JPH10240159A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スピーカの発する音を外部に漏れるのを防止し
つつ観察者の耳に導き、しかも観察者が周囲の音声を聴
くことができ、自身の発した音声や周囲の人間の発した
音声を聴きつつ行う教育用シュミレーション等に利用す
るのに適した頭部装着型表示装置を提供する。 【解決手段】画像表示光出射装置を保持すると共に観察
者の頭部に装着される保持体４に設けられる耳当て部１
８、１９は、観察者の耳に向かい音を発するように配置
されるスピーカ４１を覆うハウジング４２を有する。そ
のハウジング４２に、観察者の耳に向かい開口する音声
出口４２ａとスピーカ４１とを連絡する音声通路４２ｂ
に通じると共に観察者の頭部の外方に向かい開口する音
声導入口４２ｃが設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、人工現実
感の体験、教育用シュミレーション、種々の機器の遠隔
操作のための画像表示等を行うシステムに利用できる頭
部装着型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オートバイの運転教習や飛行機
の操縦訓練といった教育用シュミレーションに、画像表
示光の出射装置と、その画像表示光出射装置を保持する
と共に観察者の頭部に装着される保持体とを備える頭部
装着型表示装置が利用されている。

【０００３】従来の頭部装着型表示装置の保持体は、ヘ
ルメット型の様に頭部全体を覆うものや、ゴーグル型や
眼鏡型のように頭部の外周に嵌め合わされるものがあ
る。

【０００４】そのような頭部装着型表示装置の保持体に
スピーカを設けることで、画像だけでなく音声によって
も観察者に情報を提供したり、音響効果により臨場感を
高めることが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、その保持体に
設けられるスピーカは、パッドを介して観察者の耳に押
し付けられるため、観察者は周囲の音声を聴くことがで
きなくなる。そのため、例えば教育用シュミレーション
等において、観察者は自らが発した音声を聞く必要のあ
る発生練習ができず、また、周囲の人間とのコミュニケ
ーションが取れないので教官や指導員の指示を得ること
ができない。

【０００６】本発明は、上記問題を解決することのでき
る頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の頭部装着型表示
装置は、画像表示光出射装置と、その画像表示光出射装
置を保持すると共に観察者の頭部に装着される保持体
と、その保持体に設けられる耳当て部とを備え、その耳
当て部は、観察者の耳に向かい音を発するように配置さ
れるスピーカと、このスピーカを覆うハウジングとを有
する。そのハウジングに、観察者の耳に向かい開口する
音声出口と、この音声出口とスピーカとを連絡する音声
通路と、その音声通路に通じると共に観察者の頭部の外
方に向かい開口する音声導入口とが設けられている。

【０００８】本発明の構成によれば、スピーカは保持体
に観察者の耳に向かい音を発するように設けられ、その
音はハウジングに設けられた音声通路と音声出口を通っ
て観察者に耳に至るので、スピーカの発する音が外部に
漏れるのを防止できる。そのハウジングに、音声通路に
通じると共に観察者の頭部の外方に向かい開口する音声
導入口が設けられているので、観察者の周囲の音声を音
声導入口からハウジング内に導入し、音声通路と音声出
口を通って観察者の耳に導くことができる。これによ
り、観察者は周囲の音声を聴くことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１０】図１、図２に示す頭部装着型表示装置１
は、画像表示光出射装置２と、この画像表示光出射装置
２を保持すると共に観察者３の頭部に装着される保持体
４とを備える。

【００１１】その保持体４は、第１部材１１と、第２部
材１２と、第３部材１３と、第４部材１４とを有する。
その保持体４を観察者３に装着した状態において、その
第１部材１１は、一端が観察者３の頭頂に対向すると共
に他端が額に対向するように、頭部に沿い湾曲する形状
を有する。その第２部材１２は、一端が頭頂に対向する
と共に他端が一方の耳に対向するように、頭部に沿い湾
曲する形状を有する。この第２部材１２の他端に耳当て
部１８が設けられている。その第３部材１３は、一端が
頭頂に対向すると共に他端が他方の耳に対向するよう
に、頭部に沿い湾曲する形状を有する。この第３部材１
３の他端に耳当て部１９が設けられている。その第４部
材１４は、一端が第２部材１２の両端間部分に連結され
ると共に他端が第３部材１３の両端間部分に連結され
る。その第１部材１１の一端と、第２部材１２の一端
と、第３部材１３の一端とは、頭頂に対向する位置で互
いに一体化されている。その第４部材１４の両端間部分
は、第１部材１１、第２部材１２、第３部材１３の各一
端と頭頂との間に配置される。観察者３の後頭部は保持
体４に覆われることなく開放される。

【００１２】その第１部材１１、第２部材１２、第３部
材１３は、例えば合成樹脂から形成される。その第２部
材１２の他端と第３部材１３の他端との間隔を拡大でき
るように、その第２部材１２と第３部材１３とは弾性変
形可能とされている。その第２部材１２の他端と第３部
材１３の他端との間隔は、自然状態において通常の人間
の両耳の間隔よりも小さくされている。これにより、そ
の間隔を縮小させる弾力により、その第２部材１２の他
端は観察者３の一方の耳に耳当て部１８を介して押し付
け可能とされ、その第３部材１３の他端は他方の耳に耳
当て部１９を介して押し付け可能とされている。

【００１３】その第４部材１４の両端間寸法を伸長でき
るように、第４部材１４は弾性変形可能とされている。
本実施形態では、その第４部材１４の中央部分は硬質プ
ラスチック等の比較的に弾性の小さい材料から構成さ
れ、両端部分は、その中央部分に一体化される帯状ゴム
等の弾性および可撓性を有する材料から構成される。こ
れにより、保持体４を頭部に装着すると、その第４部材
１４は中央部分が頭頂部に沿い、両端部分が頭部に沿っ
て湾曲すると共に弾性的に伸長する。その両端間寸法を
縮小させる弾力により、その第４部材１４の両端間部分
は頭頂に押し付け可能とされている。

【００１４】図３に示すように、その第４部材１４の各
端には球状の連結部材２１が一体化される。第２部材１
２、第３部材１３に形成された内周が球面座とされた凹
部２２に、各連結部材２１が凹部２２の開口を弾性的に
広げることで嵌め合わされ、これにより、その第４部材
１４は第２部材１２と第３部材１３とに連結されてい
る。その連結部材２１は凹部２２内で回転可能とされ、
これにより、その第４部材１４が第２部材１２と第３部
材１３とに対してなす角度を任意方向に変更できるの
で、その第４部材１４を円滑に頭部に沿わせることが可
能とされている。

【００１５】その第２部材１２の他端を耳当て部１８を
介して一方の耳に押し付け、その第３部材１３の他端を
耳当て部１９を介して他方の耳に押し付け、その第４部
材１４を頭頂に押し付けた状態で、その第１部材１１の
他端を額にパッド２５を介して当てることが可能とされ
ている。また、その第４部材１４の両端間部分を、その
第１部材１１、第２部材１２、第３部材１３の各一端と
頭頂とで挟み込むことが可能とされている。その第１部
材１１の一端の頭頂との対向面にはパッド２４が取り付
けられている。

【００１６】その第１部材１１の他端に上記画像表示光
出射装置２が、観察者３の顔面の前方に配置されるよう
に連結される。この画像表示光出射装置２は、図４に示
すように、ケース５と、このケース５内に観察者３の両
眼に対向配置される左右一対の表示ユニット６とを有す
る。各表示ユニット６は、バックライト６ａと、液晶表
示パネル６ｂと、レンズ系６ｃとにより構成される。そ
のバックライト６ａから出射される光が液晶表示パネル
６ｂ、レンズ系６ｃを通過することで画像表示光Ｌとな
る。左方の表示ユニット６から出射される画像表示光Ｌ
が観察者３の左目に至り、右方の表示ユニット６から出
射される画像表示光Ｌが観察者３の右目に至ることで、
観察者３に画像が視認される。そのバックライト６ａと
しては、冷陰極管やハロゲンランプ等を用いることがで
きる。ハロゲンランプを用いる場合、調光用電圧調整
器、吸熱フィルタ、光散乱板を併用するのが好ましい。
その液晶表示パネル６ｂは透過型のものが用いられる。
なお、バックライト６ａと液晶表示パネル６ｂに代えて
ブラウン管ディスプレイ等の自発光型の画像表示器を用
いてもよい。そのレンズ系６ｃは、液晶表示パネル６ｂ
により形成される画像を前遠方に位置する拡大像として
観察者３に視認させる。

【００１７】図５に示すように、その画像表示光出射装
置２のケース５の上部は、その第１部材１１の他端から
突出する支持シャフト３１に揺動可能に吊り下げ状に連
結される。その揺動軸は観察者３の左右方向に平行とさ
れることで、その画像表示光出射装置２を図５において
２点鎖線で示すように観察者３の顔面から前方に揺動さ
せることができる。その揺動１部材の揺動は支持シャフ
ト３１とケース５との間の摩擦に抗して行うことが必要
とされ、これにより、その画像表示光出射装置２の保持
体４に対する姿勢が保持可能とされている。

【００１８】図６の（１）、（２）、（３）に示すよう
に、各耳当て部１８、１９は、観察者３の耳に向かい音
を発するように配置されるスピーカ４１と、このスピー
カ４１を覆う円筒形のハウジング４２と、パッド４３と
を有する。

【００１９】各ハウジング４２に、観察者３の耳に向か
い開口する音声出口４２ａと、この音声出口４２ａとス
ピーカ４１とを連絡する音声通路４２ｂと、その音声通
路４２ｂに通じると共に観察者３の頭部の外方に向かい
開口する音声導入口４２ｃとが設けられている。その音
声出口４２ａを閉鎖するように、そのハウジング４２に
パッド４３が取り付けられている。そのパッド４３を介
して耳当て部１８、１９は観察者３の耳に押し付けられ
る。

【００２０】各ハウジング４２の外側に突出部４４が設
けられ、この突出部４４の先端に球状の連結部材４５が
一体化される。第２部材１２、第３部材１３に形成され
た内周が球面座とされた凹部４６に、各連結部材４５が
凹部４６の開口を弾性的に広げることで嵌め合わされ、
これにより、一方の耳当て部１８は第２部材１２に、他
方の耳当て部１９は第３部材１３に連結される。その連
結部材４５は凹部４６内で回転可能とされ、これによ
り、各耳当て部１８、１９は任意方向に揺動できるの
で、各耳当て部１８、１９を円滑に耳に沿わせることが
可能とされている。なお、各ハウジング４２と第２部材
１２、第３部材１３とは、可撓性を有する索体４７によ
り連結されている。これにより、各耳当て部１８、１９
の第２部材１２、第３部材１３に対する揺動量が制限さ
れ、各スピーカ４１に接続される音声信号伝送用ケーブ
ルが過度に捩じれるのを防止できる。なお、その索体４
７の長さと取り付け位置とは、左右方向回りの揺動量
が、上下方向回りと前後方向回りの揺動量よりも少なく
なるように設定されるのが好ましい。

【００２１】図２、図７に示すように、各表示ユニット
６と各スピーカ４１は、外部制御ユニット５１にケーブ
ル５２を介して接続される。そのケーブル５２は、中空
とされる保持体４の第１部材１１、第２部材１２、第３
部材１３の内部を通って各表示ユニット６と各スピーカ
４１に接続される。図８に示すように、その第２部材１
２に形成される通孔１２ａに合成樹脂等の弾性材製の略
Ｌ字形の導管６１が挿通される。そのケーブル５２は、
その導管６１を通して第２部材１２の内部に導入された
後に分岐され、各表示ユニット６とスピーカ４１に至
る。その導管６１の一端に、通孔１２ａの内径よりも大
きな外径を有する一対の段差部６１ａ、６１ｂが形成さ
れ、両段差部６１ａ、６１ｂの間の外径は通孔１２ａの
内径よりも僅かに小さくされる。また、その導管６１は
切欠６１ｃを有する。これにより、その一方の段差部６
１ａの外径を通孔１２ａの内径よりも小さくなるように
弾性的に縮小することで、通孔１２ａに導管６１を回転
可能に挿通することが可能とされている。その導管６１
の回転によって、頭部装着型表示装置１からケーブル５
２が延び出る方向が変更可能とされている。その導管６
１の回転軸は上下方向に沿うのが好ましい。

【００２２】その外部制御ユニット５１は、各表示ユニ
ット６に接続される表示コントローラ５２と、各スピー
カ４１に接続される音声信号発生装置５４と、その表示
コントローラ５２と音声信号発生装置５４とに接続され
る制御装置５３とを備える。その制御装置５３に、モニ
タ５５、キーボード型入力装置５６、および図９に示す
携帯型入力装置５７が接続される。

【００２３】その制御装置５３は、例えばＣＤ−ＲＯＭ
やハードディスク等の記憶媒体に記憶されたり、通信手
段を介して送られてくるプログラムに従い、表示コント
ローラ５２を介して各表示ユニット６に画像信号を出力
し、音声信号発生装置５４を介して各スピーカ４１に音
声信号を出力する。各表示ユニット６が画像信号に対応
する画像表示光を出射し、各スピーカ４１が音声信号に
対応する音声を発することで、観察者３は画像を視認す
ると共に音声を聴くことができる。その観察者３に視認
される画像はモニタ５５に表示される。なお、左方の表
示ユニット６により表示される画像と右方の表示ユニッ
トにより表示される画像とは同一でもよいし、観察者３
に立体的な画像を視認させるために異なるものでもよ
い。また、左方のスピーカ４１から発せられる音声と右
方のスピーカ４１から発せられる音声とは、同一でもよ
いし、ステレオ効果を得るために異なるものでもよい。

【００２４】図１０は、各表示ユニット６により表示さ
れる画像の一例を示す。その画像は英語の発声練習用情
報７０を示す。この際、その発声練習用情報７０に対応
する音声情報が各スピーカ４１から発せられる。その表
示画面はスイッチ７１を含み、そのスイッチ７１をキー
ボード型入力装置５６あるいは携帯型入力装置５７によ
り操作することで、表示画像や発生音声の変更や制御の
終了等がなされる。各入力装置５６、５７の操作は、観
察者３が行ってもよいし、観察者３以外の者が行っても
よい。

【００２５】上記構成において、第１部材１１の他端を
額に当て、その両端間部分を頭頂に押し付けて第４部材
１４を弾性的に伸長させ、第２部材１２の他端と第３部
材１３の他端との間隔を弾性的に拡大させて一方の耳に
第２部材１２を耳当て部１８を介して押し付け、他方の
耳に第３部材１３の他端を耳当て部１９を介して押し付
けることで、保持体４は頭部に額と頭頂と両耳の４点に
おいて支持される。これにより、保持体４は装着時に不
安定になることはなく、しかも、容易に着脱できる。さ
らに、保持体４は頭頂において第４部材１４を介して支
持されるだけでなく、第１部材１１、第２部材１２、第
３部材１３の各一端を介して支持されるので、保持体４
の安定度を増すことができる。また、画像表示光出射装
置２を観察者３の顔面から前方に向かい揺動させること
で、観察者３の窮屈感を緩和できる。その揺動量の調節
により画像表示位置を調節できる。

【００２６】上記構成によれば、各耳当て部１９のスピ
ーカ４１は保持体４に観察者３の耳に向かい音を発する
ように設けられ、その音は図６の（１）において１点鎖
線で示すようにハウジング４２内の音声通路４２ｂと音
声出口４２ａを介して観察者３の耳に至るので、スピー
カ４１の発する音が外部に漏れるのを防止できる。ま
た、そのハウジング４２に、その音声通路４２ｂに通じ
ると共に観察者３の頭部の外方に向かい開口する音声導
入口４２ｃが設けられているので、図６の（１）におい
て２点鎖線で示すように観察者の周囲の音声を音声導入
口４２ｃからハウジング４２内に導入し、音声通路４２
ｂと音声出口４２ａを介して観察者３の耳に導くことが
できる。これにより、観察者は周囲の音声を聴くことが
でき、自身の発した音声や周囲の人間の発した音声を聴
きつつ行う教育用シュミレーション等に利用できる。例
えば、上記英語の発声練習用情報７０に対応する音声情
報を各スピーカ４１から聴く観察者３が、その音声情報
に従って発音し、その発音に関して側にいる指導者が口
の動きや発声等について観察者３に指示する場合に、自
らが発した音声も指導者の指示も聴くことができる。

【００２７】また、上記実施形態では、頭部装着型表示
装置１からケーブル５２が延び出る方向が変更可能とさ
れているので、観察者３が頭部や体の向きを変更した際
にケーブル５２が捩じれるのを防止でき、ケーブル５２
が観察者３の脚等に絡みつくのを防止できる。

【００２８】図１１は第１変形例を示す。上記実施形態
との相違は、第１部材１１の外側にレール１１ａを設
け、そのレール１１ａに沿い移動可能な移動体９０に画
像表示光出射装置２を取り付けることで、画像の表示位
置を調節可能にしている。他は上記実施形態と同様で、
同一部分は同一符号で示す。

【００２９】図１２の（１）、（２）は第２変形例を示
す。上記実施形態との相違は、第４部材１４と観察者３
の額との間に、その額の全幅に亘るパッド２５′を有す
る。そのパッド２５′の両端間は第４部材１４に接続さ
れ、両端に連結部材２５″が取り付けられる。その連結
部材２５″は第２部材１２、第３部材１３に開口９６か
ら挿入され、上下に変位可能とされている。これによ
り、観察者３の額との間に隙間ができないようにパッド
２５″を動かすことが可能とされ、安定性のよい装着感
が得られる。他は上記実施形態と同様で、同一部分は同
一符号で示す。

【００３０】なお、本発明は上記実施形態や変形例に限
定されない。例えば、図１に２点鎖線で示すように頭部
装着型表示装置１にヘッドモーションセンサ９５を取り
付け、観察者３の頭部の動きの検知信号を制御装置５３
に入力し、その頭部の動きに伴い表示画像が変化するよ
うにしてもよい。また、表示ユニット６やスピーカ４１
は単一であってもよい。また、観察者に装着される無線
通信装置を介して外部制御ユニットから頭部装着型表示
装置に無線により画像信号と音声信号を送るようにして
もよい。また、外部制御ユニットに複数の頭部装着型表
示装置を接続し、多くの観察者が同時に教育や訓練等を
受けることができるようにしてもよく、この場合、各頭
部装着型表示装置により提供される情報は互いに同一で
も異なるものでもよい。また、提示される情報の内容は
特に限定されない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、スピーカの発する音を
外部に漏れるのを防止しつつ観察者の耳に導き、しかも
観察者が周囲の音声を聴くことができ、自身の発した音
声や周囲の人間の発した音声を聴きつつ行う教育用シュ
ミレーション等に利用するのに適した頭部装着型表示装
置を提供できる。

【００３２】

【本発明の実施態様】本発明の頭部装着型表示装置にお
いて、保持体は、一端が観察者の頭頂に対向すると共に
他端が額に対向する第１部材と、一端が頭頂に対向する
と共に他端が一方の耳に対向する第２部材と、一端が頭
頂に対向すると共に他端が他方の耳に対向する第３部材
と、一端が第２部材の両端間部分に連結されると共に他
端が第３部材の両端間部分に連結される第４部材とを有
し、その第１部材の一端と、第２部材の一端と、第３部
材の一端とは、頭頂に対向する位置で互いに一体化さ
れ、その第４部材の両端間部分は、その第１部材、第２
部材、第３部材の各一端と頭頂との間に配置され、その
第１部材の他端に前記画像表示光出射装置が連結され、
その第２部材の他端と第３部材の他端との間隔を拡大で
きるように、第２部材と第３部材とは弾性変形可能とさ
れ、その間隔を縮小させる弾力により、その第２部材の
他端は一方の耳に押し付け可能とされ、その第３部材の
他端は他方の耳に押し付け可能とされ、その第４部材の
両端間寸法を伸長できるように、第４部材は弾性変形可
能とされ、その両端間寸法を縮小させる弾力により、そ
の第４部材の両端間部分は頭頂に押し付け可能とされ、
その第２部材の他端を一方の耳に押し付け、その第３部
材の他端を他方の耳に押し付け、その第４部材の両端間
部分を頭頂に押し付けた状態で、その第１部材の他端を
額に当てることが可能とされているのが好ましい。これ
により、第１部材の他端を額に当て、その両端間部分を
頭頂に押し付けて第４部材を弾性的に伸長させ、第２部
材の他端と第３部材の他端との間隔を弾性的に拡大させ
て一方の耳に第２部材の他端を押し付け、他方の耳に第
３部材の他端を押し付けることで、保持体は頭部に額と
頭頂と両耳の４点において支持される。これにより、保
持体は装着時に不安定になることはなく、しかも、容易
に着脱できる。

【００３３】本発明の頭部装着型表示装置において、そ
の第４部材の両端間部分を、その第１部材、第２部材、
第３部材の各一端と頭頂とで挟み込むことが可能とされ
ているのが好ましい。これにより、保持体は頭頂におい
て第４部材を介して支持されるだけでなく、第１部材、
第２部材、第３部材の各一端を介して支持されるので、
装着時の保持体の安定度を増すことができる。

【００３４】その画像表示光出射装置は、観察者の顔面
の前方に配置されると共に、その顔面から前方に向かい
揺動可能に第１部材の他端に吊り下げ状に連結されてい
るのが好ましい。これにより、その画像表示光出射装置
を観察者の顔面から前方に向かい揺動させることで、観
察者の窮屈感を緩和できる。その揺動量の調節により画
像表示位置を調節できる。

【００３５】本発明の頭部装着型表示装置は外部制御ユ
ニットにケーブルを介して接続され、そのケーブルは頭
部装着型表示装置に回転可能に挿入された部材に挿通さ
れ、その部材の回転により頭部装着型表示装置からケー
ブルが延び出る方向が変更可能とされているのが好まし
い。これにより、ケーブルが捩じれるのを防止して観察
者の脚等に絡みつくのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の斜視
図

【図２】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の使用
状態を示す図

【図３】本発明の実施形態の第４部材の取り付け状態を
示す断面図

【図４】本発明の実施形態の画像表示光出射装置の構成
説明図

【図５】本発明の実施形態の画像表示光出射装置の取り
付け状態を示す図

【図６】本発明の実施形態の耳当て部の（１）は断面
図、（２）は正面図、（３）は側面図

【図７】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の制御
系の構成説明図

【図８】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置とケー
ブルとの接続構造の説明図

【図９】本発明の実施形態の携帯型入力装置の斜視図

【図１０】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置によ
る表示例を示す図

【図１１】本発明の第１変形例の頭部装着型表示装置の
斜視図

【図１２】本発明の第２変形例の頭部装着型表示装置の
（１）は斜視図、（２）は部分平断面図

【符号の説明】

２ 画像表示光出射装置 ３ 観察者 ４ 保持体 １８、１９ 耳当て部 ４１ スピーカ ４２ ハウジング ４２ａ 音声出口 ４２ｂ 音声通路 ４２ｃ 音声導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示光出射装置と、 その画像表示光出射装置を保持すると共に観察者の頭部
   に装着される保持体と、 その保持体に設けられる耳当て部とを備え、 その耳当て部は、観察者の耳に向かい音を発するように
   配置されるスピーカと、このスピーカを覆うハウジング
   とを有し、 そのハウジングに、観察者の耳に向かい開口する音声出
   口と、この音声出口とスピーカとを連絡する音声通路
   と、その音声通路に通じると共に観察者の頭部の外方に
   向かい開口する音声導入口とが設けられている頭部装着
   型表示装置。