JP5055586B2 - ウエアラブルディスプレイ - Google Patents

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Description

本発明は、頭部装着型の画像表示装置(ウエアラブルディスプレイ)に関する。
近年、液晶表示素子(LCD)等の表示デバイスをユーザの頭部へ装着するウエアラブルディスプレイが提案されている。このウエアラブルィスプレイは、一般に、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などと呼ばれる(特許文献1等を参照)。
ユーザは、HMDを携帯型メディアプレーヤ(ターミナル)などに接続し、それを携帯すれば、外出先などで所望の映像コンテンツを鑑賞することができる。
特開2002−232810号公報
将来、HMDのユーザが増加した場合、複数のHMDユーザが同じコンテンツを同時に鑑賞したいという要求も生じ得る。しかし、従来のHMDでそれを行おうとすると、ターミナルから出力される映像信号を分岐する器具や、その映像信号を無線信号へと変換する器具などが必要であった。
そこで本発明は、画像を含むコンテンツを複数のユーザが同時に鑑賞するのに好適なウエアラブルディスプレイを提供することを目的とする。
本発明のウエアラブルディスプレイは、画像を含むコンテンツの信号をユーザが感受可能な状態にすることにより、前記ユーザに対して前記コンテンツを提供するデバイスと、前記デバイスを前記ユーザの頭部へ装着するための装着具とを備えたウエアラブルディスプレイであって、前記ウエアラブルディスプレイの外装部には、前記ウエアラブルディスプレイと同じ構成の外部ウエアラブルディスプレイ又は他の外部機器から、画像を含むコンテンツの信号を入力する外部入力端子と、前記ウエアラブルディスプレイと同じ構成の外部ウエアラブルディスプレイに対して、画像を含むコンテンツの信号を出力する外部出力端子とが設けられ、前記ウエアラブルディスプレイの装置本体の内部には、前記外部入力端子から入力された前記信号を前記デバイスへ与えると共に、その信号と同じ内容の信号を前記外部出力端子へリアルタイムで与える信号処理部が備えられ、前記装着具は、前記ユーザに対する前記デバイスの装着方向を反転させることが可能であり、前記信号処理部は、前記装着方向が反転したときには、前記コンテンツの提供方向が反転するように前記デバイスへ与えるべき前記信号に対して反転処理を施す一方で、前記外部出力端子へ与えるべき前記信号に対しては前記反転処理を施さない。
なお、前記信号処理部は、前記外部出力端子へ与えられる前記信号に対して処理を施し、前記外部出力端子に前記外部ウエアラブルディスプレイが接続されていない期間には、前記処理の動作を制限してもよい。
また、前記デバイスには、少なくとも、前記コンテンツに含まれる画像を前記ユーザの一方の眼が感受可能な状態にする画像表示デバイスが含まれることが望ましい。
また、前記デバイスには、前記コンテンツに含まれる画像を前記ユーザの一方の眼が感受可能な状態にする画像表示デバイスと、前記コンテンツに含まれる音声を前記ユーザの左右の耳が感受可能な状態にする音声出力デバイスとが含まれることが望ましい。
また、前記装置本体の内部には、前記コンテンツのファイルを格納可能な記憶部と、前記コンテンツのファイルを再生して前記信号を生成する信号再生部とが備えられてもよい。
本発明によれば、画像を含むコンテンツを複数のユーザが同時に鑑賞するのに好適なウエアラブルディスプレイが実現する。
第1実施形態のHMDシステムの実施形態である。 第1実施形態のHMD本体100の内部構成を示すブロック図である。 第2実施形態のCPU520の動作フローチャートである。 第3実施形態のHMD本体100の外観図(模式図)である。 第3実施形態のHMD本体100の内部構成を示すブロック図である。 第3実施形態CPU520の動作フローチャートである。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態は、HMDシステムの実施形態である。
先ず、本システムの全体構成を説明する。
図1は、本システムの全体構成図である。図1に示すとおり、本システムには、互いに同じ構成の2つのHMD本体100,100’と、ターミナル500とが備えられる。
HMD本体100は、左右のヘッドホン102L,102R、それらヘッドホン102L,102Rを支持するヘッドバンド103、ヘッドバンド103に連結されたサイドアーム104、サイドアーム104の先端に固定された表示ユニット101などを備える。このHMD本体100がユーザの頭部に装着されると、ヘッドバンド103は、左右のヘッドホン102L,102Rをユーザの左右の耳へ押し当てる。この状態で、サイドアーム104は、表示ユニット101をユーザの一方の眼の前に配置する。ここでは、この眼を左眼とし、「観察眼」という。
このHMD本体100において、右のヘッドホン102Rのケース上には、操作釦CBが設けられ、左のヘッドホン102Lのケース上には、外部入力端子202in及び外部出力端子202outが設けられる。このうち、外部入力端子202inは、ケーブル200を介してターミナル500の外部出力端子500outに接続され、外部出力端子202outは、ケーブル200’を介してHMD本体100’の外部入力端子202inに接続される。
なお、外部入力端子202in、外部出力端子202out、外部出力端子500outの各々は、後述する映像信号や左右の音声信号を送受するため、少なくとも3種類の電気接点を有しており、ケーブル200,200’の両端には、このような端子に適合するコネクタが設けられている。
ターミナル500の内部には、音声付き映像コンテンツ、音声コンテンツ、映像コンテンツ、静止画像コンテンツ等のファイルが格納されており、ターミナル500の表面には、各種操作釦が設けられる。ユーザは、これらの操作釦を操作することにより、何れかのコンテンツを指定し、その再生指示をターミナル500へ与えることができる。或るコンテンツが指定され、その再生指示が与えられると、ターミナル500は、そのコンテンツのファイルを再生してコンテンツ信号を生成し、そのコンテンツ信号を生成順にHMD本体100へと出力する。
ここで、再生対象が音声付き映像コンテンツであったとき、コンテンツ信号は、並列的に生成される映像信号及び左右の音声信号(何れもアナログ信号)となる。また、再生対象が音声コンテンツであったとき、コンテンツ信号は、並列的に生成される左右の音声信号(何れもアナログ信号)となる。また、再生対象が映像コンテンツであったとき、コンテンツ信号は、映像信号(アナログ信号)となる。また、再生対象が静止画像コンテンツであったとき、コンテンツ信号は、静止画像用の映像信号(アナログ信号)となる。
以下では、再生対象が音声付き映像コンテンツであり、コンテンツ信号が、並列的に生成される映像信号及び左右の音声信号であるとして説明する。
次に、HMD本体100の内部構成及び動作を説明する。
図2は、HMD本体100の内部構成を示すブロック図である。図2において、図1に示す要素と同じものには同じ符号を付した。
表示ユニット101のケース内には、観察眼側から順に、レンズ101L、ミラー101M、LCD(液晶表示素子)101D、バックライト101Bなどが配置される。LCD101Dは、映像信号を観察眼が感受できる映像情報にするものである。レンズ101Lは、この表示ユニット101の背後にLCD101Dの拡大虚像を形成する機能を持つ。
左のヘッドホン102Lのケース内には、左のスピーカ570L、CPU520、CPU520の作業に用いられるRAM530、CPU520の動作プログラムを格納したROM510、NTSC等の規格に準拠したエンコーダ540en及びデコーダ540de、LCDドライバ101D’、バックライトドライバ101B’、増幅器550などが配置される。また、左のヘッドホン102Lのケース上には、前述したとおり、外部入力端子202in及び外部出力端子202outが設けられる。
右のヘッドホン102Rのケース内には、右のスピーカ570R、電源回路501などが配置される。電源回路501は、CPU520の指示の下、HMD本体100の各部へ必要な電力を供給する。また、右のヘッドホン102Rのケース上には、前述したとおり、操作釦CBが設けられる。ユーザは、この操作釦CBを操作し、HMD本体100へ指示を与えることができる。
なお、以上のHMD本体100において、レンズ101L、ミラー101M、LCD101D、バックライト101B、スピーカ570L,570R以外の要素の配置先は、変更されても構わない。
外部入力端子202inには、それに接続中の外部機器(ターミナル500)から、映像信号及び左右の音声信号が並列に入力される。これらの映像信号及び左右の音声信号は、デコーダ540deにて並列的にディジタル処理されてから、CPU520へ取り込まれる。CPU520は、その映像信号をLCDドライバ101D’へ送出すると共に、その左右の音声信号を増幅器550へ送出する。
LCDドライバ101D’は、与えられる映像信号を適当な変調信号に変換してLCD101Dへ与え、LCD101Dの透過率分布を時間変調する。このとき、バックライト101Bは、バックライトドライバ101B’によって適当な強度で点灯される。これによって、LCD101Dの前面には映像が表示され、HMD本体100からユーザの観察眼に感受可能な映像が供給される。
増幅器550は、与えられた左右の音声信号を並列的に増幅処理してから、左の音声信号をスピーカ570Lへ送出すると共に、右の音声信号をスピーカ570Rへ送出する。これによって、スピーカ570L,570Rからは音声が発せられ、HMD本体100からユーザの左右の耳に感受可能な音声が供給される。
また、CPU520は、LCDドライバ101D’へ送出するのと同じ映像信号と、増幅器550へ送出するのと同じ左右の音声信号とを、並列的にエンコーダ540enへと送出する。それらの映像信号及び左右の音声信号は、エンコーダ540enにて並列的にアナログ処理されてから外部出力端子202outへと与えられ、それに接続中の外部機器(HMD本体100’)へと並列に出力される。
さらに、以上のHMD本体100の動作は、別のHMD本体100’(図1参照)の動作にも同様に当てはまる。よって、HMD本体100’は、接続中の外部機器(HMD本体100)から並列に送出される映像信号及び左右の音声信号に応じて、映像及び音声をユーザへ供給する。HMD本体100’のユーザへ或るタイミングで供給される映像及び音声は、HMD本体100のユーザへ略同じタイミングで供給されるものと同じである。
したがって、本システムでは、HMD本体100とHMD本体100’とを適切に接続するだけで、HMD本体100のユーザとHMD本体100’のユーザとに対し、同じ音声付き映像コンテンツを同時に鑑賞させることができる。
(第1実施形態の変形例)
なお、本システムでは、同じ構成の2つのHMD本体を互いに接続したが、それらと同じ構成の3以上のHMD本体を互いに接続してもよい。そうすれば、3人以上のユーザに対し同じ音声付き映像コンテンツを同時に鑑賞させることができる。
また、本システムのHMD本体100は、外部から入力されたコンテンツ信号(ここでは、映像信号及び左右の音声信号)を、CPU520を介して外部へ送出したが、CPU520を介さずにそのまま外部へ送出してもよい。
また、本システムのHMD本体100において、ROM510は、CPU520の動作プログラムを格納するものであったが、ROM510として、大容量かつ書き換え可能なメモリ(フラッシュメモリなど)を使用し、そのROM510にコンテンツのファイルを格納してもよい。その場合、HMD本体100のCPU520には、そのファイルを再生してコンテンツ信号を生成する機能が付与される。また、その場合、HMD本体100は、外部から入力されたコンテンツ信号を外部へ出力する代わりに、内部で生成したコンテンツ信号を外部へ出力してもよい。
また、ROM510にコンテンツのファイルを格納する場合、HMD本体100には、コンピュータなどの情報端末に接続し、その情報端末との間でコンテンツのファイルを送受するための接続端子が設けられる。
また、本システムのHMD本体100は、スピーカ570L,570Rを備えたが、ユーザへ音声を供給する必要が無ければ、省略してもよい。その場合、HMD本体100のうち、音声のみに関係する回路(増幅器550)も省略される。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態のHMD本体100の変形例である。ここでは、第1実施形態のHMD本体100との相違点のみ説明する。相違点は、CPU520の動作にある。
図3は、本実施形態のCPU520の動作フローチャートである。HMD本体100の電源がオンされ、HMD本体100の各部への電力供給が開始されると、図3に示すとおり、CPU520は、外部入力端子202inの接続状態に基づき、その外部入力端子202inが外部機器に接続されているか否かを監視し始める(ステップS11)。
そして、外部入力端子202inが外部機器(ターミナル500)に接続されている期間には(ステップS11YES)、CPU520は、デコーダ540deに対する電力供給を継続させる(ステップS12)。このときには、HMD本体100からユーザへの映像及び音声の供給(コンテンツの供給)が可能となる。なお、ユーザに対するコンテンツの供給方法については、第1実施形態で説明したとおりである。
一方、外部入力端子202inに外部機器(ターミナル500)が接続されていない期間には(ステップS11NO)、CPU520は、デコーダ540deに対する電力供給を停止させる(ステップS13)。このときには、HMD本体100からユーザへのコンテンツの供給が不可能となる。
また、CPU520は、以上のデコーダ540deに関する制御と同様に、エンコーダ540を制御する(そのフローは図3と同様なので、図面を省略する。)。すなわち、CPU520は、外部出力端子202outの接続状態に基づき、その外部出力端子202outが外部機器に接続されているか否かを監視する。
そして、外部出力端子202outが外部機器(HMD本体100’)に接続されている期間には、CPU520は、エンコーダ540enに対する電力供給を継続させる。このときには、HMD本体100からその外部機器への映像信号及び音声信号の出力(コンテンツ信号の出力)が可能となる。なお、外部機器に対するコンテンツ信号の出力方法は、第1実施形態で説明したとおりである。
一方、外部出力端子202outに外部機器が接続されていない期間には、CPU520は、エンコーダ540enに対する電力供給を停止させる。このときには、HMD本体100からその外部機器へのコンテンツ信号の出力は不可能となる。
以上、本実施形態のHMD本体100は、エンコーダ540en及びデコーダ540deの動作を必要最小限に制限するので、消費電力の節減が可能である。
なお、本実施形態のHMD本体100は、電力供給の制限対象を、エンコーダ540en及びデコーダ540deの双方としたが、何れか一方としてもよい。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態のHMD本体100の変形例である。ここでは、第1実施形態のHMD本体100との相違点のみ説明する。相違点は、観察眼の切り替えが可能に構成された点にある。
図4(A)は、本実施形態のHMD本体100の外観図(模式図)であり、HMD本体100を装着したユーザUを横方向から見た様子を示している。
図4(A)に示すとおり、本実施形態のHMD本体100は、サイドアーム104と左のヘッドホン102Lとの間に回動機構580を介接しており、この回動機構580の運動により、サイドアーム104は、図4(A)中に点線矢印で示すとおり、左右のヘッドホンを結ぶ直線(紙面表裏方向の直線)を回動軸として、180°程度の角度範囲で回動可能である。180°回動した後のHMD本体100の様子を、図4(B)に示した。
以下、図4(A)に示すHMD本体100の状態(=サイドアーム104の回動角度が0°近傍)を「標準状態」とし、図4(B)に示すHMD本体100の状態(=サイドアーム104の回動角度が180°近傍)を「反転状態」とする。
また、HMD本体100が標準状態と反転状態との何れにあるかについては、回動機構580の近傍に設けられたセンサ580sによって検出される。このセンサ580sは、例えば、サイドアーム104の回動角度が90°よりも大きいときにのみオン(又はオフ)されるメカスイッチである。
このHMD本体100のユーザUは、左眼ELで映像を観察するときには、HMD本体100を標準状態(図4(A))にセットし、左のヘッドホン102Lが左耳に当たり、右のヘッドホンが右耳に当たるようにHMD本体100を頭部へ装着すればよい。
一方、このHMD本体100のユーザUは、右眼ERで映像を観察するときには、HMD本体100を反転状態(図4(B))にセットし、左のヘッドホン102Lが右耳に当たり、右のヘッドホンが左耳に当たるようにHMD本体100を頭部へ装着すればよい。
したがって、ユーザUから見ると、右眼で映像を観察するとき(図4(B))には、表示ユニット101の上下及び左右が反転しており、また、ヘッドホンの左右が反転している。
図5は、本実施形態のHMD100の内部構成を示すブロック図である。図5において、図2に示す要素と同じものには同じ符号を付した。図5に示すとおり、本実施形態のHMD本体100では、増幅器550の出力側にセレクタ550sが挿入され、センサ580sの出力は、CPU520に接続される。
CPU520は、センサ580sの出力を監視し、HMD本体100が標準状態にあるか否かを認識することが可能である。
また、CPU520は、セレクタ550sへと指示を与え、右の音声信号の送出先と、左の音声信号の送出先とを、右のスピーカ570Rと左のスピーカ570Lとの間で切り替えることができる。この切り替えにより、スピーカ570R,570Lからユーザへ供給される音声は、左右の間で反転する。
また、CPU520は、LCDドライバ101D’に対し、変調信号の出力先を上下左右の間で反転させるよう指示することができる。この反転により、LCD101Dからユーザへ供給される映像も、上下左右の間で反転する。
したがって、CPU520は、HMD本体100が標準状態(図4(A))から反転状態(図4(B))へと移行したときに、このようなコンテンツの反転を行えばよい。これによって、HMD本体100は、観察眼が左右の何れであるときにも正しい向きでコンテンツの情報をユーザに提供することができる。
図6は、本実施形態のCPU520の動作フローチャートである。図6に示すとおり、本実施形態のCPU520は、センサ580sの出力に基づき、HMD本体100が標準状態にあるか否かを監視する(ステップS21)。
そして、HMD本体100が標準状態にある期間(ステップS21YES)には、CPU520は、第1実施形態と同様、ユーザへコンテンツを供給すると共に(ステップS22)、それと同じコンテンツのコンテンツ信号を外部へ出力する(ステップS23)。
一方、HMD本体100が反転状態にある期間(ステップS21NO)には、CPU520は、ユーザへ供給されるコンテンツを前述したとおりに反転させると共に(ステップS24)、反転前と同じコンテンツのコンテンツ信号を外部へ出力する(ステップS25)。
以上、本実施形態のHMD本体100は、観察眼の切り替えが可能であり、しかも、それに応じてコンテンツを反転させる機能を持つが、外部へ送出するコンテンツ信号に対しては、その切り替えを何ら反映させることはない。
したがって、本実施形態のHMD本体100は、ユーザに対しコンテンツを正しい向きで提供することができ、しかも、接続中のHMD本体100’(図1参照)が誤動作する可能性を防ぐこともできる。
なお、本実施形態のHMD本体100において、観察眼の切り替え方法については、上述した方法(サイドアームを180°回動させる方法)に限定されることはなく、例えば、特開2004−233780号公報に記載された何れかの方法を採用してもよい。
また、本実施形態は、第1実施形態のHMD本体100の変形例であったが、第2実施形態のHMD本体100を同様に変形してもよい。

Claims (5)

  1. 画像を含むコンテンツの信号をユーザが感受可能な状態にすることにより、前記ユーザに対して前記コンテンツを提供するデバイスと、
    前記デバイスを前記ユーザの頭部へ装着するための装着具と
    を備えたウエアラブルディスプレイであって、
    前記ウエアラブルディスプレイの外装部には、
    前記ウエアラブルディスプレイと同じ構成の外部ウエアラブルディスプレイ又は他の外部機器から、画像を含むコンテンツの信号を入力する外部入力端子と、
    前記ウエアラブルディスプレイと同じ構成の外部ウエアラブルディスプレイに対して、画像を含むコンテンツの信号を出力する外部出力端子と
    が設けられ、
    前記ウエアラブルディスプレイの装置本体の内部には、
    前記外部入力端子から入力された前記信号を前記デバイスへ与えると共に、その信号と同じ内容の信号を前記外部出力端子へリアルタイムで与える信号処理部が備えられ、
    前記装着具は、
    前記ユーザに対する前記デバイスの装着方向を反転させることが可能であり、
    前記信号処理部は、
    前記装着方向が反転したときには、前記コンテンツの提供方向が反転するように前記デバイスへ与えるべき前記信号に対して反転処理を施す一方で、前記外部出力端子へ与えるべき前記信号に対しては前記反転処理を施さない
    ことを特徴とするウエアラブルディスプレイ。
  2. 請求項1に記載のウエアラブルディスプレイにおいて、
    記信号処理部は、
    前記外部出力端子へ与えられる前記信号に対して処理を施し、
    前記外部出力端子に前記外部ウエアラブルディスプレイが接続されていない期間には、前記処理の動作を制限する
    ことを特徴とするウエアラブルディスプレイ。
  3. 請求項1又は請求項に記載のウエアラブルディスプレイにおいて、
    前記デバイスには、少なくとも、
    前記コンテンツに含まれる画像を前記ユーザの一方の眼が感受可能な状態にする画像表示デバイスが含まれる
    ことを特徴とするウエアラブルディスプレイ。
  4. 請求項に記載のウエアラブルディスプレイにおいて、
    前記デバイスには、
    前記コンテンツに含まれる画像を前記ユーザの一方の眼が感受可能な状態にする画像表示デバイスと、前記コンテンツに含まれる音声を前記ユーザの左右の耳が感受可能な状態にする音声出力デバイスとが含まれる
    ことを特徴とするウエアラブルディスプレイ。
  5. 請求項1〜請求項の何れか一項に記載のウエアラブルディスプレイにおいて、
    前記装置本体の内部には、
    前記コンテンツのファイルを格納可能な記憶部と、
    前記コンテンツのファイルを再生して前記信号を生成する信号再生部と
    が備えられることを特徴とするウエアラブルディスプレイ。
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