JPH1175142A - ヘッドマウンテッドディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データを送るためのケーブルや電源を供
給するためのケーブルをなくすことにより、装着者の移
動や動きを妨げるようなおそれのないヘッドマウンテッ
ドディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 バイザ部２に画像を表示する表示部２ａ
を備えた装置本体１の後部に、画像データを受信する無
線モデムと電源バッテリを通信電源ユニット５として装
着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装着者の頭部に装
着し、この装着者の目の前に画像を表示するヘッドマウ
ンテッドディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘッドマウンテッドディスプレイ（Helm
et/Head Mounted Display ）装置（以下、必要な場合以
外はＨＭＤ装置とする）は、装着者の頭部に装着して目
の前に画像（静止画だけでなく動画であってもよい）を
表示するので、この画像を見ながら比較的自由に体を動
かしたりある程度の範囲で移動することができ、この際
に両手も自由に使うことができる。また、このＨＭＤ装
置には、画像だけでなく音声も再生できるようにしたも
のがある。このようなＨＭＤ装置は、随時インストラク
タからの指示に従って実際の動作を行いながら訓練を行
うような教育学習用や、展示会を見学する観客に各展示
品の説明を行うための案内用として利用したり、各種ア
ミューズメントの用途に使用されている。また、コンピ
ュータ等からの指示に従って保管物の仕分けを行うピッ
キング作業に用いた場合にも、作業者が両手を自由に使
いながら１点ずつ確実に仕分けを行うことができるの
で、リスト用紙を手に持って作業を行う場合に比べ、作
業の確実性と能率の向上を図ることができる。さらに、
航空機のパイロット等に装着させた場合には、自由な移
動は不要となるが、操縦の邪魔をすることなく、頭を動
かしても常に視野の中に指示や情報を提示することがで
きるようになる。

【０００３】従来のＨＭＤ装置は、例えば図５に示すよ
うに、装着者Ａの頭部にヘルメット状の装置本体１をか
ぶせて装着し、この装置本体１の後部に接続したケーブ
ル８を介して外部モジュール７から画像データを送るよ
うにしていた。また、図６に示すように、装着者Ａの腰
に無線モデム等の通信装置９を取り付け、この通信装置
９と頭部の装置本体１とをケーブル８で接続することに
より、外部モジュール７から無線通信によって通信装置
９に送られて来た画像データを装置本体１の表示装置で
表示させるようにしたＨＭＤ装置もあった。なお、この
場合には、電源を外部からケーブル８を介して供給する
ことができないので、電源バッテリを通信装置９と共
に、又は、通信装置９とは別に装着者Ａの腰等に取り付
ける必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示し
た従来のＨＭＤ装置は、装置本体１が外部モジュール７
にケーブル８を介して接続されているので、このケーブ
ル８の長さの範囲内でしか移動することができず、しか
も、頻繁に方向転換等を行うと、ケーブル８が絡まって
自由な移動が妨げられる場合が生じるという問題があっ
た。また、移動が不要な航空機のパイロット等が装着者
Ａとなる場合にも、緊急時にコックピット等から脱出し
ようとすると、このケーブル８が脱出の妨げになるおそ
れがあるという問題が生じる。

【０００５】これに対して、図６に示した従来のＨＭＤ
装置は、画像データが外部モジュール７から無線通信に
よって送られて来るので、この無線が届く範囲内であれ
ば装着者Ａの移動が妨げられるようなおそれはなくな
る。しかし、腰に装着した通信装置９と装置本体１との
間がケーブル８で接続されるので、首や上半身を大きく
動かすような作業を行う場合には、このケーブル８が邪
魔になるのを避けることはできず、装着者Ａが煩わしい
思いをするという問題が生じる。また、装着者Ａが狭い
場所を移動する場合には、このケーブル８が突起物等に
引っ掛かり、首が引っ張られたり接続部を破損するおそ
れが生じるという問題もあった。さらに、ＨＭＤ装置の
装着の際には、装置本体１を頭部にかぶると共に、通信
装置９や電源バッテリも腰等に取り付けなければなら
ず、装着作業が面倒になるという問題もあった。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、画像データを受信する受信装置とこの画像デ
ータを表示する表示装置とこれらの電源装置とを装置本
体に装備することにより、ケーブルが装着者の移動や動
きを妨げるようなおそれのないＨＭＤ装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のヘッドマウン
テッドディスプレイ装置（ＨＭＤ装置）は、外部から電
波や光等の空間伝搬信号として送られて来た画像データ
を受信装置が受信するので、装着者がケーブルの長さ等
によって移動を制限されるようなことがなくなる。ま
た、装着者の頭部に装着される装置本体に表示装置と共
にこの受信装置と電源装置が装備されるので、身体の他
の場所に受信装置や電源装置を取り付けて装置本体との
間をケーブルで接続するというような必要がなくなり、
このケーブルが装着者の動きの邪魔になったり、突起物
に引っ掛かり破損するようなおそれもなくなる。さら
に、装着者は、この装置本体を頭部にかぶるだけで装着
が完了するので、装着作業が煩わしくなるようなことも
なくなる。

【０００８】請求項２のＨＭＤ装置は、画像データのみ
ならず音声データも再生できるので、装着者により詳細
な説明や確実な指示を与えたり、その他、音楽等を聴か
せることもできるようになる。なお、この音声データ
は、画像データとは無関係に再生してもよい。

【０００９】請求項３のＨＭＤ装置は、受信装置が外部
からのデータを受信するだけでなく、この外部にデータ
を送ることもできるので、装着者の状況等に応じた指示
等を与えることができるようになる。例えば、装着者が
ＣＣＤカメラを装着している場合、このＣＣＤカメラで
撮像した映像を外部に送れば、高度な画像処理等を高速
で実行することも可能となるので、その処理結果を表示
する画像データやその処理結果に応じた指示を示す画像
データを送りＨＭＤ装置に表示させることができるよう
になる。

【００１０】請求項４のＨＭＤ装置は、重い電源装置が
装置本体の後部に装備されるので、この装置本体の前部
に突出して装備される表示装置との間で重さのバランス
を取り易くなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１２】図１〜図４は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１はＨＭＤ装置の装置本体の外観を示す
斜視図、図２はＨＭＤ装置の装置本体を装着者に装着し
た状態を示す側面図、図３はＨＭＤ装置の使用例を示す
ブロック図、図４は図３のＨＭＤ装置に表示された画像
を示す図である。なお、図５〜図６に示した従来例と同
様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００１３】本実施形態のＨＭＤ装置の装置本体１は、
図１に示すように、バイザ部２の後方両端部にフレーム
３を取り付けている。フレーム３は、後部が円弧状とな
ったＵ字型の枠体であり、左右の前端部がバイザ部２の
両端に取り付けられている。また、このフレーム３の後
部中央とバイザ部２の後部中央との間には、上方に突出
する半円状の上部フレーム４が取り付けられている。さ
らに、フレーム３の後部には、通信電源ユニット５が取
り付けられている。この装置本体１は、図２に示すよう
に、装着者Ａの頭部にかぶせ、フレーム３で頭部の周囲
を囲むと共に、上部フレーム４を頭頂部で支持させるよ
うにして装着する。

【００１４】バイザ部２は、装着時に装着者Ａの両眼の
前方にそれぞれ配置される表示部２ａと、これらの表示
部２ａの両側後端部からさらに後方にそれぞれ突出する
表示駆動部２ｂとで構成されている。表示部２ａは、装
着者Ａの目の前方にコンバイナを配置すると共に、この
側方に光学レンズと液晶表示装置とバックライトとを配
置したものであり、液晶表示装置に表示された画像をコ
ンバイナで反射させることにより、この画像があたかも
遠方にあるかのように遠方虚像として装着者Ａに表示す
るものである。また、コンバイナは、ハーフミラーであ
るため、装着者Ａは、前方の光景に重ねてこの画像を見
ることができる。表示駆動部２ｂは、画像データを表示
部２ａの液晶表示装置に順次送りドットマトリクス方式
により表示させるドライバである。

【００１５】通信電源ユニット５は、無線モデムと電源
バッテリからなる。無線モデムは、電波を用いて外部と
通信することにより画像データを受信する通信装置であ
る。この画像データは、双方の表示部２ａで共通のもの
であってもよいし、立体画像を構成するものであっても
よい。電源バッテリは、この無線モデムやバイザ部２に
おける表示部２ａのバックライト及び液晶表示装置や表
示駆動部２ｂに電源を供給するバッテリである。無線モ
デムは、近年の電子回路技術の向上に伴い、十分に小型
軽量化することができる。また、電子機器の省電力化の
進歩と電池技術の向上に伴い、電源バッテリも比較的小
型軽量化が可能となっている。従って、この通信電源ユ
ニット５は、ある程度の重量と容量を要するが、フレー
ム３の後部に配置することは十分に可能となる。しか
も、従来のＨＭＤ装置であれば、表示部２ａのある前方
部分が特に重くなりがちであったが、このように通信電
源ユニット５をフレーム３の後部に取り付けると、前方
のバイザ部２の重量と均衡させることができ、バランス
の良いＨＭＤ装置とすることができる。

【００１６】フレーム３は、上記バイザ部２と通信電源
ユニット５とを支持して装着者Ａの頭部に保持させるた
めの枠体であり、通信電源ユニット５の無線モデムで受
信した画像データをバイザ部２の表示駆動部２ｂに送る
ための信号線と、通信電源ユニット５の電源バッテリか
らバイザ部２の表示駆動部２ｂや表示部２ａに電源を供
給する電源線とを内部に通すようになっている。上部フ
レーム４は、装置本体１が装着者Ａの頭部に深く嵌まり
込みすぎないようにするための枠体であり、アルミニウ
ム板等によって構成することにより、通信電源ユニット
５の無線モデムに接続して送受信アンテナも兼用するよ
うになっている。

【００１７】上記構成のＨＭＤ装置によれば、外部から
電波によって送られて来た画像データを通信電源ユニッ
ト５の無線モデムが受信して表示部２ａで表示させるの
で、装着者Ａが画像データを送るためのケーブルの長さ
等によって移動を制限されるようなことがなくなる。ま
た、この通信電源ユニット５の無線モデムや電源バッテ
リが、表示部２ａと表示駆動部２ｂからなるバイザ部２
と共に装置本体１に装備されるので、この装置本体１か
らケーブルを引き出して身体の他の場所に取り付けた機
器に接続するというような必要がなくなり、このケーブ
ルが装着者Ａの動きの邪魔になったり、突起物に引っ掛
かり破損するようなおそれもなくなる。さらに、装着者
Ａは、この装置本体１を頭部にかぶるだけで装着が完了
するので、装着作業も極めて容易となる。

【００１８】本実施形態のＨＭＤ装置の使用例を図３及
び図４に基づいて説明する。この使用例では、装着者Ａ
の頭部にＨＭＤ装置の装置本体１を装着すると共に、頭
頂部に小型のＣＣＤカメラ６を装着したフィールド探索
システムについて説明する。この場合、通信電源ユニッ
ト５の無線モデムは、センター側の外部モジュール７か
ら送られて来る画像データを受信すると共に、このＣＣ
Ｄカメラ６で撮像した映像を外部モジュール７に送信す
るようになっている。従って、装着者Ａが探索地域を歩
き回ると、ＣＣＤカメラ６で撮像した映像が外部モジュ
ール７に送られて、まずＣＣＤカメラ映像処理部７ａで
映像信号を取り出し、次にこの映像信号から画像処理演
算部７ｂによって温度が特に高い等の異常のある領域を
抽出し、この抽出データをセントラルコンピュータ７ｃ
に送る。そして、セントラルコンピュータ７ｃは、この
画像処理演算部７ｂが異常な領域を検出すると、シンボ
ル生成部７ｄでその領域を示すシンボル図形を生成さ
せ、画像生成部７ｅに送る。また、この画像生成部７ｅ
には、外部の指示者が操作入力部７ｆを操作することに
より別のシンボル生成部７ｇで生成させたシンボル図形
も送り込まれるようになっている。画像生成部７ｅは、
これらシンボル生成部７ｄ，７ｇから送られて来たシン
ボル図形を合成して画像データとし、ＨＭＤ装置の装置
本体１に送信する。

【００１９】上記フィールド探索システムでは、例えば
装着者Ａが図４に示すような家屋Ｂを見ると、この家屋
Ｂを撮像したＣＣＤカメラ６からの映像が外部モジュー
ル７に送られる。そして、画像処理演算部７ｂがこの家
屋Ｂの屋根に温度が異常に高い領域を検出したとする
と、この領域を示すシンボル図形Ｃを装置本体１に送り
表示部２ａに表示させる。すると、装着者Ａは、表示部
２ａを透過して見た家屋Ｂの光景にこのシンボル図形Ｃ
が重ねて表示されるので、この異常な領域を直ちに識別
することができる。また、この際に、外部の指示者が操
作入力部７ｆを操作してＣＣＤカメラ６の映像の右上方
向を見るように指示すると、この指示を示す右上向きの
矢印のシンボル図形Ｄが装置本体１に送られて表示部２
ａに表示される。従って、装着者Ａは、家屋Ｂの光景や
シンボル図形Ｃと共に、この矢印のシンボル図形Ｄも見
ることができるので、指示者の指示を直ちに理解して行
動することができる。しかも、外部の指示者は、図４に
示した指示コードＥ等の文字データも送ることができる
ので、より詳細な指示を与えることが可能となる。

【００２０】このようにＨＭＤ装置の装置本体１とセン
ター側の外部モジュール７との間で双方向にデータのや
りとりを行うと、センター側から装着者Ａに一方的に指
示を与えるのではなく、この装着者ＡのＣＣＤカメラ６
が捉えた映像に対して画像データをフィードバックさせ
ることができるので、より適切な指示を与えることがで
きるようになる。しかも、ＣＣＤカメラ６が撮像した映
像をセンター側の外部モジュール７で処理することによ
り、大型で高速のコンピュータを使用して高度な画像処
理を高速で実行することができる。もし、ＨＭＤ装置に
このような大型のコンピュータを装備すると、装着者Ａ
の機動性が著しく損なわれるおそれがある。

【００２１】なお、上記実施形態では、通信電源ユニッ
ト５に無線モデムを用いて、電波により画像データを送
信したが、空間を伝搬する信号であれば、必ずしも電波
に限らず、赤外線や可視光等の他の電磁波等を用いる通
信装置を装備することもできる。

【００２２】また、上記実施形態では、受信した画像デ
ータにより画像のみを表示するＨＭＤ装置について説明
したが、音声データも受信できるようにして、装置本体
１に装備した小型スピーカやイヤフォン等からこの音声
を再生できるようにしてもよい。このように音声が再生
できると、装着者Ａにより詳細な説明や確実な指示等を
与えることができ、アミューズメント的な用途では音楽
等を聴かせることもできるようになる。

【００２３】さらに、上記実施形態では、電源バッテリ
を備えた通信電源ユニット５を装置本体１の後部に取り
付けたが、重さのバランスが問題とならないならば、装
置本体１の他の位置に配置することもできる。また、通
信電源ユニット５には、この電源バッテリと共に無線モ
デム等の通信装置も配備したが、通信装置だけを電源バ
ッテリとは別に装置本体１の他の位置に配置することも
できる。

【００２４】さらに、上記実施形態では、表示部２ａに
液晶表示装置を使用したが、本発明はこの表示装置の種
類は問わない。また、上記実施形態では、この表示装置
で表示した画像をコンバイナで反射させることにより遠
方虚像を形成したが、凹面状のコンバイナ単体又は光学
レンズのみでこの遠方虚像を形成することもできる。さ
らに、上記実施形態では、表示部２ａが装着者Ａの両眼
にそれぞれ画像を表示する場合について説明したが、い
ずれか片方の目にのみ画像を表示するようにしてもよ
い。さらに、上記実施形態では、装着者Ａが表示部２ａ
で表示される画像を前方の光景と重ねて見るようにして
いたが、表示部２ａの画像のみが見えるようにすること
もできる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＨＭＤ装置によれば、外部との間にケーブルが不要と
なるので、装着者がこのケーブルによって移動を制限さ
れるようなことがなくなる。また、装置本体と受信装置
や電源装置との間にもケーブルが不要となるので、装着
者がこのケーブルによって動きを邪魔されたり、移動の
際に突起物に引っ掛けて破損するようなおそれもなくな
る。しかも、装置本体を頭部にかぶるだけで装着が完了
するので、装着作業が煩わしくなるようなこともなくな
る。

【００２６】さらに、本発明のＨＭＤ装置は、音声デー
タを再生することもできる。また、外部と双方向の通信
を行うことにより、装着者の状況等に応じた指示等を与
えることもできるようになる。さらに、重い電源装置を
後部に配置して、装置本体の重さのバランスを取り易く
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、ＨＭ
Ｄ装置の装置本体の外観を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、ＨＭ
Ｄ装置の装置本体を装着者に装着した状態を示す側面図
である。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、ＨＭ
Ｄ装置の使用例を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、図３
のＨＭＤ装置に表示された画像を示す図である。

【図５】従来例を示すものであって、ＨＭＤ装置の構成
を示す側面図である。

【図６】従来例を示すものであって、ＨＭＤ装置の他の
構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ バイザ部 ２ａ 表示部 ２ｂ 表示駆動部 ５ 通信電源ユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着者の頭部に装着し、この装着者の目
   の前に画像を表示するヘッドマウンテッドディスプレイ
   装置において、 外部から空間伝搬信号として送られて来る画像データを
   受信する受信装置と、 この受信装置で受信した画像データを装着者の目の前に
   遠方虚像として表示させる表示装置と、 これら表示装置と受信装置に電源を供給する電源装置と
   が装着者の頭部に装着する装置本体に装備されたことを
   特徴とするヘッドマウンテッドディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 前記受信装置が、画像データと共に、又
   は、画像データに代えて送られて来る音声データをも受
   信できるものであり、この受信装置で受信した音声デー
   タを再生する音声再生装置が装置本体に装備されたこと
   を特徴とする請求項１に記載のヘッドマウンテッドディ
   スプレイ装置。
3. 【請求項３】 前記受信装置が、外部にデータを空間伝
   搬信号として送ることができる送受信装置であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウン
   テッドディスプレイ装置。
4. 【請求項４】 前記電源装置が、装着者の頭部に装着す
   る装置本体の後部に装備されたことを特徴とする請求項
   １乃至請求項３のいずれかに記載のヘッドマウンテッド
   ディスプレイ装置。