電圧の異なるデジタル信号系を連接する目的で使用した市販部品である。またオペアンプ（ＮＪＭ２７３７）は、０Ｖから５Ｖの電源電圧の範囲で出力をフルスイングさせながら、絶対値駆動電圧１１０の出力インピーダンスを十分に下げるための部品である。

【0060】

図５は、実施例２で選択できる透過率目標値１５０の時系列波形の例を示す。
図５（ａ）は、図４（ａ）のスイッチａ１，ａ２，ａ３またはａ４だけを選択してＯＮにした場合に比透過率で表した目標値を設定した波形を示す。
この事例では、スイッチＳ１は指定基本周波数８が４０Ｈｚの正弦波、スイッチＳ２は指定基本周波数８が１１Ｈｚの正弦波、スイッチＳ３は４０Ｈｚと１１Ｈｚの２つの指定基本周波数８の正弦波の重畳、スイッチＳ４は最大透過率（比透過率１００％）での透過状態を継続させる。

【0061】

図５（ｂ）は、複数の指定基本周波数８の正弦波を重畳させた波形の一事例である。この例では周波数ｆ１と周波数ｆ２の２つの周波数を重畳させ、平均値が０で振幅が±１の範囲の波形になるように、図５（ｂ）に記載した数式で関数Ｆ（ｔ）を定義する。なお係数ａ１とａ２は周波数ｆ１とｆ２の２つの正弦波の振幅の比率である。
この図５（ｂ）ではｆ１とｆ２の２つの指定基本周波数８の正弦波を重畳させた場合の関数Ｆ（ｔ）を例示した。
さらに、図５（ｂ）に記載した関数Ｇ（ｔ）を関数Ｆ（ｔ）の代わりに使用すれば、ｎ個の基本周波数の正弦波を重畳させることもできる。例えば４０Ｈｚと１０Ｈｚと１０．５Ｈｚのように３つ以上の基本周波数を重畳させた場合でも、波形の平均値が０で振幅が±１の範囲の波形になる。なお係数ａ１、ａ２からａｎまでは、周波数ｆ１、ｆ２からｆｎまでのｎ個の正弦波の振幅の比率である。

【0062】

複数の周波数の正弦波が重畳した波形を、この比透過率の目標値の変動範囲に収納するためには、図５（ｂ）に記載した関数Ｆ（ｔ）を用いて、例えば図５（ｃ）や図５（ｄ）に記載した数式Ｐ（ｔ）で透過率目標値１５０を定義する。
図５（ｃ）は、比透過率の上限値を１００％に固定し、係数ｂ（０と１の間の実数）を用いて変動範囲をｂ×１００％とした透過率目標値１５０を関数Ｐ（ｔ）で表す。係数ｂの数値は、例えば図４（ｃ）のアナログ入力のＶＡで調整する。
図５（ｄ）は、比透過率の上限値を係数ａ（０と１の間の実数）で（１－ａ）×１００［％］に調整する。この場合、係数ａと係数ｂの２つを調整するために、図４（ｂ）のスマートフォン１８０のアプリを使用することもできる。

【0063】

図６は、実施例２における電圧指令部９０を収めた制御用マイクロコンピュータのフローチャートである。
ステップＳ００１では、電源スイッチＰＳを押すと以下のフローが起動する。
ステップＳ００２は初期値の代入であり、正弦波の周波数ｆ１とｆ２の初期値としてｆ１＝４０Ｈｚとｆ２＝０Ｈｚに設定し、起動後の経過時間ｔｈｉｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）をＡｒｄｕｉｎｏのプログラムの実行を開始してからの経過時間を返す関数ｍｉｃｒｏｓ（）で読み取って、さらに最新のサンプル開始時刻ｐａｓｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）に代入するなどの初期化を行う。

【0064】

ステップＳ００３は起動後１時間経過したら動作を終了するための判定であり、起動後の経過時間ｔｈｉｓ＿ｔｉｍｅの数値を更新して、その数値が１時間を越えたかどうか判断する。１時間以上経過していれば終了サブルーチンＳＲ０１へ進み、そうでなければ次のステップへ進む。

【0065】

ステップＳ００４はデジタル入力としての４点のスイッチ（スイッチ番号はｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）のＯＮ－ＯＦＦの状態を読みとる操作である。
もし、どのスイッチもＯＦＦ（押されていない）であれば、何も読み込まずに次のステップへ進む。
またもし、２つ以上のスイッチが同時にＯＮ（押された）でも、何も読み込まずに次のステップへ進む。

【0066】

さらにもし、１つのスイッチだけが同時にＯＮの場合に限り、そのスイッチ番号を読み取る。さらに、読み取ったスイッチ番号に応じて、下記のように液晶シャッター素子７０の明滅の繰り返し周波数と係数の選択を行って、図５（ｂ）のＦ（ｔ）に代入する。
周波数に関しては、スイッチｓ１を押せば正弦波の周波数ｆ１＝４０Ｈｚとｆ２＝０Ｈｚとし、スイッチｓ２を押せば正弦波の周波数ｆ１＝１１Ｈｚとｆ２＝０Ｈｚとする。スイッチｓ３を押せば周波数ｆ１＝４０Ｈｚと周波数ｆ２＝１１Ｈｚの正弦波の重畳した波形へと切り替えることができる。
また係数に関しては、スイッチｓ１またはｓ２の場合にはａ１＝１でａ２＝０とする。また、スイッチｓ３ではａ１＝ａ２＝１を設定する。
スイッチｓ４を押せばｆ１＝０Ｈｚ、ｆ２＝０Ｈｚ、ａ１＝ａ２＝１に設定して、一定繰り返し周期での明滅を止める設定とする。

【0067】

ステップＳ００５は、図４（ｃ）の可変抵抗器で分圧した電圧ＶＡをアナログ入力回路で読み取る操作である。可変抵抗器のつまみの回転角に応じて０％～１００％の値に換算して比率ｂ＝０～１として読み取る。

【0068】

ステップＳ００６は、制御用のマイクロコンピュータの三角関数計算の誤差防止のための準備を行う処理である。
すなわち、Ａｒｄｕｉｎｏの関数ｍｉｃｒｏｓ（）で読み取って起動後の経過時間ｔｈｉｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）に代入し、起動後の繰り返し周期１００秒ごとにリセットする経過時間ｔ＿ｔｉｍｅ（秒単位の浮動小数点の変数）が０以上１００未満になるように算出する。この経過時間ｔ＿ｔｉｍｅは、以降のステップで正弦波の値を計算するために時間変数ｔとして利用する。
このように、時間関数ｔを０秒から１００秒未満に限定したのは、デジタル医薬の器具としての周波数設定の分解能の実用性を確保しながら、Ａｒｄｕｉｎｏの三角関数を使用する際の過大な入力値による計算誤差等を予防するためである。

【0069】

ステップＳ００７は正弦波発生部１００の処理である。
以下では２種類の周波数ｆ１とｆ２の正弦波を重畳させる事例を例にとって説明する。
正弦波の周波数ｆ１と周波数ｆ２のそれぞれの振幅の比をａ１：ａ２とすると、ｆ１とｆ２が重畳した波形の振幅範囲を±１に収めるために、図５（ｂ）に記載したように、Ｆ（ｔ）＝｛ａ１＊ｓｉｎ（２π＊ｆ１＊ｔ）＋ａ２＊ｓｉｎ（２π＊ｆ２＊ｔ）｝／（ａ１＋ａ２）とする。
なお上記の数式における時間変数ｔにはステップ００６で作成した１００秒周期での経過時間ｔ＿ｔｉｍｅ（秒単位の浮動小数点の変数）を用いる。

【0070】

そこでさらに、透過率目標値１５０の最大比透過率を１００％、最小比透過率を（１－ｂ）＊１００％とする範囲で制御する図５（ｃ）に記載した事例で説明する。比率ｂ（数値範囲は０～１）を透過率目標値１５０の振れ幅とすると、透過率目標値１５０の時系列波形は上記のＦ（ｔ）を用いてＰ（ｔ）＝（ｂ／２）＊Ｆ（ｔ）＋（１－ｂ／２）となる。

【0071】

また、ステップ００４でスイッチｓ４だけが押されていた場合には、透過率目標値Ｐ（ｔ）＝１００％に設定して次のステップへ進む。

【0072】

ステップＳ００８は逆写像補正部１６０の処理であり、図３（ｃ）で説明した逆写像グラフの近似式を用い、透過率目標値ｘ［％］の適用範囲に合わせて、透過率目標値Ｐ（ｔ）の数値を透過率目標値ｘに代入する。
この近似式の出力ｙとして絶対値駆動電圧１１０が得られる。

【0073】

ステップＳ００９は絶対値駆動電圧１１０を図４（ｃ）で説明したＤ／Ａ変換器（部品名：ＭＣＰ４７２５）からアナログ出力するステップである。

【0074】

ステップＳ０１０はサンプル時間の調整であり、この実施例では１サンプル時間Ｔｓ＝２５０マイクロ秒とする。
まず、起動後の経過時間ｔｈｉｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）をＡｒｄｕｉｎｏの関数ｍｉｃｒｏｓ（）で読み取って、記録されている最新のサンプル開始時刻ｐａｓｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）と比較し、最新のサンプル開始時刻から２５０マイクロ秒以上が経過するまでステップＳ０１０でループして待機する。

【0075】

２５０マイクロ秒以上が経過したら、読み取った起動後の経過時間ｔｈｉｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）の数値を最新のサンプル開始時刻ｐａｓｓ＿ｔｉｍｅ（マイクロ秒単位）に代入して更新し、次のステップへ進む。

【0076】

ステップＳ０１１は極性反転信号１４０を生成する。この実施例では極性反転信号１４０の周波数は４００Ｈｚなので、１秒間に８００回の極性反転をする。つまり、１秒／８００回＝１，２５０マイクロ秒に１回の極性反転を行うから、１サンプル時間Ｔｓ＝２５０マイクロ秒なので５サンプル時間ごとに極性反転すればよい。
すなわち、ステップＳ０１１が５回実行されるたびに、図４の制御用マイクロコンピュータのデジタル出力端子の論理値を１から０、または０から１へと反転させる。
このデジタル出力端子の出力の論理値は、極性反転信号１４０として図４（ｃ）や図２（ｅ）の極性反転部１３０に入力される。

【0077】

ステップＳ０１１が終了すれば、ステップＳ００３へ戻り、１時間以上経過していなければ、ステップＳ００４へ進み、ループして実行を継続する。
ステップＳ００３に戻って、１時間以上経過していれば終了サブルーチンＳＲ０１へ進む。

【0078】

終了サブルーチンＳＲ０１は、起動開始から１時間経過したので電子閃光サングラス１０の使用を終了するタイミングになったことを知らせるものであり、一定繰り返し周期での明滅を止める。
つまり、液晶シャッター素子７０の透過率の正弦波波形の出力を停止し、液晶シャッター素子７０の最大透過率（比透過率１００％）に相当する絶対値電圧１１０を図３（ｃ）の近似式に従って０Ｖに設定し、その電圧値をアナログ出力する。
なお液晶シャッター素子７０に印加する駆動電圧が０Ｖになれば、電界強度もゼロになって液晶シャッター素子７０の直流駆動による経年劣化も起きないので極性反転信号１４０を生成する必要もない。

【0079】

＜変化例（極性変換部１３０をソフトウエアで実現する）＞
なお、図４（ｃ）の試作品ではアナログ出力用のＤ／Ａ変換器として正電圧のみ出力できる安価な部品を用いたため、図４（ｃ）の回路図の中で、後に図１１（ｂ）で詳しく説明するハードウエアを用いた極性変換部１３０を使用した。もしアナログ出力用のＤ／Ａ変換器として正負両極性の電圧を高速に出力できる比較的高価な部品を用いれば、このハードウエアによる極性変換部１３０をソフトウエアで実現することができる。
ソフトウエアで極性変換部１３０の機能を実現する場合には、図６のフローチャートにおけるＳ０１１の「極性反転信号１４０を生成する」の名称を「交流駆動電圧１２０を出力する」と名称変更したうえで、処理内容を下記のように変更すればよい。

【0080】

変形例のステップＳ０１１は交流駆動電圧１２０を出力する。ソフトウエア上で仮想的に実現する極性反転信号１４０の周波数が４００Ｈｚならば、１秒間に８００回の極性反転をする。つまり、１秒／８００回＝１，２５０マイクロ秒に１回の極性反転を行う。
制御用マイクロコンピュータのサンプル時間Ｔｓ＝２５０マイクロ秒とすると、５サンプル時間ごとに極性反転すればよい。
すなわち、ステップＳ０１１を５回通過したことを計数するごとに、正負両極性のアナログ出力用のＤ／Ａ変換器から、絶対値駆動電圧１１０の極性を正電圧又は負電圧に反転させて出力すると、これが交流駆動電圧１２０そのものになる。
この場合、液晶シャッター素子７０の２つの入力端子は、片方は正負両極性のアナログ出力用のＤ／Ａ変換器の出力電圧、残りの片方は電圧０Ｖに接続すればよい。

【0081】

以上のように、この実施例２では課題１から課題４までを解決する各実施例で使用するハードウエアとソフトウエアの基本的な構造を説明した。