JP2017192548A - アイウエア、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ノーズパッドに複数の電極が設けられる際、適切な眼電位信号を取得する。
【解決手段】アイウエアは、フレームと、フレームに接続される一対のノーズパッドであって、それぞれの上端部及び下端部に電極を有する一対のノーズパッドと、一対のノーズパッドの上端部の電極同士を電気的に接続する部材と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アイウエア、情報処理方法、及びプログラムに関する。

従来、右、左のノーズパッドそれぞれに、２つの電極を設け、その電極を用いて眼電位を検出するアイウエアが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２１５３５６号公報

ここで、通常のノーズパッドは、平らな形状、もしくは、鼻に接触する面が緩やかな凸形状となっており、ノーズパッド内の１つの領域が鼻に接触する傾向にある。しかしながら、ノーズパッド内に設けられた２つの電極を用いて眼電位が検出される際、２つの電極は装着時に鉛直方向にできるだけ離間されて設けられるため、１つの領域が鼻に接触する状況では、一方の電極が鼻に接触するときに、他方の電極が鼻に接触しなかったり、接触不良となったりすることがあった。この場合、適切な眼電位信号を取得することが困難になってしまう。

そこで、本発明は、ノーズパッドに複数の電極が設けられる際、適切な眼電位信号を取得することを目的の一つとする。

本発明の一態様におけるアイウエアは、フレームと、前記フレームに接続される一対のノーズパッドであって、それぞれの上端部及び下端部に電極を有する一対のノーズパッドと、前記一対のノーズパッドの前記上端部の電極同士を電気的に接続する部材と、を有する。

また、本発明の他の態様におけるアイウエアは、上端部の第１電極及び下端部の第２電極を有する右ノーズパッドと、上端部の第３電極及び下端部の第４電極を有する左ノーズパッドと、処理部と、を備えるアイウエアであって、前記処理部は、前記第１電極に基づく第１信号、前記第２電極に基づく第２信号、前記第３電極に基づく第３信号、及び前記第４電極に基づく第４信号を取得し、前記第１信号及び前記第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定し、前記第１信号及び前記第３信号が前記所定範囲内であれば、前記第１信号と前記第２信号との差分を示す第１差分信号、及び前記第３信号と前記第４信号との差分を示す第２差分信号を算出し、前記第１信号及び前記第３信号のいずれか１つのみが前記所定範囲内であれば、前記第２信号及び前記第４信号それぞれと、前記所定範囲内の前記第１信号又は前記第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出し、前記第１差分信号及び前記第２差分信号を出力する。

本発明の態様によれば、ノーズパッドに複数の電極が設けられる際、適切な眼電位信号を取得することができる。

実施例におけるメガネの前方からの一例を示す斜視図である。 実施例におけるメガネの後方からの一例を示す斜視図である。 実施例における処理装置の一例を示すブロック図である。 実施例１におけるノーズパッドに関する構成例を示す図である。 実施例２におけるノーズパッドに関する構成例を示す図である。 実施例２における処理部の機能構成の一例を示す図である。 各電極により取得される信号値の一例を示す図である。 実施例２における処理部の処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

［実施形態］
実施形態では、生体信号として眼電位信号を例にし、理論的に同様の信号を測定可能な電極の位置としては、メガネに設けられる一対のノーズパッドを例にする。図１は、実施例におけるメガネ１００の前方からの一例を示す斜視図である。図２は、実施例におけるメガネ１００の後方からの一例を示す斜視図である。メガネ１００は、レンズ１１０及びフレーム１２０を備える。メガネ１００及びフレーム１２０は、アイウエアの一例である。

フレーム１２０は、一対のレンズ１１０を支持する。フレーム１２０は、リム１２２と、眉間部（例えばブリッジ）１２４と、ヨロイ１２６と、丁番１２８と、テンプル１３０と、モダン１３２と、一対のノーズパッド（鼻パッド）１４０と、電線（不図示）と、処理装置２００と、増幅部２５０とを有する。なお、メガネ１００の種類によっては、一枚レンズを用いることでフレームのブリッジ部分がない場合がある。この場合、一枚レンズの眉間部分を眉間部とする。

リム１２２は、レンズ１１０を保持し、前面及び後面を有する。後面は、テンプル１３０を折り畳む側の面であり、前面は、後面に対向する面である。ヨロイ１２６は、リム１２２の外側に設けられ、丁番１２８によりテンプル１３０を回転可能に保持する。テンプル１３０は、使用者の耳の上部を押圧して、この部位を挟持する。モダン１３２は、テンプル１３０の先端に設けられる。モダン１３２は、使用者の耳の上部に接触する。リム１２２、ヨロイ１２６、丁番１２８、テンプル１３０、及びモダン１３２は、それぞれ左右一対に設けられる。なお、モダン１３２は、必ずしもメガネ１００に設ける必要はない。

一対のノーズパッド１４０は、右ノーズパッド１４２及び左ノーズパッド１４４を含む。右ノーズパッド１４２は、第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２を含み、左ノーズパッド１４４は、第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２を含む。

第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２は、使用者の右眼の眼電位を検出する。第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２は、使用者の左眼の眼電位を検出する。このように、眼電位を検出するための電極を、使用者の皮膚に必然的に接触するノーズパッドの表面に設ける。これにより、使用者の眼の周囲に二対の電極を接触させるのに比べて、使用者の皮膚に与える負担を軽減することができる。

実施形態においては、例えば、第１電極Ｅ１０及び第３電極Ｅ２０を接地電極（グランド）とする。また、接地電極により検知される値は、ほぼゼロである。眼電位の検出目的に応じて、第１電極Ｅ１０の第１電位と第２電極Ｅ１２の第２電位との差分値を用いたり、平均値を用いたりする。第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２についても、第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２に関して用いる信号と同様である。

処理装置２００は、例えば、テンプル１３０に設けてもよい。これにより、メガネ１００を正面から見たときのデザイン性を損なうことがない。処理装置２００の設置位置は、必ずしもテンプル１３０である必要はないが、メガネ１００を装着した際のバランスを考慮して位置決めすればよい。処理装置２００は、電線を介して増幅部２５０に接続される。なお、処理装置２００と、増幅部２５０とは、無線を介して接続されてもよい。

増幅部２５０は、第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２、並びに第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２の近傍（例えば眉間部）に設けられ、増幅対象の各電極と電線を介して接続される。増幅部２５０は、各電極が検出した眼電位を示す眼電位信号を取得する。例えば、増幅部２５０は、第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２、並びに第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２により検出された眼電位を示す眼電位信号を増幅する。また、増幅部２５０は、第１電極Ｅ１０による眼電位信号（第１信号）と第２電極Ｅ１２による眼電位信号（第２信号）の差分を示す第１差分信号を増幅してもよい。同様に、増幅部２５０は、第３電極Ｅ２０による眼電位信号（第３信号）と第４電極Ｅ２２による眼電位信号（第４信号）の差分を示す第２差分信号を増幅してもよい。

また、増幅部２５０は、眼電位信号を演算する処理部を有していれば、増幅する前又は増幅した後の各眼電位信号のサンプリング値に対する、上述した差分値又は平均値を求めるための加減処理を行ってもよい。増幅部２５０により増幅された信号又は処理された信号は、処理装置２００に出力される。

外部装置３００は、通信機能を有する情報処理装置である。例えば、外部装置３００は、使用者が所持する携帯電話及びスマートフォン等の携帯通信端末やパーソナルコンピュータ等である。外部装置３００は、図３に示す送信部２０４から受信した眼電位に関する信号に基づく処理を実行する。例えば、外部装置３００は、受信した眼電位に関する信号から、瞬目や視線移動を検出する。

＜処理装置２００の構成＞
図３は、実施例における処理装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、処理装置２００は、処理部２０２、送信部２０４、６軸センサ２０６、及び電源部２０８を有する。また、第１電極Ｅ１０及び第２電極Ｅ１２、並びに第３電極Ｅ２０及び第４電極Ｅ２２は、例えば増幅部を介して電線を用いて処理部２０２に接続される。なお、処理装置２００の各部は、一方のテンプルに設けられるのではなく、一対のテンプルに分散して設けられてもよい。６軸センサ２０６は、必ずしも設けられなくてもよい。

６軸センサ２０６は、３軸加速度センサ及び３軸角速度センサである。また、これらの各センサは別個に設けられてもよい。６軸センサ２０６は、検出したセンサ信号（又は検出データとも称す）を処理部２０２に出力する。

処理部２０２は、例えばプロセッサやメモリを含み、増幅部２５０から増幅された眼電位信号を取得し、処理する。例えば、処理部２０２は、第１電極Ｅ１０を基準とした第２電極Ｅ１２の電位を示す基準眼電位信号（例えば第１差分信号）を処理してもよい。また、処理部２０２は、第３電極Ｅ２０を基準とした第４電極Ｅ２２の電位を示す基準眼電位信号（例えば第２差分信号）を処理してもよい。

このとき、処理部２０２は、右眼及び左眼において、各電極から検出された眼電位に基づいて、眼の垂直方向及び／又は水平方向の動きを示す信号となるように処理を行ってもよい。

送信部２０４は、処理部２０２によって処理された各信号を外部装置３００に送信する。例えば、送信部２０４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及び無線ＬＡＮ等の無線通信、又は有線通信によって各信号を外部装置３００に送信する。電源部２０８は、処理部２０２、送信部２０４、６軸センサ２０６等に電力を供給する。

ここで、上述した眼電位信号に関する処理は、各電極が鼻に適切に接触していることを前提としている。しかし、アイウエア１００の装着具合によって、１以上の電極が鼻に非接触又は接触不良となっていることがある。特に、接地電極とする上端部の第１電極Ｅ１０又は第３電極Ｅ２０が非接触又は接触不良となると、適切な眼電位信号が取得できない。そこで、上端部の電極の一部が鼻と非接触又は接触不良であっても、適切に眼電位を取得することが可能な実施例１及び実施例２に関する構成について、以下説明する。

＜実施例１＞
実施例１では、物理的な構成を用いることにより、上端部の電極の一部が鼻と非接触又は接触不良であっても、適切に眼電位を取得することができる。図４は、実施例１におけるノーズパッド１４２及び１４４に関する構成例を示す図である。図４に示す例では、簡単のため、ノーズパッドや電極のみを用いてアイウエアを表現する。

図４に示す例では、アイウエア１００の装着時のノーズパッド１４２及び１４４が示される。図４に示すように、例えば、右ノーズパッド１４２の表面に、上端部の第１電極Ｅ１０、下端部の第２電極Ｅ１２が設けられ、左ノーズパッド１４４の表面に、上端部の第３電極Ｅ２０、下端部の第４電極Ｅ２２が設けられる。

このとき、接地電極となる上端部の電極のうち、少なくとも１つが鼻に接触しない、又は接触不良になると、非接触／接触不良の眼電位信号を適切に取得することができない。そのため、実施例１では、鼻に接触しない又は接触不良の可能性がある上端部の電極同士を結線（電気的に接続）することで、鼻に接触している側の電極の電位を、両上端部の電極の基準電位として共通で用いることができる構成を採用する。例えば、上端部の第１電極Ｅ１０及び第３電極Ｅ２０を結線する部材Ｌが設けられる。部材Ｌは、金属の電線等である。また、部材Ｌは、ノーズパッドやフレーム内を通すことで、外部に視認できないようにするとよい。

これにより、上端部の第１電極Ｅ１０及び第３電極Ｅ２０が導通しているため、一方が適切に鼻に接触していれば、それを基準電位として、処理部２０２は、両上端部の電極で共通して基準電位を用いることができる。

また、第１電極Ｅ１０及び第３電極Ｅ２０を用いて導通させることで、接触対象の鼻に対して２つの方向から接触を図ることができ、少なくともいずれか一方で適切に鼻に接触させる可能性を高めることができる。

以上、実施例１によれば、第１電極Ｅ１０及び第３電極Ｅ２０が導通しているため、いずれか一方の電極が適切に接触されれば、適切な眼電位信号を取得することができるようになる。

＜実施例２＞
実施例２では、ソフトウェアを用いることにより、上端部の電極が鼻と非接触又は接触不良であっても、眼電位を適切に取得することができる。図５は、実施例２におけるノーズパッド１４２及び１４４に関する構成例を示す図である。なお、実施例２の物理的な構成は、実施例１の結線用の部材Ｌがない構成と同じである。

実施例２では、処理装置２０の処理部２０２において、グランドとして不適切な信号を判定し、その信号を適切な信号値に置き換える。例えば、処理部２０２は、所定範囲内（例えば絶対値が１μＶ以内）に含まれる信号を適切な信号とし、この所定範囲外の信号が有る場合、所定範囲外の信号を、所定範囲内の信号に置き換える。

上記処理を実行するため、処理部２０２は、グランド信号を適切化する機能を有する。図６は、処理部２０２の機能構成の一例を示す図である。図６に示す例では、処理部２０２は、取得部３０２、判定部３０４、算出部３０６、及びエラー処理部３０８を有する。

取得部３０２は、各電極から、第１電極Ｅ１０に基づく第１信号、第２電極Ｅ１２に基づく第２信号、第３電極Ｅ２０に基づく第３信号、及び第４電極Ｅ２２に基づく第４信号を取得する。

判定部３０４は、基準電位としての役割がある第１信号及び第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定する。判定結果は、算出部３０６に出力される。

算出部３０６は、第１信号及び第３信号が所定範囲内であれば、第１信号と第２信号との差分を示す第１差分信号、並びに第３信号及び第４信号との差分を示す第２差分信号を算出する（式（１）及び（２）参照）。
第１差分信号＝｜第２信号−第１信号｜ ・・・式（１）
第２差分信号＝｜第４信号−第３信号｜ ・・・式（２）

また、算出部３０６は、第１信号及び第３信号のいずれか１つのみが所定範囲内であれば、第２信号及び第４信号それぞれと、所定範囲内の第１信号又は第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出する（式（３）及び（４）参照）。
第１差分信号＝｜第２信号−（第１信号及び第３信号のうち、所定範囲に入る信号）｜
・・・式（３）
第２差分信号＝｜第４信号−（第１信号及び第３信号のうち、所定範囲に入る信号）｜
・・・式（４）

エラー処理部３０８は、第１信号及び第３信号が所定範囲外であれば、エラー処理を実行する。エラー処理は、外部装置３００の表示画面にエラーを表示したり、音声等でエラーを通知したりすることで、ユーザに対してアイウエア１００を装着し直しさせるように報知する処理である。これにより、ユーザに対して、アイウエアの１００を装着し直しさせて、処理部２０２は、その後に適切な眼電位信号を取得することができるようになる。 なお、第１信号及び第３信号が所定範囲外の場合、エラー処理部３０８による処理ではなく、算出部２０６により、所定範囲内の予め設定された信号値を用いて、各差分信号を算出するようにしてもよい。

図７は、各電極により取得される信号値の一例を示す図である。図７に示すＧＮＤ＿Ｒは、第１電極Ｅ１０により取得される第１信号であり、ＳＩＧＮＡＬ＿Ｒは、第２電極Ｅ１２により取得される第２信号であり、ＧＮＤ＿Ｌは、第３電極Ｅ２０により取得される第３信号であり、ＳＩＧＮＡＬ＿Ｌは、第４電極Ｅ２２により取得される第４信号である。これらの信号値は、取得部３０２により取得される。

ここで、判定部３０４は、ＧＮＤ＿ＲとＧＮＤ＿Ｌが、所定範囲内（絶対値が１μＶ以内）に入るか否かを判定する。例えば、両信号とも所定範囲内であるｔ＝４の時点では、算出部３０６は、第１差分信号（０．１１＝０．２１−０．１）、第２差分信号（０．１９＝０．２９−０．１）を算出する。

また、ｔ＝３の時点では、ＧＮＤ＿Ｌ（＝２．１０）が所定範囲外となる。よって、差算出部３０６は、ＧＮＤ＿Ｌとして、又はＧＮＤ＿Ｌの代わりに、所定範囲内のＧＮＤ＿Ｒ（０μＶ）を用いて、第１差分信号（０．３５＝０．３５−０）、第２差分信号（０．３３＝０．３３−０）を算出する。

これにより、接地電極となる電極に接触不良があっても、他の接地電極で取得された眼電位信号を用いることで、適切な眼電位信号を取得することができるようになる。

＜動作＞
次に、実施例２における処理部２０２の動作について説明する。図８は、実施例２における処理部２０２の処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すステップＳ１０２で、取得部３０２は、各電極に基づく信号（第１〜第４信号）を取得する。

ステップＳ１０４で、判定部３０４は、第１信号及び第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定する。判定結果が肯定であれば（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６に進み、判定結果が否定であれば（ステップＳ１０４−ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０６で、算出部３０６は、第１信号と第２信号との差分を示す第１差分信号、及び第３信号及び第４信号との差分を示す第２差分信号を算出する（例えば式（１）及び（２）参照）。

ステップＳ１０８で、判定部３０４は、第１信号及び第３信号のいずれか１つのみが、所定範囲内であるか否かを判定する。判定結果が肯定であれば（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１０に進み、判定結果が否定であれば（ステップＳ１０８−ＮＯ）、処理はステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１０で、算出部３０６は、第２信号及び第４信号それぞれと、所定範囲内の第１信号又は第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出する（例えば式（３）及び（４）参照）。

ステップＳ１１２で、エラー処理部３０８は、エラー処理を実行する。ステップＳ１０６、Ｓ１１０、及びＳ１１２の後は、処理はステップＳ１０２に戻る。また、ステップＳ１０６及びＳ１１０で算出された第１差分信号及び第２差分信号は、送信部２０４を介して外部装置３００に出力される。

なお、図８で説明した処理のフローに含まれる各処理ステップは、処理内容に矛盾が生じない範囲で、任意に順番を変更して又は並列に実行することができるとともに、各処理ステップ間に他のステップを追加してもよい。また、便宜上１ステップとして記載されているステップは、複数ステップに分けて実行することができる一方、便宜上複数ステップに分けて記載されているものは、１ステップとして把握することができる。

以上、実施例２によれば、ソフトウェアによる処理を用いて、ノーズパッドに複数の電極が設けられる際、１つの電極が適切に接触していなくても、眼電位信号を適切に取得することができる。

以上、本発明について実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ メガネ
１２０ フレーム
１２４ 眉間部
１４０ ノーズパッド
Ｅ１０ 第１電極
Ｅ１２ 第２電極
Ｅ２０ 第３電極
Ｅ２２ 第４電極
Ｌ 結線部材

Claims (7)

1. フレームと、
   前記フレームに接続される一対のノーズパッドであって、それぞれの上端部及び下端部に電極を有する一対のノーズパッドと、
   前記一対のノーズパッドの前記上端部の電極同士を電気的に接続する部材と、
   を有するアイウエア。
2. 前記部材は、前記部材及び／又は前記フレームの内部に設けられる、請求項１に記載のアイウエア。
3. 右ノーズパッドに設けられる、上端部の第１電極及び下端部の第２電極と、左ノーズパッドに設けられる、上端部の第３電極及び下端部の第４電極とから、前記第１電極に基づく第１信号、前記第２電極に基づく第２信号、前記第３電極に基づく第３信号、及び前記第４電極に基づく第４信号を取得し、
   前記第１信号及び前記第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定し、
   前記第１信号及び前記第３信号が前記所定範囲内であれば、前記第１信号と前記第２信号との差分を示す第１差分信号、及び前記第３信号と前記第４信号との差分を示す第２差分信号を算出し、
   前記第１信号及び前記第３信号のいずれか１つのみが前記所定範囲内であれば、前記第２信号及び前記第４信号それぞれと、前記所定範囲内の前記第１信号又は前記第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出し、
   前記第１差分信号及び前記第２差分信号を出力する、処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
4. 前記第１信号及び前記第３信号が前記所定範囲外であれば、エラー処理を前記コンピュータがさらに実行する、請求項３に記載の情報処理方法。
5. 前記第１電極及び前記第３電極は、接地電極である、請求項３又は４に記載の情報処理方法。
6. 右ノーズパッドに設けられる、上端部の第１電極及び下端部の第２電極と、左ノーズパッドに設けられる、上端部の第３電極及び下端部の第４電極とから、前記第１電極に基づく第１信号、前記第２電極に基づく第２信号、前記第３電極に基づく第３信号、及び前記第４電極に基づく第４信号を取得し、
   前記第１信号及び前記第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定し、
   前記第１信号及び前記第３信号が前記所定範囲内であれば、前記第１信号と前記第２信号との差分を示す第１差分信号、及び前記第３信号と前記第４信号との差分を示す第２差分信号を算出し、
   前記第１信号及び前記第３信号のいずれか１つのみが前記所定範囲内であれば、前記第２信号及び前記第４信号それぞれと、前記所定範囲内の前記第１信号又は前記第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出し、
   前記第１差分信号及び前記第２差分信号を出力する、処理をコンピュータに実行させるプログラム。
7. 上端部の第１電極及び下端部の第２電極を有する右ノーズパッドと、
   上端部の第３電極及び下端部の第４電極を有する左ノーズパッドと、
   処理部と、を備えるアイウエアであって、
   前記処理部は、
   前記第１電極に基づく第１信号、前記第２電極に基づく第２信号、前記第３電極に基づく第３信号、及び前記第４電極に基づく第４信号を取得し、
   前記第１信号及び前記第３信号が、所定範囲内であるか否かを判定し、
   前記第１信号及び前記第３信号が前記所定範囲内であれば、前記第１信号と前記第２信号との差分を示す第１差分信号、及び前記第３信号と前記第４信号との差分を示す第２差分信号を算出し、
   前記第１信号及び前記第３信号のいずれか１つのみが前記所定範囲内であれば、前記第２信号及び前記第４信号それぞれと、前記所定範囲内の前記第１信号又は前記第３信号との差分を示す第１差分信号及び第２差分信号を算出し、
   前記第１差分信号及び前記第２差分信号を出力する、アイウエア。

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