リコーが世界最軽量の両眼視スマートグラスを開発　長時間の着用を可能した先進技術としくみを解説

株式会社リコー(以下リコー)は、独自の光学技術を用い、両眼視タイプとしては世界最軽量となる49gのスマートグラスを開発したことを発表した。
詳細は2020年8月3日から7日までオンライン開催されるディスプレイに関する国際学会SID Display Week 2020 Symposiumで発表する。今後も事業化に向けパートナーを募集し、実用化にむけてさらに開発を進めていくという。

スマートグラスの社会実装に向けた大きな課題とは

スマートグラス、というと、イメージしてしまうのは、鼻先に突き出た不格好な光学ユニットと、長時間の利用に向かない重たいものだろう。
実際、多くのスマートグラスは一般的な眼鏡の重量の3倍以上するものがほとんどだ。

しかし、そういったデバイスでは、現在5G化などに向けて開発が進んでいる様々なソリューションの前提となる「『つけ続けたまま』で作業する」ことはかなり難しい。

そこで、リコーが様々なプロジェクターやカメラなどの光学機器を開発してきた高度な光学設計力、量産光学部品の成形技術などを活かし、

軽量さと重量バランスに配慮することで長時間着用しても疲れにくい、表示画面のサイズにも配慮した設計のスマートグラス

を開発してみた。というわけだ。

品名なども公開されておらず、かなりアグレッシブな設計になっていることから、まだ研究室レベルのものだと予想されるが、このような製品が実用化されれば、日常生活から業務用途まで、さまざまなシーンでスマートグラスの活用が期待できるようになるだろう。

では、実際にそれぞれの改善点にどのようなアプローチで迫っていったのかを解説してみよう。

軽くて薄い導光板で実現した広い表示画面

従来のスマートグラスには、広い画面を得るために大きく分厚い導光板を採用していた。導光板とは、スマホのバックライトなどにも使われる「側面から入射した光を拡散させて平面部を発光させる光学部品」だ。
この部分が大きく重いと、どうしても機器の前面部のサイズが大きくなり、疲れやすい製品になってしまう。

しかし、リコーは、独自に開発したプラスチック製の高性能な導光板を採用し、その点をクリアしている。
高性能な光学機器はどうしても重たいガラス製になってしまったり、複数のレンズ、ミラーを組み合わせることが必要になってしまうことが多い中、「プラ、薄型、一枚物の導光板」で実現できたのは非常に高い技術力の賜物だ。

しかも、量産性に配慮した射出成形可能な構造だと言うから驚きだ。この技術が一般化すれば、スマートグラスの光学部品のコストは大きく下がるかもしれない。
なお、この仕組みにより、1ｍ先に約30インチの画面が見える広い画面があるように感じることが出来る透明なレンズのスマートグラスが出来るのだという。
(トップ画像では表示部に薄くスジボリのようなものが見えるが、強調表現である可能性があるので一概に言及できない)

中継レンズを使うことで鼻にかかる重量を分散

もう一つの工夫はこめかみに配置されたディスプレイユニットだ。
従来のスマートグラスのディスプレイユニットは導光板と一体化しており、光学系の重量の殆どが顔面よりも前の部分に集中していた。
そのため、鼻にこの部分を支えるための荷重が集中してしまうことも、長時間着用できない理由の大きな物だったのだという。

そこで今回発表した構造ではディスプレイユニットをこめかみに配置し、導光板までの間に中継レンズを通すことで表示することが出来る設計にしている。
この配置の効果はてきめんで、スマートグラスの前後重量バランスが均一になり、鼻に掛かる荷重も、一般の眼鏡と同じ程度まで減少した。
先程あげた重量減に加えてバランスも向上したことで、首を振った際や歩いた際のフィット感などは大きく異なってくることが予想される。

多様なデザインやアプリケーションにも恩恵がある高い設計自由度

今回発表したスマートグラスでは眼鏡メーカーの協力を得ることでフォルムにもこだわったと言う。
「一般的なメガネに近いデザインを実現しました。」というリコーの言い分に対する意見は多少あるかもしれないが、研究室レベルの品であっても、デザインに配慮出来る程度には各ユニットの小型化や、光学設計の自由度が高い設計が可能な構造であることは伝わってくるだろう。

また、今回の構造でも、AR機能への適合する際に必要な9軸センサー(加速度、角速度、地磁気)は標準で搭載されており、顔の動きや向いている方角に合わせた映像の表示なども可能だという。
さらにオプションで、様々なアプリケーションへの応用できるよう、カメラや深度センサーをとりつける余地があるというのも、今回の構造による高い設計自由度の恩恵だろう。

軽量スマートグラスによる恩恵は開発者に？

高い技術力により超軽量のスマートグラスを開発したリコー。
これまでに量産してきた様々な機器の光学部品を作るためのノウハウが今回のスマートグラスに結集した形だ。

こうした機器の恩恵は、当然最終製品として、私達が購入出来るような値段に落ちるまでにはまだまだ時間がかかるかもしれない。
しかし、かなり高額な製品だったとしても購入する価値があると考えるユーザーは多い。
その一例として挙げられるのが開発者だ。

例えばARを使ったサービスやアプリをプロトタイプする段階で、PoCのデバッグなどをする際には、少数の開発者が延々とグラスを付けて作業をすることになるだろう。
処理などに関してはVRレディのノートPCなどを使うことで、開発者ファーストな環境にすることが出来るかもしれないが、表示関係に関してはそうはいかない。
考えるだけで首が痛くなりそうな風景になることが容易に予想できる。
そういった開発環境の改善に、このような軽量な表示系は確実に役立つだろう。
今回のニュースをうけ、リコーがこの製品の開発をさらに進めてくれることを期待している開発者は多いのではないだろうか。

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