装着判定装置、眼鏡型電子機器、装着判定方法およびプログラム

本発明は、眼鏡型フレームの人体の頭部への装着又は非装着を判定する装着判定装置、眼鏡型電子機器、装着判定方法およびプログラムに関するものである。

人体の精神活動や体調の状態を示すパラメータとして、皮膚電気活動(Electro Dermal Activity)が知られている。 この人体の皮膚電気活動は人体の皮膚の電位を検出することで把握でき、これら電位検出を使って様々な機能を実現する装置が知られている。 特に、瞬きや眼球の動きから疲れや眠気を可視化するために眼電位センシングの技術が知られている。

眼電位とは、眼球の角膜側と網膜側との間に生じている数十mVの電位差を示す。人間の眼球の角膜側は、一般に正の電荷、網膜側は負の電荷を帯びているため、両者の間に電位差が発生する。目の周囲の皮膚に電極を付けて電位差を測定すると、目の動きや瞬きによってこの電位が変わる。眼電位センシングとは、このような電位差測定である。視線や心理状態、疲労などの推定に役立つ。

特開2000−4453

現在、眼電位センシング機能を備えた眼鏡型電子機器が知られるようになった。この眼鏡型電子機器には眼電位センシング機能等の人体特性検出装置が組み込まれており、電力を効率的に使用する必要がある。 省電力化を図るためには当該電子機器の未使用時には電源をオフ状態にし、当該電子機器の使用時は電源をオン状態にすることが好ましい。一般的に、この電源をオン状態/オフ状態に切り替えるためにはスイッチを用いることが考えられるが、当該電子機器への搭載は部品点数の増加に繋がり好ましくない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、眼鏡型フレームの人体の頭部への装着又は非装着を判定し、当該電眼鏡型電子機器の使用状態の時に電源をオン状態にすることにより、電力の省エネ化を図ることを目的とする。

上述した問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明は眼鏡型フレームに設けた電極により眼電位を検出する眼電位検出手段と、前記眼電位検出手段の眼電位検出結果に基づき前記眼鏡型フレームの装着状態又は非装着状態を判定する装着判定手段とを有してなる。 上述した構成によれば、スイッチ等の電気部品を用いることなく眼鏡型フレームの装着状態又は非装着状態を判定できる。

好適には、前記電極は前記眼鏡型フレームを構成する一対の鼻パッド表面に設けられた第1の電極及び第2の電極からなる。 この構成によれば、人体の眼球の近くに電極があるので眼電位を精度よく検出できる。

好適には、本発明は前記装着判定手段の判定結果に基づき電源を切り替える電源切替手段を有し、眼鏡型フレームの非装着状態の時に電源をオフ状態に切り替えるとともに、装着状態の時に電源をオン状態とする。 この構成によれば、眼鏡型フレームの装着/非装着状態に応じて電源を切り替えることができるので、省エネ化を図ることができる。

また、本発明は上述の眼鏡型フレームの装着判定装置であって、眼鏡型フレームの動きを検出する加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサの少なくとも一つである動き検出手段を有し、前記装着判定手段は前記動き検出手段の動き検出結果と、前記眼電位検出手段の眼電位検出結果とに基づき前記眼鏡型フレームの装着状態又は非装着状態を判定する。 この構成によれば、前記眼鏡型フレームを正常な状態で装着している時に、電源をオン状態にすることができる。

好適には、前記装着判定手段は、前記眼鏡型フレームが装着された状態での眼電位を前記眼電位検出結果が示し、且つ、前記眼鏡型フレームに動きがある状態を前記動き検出結果が示している場合に、前記眼鏡型フレームが装着状態であると判定する。 この構成によれば、例えば前記眼鏡型フレームの使用者の頭部に動きがある時は電源をオン状態にすることができる。

好適には、前記装着判定手段は、前記眼鏡型フレームが装着されていない状態での眼電位を前記眼電位検出結果が示し、且つ、前記眼鏡型フレームに動きがない状態を前記動き検出結果が示している場合に、前記眼鏡型フレームが非装着状態であると判定する。 この構成によれば、眼鏡型フレームを机の上等に置き当該眼鏡型電子機器の未使用状態の時、電源をオフ状態にすることができる。

好適には、前記装着判定手段は、前記眼鏡型フレームが装着された状態での眼電位を前記眼電位検出結果が示し、且つ、前記眼鏡型フレームに動きがない状態を前記動き検出結果が示している場合に、前記眼鏡型フレームが装着状態であると判定する。 この構成によれば、眼鏡フレームを使用している時、頭部に動きがない時は電源をオン状態にすることができる。

好適には、前記装着判定手段は、前記眼電位が予め決められた所定の範囲内にある場合に前記眼鏡型フレームが装着された状態であると判定し、前記動き検出結果が加速度である場合に、加速度の大きさが所定のしきい値以上である場合に前記眼鏡型フレームに動きがあると判定する。 この構成によれば、眼鏡フレームの動きを精度よく検出できる。

本発明の眼鏡型電子機器は、前記装着判定装置を備えてなる。 この構成によれば、眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定できるので、省エネに適した眼鏡型電子機器を提供できる。

本発明は、コンピュータが眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定する方法であって、前記眼鏡型フレームに設けた電極により眼電位を検出する眼電位検出ステップと、前記眼電位検出ステップでの眼電位検出結果に基づき前記眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定する装着判定ステップとを有する。 この方法によれば、眼鏡型フレームの装着又は非装着状態を判定できる。

好適には前記装着判定ステップでの判定結果に基づき電源を切り替える電源切替ステップを有し、前記眼鏡型フレームの非装着時に電源をオフ状態に切り替えるとともに、装着時に電源をオン状態とする。 この方法によれば、省エネに適した装着判定方法を提供できる。

好適には、上述の眼鏡フレームの装着判定方法であって、前記眼鏡型フレームの動きを、加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサで検出する動き検出ステップを有し、前記装着判定ステップは前記動き検出ステップの動き検出結果と前記眼電位検出ステップでの眼電位検出結果とに基づき前記眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定する。 この方法によれば、精度よく眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定でき、誤動作を回避できる。

本発明のプログラムは、上記の装着判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。このプログラムによれば、眼鏡型フレームの装着又は非装着を判定できる。

本発明によれば、眼鏡型フレームの装着状態又は非装着状態を判定できるので、当該眼鏡型電子機器の使用時に電源をオン状態にするとともに、当該眼鏡型電子機器の未使用時には電源をオフ状態にすることができ、省エネに適した装着判定装置、眼鏡型電子機器、装着判定方法およびプログラムを提供することができる。

また、本発明によれば、眼鏡型フレームの装着又は非装着を高精度に判定できるので眼鏡型電子機器の誤作動を回避できる。

本発明の実施形態に係る眼鏡型電子機器の外観斜視図である。

図1に示す眼鏡型電子機器における鼻パッド部分を示す拡大斜視図である。

図1に示す眼鏡型電子機器の装着判定装置の機能ブロック図である。

図1に示す眼鏡型電子機器における装着判定装置の流れを説明するためのフローチャートである。

図1に示す眼鏡型電子機器の眼鏡型フレームの装着判定の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る眼鏡型電子機器1の装着判定装置50について説明する。 図1は、本発明の実施形態に係る眼鏡型電子機器1の装着判定装置50の外観斜視図である。図2は、図1に示す眼鏡型電子機器1における鼻パッド部分を示す拡大斜視図である。図3は、図1に示す眼鏡型電子機器1の装着判定装置50の機能ブロック図である。

図1に示すように、眼鏡型電子機器1の眼鏡型フレーム2は、使用者の耳に掛けられる一対のテンプル部3A、3Bと、レンズ4、4が取り付けられた一対のリム部5、5と、これらリム部5、5の間に介在するブリッジ部6とを有する。 また、テンプル部3A、3Bとリム部5、5との間にはヒンジ部7、7が設けられており、テンプル部3A、3Bはヒンジ部7、7を介してリム部5、5に対して折り畳み自在に構成されている。

図2に示すように、眼鏡型フレーム2のブリッジ部6には眼鏡型フレーム2を構成する一対の鼻パッド8A、8Bが設けられている。この鼻パッド8A、8Bの表面には後述する眼電位検出部10を構成する第1の電極11と第2の電極12が設けられている。第1の電極11は使用者の右眼の眼電位を検出する。第2の電極12は使用者の左眼の眼電位を検出する。

眼電位とは、眼球の角膜側と網膜側との間に生じている数十mVの電位差を示す。人間の眼球の角膜側は、一般に正の電荷、網膜側は負の電荷を帯びているため、両者の間に電位差が発生する。目の周囲の皮膚に電極を付けて電位差を測定すると、目の動きや瞬きによってこの電位が変わる。このような電位差測定を眼電位センシングという。この眼電位センシング技術は瞬きや眼球の動きから疲れや眠気を可視化することができ、視線や心理状態、疲労などの推定に役立つ。

図1に示すように、眼電位検出部10を構成する電極11、12は眼鏡型フレーム2のテンプル部3Aに組み込まれた図示しない配線を介してテンプル部3Aの先端側のモダン13内に設けられた眼鏡電位検出回路10Aに接続されている。 眼電位検出回路10Aをモダン13内に組み込むとともに、後述する加速度センサ25をモダン14内に組み込むことにより、眼鏡型フレーム2自体のデザインには影響を与えず、日常違和感なく眼鏡型フレーム2を装着できる。

図3に示すように、装着判定装置50は、例えば、眼電位検出部10、眼鏡型フレーム2の動きを検出する動き検出手段となる加速度センサ25及び信号処理部30を有する。 眼電位検出部10は、電極11、12及び眼鏡電位検出回路10Aを有する。 信号処理部30は、装着判定部20及び電源切換部21を有する。 図3に示す信号処理部30は、図1及び図2には図示しないが、眼鏡型電子機器1の所定の箇所に搭載されている。

眼鏡型電子機器1が使用者に装着されて第1の電極11と第2の電極12が使用者の鼻に適切に接触すると(適切な状態で装着されると)、眼電位検出部10が検出する眼電位は、予め決められた所定の範囲内になる。眼鏡電位検出回路10Aは、検出した眼電位を示す眼電位信号を生成し、これを装着判定部20に出力する。

加速度センサ25は、例えば3軸加速度センサであり、テンプル部3Bの先端側のモダン14に組み込まれている。この加速度センサ25は眼鏡型フレーム2に作用する加速度を検出するセンサであり、眼鏡型フレーム2を持ち上げた時、又は眼鏡型フレーム2を装着した後に取り付け位置がずれた時、又は装着後に使用者が頭部を動かした時のように眼鏡型フレーム2の動きに応じた加速度信号を生成し、これを装着判定部20に出力する。 なお、本発明においては、眼鏡型フレーム2の動きを検出できるものであれば、2軸以下の加速度センサであってもよい。 加速度センサ25が検出した加速度信号は、例えば、眼鏡型電子機器1が使用者に装着されて動く場合に所定のしきい値以上の値を示す。

装着判定部20は、眼鏡電位検出回路10Aからの眼電位信号と、加速度センサ25からの加速度信号とを基に、眼鏡型電子機器1が使用者に装着されている装着状態と、装着されていない非装着状態との何れであるかを判定する。 装着判定部20は、装着状態又は非装着状態の判定結果を示す判定信号を電源切換部21に出力する。

電源切換部21は、電源22がオン状態(眼鏡型電子機器1が動作中)で、装着判定部20から入力した判定信号が非装着状態を示す場合に、電源22をオフに切り換える制御を行う。 電源切換部21は、電源22がオフ状態(眼鏡型電子機器1が停止中)で、装着判定部20から入力した判定信号が装着状態を示す場合に、電源22をオンとする制御を行う。

以下、装着判定部20の判定処理を詳細に説明する。 図4は、図3に示す装着判定部20の判定処理を説明するためのフローチャートである。 装着判定部20は、加速度センサ25からの加速度信号を基に、3軸の加速度のベクトルの大きさが、所定のしきい値を超えているか否かを判断する(図4のステップST1)。

装着判定部20は、ステップST1で所定のしきい値を超えていると判断した場合にステップST2に進み、眼鏡電位検出回路10Aから入力した眼電位信号が示す眼電位が予め決められた所定の範囲(眼鏡型電子機器1の装着時の眼電位範囲)内にあるか否かを判断する(ステップST2)。

装着判定部20は、ステップST2で眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にあると判断した場合に装着状態であると判定する(ステップST3)。 装着判定部20は、ステップST2で眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にないと判断した場合に非装着状態であると判定する(ステップST4)。

一方、装着判定部20は、ステップST1で所定のしきい値と超えていないと判断した場合にステップST5に進み、眼鏡電位検出回路10Aから入力した眼電位信号が示す眼電位が予め決められた所定の範囲(眼鏡型電子機器1の装着時の眼電位範囲)内にあるか否かを判断する(ステップST5)。

装着判定部20は、ステップST5で眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にあると判断した場合に装着状態であると判定する(ステップST6)。 装着判定部20は、ステップST5で眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にないと判断した場合に非装着状態であると判定する(ステップST7)。

信号処理部30の各部の機能は、処理回路でプログラムを実行して実現してもよいし、少なくとも一部の機能をハードウエアで実現してもよい。

次に、本実施形態に係る眼鏡型電子機器1の装着判定装置50の動作(装着判定方法)の例について、図5を参照して説明する。 図5は、眼鏡型フレーム2の装着判定方法を説明するためのフローチャートである。

[装着判定の例1] ステップST11: 眼鏡型フレーム2を使用者の頭部に装着した状態で頭部を動かす等の動きがあったとき、加速度センサ25は眼鏡型フレーム2の動きを検出する。

ステップST12: 眼電位検出部10は眼電位の測定を開始する。眼電位検出部10は眼電位を一定時間測定し、眼電位の分散値演算を行い、眼電位の検出を行う。眼電位検出部10は電極11、12が鼻の予め規定されている位置に接触し、眼電位が生じているときに眼電位検出信号を生成する。電極11、12が鼻の所定位置に接触している際に眼電位が生じているか否かの判断は、例えば、電極11、12の電位が所定のしきい値を超えているか否かを基に行われる。

ステップST13: 眼電位検出部10は眼電位検出結果を装着判定部20に送る。眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にあると装着判定部20が判断した場合、装着判定部20は眼鏡型フレーム2が装着状態であると判定する。

ステップST14: 装着判定部20から電源切替部21に装着状態を示す判定信号が送信され、電源切替部21は電源22をオン状態とする。

電極11、12は人体の眼球の近くである鼻パッド8A、8Bの表面に設けられているので、眼鏡型フレーム2を装着した時、眼電位を精度よく検出することができる。

なお、電極11、12が鼻には接触しているが、鼻への接触状態が不安定な場合、すなわち眼電位信号が予め決められた所定の範囲内のものでなかった場合、眼電位検出部10が電極11、12の接触状態が不安定である旨のアラーム信号を装着判定部20に送り、使用者に気付かせるようにしてもよい。また、この眼鏡型電子機器のモニターとして携帯型電子機器を使用した場合、上述のアラームを携帯型電子機器の表示部に表すようにしてもよい。

[装着判定の例2] ステップST11: 眼鏡型フレーム2を机の上等に置き、眼鏡型電子機器1の未使用の時、加速度センサ25は眼鏡型フレーム2の動きを検出する。

ステップST12: 眼電位検出部10は眼電位の測定を開始する。眼電位検出部10は眼電位を一定時間測定し、眼電位の分散値演算を行うが、眼鏡型電子機器1は未使用のため、眼電位検出部10は予め決められた範囲内の眼電位の検出信号は生成されない。

ステップST13: 眼電位検出部10は眼電位検出結果(眼電位を示す眼電位信号は生成されない)を装着判定部20に送る。そして、装着判定部20は眼鏡型フレーム2が非装着状態であると判定する。

ステップST14: 装着判定部20から電源切替部21に非装着状態を示す判定信号が送信され、電源切替部21は電源22をオフ状態に切り替える。この状態は眼鏡型フレーム2の未装着状態(当該眼鏡型電子機器1の未使用状態)を示す。

装着判定部20が眼鏡フレーム2の非装着状態(眼鏡型電子機器1の未使用状態)を判定したとき、装着判定部20が電源切換部21に電源22を一時休止状態(スリープモード)にする判定信号を送信するように構成してもよい。

[装着判定の例3] ステップST11: 眼鏡型フレーム2を使用者の頭部に装着し、頭部を動かさない状態、例えば読書を行っている状態で眼鏡型電子機器1を使用している時、加速度センサ25は眼鏡型フレーム2の動きを検出する。

ステップST12: 眼電位検出部10は眼電位測定開始を行う。眼電位を一定時間測定し、眼電位の分散値演算を行い、眼電位の検出を行う。眼電位検出部10は電極11、12が鼻の予め規定されている位置に接触し、眼電位が生じているときに眼電位検出信号を生成する。

ステップST13: 眼電位検出部10は眼電位検出結果を装着判定部20に送る。装着判定部20が眼電位信号が予め決められた所定の範囲内にあると判断した場合、装着判定部20は眼鏡型フレーム2が装着状態であると判定する。

ステップST14: 装着判定部20から電源切替部21に装着状態を示す判定信号が送信され、電源切替部21は電源22をオン状態とする。

このような構成の眼鏡型電子機器1によれば、装着判定部20により眼鏡型フレーム2の装着状態又は非装着状態を判定できるので、当該眼鏡型電子機器1の使用時に電源22をオン状態にするとともに、当該眼鏡型電子機器1の未使用時には電源22をオフ状態にすることができ、省エネに適した眼鏡型電子機器1を提供することができる。

また、加速度センサ25の加速度検出結果と眼電位検出部10の眼電位検出結果に基づき、眼鏡型フレーム2の装着状態又は非装着状態を判定することができ、機器の誤動作を回避できる。

上述した実施形態では、眼鏡フレーム2の動きを検出する動き検出手段として加速度センサ25を用い、加速度センサ25の加速度検出信号に基づき、眼鏡フレーム2の装着状態又は非装着状態の判定を行っているが、本発明は加速度センサ25に限らず、眼鏡フレーム2の動きを検出する動き検出手段として角速度センサ、地磁気センサを用い、これら各センサの検出信号に基づき眼鏡フレーム2の装着状態又は非装着状態の判定を行ったものであってもよい。 上述した実施形態では、電極11、12は鼻パッド8A、8Bの表面に設けられたものであるが、電極11、12は電極をブリッジ部6に設けられたものであってよく、眼電位を検出できる機能を持てば眼鏡フレーム2の電極の設置位置には限定されない。

上述した実施形態では、レンズ4、4を備えた眼鏡型フレーム2に適用した場合を例示したが、レンズがない眼鏡型電子機器に適用してもよい。

本発明は上述した実施例に限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲又はその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成に関し、様々な変更、コンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明の眼電位センシングを利用した眼鏡型電子機器ならばその用途は幅広く、自動車の運転補助、歩行の補助等の機器への適用が可能である。

1 眼鏡型電子機器 2 眼鏡型フレーム 8A、8B 鼻パッド 10 眼電位検出部 11 第1の電極 12 第2の電極 20 装着判定部 21 電源切替部 22 電源 25 加速度センサ 50 装着判定装置