JP2009027489A

JP2009027489A - 出力機器

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Publication number: JP2009027489A
Application number: JP2007189095A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ejima; 聡江島; Masaki Otsuki; 正樹大槻
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP5187485B2

Abstract

【課題】出力装置が使用者の頭部に装着されていることを検出できるようにする。
【解決手段】頭部に装着して映像又は音声の少なくとも一方を出力するヘッドマウントディスプレイ装置において、発光部１７からの光を受光部１８で受光し、受光部１８の出力に基づいて頭部に装着されているか否かをＣＰＵ３１，３２で判断する。
【選択図】図１

Description

この発明は出力機器に関する。

従来、弾性力によって使用者の頭部に装着される頭部保持部と、この頭部保持部の両端部近傍に設けられたイヤーパッドと、一方のイヤーパッドから延びるアームの先端部に設けられ、使用者の一方の眼の前に配置される表示ユニットとを備えるヘッドマウントディスプレイ装置がある（下記公報参照）。表示ユニットは眼の前方に配置される表示デバイスを有する。

ヘッドマウントディスプレイ装置の音声や映像を出力する機器（イヤーパッド、表示ユニット）は電源を必要とする。その電源として一般にリチウムイオン等の２次電池が使用されている。
特開２００４−８０６７９号公報

粗悪な２次電池を使用すると充電中に発火したり、爆発したりするおそれがある。そのため、ヘッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着しているときに電池を充電することは問題である。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は出力装置が使用者の頭部に装着されていることを検出できるようにすることである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、一方の耳の近傍に設けた発光手段と、前記発光手段からの光を受光可能な他方の耳の近傍に設けた受光手段と、前記受光手段の出力に基づいて前記頭部を含む人体に装着されているか否かを判断する制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の出力機器において、前記頭部を挟持するための第１及び第２の頭部接触手段と、前記頭部接触手段を前記頭部に付勢するとともに前記頭部接触手段を連結する連結手段と、前記連結手段を折りたたむ屈曲部材とを有し、前記屈曲部材の屈曲状況にかかわらず、前記発光手段から発光した光が前記受光手段に入射するように、前記発光手段と前記受光手段とが配置されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の出力機器において、前記発光手段と前記受光手段とはほぼ対向配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の出力機器において、前記発光手段からの光を受光手段へ反射させる反射手段を備えていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の出力機器において、充電池とこの充電池を充電する充電手段とを備え、前記制御手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記頭部を含む人体に装着されていると判断したとき、前記充電手段に前記充電池の充電を行わせないことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の出力機器において、前記充電手段に接続され、前記充電池を充電する外部電源供給手段を備えていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の出力機器において、前記制御手段は、前記受光手段で前記発光手段からの光を受光したとき、前記充電手段による前記充電池の充電を行わせることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、人体への装着状態を検出する検出手段と、充電池と、この充電池を充電する充電手段と、前記外部電源供給手段から前記充電手段に電力が供給されている場合、前記検出手段で前記人体への装着が検出されたとき、前記外部電源供給手段からの電力で動作させ、前記人体への装着が検出されないとき、前記外部電源供給手段による前記充電池の充電を行う制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、使用者の頭頂部に装着される連結手段と、前記連結手段の両端にそれぞれ連結している２つの変形しない連結部と、前記２つの変形しない連結部にそれぞれ接続し、前記使用者の左右の側頭部を押圧する２つの頭部接触手段と、前記２つの変形しない連結部のいずれかに設けられている発光手段と、前記２つの変形しない連結部のいずれかに設けられ、前記発光手段からの光を受光可能な受光手段と、前記受光手段の出力に基づいて人体に装着されているか否かを判断する制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の出力機器において、前記発光手段と前記受光手段とはほぼ対向配置されていることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の出力機器において、前記発光手段からの光を受光手段へ反射させる反射手段を備えていることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項記載の出力機器において、前記制御手段は、外部電源の投入時のみ、人体に装着されているか否かを判断することを特徴とする。

この発明によれば、出力装置が使用者の頭部に装着されていることを検出できる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の縦断面図である。ただし、図中ヘッドホン部（頭部接触手段）１，２、表示部１０等は断面で表わされていない。

このヘッドマウントディスプレイ装置（出力装置）はヘッドバンド部（連結手段）９と非弾性変形部（変形しない連結部）７，８と表示部（表示手段）１０とを備える。

ヘッドバンド部９は円弧状であり、使用者の頭頂部に装着される。

ヘッドバンド部９の一端部には非弾性変形部７が他端部には非弾性変形部８がそれぞれ設けられている。非弾性変形部７に支持された軸部７ａの先端部がヘッドバンド部９の一端部に移動可能に挿入され、非弾性変形部８に軸部８ａの先端部がヘッドバンド部９の他端部に移動可能に挿入されている。非弾性変形部８には、発光部（発光手段）１７、メインＣＰＵ３１、接続ポート（ＵＳＢ）１９等が設けられている。また、非弾性変形部７には、受光部（受光手段）１８、サブＣＰＵ３２等が収容されている。発光部１７と受光部１８とはほぼ対向している。ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているとき、発光部１７から出射された光は頭部に遮られて受光部１８に届かない。一方、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されていないとき、発光部１７から出射された光は受光部１８で受光される。したがって、受光部１８の出力により、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているか否かを知ることができる。

また、非弾性変形部７，８には使用者の左右の耳に装着されるヘッドホン部１，２がそれぞれ設けられている。ヘッドホン部１，２はヘッドバンド部９の弾性力により使用者の左右の側頭部を押圧する。ヘッドホン部１，２にはスピーカ３，４がそれぞれ内蔵され、音声が出力される。また、ヘッドホン部１にはバッテリ（充電池）４３（図２参照）等が収容されている。

メインＣＰＵ３１、サブＣＰＵ３２で、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているか否かを判断したり、バッテリ４３の充電動作を制御したりする制御手段が構成される。

表示部１０はディスプレイアーム１０Ａの先端部に設けられ、使用者の左眼の前方に配置される。表示部１０は例えば液晶表示パネルである。

図２はヘッドマウントディスプレイ装置のブロック図である。

このヘッドマウントディスプレイ装置はバッテリ４３と表示部１０と発光部１７と受光部１８と制御部（制御手段、制御手段）３０とを備えている。

バッテリ４３は外部電源（外部電源供給手段）４４から充電可能な２次電池である。バッテリ４３は例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等である。

発光部１７としては例えば発光ダイオードが用いられる。受光部１８としては例えばフォトダイオードが用いられ、受信した信号は増幅、検波、波形成形され、サブＣＰＵ３２へ出力される。

表示部１０は表示制御回路１１を介して制御部３０に接続されている。

制御部３０は操作部材５０が操作されると、表示制御回路１１に制御信号を出力し、表示制御回路１１が表示部１０を点灯させる。表示部１０が点灯状態で操作部材５０が操作されると表示部１０を消灯させる。

制御部３０は充電回路（充電手段）４１、電源制御回路４２を介してバッテリ４３に接続されている。制御部３０は受光部１８の出力に基づいて電源制御回路４２を制御する。なお、バッテリ４３以外の部品等には、ヘッドホン部１が使用者の頭部に装着されているか否かにかかわらず電力が供給される。

また、制御部３０には、音声制御回路４５、音声出力部４６を介してヘッドホン部スピーカが接続され、例えば操作部材５０の操作に基づいて音量が制御される。

なお、制御部３０には、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の周辺機器をヘッドマウントディスプレイ装置に接続するための接続ポート（ＵＳＢ）１９や無線ＬＡＮを行うための接続ポート（ＷｉＦｉ）２０が設けられている。

次に、ヘッドマウントディスプレイ装置の動作を図３を用いて説明する。

図３はヘッドマウントディスプレイ装置の動作を説明するフローチャートである。

図３において、Ｓ１〜Ｓ１２は動作の各ステップを示す。

まず、外部電源４４から電力が供給されているか否かを判断する（Ｓ１）。

外部電源４４から電力が供給されているとき（Ｙ）、使用者によって操作部材５０が操作され電源スイッチがオンになったか否かを判断する（Ｓ２）。

電源スイッチがオンでないとき（Ｎ）、外部電源４４を使用して発光部１７（センサー）をオンにする（Ｓ３）。

電源スイッチがオンであるとき（Ｙ）、通常動作（映像や音声を出力）を行う（Ｓ１２）。

次に、頭部（人体）が検出されたか否かを判断する（Ｓ４）。

頭部が検出されたとき（Ｙ）、ステップ１へ戻り、バッテリ４３の充電を行わない。

頭部が検出されなかったとき（Ｎ）、バッテリ４３の充電を行う（Ｓ５）。

電源スイッチがオンか否かを判断する（Ｓ６）。

電源スイッチがオンであるとき（Ｙ）、充電を中止（Ｓ１０）し、通常動作（Ｓ１２）を行う。

電源スイッチがオンでないとき（Ｎ）、頭部が検出されたか否かを判断する（Ｓ７）。

頭部が検出されなかったとき（Ｎ）、充電が完了しているか否かを判断する（Ｓ８）。

充電が完了してないとき（Ｎ）、ステップ５へ戻る。

充電が完了したとき（Ｙ）、充電を終了する（Ｓ９）。

頭部が検出されたとき（Ｙ）、充電を中止（Ｓ１０）し、通常動作（Ｓ１２）を行う。

なお、外部電源４４から電力が供給されていないとき（Ｎ）、電源スイッチがオンであるか否かを判断する（Ｓ１１）。

電源スイッチがオンであるとき（Ｙ）、通常動作を行う（Ｓ１２）。

電源スイッチがオンでないとき（Ｎ）、ステップＳ１に戻る。

この実施形態によれば、非弾性変形部８に設けられた発光部１７からの光を受光する受光部１８の出力によって頭部への装着の有無を判断するので、ヘッドマウントディスプレイ装置が使用者の頭部に装着されていることを検出できる。また、発光部１７と受光部１８とはほぼ対向しているので、発光部１７と受光部１８との間にあるものを確実に検出できる（例えば使用者の首にヘッドマウントディスプレイ装置にかけられているような場合でも発光部１７と受光部１８との間にある首を検出できる）。更に、受光部１８の出力に基づいて頭部に装着されていると判断されたとき、バッテリ４３の充電を行わないので、ヘッドマウントディスプレイ装置が使用者の頭部に装着されているときのバッテリ４３の発火や爆発等を防ぐことができる。また、バッテリ４３がオンでないとき、外部電源４４によって発光部１７と受光部１８とをオンにして頭部の検出を行うので、バッテリ４３の消耗を抑制することができる。更に、受光部１８で光を受光したとき（ヘッドマウントディスプレイ装置が使用者の頭部に装着されていないとき）、バッテリ４３の充電を行うので、使用者の安全を確保することができる。また、受光部１８で光を受光できるとき、バッテリ４３の充電完了後、バッテリ４３をオフするので、バッテリ４３にヘッドマウントディスプレイ装置を使用する際に必要な電気を蓄えておくことができる。更に、頭部が検出されたとき、充電を行わないのでＵＳＢによって電流の供給を行うときであっても、表示部１０を使用する使用モードと充電モードとを切り替える作業を不要にできる。

なお、上記実施形態では弾性変形部８に発光部１７を設け、弾性変形部７に受光部１８を設けたが、弾性変形部８に発光部１７と受光部１８とを設け、弾性変形部７に反射手段としてのリフレクタ（図示せず）を設けるようにしてもよい。ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているとき、発光部１７から出射された光は頭部に遮られてリフレクタに届かない。一方、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されていないとき、発光部１７から出射された光はリフレクタで反射され受光部１８で受光される。したがって、受光部１８の出力により、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているか否かを知ることができる。

また、上記実施形態ではヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されているか否かを検出したが、例えばヘッドマウントディスプレイ装置が使用者の腕にかけられているような場合でも頭部の場合と同様に検出可能である。

更に、上記実施形態では出力機器としてヘッドマウントディスプレイ装置を用いたが、出力機器としてはヘッドマウントディスプレイ装置に代えて例えばヘッドホンを用いることもできる。

また、ヘッドマウントディスプレイ装置が頭部へ装着されているか否かを光学的に検出するのではなく、例えばヘッドホン部２に対向するヘッドホン部１に感圧センサ（検出手段）を設け、ヘッドホン部１が使用者の側頭部を押圧するか否かでヘッドマウントディスプレイ装置が頭部に装着されたことを検出するようにしてもよい。

ところで、ヘッドマウントディスプレイ装置を使用しないとき、バッテリ４３の充電を行うことができる装置としてクレードルと呼ばれる装置がある。

図４はヘッドマウントディスプレイ装置がクレードルに保持された状態を示す斜視図である。

クレードル１０１は基部１０１Ａと垂直部１０１Ｂと水平部１０１Ｃとを備えている。クレードル１０１はヘッドマウントディスプレイ装置を使用しないとき、ヘッドバンド部９を水平部１０１Ｃに引っ掛けてヘッドマウントディスプレイ装置を所定の状態に保持する。このとき、対向する発光部１７と受光部１８（図１参照）との間には光路１０４を遮るものはないので、発光部１７から出射された光は受光部１８で受光される。

水平部１０１Ｃにはヘッドバンド部９に設けられた電源端子１０２，１０３と接続可能な充電端子（図示せず）が設けられている。充電端子、電源端子１０２，１０３を介してヘッドマウントディスプレイ装置のバッテリ４３が充電される。なお、クレードル１０１には外部ＡＣ電源（図示せず）から電力が供給されている。

したがって、クレードル１０１でヘッドマウントディスプレイ装置を保持したとき、バッテリ４３の充電を確実に行うことができる。

なお、充電端子以外の端子（例えばＵＳＢ端子）を設け、クレードル１０１にヘッドマウントディスプレイ装置を保持させたときにバッテリ４３の充電を行うとともに、その端子を介して情報を入力するようにしてもよい。

図５はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の縦断面図である。第１実施形態と共通する部分についてはその説明を省略する。

第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置では、ヘッドバンド９の中央に、ヘッドバンド９を折りたたんでコンパクトに収納するためのヒンジ（屈曲部材）９ａが設けられている。

図５はヘッドバンド９を折りたたんだ状態であるが、この状態においても発光部１７と受光部１８とがほぼ対向配置しており、折りたたんだ状態でも充電が可能となっている。

図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の縦断面図である。図２はヘッドマウントディスプレイ装置のブロック図である。図３はヘッドマウントディスプレイ装置の動作を説明するフローチャートである。図４はヘッドマウントディスプレイ装置がクレードルに保持された状態を示す斜視図である。図５はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の縦断面図である。

符号の説明

１，２：ヘッドホン部（頭部接触手段）、７，８：非弾性変形部（変形しない連結部）、９：ヘッドバンド部（連結手段）、９ａ：ヒンジ（屈曲部材）、１０：表示部（表示手段）、１７：発光部（発光手段）、１８：受光部（受光手段）、３０：制御部（制御手段）、３１：メインＣＰＵ、３２：サブＣＰＵ、４１：充電回路（充電手段）、４３：バッテリ（充電池）、４４：外部電源（外部電源供給手段）。

Claims

頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、
一方の耳の近傍に設けた発光手段と、
前記発光手段からの光を受光可能な他方の耳の近傍に設けた受光手段と、
前記受光手段の出力に基づいて前記頭部を含む人体に装着されているか否かを判断する制御手段と
を備えていることを特徴とする出力機器。
前記頭部を挟持するための第１及び第２の頭部接触手段と、
前記頭部接触手段を前記頭部に付勢するとともに前記頭部接触手段を連結する連結手段と、
前記連結手段を折りたたむ屈曲部材と
を有し、
前記屈曲部材の屈曲状況にかかわらず、前記発光手段から発光した光が前記受光手段に入射するように、前記発光手段と前記受光手段とが配置されていることを特徴とする請求項１記載の出力機器。
前記発光手段と前記受光手段とはほぼ対向配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の出力機器。
前記発光手段からの光を受光手段へ反射させる反射手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の出力機器。
充電池とこの充電池を充電する充電手段とを備え、前記制御手段は、前記受光手段の出力に基づいて前記頭部を含む人体に装着されていると判断したとき、前記充電手段に前記充電池の充電を行わせないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の出力機器。
前記充電手段に接続され、前記充電池を充電する外部電源供給手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の出力機器。
前記制御手段は、前記受光手段で前記発光手段からの光を受光したとき、前記充電手段による前記充電池の充電を行わせることを特徴とする請求項６記載の出力機器。
頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、
人体への装着状態を検出する検出手段と、
充電池と、
この充電池を充電する充電手段と、
前記外部電源供給手段から前記充電手段に電力が供給されている場合、前記検出手段で前記人体への装着が検出されたとき、前記外部電源供給手段からの電力で動作させ、前記人体への装着が検出されないとき、前記外部電源供給手段による前記充電池の充電を行う制御手段と
を備えていることを特徴とする出力機器。
頭部に装着して映像及び音声の少なくとも一方を出力する出力機器において、
使用者の頭頂部に装着される連結手段と、
前記連結手段の両端にそれぞれ連結している２つの変形しない連結部と、
前記２つの変形しない連結部にそれぞれ接続し、前記使用者の左右の側頭部を押圧する２つの頭部接触手段と、
前記２つの変形しない連結部のいずれかに設けられている発光手段と、
前記２つの変形しない連結部のいずれかに設けられ、前記発光手段からの光を受光可能な受光手段と、
前記受光手段の出力に基づいて人体に装着されているか否かを判断する制御手段と
を備えていることを特徴とする出力機器。
前記発光手段と前記受光手段とはほぼ対向配置されていることを特徴とする請求項９記載の出力機器。
前記発光手段からの光を受光手段へ反射させる反射手段を備えていることを特徴とする請求項９又は１０記載の出力機器。
前記制御手段は、外部電源の投入時のみ、人体に装着されているか否かを判断することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の出力機器。