JP2022082490A - 投影機能、ディスプレイ付きスマートグラス、及び出力端子 - Google Patents

Abstract

【課題】装着していることが気付かれ難いスマートグラスアセンブリを提供する。【解決手段】メガネ１に取り付けられるスマートグラスアセンブリ（眼鏡型ウエアラブル端末）３であって、コントローラー部４は、ベルト２に取り付けられる。スマートグラス部は、グラス部とグラス部を支持するテンプル部からなる。テンプル部は、プロジェクターなどの光学系を備え、グラス部の横からグラス部のスクリーンへ投影光を入射させる。コントローラー部４は、ベルトクリップと、通信機器用送受信機と、タッチパネルと、小型ＰＣと、映像入出力端子と、給配電用端子と、通信端子のインターフェースから構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般にウェアラブルデバイスアセンブリに関する。
より詳しくは、本態様は、スマートグラス、投影機能、入主力デバイスに関する。

現在、ウェアラブルデバイスのスマートグラスに関しては進歩の一途をたどっている。
非特許文献１、非特許文献２で挙げられる様、多様な特許数、メディアの取り上げが確認されている。スマートグラスのグラスディスプレイは非透過両眼型、単眼型、透過両眼型がある（非特許文献３）。
透過両眼型には、透過型光学系とハーフミラーなどを用いて映像を装着者の目に映すことで、現実の中に情報を重畳させることができるディスプレイである。
透過両眼型の構造は、頭部、もしくは耳にウェアラブルデバイスを取り付け（非特許文献１）、眼前に取り付けたスクリーン面に半透明状に映し出す構造、および眼前に取り付けたディスプレイ面に映像を映し出す構造が主流である。

国際公開第２０１２／１７６７４８号 意匠登録第１６６３４６１号

平成２７年度特許出願技術動向調査報告書（概要） ウェアラブルコンピュータ，Ｐ１２ エコノミスト第９８巻第１９号 通巻４６５０号、株式会社毎日新聞社、Ｐ７８ 映像情報メディア学会誌 ７１巻 ５号、一般社団法人 映像情報メディア学会、Ｐ２８７

１）一般的なスマートグラスはサイズが大きく、装着したまま日常生活を送るには格好として目立つ。
会議中など場所、状況によっては、スマホなどの情報媒体を大々的に使用することは憚られる。
この問題の代替品としてスマートグラスを用いようと考えても、サイズが大きいため目立ち、結果情報媒体の使用は困難となる。
メガネサイズのスマートグラスも存在するが、グラス部分まで含め、メガネ自体の代替としてのスマートグラスでしかないため、結果目立つこととなる。（特許文献２）
また、グラス前面に投影するスマートグラスの場合、視認中の像が装着者以外にも見られ、情報媒体を使用していることが使用者以外に発覚するだけでなく、使用者以外に情報が知られる秘匿性の問題が発生する。

２）ハーフミラーを使用した透過型ディスプレイでは、光学系が映し出す像が半透明となりしっかりと見えないものが多い。（非特許文献３）
半透明な像だと、映し出された像が見づらい、長時間見ていると目が疲れるなどの視認性の問題がある。
しっかりとした像を映そうと目の前にスクリーンを置くと、映像とメガネの先を同時に見えなくなる問題がある。
また、目の凸レンズ（水晶体）の焦点の関係上、眼前に置かれたスクリーンを見ることができず、像はぼやけた光としか視認できない問題がある。

３）入力インターフェースがタッチパネルでは、既存の製品では見えていない状態ではマウスポインタなどのカーソル操作として使えない。
具体的には、スマートフォンなどのタッチ操作では、タッチパネルの先にディスプレイが映し出されており操作先が視認できているため、その場所を視認後にタッチして選択ができるが、スマートグラスでタッチパネル操作を行おうとすると操作先が視認できない状態でタッチする必要があり、狙った場所に正確にタッチするために時間がかかる。
また、ノートＰＣに使われているタッチパッド操作では、現在触れているタッチパネルの位置と映像（ＰＣ画面）上の位置の同期ができず、直感的に操作できない問題がある。

４）一般的なスマートグラスをノートＰＣやスマートフォンのような高機能な情報収集、記録媒体の代用品に使えていない。
下記▲１▼～▲３▼の問題は代用としてスマートグラスでの操作が考えらえる。
▲１▼立ち仕事中などではノートＰＣを片手で持ちながらもう片手でＰＣのインターフェースで操作すると、入力操作によりＰＣ本体がふらつき、視認性が悪くなり、またＰＣを落とす危険性がある。
▲２▼閉所作業など体をうまく動かせない環境下で、情報確認のためスマートフォンなどの小型情報媒体を操作しようとした場合、手で情報媒体を収納した場所（ポケットなど）から取り出して視認可能な位置までもっていき、操作を行った後にまた収納場所に入れる必要があり、時間がかかり、体を無理に曲げることで痛める危険性、情報媒体を落としてしまう危険性がある。
▲３▼客先での打合せなどでは、紙媒体を紙媒体のままでしか残せない時がある。
しかし、上記問題の代用としてスマートグラスを用いるには、現状では難しい製品が多い。
代替できない原因の一つとして、スマートグラスアセンブリのインターフェースの不便さが挙げられる。
具体的には、ノートを取る様に広い範囲の手書き入力、及びキーボード入力が可能なスマートグラスアセンブリのインターフェースが必要となる。

５）一般的なスマートグラスにはＯＳにＡｎｄｒｏｉｄやＷｉｎｄｏｗｓが使用されているものが多いが、これだと使用方法が限定される。
使用者がより自由に考え、使用できるような仕組みにはまだなっていない。

１）使用者が所持している既存のメガネ、及びベルトへ取り付けて目立たない構造とする。
構造の実現には、使用者はメガネ１、及びベルト２を身に着ける必要がある。
構造に関して、スマートグラス部３とコントローラー部４の２つから成る。
スマートグラス部を目立たない構造にするため、メガネ１と眼前５の間に当製品６を取り付ける形で使用する。
これにより、正面から見ると目立たずに製品を使用することが可能となる。
スマートグラス部の構造はグラス部７とグラス部を支持するテンプル部８からなる。
テンプル部はプロジェクターなどの光学系９を備え、グラス部の横からグラス部のスクリーンへ投影光を入射させる。
また、テンプル部から入射した光をグラス部のスクリーンに映す関係上、スクリーンの場所によって光路距離が変わるが、この焦点距離、拡大率を合わせるため、テンプル部には非対称レンズ１０を備える。
コントローラー部の構造は腰のベルト２にベルトクリップ１１を用いて取り付けて目立たないようにする。
また、使用者が上着を着ているとコントローラー部は上着の裾１２で隠れて目立たなくなる大きさとする。

２）しっかりとした像を映しながらメガネの先を同時に見るため、グラス部に目の前のスクリーンの像を見やすい距離に虚像として映し出す加工構造を行う。
グラス部の目前側に微小なレンズ形状１３をつけることで、目の前のスクリーン１４に映る像を見やすい距離に虚像１５として映し出す。
このレンズ形状を多数取り付けると、その全てが合わさった像は本来の光学系が投影していた像と同じとなる。
レンズ形状に関しては半凸メニスカス形状１６や凸面鏡１７などが考えられる。

２‘）上記の構造を有しながら映像とメガネの先を同時に見えるようにするため、グラス部は視線とレンズパーツとをつないだ仮想線の先のみにスクリーンを有し、スクリーン部以外は透明で奥が見える構造１８とする。
具体的には、メッシュを想定して、空いているところに映像を映し出すスクリーン、空いていないところにメガネの先が見えるようになっている。
例として、投影面積から見て開口率が５０％以上で見えていれば日常生活を行い柄生活できることが確認された。

３）タッチパネルの今触れている位置と映像（ＰＣ画面）上の位置の同期をするため、コントローラー部のタッチパネルの構造は、静電容量式と感圧式の複合センサ方式とする。（特許文献１）
これにより、タッチ量（押込圧力量）の感圧が可能のため、タッチ＆プレスで操作を行う。
具体的な操作として、軽くタッチ１９している状態でマウスカーソルを動かし２０、強くタッチ（プレス）２１することでカーソル位置のクリック（左クリック）２２を行う。

４）手書き入力のため、コントローラー部はブリッジレスのタッチパネルにして特定の可動構造を持たせ２３使用する構造とする。
また、前記した感圧式センサもタッチパネルは有するため、紙ノートをタッチパネル上に敷いて紙に手書きを行ってもタッチパネル入力を行うことが可能である。

４‘）キーボード入力のため、コントローラー部は図のようにコントローラーを前に動かし２４、可動部を前に折り曲げ２５、一般的なキーボード操作に使用する左下もしくは右下の広範囲内にタッチ入力を検知２６したら、キーボード入力に変更される構造、機能を有する。
タッチパネル表面には微小な凸加工など触れていることが確認可能なキーボードのスキン２７を有することでキータッチの視認性、ホームポジションの精度を向上させる。

５）小型ＰＣ（シングルボードコンピュータなど）を使用し、ＯＳにＬｉｎｕｘを用いることで使用者が好きにアプリケーションを開発していくことが可能となる。
また、コントローラー部に通信機器用送受信機２８、映像入出力端子２９、及びＵＳＢ等の通信端子３０を導入する。
映像入出力端子により、外部装置から映像をスマートグラスで鑑賞することが可能である。
通信機器用送受信機、及び通信端子により、外部装置からの情報の入力、及びコントローラー部のインターフェースによる操作内容を外部装置へ出力が可能である。
これにより、使用用途を既存品のように限定する必要がなくなる。

１）使用者が所有する既存のメガネに取り付けることで、使用者以外は使用者が普段通りに生活している様に見え、使用者がスマートグラスを装着していることが気付かれ難い。
メッシュ形状となっているため、使用者以外は使用者の目を見ることが可能となり、使用者がスマートグラスを装着していることが気付かれ難い。
投影される像は使用者以外には見ることが不可能なため、使用者がスマートグラスを装着していることが気付かれ難く、また情報保護も可能となる。
なお、メガネがなくても目の前に支持を取り付ける枠などテンプル部が取り付けることが可能となる。

２）スクリーンを用いることで、半透明では無いしっかりした像を映すことが可能になり、視認性が良くなる。

３）インターフェースの形状、位置を体が感覚として覚えることで、インターフェースが視認できない状態でも表示画面の好きな位置により直感的に素早く動かすことができる。
これはタッチパネル操作、タッチパッド操作では不可能である。

４）手書き入力に関しては、描画範囲を広く取ることにより、描写入力の位置を動かす回数が減り、わずらわしさがなくなる。
キーボード入力に関しては、ノートＰＣでは難しかった起立状態でのキーボード入力が簡単にできるようになる。

５）使用方法は多岐にわたるが、例としてノートＰＣ無しで現場でのシーケンサ操作が可能となる。
構成は、シーケンサソフトウェアと互換性があるＬｉｎａｘＯＳを導入し、シーケンサ本体とＵＳＢ接続にて行う。

スマートグラスアセンブリ取り付け概略図 メガネへの取り付け状態（俯瞰図） スマートグラス部構造概略図 コントローラー部構造概略図 レンズの構造、光路確認図（断面図）１ レンズの構造、光路確認図（断面図）２ 複合センサ方式を利用したタッチパネル利用法図 手書きノート入力への切り替え方法 キーボード入力への切り替え方法 コントローラー部内部構造

構造に関して、スマートグラス部とコントローラー部の２つから成る。
スマートグラス部の構造はグラス部１点とグラス部を支持するテンプル部２点の計３点の部品からなる。
テンプル部はプロジェクターなどの光学系、映像の受信用の通信機、非対称レンズ、及びバッテリー構造を有し、光学系からグラス部へ映像の出力光を映し出す。
また、テンプル部はメガネのテンプル等に取り付ける形状を有する。
グラス部は透明度の高い材質で構成され、視野がメガネの視野部と同じのメガネ状の形状となっており、また片面にはテンプル部からの光を投影するスクリーンを有する。
コントローラー部はインターフェースには静電容量式と感圧式の複合センサ方式タッチパネル、映像入出力端子、給配電用端子などを有する。
コントローラー部は２つ以上に分割可能な形状となる。

１ メガネ
２ ベルト
３ スマートグラス部
４ コントローラー部
５ 眼前
６ 当製品
７ グラス部
８ テンプル部
９ プロジェクターなどの光学系
１０ 非対称レンズ
１１ ベルトクリップ
１２ 上着の裾
１３ グラス部の目前側に微小なレンズ形状
１４ スクリーン
１５ 見やすい距離の虚像
１６ 半凸メニスカス形状
１７ 凸面鏡
１８ 奥が見える構造
１９ 軽くタッチ
２０ マウスカーソルを動かす
２１ 強くタッチ（プレス）
２２ カーソル位置のクリックする
２３ 特定の可動構造の概略（左から右へアニメーション）
２４ コントローラーを前に動かす
２５ 可動部を前に折り曲げる動作の概略
２６ 左下、もしくは右下の入力検知の範囲（丸枠部）
２７ キーボードのスキン
２８ 通信機器用送受信機
２９ 映像入出力端子
３０ ＵＳＢ等の通信端子

Claims (7)

1. スマートグラスアセンブリ（眼鏡型ウエアラブル端末）であって、
   アセンブリは▲１▼スマートグラス部と▲２▼コントローラー部の２つから構成されるものであって、
   スマートグラス部は▲１▼－１グラス部と▲１▼－２テンプル部の２つから構成されるものであって、
   ▲１▼－１グラス部はメッシュ状の投影用スクリーンと微小なレンズが多数取り付けられた形状であって、
   ▲１▼－２テンプル部は目とメガネ、及び目の前に支持を取り付ける枠などの間に入れることが可能でメガネのテンプルなどに固定が可能な形状であり、プロジェクターなどの光学系と映像の受信用の通信機とバッテリーから構造されるものであって、
   ▲２▼コントローラー部は２つ以上に分かれて組み合わせを変えることができる形状であり、ベルトクリップと通信機器用送受信機と▲２▼－１タッチパネルと▲２▼－２小型ＰＣ、映像入出力端子、給配電用端子、通信端子のインターフェースから構成されるものであって、
   ▲２▼－１タッチパネルは表面にキーボードのスキンが記載された形状であり、複合センサ方式とブリッジレスの構造であって、
   ▲２▼－２小型ＰＣはＯＳがＬｉｎｕｘであって、
   通信機器用送受信機、及び通信端子は外部装置からの情報の入力、及び出力が可能なものであって、
   使用者がスマートグラスを装着していること、使用していることが判明しづらいこと、
   使用者が何を見ているか使用者以外は判明しづらいこと、
   グラス部の形状から半透明ではない視認性が良い像を見ることが可能であり、
   タッチパネルの複合センサ方式からインターフェースが視認できない状態でも表示画面の好きな位置により直感的に素早く動かすことが可能であり、
   タッチパネルを少ない手順でキーボードとして使用が可能であり、
   ＵＳＢ、通信機器の送受信機を用いた使用方法を今までのスマートグラスのように限定しないことを特徴とするスマートグラスアセンブリ。
2. 請求項１のグラス部の形状を１つ以上有する装置、および形状から得られる特徴を使用した応用方法、および装置。
   例として、▲１▼アイトラッカー、▲２▼ＡＲ、▲３▼メガネがマスク着用時などの蒸気により曇ることを防ぐための加工を有する、▲４▼メッシュの傾きの変更機能、材質の加工等を行うことで見え方を変える、サングラスとして代用する、ちらつき（屈折異常）の防止等々
3. 請求項１のテンプル部の形状を有する装置、および形状から得られる特徴を使用した応用方法、および装置。
   例として、▲１▼カメラによる望遠機能、▲２▼マイク、▲３▼骨伝導スピーカー、▲４▼テンプル部には給電ポートを、テンプル部には給電ポートを有し、メガネからスマートグラス部を取り外してテンプル部のバッテリーを有する等々。
4. 請求項１のコントローラー部の形状を有する描画装置
5. 請求項１のタッチパネルの複合センサ方式の構造から得られる特徴を使用した装置
6. 請求項１のテンプル部、及びコントローラー部にセンサ、インターフェース、出力媒体、記録媒体を追加したスマートグラスアセンブリ
7. 請求項１の小型ＰＣのＯＳをＬｉｎｕｘ以外にしたスマートグラスアセンブリ

Images