JP7204668B2 - コンタクトレンズおよび通信システム - Google Patents

Description

本開示は、コンタクトレンズおよび通信システムに関する。

近年、コンタクトレンズを用いて生体情報などを取得する方法が開発されている。

国際公開ＷＯ２０１４／１８１５６８

ところで、コンタクトレンズから周辺機器にデータを送信する場合、通常、無線通信が利用される。コンタクトレンズが眼球に装着されている場合には、コンタクトレンズの面積が小さく、また、コンタクトレンズが涙で濡れているので、通信感度が低くなりやすく、通信速度も遅くなりやすい。従って、通信感度や通信速度を改善することの可能なコンタクトレンズおよび通信システムを提供することが望ましい。

本開示の一実施形態に係るコンタクトレンズは、眼球に装着されるレンズ部と、レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の通信電極とを備えている。

本開示の一実施形態に係る通信システムは、コンタクトレンズと、ウェアラブル装置とを備えている。コンタクトレンズは、眼球に装着されるレンズ部と、レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の第１通信電極とを有している。ウェアラブル装置は、第１通信電極と通信を行うための第２通信電極を有している。

本開示の一実施形態に係るコンタクトレンズおよび通信システムでは、メッシュ状もしくは蛇行した線状の通信電極がレンズ部の全体または一部に設けられている。これにより、視認性の悪化を抑えつつ、通信電極の容量または長さが確保される。

本開示の第１の実施形態に係るコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図１のコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一変形例を表す正面図である。 図１のコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一変形例を表す正面図である。 本開示の第２の実施形態に係るコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図４のコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一変形例を表す正面図である。 図４のコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一変形例を表す正面図である。 本開示の第３の実施形態に係るコンタクトレンズが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図１～図７の通信電極の平面構成もしくは断面構成の一例を表す図である。 図１～図７の通信電極の平面構成もしくは断面構成の一例を表す図である。 図１のコンタクトレンズ、または、図１のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図２のコンタクトレンズ、または、図２のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図３のコンタクトレンズ、または、図３のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図４のコンタクトレンズ、または、図４のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図５のコンタクトレンズ、または、図５のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図６のコンタクトレンズ、または、図６のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図７のコンタクトレンズ、または、図７のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図１０～図１６のコンタクトレンズの断面構成の一例を表す図である。 図１のコンタクトレンズ、または、図１のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図２のコンタクトレンズ、または、図２のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図３のコンタクトレンズ、または、図３のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図４のコンタクトレンズ、または、図４のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図５のコンタクトレンズ、または、図５のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図６のコンタクトレンズ、または、図６のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図７のコンタクトレンズ、または、図７のコンタクトレンズに図８、図９の通信電極が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表す正面図である。 図１８～図２４のコンタクトレンズの断面構成の一例を表す図である。 図１０～図２５のコンタクトレンズの機能ブロックの一例を表す図である。 図１０～図２５のシールド層の一例を表す図である。 図１～図９のコンタクトレンズの機能ブロックの一例を表す図である。 本開示の第４の実施形態に係る通信システムの概略構成の一例を表す図である。 図２９の通信システムの概略構成の一例を表す図である。

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態
レンズ部の中央に通信電極を設けた例（図１）
２．第１の実施の形態の変形例
通信電極のバリエーション（図２、図３）
３．第２の実施の形態
レンズ部の外縁に通信電極を設けた例（図４）
４．第２の実施の形態の変形例
通信電極のバリエーション（図５、図６）
５．第３の実施の形態
レンズ部の中央および外縁のそれぞれに通信電極を設けた例（図７）
６．各実施の形態に共通の変形例
変形例Ａ：通信電極に狭窄部を設けた例（図８、図９）
変形例Ｂ：センサ素子、制御部上にシールド層を設けた例
（図１０～図１７）
変形例Ｃ：通信電極上にシールド層を設けた例（図１８～図２５）
変形例Ｄ：シールド層をノイズ除去用の通信電極として用いた例
（図２６）
変形例Ｅ：シールド層に開口部を設けた例（図２７）
変形例Ｆ：シールド層なしでノイズ除去を行った例（図２８）
７．第４の実施の形態
コンタクトレンズとウェアラブル装置とで通信を行う例
（図２９、図３０）

＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
本開示の第１の実施の形態に係るコンタクトレンズ１について説明する。図１は、コンタクトレンズ１が眼球１００に装着されている様子の一例を表したものである。コンタクトレンズ１は、外部機器との間で、人体または人体のごく近傍の空間を介して、近距離の無線通信（具体的には、電界方式または電波方式の無線通信）を行う。電界方式の無線通信とは、電極を介して発生させた電界を用いた無線通信を指している。一方、電波方式の無線通信とは、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナやスロットアンテナなどを用いた無線通信を指している。

眼球１００は、例えば、瞳孔１１０を有している。瞳孔１１０は、明るい環境下では収縮し、暗い環境では拡大する。コンタクトレンズ１は、眼球１００に装着されるレンズ部１０と、レンズ部１０に設けられた通信電極２０とを備えている。コンタクトレンズ１は、さらに、センサ素子３０と、制御部４０とを備えている。

制御部４０は、通信電極２０に電力を供給するとともに、センサ素子３０で取得された情報に対応する信号を通信電極２０に出力する。制御部４０は、例えば、プロセッサと、記憶部と、電源とを含んで構成されている。電源は、通信電極２０に電力を供給する。記憶部は、例えば、不揮発性メモリによって構成されており、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、抵抗変化型メモリなどによって構成されている。記憶部は、制御部４０によって実行される処理プログラムなどを記憶している。処理プログラムは、センサ素子３０から検出データを取得したり、取得した検出データを、通信電極２０を介して外部機器に出力したりするためのプログラムである。検出データは、コンタクトレンズ１を用いて得られたデータであり、具体的には、センサ素子３０によって検出された情報である。プロセッサは、例えば、記憶部に記憶された処理プログラムを実行する。プロセッサの機能は、例えば、プロセッサによって処理プログラムが実行されることによって実現される。プロセッサは、センサ素子３０で取得された情報（検出データ）を、通信電極２０を介して、外部機器に出力する。

センサ素子３０は、例えば、コンタクトレンズ１が装着されているユーザの生体情報を取得する。センサ素子３０は、例えば、涙に含まれる特定の成分（例えば、塩分、酸素、脂質、血糖値、またはホルモン物質）を検出するデバイスである。この場合、センサ素子３０によって検出されることにより得られる検出データは、涙の成分についての情報である。なお、センサ素子３０は、例えば、視線を検出するするデバイス、眼球内の血管の状態を検出するデバイス、眼球内の血管の脈拍を検出するデバイス、眼圧を検出するデバイス、または、瞼の開閉を検出するデバイスであってもよい。センサ素子３０が視線を検出するするデバイスである場合には、検出データは、視線についての生体情報である。センサ素子３０が眼球内の血管の状態を検出するデバイスである場合には、検出データは、眼球内の血管についての情報である。センサ素子３０が眼球内の血管の脈拍を検出するデバイスである場合には、検出データは、眼球内の血管の脈拍についての情報である。センサ素子３０が眼圧を検出するデバイスである場合には、検出データは、眼圧についての生体情報である。センサ素子３０が瞼の開閉を検出するするデバイスである場合には、検出データは、瞼の開閉についての生体情報である。センサ素子３０は、生体情報以外の情報を取得するようになっていてもよい。センサ素子３０は、例えば、外部の明るさを検出するするデバイス、振動を検出するデバイス、または、温度を検出するデバイスであってもよい。センサ素子３０が外部の明るさを検出するするデバイスである場合には、検出データは、外部の明るさについての情報である。センサ素子３０が振動を検出するデバイスである場合には、検出データは、振動についての情報である。センサ素子３０が温度を検出するするデバイスである場合には、検出データは、温度についての情報である。

レンズ部１０は、眼球１００の表面形状に倣った曲面形状となっている。レンズ部１０は、正面から見たときには、例えば、円形状となっている。レンズ部１０の直径は、暗い環境下で拡大しているときの瞳孔１１０の直径よりも大きな値となっている。レンズ部１０は、近視、遠視、乱視などを補正するための視力補正機能を持ったレンズであってもよいし、そのような視力補正機能を持たない光透過性基材であってもよい。レンズ部１０は、例えば、光透過性の樹脂によって構成されており、通信電極２０を支持する支持基材としての役割を有している。

通信電極２０は、例えば、レンズ部１０の中央に形成されている。通信電極２０は、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに、少なくとも明るい環境下で収縮しているときの瞳孔１１０と対向する領域に主に設けられている。つまり、通信電極２０は、例えば、少なくとも明るい環境下で収縮しているときの瞳孔１１０と対向する領域を概ね覆う位置に設けられている。通信電極２０は、例えば、レンズ部１０の内部に設けられている。

通信電極２０は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されている。通信電極２０は、例えば、図１に示したようなメッシュ状の形状となっている。通信電極２０は、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、ＩＴｉＯ（Indium Titanium Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）もしくはカーボンナノチューブを含む透明導電性配線で構成されている。なお、通信電極２０は、導電性のカーボン配線、または、金属配線で構成されていてもよい。また、通信電極２０は、視線を妨げるのを避けるために、表面に反射率の低い材料（金属材料の反射率よりも低い反射率の材料）を含む配線で構成されていることが好ましい。通信電極２０が、反射率の低い材料（金属材料の反射率よりも低い反射率の材料）からなる配線で構成されていてもよい。通信電極２０は、相対的に反射率の高い材料からなる層の上面、側面および底面のうち少なくとも１つの面を、相対的に反射率の低い材料からなる層で覆った配線で構成されていてもよい。通信電極２０に用いられ得る反射率の低い材料としては、例えば、カーボンナノチューブなどが挙げられる。通信電極２０の開口率（瞳孔１１０と対向する領域に占められる、通信電極２０の非形成領域の割合）は、コンタクトレンズ１の光透過率が許容範囲内となるように設定されている。

［効果］
次に、本実施の形態に係るコンタクトレンズ１の効果について説明する。

コンタクトレンズから周辺機器にデータを送信する場合、通常、無線通信が利用される。コンタクトレンズが眼球に装着されている場合には、コンタクトレンズの面積が小さく、また、コンタクトレンズが涙で濡れているので、通信感度が低くなりやすく、通信速度も遅くなりやすい。例えば、電波方式の無線通信では、コンタクトレンズの外縁に細いアンテナ（例えばループアンテナ等）を形成しただけでは、通信感度が低く、通信速度も遅い。また、例えば、電界方式の無線通信では、コンタクトレンズの外縁に細いアンテナ電極（例えばループ状電極等）を形成しただけでは、通信感度が低く、通信速度も遅い。

一方、本実施の形態では、メッシュ状の通信電極２０がレンズ部１０の一部に設けられている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極２０をレンズ部１０の中央にも設けることができる。これにより、通信電極２０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態では、通信電極２０が、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに瞳孔１１０と対向する領域に主に設けられている。これにより、通信電極２０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態では、通信電極２０が、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＩＺＯもしくはカーボンナノチューブを含む透明導電性配線で構成されている。これにより、通信電極２０の開口率があまり高くない場合であっても、視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０が透明導電性配線で構成されていることから、通信電極２０をレンズ部１０の中央にも設けることができる。これにより、通信電極２０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態では、制御部４０から通信電極２０に電力が供給されるとともに、センサ素子３０で取得された情報に対応する信号が制御部４０から通信電極２０に出力される。これにより、センサ素子３０で取得された情報を外部機器で活用することが可能となる。

＜２．第１の実施の形態の変形例＞
次に、上記第１の実施の形態に係るコンタクトレンズ１の変形例について説明する。

[変形例１－１]
通信電極２０は、例えば、図２に示したように、蛇行した線状の形状となっていてもよい。このとき、通信電極２０は、例えば電界通信における電界強度が大きくなるよう、狭い間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されていてもよい。なお、図２では、通信電極２０は、レンズ部１０の中心を取り囲むように複数の配線が蛇行した形状となっているが、通信電極２０の配線パターンは、図２に記載の配線パターンに限定されない。

本変形例では、通信電極２０が蛇行した線状の形状となっている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極２０をレンズ部１０の中央にも設けることができる。これにより、通信電極２０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

[変形例１－２]
通信電極２０は、例えば、図３に示したように、メッシュ状のスロットアンテナとなっていてもよい。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極２０をレンズ部１０の中央にも設けることができる。これにより、通信電極２０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

＜３．第２の実施の形態＞
［構成］
次に、本開示の第２の実施の形態に係るコンタクトレンズ２について説明する。図４は、コンタクトレンズ２が眼球１００に装着されている様子の一例を表したものである。コンタクトレンズ２は、外部機器との間で、人体または人体のごく近傍の空間を介して、近距離の無線通信（具体的には、電界方式または電波方式の無線通信）を行う。電界方式の無線通信とは、電極を介して発生させた電界を用いた無線通信を指している。一方、電波方式の無線通信とは、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナやスロットアンテナなどを用いた無線通信を指している。

コンタクトレンズ２は、眼球１００に装着されるレンズ部１０と、レンズ部１０に設けられた通信電極５０とを備えている。コンタクトレンズ２は、さらに、センサ素子３０と、制御部４０とを備えている。制御部４０は、通信電極５０に電力を供給するとともに、センサ素子３０で取得された情報に対応する信号を通信電極５０に出力する。制御部４０は、上記実施の形態に係る制御部４０と同様の構成となっている。

通信電極５０は、例えば、レンズ部１０の外縁に形成されている。通信電極５０は、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに、少なくとも明るい環境下で収縮しているときの瞳孔１１０と対向する領域以外の領域に主に設けられている。つまり、通信電極５０は、例えば、少なくとも明るい環境下で収縮しているときの瞳孔１１０と対向する領域を避けて設けられている。通信電極５０は、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに、暗い環境下で拡大しているときの瞳孔１１０と対向する領域以外の領域に主に設けられていてもよい。このとき、通信電極５０は、例えば、暗い環境下で拡大しているときの瞳孔１１０と対向する領域を避けて設けられている。通信電極５０は、例えば、レンズ部１０の内部に設けられている。

通信電極５０は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されている。通信電極５０は、例えば、図４に示したようなメッシュ状の形状となっている。通信電極５０は、導電性のカーボン配線、または、金属配線で構成されていている。なお、通信電極は、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＩＺＯもしくはカーボンナノチューブを含む透明導電性配線で構成されていてもよい。通信電極５０が視野を妨げる領域に形成されていない場合には、通信電極５０の開口率（瞳孔１１０と非対向の領域に占められる、通信電極５０の非形成領域の割合）は、特に限定されない。なお、通信電極５０が視野を妨げる可能性のある領域にも形成されている場合には、コンタクトレンズ２の光透過率が許容範囲内となるように設定されている。

［効果］
次に、本実施の形態に係るコンタクトレンズ２の効果について説明する。

本実施の形態では、メッシュ状の通信電極５０がレンズ部１０の一部に設けられている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極５０を、視野を妨げる可能性のある領域にも設けることができる。これにより、通信電極５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態では、通信電極５０が、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに瞳孔１１０と非対向の領域に主に設けられている。これにより、通信電極５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態において、通信電極５０が、導電性のカーボン配線、または、金属配線で構成されている場合には、通信電極５０がＩＴＯなどの透明導電材料で構成されている場合と比べて、通信電極５０の容量を大きくすることができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

また、本実施の形態では、制御部４０から通信電極５０に電力が供給されるとともに、センサ素子３０で取得された情報に対応する信号が制御部４０から通信電極５０に出力される。これにより、センサ素子３０で取得された情報を外部機器で活用することが可能となる。

＜４．第２の実施の形態の変形例＞
次に、上記第２の実施の形態に係るコンタクトレンズ２の変形例について説明する。

[変形例２－１]
通信電極５０は、例えば、図５に示したように、蛇行した線状の形状となっていてもよい。このとき、通信電極５０は、例えば電界通信における電界強度が大きくなるよう、狭い間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されていてもよい。なお、図５では、通信電極５０は、レンズ部１０の中心を取り囲むように複数の配線が蛇行した形状となっているが、通信電極５０の配線パターンは、図５に記載の配線パターンに限定されない。

本変形例では、通信電極５０が蛇行した線状の形状となっている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極５０を、視野を妨げる可能性のある領域にも設けることができる。これにより、通信電極５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

[変形例２－２]
通信電極５０は、例えば、図６に示したように、メッシュ状のスロットアンテナとなっていてもよい。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極５０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極５０を、視野を妨げる可能性のある領域にも設けることができる。これにより、通信電極５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

＜５．第３の実施の形態＞
［構成］
次に、本開示の第３の実施の形態に係るコンタクトレンズ３について説明する。図７は、コンタクトレンズ３が眼球１００に装着されている様子の一例を表したものである。コンタクトレンズ３は、外部機器との間で、人体または人体のごく近傍の空間を介して、近距離の無線通信（具体的には、電界方式または電波方式の無線通信）を行う。電界方式の無線通信とは、電極を介して発生させた電界を用いた無線通信を指している。一方、電波方式の無線通信とは、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナやスロットアンテナなどを用いた無線通信を指している。

コンタクトレンズ３は、眼球１００に装着されるレンズ部１０と、レンズ部１０に設けられた通信電極２０，５０とを備えている。コンタクトレンズ３は、さらに、センサ素子３０と、制御部４０とを備えている。通信電極２０（第１部分電極）は、上記第１の実施の形態およびその変形例に係る通信電極２０であり、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに瞳孔１１０と対向する領域に主に設けられている。一方、通信電極５０（第２部分電極）は、上記第２の実施の形態およびその変形例に係る通信電極５０であり、レンズ部１０が眼球１００に装着されたときに瞳孔１１０と対向する領域以外の領域に主に設けられている。本実施の形態において、通信電極２０の開口率は、例えば、通信電極５０の開口率よりも大きくなっている。なお、通信電極２０の開口率が、通信電極５０の開口率と等しくなっていてもよい。

［効果］
次に、本実施の形態のコンタクトレンズ３の効果について説明する。

本実施の形態では、上記第１の実施の形態およびその変形例に係る通信電極２０と、上記第２の実施の形態およびその変形例に係る通信電極５０がレンズ部１０に設けられている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極２０，５０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０，５０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極２０，５０を、視野を妨げる可能性のある領域にも設けることができる。これにより、通信電極２０，５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０，５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

＜６．各実施の形態に共通の変形例＞
次に、各実施の形態に共通の変形例について説明する。

[変形例Ａ]
図８、図９は、上記各実施の形態およびそれらの変形例に係る通信電極２０，５０の平面構成もしくは断面構成の一例を表したものである。上記各実施の形態およびそれらの変形例において、通信電極２０，５０は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されている。このとき、通信電極２０を構成する複数の配線は、間隙が局所的に狭くなった狭窄部２１を有している。通信電極５０を構成する複数の配線は、間隙が局所的に狭くなった狭窄部５１を有している。狭窄部２１，５１では、例えば、図８に示したように、配線幅が局所的に太くなっている。狭窄部２１，５１では、例えば、図９に示したように、配線が、近接する配線側に局所的にうねっていてもよい。このように、間隙が局所的に狭くなっている場合、狭窄部５１において電界強度が局所的に強くなる。そのため、狭窄部５１で発生した電界は、通信電極２０，５０のうち狭窄部５１以外の箇所で発生した電界よりも遠くまで伝播する。

本変形例では、通信電極２０，５０に狭窄部５１が設けられている。これにより、狭窄部５１で発生した電界が、通信電極２０，５０のうち狭窄部５１以外の箇所で発生した電界よりも遠くまで伝播するので、コンタクトレンズ１～３と外部機器とによる通信可能な距離を長くすることができる。また、狭窄部５１で発生した電界の強度は、通信電極２０，５０のうち狭窄部５１以外の箇所で発生した電界の強度よりも大きいので、コンタクトレンズ１～３と外部機器との通信を安定化させることができる。

[変形例Ｂ]
図１０～図１７は、上記各実施の形態およびそれらの変形例に係るコンタクトレンズ１～３の一変形例を表したものである。図１０は、図１のコンタクトレンズ１、または、図１のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１１は、図２のコンタクトレンズ１、または、図２のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１２は、図３のコンタクトレンズ１、または、図３のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１３は、図４のコンタクトレンズ２、または、図４のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１４は、図５のコンタクトレンズ２、または、図５のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１５は、図６のコンタクトレンズ２、または、図６のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１６は、図７のコンタクトレンズ３、または、図７のコンタクトレンズ３に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１７は、図１０～図１６のコンタクトレンズ１～３の断面構成の一例を表したものである。

上記各実施の形態およびそれらの変形例において、コンタクトレンズ１～３は、外部からの電界や磁界の侵入を妨げるシールド層６０を更に備えていてもよい。本変形例では、シールド層６０は、センサ素子３０および制御部４０のうち、少なくとも一方と対向する位置であって、かつ、センサ素子３０や制御部４０との位置関係で眼球１００とは反対側の位置に設けられている。シールド層６０は、例えば、レンズ部１０の内部に設けられている。シールド層６０は、導電性の材料によって形成されている。シールド層６０は、例えば、導電性のカーボン、または、金属によって形成されている。なお、シールド層６０は、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＩＺＯ、または、カーボンナノチューブなどの、透明導電性材料によって形成されていてもよい。

本変形例では、シールド層６０が設けられている。これにより、センサ素子３０や制御部４０が外部からの電界や磁界による悪影響を低減することができる。これにより、センサ素子３０による高精度な計測を行うことができる。

[変形例Ｃ]
図１８～図２５は、上記各実施の形態およびそれらの変形例に係るコンタクトレンズ１～３の一変形例を表したものである。図１８は、図１のコンタクトレンズ１、または、図１のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図１９は、図２のコンタクトレンズ１、または、図２のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２０は、図３のコンタクトレンズ１、または、図３のコンタクトレンズ１に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２１は、図４のコンタクトレンズ２、または、図４のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２２は、図５のコンタクトレンズ２、または、図５のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２３は、図６のコンタクトレンズ２、または、図６のコンタクトレンズ２に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２４は、図７のコンタクトレンズ３、または、図７のコンタクトレンズ３に図８、図９の通信電極２０が設けられたものが眼球に装着されている様子の一例を表したものである。図２５は、図１８～図２４のコンタクトレンズ１～３の断面構成の一例を表したものである。

上記各実施の形態およびそれらの変形例において、コンタクトレンズ１～３は、外部からの電界や磁界の侵入を妨げるシールド層６０を更に備えていてもよい。本変形例では、シールド層６０は、センサ素子３０、制御部４０および通信電極２０，５０と対向する位置であって、かつ、センサ素子３０、制御部４０および通信電極２０，５０との位置関係で眼球１００とは反対側の位置に設けられている。シールド層６０は、例えば、レンズ部１０の内部に設けられている。シールド層６０は、導電性の材料によって形成されている。シールド層６０では、通信電極２０と対向する部分が、例えば、導電性のカーボン、または、金属によって形成され、通信電極５０と対向する部分が、例えば、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＩＺＯ、または、カーボンナノチューブなどの、透明導電性材料によって形成されている。なお、シールド層６０全体が、導電性のカーボン、または、金属によって形成されていてもよい。また、シールド層６０全体が、ＩＴＯ、ＩＴｉＯ、ＩＺＯ、または、カーボンナノチューブなどの、透明導電性材料によって形成されていてもよい。

本変形例では、シールド層６０が設けられている。これにより、センサ素子３０、制御部４０および通信電極２０，５０が外部からの電界や磁界による悪影響を低減することができる。これにより、センサ素子３０による高精度な計測を行うことができる。また、通信電極２０，５０が金属材料で構成されている場合には、シールド層６０が設けられていることにより、通信電極２０，５０での反射によるフレアや回折による虹色が観察されるのを防ぐことができる。

[変形例Ｄ]
図２６は、上記変形例Ｂ，Ｃに係るコンタクトレンズ１～３の機能ブロックの一例を表したものである。上記変形例Ｂ，Ｃに係るコンタクトレンズ１～３において、制御部４０は、例えば、信号生成部４１、ノイズ削減部４２および演算部４３を有していてもよい。信号生成部４１は、センサ素子３０で取得された情報（検出信号）に対応する信号を生成し、生成した信号を、通信電極２０，５０を介して、外部機器に出力する。ノイズ削減部４２は、外部機器からの信号を、通信電極２０，５０を介して取得する。ノイズ削減部４２は、さらに、シールド層６０で取得されたノイズ信号を用いて、通信電極２０，５０を介して外部機器から取得した信号に含まれるノイズを削減し、それによって得られた信号（ノイズ低減信号）を演算部４３に出力する。演算部４３は、ノイズ削減部４２から入力されたノイズ低減信号に基づいた演算を行う。

本変形例では、シールド層６０で取得されたノイズ信号を用いて、通信電極２０，５０を介して外部機器から取得した信号に含まれるノイズが削減される。これにより、通信電極２０，５０で取得した信号に、外部からの電界や磁界によるノイズが重畳されている場合であっても、シールド層６０で取得されたノイズ信号を用いることで、そのノイズを低減することができる。その結果、高速な通信を行うことができる。

[変形例Ｅ]
図２７は、上記変形例Ｂ，Ｃ，Ｄに係るコンタクトレンズ１～３に含まれるシールド層６０の一例を表したものである。上記変形例Ｂ，Ｃ，Ｄに係るコンタクトレンズ１～３において、通信電極２０，５０は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成されている。このとき、通信電極２０を構成する複数の配線は、間隙が局所的に狭くなった狭窄部２１を有している。通信電極５０を構成する複数の配線は、間隙が局所的に狭くなった狭窄部５１を有している。シールド層６０は、例えば、図２７に示したように、狭窄部５１と対向する箇所に開口部６１を有している。これにより、狭窄部５１で発生した電界を、開口部６１を介して、外部に出力することが可能である。また、外部からの電界を、開口部６１を介して、狭窄部５１（通信電極５０）で受信することができる。その結果、人体のごく近傍の空間を介して、コンタクトレンズ１～３と外部機器との通信を行うことができる。

[変形例Ｆ]
図２８は、上記各実施の形態および変形例Ａに係るコンタクトレンズ１～３の機能ブロックの一例を表したものである。上記各実施の形態および変形例Ａに係るコンタクトレンズ１～３において、制御部４０は、例えば、信号生成部４１、ノイズ削減部４２および演算部４３を有していてもよい。信号生成部４１は、センサ素子３０で取得された情報（検出信号）に対応する信号を生成し、生成した信号を、通信電極２０，５０を介して、外部機器に出力する。ノイズ削減部４２は、外部機器からの信号を、通信電極２０，５０を介して取得する。ノイズ削減部４２は、例えば、外部機器と通信を行わない期間に通信電極２０，５０を介して取得した信号（ノイズ信号Ａ）と、外部機器と通信を行う期間に通信電極２０，５０を介して外部機器から取得した信号（データ信号Ｂ）とに基づいて、データ信号に含まれるノイズを削減する。ノイズ削減部４２は、例えば、データ信号Ｂからノイズ信号Ａを除去することにより、データ信号Ｂに含まれるノイズを削減する。ノイズ削減部４２は、例えば、データ信号Ｂに含まれるノイズを削減することにより得られた信号（ノイズ低減信号）を演算部４３に出力する。演算部４３は、ノイズ削減部４２から入力されたノイズ低減信号に基づいた演算を行う。

本変形例では、通信電極２０，５０を介して得られたノイズ信号Ａを用いて、通信電極２０，５０を介して外部機器から取得したデータ信号Ｂに含まれるノイズが削減される。これにより、通信電極２０，５０で取得した信号に、外部からの電界や磁界によるノイズが重畳されている場合であっても、データ信号Ｂに含まれるノイズを低減することができる。その結果、高速な通信を行うことができる。

本変形例において、センサ素子３０から得られた検出信号に含まれるノイズを低減してもよい。信号生成部４１は、例えば、センサとして機能しない期間にセンサ素子３０から得られた検出信号（ノイズ信号Ｃ）と、センサとして機能する期間にセンサ素子３０から取得した検出信号（データ信号Ｄ）とに基づいて、データ信号Ｄに含まれるノイズを削減する。信号生成部４１は、例えば、データ信号Ｄからノイズ信号Ｃを除去することにより、データ信号Ｄに含まれるノイズを削減する。信号生成部４１は、例えば、データ信号Ｄに含まれるノイズを削減することにより得られた信号を、通信電極２０，５０を介して外部機器に出力する。

本変形例において、センサとして機能しない期間にセンサ素子３０から得られた検出信号（ノイズ信号Ｃ）を用いて、センサとして機能する期間にセンサ素子３０から取得した検出信号（データ信号Ｄ）に含まれるノイズが削減される。これにより、センサ素子３０から得られた検出信号に、外部からの電界や磁界によるノイズが重畳されている場合であっても、データ信号Ｄに含まれるノイズを低減することができる。その結果、高速な通信を行うことができる。

＜７．第４の実施の形態＞
［構成］
次に、本開示の第４の実施の形態に係る通信システム４について説明する。図２９、図３０は、上記各実施の形態およびその変形例に係るコンタクトレンズ１～３と、ウェアラブル装置５との間で通信を行う通信システム４の概略構成の一例を表したものである。通信システム４は、上記各実施の形態およびその変形例に係るコンタクトレンズ１～３と、ウェアラブル装置５とを備えている。

図２９には、シールド層６０が設けられていないコンタクトレンズ１～３が例示されている。図３０には、シールド層６０がセンサ素子３０と、制御部４０と、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０とを覆うように設けられたコンタクトレンズ１～３が例示されている。なお、図３０において、シールド層６０が通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０を覆っていなくてもよい。通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０が、本開示の「第１通信電極」の一具体例に相当する。

ウェアラブル装置５は、リストバンド型もしくは腕時計型のウェアラブル装置である。ウェアラブル装置５は、例えば、コンタクトレンズ１～３と通信を行うための通信電極５４と、通信電極５４を格納する筐体５２と、筐体５２支持する手首固定用のベルト５３とを有している。通信電極５４が、本開示の「第２通信電極」の一具体例に相当する。

本実施の形態では、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０がレンズ部１０の一部に設けられている。これにより、板状の通信電極を設けた場合と比べて、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０による視認性の悪化を抑えることができる。また、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０による視認性の悪化を抑えることができることから、通信電極２０をレンズ部１０の中央にも設けたり、その周囲に通信電極５０を設けたりすることができる。これにより、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０を形成することのできる領域を広く取ることができるので、通信電極２０、通信電極５０、または通信電極２０，５０の容量または長さを確保することができる。その結果、通信感度や通信速度を改善することができる。

なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。

また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
眼球に装着されるレンズ部と、
前記レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の通信電極と
を備えた
コンタクトレンズ。
（２）
前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域に主に設けられている
（１）に記載のコンタクトレンズ。
（３）
前記通信電極は、透明導電性配線で構成されている
（２）に記載のコンタクトレンズ。
（４）
前記通信電極は、反射率の低い材料からなる配線、または、反射率の高い材料からなる層の上面、側面および底面のうち少なくとも１つの面を、反射率の低い材料からなる層で覆った配線で構成されている
（２）に記載のコンタクトレンズ。
（５）
前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域以外の領域に主に設けられている
（１）に記載のコンタクトレンズ。
（６）
前記通信電極は、導電性のカーボン配線、または、金属配線で構成されている
（５）に記載のコンタクトレンズ。
（７）
前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域に主に設けられた第１部分電極と、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域以外の領域に主に設けられた第２部分電極とを有し、
前記第１部分電極の開口率は、前記第２部分電極の開口率よりも大きくなっている
（１）に記載のコンタクトレンズ。
（８）
前記通信電極は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成され、
前記複数の配線は、前記間隙が局所的に狭くなった狭窄部を有する
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載のコンタクトレンズ。
（９）
センサ素子と、
前記通信電極に電力を供給するとともに、前記センサ素子で取得された情報に対応する信号を前記通信電極に出力する制御部と
を更に備えた
（１）ないし（８）のいずれか１つに記載のコンタクトレンズ。
（１０）
コンタクトレンズと、ウェアラブル装置とを備え、
前記コンタクトレンズは、眼球に装着されるレンズ部と、前記レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の第１通信電極とを有し、
前記ウェアラブル装置は、前記第１通信電極と通信を行うための第２通信電極を有する
通信システム。

本開示の一実施形態に係るコンタクトレンズおよび通信システムによれば、視認性の悪化を抑えつつ、通信電極の容量または長さを確保するようにしたので、通信感度や通信速度を改善することができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

本出願は、日本国特許庁において２０１７年１２月１５日に出願された日本特許出願番号第２０１７－２４０２６４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (10)

1. 眼球に装着されるレンズ部と、
   前記レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の通信電極と
   を備え、
   前記通信電極は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成され、
   前記複数の配線は、前記間隙が局所的に狭くなった狭窄部を有する
   コンタクトレンズ。
2. 前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域に主に設けられている
   請求項１に記載のコンタクトレンズ。
3. 前記通信電極は、透明導電性配線で構成されている
   請求項２に記載のコンタクトレンズ。
4. 前記通信電極は、反射率の低い材料からなる配線、または、反射率の高い材料からなる層の上面、側面および底面のうち少なくとも１つの面を、反射率の低い材料からなる層で覆った配線で構成されている
   請求項２に記載のコンタクトレンズ。
5. 前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域以外の領域に主に設けられている
   請求項１に記載のコンタクトレンズ。
6. 前記通信電極は、導電性のカーボン配線、または、金属配線で構成されている
   請求項５に記載のコンタクトレンズ。
7. 前記通信電極は、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域に主に設けられた第１部分電極と、前記レンズ部が前記眼球に装着されたときに瞳孔と対向する領域以外の領域に主に設けられた第２部分電極とを有し、
   前記第１部分電極の開口率は、前記第２部分電極の開口率よりも大きくなっている
   請求項１に記載のコンタクトレンズ。
8. 前記狭窄部の間隙は、平面視において局所的に狭くなっている
   請求項１に記載のコンタクトレンズ。
9. センサ素子と、
   前記通信電極に電力を供給するとともに、前記センサ素子で取得された情報に対応する信号を前記通信電極に出力する制御部と
   を更に備えた
   請求項１に記載のコンタクトレンズ。
10. コンタクトレンズと、ウェアラブル装置とを備え、
    前記コンタクトレンズは、眼球に装着されるレンズ部と、前記レンズ部の全体または一部に設けられた、メッシュ状もしくは蛇行した線状の第１通信電極とを有し、
    前記ウェアラブル装置は、前記第１通信電極と通信を行うための第２通信電極を有し、
    前記第１通信電極は、所定の間隙を介して互いに隣接する複数の配線を含んで構成され、
    前記複数の配線は、前記間隙が局所的に狭くなった狭窄部を有する
    通信システム。
    

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