JP2019029164A - ウェアラブル機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイの輝度ムラを生じにくくすることができるウェアラブル機器の提供。【解決手段】フロントライト３１６は、第１拡散部４０２と第２拡散部４０４とを有する。第１拡散部４０２は、ＬＥＤ２０８からの光を拡散する環状の部材であり、第１拡散部４０２の内周面は、第１拡散部４０２の複数の面のうち他の面よりも表面粗度が高い。第１拡散部４０２は環状であるため、ＬＥＤ２０８からの光は、第１拡散部４０２内で反射しながら周回し、第１拡散部４０２の中で均一化される。また、第１拡散部４０２の内周面では、表面粗度が他の面よりも高いため、反射光が減って屈折光が多くなり、屈折光が第２拡散部４０４に導光される。このように、ＬＥＤ２０８からの光は、第１拡散部４０２の中で均一化されてから第２拡散部４０４に導かれるため、ディスプレイ２２８の輝度ムラを生じにくくすることが可能になる。【選択図】図４

Description

本発明は、ウェアラブル機器に関する。

近年、ユーザーが携帯して使用するウェアラブル機器が普及している。ディスプレイを備えたウェアラブル機器において、フロントライトを備えることにより、暗い環境であっても視認性を向上させることがある。例えば、フロントライトを備える装置として、特許文献１には、電気泳動表示装置が開示されている。この電気泳動表示装置は、フロントライトから射出する光が表示面を照らすように構成されている。フロントライトは透明導光板を備え、その端部に光源が配置されている。

特開２０１０−２３１０００号公報

しかしながら、従来のフロントライトを備えた装置では、光源が、透明導光板の端側に設けられているため、透明導光板に照射される光の輝度は、光源に近いほど大きくなり、光源から遠いほど小さくなる。従って、表示面に輝度ムラが生じることになる。

本発明は、ウェアラブル機器の表示部の輝度ムラを生じにくくすることを解決課題の一つとする。

本発明の一態様に係るウェアラブル機器は、光源と、表示部と、前記光源からの光を拡散する環状の第１拡散部と、前記第１拡散部の環の内部に位置し、前記第１拡散部が拡散した光を前記表示部に照射する第２拡散部と、前記光源、前記表示部、前記第１拡散部および第２拡散部を格納するケース部と、を備え、前記第１拡散部を形成する複数の面のうち前記第２拡散部と向かい合う面は、前記複数の面のうち他の面よりも表面粗度が高い、ことを特徴とする。

本発明の一態様では、第１拡散部は、環状であるため、光源からの光は、第１拡散部内で反射しながら周回し、第１拡散部の中で均一化される。また、第１拡散部の内周面の表面粗度が他の面よりも高いため、第１拡散部の内周面では、他の面よりも反射光が減って屈折光が多くなり、屈折光が第２拡散部に導光されることになる。このような第１拡散部の構造により、光源からの光は、第２拡散部に直接導光されずに第１拡散部の中で均一化されてから第２拡散部に導かれるため、表示部の輝度ムラを生じにくくすることが可能になる。「環状」とは、環が閉じていればよく、その形状は問わない。従って、第１拡散部の内周と外周とが四角形である場合も「環状」に含まれる。

また本発明の一態様では、前記表示部は、平板状であって、前記光源と前記表示部と前記第１拡散部とを前記表示部の法線方向と直交する方向から投影視したときに、前記第１拡散部と前記光源との間に前記表示部が位置することが好ましい。

この態様によれば、第１拡散部、第２拡散部、光源が同一の平面にある場合と比較して、ウェアラブル機器を表示部の側面方向に大型化せずに、表示部の表示領域をより大きくすることが可能になる。

また本発明の一態様では、前記光源からの光を前記第１拡散部に導光する導光部を備えることが好ましい。

この態様によれば、導光部を用いることによって第１拡散部および第２拡散部を含む平面上に光源を配置する必要がなくなる。このため、第１拡散部、第２拡散部、光源が同一の平面にある場合と比較して、ウェアラブル機器を表示部の側面方向に大型化せずに、表示部の表示領域をより大きくすることが可能になる。

また本発明の一態様では、前記ケース部に格納される基板と、脈拍を測定する脈拍センサーとを備え、前記光源は、前記基板の一方の面に固定され、前記脈拍センサーは、前記基板の他方の面側に位置することが好ましい。

この態様によれば、光源を基板上に実装することができるため、第１拡散部に光源を設置する場合に比べて、製造コストを抑制することが可能になる。また、脈拍センサーと光源との間には、基板が存在するため、光源から照射される光に起因する迷光が脈拍センサーに入射することを低減することが可能になる。

また本発明の一態様では、前記ケース部の側面に固定されるフレームを備え、
前記フレームには、前記光源を収納する光源格納部と、前記導光部と前記光源格納部とを連通する孔とが形成されることが好ましい。

この態様によれば、光源格納部によって、光源からの光漏れを抑えることができるため、光源から照射される光が、脈拍センサーといった受光部を有するデバイスに入射することを低減することが可能になる。

また本発明の一態様では、前記光源格納部は、前記基板の一方の面側に開口を有することが好ましい。

この態様によれば、光源格納部と基板とにより光源を閉じ込めることができるため、光源からの光漏れを低減しつつ、ウェアラブル機器の組み立てを容易にすることが可能になる。

また本発明の一態様では、前記他の面の一部または全部には、金属膜が形成されていることが好ましい。

この態様によれば、金属膜により光が全反射することになり、第１拡散部の外周面からの光漏れが発生しないため、光源からの光を効率良く第２拡散部に導光することが可能になる。

また本発明の一態様では、前記第２拡散部を形成する複数の面のうち、前記表示部に向かい合う第１面と、前記第１面と向かい合う第２面との少なくとも一方に凹凸があることが好ましい。

この態様によれば、凹凸による散乱光が表示部に照射されるため、ユーザーは、表示部の表示内容を視認し易くすることが可能になる。

また本発明によれば、前記第２面に凹凸があることが好ましい。

この態様によれば、第２面に凹凸があることにより、凹凸による散乱光が表示部に向くことになるため、第１面だけに凹凸がある場合と比べて、表示部に照射される光量が増大することが可能になる。

ウェアラブル機器１００の斜視図。 ウェアラブル機器１００のデバイス構成図。 ウェアラブル機器１００の断面図。 フロントライト３１６の構造を示す図。 フロントライト３１６の表面粗度を示す図。 フロントライト３１６の分割線の幅の範囲を示す図。 フロントライト３１６とソーラーモジュール３１８との位置関係を示す図。 基板３１２の平面図。 基板３１２の底面図。 ケース部３００に基板３１２とフレーム３１４とを組み込んだ際の平面図。 ＬＥＤ２０８周辺の断面図。 第１変形例のフロントライトを示す図。 第２変形例のフロントライトを示す図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

Ａ．実施形態
図１は、ウェアラブル機器１００の斜視図である。ウェアラブル機器１００は、ユーザーの身体に装着する機器である。図１に示すウェアラブル機器１００は、バンド部１０２と、ボタン１０４−１〜３と、表示面１０６と、ケース部３００とを備える。例えば、ウェアラブル機器１００は、ユーザーの手首に装着するリスト機器である。また、図１で示すように、ウェアラブル機器１００は、腕時計と同様な外観を有する。同図において、表示部の表示面１０６の側を表面とした場合、裏面から表面へと向かう方向をＺ軸正方向とする。そして、Ｚ軸に直交する２軸をＸＹ軸とし、表示面１０６の中心からボタン１０４−２への方向をＸ軸正方向とする。あるいは、表示部の表示面１０６の法線方向をＺ軸とし、表示面の中心からバンドへの方向をＹ軸、Ｚ軸およびＹ軸と直交する軸をＸ軸とすることもできる。

図２に、ウェアラブル機器１００のデバイス構成図を示す。図２で示すように、ウェアラブル機器１００は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）２００と、メモリー２０２と、クロック生成回路２０４と、バッテリー２０６と、光源２０８とを有し、これらはバスを介して電気的に接続している。さらに、ウェアラブル機器１００は、センサー部として、脈拍センサー（光電センサー）２１０と、方位センサー２１２と、気圧センサー２１４と、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュール２１６と、加速度センサー２１８と、温度センサー２２０とを有する。さらに、ウェアラブル機器１００は、ユーザーインターフェースとして、タクタイルスイッチ２２２と、振動モーター２２４と、ブザー２２６と、ディスプレイ２２８とを有する。さらに、ウェアラブル機器１００は、通信部として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース２３０と、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）インターフェース２３２と、ＡＮＴ＋インターフェース２３４とを有する。

ここで、本実施形態において、タクタイルスイッチ２２２は、「操作スイッチ部」の一例である。また、本実施形態において、ディスプレイ２２８は、「表示部」の一例である。

ＭＣＵ２００は、ウェアラブル機器１００を制御する制御装置である。具体的には、ＭＣＵ２００は、内部にプログラムを記憶するメモリーを備えており、時刻情報の生成処理、ユーザーの運動状態の記憶処理、および、移動速度算出処理などを実行する。メモリー２０２は、ウェアラブル機器１００のファームウェアを記憶する不揮発性メモリー、およびＭＣＵ２００が使用するワーキングメモリーを含む。

クロック生成回路２０４は、一定の周波数のクロック信号を生成し、ＭＣＵ２００に供給する。バッテリー２０６は、ＭＣＵ２００、メモリー２０２等に駆動電力を供給する。光源２０８は、ディスプレイ２２８に光を照射する光源である。

脈拍センサー２１０は、脈拍信号を出力する。例えば、脈拍センサー２１０は、発光部２４０（図３参照）、受光部２４２（図３参照）、遮光部２４４（図３参照）、透明部材２４６（図３参照）、バンドパスフィルター、およびＡＤ変換器を備える。脈拍センサー２１０は、センサー基板２４８（図３参照）によって支持される。発光部２４０から照射された光は血管等の人体の組織で反射して受光部２４２に入射される。受光部２４２は光電変換した信号、つまり脈拍信号を生成する。ＡＤ変換器は受光部２４２が出力する信号をＡＤ変換して脈信号データを生成し、生成した脈信号データをＭＣＵ２００に出力する。生体の血管を流れる血液に含まれるヘモグロビン等による発光部２４０からの光の吸光量が、心臓の拍動と連動して変化するため、受光部２４２に入射する光量は、心臓の拍動の伝搬、つまり脈拍に応じたものになる。ＭＣＵ２００は、脈拍センサー２１０から出力される脈拍信号、あるいは脈拍信号をデジタル変換した脈信号データに基づいてユーザーの脈拍数、脈拍間隔（Ｒ−Ｒ間隔）、脈拍変動（ＨＲＶ：Heart Rate Variability）等を算出する。遮光部２４４は、発光部２４０から照射された光が受光部２４２に直接入射しないようにする部材である。透明部材２４６は、発光部２４０から照射された光を外部に透過しつつ、ケース部３００への異物の流入を抑制する透明の部材である。なお、同様の原理に基づいて、発光部２４０の光の波長を適宜選択することにより、血圧、血中酸素濃度の少なくともいずれか一つを測定することもできるので、脈拍センサー２１０は、光電センサー部と称してもよい。

方位センサー２１２は、ウェアラブル機器１００の向いている方角を測定する。気圧センサー２１４は、ウェアラブル機器１００周囲の大気圧を測定する。ＧＰＳモジュール２１６は、衛星からの電波を受信するアンテナと、アンテナの出力信号に基づいて位置を示す位置情報またはＧＰＳ時刻情報を生成す生成回路とを備える。加速度センサー２１８は、ウェアラブル機器１００の加速度を測定する。温度センサー２２０は、ウェアラブル機器１００周囲の温度を測定する。

タクタイルスイッチ２２２は、ユーザーの押下操作を検出する。振動モーター２２４は、例えば、通過ラップを測定した際に、モーターが振動することによりユーザーに通過ラップを測定したことを通知する。ディスプレイ２２８は、センサーで測定した測定データに基づく画像を表示する。また、ディスプレイ２２８は、光源２０８からの光が照射される平板状の部材である。ディスプレイ２２８は、例えば、反射型液晶パネル、電気泳動法（ＥＰＤ：electrophoretic deposition）による表示装置を採用することができる。

ＵＳＢインターフェース２３０は、ＵＳＢ規格に従ったインターフェースである。ＢＬＥインターフェース２３２は、ＢＬＥ規格に従ったインターフェースである。ＡＮＴ＋インターフェース２３４は、ＡＮＴ＋規格に従ったインターフェースである。

図３に、ウェアラブル機器１００をＺ軸および光源２０８を含む平面で切断した断面図を示す。図３は、ディスプレイ２２８の法線方向、すなわちＺ方向と直交する方向から投影視した図に相当する。

図３に示すように、ウェアラブル機器１００は、ケース部３００と、サイドカバー３０２と、ベゼル３０４とを有する。さらに、ウェアラブル機器１００は、テープ３１０と、バッテリー２０６と、タクタイルスイッチ２２２と、基板３１２と、フレーム３１４と、ディスプレイ２２８と、フロントライト３１６と、ソーラーモジュール３１８と、を格納する。さらに、ウェアラブル機器１００は、ケース部３００の開口をふさぐカバー３２０およびガスケット３２２を有する。さらに、ウェアラブル機器１００は、タクタイルスイッチ２２２と連動するボタントップ３２４とを有する。さらに、ウェアラブル機器１００は、脈拍センサー２１０と、センサー基板２４８とを有する。

ケース部３００は、開口部を有するウェアラブル機器１００の筐体であり、ケース部３００内に、光源２０８、タクタイルスイッチ２２２、フロントライト３１６、ディスプレイ２２８、および、基板３１２といった各種構成要素を格納する。サイドカバー３０２は、ケース部３００の側面についているカバーであり、ケースの強度の補強や修飾といった機能を有する。ケース部３００とサイドカバー３０２とは、ウェアラブル機器１００の胴部を構成する。胴部はケース部３００の側面となる。ベゼル３０４は、ディスプレイ２２８およびケース部３００の保護、補強をする部品である。バッテリー２０６は、接着性のテープ３１０を介してケース部３００内に固着される。基板３１２には、ＭＣＵ２００等のハードウェアデバイスや通信部、メモリー２０２、クロック生成回路２０４、ＧＰＳモジュール２１６、加速度センサー２１８などが配置されている。また、図３に示すように、基板３１２には、光源２０８が配置される。図３に示すデバイス領域３３０および３３２内に、ハードウェアデバイスが配置される。フレーム３１４は、ディスプレイ２２８、フロントライト３１６、およびソーラーモジュール３１８を支持し、基板３１２とカバー３２２とによってケース部３００内に固定されている。

フロントライト３１６は、光源２０８からの光をディスプレイ２２８に照射する。フロントライト３１６から照射された光によってディスプレイ２２８を照らすため、ユーザーは、暗い環境であってもディスプレイ２２８の表示内容を視認し易くすることが可能になる。

また、図３に示すように、フロントライト３１６と光源２０８との間にディスプレイ２２８が位置する。Ｚ軸の座標位置が小さい方から順に、光源２０８、ディスプレイ２２８、フロントライト３１６という位置関係になる。この位置関係が示すように、フロントライト３１６と光源２０８とが同一のＸＹ平面にない、つまり異なる平面に配置されているため、ウェアラブル機器１００は、ケース部３００の側面方向に大型化することなく、光源２０８を備えることが可能になる。フロントライト３１６は、導光可能且つ透明な部材により構成される。例えば、フロントライト３１６の材料として、例えばＰＭＭＡ（Polymethyl Methacrylate：ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂）やＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（polycarbonate：ポリカーボネート）等を用いることができる。

ソーラーモジュール３１８は、太陽等の光のエネルギーを用いて電気を発生させる。カバー３２０は、外部からウェアラブル機器１００内部への異物の流入を抑制するとともに、外部からウェアラブル機器１００に加わる衝撃を緩和する機能を有する。カバー３２０は、腕時計における風防ガラスに相当する。例えば、カバー３２０の材料は、ガラスやアクリル樹脂、ポリカーボネート等を用いることができる。ガスケット３２２は、気密性、液密性を持たせるために用いる固定用シール材である。ボタントップ３２４は、ユーザーから押下されるとタクタイルスイッチ２２２を押下する部材である。センサー基板２４８には、Ｚ軸負方向に脈拍センサー２１０が配置される。基板３１２とセンサー基板２４８とは、不図示のフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）、またはフレキシブルケーブル等により、電気的に接続される。

図３に示すように、脈拍センサー２１０は、基板３１２とは異なる他の基板として、センサー基板２４８に固定される。この場合、バッテリー２０６と基板３１２とセンサー基板２４８とを、Ｚ軸と直交する方向から投影視したときに、基板３１２とセンサー基板２４８との間にバッテリー２０６が位置する。図３に示すように、センサー基板２４８は、バッテリー２０６とケース部３００の底面との間に位置する。換言すれば、センサー基板２４８は、ケース部３００の底面と基板３１２との間に配置されている。あるいは、センサー基板２４８は、ケース部３００の底面とバッテリー２０６との間に配置されている。ここでケース部の底面とは、ケース部３００の内壁面の一部分であり、ケース部３００のユーザーの体と接触する接触面と向かい合う面であり、例えばＸ−Ｙ平面と略平行な面である。あるいは、ケース部３００のユーザーの体と接触する接触面と略平行な内壁面である。一般的に、Ｚ軸方向において、バッテリー２０６は、基板３１２よりも厚い。これにより、脈拍センサー２１０と光源２０８との間にバッテリー２０６が存在する場合は、脈拍センサー２１０と光源２０８との間に基板３１２がある場合と比較して、光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することをより低減することが可能になる。また、バッテリー２０６は、ケース部３００の底面、あるいはセンサー基板２４８にテープ３１０で固定している。

図４に、フロントライト３１６の構造の一例を示す。図４の左に示すフロントライト３１６は、光源２０８からの光を表示部２２８へ照射する拡散部４００と、光源２０８からの光を拡散部に導く導光部４０６とを備える。拡散部４００は、第１拡散部４０２と、第２拡散部４０４とを有し、導光部４０６は、第１導光部４０６−１、および第２導光部４０６−２とを有する。以下の説明では、同種の要素を区別する場合には、「第１導光部４０６−１」、「第２導光部４０６−２」のように参照符号を使用し、同種の要素を区別しない場合には、「導光部４０６」のように参照符号のうちの共通番号だけを使用することがある。

第１拡散部４０２は、光源２０８からの光を拡散する環状の部材である。「環状」とは、環が閉じていればよく、その形状は問わない。従って、第１拡散部４０２の内周と外周とが四角形である場合も「環状」に含まれる。図４に示すように、本実施形態における第１拡散部４０２の内周と外周とは、円形である。さらに、第１拡散部４０２を形成する複数の面のうち第２拡散部４０４と向かい合う面（以下、「第１拡散部４０２の内周面」と称する）は、前述の複数の面のうち他の面よりも表面粗度が高い。ここで、表面粗度とは、表面の粗さを示す度合いである。表面粗度は、度合いが高い程表面が粗いことを示す。また、第１拡散部４０２を形成する複数の面のうちケース３００と向かい合う面（以下、「第１拡散部４０２の外周面」と称する）は、鏡面加工が施され、光を全反射させ、光を外部に逃がさない構造になっている。

図４の左のフロントライト３１６内に示す矢印は、光源２０８から照射される光の経路の一例を示す。第１拡散部４０２が環状であるため、第１導光部４０６−１、および第２導光部４０６−２からの光は、第１拡散部４０２内で反射しながら周回し、第１拡散部４０２の中で光が均一化される。また、第１拡散部４０２の内周面の表面粗度が他の面よりも高いため、他の面よりも多く光が散乱することになる。散乱した光の中には、第２拡散部４０４の方に向かうものがある。結果的に、第１拡散部４０２の内周面では、表面粗度が他の面よりも高いため、反射光が減って屈折光が多くなり、屈折光が第２拡散部４０４に導かれることになる。このような第１拡散部４０２の構造により、導光部４０６からの光は、第２拡散部４０４に直接導光されずに第１拡散部４０２の中で均一化されてから第２拡散部４０４に導かれるため、ディスプレイ２２８の輝度ムラを生じにくくすることが可能になる。

第１拡散部４０２の内周面は、表面粗度を高くするため、表面処理として梨地処理、凹凸処理等が施される。

第２拡散部４０４は、ディスプレイ２２８の法線方向からの平面視で、周長が第１拡散部４０２の内周面の周長よりも短く、第１拡散部４０２の中心を含むように構成されている。換言すれば、第２拡散部４０４は、第１拡散部４０２の環の内部に備えられ、第１拡散部４０２が拡散した光をディスプレイ２２８に照射する部材である。以下、単に「平面視」と記載した場合には、ディスプレイ２２８の法線方向からの平面視であるとする。

導光部４０６は、光源２０８からの光を第１拡散部４０２に導光する。導光部４０６を用いることによって、第１拡散部４０２および第２拡散部４０４を含む平面上に光源２０８を配置する必要がなくなる。このため、第１拡散部４０２、第２拡散部４０４、光源２０８が同一の平面にある場合と比較して、ウェアラブル機器１００をディスプレイ２２８の側面方向に大型化せずに、ディスプレイ２２８の表示領域をより大きくすることが可能になる光源２０８の配置位置の自由度が増す。この結果、光源２０８を含むデバイスの配置位置が調整し易くなり、デバイスの配置間隔を狭くすることが可能になって、デバイスを高密度に配置することが可能になる。

図４の右に示す断面４１０は、図４の左におけるＡ−ａ線で破断した断面である。第２拡散部４０４に導光された光をディスプレイ２２８に照射するため、第２拡散部４０４を形成する複数の面のうち、ディスプレイ２２８に向かい合う第１面４１２と、第１面４１２と向かい合う第２面４１４との少なくとも一方に凹凸がある。第１面４１２は、ディスプレイ２２８の表示面と向かい合うフロントライト３１６の面である。また、第１面４１２は、拡散部４００面であると換言することもできる。第２面４１４は、第１面と向かい合う面である。また、第２面は、ソーラーモジュール３１８側の面であると換言することもできるし、第１面４１２とカバー３２０との間に配置されたフロントライト３１６の面であると換言することもできるし、または拡散部４００の面であると換言することもできる。この構造により、凹凸による散乱光がディスプレイ２２８に照射されるため、ユーザーは、ディスプレイ２２８の表示内容を視認し易くすることが可能になる。

さらに、第２面４１４に凹凸を設けることが好ましい。断面４１０内に示す矢印は、第１拡散部４０２からの光の経路の一例を示す。第２面４１４に凹凸を設けることにより、凹凸による散乱光をＺ軸負方向に向けることができる。よって、第１面４１２だけに凹凸がある場合と比べて、ディスプレイ２２８に照射される光量を増大させることができる。

また、導光部４０６は、平面形状の導光板の一部を曲げることにより形成することができる。また、導光部４０６は、予め湾曲形状にて成形することもできる。これにより、スプリングバックが発生しないため、導光部４０６の形状を安定させることが可能である。ここで、スプリングバックとは、成形工程の最後に、部品がフォーム金型の荷重から開放されたときに起こる形状変化のことである。

図５に、フロントライト３１６の表面粗度を示す。図５では、第１導光部４０６−１の近傍を拡大した拡大領域５００により、フロントライト３１６の表面粗度を示す。第１拡散部４０２が均一な外周光を発するリングライト機能を実現するために、第１拡散部４０２の内周面は、散乱面とする。

図５の右下は、拡大領域５００中の第１拡散部４０２の内周面を基準長さＢ−ｂ（Ｌ）で抜き取った拡大領域５１０を示す。本実施形態では、表面粗度として算術平均粗さＲａを用いる。基準長さＢ−ｂ（Ｌ）は粗さ曲線から平均線の方向に設定される。拡大領域５１０の平均線の方向で粗さ曲線の中心線をＸ１軸、粗さ曲線の縦倍率の方向でＸ１軸に対して垂直に延びるＹ１軸を設定し、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、Ｒａは以下の式で表される。

換言すれば、Ｒａは、面の水平方向の基準長さにおける、面の鉛直方向の絶対値の平均値である。第２拡散部４０４への導入効率を考慮すると、第１拡散部４０２の内周面の粗度Ｒａ＿ｏｕｔと、第２拡散部４０４の第１拡散部４０２と向かい合う面（以下、「第２拡散部４０４の外周面」と称する）の粗度Ｒａ＿ｉｎとは、下記（１）式で示す関係であればよい。

Ｒａ＿ｏｕｔ≒Ｒａ＿ｉｎ （１）

ここで、Ｒａ＿ｏｕｔ＜Ｒａ＿ｉｎである場合、第１拡散部４０２の内周面の散乱光が減るため、第２拡散部４０４への光の導入効率が低下することになる。また、Ｒａ＿ｏｕｔとＲａ＿ｉｎとは、下記（２）式で示す関係であることが好ましい。

Ｒａ＿ｏｕｔ＞Ｒａ＿ｉｎ （２）

（２）式が満たされる場合、第１拡散部４０２の内周面の表面粗度が第２拡散部４０４の外周面の表面粗度より大きく、第１拡散部４０２の内周面の散乱光が増えるため、第２拡散部４０４への導光が行い易くなる。ここで、Ｒａの一例について示す。例えば、表面処理としてラッピング研磨されたガラスは、Ｒａがおおよそ０．００５μｍとなる。また、表面処理が未処理のガラスは、Ｒａがおおよそ０．０２３μｍとなる。また、表面処理としてブラスト処理が施された曇りガラスは、Ｒａがおおよそ１．０７１μｍとなる。また、表面処理としてシボ加工が施されたプラスチックは、Ｒａがおおよそ２０μｍとなる。また、鋳離し状態の部材は、Ｒａがおおよそ１００μｍとなる。以上のいずれかの表面処理により、Ｒａ＿ｏｕｔとＲａ＿ｉｎとが適切となるように第１拡散部４０２の内周面および第２拡散部４０４の外周面を加工する。

上述した各表面処理におけるＲａの値より、Ｒａ＿ｏｕｔとＲａ＿ｉｎとは、０．０２μｍ以上１００μｍ以下となる。さらに、Ｒａ＿ｏｕｔとＲａ＿ｉｎとは、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。

図６に、フロントライト３１６の分割線の幅の範囲を示す。フロントライト３１６の分割線の幅とは、第１拡散部４０２と第２拡散部４０４と間隔の幅の意味である。図６の左に示すフロントライト３１６は、前述した幅が０ｍｍ、すなわち第１拡散部４０２と第２拡散部４０４とが密着した状態である。一方、図６の右に示すフロントライト３１６は、前述した幅が１ｍｍの状態である。幅が広くなるほど光漏れが多くなるため、フロントライト３１６の分割線の幅は、０ｍｍ以上１ｍｍ以下とする。

図７に、フロントライト３１６とソーラーモジュール３１８との位置関係を示す。図３で説明したように、フロントライト３１６の上部にソーラーモジュール３１８が位置する。そして、図７で示すように、ソーラーモジュール３１８は、ユーザーからは、フロントライト３１６の分割線が隠れて見えないように配置される。

図８に、ディスプレイ２２８の法線方向から平面視した基板３１２の第１面の平面図を示す。基板３１２の第１面とは、ディスプレイ２２８の表示面と平行な基板３１２の面のうちディスプレイ２２８との距離が短い方の面である。また、基板３１２の第１面は、後述のディスプレイ差し込み口８０４が配置された面であると換言することもできる。以下、単に「平面視」と記載した場合には、ディスプレイ２２８の法線方向からの平面視であるとする。図８に示すように、基板３１２の表面から確認可能なデバイスとして、基板３１２は、光源２０８−１、および２０８−２と、タクタイルスイッチ２２２−１〜５と、振動モーター２２４と、ソーラーモジュール３１８の差し込み口８０２と、ディスプレイ２２８の差し込み口８０４とを有する。また、図８では、光源２０８−１、および２０８−２とタクタイルスイッチ２２２−１〜５との位置関係を示すために、ケース部３００の内縁を示す線を、破線として示す。ここで、ケース部３００の内縁とは、平面視におけるケース部３００の内周側面、あるいは内壁に相当する。

ディスプレイ２２８の法線方向から平面視した際に、光源２０８の位置は、複数のタクタイルスイッチ２２２と重ならない。このため、ウェアラブル機器１００のＺ軸方向の薄型化が可能になる。また、複数のタクタイルスイッチ２２２の間に光源２０８が配置されることになる。よって、ＸＹ方向にウェアラブル機器１００を小型化することができる。この結果、ウェアラブル機器１００の携帯性が向上する。

また、図８に示すように、光源２０８からケース部３００の内周側面までの距離は、複数のタクタイルスイッチ２２２のいずれのタクタイルスイッチ２２２からケース部３００の内周側面までの距離より短い。図８では、光源２０８−１および２０８−２からケース部３００の内周側面までのそれぞれの距離として最短距離ｄｌ−１およびｄｌ−２と、タクタイルスイッチ２２２−１〜５からケース部３００の内周側面までのそれぞれの距離として最短距離ｄｔ−１〜５とを示す。図８に示すように、ｄｌ−１およびｄｌ−２は、ｄｔ−１〜５のいずれよりも短い。このように、光源２０８が基板３１２の端に配置されることになり、基板３１２の中央部分に他のデバイスを実装することが可能になるため、基板３１２の実装面を有効活用することが可能になる。他のデバイスとは、例えば、振動モーター２２４、ソーラーモジュール３１８の差し込み口８０２やディスプレイ２２８の差し込み口８０４等である。なお、光源２０８からケース部３００の内周側面までの距離、いずれのタクタイルスイッチ２２２からケース部３００の内周側面までの距離は、それぞれの最短距離に限らない。例えば、光源２０８からケース部３００の内周側面までの距離が、光源２０８の中心からケース部３００の内周側面までの最短距離とし、いずれのタクタイルスイッチ２２２からケース部３００の内周側面までの距離が、いずれのタクタイルスイッチ２２２の中心からケース部３００の内周側面までの最短距離としてもよい。

また、図８に示すように、光源２０８−１、および２０８−２は、基板３１２上の２箇所の位置に固定される。このように、複数の光源２０８を有することにより、１つの光源２０８よりも輝度ムラを抑制し、かつ輝度を高くして視認性を向上させることが可能になる。また、基板３１２上に光源２０８を配置することにより、フロントライト３１６に光源２０８を設置する場合に比べて、製造コストを抑制することが可能になる。

図９に、ディスプレイ２２８の法線方向から平面視した基板３１２の底面図を示す。基板３１２の底面図とは、基板３１２の第１面の反対側の面であり、表示部２２８の表示面と平行な基板３１２の面のうち表示部２２８との距離が長い方の面である。ここで、図９で示した光源２０８−１、および２０８−２は、基板３１２の表面に位置し、脈拍センサー２１０は、センサー基板２４８上に位置する。しかし、図９では、位置関係を容易に確認できるようにするために、光源２０８−１および２０８−２と、平面視した際の脈拍センサー２１０とを、破線を用いて示す。

ここで、脈拍センサー２１０は受光部を備えるため、光源２０８が脈拍センサー２１０の近くにあると、光源２０８からの迷光が受光部に入射してしまうという、光学的な悪影響が発生するおそれがある。そこで、図９に示すように、脈拍センサー２１０は、基板３１２の光源２０８が固定された一方の面とは異なる他方の面側に配置する。他方の面側とは、基板３１２の他方の面を含み、Ｚ軸負方向（基板３１２の一方の面からケース部３００の底に向かう方向）の領域を意味する。
このような位置関係であれば、脈拍センサー２１０と光源２０８との間には、基板３１２が存在するため、光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することを低減することが可能になる。

図９に示す線分９１０は、光源２０８−１、および２０８−２を最短で結ぶ線分であり、点９１２は、線分９１０の中心である。図９の例では、ディスプレイ２２８の法線方向から平面視した際に、点９１２がディスプレイ２２８の中心と一致する。この場合、光源２０８−１および２０８−２は、ディスプレイ２２８の中心を通る軸に対して軸対称に位置する。従って、ディスプレイ２２８に対して光源２０８−１および２０８−２を均等に配置できる。これにより、複数の光源でディスプレイ２２８を均一に照射することができる。フロントライト３１６は第１拡散部４０２を備えるが、複数の光源２０８からの光を第１拡散部４０２に導光する場合、各光源２０８を均等に配置することによって、第１拡散部４０２の内部で光をより一層、均一に拡散することが可能となる。この結果、ディスプレイ２２８に照射する光ムラを低減できる。また、平面視において、点９１２は、センサー基板２４８と重なるように配置ことが好ましい。さらには、平面視において、点９１２は脈拍センサー２１０と重なるように配置することが好ましい。このように構成することで、脈拍センサー２１０と光源との距離を確保することができ、迷光などの悪影響を抑制することができる。

図１０に、ケース部３００内に基板３１２とフレーム３１４とを組み込んだ際に、ケース部３００をディスプレイ２２８の法線方向から平面視した平面図を示す。フレーム３１４には、孔１０００−１および１０００−２と、光源格納部（図１０では不図示）とが形成される。孔１０００は、導光部４０６と光源格納部とを連通する孔である。図１０では、導光部４０６がまだケース部３００に組み込まれていない状態であるため、前述した平面視において、孔１０００から、光源２０８が見える状態である。

フレーム３１４の内側には、ディスプレイ２２８がはめ込まれる。図１０に示した太線の一点鎖線１００４は、平面視した際のディスプレイ２２８の端部を示す線である。図１０に示すように、光源２０８は、ディスプレイ２２８の端部とケース部３００の側面との間に位置する。光源２０８はフロントライト３１６の光源であるので、仮に、光源２０８がディスプレイ２２８の内側に位置すると、光源２０８から照射される光を導光する経路が長くなってしまう。本実施形態では、ディスプレイ２２８の端部とケース部３００の側面との隙間に光源２０８を配置したので、スペースを有効に利用することができる。しかも、平面視において、フロントライト３１６と光源２０８とが重なる。このため、ウェアラブル機器１００のケースの径を大きくせずにディスプレイ２２８の表示面積を大きくすることが可能になる。

また、一点鎖線１００４が示すように、平面視において、ディスプレイ２２８は、複数の直線部を有する多角形である。そして、平面視において、光源２０８は、前述した直線部とケース部３００との間に位置する。この位置関係により、より広い空間に光源２０８を配置することができる。具体的に説明すると、図１０に示すように、ディスプレイ２２８の法線方向からの平面視において、ウェアラブル機器１００の形状は円である。従って、前述した多角形の直線部とケース部３００の側面との距離は、前述した多角形の頂点とケース部３００の側面との距離よりも長い。よって、前述した位置関係により、より広い空間に光源２０８を配置することができる。

さらに、図１０に示すように、フレーム３１４の内側のうち、太線の破線１００２で示した部分は、多角形の一部である。このように、フレーム３１４の内側は、多角形の一部の形状を有する。そして、光源２０８は、太線の破線１００２によって示した多角形の一部の辺とケース部３００の側面との間に位置する。この位置関係により、より広い空間に光源２０８を配置することができる。具体的に説明すると、図１０に示すように、ディスプレイ２２８の法線方向からの平面視において、ウェアラブル機器１００の形状は円である。従って、太線の破線１００２によって示した多角形の一部の辺とケース部３００の側面との距離は、太線の破線１００２によって示した多角形の頂点とケース部３００の側面との距離よりも長い。よって、前述した位置関係により、より広い空間に光源２０８を配置することができる。なお、フレーム３１４の内周側面全体が、多角形全体の形状を有してもよい。

図１１に、Ｚ軸を含み、光源２０８を含む平面における断面について、光源２０８周辺を拡大した図を示す。図１１で示すように、フレーム３１４には、孔１０００と、光源格納部１１００とが形成される。光源格納部１１００は、光源２０８を収納する囲いである。光源格納部１１００により、光源２０８からの光漏れを低減することができるため、光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することを低減することが可能になる。

また、図１１に示すように、光源格納部１１００は、基板３１２の光源２０８が固定された一方の面側に開口１１０２を有する。基板３１２上にフレーム３１４をはめ込むことにより、開口１１０２の縁と基板３１２とが接触し、光源格納部１１００内に光源２０８を閉じ込める。このように、基板３１２と光源格納部１１００とにより、光源２０８を閉じ込めるため、光源２０８からの光漏れを低減することができ、光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することを低減しつつ、ウェアラブル機器１００の組み立てが容易になる。

Ｂ．変形例
以上の各形態は多様に変形され得る。変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

上述した実施形態では、図４、図５等によりフロントライト３１６を示したが、本発明におけるフロントライトは、フロントライト３１６に限定されるものではない。以下に、図１２、および図１３を用いて、フロントライト３１６の２つの変形例を示す。

図１２に、第１変形例のフロントライト１２００を示す。フロントライト１２００は、図１２に示すように、第１拡散部１２０２を除き、フロントライト３１６と同様の構成を有する。図１２では、フロントライト１２００の一部として、第１導光部４０６−１の近傍を拡大した拡大領域１２０４を示す。拡大領域１２０４が示すように、第１拡散部１２０２の外周面には、梨地状、または凹凸がある。

ここで、第１拡散部１２０２の外周面の一部または全部には、金属膜が形成されている。金属膜は、例えば、金属蒸着によって形成される。金属は、例えば、アルミニウムである。例えば、第１拡散部１２０２の外周面の一部または全部に、アルミ蒸着を施すことにより、アルミニウム膜を形成させる。これにより、第１拡散部１２０２の外周面が梨地状、または凹凸があったしても、アルミニウム膜により光が全反射することになり、第１拡散部１２０２の外周面からの光漏れが発生しないため、光源２０８からの光を効率良く第２拡散部４０４に導光することが可能になる。

図１３に、第２変形例のフロントライト１３００を示す。フロントライト１３００は、第１拡散部１３０２と、第２拡散部１３０４と、第１導光部４０６−１、および第２導光部４０６−２とを有する。図１３の右下にフロントライト１３００のＣ−‘ｃ間を破断した際の断面領域１３１０を示す。断面領域１３１０が示すように、第１拡散部１３０２と、第２拡散部１３０４とは、完全に切断されておらず、エンボス加工によって凹ませてあり、一部繋がった領域１３１２がある。また、第１拡散部１３０２の内周面に梨地状があるようにするためには、例えば、エンボス加工を行う型の第１拡散部１３０２の内周面に押し当てられる面が、梨地状であればよい。図１３の例では、領域１３１２は、ディスプレイ２２８側にあることになるが、領域１３１２がソーラーモジュール３１８側になるように、エンボス加工を施してもよい。

また、図１３に示すように、フロントライト１３００は、領域１３２０−１〜３の３箇所にエンボス加工が施されていない。このように、エンボス加工を施さない箇所を設けることにより、第１拡散部１３０２と第２拡散部１３０４とが切り離されにくくなり、ウェアラブル機器１００の組み立て時において、フロントライト１３００の持ち運びを容易にすることが可能になる。また、エンボス加工を施さない箇所の数は、図１３に示す例に限らず、１箇所でもよいし、２箇所以上でもよい。

また、図１３では、領域１３２０の近傍を拡大した拡大領域１３２２を示す。拡大領域１３２２内の網掛けを付与した箇所が、エンボス加工によって施された断面である。

また、本発明におけるフロントライトは、図１２、および図１３に示した例に限らない。例えば、本発明におけるフロントライトは、第１拡散部の環の内部であって、第２拡散部の外側に、第１拡散部４０２からの光を拡散し、第２拡散部４０４に導光する第３拡散部を有する構造でもよい。この構造は、ＸＹ平面上に環状の拡散部を２重に配置したことになる。この構造によれば、光は、第１拡散部４０２と第３拡散部とにおいて周回することとなるため、フロントライト３１６と比較して、光をより均一化することが可能になる。また、第１拡散部４０２を、Ｚ軸方向に２重に配置してもよい。

また、ディスプレイ２２８の法線方向から平面視した際に、第１拡散部４０２は、複数に分割されてもよく、分割された第１拡散部４０２の端面には、導光部４０６が配置される。例えば、図４のフロントライト３１６を用いて分割された第１拡散部４０２の形状を説明すると、その形状は、第１導光部４０６−１、および第２導光部４０６−２の中心同士を結ぶ線分によって第１拡散部４０２が分割されたような形状となる。

また、第１拡散部４０２は、板状の部材から生成されてもよいし、棒状の部材を湾曲させて一周させることにより形成されてもよい。また、第１拡散部４０２と第２拡散部４０４とのＺ軸方向の厚みが互いに異なってもよい。ウェアラブル機器１００のＺ軸方向に寄与する部位の厚さを薄くすることにより、ウェアラブル機器１００のＺ軸方向の厚みを薄くすることが可能になる。例えば、ディスプレイ２２８の法線方向から平面視において、ソーラーモジュール３１８と第１拡散部４０２とがほぼ同一の形状となる場合には、第１拡散部４０２だけを薄くすることにより、ウェアラブル機器１００のＺ軸方向の厚みを薄くすることが可能になる。

また、本発明におけるフロントライトの形状は、円環状に限らなく、例えば、八角形、四角形、三角形などの多角形の形状でもよい。

また、本実施形態では、脈拍センサー２１０は、基板３１２とは異なるセンサー基板２４８によって支持されたが、基板３１２に支持されてもよい。この場合、ウェアラブル機器１００では、Ｚ軸負方向から、脈センサー２１０、脈センサー２１０を支持する基板３１２、バッテリー２０６、フレーム３１４、ディスプレイ２２８、フロントライト３１６の順に配置される。この場合、脈拍センサー２１０は、基板３１２の光源２０８が固定された一方の面とは異なる他方の面に固定されてもよい。これにより、脈拍センサー２１０と光源２０８との間には、基板３１２が存在するため光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することを低減することが可能になる。また、脈拍センサー２１０と光源２０８とを同一の基板となる基板３１２に配置するため、脈拍センサー２１０と光源２０８との間隔を離すために複数の基板を設けなくともよくなる。また、脈センサー２１０を支持する基板３１２とバッテリー２０６との間には、導電性材料で形成されたシールドを配置し、シールドに両面テープなどの接着層を介してバッテリー２０６を配置するように構成してもよい。このように構成することにより、回路素子をシールドで保護しつつ、バッテリーを固定することができる。

また、脈拍センサー２１０が基板３１２の光源２０８が固定された一方の面とは異なる他方の面に固定される場合に、脈拍センサー２１０は、図９に示した点９１２と重なってもよい。なお、平面視において脈拍センサー２１０の中心と点９１２とは必ずしも一致する必要はない。これにより、脈拍センサー２１０を、光源２０８−１、および２０８−２から遠ざけることができるため、光源２０８から照射される光が脈拍センサー２１０に入射することを低減することが可能になる。

また、本発明における光源２０８の数は、１つでも複数でもよい。また、図９において、光源２０８が、ディスプレイ２２８の中心を通る軸に対して軸対称に位置することを説明したが、光源２０８の数が２より多い場合にも適用することが可能である。例えば、光源２０８が３つであれば、３つの光源２０８は、正三角形の頂点の位置にそれぞれ配置されればよく、光源２０８が４つであれば、４つの光源２０８は、正方形の頂点の位置にそれぞれ配置されればよい。また、ウェアラブル機器１００は、光源２０８として、ＬＥＤを有してもよいし、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を有してもよいし、他の発光素子を有してもよい。

また、図２に示すデバイスは、一例に過ぎず、ウェアラブル機器１００は、図２に示すデバイスの全てを有する必要はない。また、ウェアラブル機器１００は、図３に示したサイドカバー３０２がなくてもよい。

また、ウェアラブル機器１００が装着できる箇所は、手首に限らない。例えば、ウェアラブル機器１００は、足首等、ユーザーの他の部位に装着されてもよい。また、ウェアラブル機器１００は、ＨＭＤ（Head Mounted Display）等であってもよい。また、本発明を適用する対象は、ウェアラブル機器１００に限られず、例えば、電子機器でもよい。電子機器は、例えば、カーナビゲーション装置、電卓、ゲーム機、ビデオカメラ等である。

１００…ウェアラブル機器、２０６…バッテリー、２０８…光源、２１０…脈拍センサー、２２２…タクタイルスイッチ、２２８…ディスプレイ、３００…ケース部、３１６…フロントライト、３１８…ソーラーモジュール、４００…拡散部、４０２…第１拡散部、４０４…第２拡散部、４０６…導光部、１０００…孔、１１００…光源格納部。

Claims (9)

1. 光源と、
   表示部と、
   前記光源からの光を拡散する環状の第１拡散部と、
   前記第１拡散部の環の内部に位置し、前記第１拡散部が拡散した光を前記表示部に照射する第２拡散部と、
   前記光源、前記表示部、前記第１拡散部および第２拡散部を格納するケース部と、
   を備え、
   前記第１拡散部を形成する複数の面のうち前記第２拡散部と向かい合う面は、前記複数の面のうち他の面よりも表面粗度が高い、
   ことを特徴とするウェアラブル機器。
2. 請求項１において、
   前記表示部は、平板状であって、
   前記光源と前記表示部と前記第１拡散部とを前記表示部の法線方向と直交する方向から投影視したときに、前記第１拡散部と前記光源との間に前記表示部が位置する、
   ことを特徴とするウェアラブル機器。
3. 請求項２において、
   前記光源からの光を前記拡散部に導光する導光部を備えることを特徴とするウェアラブル機器。
4. 請求項３において、
   前記ケース部に格納される基板と、
   脈拍を測定する脈拍センサーとを備え、、
   前記光源は、前記基板の一方の面に固定され、
   前記脈拍センサーは、前記基板の他方の面側に位置することを特徴とするウェアラブル機器。
5. 請求項４において、
   前記ケース部の側面に固定されるフレームを備え、
   前記フレームには、前記光源を収納する光源格納部と、前記導光部と前記光源格納部とを連通する孔とが形成されることを特徴とするウェアラブル機器。
6. 請求項５について、
   前記光源格納部は、前記基板の一方の面側に開口を有することを特徴とするウェアラブル機器。
7. 請求項１から６のいずれかにおいて、
   前記他の面の一部または全部には、金属膜が形成されていることを特徴とするウェアラブル機器。
8. 請求項１または７のいずれかにおいて、
   前記第２拡散部を形成する複数の面のうち、前記表示部に向かい合う第１面と、前記第１面と向かい合う第２面との少なくとも一方に凹凸があることを特徴とするウェアラブル機器。
9. 請求項８において、
   前記第２面に凹凸があることを特徴とするウェアラブル機器。

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