JP2013255012A - 頭部保持部材、及び頭部装着型情報出力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気回路を不要とすることで低コスト且つメンテナンス性に優れた頭部保持部材、及び頭部装着型情報出力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の頭部装着型情報出力装置は、音声を音波として出力可能な音声出力部20と、ユーザーの頭部の所定位置に音声出力部20を装着可能に保持するとともに、音声出力部20から出力した音波をユーザーの頭部に伝達する音波伝達部46が設けられた頭部保持部材40と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の頭部装着型情報出力装置は、音声を音波として出力可能な音声出力部20と、ユーザーの頭部の所定位置に音声出力部20を装着可能に保持するとともに、音声出力部20から出力した音波をユーザーの頭部に伝達する音波伝達部46が設けられた頭部保持部材40と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、頭部保持部材、及び頭部装着型情報出力装置に関するものである。
従来、音楽再生装置を頭部に装着し、かつ音を耳で聞くためのヘッドフォンが知られている(例えば、下記非特許文献1参照)。
米macally製のiPod shuffle/nano用ヘッドフォン「mTUNE」、[online]、平成18年2月3日、AV Watch編集部、[平成24年5月9日検索]、インターネット<URL:http://av.watch.impress.co.jp/docs/20060203/rwc.htm>
しかしながら、上記のヘッドフォンにおいては、ユーザーの頭部に固定するヘッドバンド(頭部保持部材)側にも音声再生装置から出力された音声を伝達するための配線等の電気回路が必要とされるため、コストが高くなるという問題があった。また電気接点を有しているために、例えばユーザーの汗等による錆の発生或いは短絡の発生を防止するといったように保守管理を適切に行わなければならず、メンテナンス作業が煩雑になるといった問題もあった。
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、電気回路を不要とすることで低コスト且つメンテナンス性に優れた頭部保持部材、及び頭部装着型情報入力装置の提供を目的としている。
本発明の第1の態様は、音声を音波として出力する音声出力部に接続され、ユーザーの頭部の所定位置に前記音声出力部を装着可能に保持する頭部保持部材であって、前記音声出力部から出力された音波を前記ユーザーの前記頭部に伝達する音波伝達部を備えることを特徴とする頭部保持部材である。
本発明の第2の態様は、音声を音波として出力可能な音声出力部と、ユーザーの頭部の所定位置に前記音声出力部を装着可能に保持するとともに、前記音声出力部から出力した前記音波を前記ユーザーの前記頭部に伝達する音波伝達部が設けられた頭部保持部材と、を備えることを特徴とする頭部装着型情報出力装置である。
また、上記第2の態様に係る頭部装着型情報出力装置においては、前記音声出力部は、骨伝導音を出力する骨伝導音出力部と、空気振動音を出力する空気振動音出力部とを含み、前記音声出力部の使用状況に応じて、前記骨伝導音出力部及び前記空気振動音出力部の出力が切り替える出力切替部をさらに備える構成としてもよい。
また、上記第2の態様に係る頭部装着型情報出力装置においては、前記頭部装着部は、前記音声出力部に対して着脱可能とされ、前記頭部装着部に対する前記音声出力部の着脱状態を検出する着脱検出部をさらに備え、前記出力切替部は、前記着脱検出部によって、前記頭部装着部が前記音声出力部に装着されている場合に前記空気音出力部のみから前記音波を出力させる構成としてもよい。
また、上記第2の態様に係る頭部装着型情報出力装置においては、前記音声出力部を保持した前記頭部装着部における前記ユーザーの前記頭部に対する装着状態を検出する頭部検出部をさらに備え、前記出力切替部は、前記頭部検出部によって、前記頭部装着部が前記頭部に装着されている場合に前記骨伝導音出力部のみから前記音波を出力させる構成としてもよい。
また、上記第2の態様に係る頭部装着型情報出力装置においては、前記音導部は、前記ユーザーの耳を覆う複数の耳被覆部材を含み、前記音響スピーカー及び前記複数の耳被覆部材は、音響的に結合されている構成としてもよい。
本発明によれば、電気回路を不要とすることで低コスト且つメンテナンス性に優れた頭部保持部材、及び頭部装着型情報出力装置を提供できる。
以下、本発明の頭部保持部材及び頭部装着型情報出力装置に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、必要に応じてXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイの斜視図である。図2は、ヘッドマウントディスプレイを背面側から見た斜視図である。図3は、ディスプレイ本体20の水平断面図である。
図1は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイの斜視図である。図2は、ヘッドマウントディスプレイを背面側から見た斜視図である。図3は、ディスプレイ本体20の水平断面図である。
ヘッドマウントディスプレイ(頭部装着型情報出力装置)1は、ディスプレイ本体(音声出力部)20とユーザーの頭部に装着されるとともにディスプレイ本体20を支持するヘッドバンド(頭部保持部材)40と、を備えた単眼式のヘッドマウントディスプレイである。
なお、図1及び図2では、ディスプレイ本体20の長手方向をY軸方向、ヘッドバンド40がユーザーの頭部を挟持する方向をX軸方向としている。
なお、図1及び図2では、ディスプレイ本体20の長手方向をY軸方向、ヘッドバンド40がユーザーの頭部を挟持する方向をX軸方向としている。
以下、ヘッドマウントディスプレイ1の各部の構成について詳細に説明する。
ディスプレイ本体20は、図1に示すように、主要回路を内蔵するとともに操作部や各種インターフェースを備えた装置本体部21と、装置本体部21の先端に連結された表示部60とを有する。
ディスプレイ本体20は、図1に示すように、主要回路を内蔵するとともに操作部や各種インターフェースを備えた装置本体部21と、装置本体部21の先端に連結された表示部60とを有する。
装置本体部21は、概略板状の筐体21Aを有する(図3参照)。本実施形態では、装置本体部21においてヘッドバンド40との接続部が設けられている側の端部(+Y側の端部)を基端部とし、この基端部と反対側の端部(−Y側の端部)を先端部とする。また、装置本体部21をヘッドバンド40に装着した状態で、装置本体部21のヘッドバンド40側(+X側)を内側、ヘッドバンド40と反対側(−X側)を外側とする。
装置本体部21の外面には、図1に示すように、メインスイッチ28と、タッチスイッチ34と、集音マイク24とが、筐体21Aの長手方向に沿って配置されている。
メインスイッチ28はディスプレイ本体20の電源のオンオフ操作を行うスイッチである。タッチスイッチ34は、表面に手指等で触れることによりヘッドマウントディスプレイ1の各種操作を行うことができるタッチパネルである。集音マイク24は、環境音を収集する外部マイクである。
メインスイッチ28はディスプレイ本体20の電源のオンオフ操作を行うスイッチである。タッチスイッチ34は、表面に手指等で触れることによりヘッドマウントディスプレイ1の各種操作を行うことができるタッチパネルである。集音マイク24は、環境音を収集する外部マイクである。
装置本体部21内面の基端部側に、図2に示すように、耳元スピーカー(空気振動音出力部)23と、オーディオコネクター26と、連結孔31を有するヘッドバンドヒンジ32とが設けられている。装置本体部21内面の中央部に心拍数センサー137が設けられている。装置本体部21の内側面の先端部には通話マイク37が設けられている。
耳元スピーカー23は、ユーザーの耳の近傍に配置される。耳元スピーカー23からユーザーに音声情報が伝えられる。耳元スピーカー23は、所定の音声信号を空気を媒体として伝播する音波として出力し、ユーザーの耳に音声(空気振動音)を伝達させるためのものである。オーディオコネクター26は、例えば図7に示すイヤホンが接続される音声入出力端子である。ヘッドバンドヒンジ32はヘッドバンド40とのジョイント部である。通話マイク37にはユーザーの音声が入力される。
心拍数センサー137は、ユーザーの顔の表面に接触させることでユーザーの心拍数を測定するセンサーである。心拍数センサー137は、発光ダイオード等を備えた発光部と、ユーザーの皮膚内部で反射した光を検知する受光部とを有する。心拍数センサー137は、血流の変化による反射光量の変化を検出することで心拍数をカウントする。心拍数センサー137はユーザーの目の近くに配置されるが、発光部から赤外域の光を射出させる構成とすればユーザーにまぶしさを感じさせることはない。
心拍数センサー137は、装置本体部21の内面から突出するように設けられ、ヘッドマウントディスプレイ1の装着時にユーザーの顔の表面に当接可能とされている。バッテリー33は充電電池、使い捨て電池のいずれであってもよい。
装置本体部21の基端部側の側端面には、USBコネクター25と、操作スイッチ30と、ビデオコネクター27とが設けられている。
USBコネクター25はUSB(Universal Serial Bus)デバイスの接続端子である。本実施形態では、例えば、不図示のリモコン(リモートコントローラー)等が接続される。
操作スイッチ30は、例えばトラックボールやスティックなどのポインティングデバイスである。操作スイッチ30は表示部60に表示される画面に正対するように設けられている。これにより、操作スイッチ30における操作の左右方向と、上記画面の左右方向とが一致するので、ユーザーは画面を見ながら直感的に操作スイッチ30を操作することが可能である。
ビデオコネクター27は映像入出力端子である。
USBコネクター25はUSB(Universal Serial Bus)デバイスの接続端子である。本実施形態では、例えば、不図示のリモコン(リモートコントローラー)等が接続される。
操作スイッチ30は、例えばトラックボールやスティックなどのポインティングデバイスである。操作スイッチ30は表示部60に表示される画面に正対するように設けられている。これにより、操作スイッチ30における操作の左右方向と、上記画面の左右方向とが一致するので、ユーザーは画面を見ながら直感的に操作スイッチ30を操作することが可能である。
ビデオコネクター27は映像入出力端子である。
表示部60は、図1及び図2に示すように、装置本体部21の先端部に連結されている。本実施形態において、表示部60のヘッドバンド40側を内側、ヘッドバンド40と反対側を外側とする。表示部60は、上面視(Z軸視)において湾曲した形状を有するアーム部材であり、装置本体部21との連結部から先端側へ向かうに従って内側へ湾曲する形状を有する。表示部60の内面に、ファインダー開口部67が設けられている。表示部60の外面には、カメラ64が設けられている。
次に、ヘッドバンド40について、図2を参照しつつ説明する。
ヘッドバンド40は、図2に示すように、ユーザーの頭部を挟持する一対のヘッドパット46、47と、第1ヘッドバンド43と、第2ヘッドバンド44と、回動機構56、57とを備えている。
ヘッドバンド40は、図2に示すように、ユーザーの頭部を挟持する一対のヘッドパット46、47と、第1ヘッドバンド43と、第2ヘッドバンド44と、回動機構56、57とを備えている。
第1ヘッドバンド43は、全体として円弧状を成す弾性部材である。第1ヘッドバンド43の頂部に、第1ヘッドバンド43を折り曲げるためのジョイント部43aが設けられている。第1ヘッドバンド43の両端には、回動機構56、57を構成する軸受部43b、43cがそれぞれ設けられている。軸受部43b、43cよりもさらにバンド先端側に、ヘッドパット46、47が接続される軸受部43d、43eが設けられている。
第2ヘッドバンド44は、全体として円弧状を成す弾性部材である。第2ヘッドバンド44の頂部には、第2ヘッドバンド44を折り曲げるためのジョイント部44aが設けられている。第2ヘッドバンド44の両端には、それぞれ回動機構56、57を構成する軸部材44b、44cが設けられている。
また本実施形態において、第2ヘッドバンド44は、ステンレス等の金属からなるバネ部材48の表面を樹脂等の柔軟な材料で被覆した構成を有する。この第2ヘッドバンド44のバネ部材48においてユーザーの頭部を挟持するバネ力を発生させる。また第2ヘッドバンド44は第1ヘッドバンド43と比較して広い幅(太さ)に形成されている。ジョイント部44aの形成部分は他のバンド部分よりもさらに広く形成された標章表示部49とされている。標章表示部49には、シールや印刷により製品タグ等が付される。なお、第2ヘッドバンド44の全体を金属で形成してもよい。
ヘッドパット46は、板状の支持板46aと、支持板46aの一面側に設けられた断面アーチ状の弾性部材46bとを有する。支持板46aの弾性部材46bと反対側の面に、当該面に垂直な姿勢で概略六角柱状の連結ピン41が立設されている。また、弾性部材46bの中央には後述する当接部311(図4参照)が設けられている。
連結ピン41は、第1ヘッドバンド43の一方の先端に設けられた軸受部43dに軸支されている。これにより、ヘッドパット46は連結ピン41回りに回転可能である。
また、ディスプレイ本体20は連結ピン41を介してヘッドバンド40に対して着脱可能な構成を実現している。
また、ディスプレイ本体20は連結ピン41を介してヘッドバンド40に対して着脱可能な構成を実現している。
ヘッドパット47は、板状の支持板47aと、支持板47aの一方の面に設けられた断面アーチ状の弾性部材47bとを有する。支持板47aの弾性部材47bと反対側の面には、軸部材47cが設けられている。軸部材47cは、第1ヘッドバンド43の先端に設けられた軸受部43eに軸支されている。これにより、ヘッドパット47は、軸部材47c回りに回転可能である。
本実施形態において、回動機構56は、第2ヘッドバンド44を第1ヘッドバンド43から離す方向へ付勢する付勢機構として機能する。
一方、回動機構57は、第2ヘッドバンド44の回転角度を規制する規制機構として機能する。
以上の構成により、第2ヘッドバンド44は、回動機構56によって第1ヘッドバンド43から離れる方向に回動付勢される一方、回動機構57によって第1ヘッドバンド43に対して所定角度以内の範囲に回動規制される。これにより、第2ヘッドバンド44は第1ヘッドバンド43に対して所定の角度となるように保持される。したがって、回動機構56、57は、ヘッドバンド40における角度保持機構として機能する。
表示部60は、図3に示すように、ディスプレイヒンジ61を介して装置本体部21と連結されている。ディスプレイヒンジ61は、表示部60の筐体60Aに形成された凹曲面状の収容部61aと、装置本体部21に形成され収容部61aに嵌合された球状部61bとからなるボールジョイントである。
表示部60の筐体60Aは、ディスプレイヒンジ61が設けられた基端側筐体部60bと、基端側筐体部60bから延設された先端側筐体部60cとからなる。先端側筐体部60cは、基端側筐体部60bに対して内側へ湾曲ないし屈曲するように設けられている。先端側筐体部60cにファインダー開口部67が設けられている。
表示部60は、ディスプレイヒンジ61の球状部61bに対してY’軸回りに自由に回転させることができる。これにより、図3(A)に示す視聴可能状態から表示部60を回転させることで、図3(B)に示す収容状態に移行させることができる。
装置本体部21の球状部61bは、装置本体部21の外面先端部に形成された筐体21Aの長手方向に対して斜めに延びる傾斜面21aに、この傾斜面の法線方向(図3のY’軸方向)に突出するようにして設けられている。本実施形態の場合、傾斜面21aは、図3に示す装置本体部21の長手方向と直交する面をZ軸回りの外側に略45°回転させた面に平行である。表示部60は、傾斜面21aに沿って回転可能である。したがって、表示部60の回転方向は、装置本体部21の長手方向に対して斜め方向である。
ディスプレイヒンジ61の球状部61bには、球状部61bを高さ方向(Y’軸方向)に貫通する貫通孔61cが形成されている。貫通孔61cを介して、表示部60の内部と装置本体部21の内部とが連通されている。
本実施形態において、ディスプレイヒンジ61内に通されたケーブルのねじれを防止するために、表示部60の回転制御機構を設けてもよい。例えば、図3(A)に示す正対位置を基準として、表示部60の回動角度を、上回り180°以下、下回り180°以下にそれぞれ規制する回転制御機構を設けてもよい。
表示部60の内部には、バックライト62と、表示パネル63と、カメラ64と、プリズム65と、反射ミラー66と、前方ライト68と、前方スピーカー70と、結像レンズ71と、撮像素子72とが設けられている。
プリズム65は、上面視(Z軸視)で略三角形状の第1プリズム65aと第2プリズム65bとを互いの面で貼り合わせた構成を有する。この貼り合わせ面以外の第1プリズム65aの他の二面のうち、一方の面に対向する位置に、液晶パネルからなる表示パネル63が設けられている。表示パネル63の背面に表示パネル63を透過照明するバックライト62が配置されている。第1プリズム65aの他方の面に対向する位置に反射ミラー66が配置されている。反射ミラー66は、ファインダー開口部67のほぼ正面に位置する。
第2プリズム65bの貼り合わせ面以外の他の二面のうち、一方の面はファインダー開口部67に配置されたファインダー接眼面である。第2プリズム65bの他方の面に対向する位置には結像レンズ71を介して撮像素子72が対向配置されている。
表示部60において、表示パネル63に表示された画像は、第1プリズム65a、反射ミラー66、第2プリズム65bを介してファインダー開口部67から射出され、ユーザーに観察される。また、ファインダー開口部67を見ているユーザーの目元は、第2プリズム65b及び結像レンズ71を介して撮像素子72上に結像される。撮像素子72を介して取得された目元の画像は、ユーザーの視線の方向や瞬き、表情の解析に用いられる。バックライト62は、撮像素子72による目元撮影の照明装置としても利用される。
カメラ64は、例えば500万画素〜1000万画素の撮像素子を有し、オートフォーカス動作が可能に構成される。
本実施形態の場合、カメラ64の撮影方向は、ユーザーの視線方向と一致するように設定される。撮影方向と視線方向との調整は、機械的に行ってもよく、画像処理により行ってもよい。例えば、カメラ64を広角の映像を取得可能に構成し、ユーザーの目元画像から取得した視線方向の情報に基づいて、電気的に捕らえた映像の一部を、視線方向の映像として抜き出して表示パネル63に表示させる。これにより、カメラ64に調整機構を設けることなくユーザー正面の映像の撮影、表示が可能となる。
本実施形態の場合、カメラ64の撮影方向は、ユーザーの視線方向と一致するように設定される。撮影方向と視線方向との調整は、機械的に行ってもよく、画像処理により行ってもよい。例えば、カメラ64を広角の映像を取得可能に構成し、ユーザーの目元画像から取得した視線方向の情報に基づいて、電気的に捕らえた映像の一部を、視線方向の映像として抜き出して表示パネル63に表示させる。これにより、カメラ64に調整機構を設けることなくユーザー正面の映像の撮影、表示が可能となる。
前方ライト68は、例えばLEDライトである。前方ライト68は、赤、緑、青の各色の発光素子を有し、任意の色を任意のタイミングで発光させることが可能に構成してもよい。前方ライト68は、発光色や発光タイミングにより外部に対して情報を表示する装置として用いてもよく、カメラ64で撮影する際の照明装置として用いてもよい。
また図3では図示を省略したが、本実施形態に係る表示部60にはレーザー発信器が設けられている。レーザー発信器は、例えば前方ライト68の近傍に設けることができる。レーザー発信器から射出される例えば赤色レーザー光を前方に照射することで、レーザー光によるポインティング(指標の表示)が可能である。
装置本体部21には、筐体21Aの長手方向に沿って延びる板状の回路基板29と、バッテリー33とが内蔵されている。回路基板29には、図示略の制御回路、電源回路等が実装されており、図示略の配線を介してディスプレイ本体20の各部と電気的に接続されている。また、回路基板29は、貫通孔61cに挿通された不図示のケーブルを介して表示部60の各部と電気的に接続されている。
装置本体部21の外面に露出する上記タッチスイッチ34の内側には、液晶パネルからなる表示パネル36と、バックライト35とが配置されている。本実施形態では、表示パネル36の表示画像がタッチスイッチ34を透過して表示される。表示パネル36及びバックライト35を、有機ELパネルや電気泳動パネルとしてもよい。
図4はディスプレイ本体20及びヘッドバンド40の接続部分の要部構造を示す図である。
ヘッドバンドヒンジ32は、図4に示すように筐体21Aに設けられた凹曲面状の収容部32aと、収容部32aに嵌合された球状部32bとからなるボールジョイントである。球状部32bは、球面状の側面部と、この側面部を挟むように互いに平行に形成された2つの平面部を有する。
ヘッドバンドヒンジ32は、図4に示すように筐体21Aに設けられた凹曲面状の収容部32aと、収容部32aに嵌合された球状部32bとからなるボールジョイントである。球状部32bは、球面状の側面部と、この側面部を挟むように互いに平行に形成された2つの平面部を有する。
球状部32bは、一方の平面部(外側の平面部)から突出した突出部32cを有する。球状部32bには、骨伝導スピーカー(骨伝導音出力部)304が取り付けられている。骨伝導スピーカー304は、マグネット301と、ヨーク302と、コイル303とから構成されている。この構成に基づき、骨伝導スピーカー304は、後述のように所定の音声信号を頭蓋骨に機械的振動を伝播する音波として出力し、ユーザーに音声(骨伝導音)を伝達させるためのものである。
具体的に突出部32cにはマグネット301が螺合して取り付けられている。また、マグネット301にはコイル303が緩い状態で嵌合されている。ヨーク302は、コイル303に固着されている。コイル303は後述するスピーカーアンプ162に柔軟な不図示のケーブルで電気的に接続されている。この構成によれば、ケーブルが柔軟性を有するため、球状部32bが所定の可動範囲内で回転したとしてもスピーカーアンプ162とコイル303との電気的接続が切断されることが防止できる。なお、マグネット301とヨーク302とは互いに接触しないように不図示の弾性部材をはさんで、結合されている。
また、球状部32bには、突出部32c及び2つの平面部を垂直に貫くように連結孔31が形成されている。連結孔31は軸方向視で六角形状に形成されている。連結孔31にヘッドバンド40の連結ピン41が挿入されることによりディスプレイ本体20とヘッドバンド40とが連結される。
なお、ディスプレイ本体20の連結孔31の奥には図3、4に示したように耳元スピーカー23が配置されているため、例えばユーザーがディスプレイ本体20のみを手で持って頭に保持して使用した場合、耳元スピーカー23の音が聞こえるようになっている。
また、上記連結ピン41内には音導軸310が設けられている。音導軸310は連結ピン41内を軸方向(連結孔31の深さ方向)にスライド可能となっている。音導軸310の一端側(連結孔31に挿入される側)は、連結ピン41が連結孔31に挿入されない状態において、連結ピン41から突出している。
音導軸310の他端側(連結孔31に挿入される側と反対側)には、当接部311を保持するための保持部310aが設けられている。保持部310aは、平面視略円板状からなる部材であり、当接部311を保持する側の面が湾曲している。当接部311は、比較的硬質な弾性部材で構成され、ユーザーに皮膚に直接当接するものである。当接部311は、ヘッドパット46の弾性部材46bに設けられた開口に嵌合されている。
当接部311は、当接部311の保持面に倣って湾曲した状態に保持される。このように当接部311は表面が湾曲した状態とされるので、上述のようにユーザーの皮膚に当接した場合においてもユーザーに痛みなどの不快な気持ちを抱かせるのを防止できる。
連結ピン41が球状部32bの連結孔31に挿入されて結合すると、音導軸310の一端側はヨーク302に当接する。このとき、音導軸310の他端側は、上述のように当接部311を介してヘッドパット46の弾性部材46bに保持されているので、ヨーク302に当接する音導軸310はヘッドパット46の弾性力によりディスプレイ本体20側に押し付けられる(予圧される)。これにより、ヘッドバンド40を頭部に装着すると、骨伝導スピーカー304のヨーク302で発生した音波が音導軸310を介して当接部311側に確実に伝わり、該当接部311に接触するユーザーの頭部に骨伝導音として直接伝達できる。
このように本実施形態によれば、ヘッドバンド40が、骨伝導スピーカー304から出力された音波をユーザーの頭部に伝達する音波伝達部を構成するヘッドパット46を備えた構成を採用している。よって、ヘッドバンド40は、電気回路等を特別搭載することなく、音導軸310及び当接部311といった簡素な構成からなるヘッドパット46によりユーザーの頭部にディスプレイ本体20側の骨伝導スピーカー304で出力された音声(音波)を確実に伝達できる。
またディスプレイ本体20はヘッドバンドヒンジ32を備えるので、図1に示したA方向(ヘッドバンドヒンジ32を中心とするX軸回り)に回動させることができる。本実施形態において、ディスプレイ本体20の回転可能範囲は270°程度とされる。
またヘッドバンドヒンジ32はボールジョイントであるため、ディスプレイ本体20は図1に示すB方向(ヘッドバンドヒンジ32を中心とするZ軸回り)に揺動させることもできる。この揺動操作により、ディスプレイ本体20のユーザーの目や耳に対する位置を調整することができる。
図5は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイの装着形態を示す図である。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は、図5に示すように、上述のX軸回りの回転動作により、両眼どちらでも使用可能とされる。図5(A)には、ユーザーが右眼で表示部60を見ている状態が示されている。図5(B)には、左眼で見ている状態が示されている。このようにヘッドマウントディスプレイ1は、図5(A)に示す右眼で画像を観察する形態と、図5(B)に示す左眼で画像を観察する形態との切り替え機能が実現可能とされている。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は、図5に示すように、上述のX軸回りの回転動作により、両眼どちらでも使用可能とされる。図5(A)には、ユーザーが右眼で表示部60を見ている状態が示されている。図5(B)には、左眼で見ている状態が示されている。このようにヘッドマウントディスプレイ1は、図5(A)に示す右眼で画像を観察する形態と、図5(B)に示す左眼で画像を観察する形態との切り替え機能が実現可能とされている。
図6は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイに付属のステレオイヤホンを示す斜視図である。
ステレオイヤホン100は、図6に示すようにコネクター101と、ケーブル102と、第1スピーカー103と、第2スピーカー104と、集音マイク105と、複数のクリップ106とを有する。
ステレオイヤホン100は、図6に示すようにコネクター101と、ケーブル102と、第1スピーカー103と、第2スピーカー104と、集音マイク105と、複数のクリップ106とを有する。
コネクター101はケーブル102の一方の端部に設けられている。コネクター101は、一般的な4極φ3.5mmのミニプラグである。4極の内訳は、集音マイク105、第1スピーカー103、第2スピーカー104、グランド(GND)である。ケーブル102は、コネクター101の近傍において二分岐され、分岐されたケーブルの先端に第1スピーカー103が設けられている。ケーブル102の他方の端部には、第2スピーカー104と集音マイク105とが設けられている。複数のクリップ106は、ケーブル102上に所定の間隔で配置されている。
ステレオイヤホン100は、コネクター101をディスプレイ本体20のオーディオコネクター26に接続して使用される。ステレオイヤホン100が接続されると、ディスプレイ本体20の耳元スピーカー23と、表示部60の通話マイク37は無効化される。また表示部60の前方スピーカー70も必要に応じて無効化される。そして、ステレオイヤホン100の第1スピーカー103、第2スピーカー104、及び集音マイク105が有効化される。
ステレオイヤホン100の第1スピーカー103は、ディスプレイ本体20が配置された側のユーザーの耳に装着され、第2スピーカー104は第1スピーカー103と反対側の耳に装着される。このとき、ケーブル102は、クリップ106によって第2ヘッドバンド44に固定することができる。
また、ステレオイヤホン100の集音マイク105と、ディスプレイ本体20において筐体21Aの外側面に設けられた集音マイク24とにより、ステレオ録音が可能である。例えば、図5(A)に示したようにディスプレイ本体20が右眼側に配置されているとすれば、ディスプレイ本体20の集音マイク24はユーザーの右側の音を収集し、左耳に装着された集音マイク105はユーザーの左側の音を収集する。なお、ステレオイヤホン100の第1スピーカー103から右チャンネルの音声が出力され、第2スピーカー104からは左チャンネルの音声が出力される。
一方、図5(B)に示したように左眼側にディスプレイ本体20が配置されている場合には、ディスプレイ本体20の集音マイク24がユーザーの左側の音を収集し、右耳に装着された集音マイク105がユーザーの右側の音を収集する。ステレオイヤホン100の第1スピーカー103から左チャンネルの音声が出力され、第2スピーカー104からは右チャンネルの音声が出力される。
本実施形態の場合、集音マイク24、105はいずれもユーザーの耳の近傍に配置されるため、バイノーラル録音のような臨場感のある録音が可能である。また集音マイク24と集音マイク105に同じ特性のマイクを用いることで、左右の音の特性の差異を小さくすることができる。
図7は、ヘッドマウントディスプレイ1の機能ブロック図である。
ヘッドマウントディスプレイ1には、処理部123を中心として種々の電気回路が備えられている。処理部123は、CPU(Central Processing Unit)であり、ヘッドマウントディスプレイ1の各種回路と接続されるとともに、ヘッドマウントディスプレイ1を総合的に制御する。
ヘッドマウントディスプレイ1には、処理部123を中心として種々の電気回路が備えられている。処理部123は、CPU(Central Processing Unit)であり、ヘッドマウントディスプレイ1の各種回路と接続されるとともに、ヘッドマウントディスプレイ1を総合的に制御する。
本実施形態の場合、処理部123には、エンコーダー129及びデコーダー121、電源回路120、操作スイッチ30、フラッシュメモリー122、BT通信回路130、WiFi通信回路131、加速度センサー132、地磁気センサー133、前方ライト68、3G/LTE通信回路138、レーザー発信器73、角速度センサー134、GPSセンサー135、温湿度センサー136、心拍数センサー137、メモリー127、メインスイッチ28、タッチスイッチ34、ヘッドバンドセンサー163が接続されている。
エンコーダー129は音声信号及び映像信号を所定方式の音声データ及び映像データにエンコード(符号化)する。エンコーダー129には、カメラ64、撮像素子72、集音マイク24、通話マイク37、オーディオコネクター26、ビデオコネクター27が接続されている。
エンコーダー129には、集音マイク24及び通話マイク37から入力される音声信号、カメラ64から入力される映像信号、オーディオコネクター26から入力される音声信号、ビデオコネクター27から入力される映像信号、及び、ユーザーの目元を撮影する撮像素子72の映像信号が入力される。エンコーダー129に入力された音声信号及び映像信号は音声データ及び映像データにエンコードされた後、処理部123に入力される。入力された音声データ及び映像データは、処理部123による再生動作に用いられたり、フラッシュメモリー122に記録される。
デコーダー121は、音声データ及び映像データを音声信号及び映像信号にデコード(復号化)する。デコーダー121には、LCDドライバ125、スピーカーアンプ162、オーディオコネクター26、及びビデオコネクター27が接続されている。LCDドライバ125は液晶パネル用の駆動制御装置であり、表示パネル36及び表示パネル63に接続されている。スピーカーアンプ162は音声信号を増幅してスピーカーに出力する装置であり、耳元スピーカー23及び前方スピーカー70に接続されている。
映像データを再生する場合、フラッシュメモリー122に記録された映像データ、あるいはエンコーダー129から入力される映像データは、処理部123を介してデコーダー121に入力される。デコーダー121に入力された映像データは、映像信号にデコードされた後、LCDドライバ125を介して表示パネル36、63に供給される。そして、映像信号が入力された表示パネル36又は表示パネル63に映像データに基づく映像が表示される。また、デコーダー121からビデオコネクター27に出力される映像信号は、ビデオコネクター27を介して外部機器に出力される。
また映像の表示に際して、処理部123は、必要に応じて表示パネル36用のバックライト35、及び表示パネル63用のバックライト62を点灯させる。BLドライバ126は、バックライト用の駆動制御装置であり、バックライト35及びバックライト62に接続されている。処理部123は、BLドライバ126に駆動信号を送信し、BLドライバ126はバックライト35、62を個々に点灯させる。
音声データを再生する場合、フラッシュメモリー122に記録された音声データ、あるいはエンコーダー129から入力される音声データは、処理部123を介してデコーダー121に入力される。デコーダー121に入力された音声データは、音声信号にデコードされた後、スピーカーアンプ162を介して耳元スピーカー23及び前方スピーカー70のいずれか一方、又は両方に出力される。そして、音声信号を入力された耳元スピーカー23又は前方スピーカー70から音声が出力される。また、デコーダー121からオーディオコネクター26に出力される音声信号は、オーディオコネクター26を介してステレオイヤホン100に出力される。
本実施形態の場合、耳元スピーカー23及び前方スピーカー70は、モノラル音声の使用を想定しており、耳元スピーカー23及び前方スピーカー70からは左右の音声信号が合成された音が発せられる。
一方、ステレオイヤホン100に音声信号が出力される場合、第1スピーカー103及び第2スピーカー104のそれぞれ左チャンネル又は右チャンネルの音が出力される。ここで、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は左右両用であるため、装着位置に応じてステレオイヤホン100への音声信号のチャンネルが切り替わる。すなわち、ディスプレイ本体20が右眼に装着されている場合には、第1スピーカー103に右チャンネル、第2スピーカー104に左チャンネルの音が出力される。ディスプレイ本体20が左眼に装着されている場合には第1スピーカー103に左チャンネル、第2スピーカー104に右チャンネルの音が出力される。
メモリー127には、処理部123によって実行される制御プログラムが記憶されている。
全体の電源のオンオフを行うメインスイッチ28や、画面内でのポインティング操作を行うための操作スイッチ30、あるいはタッチ操作により各種操作を行うタッチスイッチ34がユーザーに操作されると、これらのスイッチから操作に基づく制御信号が処理部123へ出力される。処理部123は、制御信号により操作を検出し、上記の制御プログラムに規定された動作を実行する。
全体の電源のオンオフを行うメインスイッチ28や、画面内でのポインティング操作を行うための操作スイッチ30、あるいはタッチ操作により各種操作を行うタッチスイッチ34がユーザーに操作されると、これらのスイッチから操作に基づく制御信号が処理部123へ出力される。処理部123は、制御信号により操作を検出し、上記の制御プログラムに規定された動作を実行する。
BT通信回路130は、他の機器とのBluetooth(登録商標)通信を行うための通信回路である。WiFi通信回路131は、他の機器との無線LAN通信(IEEE 802.11)を行うための通信回路である。3G/LTE通信回路138は、他の機器との移動通信を行うための通信回路である。
加速度センサー132はヘッドマウントディスプレイ1の傾き検出に用いられる。地磁気センサー133はヘッドマウントディスプレイ1の方角検出に用いられる。角速度センサー(ジャイロセンサー)134はヘッドマウントディスプレイ1の回転検出に用いられる。GPSセンサー135はGPS(Global Positioning System)を利用した測位検出に用いられる。温湿度センサー136は環境の温度、湿度の検出に用いられる。心拍数センサー137はユーザーの頬に接触し、ユーザーの心拍数を検出する。
ヘッドバンドセンサー163はヘッドバンド40に設けられた連結ピン41を検出するためのものである。具体的にヘッドバンドセンサー163は、連結ピン41が連結孔31に挿通された状態、すなわち、ヘッドバンド40とディスプレイ本体20とが連結された状態を検出する。
ヘッドバンドセンサー163が連結ピン41を検出すると、検出信号を処理部123に送信する。処理部123は後述する図9のフローチャートに従って骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23の出力を切り替える処理を行う出力切替部として機能する。
次に、ヘッドマウントディスプレイ1におけるヘッドバンドの動作等について、図5、8を参照しつつ説明する。図8は、ヘッドバンドの動作説明図である。
図5に示したように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ1は、図5(A)に示す右眼観察形態と、図5(B)に示す左眼観察形態を切り替えて使用することができる。
例えば、右眼観察形態から左眼観察形態へ切り替えるには、ヘッドバンド40に連結されたディスプレイ本体20を、ディスプレイヒンジ61の回転軸回り(図示A方向)に180°程度回転させる。また、ヘッドバンド40において、第2ヘッドバンド44を回動機構56,57の軸回りに揺動させ、第1ヘッドバンド43に対して反対側に移動させる。この操作により、図5(B)に示すように、ユーザーの左眼側にディスプレイ本体20が配置され、しかも第2ヘッドバンド44がユーザーの後頭部側に配置された左眼観察形態に切り替えることができる。
例えば、右眼観察形態から左眼観察形態へ切り替えるには、ヘッドバンド40に連結されたディスプレイ本体20を、ディスプレイヒンジ61の回転軸回り(図示A方向)に180°程度回転させる。また、ヘッドバンド40において、第2ヘッドバンド44を回動機構56,57の軸回りに揺動させ、第1ヘッドバンド43に対して反対側に移動させる。この操作により、図5(B)に示すように、ユーザーの左眼側にディスプレイ本体20が配置され、しかも第2ヘッドバンド44がユーザーの後頭部側に配置された左眼観察形態に切り替えることができる。
本実施形態では、図8(A)に示すように、第1ヘッドバンド43の円弧高さr1を、第2ヘッドバンド44の円弧高さr2よりも小さくしている。これにより、第2ヘッドバンド44を第1ヘッドバンド43と交差させるように移動させても、互いに干渉することなく円滑に前後を入れ替えることができる。
図8(A)に示す円弧高さr1は、同軸に配置された回動機構56、57の回転軸Lの中央位置Cから第1ヘッドバンド43までの距離の最大値である。また円弧高さr2は、回転軸Lの中央位置Cから第2ヘッドバンド44までの距離の最大値である。
図8(A)に示す円弧高さr1は、同軸に配置された回動機構56、57の回転軸Lの中央位置Cから第1ヘッドバンド43までの距離の最大値である。また円弧高さr2は、回転軸Lの中央位置Cから第2ヘッドバンド44までの距離の最大値である。
なお、第1ヘッドバンド43の円弧高さr1を第2ヘッドバンド44の円弧高さr2よりも大きくし、第2ヘッドバンド44を第1ヘッドバンド43の内側で揺動させる構成としてもよい。
また本実施形態のヘッドバンド40は、図8(B)及び図8(C)に示すように、第1ヘッドバンド43及び第2ヘッドバンド44が折り畳み可能な構成を有する。
ヘッドバンド40を折り畳むには、まず、図5に示したヘッドバンド40が開いた状態から、図8(A)に示すように、第2ヘッドバンド44を第1ヘッドバンド43に近づけるように移動させる。その後、第1ヘッドバンド43に設けられたジョイント部43a、及び第2ヘッドバンド44に設けられたジョイント部44aをそれぞれ折り曲げることで、図8(B)に示すように、ヘッドパット47をヘッドパット46側へ移動させる。図8(B)の状態からさらにジョイント部43a、44aを折り曲げることで、図8(C)に示すように、ヘッドパット46、47が重なる位置まで折り畳むことが可能である。
ヘッドバンド40を折り畳むには、まず、図5に示したヘッドバンド40が開いた状態から、図8(A)に示すように、第2ヘッドバンド44を第1ヘッドバンド43に近づけるように移動させる。その後、第1ヘッドバンド43に設けられたジョイント部43a、及び第2ヘッドバンド44に設けられたジョイント部44aをそれぞれ折り曲げることで、図8(B)に示すように、ヘッドパット47をヘッドパット46側へ移動させる。図8(B)の状態からさらにジョイント部43a、44aを折り曲げることで、図8(C)に示すように、ヘッドパット46、47が重なる位置まで折り畳むことが可能である。
本実施形態では、ジョイント部43a、44aが、それぞれ第1ヘッドバンド43、第2ヘッドバンド44の中央からヘッドパット47寄りの位置に設けられている。また、ジョイント部43a、44aのヒンジは、ヘッドパット47に接続される側のバンドが内側になるように連結されている。これにより、図8(C)に示す折り畳み状態において、ヘッドパット46の内側(弾性部材46b側)にヘッドパット47が配置される。この構成により、ヘッドパット46に突設された連結ピン41が邪魔にならないようにコンパクトにヘッドバンド40を折り畳むことができる。
ヘッドバンド40を折り畳んだ状態から開いた状態に戻すには、図8(C)に示す最も閉じた状態から、図8(B)に示すわずかに開いた状態に移行させればよい。第2ヘッドバンド44は回動機構56により第1ヘッドバンド43から離れる方向に付勢されているため、図8(B)の状態に戻すだけで、ジョイント部43a、44aを開く方向に復元力が作用し、自然と図8(A)に示す状態へ戻る。さらに、図8(A)に示す状態からは、回動機構56の付勢力によって第2ヘッドバンド44が揺動され、図5に示す状態に展開される。
なお、本実施形態のヘッドバンド40では、展開状態から折り畳んだ後、再び展開状態に戻したときに、ほとんどの場合に、第1ヘッドバンド43と第2ヘッドバンド44の配置が保持される。つまり、図5(A)に示した右眼観察形態から図8(C)の折り畳み状態とした後、ヘッドバンド40を元に戻すと、再び図5(A)に示す右眼観察形態となる。
第2ヘッドバンド44に付勢力を作用させる回動機構56は、第1ヘッドバンド43に対して前後両方向に付勢力を作用させるトグル構造を有しているが、回動機構56の付勢方向を切り替えるには、第1ヘッドバンド43と第2ヘッドバンド44の前後位置を入れ替える必要がある。しかし、ヘッドバンド40を折り畳む際には、図8(A)に示すように、第1ヘッドバンド43と第2ヘッドバンド44を近づけてジョイント部43a、44aを折り曲げれば、図8(B)に示す状態に移行させることができる。そのため、第1ヘッドバンド43と第2ヘッドバンド44の前後位置が入れ替わってしまうことは実用上ほとんどない。そうすると、回動機構56の付勢方向が切り替わることもほぼないため、折り畳み状態から展開したときには、折り畳む前の状態に戻ることになる。
次に、図9を参照にし、ヘッドマウントディスプレイ1の音声出力の切り替え操作について具体的に説明する。図9は、ヘッドマウントディスプレイ1の音声出力切り替え処理の手順を示すフローチャートである。
例えば、ユーザーがディスプレイ本体20のメインスイッチ28をオン状態にし、該ディスプレイ本体20の電源がオンすると、処理部123はステップS10を開始する。
ステップS10において、処理部123は、最初に耳元スピーカー23よりスピーカーアンプ162の出力がされるように設定を行う。これは、ヘッドバンド40にディスプレイ本体20が連結されないで、ユーザーがディスプレイ本体20を直接手で保持して使用する場合を想定したものである。
ステップS10において、処理部123は、最初に耳元スピーカー23よりスピーカーアンプ162の出力がされるように設定を行う。これは、ヘッドバンド40にディスプレイ本体20が連結されないで、ユーザーがディスプレイ本体20を直接手で保持して使用する場合を想定したものである。
次に、ステップS11において、処理部123は、連結ピン41を検出したか否かの判定を行う。これにより、処理部123は、連結ピン41を介してヘッドバンド40がディスプレイ本体20に連結されているか否かを判定する。処理部123は、連結ピン41を検出した場合(S11:Yes)、すなわち、ヘッドバンド40がディスプレイ本体20に連結されている場合にステップS12の処理に移行する。なお、ステップS12の説明においては、ヘッドマウントディスプレイ1がユーザーの頭部に装着されているものとする。
一方、処理部123は、連結ピン41が検出できない場合(S11:No)、すなわち、ヘッドバンド40がディスプレイ本体20に連結されていない場合にステップS13の処理に移行する。
ステップS12において、処理部123は、スピーカーアンプ162と耳元スピーカー23との接続を絶ち、骨伝導スピーカー304のコイル303とスピーカーアンプ162とを接続する。すなわち、処理部123は、耳元スピーカー23の出力をオフ(OFF)し、骨伝導スピーカー304の出力をオン(ON)する。
骨伝導スピーカー304はヨーク302が振動して音波を発生させる。ここで、ディスプレイ本体20にヘッドバンド40が接続された場合、図4を参照して説明したように連結孔31に挿入された音導軸310がヨーク302に当接しているので、ヨーク302の振動が音導軸310に伝達される。当接部311は保持部310aを介して音導軸310に接続されているため、音導軸310の振動が当接部311に伝達される。
ヘッドバンド40がユーザーに装着されると、ヘッドパット46の当接部311が頭部に当接する。これにより、ディスプレイ本体20は耳元スピーカー23ではなく、骨伝導スピーカー304より発せられた音波(音声)が音導軸310及び当接部311を介してユーザーの頭部に機械的振動として伝えられる。よって、ディスプレイ本体20が出力した音声が骨伝導音としてユーザーに伝達される。
なお、本実施形態においては、音導軸310がヘッドパット46の弾性力によりディスプレイ本体20側に押し付けられているものの、ヘッドパット46の当接部311に頭部が接触すると当接部311を保持する弾性部材46bが弾性変形して該当接部311に接続された音導軸310がヨーク302側により押し付けられた状態となる。したがって、音導軸310が上述したヨーク302で発生した振動をユーザーの頭部に確実に伝達し、骨伝導音をより明瞭に伝えることができる。
ステップS13において、処理部123は、ディスプレイ本体20にステレオイヤホン100が接続されているか否かを判定する。処理部123は、ステレオイヤホン100を検出した場合(S13:Yes)、すなわちステレオイヤホン100がディスプレイ本体20に接続されている場合にステップS14の処理に移行する。なお、ステップS14の説明においては、ヘッドマウントディスプレイ1がユーザーの頭部に装着されているものとする。
一方、処理部123は、ステレオイヤホン100を検出できない場合(S13:No)、すなわち、ステレオイヤホン100がディスプレイ本体20に接続されていない場合に、本フローチャートの処理を終了させる。
ステップS14においては、処理部123は、ステレオイヤホン100の使用をユーザーが望んでいると判断し、骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23とスピーカーアンプ162との接続を絶ち、ステレオイヤホン100とスピーカーアンプ162とを接続する。すなわち、処理部123は、骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23の出力をオフ(OFF)する。よって、ディスプレイ本体20が出力した音声がステレオイヤホン100によりユーザーに伝達されることとなる。
以上述べたように、本実施形態に係るヘッドバンド40によれば、電気回路等を特別搭載することが無く、且つ音導軸310及び当接部311といった簡素な構成からなるヘッドパット46によりディスプレイ本体20(骨伝導スピーカー304)が出力した音波をユーザーの頭部に骨伝導音として低コストで伝達することができる。
また、電気回路が搭載されないヘッドバンド40は、電気接点を有しないため、錆の発生或いは短絡の発生を防止するといったように保守管理を行う必要が無く、メンテナンス性を大幅に向上できる。
また、電気回路が搭載されないヘッドバンド40は、電気接点を有しないため、錆の発生或いは短絡の発生を防止するといったように保守管理を行う必要が無く、メンテナンス性を大幅に向上できる。
また、ヘッドマウントディスプレイ1は、ヘッドバンド40を利用せずに、ユーザーがディスプレイ本体20を手でもって頭部に近づけて使用する場合に、耳元スピーカー23より音を出力することができる。
また、ヘッドマウントディスプレイ1は、ディスプレイ本体20にヘッドバンド40が接続された場合、ディスプレイ本体20に内蔵された骨伝導スピーカー304が出力した音波(音声)をヘッドパット46(当接部311)を介して機械的振動として頭部に伝達し、ユーザーに骨伝導音を聞かせることができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ1は、処理部123がディスプレイ本体20の使用状況(ヘッドバンド40の装着の可否(S11)、ステレオイヤホン100の装着の可否(S13))に応じて、骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23の出力の切り替えを行うことができる。よって、ヘッドマウントディスプレイ1は、ユーザーの用途に応じた最適な音声の出力形態を適宜選択可能な付加価値の高いものとなる。
また、上記説明では、処理部123がディスプレイ本体20の使用状況に応じて、骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23の出力の切り替えを行う場合を例に説明したが、骨伝導スピーカー23と耳元スピーカー23を同時に出力するようにしてもよい。これによれば、ユーザーは、ディスプレイ本体20で出力された音声が耳から聞こえるとともに頭蓋骨を介した骨伝導音としても伝達されるため、例えば大きな騒音の中で作業をする場合であっても所望の音を明瞭に聞くことができる。
また、上記実施形態におけるディスプレイ本体20は、骨伝導スピーカー304に加えて耳元スピーカー23を備えた構成を有していたが、ディスプレイ本体20の構成はこの例に限られず、骨伝導スピーカー304のみを有した構成とすることもできる。骨伝導スピーカー304より発せられる音波は空気を振動させることで周囲に聞こえるため、出力する音質にこだわらない場合には耳元スピーカー23を上述のように廃止するようにしても良い。
また、上記実施形態におけるディスプレイ本体20は、骨伝導スピーカー304と耳元スピーカー23とをそれぞれ備えていたが、コイルなどの部材を共通化することで骨伝導スピーカー及び耳元スピーカーを一体に構成してもよい。
(本発明の第1実施形態の変形例)
上述した本発明の一実施形態では、処理部123がヘッドバンド40のディスプレイ本体20への連結状態、すなわちディスプレイ本体20がヘッドマウントディスプレイ1として使用される態様であるか否かを判定して音声出力を切り替える例とした。音声出力を切り替える判定基準はこの例に限らず、実際にディスプレイ本体20がユーザーの頭部に装着されているか否かを上記判定基準とすることができる。その具体例について説明する。
上述した本発明の一実施形態では、処理部123がヘッドバンド40のディスプレイ本体20への連結状態、すなわちディスプレイ本体20がヘッドマウントディスプレイ1として使用される態様であるか否かを判定して音声出力を切り替える例とした。音声出力を切り替える判定基準はこの例に限らず、実際にディスプレイ本体20がユーザーの頭部に装着されているか否かを上記判定基準とすることができる。その具体例について説明する。
図10は、変形例におけるヘッドマウントディスプレイ1の音声出力切り替え処理の手順を示すフローチャートである。
以下、図10を参照にし、変形例におけるヘッドマウントディスプレイ1の音声出力の切り替え操作について具体的に説明する。
以下、図10を参照にし、変形例におけるヘッドマウントディスプレイ1の音声出力の切り替え操作について具体的に説明する。
上記実施形態と同様、ユーザーがディスプレイ本体20のメインスイッチ28をオン状態にし、該ディスプレイ本体20の電源がオンすると、処理部123はステップS20を開始する。ステップS20において、処理部123は、最初に耳元スピーカー23よりスピーカーアンプ162の出力がされるように設定を行う。
次に、ステップS21において、処理部123は、ユーザーの頭部を心拍数センサー137で検出できたか否かを判定する。心拍数センサー137は、ユーザーの皮膚内部で反射した赤外線を受光し、血流の変化による反射光量の変化を検出することで心拍数をカウントする。処理部123は、心拍の検出ができる場合は当然のこと、心拍数センサー137内の発光部から発せられた赤外線が受光部によって検出された場合、ユーザーの頭部にディスプレイ本体20が接していると判定(S21:Yes)し、ステップS22の処理に移行する。
一方、処理部123は、赤外線が受光部により検出できない場合、ユーザーの頭部にディスプレイ本体20が接していないと判定(S21:NO)し、ステップS23の処理に移行する。
ステップS22において、処理部123は、耳元スピーカー23の出力をオフ(OFF)し、骨伝導スピーカー304の出力をオン(ON)する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ1は、ディスプレイ本体20が出力した音声を骨伝導音としてユーザーに伝達することが可能となる。
ステップS23において、処理部123は、ディスプレイ本体20にステレオイヤホン100が接続されているか否かを判定する。処理部123は、ステレオイヤホン100を検出した場合(S23:Yes)、ステップS24の処理に移行する。一方、処理部123は、ステレオイヤホン100を検出できない場合(S23:No)、本フローチャートの処理を終了させる。
以上述べたように、本変形例におけるフローチャートによれば、ディスプレイ本体20を確実にユーザーの頭部に密着したときのみ、骨伝導による音を聞こえるようにすることができる。
したがって、ユーザーがディスプレイ本体20を手に持って使用するときに、頭部にディスプレイ本体20が接したときは骨伝導音、接していないときには耳元スピーカー23から音が発せられるといったようにユーザーの用途に応じた最適な音声の出力形態を適宜選択することでユーザーに確実に音を聞かせることができる。
したがって、ユーザーがディスプレイ本体20を手に持って使用するときに、頭部にディスプレイ本体20が接したときは骨伝導音、接していないときには耳元スピーカー23から音が発せられるといったようにユーザーの用途に応じた最適な音声の出力形態を適宜選択することでユーザーに確実に音を聞かせることができる。
また、上記変形例においては、ユーザーの頭部にディスプレイ本体20が装着されているか否かを心拍数センサー137により判定する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ディスプレイ本体20の表示部60の内面側にユーザーの眼(網膜)を検出可能な不図示のセンサーを設け、該センサーがユーザーの眼を検出した場合にディスプレイ本体20がユーザーの頭部に接していると判定し、上述のように骨伝導スピーカー304及び耳元スピーカー23の出力を切り替えるようにしてもよい。
(第2実施形態)
続いて、第2実施形態におけるヘッドマウントディスプレイについて図面を参照して説明する。図11は本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ200を背面側から見た斜視図である。図12は本実施形態におけるディスプレイ本体及びヘッドバンドの接続部分の要部構造を示す図である。
続いて、第2実施形態におけるヘッドマウントディスプレイについて図面を参照して説明する。図11は本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ200を背面側から見た斜視図である。図12は本実施形態におけるディスプレイ本体及びヘッドバンドの接続部分の要部構造を示す図である。
本実施形態と上記実施形態との違いは、ディスプレイ本体及びヘッドバンドの一部の構成であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明では、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。
本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ200のヘッドバンド340は、図11、12に示すように両端に、ヘッドパット46、47に代わってイヤーカップ(耳被覆部材)346、347が設けられている。イヤーカップ346、347は、ヘッドマウントディスプレイ200がユーザーの頭部に装着された場合、ユーザーの頭部の耳を被覆可能な位置に取り付けられる。
イヤーカップ346、347は、ユーザーの耳を覆うことでディスプレイ本体220の出力音声を伝達する音声伝達部を構成するものである。イヤーカップ346、347は、例えば弾性を有する樹脂部材等から構成されており、装着時にユーザーに不快感を与えるのを防止するようにしている。イヤーカップ346、347は、概略断面が椀状からなる椀部346a,347aと、ユーザーの頭部に当接する当接部346b,347bとを有する。
なお、本実施形態におけるディスプレイ本体220は上記実施形態と異なり、耳元スピーカー23のみを有しており、骨伝導スピーカーが搭載されていない。具体的には、図12に示すようにディスプレイ本体220は、ヘッドバンドヒンジ332の球状部332bの連通孔331と平面的に重なる位置に耳元スピーカー323が配置されている。
イヤーカップ346、347は底部に開口348,349が形成されている。この開口348,349は、ディスプレイ本体220の耳元スピーカー323で出力された音声をユーザーの耳に伝達させるためのものである。
イヤーカップ346の椀部346aの底面側には、当該底面に垂直な姿勢で概略六角柱状の連結ピン341が立設されている。連結ピン341は孔341aを有しており、該孔341aは椀部346aの底面に形成された開口348に連通している。この構成により、連結ピン341が球状部332bの連通孔331に挿入されることでヘッドバンド340(イヤーカップ346)とディスプレイ本体220(ヘッドバンドヒンジ332)とが連結されると、耳元スピーカー323で出力された音波が孔341aを通って、イヤーカップ346の空間346c内に伝達される。
また、イヤーカップ346、347は、互いが第1バンド343によって連結されている。第1バンド343は、中空の音導管343aを有し、該音導管343aを介してイヤーカップ346、347が連結されている。この構成により、イヤーカップ346、347は、音響的に結合されている。ここで、音響的に結合されるとは、イヤーカップ346、347内の空間が同一の媒体(空気)として連続していることを意味する。すなわち、音響的に結合されていれば、他方の空間に入力された音波が他方の空間へと伝播させることができる。
そして、この音導管343aを通して、イヤーカップ346の空間346cに伝達された耳元スピーカー323の音波がイヤーカップ347の空間347cにも伝達される。すなわち、ヘッドバンド340に設けられたイヤーカップ346、347及び音導管343aは、ディスプレイ本体220で出力した音波(音声)をユーザーの頭部に伝達する音波伝達部を構成している。
以上述べたように本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ200のヘッドバンド340によれば一切電気的な構成要素を必要とすることなく、イヤーカップ346、347及び音導管343aによりディスプレイ本体220(耳元スピーカー323)で出力した音声をユーザーの両耳に伝達することができる。よって、上記実施形態と同様、電気接点を有しないため、錆の発生或いは短絡の発生を防止するといったように保守管理を行う必要が無く、高いメンテナンス性を得ることができる。
なお、上述したような音導管343aはヘッドバンドのみならず、頭部に装着するヘルメット等に一体的に構成しても良い。すなわち、ヘッドマウントディスプレイにおける頭部保持部材をヘッドバンドから頭部全体を覆うヘルメット構造に代えてもよい。
また、音導管343a内が空気で満たされている場合を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。具体的に音導管343a内は液体が充填されていてもよい。この場合、耳元スピーカー323で出力された音波は液体を媒体として音導管343a内を伝達することでイヤーカップ346側からイヤーカップ347側に良好に伝達可能である。また、このように音導管343a内に液体を充填すれば、該液体を媒体として骨伝導音を伝達することが可能となるため、上記実施形態と同様、ディスプレイ本体220側に骨伝導スピーカーを搭載するようにしてもよい。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はその実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
1、200…ヘッドマウントディスプレイ(頭部装着装置)、20、220…ディスプレイ本体(音声出力部)、23…耳元スピーカー(空気振動音出力部)、40、340…ヘッドバンド(頭部保持部)、41…連結ピン、46…ヘッドパット(音波伝達部)、123…処理部、137…心拍数センサー(頭部検出部)、304…骨伝導スピーカー(骨伝導音出力部)、310…音導軸、311…当接部、323…耳元スピーカー(空気振動音出力部)、343a…音導管(音波伝達部)、346…イヤーカップ(耳被覆部材)、347…イヤーカップ(耳被覆部材)
Claims (6)
- 音声を音波として出力する音声出力部に接続され、ユーザーの頭部の所定位置に前記音声出力部を装着可能に保持する頭部保持部材であって、
前記音声出力部から出力された音波を前記ユーザーの前記頭部に伝達する音波伝達部を備えることを特徴とする頭部保持部材。 - 音声を音波として出力可能な音声出力部と、
ユーザーの頭部の所定位置に前記音声出力部を装着可能に保持するとともに、前記音声出力部から出力した前記音波を前記ユーザーの前記頭部に伝達する音波伝達部が設けられた頭部保持部材と、を備えることを特徴とする頭部装着型情報出力装置。 - 前記音声出力部は、骨伝導音を出力する骨伝導音出力部と、空気振動音を出力する空気振動音出力部とを含み、
前記音声出力部の使用状況に応じて、前記骨伝導音出力部及び前記空気振動音出力部の出力が切り替える出力切替部をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の頭部装着型情報出力装置。 - 前記頭部装着部は、前記音声出力部に対して着脱可能とされ、
前記頭部装着部に対する前記音声出力部の着脱状態を検出する着脱検出部をさらに備え、
前記出力切替部は、前記着脱検出部によって、前記頭部装着部が前記音声出力部に装着されている場合に前記空気音出力部のみから前記音波を出力させることを特徴とする請求項3に記載の頭部装着型情報出力装置。 - 前記音声出力部を保持した前記頭部装着部における前記ユーザーの前記頭部に対する装着状態を検出する頭部検出部をさらに備え、
前記出力切替部は、前記頭部検出部によって、前記頭部装着部が前記頭部に装着されている場合に前記骨伝導音出力部のみから前記音波を出力させることを特徴とする請求項3に記載の頭部装着型情報出力装置。 - 前記音導部は、前記ユーザーの耳を覆う複数の耳被覆部材を含み、
前記音響スピーカー及び前記複数の耳被覆部材は、音響的に結合されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の頭部装着型情報出力装置。
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