JP2021505929A - 運転状態を検出するための光学装置及び手段 - Google Patents

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Abstract

車両を運転することが可能なユーザによって使用されることを意図した光学装置であって、前記光学装置は、a.制御可能な可変色調レンズと、b.コントローラと、を備え、このコントローラが、光学装置を少なくとも2つの異なるモードの間で切り替えるように構成されており、少なくとも1つのモードが運転モードであり、且つ、光学装置が前記運転モードにあるとき、レンズの制御パラメータが少なくとも1つの運転基準を満たしている。

Description

本発明は、アイウエア(eyewear)の分野に関し、より具体的には、光学特性、最も重要には透過率を、所与のパラメータのセットに応じて制御することが可能な眼鏡の分野に関する。
1個のアイウエアの適切な光学特性は、前記1個のアイウエアの使用条件によって決まる。最も重要なのは、透過率の値が低いと、運転に不適合になる可能性があることである。実際、運転には重要な反応性、及び周囲を非常に良く知覚することが必要であり、それは、不十分な透過率によって妨げることはできない。
制御可能な可変色調レンズ(CVL:controllable variable−tint lenses)の発展とともに、運転状態に適合させることが可能な光学装置の開発は手の届くところに来ている。
運転状態が検出されると、運転者のスマートフォンの一部の機能性を使用不可にすることが、米国特許第8706143号明細書から知られている。同様の先行技術は、運転状態を検出するための異なる手段、例えば、腕時計などを含め、見出すことができる。
運転状態を検出するための既知の独立型の手段は、運動分析器、風景分析器、GPS等を含む。
しかしながら、本出願人の知る限り、例えば、可変のτv、又は可変の色を含む広範囲の透過率を有し、また同時に、アイウエアのユーザが確実に安全に運転できるようにすることが可能なアイウエアを提供する必要が依然として存在する。
本発明は、車両を運転することが可能なユーザによって使用されることを意図した光学装置を提供することにより、上述の問題を解決するが、前記光学装置は、
a.少なくとも1つの制御可能な可変色調レンズと、
b.コントローラと、
を備え、
このコントローラが、光学装置を少なくとも2つの異なるモードの間で切り替えるように構成されており、少なくとも1つのモードが運転モードであり、且つ、光学装置が前記運転モードにあるとき、レンズの制御パラメータが少なくとも1つの運転基準を満たしている。
光学装置の光学特性を特徴付けするために使用される光学的値は、例えば、τv及びQ信号を含む。
制御パラメータは、最小透過率であることが好ましい。
本発明による好適な光学装置は、複数のセンサと、手動又は自動のいずれかで透過率が修正可能な1対のレンズと、が収容可能なフレームを備えるアイウエアである。フレームは、スマートフォンなどの外部装置と相互作用するための手段を含むことができる。フレームは、入力パラメータのセットの関数としてのレンズの特性を制御するように、アルゴリズムを実行するための手段を含むこともまた可能である。
レンズの透過率が自動で制御される場合、それは任意の既知の方法によって制御することができる。レンズの透過率を自動で制御するための好適な方法が、国際公開第2017/009544号パンフレットに記載されている方法である。
等式(1)により、τvの定義が与えられる。式中、SD65(λ)は、発光体D65のスペクトル再分配であり、T(λ)は、ガラススペクトル透過曲線であり、V(λ)は、人間の目の相対的な比視感度に関連した曲線である。
Figure 2021505929
Q信号は、色に関連した標準化後のパラメータである。4つの異なるQ信号があり、それらは、緑色、赤色、青色、及び黄色に相当する。Q信号は、それらが最小閾値を上回った場合に交通信号機の光が必ず正確に視認されるように、設定される。Q値は、サングラスに関する規準であるISO 12311で定義されている。
車両は、通常、自動車、オートバイ又は任意の運転可能な車両などの、自走車両である。自走車両の運転には通常、高速で混雑した交通を伴う。そのため、安全性を保つためには、ユーザが、周囲に関するあらゆる適切な光学的情報を高い信頼度で得る能力を保つことが重要である。このような車両の運転には通常、法的枠組みを伴う可能性がある。典型的には、大半の国々は、アイウエアについて、運転時にクラス4レジーム以下の暗さ、すなわち、8%未満のτvを禁じている道路交通法を有している。
光学装置の透過率は、薄暗がり又は夜間運転などの低照度条件の場合には、特に高いことが必要である。法的枠組みは、この要件を考慮に入れている場合が最も多く、τvが少なくとも75%でなければ、夜間に運転することは可能ではない。
制御可能な可変色調レンズは、光学的パラメータ、例えば、その透過率が、好ましくは、フレームに組み込まれた電子的な手段を通して制御することが可能なアイウエアである。このようなレンズの例には、エレクトロクロミックレンズ及び液晶レンズが含まれる。
その最も広義の意味では、エレクトロクロミズムという語は、電気信号が印加されると、色を可逆的に変化させる任意の材料に対するものとすることができる。しかしながら、本明細書で使用する場合、それは単に、酸化及び還元によって光学特性の可逆変化を受ける材料を示す。通常、エレクトロクロミック材料は、電場が印加されていないときには無色であり、電場が印加されているときには色がついている場合がある。
エレクトロクロミックレンズなどのエレクトロクロミック装置、すなわち、エレクトロクロミック化合物を含有している装置は、その吸光度が電場の存在のみによって決まり、したがって、少なくとも2つの状態、すなわち、色のある状態(電気的に作動しているとき)、及び消色状態(作動していないとき)を有する場合がある。装置の光透過特性は、エレクトロクロミック化合物の性質によって決まる。
本発明で使用されるコントローラは、制御可能な可変色調レンズと相互作用するように構成されており、その性質は制御可能な可変色調レンズによって決まる場合がある。制御可能な可変色調レンズがエレクトロクロミックレンズである場合には、コントローラは、エレクトロクロミックレンズに影響を及ぼすように適切な電気信号を印加することができる。コントローラは、好ましくは、運転状態を検出するための手段とインタフェースされるように構成されている。
運転状態を自動で検出するための手段は、非常に有用であることを証明し得る。実際、制御可能な可変色調レンズの着用者は、おそらく、透過率がクラス3を上回るレンズでの運転が禁止されていることに気付いていない可能性がある。また、これに気付いている着用者には、着用者が、例えば、フレームのボタンを介して手動で操作して、眼鏡がクラス3を超えて暗くならないようにせねばならないのであれば、運転時の邪魔になる。
運転状態を検出するための手段は、好ましくは、飛行時間型のセンサ、慣性測定装置、GPS、自動車によって発せられた通信信号を認識するための手段、風景分析手段、複数の周囲光センサ、及び/又はUVセンサの中で選ばれる。
例えば、着用者が運転している場合であれば、車両のフロントガラス又は天井を飛行時間型のセンサによって検出することができる。飛行時間型のセンサが、ある特定の閾値、例えば、1m未満の距離を測定した場合、ユーザは運転状態にあると判断することができる。飛行時間型のセンサの軽微な短所は、窓越しに見ているといったような、非運転状況に騙される可能性があることである。
フレーム内部の慣性測定装置、又はユーザのスマートフォン、さらには腕時計の内部の慣性測定装置をアルゴリズムと一緒に使用すれば、運転状態を検出することができる。
スマートフォンのGPS、又は自動車のGPS、さらにはフレームに組み込まれたGPSを使用すれば、運転者の加速度及びスピードを評価することができる。これにより非常に信頼度が高くなるが、電力消費量が大きくなる。
車両によって特に発せられた任意の信号のフレームによる検出を使用すれば、運転状態を高い信頼度で検出することができる。通常、新世代の自動車には、Bluetooth又はZigbee接続などの、内部接続が装備されており、ますます広く普及する可能性が非常に高い。フレーム又はユーザのスマートフォンであれば、自動車の内部接続を検出して運転状態を判断できる場合がある。このようなシステムにより、運転状態を高い信頼度で判断することが可能になる。ただし、それには、フレームに内部接続チップを埋め込み、自動車の内部接続を作動させる必要がある。
風景分析手段からなる、運転状態を検出するための手段は、フレーム内部の広視野カメラのセンサのデータに適用される信号処理を含む。これらは十分満足なものであることが証明されているが、十分小型のカメラをフレームに組み込み、高度なアルゴリズムをフレームのマイクロコントローラに組み込むことが必要である。
この代わりとして、2つの周囲光センサであれば、一方を順方向に向けて、もう一方を上向き方向に、地面に垂直に向けてフレームに組み込むことができる。第1の周囲光センサが多量の可視光を検出する一方で、第2の周囲光センサがはるかに少量の可視光を検出する場合、着用者は内部に位置しており、外側を見ていると判断することが可能であり、それは運転状態に相当する。車両の天井は、概して、部屋の天井よりもはるかに低いので、着用者が窓を見ているかどうか、又は着用者が車両の内部にいるかどうかを満足の行く精度で判断することが可能である。
運転状態を検出するための最も好適な手段は、UVセンサを、場合によってはフレーム内部の1つ又は複数の周囲光センサと関連付けさせて、使用することである。大多数の産業用透明性材料はUVを吸収するが、遮断波長は、透過率の測定が2台の自動車のフロントガラス及び側部前面窓に関して実現されたことを示す図1に図示されるように、フロントガラスと窓との間で異なっている場合がある。そのため、UV範囲内の、UVA若しくはUVB範囲のいずれかで、1つ又は複数のスペクトル域を選ぶことによって、ユーザが運転席に着座しているかどうかを高い信頼度で検出することが可能である。この解決策は、典型的な制御可能な可変色調レンズのフレームで、低電力消費量で容易に実装することができる。
季節、一日の中での時間帯、気象条件、及び/又は、地球上の場所、並びに太陽に向けた着用者の頭の位置に応じてセンサのデータを使用して運転状態を検出するために、好ましくは、異なるアルゴリズムが用いられる。
コントローラは、運転モードと、前記少なくとも2つの異なるモードのうちのもう1つのモードとの間で切り替えるように、手動でトリガされるように構成することもまた可能である。その場合には、光学装置全体は、運転状態を検出するための手段を完全に奪われる可能性がある。しかしながら、この代わりに、運転状態を検出するための手段を含むこと、並びに、手動の使用法及び自動の使用法の両方を有することもまた可能である。両方の使用法を組み合わせることもまた可能である。例えば、光学装置の光学特性なら手動で変更できるが、運転状態を検出するための手段が、着用者が実際に運転していることを検出した場合は常に、ユーザを阻止し、非運転モードに切り替えられないようにすることができる。
少なくとも1つの運転基準は、好ましくは、レンズの最小透過率が閾値を厳密に上回っていること、より好ましくは、8%を厳密に上回っていることを含む。実際のところ、8%を厳密に上回っている最小透過率はクラス4+のレンズに相当し、これは、大半の国々の法的枠組みに相当する。
少なくとも1つの運転基準は、レンズの最小透過率が閾値を厳密に上回っていることを含むことができ、閾値は、外部光度に応じて異なっている場合があり、夜間で75%を厳密に上回っていることが好ましい。本明細書で使用する場合、夜間とは、太陽が地球の反対側を照らしているために目で見えなくなったことで、直射日光が着用者に到達しなくなった一日の時間帯を指す。しかしながら、外部光度が閾値未満である場合は常に、たとえ夜間でなくても、このような閾値を有利に使用することもまた可能であることが明白である。実際、外部光度が低くなると、車両の運転者が光学的情報を知覚することは困難になる。そのため、光学装置の透過率を高くして、着用者に利用可能な光学的情報のレベルを許容可能にしておくことが必要である。
運転基準はまた、すべての運転状態で、レンズを通して見られるQ信号係数が閾値を上回っていることを含むことも可能である。実際、光学装置の着用者が依然として色を正しく知覚できることが重要である。自動車の運転者の場合には、レンズを通して見られる様々なQ信号は、運転者が交通信号機の光の色を区別できるように十分に大きいことが好ましい。
制御可能な可変色調レンズは、エレクトロクロミックレンズとすることが可能である。或いは、制御可能な可変色調レンズは、液晶レンズとすることもまた可能である。或いは、制御可能な可変色調レンズは、「ゲスト−ホスト」技術によって得ることもまた可能であるとともに、液晶マトリクスに埋め込まれた二色性色素及び追加の化合物を含有することが可能である。
コントローラは、運転状態の変化の後に、好ましくは、光度の変化の後に、より好ましくは、トンネルによって起こった光度の変化の後に、レンズの特性を変更するように構成することができる。これにより、光学装置が運転状態の変化に反応して適応することが可能になる。
本発明は、少なくとも2つの異なるモードの間でレンズを切り替えることが可能なコントローラとインタフェースされるように構成された、制御可能な可変色調レンズにもまた関し、そこでは、少なくとも1つのモードが運転モードであり、且つ、レンズが運転モードにあるとき、レンズの最小透過率が、少なくとも1つの運転基準を満たしている。
本発明は、本発明による光学装置の利用方法にもまた関し、この方法は、運転モードに関するデータを受信すると、レンズの透過率を制御して、少なくとも1つの運転基準を満たすレンズの最小透過率を設定するステップを含む。
本発明は、コンピュータプログラムにもまた関し、前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行される場合は常に、請求項13に記載の方法を実行するための命令を含む。
本発明は、下記の図面と併せて以下の本発明の実施形態の詳細な説明から、より完全に理解されることになるが、本発明はそれらに限定されるものではない。
2台の自動車のフロントガラス、及び側部前面窓に関して実現された透過率測定値の比較を示すグラフである。 本発明による光学装置の利用方法のステップを示すフローチャートである。 車両内部の運転者の概略的な側面図である。 図3の運転者を上から見た図である。
本発明の例示的な実施形態では、自動車の運転者には、エレクトロクロミックレンズのアイウエアが提供されている。前記エレクトロクロミックレンズのアイウエアは、2つの異なるモードを有し、一方のモードは運転要件に適合されていることで、着用者が運転しているとき、アイウエアがその運転モードにあるようになっており、このモードは、透過率が、必ず安全で快適な運転が可能な状態になっているようにする。
アイウエアは、可変のτv及び可変の色を有する広範囲の透過率を提供しながら、着用者が確実に安全運転できるようにする。
2つの異なるモードの間の違いは、エレクトロクロミックレンズの光学特性、特に、その透過率にある。本例示的な実施形態では、光学特性は、τvの点、及びスペクトル特性(色相彩度)の点の両方において異なっている。
運転モードにより、日中の運転の場合の8%を超えるτv、夜間に運転する場合の75%を超えるτv、及び、交通信号機の光を正しく区別することを可能にする最小閾値を超える、レンズを通るQ信号、のうちの少なくとも1つの中で選ばれた、少なくとも1つの運転基準に準拠したフィルタリング特性が可能になる。例えば、この運転モードは、より暗いモード、又は異なる色/スペクトル特性を有するモードを使用させないようにすることができ、これらのモードは、非運転モードにおいてのみ利用可能である。もう一方のモードは他の使用法に適合されており、少なくとも1つの運転基準に準拠しない少なくとも1つの異なるフィルタリング特性を有する。
加えて、着用者の快適さを向上させるために、運転モードは、少なくとも1つの運転基準に準拠するように適合させることができる。例えば、レンズの反応期間、又は透過率のレベル、レンズの色を適合させることができる。
運転モードは、自動で検出するか、又は手動で選択することができる。運転状態を自動で検出するための手段は、フレーム内に、又は、着用者のフレームと通信している限りにおいて、着用者の周囲、例えば、着用者のスマートフォン、若しくは着用者の自動車それ自体に、直接組み込むことができる(Bluetooth、WiFi、IoT、LiFi等)。
この例示的な実施形態では、運転状態を検出するためのいくつかの手段は、それらの信頼度及び効率を高めるために一緒に組み合わせられる。
本発明で使用される運転状態を検出するための手段は、アイウエアのフレーム内部の2つの周囲光センサと関連付けされたUVセンサを含む。大多数の産業用透明性材料はUVを吸収するが、遮断波長は、透過率の測定が2台の自動車のフロントガラス及び側部前面窓に関して実現されたことを示す図1に図示されるように、フロントガラスと窓との間で異なっている場合がある。そのため、UV範囲内の、UVA若しくはUVB範囲内の両方で、1つ又は複数のスペクトル域を選ぶことによって、ユーザが運転席に着座しているかどうかを高い信頼度で検出することが可能である。この解決策は、典型的な制御可能な可変色調レンズのフレームで、低電力消費量で容易に実装することができる。
図1では、曲線1は、第1の自動車のフロントガラスに相当し、曲線2は、第1の自動車の側部前面窓に相当し、曲線3は、第1の自動車とはブランドが異なる第2の自動車のフロントガラスに相当し、曲線4は、第2の自動車の側部前面窓に相当する。
曲線1及び曲線3は、類似したフロントガラスのプロファイルを有し、一方、曲線2及び曲線4は、類似した側部前面のプロファイルを有する。側部前面のプロファイルは、350nm程度の低波長で20%を超えるT(λ)を示している。しかしながら、フロントガラスのプロファイルは、約380nmよりも低いすべての波長でほぼゼロのT(λ)を示している。
UV域で、例えば、350nmから380nmの間でガラスのT(λ)を評価することによって、このように、ガラスがフロントガラスに属するのか、又は側部前面窓に属するのかを許容可能な信頼度で判断することが可能である。
1つのUVセンサだけを使用する場合がある。その場合には、フロントガラスのスペクトル特性と、側部前面窓のスペクトル特性との間の差を、フレーム内のUVセンサの位置を判断するときに考慮に入れることもまた可能である。実際、運転者が自動車の左側の前の座席に位置している場合に、センサが着用者の顔の右側に位置しているのであれば、UVセンサは、フロントガラスからの光だけを、又は光を主として取り込むことで、精度の面で大きく向上させることが可能になる。
この代わりに、2つのUVセンサを使用する場合がある。第1のUVセンサが着用者の視界の方向に対する横方向40におけるT(λ)を測定する。同時に、第2のUVセンサが着用者の視界の方向に対する順方向50におけるT(λ)を測定する。第1のセンサが側部前面窓に相当するUVプロファイルを検出し、同時に、第2のUVセンサがフロントガラスに相当するUVプロファイルを検出すると、信号がコントローラに送られる。これは、運転状態を検出するためのこの第1の手段によれば、エレクトロクロミックレンズのアイウエアの着用者が運転状態にあることを意味する。UVセンサが上記の状態を検出しなくなった場合は常に、第1の停止信号がコントローラに送られる。これは、運転状態を検出するためのこの第1の手段によれば、エレクトロクロミックレンズのアイウエアの着用者が運転状態でなくなったことを意味する。
2つの周囲光センサが、アイウエアのフレームにさらに組み込まれている。1つは順方向30に向いており、それは方向50と同一とすることができ、また、もう1つは上向き方向35に、地面に対して垂直に向いている。第1の周囲光センサが、第1の閾値を上回る量の可視光を検出する一方、第2の周囲光センサが、第2の閾値を十分に下回る量の可視光を検出する場合には、着用者が内部にいて外を見ていると判断し、第2の信号をコントローラに向けて送ることが可能である。これは、運転状態を検出するためのこの第2の手段によれば、エレクトロクロミックレンズのアイウエアの着用者が運転状態にあることを意味する。着用者が部屋の窓の前にいるときに第2の信号をコントローラに送らないようにするために、第2の閾値を十分に小さくする必要がある。実際、車両の天井は部屋の天井よりもはるかに低いので、第2の周囲光センサによって検出される可視光の量は、自動車内の方が部屋の中よりも少ない。これは、着用者が窓を見てかどうか、又は、着用者が車両内にいるかどうかを、満足の行く精度で判断することが可能であることを意味する。
周囲光センサが上記の状態を検出しなくなった場合は常に、第2の停止信号がコントローラに送られる。これは、運転状態を検出するためのこの第2の手段によれば、エレクトロクロミックレンズのアイウエアの着用者が運転状態でなくなったことを意味する。
本発明の本実施形態によるアイウエア内に含まれるコントローラは、フレーム内に位置する。図2に図示されるように、それは運転状態を検出するための上記手段とインタフェースされている。それは2つの位置、すなわち、手動位置及び自動位置に設定することができる。コントローラが手動位置に設定されているとき、ユーザは、アイウエアを運転モードと非運転モードとの間で、手動で切り替えることができる。コントローラが自動位置に設定されているとき、コントローラが第1の信号及び第2の信号の両方を受信していない限り、アイウエアは非運転モードに設定される。コントローラが第1の信号及び第2の信号の両方を受信した場合は常に、アイウエアは運転モードに設定される。コントローラが運転状態を検出するための手段のどれからも停止信号を受信していない限り、コントローラは運転モードのままである。
いずれのモードにアイウエアを設定するために、コントローラは、エレクトロクロミックレンズに適切な電気信号を印加して、その透過率を運転範囲に修正するようにする。上記で説明したように、運転範囲は、τv及びQ信号に関連させることができる。
本明細書に記載された実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲から離れることなく改良を実装することが可能であると理解される。
違った記載が明示的に出されていない限り、「又は」という語は、「及び/又は」と同義である。同様に、「1つの(one)」又は「ある1つの(a)」という語は、特段の記載がない限り、「少なくとも1つの」と同義である。
1 曲線
2 曲線
30 順方向
40 横方向
50 順方向

Claims (14)

  1. 車両を運転することが可能なユーザによって使用されることを意図した光学装置であって、
    a.少なくとも制御可能な可変色調レンズと、
    b.コントローラと、
    を備え、
    前記コントローラが、前記光学装置を少なくとも2つの異なるモードの間で切り替えるように構成されており、少なくとも1つのモードが運転モードであり、且つ、前記光学装置が前記運転モードにあるとき、前記レンズの制御パラメータ、好ましくは、前記レンズの最小透過率が、少なくとも1つの運転基準を満たしている、光学装置。
  2. 前記コントローラが、運転状態を検出するための手段とインタフェースされるように構成される、請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記運転状態を検出するための手段が、飛行時間型のセンサ、慣性測定装置、GPS、自動車によって発せられた通信信号を認識するための手段、風景分析手段、複数の周囲光センサ、及び/若しくはUVセンサ、又は任意のこれらの組み合わせの中で選ばれる、請求項2に記載の光学装置。
  4. 前記運転状態を検出するための手段が、少なくとも1つの周囲光センサと組み合わせられたUVセンサを備える、請求項3に記載の光学装置。
  5. 前記コントローラが、前記運転モードと、前記少なくとも2つの異なるモードのうちのもう1つのモードとの間で切り替えるように、手動でトリガされるように構成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学装置。
  6. 前記少なくとも1つの運転基準が、前記レンズの前記最小透過率が閾値を厳密に上回っていること、好ましくは、8%を厳密に上回っていることを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 前記少なくとも1つの運転基準が、前記レンズの前記最小透過率が閾値であって、外部光度に応じて異なっている前記閾値を厳密に上回っていること、好ましくは、夜間で75%を厳密に上回っていることを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 前記運転基準が、Q信号係数が閾値を上回っていることを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学装置。
  9. 前記制御可能な可変色調レンズが、エレクトロクロミックレンズである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学装置。
  10. 前記制御可能な可変色調レンズが、液晶レンズである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学装置。
  11. 前記コントローラが、運転状態の変化の後に、好ましくは、光度の変化の後に、より好ましくは、トンネルによって起こった光度の変化の後に、前記レンズの特性を変更するように構成される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光学装置。
  12. 制御可能な可変色調レンズであって、少なくとも2つの異なるモードの間で前記レンズを切り替えることが可能なコントローラとインタフェースされるように構成されており、少なくとも1つのモードが運転モードであり、且つ、前記レンズが運転モードにあるとき、前記レンズの最小透過率が少なくとも1つの運転基準を満たしている、制御可能な可変色調レンズ。
  13. 運転モードに関するデータを受信すると、前記レンズの透過率を制御して、少なくとも1つの運転基準を満たす前記レンズの最小透過率を設定するステップを含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学装置の利用方法。
  14. コンピュータプログラムであって、プロセッサによって実行される場合は常に、請求項13に記載の方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラム。
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