JP2009244603A - 電子眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の皮膚表面の導電率に関係なく、電子回路部の電源を確実にオンオフすることができる電子眼鏡を提供する。
【解決手段】フレームと前記フレームに取り付けられた可変焦点レンズからなる電子眼鏡において、前記可変焦点レンズを駆動するための電子回路部と、前記電子回路部に電力を供給するための電源と、前記フレームに取り付けられた歪センサと、前記歪センサからの出力を検出したときに前記電源に電力供給を指示する装着検出部を備えた電子眼鏡。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気的に機能制御を行う電子眼鏡に関するものである。本発明は、電子眼鏡に関し、より詳細には、電源スイッチの制御に関するものである。

電子眼鏡として、電気的に焦点距離を可変させる電子眼鏡、ディスプレイが内蔵されたヘッドマウントディスプレイ、音楽プレーヤーが内蔵された電子眼鏡、光透過率が可変する電子眼鏡など、さまざまな眼鏡型電子機器が考案されている。このうち、電気的に焦点距離を可変させる電子眼鏡として、レンズの中に液晶などの誘電体材料を封入し、これに電圧をかけて誘電率を変化させることで屈折率を制御する方式がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、電子眼鏡に用いる電源スイッチとして、接触センサを使用して電源スイッチのオンオフを行う方式が知られている。図１０に接触センサを使用した従来の電子眼鏡の概略図を示す。図１０に示すように、電子眼鏡１には鼻パッド１９もしくはモダン２０等、装着時に皮膚と接触する部分に、導電率を感知する接触センサ２１が取り付けられている。電子眼鏡１を人間が装着すると、接触センサ２１は皮膚と接触するため、導電率の増加を検知し、電子回路部の電源スイッチがオンになる。電子眼鏡を人間がはずすと、接触センサは接触物がないため、導電率の減少を検知し、電子回路部の電源スイッチがオフになる（例えば、特許文献２ 参照。）。
特開平１１―３５２４４５号公報 特開２００４−４５８３１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電子眼鏡の装着判断を、接触センサの導電率の変化で判断している。そのため、皮膚がぬれているときや化粧をしているときは皮膚の導電率が安定しないため、接触センサが誤動作を起こす。そのため、従来の構成では電子回路部の電源オンオフが確実に行えないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、装着者の皮膚表面の導電率に関係なく、電子回路部の電源を確実にオンオフすることができる電子眼鏡を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電子眼鏡は、フレームと前記フレームに取り付けられた可変焦点レンズからなる電子眼鏡において、前記可変焦点レンズを駆動するための電子回路部と、前記電子回路部に電力を供給するための電源と、前記フレームに取り付けられた歪センサと、前記歪センサからの出力を検出したときに前記電源に電力供給を指示する装着検出部を備えたことを特徴としたものである。

本発明の電子眼鏡によれば、電子回路部の電源オンオフの切り替え誤動作を大幅に低減し、信頼性の高い電源スイッチを、簡単な構成で提供することができる。

以下に、本発明の電子眼鏡の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡１の概略図である。本実施の形態では、レンズに液晶を用いた可変焦点レンズ２を使用している。電子眼鏡も、普通の眼鏡と同じように、レンズを固定するリム３、２つのリムを接続するブリッジ４、リム３とテンプル６を角度を変えて接続する智５、電子眼鏡を頭部で支えるテンプル６からフレーム７が構成されている。可変焦点レンズ２はリム３により保持されている。電子眼鏡１の片側のテンプル６には、歪によって電気抵抗が変わる、抵抗式の歪センサ８が取り付けられている。テンプル６中での抵抗式の歪センサの取り付け場所９は、テンプル中で最も断面積が少ない場所に取り付けられている。

図２は本発明の実施の形態１における電子眼鏡制御部１０の構成図である。抵抗式の歪センサ８は、歪センサ８からの出力を検出したときに可変焦点レンズ駆動電源に電力供給を指示する装着検出部１１と電気的に接続されている。装着検出部１１は、可変焦点レンズ２と電気的に接続され可変焦点レンズ２を駆動する電子回路部である可変焦点レンズ駆動電源１２と、装着検出部１１と電気的に接続され装着検出部１１を駆動する装着検出部駆動電源１３と一緒に、電子眼鏡制御部１０に収められている。

図３は頭部と電子眼鏡の位置の関係を上から見た概略図である。図３（ａ）は、頭部非装着時の位置の関係を、図３（ｂ）は、頭部装着時の位置の関係を示している。電子眼鏡１の二つのテンプル間の最小幅１４は、通常図３（ａ）のように頭部の大きさ１５より小さく作られている。電子眼鏡１を頭部１６に装着すると、図３（ｂ）のように、電子眼鏡１のテンプルおよび智は、弾性変形領域内で曲げられ、テンプル間の最小幅１４は、頭部１６に合わせて広げられる。電子眼鏡１が弾性変形領域内で曲がることで、板ばねのように、適度な圧力で頭部１６をテンプルで挟み込み、電子眼鏡１は頭部１６に固定される。したがって、電子眼鏡１装着時は、必ずテンプルおよび智が弾性変形域で曲げられた状態となっている。

図４は、本発明の実施の形態１における歪センサの取り付け場所９の拡大図である。歪センサ８は、テンプル６外側側面にエポキシ・変成シリコーン樹脂系等の弾性を持った接着剤１７で接着している。本実施の形態１の電子眼鏡を頭部に装着した時、テンプル中で歪センサの取り付け場所９がもっとも断面積が少ない構造となっているため、もっともよく曲がる。テンプルの歪センサの取り付け場所が曲がると、歪センサも曲げられ、歪センサの電気抵抗値が変化する。歪センサがフレームの最も大きく曲がる位置に取り付けられているため、歪センサを曲げたときと曲げていないときの出力差を十分にとることができ、歪センサの信頼性を向上させる事が出来る。装着検出部は、歪センサの電気抵抗値を読み取ることで、電子眼鏡の装着と非装着を判断し、可変焦点レンズ駆動電源を非装着時にオフ、装着時にオンになるように制御している。

本実施の形態１では、歪センサには、薄膜抵抗式歪センサを用いている。導電膜中の歪量で電気抵抗値が変化することを利用したセンサであり、変位に関する感度がよい、という特徴がある。電子眼鏡のフレームは、金属製であることが多いが、歪センサの配線との接触を避けるため、絶縁性材料で歪センサを完全に被覆している。歪センサは、電子眼鏡の非装着時に接着剤でテンプルの外側面に取り付けられるが、非装着時のテンプルは内側に曲がっている。よって歪センサの出力は、非装着時は歪センサが伸びているため電気抵抗が高くなり、装着時は、歪センサが縮まっているため、電気抵抗が低くなる。なお、テンプルの内側に歪センサを設置した場合は、逆の抵抗変動となる。

歪センサの電気抵抗を常時計測して制御を行った場合、消費電力が非常に大きくなってしまう。そこで、歪センサの常時計測は行わず、一定の時間間隔をおいて定期的に歪センサの電気抵抗計測を行うことで、消費電力が少なくなるように制御している。なお、歪センサに今回は抵抗式を用いたが、半導体式や静電容量式など他の方式の歪センサであってもよい。

電子眼鏡を使用するとき、装着中もしくは非装着時に、テンプルをぶつける等の意図しない外力が加わり、テンプルが曲げられる場合がある。意図しない外力によるテンプルの曲げは、曲げがテンプルの弾性変形範囲内であれば、大抵の場合一瞬である。したがって、歪センサの抵抗変化がオンオフを判断する基準抵抗値であるオンオフ判断抵抗値を超えても、一定のオンオフを判定する時間を経過してから、可変焦点レンズ駆動電源のオンオフを行うように、装着検出部で制御すると、誤動作が大幅に低減する。オンオフ判断抵抗値は、電子眼鏡の形状や取り付け位置によって変わるため、電子眼鏡装着時と非装着時の歪センサの抵抗値をあらかじめ測定しておき、その中間値をオンオフ判断抵抗値として、あらかじめ装着検出部駆動電源に入力している。

実施の形態1の電子眼鏡の着脱判断方法について説明する。歪センサの抵抗測定は、例えば１秒間に１回のように間欠に行い、歪センサの抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値を超えた場合に、可変焦点レンズ駆動電源がオンに、歪センサの抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以下の場合は、可変焦点レンズ駆動電源がオフになるように制御している。

図５を用いて、より詳細に電子眼鏡の着脱判断方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における、装着検出部の動作の説明図である。図５（ａ）が歪センサの変位量の時間変化を示している。歪センサの変位量は、歪センサが曲げられた状態であるほど、高い値としている。図５（ｂ）が歪センサの抵抗値の測定タイミングを示している。Ｖ１のときに歪センサの抵抗値を測定しており、Ｖ０の時には測定を行っていない。図５（ｃ）が歪センサの測定抵抗値の時間変化を示している。図５（ｄ）が可変焦点レンズ駆動電源のオンオフ状態の時間変化を示している。

Ｔａ以前は、まだ電子眼鏡を装着していない状態である。歪センサの抵抗測定値はオンオフ判断抵抗値以上なので、可変焦点レンズ駆動電源はオフ状態である。Ｔａは、電子眼鏡を顔面に装着を始めたタイミングである。Ｔａを過ぎると歪センサの変位量が低下し、歪センサの測定抵抗値が下がる。歪センサの測定抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以下となったタイミングがＴｂである。Ｔｂで可変焦点レンズ駆動電源がオンになる。Ｔｃは電子眼鏡を顔面から外し始めたタイミングである。Ｔｃを過ぎると歪センサの変位量が増加し、歪センサの測定抵抗値が上がる。歪センサの測定抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以上となったタイミングがＴｄである。Ｔｄで可変焦点レンズ駆動電源がオフになる。Ｔｅは意図しない外力が加えられたタイミングである。Ｔｅでは歪センサの変位量が低下し、歪センサの測定抵抗値が下がる。しかし、意図しない外力が継続しない限り、Ｔｅの次の測定タイミングであるＴｆでは歪センサの電気抵抗が上がるために、可変焦点レンズ駆動電源はオンにならない。

実施の形態１の電子眼鏡を、皮膚がぬれた状態で着脱をくりかえしたが、誤動作は見られなかった。また、電子眼鏡と接触する皮膚部分に厚く化粧して着脱を繰り返したが、誤動作は見られなかった。

以上のように、皮膚の表面抵抗状態によらず、電子眼鏡の着脱のみで電源オンオフを良好に行うことができる電子眼鏡を実現することができた。なお、本実施の形態では、歪センサはテンプルに取り付けているが、装着時に弾性変形する智に断面積の少ない部分を設け、その部分に歪センサを取り付けても同様の制御が可能である。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の電子眼鏡の概略図を示す。図６において、基本構成は実施の形態1と同じであるが、左右両方のテンプル６に、第一の歪センサ８ａと第二の歪センサ８ｂの二つの歪センサが設けられている所が異なる。

電子眼鏡をかけたまま顔面を枕などに横を向いてもたれかかった場合、テンプル６の片側だけに歪センサ８を取り付けると、片側のテンプル６が電子眼鏡の非装着時と同じ変位となり、可変焦点レンズ駆動電源オンオフの誤動作につながる場合がある。そこで、両側のテンプル６に第一の歪センサ８ａと第二の歪センサ８ｂを取り付け、どちらか片方の歪センサ８の抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以下となったときに、可変焦点レンズ駆動電源をオン状態にする構成とした。可変焦点レンズ駆動電源のオフは、両方の歪センサ６の抵抗値が近接したタイミングで２回連続してオンオフ判断抵抗値以上となったときに行われるようにした。歪センサ６による計測はそれぞれ、例えば１秒間に１回のように間欠に行った。

図７を用いて、より詳細に電子眼鏡の着脱判断方法について説明する。図７は、本発明の実施の形態２における装着検出部の動作の説明図である。図７（ａ）が第一の歪センサの変位量の時間変化を、図７（ｂ）が第二の歪センサの変位量の時間変化を示している。歪センサの変位量は、歪センサが曲げられた状態であるほど、高い値としている。図７（ｃ）が第一の歪センサ及び第二の歪センサの抵抗値の測定タイミングを示している。Ｖ１のときに歪センサの抵抗値を測定しており、Ｖ０の時には測定を行っていない。図７（ｄ）が第一の歪センサの測定抵抗値の時間変化を、図７（ｅ）が第二の歪センサの測定抵抗値の時間変化を示している。図７（ｆ）が可変焦点レンズ駆動電源のオンオフ状態の時間変化を示している。

Ｔｇ以前は、まだ電子眼鏡を装着していない状態である。第一の歪センサ及び第二の歪センサの抵抗測定値はオンオフ判断抵抗値以上なので、可変焦点レンズ駆動電源はオフ状態である。Ｔｇは、電子眼鏡を顔面に装着を始めたタイミングである。Ｔｇを過ぎると第一の歪センサ及び第二の歪センサの変位量が低下し、歪センサの測定抵抗値が下がる。第一の歪センサもしくは第二の歪センサの測定抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以下となったタイミングがＴｈである。Ｔｈで可変焦点レンズ駆動電源がオンになる。Ｔｉは、電子眼鏡をかけたまま、顔面を枕などに横を向いてもたれかかったタイミングを示している。Ｔｉを過ぎると第一の歪センサの変位量が増加するため、第一の歪センサの抵抗値が上昇しオンオフ判断抵抗値を超える。しかし、第二の歪センサは変位量がさらに減少するため、第二の歪センサの測定抵抗値は上昇しない。この状態では、片側の歪センサしかオンオフ判断抵抗値を超えないため、可変焦点レンズ駆動電源はオンのままである。Ｔｊは電子眼鏡を顔面から外し始めたタイミングである。Ｔｊを過ぎると第二の歪センサの変位量が増加し、第二の歪センサの測定抵抗値が上がるため、両方の歪センサの測定抵抗値がオンオフ判断抵抗値を超えた状態となる。第一の歪センサ及び第二の歪センサの測定抵抗値が２回連続してオンオフ判断抵抗値以上となったタイミングがＴｋである。Ｔｋで可変焦点レンズ駆動電源がオフになる。

実施の形態２の電子眼鏡を、皮膚がぬれた状態で着脱をくりかえしたが、誤動作は見られなかった。また、電子眼鏡と接触する皮膚部分に厚く化粧して着脱を繰り返したが、誤動作は見られなかった。さらに、電子眼鏡を着用した状態で顔面を横向きに枕に押し付けたが、誤動作は見られなかった。

なお、本実施の形態では、歪センサは左右のテンプルに取り付けているが、装着時に弾性変形する左右の智に断面積の少ない部分を設け、その部分に歪センサを取り付けても同様の制御が可能である。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における電子眼鏡の概略図を示す。図８において、基本構成は実施の形態２と同じであるが、テンプル６の歪センサの取り付け場所９だけが、それ以外のテンプルと材料が異なっており、より弾性率が高い材料が用いられている所が異なる。

実施の形態１及び実施の形態２では、テンプルの歪センサの位置を、断面積を少なくすることで、曲げやすくしていた。しかし、眼鏡はファッション性が重視されるので、デザインによって、テンプルの断面積を部分的に細くできない場合がある。そこで、実施の形態３では、テンプルの断面積に関係なく歪センサを取り付けても変位を検出できるように、テンプルを部分的に弾性率が高い材料で作り、そこに歪センサを取り付けた。

テンプルの材料には、ステンレス系を用い、歪センサの取り付け場所のテンプル材料のみ、超弾性材料であるＴｉ−Ｎｉ合金を用いた。ステンレス系材料とＴｉ−Ｎｉ合金の接合には、エポキシ接着剤を用いた。歪センサは、歪センサの取り付け場所に弾性を持ったエポキシ・変成シリコーン樹脂系接着剤で接合した。

図９は、本発明の実施の形態３における歪センサの取り付け場所９の拡大図を示す。テンプル６と歪センサ８の取り付け場所である弾性材の接合部１８は、両者が嵌め合うように凹凸に加工され接着剤を介して接合されている。凸の稜線は、テンプル６の曲げられる方向に対して垂直に形成されており、テンプル６が曲げられたときに、接合部１８の接着強度を機械的に補助している。

実施の形態３の電子眼鏡を顔面に装着したところ、テンプル中で歪センサの取り付け場所が一番曲がりやすくなり、歪センサも正常に動作した。また、実施の形態３の電子眼鏡を、皮膚がぬれた状態で着脱をくりかえしたが、誤動作は見られなかった。さらに、電子眼鏡と接触する皮膚部分に厚く化粧して着脱を繰り返したが、誤動作は見られなかった。

なお、本実施の形態３では、歪センサは左右のテンプルに取り付けているが、装着時に弾性変形する左右の智に、弾性率が高い材料で構成された部分を設け、そこに歪センサを取り付けても、同様の制御が可能である。

本発明にかかる電子眼鏡は、テンプルに歪センサを設けて電源スイッチとして用いるために、皮膚の表面抵抗に左右されずに電子眼鏡の着脱だけで、電子回路部の電源をオンオフすることが可能で、操作上便利で快適であるとともに、より正確に電源の切り忘れを防止することができるという効果があり、電気的に焦点距離を可変させる電子眼鏡等に有用である。

本発明の実施の形態１における電子眼鏡の概略図 本発明の実施の形態１における電子眼鏡制御部の構成図 頭部と電子眼鏡の位置の関係を上から見た概略図 本発明の実施の形態１における歪センサの取り付け場所の拡大図 本発明の実施の形態１における装着検出部の動作の説明図 本発明の実施の形態２における電子眼鏡の概略図 本発明の実施の形態２における装着検出部の動作の説明図 本発明の実施の形態３における電子眼鏡の概略図 本発明の実施の形態３における歪センサの取り付け場所の拡大図 従来の電子眼鏡の概略図

符号の説明

１ 電子眼鏡
２ 可変焦点レンズ
３ リム
４ ブリッジ
５ 智
６ テンプル
７ フレーム
８ 歪センサ
８ａ 第一の歪センサ
８ｂ 第二の歪センサ
９ 歪センサの取り付け場所
１０ 電子眼鏡制御部
１１ 装着検出部
１２ 可変焦点レンズ駆動電源
１３ 装着検出部駆動電源
１４ 二つのテンプル間の最小幅
１５ 頭部の大きさ
１６ 頭部
１７ 接着剤
１８ 接合部
１９ 鼻パッド
２０ モダン
２１ 接触センサ

Claims (10)

1. フレームと前記フレームに取り付けられた可変焦点レンズからなる電子眼鏡において、
   前記可変焦点レンズを駆動するための電子回路部と、
   前記電子回路部に電力を供給するための電源と、
   前記フレームに取り付けられた歪センサと、
   前記歪センサからの出力を検出したときに前記電源に電力供給を指示する装着検出部を備えた電子眼鏡。
2. 前記歪センサは、前記フレームのテンプル又は智からなる歪検出部材に取り付けられた請求項請求項１に記載の電子眼鏡。
3. 前記歪検出部材の厚みは、前記歪センサを取り付けた場所のみ薄くなるような形状である請求項２に記載の電子眼鏡。
4. 前記歪検出部材は、剛性部材と弾性部材とから構成されており、前記歪センサは前記弾性部材上のみに形成されている請求項２に記載の電子眼鏡。
5. 前記装着検出部は、前記歪センサからの出力を所定の時間間隔で歪出力の有無を検出する歪検出ブロックと、
   前記歪検出ブロックの検出結果を記憶する歪記憶ブロックと、
   前記歪記憶ブロックの内容を参照して歪出力が連続して入力された時に前記電源に電力供給を指示する電力供給判断ブロックとを持つ請求項４記載の電子眼鏡。
6. フレームと前記フレームに取り付けられた可変焦点レンズからなる電子眼鏡において、
   前記可変焦点レンズを駆動するための電子回路部と、
   前記電子回路部に電力を供給するための電源と、
   前記フレームに取り付けられた第１と第２の歪センサと、
   前記第１又は第２の歪センサからの出力を検出したときに前記電源に電力供給を指示する装着検出部を備えた電子眼鏡。
7. 前記第１又は第２の歪センサは、前記フレームのテンプル又は智からなる歪検出部材に取り付けられた請求項６に記載の電子眼鏡。
8. 前記歪検出部材の厚みは、前記第１又は第２の歪センサを取り付けた場所のみ薄くなるような形状である請求項７に記載の電子眼鏡。
9. 前記歪検出部材は、剛性部材と弾性部材とから構成されており、前記第１又は第２の歪センサは前記弾性部材上のみに形成されている請求項７に記載の電子眼鏡。
10. 前記装着検出部は、前記第１又は第２の歪センサからの出力を所定の時間間隔で歪出力の有無を検出する歪検出ブロックと、
    前記歪検出ブロックの検出結果を記憶する歪記憶ブロックと、
    前記歪記憶ブロックの内容を参照して前記第１又は第２の歪出力が連続して入力された時に前記電源に電力供給を指示し前記第１又は第２の歪出力が連続して入力されない時に前記電源に電力供給の停止を指示する電力供給判断ブロックとを持つ請求項９記載の電子眼鏡。

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