JP6736893B2 - デジタルサイネージシステム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルサイネージシステムに関する。

近年、広告の一手段としてデジタルサイネージシステムが普及している。このシステムは、店舗や駅或いは公共の場所に設置されたデジタルサイネージ（電子看板）に広告画像を表示し、多数のユーザに対して広告を行うものである。広告画像は、動画又は静止画のどちらでもよく、紙媒体よりも多くの情報量を持ち、一定の時間で適宜切り替えて表示していることが多い。そのため、訴求効果を上げるためには視認時間を伸ばす必要がある。

これに関して、例えば、ユーザがデジタルサイネージの存在に気付いたときに、このサイネージに表示されている情報の一部を見えなくして、宣伝効果を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又、人物が画面の前を動くと、その動きに合わせてウィンドウが追従して動く等のように、人物の自然な動きに合わせて、画面上のウィンドウの出力位置や出力されるコンテンツが動的に変更され、効果的な情報提供を実現し、視認性を上げる技術が提案されている。この技術では、そのときの位置検出手段として、カメラの映像から検出された人物の位置や指差し方向を座標変換し、情報を出力する画面上での座標を決定している（例えば、特許文献２参照）。

又、複数のカメラを組み合わせて３次元的に位置を検出し、画像に反映させる技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記の各技術では何れもカメラを用いており、このようなカメラを用いたシステムでは歩行者の視認性を十分に向上させることができない。

第１の理由としては、画像内の色や輪郭を抽出し、前後のフレームとの差異をとる等の複雑で重い処理が発生することが挙げられる。

第２の理由としては、処理時間に限界があり、走っている人のような早い動きの場合、データ取得の取りこぼしが発生し、間に合わないことが挙げられる。なお、フレームレートを上げれば対応できるが、処理データの膨大な増加により更に重いシステムとなるため好適ではない。

第３の理由としては、周囲の明るさや色の変化の影響を受けるため、強い光や雨等の光学的環境変動が起きないような細かい調整や設置場所の制限が生じることが挙げられる。

第４の理由としては、複数の人物が通行した場合や複雑な形状の通路や柱等がある場合、死角ができることが挙げられる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、視認性を向上させたデジタルサイネージシステムを提供することを目的とする。

本デジタルサイネージシステムは、圧力を電気信号に変換するトランスデューサと、前記電気信号の強度に連動して情報を変化させる制御装置と、前記制御装置の命令に基づいて被出力物に情報を出力する出力装置と、を有し、前記トランスデューサは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配された中間層と、を備え、前記中間層は、表面改質処理及び／又は不活性化処理が施された面を有し、前記中間層の面に対して直交する方向から前記中間層が加圧された際の前記第１の電極側の変形量と前記第２の電極側の変形量とが異なるか、又は、前記第１の電極側を所定量だけ押し込んだ時のユニバーサル硬度と前記第２の電極側を前記所定量だけ押し込んだ時のユニバーサル硬度とが異なることを要件とする。

開示の技術によれば、視認性を向上させたデジタルサイネージシステムを提供できる。

本実施の形態に係るデジタルサイネージシステムの説明図である。 検知センサからの付加情報を例示する図である。 本実施の形態に係るデジタルサイネージシステムの具体的な一例の説明図である。 デジタルサイネージシステムの作動イメージを例示する図（その１）である。 デジタルサイネージシステムの作動イメージを例示する図（その２）である。 デジタルサイネージシステムの作動イメージを例示する図（その３）である。 画像を検知センサの上に投影する場合の具体的な一例の説明図である。 トランスデューサの構成を例示する図である。 表面改質処理及び不活性処理を行った中間層の測定データ例である。 表面改質処理及び不活性処理を行っていない中間層の測定データ例である。 実施例の評価環境の説明図である。 比較例の説明図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、本実施の形態に係るデジタルサイネージシステムの説明図である。図１に示すデジタルサイネージシステム１では、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力され、制御装置２０の命令で投影装置３０により投射面に広告等の画像が投影される。又、検知センサ１０の信号強度に連動して情報を変化させることができる。

検知センサ１０としては、圧力を電気信号に変換するトランスデューサを用いる。トランスデューサの具体例としては、例えば、弾性体の表裏硬度差を利用した発電素子等が利用可能である。又、材料内の分極を偏在固定した圧電材料、材料の帯電列差を用いた剥離帯電を利用した摩擦発電素子、事前にエネルギー付与工程を経てエレクトレット化された材料を利用したエレクトレット発電素子等を用いてもよい。

制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御装置２０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、制御装置２０の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御装置２０は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。制御装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータであってもよい。

制御装置２０内では、例えば、データ処理用のアルゴリズムを設定したソフトウエアが作動し、事前に用意された広告データやプログラムをどのように表示するか（表示位置や切り替えタイミング等）を処理し、投影装置３０に命令を出す。

投影装置３０は、例えば、プロジェクタ、液晶テレビ、プラズマテレビ、或いは１素子ごとに色を変更できる画像表示装置等である。投影装置３０は、投射面（スクリーン）に広告等の情報を投影することができる。但し、後述のように、情報が投影される場所は投射面（スクリーン）以外の被投射物でも構わない。

データ処理用のアルゴリズムは、例えば、検知センサ１０から入力される接触位置の電圧波形を位置情報に変換することができる。又、データ処理用のアルゴリズムは、付加情報を分析及びパターニングして組み合わせることにより、体の状態、歩行時の特徴、性別、年齢等を予測し、投影装置３０への表示データの選択や切り替えタイミングの変更、表示位置の高さ調整等を実施することができる。

付加情報としては、例えば、検知センサ１０から入力される接触位置の電圧波形の立ち上がりの傾きによる歩行者の加速度や、重量、更には体重移動や足の大きさ等が挙げられる。或いは、付加情報として、図２に示すように、検知センサに対する負荷方向が加圧される方向である場合と除圧される方向である場合で、出力波形として反対符号の電気信号を示す特徴等が挙げられる。

変化させる情報としては、本実施の形態や後述の実施例では画像としているが、画像に限定されるものではなく、例えば音声、超音波、電磁波等としてもよい。なお、事前に用意された広告データは、制御装置２０内に予め記録されても良いし、記録媒体に記録されたデータやプログラムを適宜入力しても良いし、同様のプログラムやデータがネットワークからダウンロードされても良い。その際、制御装置２０とネットワークとの結線は、有線でも無線でも構わない。

次に、図３を参照しながら、デジタルサイネージシステム１について、より具体的に説明する。図３は、本実施の形態に係るデジタルサイネージシステムの具体的な一例の説明図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は側面図である。

図３において、壁１０１の歩行者２００に視認可能な位置に投射面（スクリーン）１０２が設置されている。又、壁１０１の歩行者２００の上部に制御装置２０が設置され、更に支柱１０３により投影装置３０が所定間隔で複数個設置されている。床１０４には、検知センサ１０としてトランスデューサが所定間隔で複数個配列されている。

歩行者２００が床１０４上を歩行すると、床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２００の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力され、制御装置２０の命令で投影装置３０により投射面１０２に画像３００が投影される。画像３００は、歩行者２００の斜め前方に長い時間表示できるように、歩行者２００の動きに連動して表示することができる。画像３００は、例えば、広告である。

デジタルサイネージシステム１の作動イメージを図４、図５、及び図６に例示する。図４は、歩行者が単独で通行する場合の作動イメージを例示する図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）のように歩行者２００が単独で矢印方向に移動する場合、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２００の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力される。

図４（ａ）に示すように、まず、制御装置２０は、検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて左側の投影装置３０に命令する。そして、左側の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ａ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ａ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図４（ｂ）に示すように、歩行者２００が更に矢印方向に移動すると、制御装置２０は、検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて中央の投影装置３０に命令する。そして、中央の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ｂ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ｂ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図４（ｃ）に示すように、歩行者２００が更に矢印方向に移動すると、制御装置２０は、検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて右側の投影装置３０に命令する。そして、右側の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ｃ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ｃ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図５は、複数の歩行者（ここでは歩行者２００及び２１０）が同一方向に連続して通行する場合の作動イメージを例示する図である。図５のように複数の歩行者が連続して各矢印方向に移動する場合、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２００の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力される。同時に、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２１０の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力される。

制御装置２０は、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて左側の投影装置３０に命令する。そして、左側の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ａ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ａ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

同時に、制御装置２０は、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて右側の投影装置３０に命令する。そして、右側の投影装置３０は、例えば、歩行者２１０の斜め前方に画像３００として『Ｃ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ｃ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図６は、複数の歩行者（ここでは歩行者２００及び２１０）が交差して通行する場合の作動イメージを例示する図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）のように複数の歩行者が各矢印方向に移動して交差する場合、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２００の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力される。同時に、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０が歩行者２１０の動きを検知し、検知センサ１０からの歩行者情報が制御装置２０に入力される。

図６（ａ）に示すように、まず、制御装置２０は、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて左側の投影装置３０に命令する。そして、左側の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ａ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ａ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

同時に、制御装置２０は、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて右側の投影装置３０に命令する。そして、右側の投影装置３０は、例えば、歩行者２１０の斜め前方に画像３００として『Ｃ』を表示する。歩行者２１０の歩行に連動して、『Ｃ』も歩行者２１０と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図６（ｂ）に示すように、歩行者２００及び２１０が更に各矢印方向に移動すると、制御装置２０は、歩行者２００が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて中央の投影装置３０に命令する。そして、中央の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方下部に画像３００として『Ｂ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ｂ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

同時に、制御装置２０は、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて中央の投影装置３０に命令する。そして、中央の投影装置３０は、例えば、歩行者２１０の斜め前方上部に画像３００として『Ｂ』を表示する。歩行者２１０の歩行に連動して、『Ｂ』も歩行者２１０と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

図６（ｃ）に示すように、歩行者２００と歩行者２１０とが交差した後、歩行者２００及び２１０が更に矢印方向に移動すると、制御装置２０は、検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて右側の投影装置３０に命令する。そして、右側の投影装置３０は、例えば、歩行者２００の斜め前方に画像３００として『Ｃ』を表示する。歩行者２００の歩行に連動して、『Ｃ』も歩行者２００と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

同時に、制御装置２０は、歩行者２１０が歩行した床１０４に設置された検知センサ１０からの歩行者情報に基づいて左側の投影装置３０に命令する。そして、左側の投影装置３０は、例えば、歩行者２１０の斜め前方に画像３００として『Ａ』を表示する。歩行者２１０の歩行に連動して、『Ａ』も歩行者２１０と同一方向に移動しながら所定時間継続的に表示される。

なお、図４〜図６では投影装置３０を３台としたが、台数は制限されるものではない。例えば、更に台数を増やすことにで、より大きな画面構成としてもよいし、台数を減らし１台でより広範囲に投影してもよい。

又、図４〜図６では投影装置３０の設置場所を壁１０１の歩行者２００の上部にしているが、投影装置３０の設置場所を壁１０１の歩行者２００の下部や横（上下方向の中央部近傍）としても構わない。

又、図４〜図６では画像３００が投影される場所を投射面１０２（スクリーン）としたが、画像３００を投射面（スクリーン）以外に投影しても構わない。例えば、画像３００を検知センサ１０の上に投影しても構わない。

図７は、画像を検知センサの上に投影する場合の具体的な一例の説明図であり、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は上面図、図７（ｃ）は側面図である。

図７では、子供２２０に対して画像３００として所定のキャラクタを表示する例を挙げている。例えば、子供２２０が道具４００を用いて所定の検知センサ１０の上に表示された画像３００（キャラクタ）に接触すると画像３００が移動するようにすることで、子供２２０は楽しく遊ぶことができる。このように、画像３００を検知センサ１０の上に投影することで、よりインタラクティブなシステムを実現可能となる。

なお、図７では、図３とは異なり、床１０４のみではなく壁１０１にも検知センサ１０としてトランスデューサが所定間隔で複数個配列されている。但し、図７では、壁１０１の３面に検知センサ１０が設置されているが、壁１０１の何れの面に検知センサ１０を設置するかは適宜決定できる。或いは、壁１０１と床１０４の何れか一方のみに検知センサ１０を設置してもよい。

又、図３では検知センサ１０の形状が細長状であったが、図７では検知センサ１０の形状を略正方形状とし、同一面積内により多くの検知センサ１０を設置している。これにより、子供２２０のより細かな動きに連動して画像３００の表示を切り替えることが可能となる。

ここで、デジタルサイネージシステム１の各構成部について、より詳細に説明する。

［トランスデューサ］
図８は、検知センサ１０として用いることができるトランスデューサの構成を例示する図である。なお、図８はトランスデューサの構成の一例を示したものであり、図８の構成に限定されるものではない。

図８（ａ）は、中間層１１を第１の電極１２と第２の電極１３とで挟んだだけの基本形である。図８（ｂ）は、コイルバネ１４と支持台１５を用いて中間層１１と第２の電極１３との間に空間を設けた構成であり、この構成は発電量向上に寄与することができる。図８（ｃ）は、図８（ｂ）におけるコイルバネ１４と支持台１５の代わりに板バネ１６と支持台１７を用いた構成であり、図８（ｂ）よりも耐久性を向上することができる。

ここで、トランスデューサの中間層１１、第１の電極１２、及び第２の電極１３について、以下に更に詳しく述べる。

＜第１の電極１２、第２の電極１３＞
第１の電極１２及び第２の電極１３の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。第１の電極１２及び第２の電極１３において、その材質、形状、大きさ、構造は、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。

第１の電極１２及び第２の電極１３の材質としては、例えば、金属、炭素系導電材料、導電性ゴム組成物等が挙げられる。金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タンタル、ニッケル等が挙げられる。炭素系導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ等が挙げられる。導電性ゴム組成物としては、例えば、導電性フィラーと、ゴムとを含有する組成物等が挙げられる。

導電性ゴム組成物が含有する導電性フィラーとしては、例えば、炭素材料（例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、炭素繊維、カーボンファイバー（ＣＦ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等）、金属フィラー（金、銀、白金、銅、アルミニウム等）、導電性高分子材料（ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、及びポリパラフェニレンビニレンの何れかの誘導体、又は、これら誘導体にアニオン若しくはカチオンに代表されるドーパントを添加したもの等）、イオン性液体等が挙げられる。

導電性ゴム組成物が含有するゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、変性シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ポリサルファイドゴム、ウレタンゴム、イソブチルゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンゴム、天然ゴム（ラテックス）等が挙げられる。

第１の電極１２の形状、及び第２の電極１３の形状としては、例えば、薄膜等が挙げられる。第１の電極１２の構造、及び第２の電極１３の構造は、例えば、繊維状の炭素材料が重なって形成された不織布であってもよい。

＜中間層１１＞
中間層１１は、圧力を負荷したときに電圧を発生するものであれば何でも良いが、可撓性を有するものであることが好ましい。又、可撓性を有する中間層１１においては、以下の条件（１）及び条件（２）の少なくとも何れかを満たすことが好ましい。

条件（１）：中間層１１の面に対して直交する方向から中間層１１が加圧された際に、中間層１１における第１の電極１２側の変形量と、中間層１１における第２の電極１３側の変形量とが異なる。

条件（２）：中間層１１の第１の電極１２側における１０μｍ押し込み時のユニバーサル硬度（Ｈ１）と、中間層１１の第２の電極１３側における１０μｍ押し込み時のユニバーサル硬度（Ｈ２）とが異なる。

中間層１１においては、以上のように、両面での変形量、又は硬度が異なることにより、大きな発電量を得ることができる。なお、本願において、変形量とは、以下の条件で中間層１１を押し付けた際の、圧子の最大押し込み深さである。

［測定条件］
測定機：フィッシャー社製、超微小硬度計ＷＩＮ−ＨＵＤ
圧子：対面角度１３６°の四角錐ダイヤモンド圧子
初期荷重：０．０２ｍＮ
最大荷重：１ｍＮ
初期荷重から最大荷重までの荷重増加時間：１０秒間。

ユニバーサル硬度は、以下の方法により求められる。

［測定条件］
測定機：フィッシャー社製、超微小硬度計ＷＩＮ−ＨＵＤ
圧子：対面角度１３６°の四角錐ダイヤモンド圧子
押し込み深さ：１０μｍ
初期荷重：０．０２ｍＮ
最大荷重：１００ｍＮ
初期荷重から最大荷重までの荷重増加時間：５０秒間。

ユニバーサル硬度（Ｈ１）と、ユニバーサル硬度（Ｈ２）との比（Ｈ１／Ｈ２）としては、１．０１以上が好ましく、１．０７以上がより好ましく、１．１３以上が特に好ましい。比（Ｈ１／Ｈ２）の上限値としては、特に制限はなく、例えば、使用状態において要求される可撓性の程度、使用状態における負荷等により適宜選択されるが、１．７０以下が好ましい。ここで、Ｈ１は、相対的に硬い面のユニバーサル硬度であり、Ｈ２は、相対的に柔らかい面のユニバーサル硬度である。

中間層１１の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ゴム等が挙げられる。ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム（ラテックス）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。これらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。

中間層１１は、各種機能性を付与するために、フィラーを含有してもよい。フィラーとしては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、酸化鉄、ＰＴＦＥ、マイカ、粘土鉱物、合成ハイドロタルサイト、金属等が挙げられる。圧電性を持つフィラーや分極している高分子（ベース材料若しくはフィラー）を使用する場合、分極処理を施すことが好ましい。

中間層１１の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、変形追従性の点から、１μｍ〜１０ｍｍが好ましく、５０μｍ〜２００μｍがより好ましい。又、平均厚みが好ましい範囲内であると成膜性が確保でき、かつ変形を阻害することもないため、良好な発電を行うことができる。

中間層１１は、絶縁性であることが好ましい。絶縁性としては、１０^８Ωｃｍ以上の体積抵抗率を持つこと好ましく、１０^１０Ωｃｍ以上の体積抵抗率を持つことがより好ましい。中間層１１は、複層構造であってもよい。

＜＜表面改質処理、及び不活性化処理＞＞
中間層１１において、両面での変形量、又は硬度を異ならせる方法としては、例えば、表面改質処理、不活性化処理等が挙げられる。これらの処理は、両方を行ってもよいし、片方のみを行ってもよい。

−表面改質処理−
表面改質処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ放電処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン処理、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、中性子線）照射処理等が挙げられる。これらの処理の中でも、処理スピードの点から、プラズマ処理、コロナ放電処理、電子線照射処理が好ましいが、ある程度の照射エネルギーを有し、材料を改質しうるものであれば、これらに限定されない。

−−プラズマ処理−−
プラズマ処理の場合、プラズマ発生装置としては、例えば、平行平板型、容量結合型、誘導結合型の他、大気圧プラズマ装置でも可能である。耐久性の観点から、減圧プラズマ処理が好ましい。

プラズマ処理における反応圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５Ｐａ〜１００Ｐａが好ましく、１Ｐａ〜２０Ｐａがより好ましい。

プラズマ処理における反応雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不活性ガス、希ガス、酸素等のガスが有効であるが、効果の持続性においてアルゴンが好ましい。又、その際、酸素分圧を５，０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。反応雰囲気における酸素分圧が、５，０００ｐｐｍ以下であるとオゾンの発生を抑制でき、オゾン処理装置の使用を控えることができる。

プラズマ処理における照射電力量は、（出力×照射時間）により規定される。照射電力量としては、５Ｗｈ〜２００Ｗｈが好ましく、１０Ｗｈ〜５０Ｗｈがより好ましい。照射電力量が、好ましい範囲内であると、中間層１１に発電機能を付与でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。

−−コロナ放電処理−−
コロナ放電処理における印加エネルギー（積算エネルギー）としては、６Ｊ／ｃｍ^２〜３００Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、１２Ｊ／ｃｍ^２〜６０Ｊ／ｃｍ^２がより好ましい。印加エネルギーが好ましい範囲内であると中間層１１に発電機能を付与でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。

−−電子線照射処理−−
電子線照射処理における照射量としては、１ｋＧｙ以上が好ましく、３００ｋＧｙ〜１０ＭＧｙがより好ましい。照射量が、好ましい範囲内であると中間層１１に発電機能を付与でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。

電子線照射処理における照射雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルゴン、ネオン、ヘリウム、窒素等の不活性ガスが充填し酸素分圧を５，０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。照射雰囲気における酸素分圧が、５，０００ｐｐｍ以下であるとオゾンの発生を抑制でき、オゾン処理装置の使用を控えることができる。

−−紫外線照射処理−−
紫外線照射処理における紫外線としては、波長３６５ｎｍ以下で２００ｎｍ以上が好ましく、波長３２０ｎｍ以下で２４０ｎｍ以上がより好ましい。

紫外線照射処理における積算光量としては、５Ｊ／ｃｍ^２〜５００Ｊ／ｃｍ^２が好ましく、５０Ｊ／ｃｍ^２〜４００Ｊ／ｃｍ^２がより好ましい。積算光量が、好ましい範囲内であると中間層１１に発電機能を付与でき、かつ照射過剰により耐久性を低下させることもない。

紫外線照射処理における照射雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルゴン、ネオン、ヘリウム、窒素等の不活性ガスが充填し酸素分圧を５，０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。照射雰囲気における酸素分圧が、５，０００ｐｐｍ以下であるとオゾンの発生を抑制でき、オゾン処理装置の使用を控えることができる。

なお、従来技術として、プラズマ処理、コロナ放電処理、ＵＶ照射処理、電子線照射処理等により励起又は酸化させることで活性基を形成し、層間接着力を高めることが提案されている。しかし、その技術は、層間への適用に限定され、最表面への適用はむしろ離型性を低下させるため好ましくないことがわかっている。又、反応を酸素リッチな状態下で行い、効果的に反応活性基（水酸基）を導入している。そのため、そのような従来技術は、本実施の形態に係る表面改質処理とは本質が異なる。

本実施の形態に係る表面改質処理は、酸素が少なく減圧された反応環境による処理（例えば、プラズマ処理）のため、表面の再架橋及び結合を促し、例えば、「結合エネルギーの高いＳｉ−Ｏ結合の増加」に起因して耐久性が向上する。そして、更に加えて「架橋密度向上による緻密化」に起因して離型性が向上すると考えられる（なお、本実施の形態においても一部活性基は形成されてしまうが、後述するカップリング剤や風乾処理にて、活性基を不活性化させている）。

−不活性化処理−
中間層１１の表面は、各種材料を用いて、適宜不活性化処理が施されてもよい。不活性化処理としては、中間層１１の表面を不活性化させる処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不活性化剤を中間層１１の表面に付与する処理が挙げられる。

なお、不活性化とは、所定の処理による励起又は酸化によって発生した活性基（例えば、−ＯＨ等）を不活性化剤と反応させて、中間層１１の表面の活性度を下げることで、中間層１１の表面を化学反応を起こしにくい性質に変化させることを意味する。ここで、所定の処理とは、例えば、プラズマ処理、コロナ放電処理、ＵＶ照射処理、電子線照射処理等である。

不活性化剤としては、例えば、非晶質樹脂、カップリング剤等が挙げられる。非晶質樹脂としては、例えば、主鎖にパーフルオロポリエーテルを有する樹脂等が挙げられる。カップリング剤としては、例えば、金属アルコキシド又は金属アルコキシドを含む溶液が挙げられる。金属アルコキシドとしては、例えば、下記一般式（１）で表される化合物や、重合度２〜１０程度のそれらの部分加水分解重縮合物又はそれらの混合物等が挙げられる。

Ｒ^１ _{（４−ｎ）}Ｓｉ（ＯＲ^２）_ｎ・・・一般式（１）
但し、一般式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状のアルキル基、アルキルポリエーテル鎖、及びアリール基の何れかを表す。ｎは、２〜４の整数を表す。

一般式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等が挙げられる。耐久性の面から特に好ましいのは、テトラエトキシシランである。

一般式（１）において、Ｒ^１は、フルオロアルキル基であってもよく、更に酸素を介して結合したフルオロアルキルアクリレート、エーテルパーフルオロポリエーテルでもよい。柔軟性、耐久性の点で特に好ましいのは、パーフルオロポリエーテル基である。

更に、金属アルコキシドとしては、例えば、ビニルシラン類〔例えば、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等〕、アクリルシラン類〔例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等〕、エポキシシラン類〔例えば、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等〕、アミノシラン類〔Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等〕等が挙げられる。

又、金属アルコキシドとしては、金属原子として、Ｓｉ以外に、Ｔｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｒであるものを単独又は２種以上を混合して用いることも可能である。

不活性化処理は、例えば、ゴム等の中間体前駆体に表面改質処理を行った後に、中間体前駆体の表面に不活性化剤を塗布又はディッピング等により含浸させることによって行うことができる。又、中間体前駆体としてシリコーンゴムを用いた場合は、表面改質処理を行った後に、空気中に静置して風乾することにより、失活させてもよい。

中間層１１の厚み方向における酸素濃度のプロファイルは、極大値を有することが好ましい。中間層１１の厚み方向における炭素濃度のプロファイルは、極小値を有することが好ましい。そして、中間層１１において、酸素濃度のプロファイルが極大値を示す位置と、炭素濃度のプロファイルが極小値を示す位置とが、一致することがより好ましい。

酸素濃度のプロファイル、及び炭素濃度のプロファイルは、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）によって求めることができる。測定方法は、例えば、以下の方法が挙げられる。

［測定方法］
測定装置：Ｕｌｖａｃ−ＰＨＩ ＱｕａｎｔｅｒａＳＸＭ、アルバック・ファイ株式会社製
測定光源：Ａｌ（ｍｏｎｏ）
測定出力：１００μｍφ、２５．１Ｗ
測定領域：５００μｍ×３００μｍ
パスエネルギー：５５ｅＶ（ｎａｒｒｏｗ ｓｃａｎ）
エネルギーｓｔｅｐ：０．１ｅＶ（ｎａｒｒｏｗ ｓｃａｎ）
相対感度係数：ＰＨＩの相対感度係数を使用
スパッタ源：Ｃ６０クラスターイオン
Ｉｏｎ Ｇｕｎ 出力：１０ ｋＶ、１０ ｎＡ
Ｒａｓｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：（Ｘ＝０．５，Ｙ＝２．０）ｍｍ
スパッタレート：０．９ｎｍ／ｍｉｎ（ＳｉＯ_２換算）。

ＸＰＳでは、光電子効果により飛び出す電子を捕捉することにより、測定対象物中の原子の存在濃度比や結合状態を知ることができる。

シリコーンゴムは、シロキサン結合を有し、主成分がＳｉ、Ｏ、及びＣである。そのため、中間層１１の材質としてシリコーンゴムを用いた場合、ＸＰＳのワイドスキャンスペクトルを測定し、各元素の相対ピーク強度比から表層から内部に存在する各原子（Ｓｉ、Ｏ、及びＣ）の深さ方向の存在濃度比（ａｔｏｍｉｃ％）を求めることができる。その一例を図９（ａ）に示す。図９（ａ）は、シリコーンゴムを用い、更に表面改質処理（プラズマ処理）及び不活性処理を行って得られた中間層１１のサンプルである。図９（ａ）において、横軸は表面から内部方向への分析深さであり、縦軸は存在濃度比である。

更に、シリコーンゴムの場合、Ｓｉの２ｐ軌道の電子が飛び出すエネルギーを測定することにより、珪素に結合している元素及び結合状態を知ることができる。そこで、Ｓｉの結合状態を示すＳｉ２ｐ軌道におけるナロースキャンスペクトルからピーク分離を行い、化学結合状態を求めた。その結果を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）の測定対象は、図９（ａ）の測定に用いたサンプルである。図９（ｂ）において、横軸は結合エネルギーであり、縦軸は強度比である。又、下から上に向かっては深さ方向での測定スペクトルを示している。

一般に、ピークシフトの量は結合状態に依存することが知られており、本件に関するシリコーンゴムの場合、Ｓｉ２ｐ軌道において高エネルギー側にピークがシフトするということが、Ｓｉに結合している酸素の数が増えていることを示す。

これによれば、シリコーンゴムにおいて、表面改質処理及び不活性化処理を行うと、表層から内部に向かって酸素が多くなり極大値を持ち、又、炭素が減少し極小値を持つ。更に深さ方向に分析をすすめると酸素が減少して炭素が増加し、ほぼ未処理のシリコーンゴムと同等の原子存在濃度となる。

更に、図９（ａ）のαで検出された酸素の極大値は、Ｓｉ２ｐ結合エネルギーシフトが高エネルギー側にシフトすることと一致（図９（ｂ）のα）しており、酸素増加がＳｉに結合した酸素の数に起因することが示されている。

なお、未処理のシリコーンゴムについて同様の分析をした結果を、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す。

図１０（ａ）には、図９（ａ）にみられたような酸素濃度の極大値、及び炭素濃度の極小値は見られない。更に、図１０（ｂ）より、Ｓｉ２ｐ結合エネルギーシフトが高エネルギー側にシフトする様子もみられないことから、Ｓｉに結合した酸素の数も変化していないことが確認された。

以上のように、カップリング剤等の不活性化剤を中間層１１の表面に塗布又はディッピングして浸透させることにより、不活性化剤が中間層１１に染み込んでいく。カップリング剤が、一般式（１）で表される化合物等の場合、中間層１１においては、ポリオルガノシロキサンが濃度分布を持って存在するようになり、この分布はポリオルガノシロキサンに含まれる酸素原子が深さ方向に極大値を有するような分布となる。結果として、中間層１１は、３つ〜４つの酸素原子と結合したケイ素原子を有するポリオルガノシロキサンを含有することとなる。

なお、不活性化処理の方法は、ディッピング工法に限らない。例えば、ポリオルガノシロキサンに含まれる酸素原子が、中間層１１の深さ方向（厚み方向）に極大値を有するような分布を実現できればよく、プラズマＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング、真空蒸着、燃焼化学気相蒸着等の方法を用いてもよい。

中間層１１は、静置状態において初期表面電位を持つ必要はない。なお、静置状態における初期表面電位は、以下の測定条件で測定できる。ここで、初期表面電位を持たないとは、下記測定条件で測定した際に、±１０Ｖ以下を意味する。

［測定条件］
前処理：温度３０℃湿度４０ｗｅｔ％雰囲気に２４ｈ静置後、除電を６０ｓｅｃ（Ｋｅｙｅｎｃｅ製のＳＪ−Ｆ３００を使用）
装置：Ｔｒｅｃｋ Ｍｏｄｅｌ３４４
測定プローブ：６０００Ｂ−７Ｃ
測定距離：２ｍｍ
測定スポット径：直径（Φ）１０ｍｍ
その点で、本実施の形態に係るトランスデューサは、特開２００９−２５３０５０号公報、特開２０１４−０２７７５６号公報、特開昭５４−１４６９６号公報等に記載の技術とは、発電の原理が異なると考えられる。

なお、本実施の形態に係るトランスデューサでは、摩擦帯電に似たメカニズムでの帯電と、内部電荷留保による表面電位差の発生とが、中間層の両面の硬度差に基づく変形量の差に起因して静電容量の偏りを生み出すことで、電荷が移動して発電すると推測される。しかし、正確には不明である。

本実施の形態に係るトランスデューサは、中間層１１と、第１の電極１２及び第２の電極１３の少なくとも何れかとの間に空間を有することが好ましい。そうすることにより、発電量を増やすことができる。空間を設ける方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前述の図８で示したものの他、例えば、中間層１１と第１の電極１２及び第２の電極１３の少なくとも何れかとの間にスペーサを配置する方法等が挙げられる。

以下、実施例に基づいて本実施の形態に係るデジタルサイネージシステム１について説明するが、以下の実施例に限定されるものではない。例えば、以下の実施例では床面をセンシングする場合を例に説明するが、検知センサを構築する場所は床面に限定されるものではない。

〈実施例〉
実施例では、以下に示すように、検知センサ１０として、圧電体を用いたトランスデューサを用いた。

［トランスデューサ］
第１の電極として、三菱アルミホイル製：厚み１２μｍのアルミシートを電極材料とした。又、ベース材料をシリコーンゴムにチタン酸バリウムを添加量ベースゴム１００重量部に対して４０重量部で混合し、膜厚約１５０±２０μｍ、長さ３ｍ、幅１５０ｍｍを狙いとしてブレード塗装を実施したものを高分子圧電体の中間層とした。この際、シリコーンゴムとしては、TSE3033：モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製を用いた。又、チタン酸バリウムとしては、和光純薬（株）：93-5640を用いた。

それを、約１２０℃の高温で３０分焼成した後、表面改質処理として、次の条件でプラズマ処理を行った（処理条件：装置：ヤマト科学製：ＰＲ−５００、出力：１００Ｗ、処理時間：４分、反応ガス：アルゴン９９．９９９％、反応圧力：１０Ｐａ）。

更に、プラズマ処理の後、中間層の処理面にフッ素系炭素化合物であるオプツールＤＳＸ（ダイキン工業株式会社製）パーフルオロヘキサンで希釈した０．１％溶液を引き上げ速度１０ｍｍ／ｍｉｎの引き上げ速度にてディッピング塗布した。その後、湿度９０％温度６０℃の環境で３０分以上保持後、５０℃１０分の乾燥を実施し乾燥した。

その中間層の上部に第１の電極と同じアルミシート層を重ねて第２の電極を形成し、夫々の電極に電線を接続し、更に膜厚５０μｍのＰＥＴフィルムで全体を封止した。その際、夫々の電極に接続された電線のみ封止せず、電圧信号を取り出せるようにした。又、実施例では、以下に示すデジタルサイネージシステムを構築した。

［デジタルサイネージシステム］
デジタルサイネージシステムとして、前述の図３に示したシステムを構成した。取り出した電圧信号を集約する制御装置２０としては、パーソナルコンピュータ（DELL製：Vostro 3800 （インテル(r) Core(tm) i3 プロセッサー搭載モデル。OS：windows8.1））を用いた。制御装置２０により、検知センサ１０からの入力信号により位置を特定でき、更に前後の入力信号の時間変化から歩行者の移動速度を割り出すことができる。

広告データを表示する投影装置３０としては、RICOH製：PJ WX4141NIを３台用い、図３に示すような投射面１０２の上部に固定し、画像連結により歩行者２００の進行方向に長い画像を投影した。具体的には、本実施例では、制御装置２０の計算に基づき、予め設定された５パターンの広告データを０．５秒ごとに切り替えて表示する位置を制御し、歩行者の位置から進行方向に約３０ｃｍの場所に投影装置３０で投影させるように広告を移動させた。

［評価］
上記のデジタルサイネージシステムを用い、通行人からランダムに選定された１０人の歩行者に対して、長さ６ｍ、幅２ｍの通路を自由に通行してもらう評価を行った。なお、通行人の歩く速度は、目安として表１に示す速度とした。

又、５パターンの広告から、事前に自分の気になる広告を選定してもらい、歩行した後に、その広告を見ることができた人数をカウントした。そして、そのカウント人数を４段階で評価し、レベル１は０〜３人、レベル２は４〜６人、レベル３は７〜１０人とし、レベル３以上を合格レベルとした。

又、評価環境は、表２及び図１１に示す３パターンで実施した。すなわち、表２の評価１及び図１１（ａ）に示すように、投射面１０２に対して、垂直方向から一定の照明があたった状態。そして、表２の評価２及び図１１（ｂ）に示すように、評価１の環境に加えて、スタート地点から２ｍから４ｍにかけて障害物５００を置いて影を作成し、障害物５００と投射面１０２との間を歩行する状態。更に、表２の評価３及び図１１（ｃ）に示すように、評価１の環境に加えて、スタート地点から２ｍから４ｍにかけて障害物５００を置いて影を作成し、投射面１０２に対して障害物５００を挟みこむ形で歩行する状態である。

又、図１２に示すように、比較例として、実施例における検知センサ１０（トランスデューサ）によるセンサシステムの代わりに、カメラ１５０による位置センシングを用いたデジタルサイネージシステムを構成し、実施例と同様の評価を実施した。なお、比較例では、制御装置２０におけるＣＰＵの処理負荷が実施例と同一になるようにカメラのフレームレート、解像度を調整した。又、カメラの画像認識方式はコントラスト比による検出方式を用いた。

［評価結果］
評価結果を表３及び表４に示す。なお、表３及び表４において、○は『視認できた』ことを示し、×は『視認できない』ことを示す。又、前述のように、レベル３以上で合格である。

表3及び表４より以下のことがわかる。すなわち、評価１の結果より、歩行速度が高い速度３の人物（歩行者（７）〜歩行者（１０））に対して、実施例では追従するが、比較例では追従しきれないことがわかる。これにより、実施例では、比較例に比べて、より早い速度に追従したセンシングが実現できているといえる。

又、評価２の結果より、比較例では障害物があることにより、より歩行速度の低い速度２の人物（歩行者（４）〜歩行者（６））においても、歩行人物が自分の要求する広告を閲覧することが困難な場合が生じていることがわかる。これは、障害物が歩行者の背景にあることにより、カメラが歩行者認識のためのコントラスト比がとれず、歩行者の移動速度に対応した広告の表示が乱れたことに起因している。実施例ではそのような事例は発生せず、結果として比較例に比べて、より環境変動のないセンシングが実現できているといえる。

又、評価３の結果より、比較例では障害物があることにより、より歩行速度の低い速度１の人物（歩行者（１）〜歩行者（３））においても、歩行人物が自分の要求する広告を閲覧することが困難な場合が生じていることがわかる。これは、歩行者が障害物の陰に一旦隠れてしまう場合、カメラがその死角により歩行者を捕捉する時間が減少し、広告を追従させる時間が短くなることに起因している。実施例では、速度３で一名自分の要求する広告が閲覧できなかったが、これは障害物により物理的に歩行者の閲覧時間が減少したことに起因する。結果として、実施例では、比較例に比べて、より死角のないセンシングが実現できているといえる。

このように、本実施の形態及び実施例では、圧力を電気信号に変換するトランスデューサを検知センサとして用いることにより、各感圧箇所の位置・重量・加速度を正確、かつ限定的に取得可能となる。そのため、取得した情報がそのまま位置情報となりえることに加え、必要最低限に限定されたデータの解析を行うため、比較的軽い処理で解析を行うことができる。

又、高感度のセンシングが実現できることに加え、重量移動や加速度のデータから、対象者の動き・速度を予測することが可能となり、より早い動きに追従することができる。更に、検知センサに直接圧力を加えることがセンシング条件になるため、環境変動のないセンシングを構築可能である。

更に、測定ポイントは「面」になり、検知センサを広範囲に敷くことにより死角のないセンシングが可能となる。その結果、歩行者が広告を視認する時間が増加し、訴求性の高い広告が可能となる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ デジタルサイネージシステム
１０ 検知センサ
１１ 中間層
１２ 第１の電極
１３ 第２の電極
１４ コイルバネ
１５、１７ 支持台
１６ 板バネ
２０ 制御装置
３０ 投影装置

特開２０１４−０２６０４０号公報 特開２０００−０５６９１７号公報 特許第３５２６８９７号

Claims (5)

1. 圧力を電気信号に変換するトランスデューサと、
   前記電気信号の強度に連動して情報を変化させる制御装置と、
   前記制御装置の命令に基づいて被出力物に情報を出力する出力装置と、を有し、
   前記トランスデューサは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配された中間層と、を備え、
   前記中間層は、表面改質処理及び／又は不活性化処理が施された面を有し、
   前記中間層の面に対して直交する方向から前記中間層が加圧された際の前記第１の電極側の変形量と前記第２の電極側の変形量とが異なるか、又は、前記第１の電極側を所定量だけ押し込んだ時のユニバーサル硬度と前記第２の電極側を前記所定量だけ押し込んだ時のユニバーサル硬度とが異なるデジタルサイネージシステム。
2. 前記トランスデューサは、対象物の動きを圧力として検知し、検知した信号を前記制御装置に出力する請求項１記載のデジタルサイネージシステム。
3. 前記トランスデューサは、対象物の位置を圧力として検知し、検知した信号を前記制御装置に出力する請求項１記載のデジタルサイネージシステム。
4. 前記トランスデューサは、対象物が圧力を加えることが可能な所定面に複数個配列されている請求項１乃至３の何れか一項記載のデジタルサイネージシステム。
5. 前記被出力物は前記トランスデューサである請求項１乃至４の何れか一項記載のデジタルサイネージシステム。