(57)【要約】【課題】  磁気センサを使用して可動部の正確な動き検出を行うこと。【解決手段】  磁力を用いた音声出力手段と、他部材を支持する支持機構とを具備し、ユーザの頭部に装着可能な携帯装置であって、音声出力手段に対し、支持機構の変位に伴って、変位可能な可動部と、可動部が変位する際に、音声出力手段に対して変位しない固定部と可動部との一方に設けられる検出用磁石と、固定部と可動部とのうち検出用磁石が設けられていない方に設けられ、検出用磁石の磁力線を検出して可動部の動きを検出する検出部とを備え、検出部の検出面は、可動部の移動方向と略平行で、かつ、検出面の法線方向と音声出力手段により発生する磁界が検出領域でなす方向である第１の方向との成す角度が、第１の方向と垂直である第２の方向と検出面の法線方向との成す角度よりも小さくなるように配置される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力を用いた音声出力手段と、他部材を支持する支持機構とを具備し、ユーザの頭部に装着可能な携帯装置であって、
前記音声出力手段に対し、前記支持機構の変位に伴って、変位可能な可動部と、
前記可動部が変位する際に、前記音声出力手段に対して変位しない固定部と前記可動部との一方に設けられる検出用磁石と、
前記固定部と前記可動部とのうち前記検出用磁石が設けられていない方に設けられ、前記検出用磁石の磁力線を検出して前記可動部の動きを検出する検出部とを備え、
前記検出部の検出面は、前記可動部の移動方向と略平行で、かつ、前記検出面の法線方向と前記音声出力手段により発生する磁界が検出領域でなす方向である第１の方向との成す角度が、前記第１の方向と垂直である第２の方向と前記検出面の法線方向との成す角度よりも小さくなるように配置される
ことを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の携帯装置において、
前記検出面および前記検出用磁石は、前記検出用磁石により発生する磁界が検出領域でなす方向である第３の方向と前記検出面の法線方向との成す角度が、前記第２の方向と前記検出面の法線方向と成す角度よりも小さくなるように配置される
ことを特徴とする携帯装置。
【請求項３】
請求項１に記載の携帯装置において、
前記支持機構が支持する部材は、前記画像出力手段である
ことを特徴とする携帯装置。
【請求項４】
請求項３に記載の携帯装置において、
前記画像出力手段は、表示素子と接眼光学系とを有する
ことを特徴とする携帯装置。
【請求項５】
請求項１に記載の携帯装置において、
音声入力用のマイクを備え、
前記支持機構が支持する部材は、前記マイクである
ことを特徴とする携帯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの頭部に電子機器等を装着可能にし、ヘッドホンを有する携帯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイなどの頭部に電子機器を装着する携帯装置に関する技術が考えられている。特許文献１の発明では、表示部を先端に備えたディスプレイアームを、頭部に装着するためのリアアームに対して進退が可能なように構成して、表示部の移動を手動以外の動力で可能にしている。
上述した表示部のような可動部を移動する場合には、携帯装置の性質上、可動部の動き検出が必要である。この検出には、光センサ、磁気センサ、機械的なプッシュスイッチなどが用いられている。
【特許文献１】特開２００４−２５４２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような携帯装置には、音声出力のため、ダイナミック型といわれるコイルと永久磁石との反発および吸引を利用したスピーカが設けられている。したがって、上述した磁気センサは、ダイナミック型スピーカにより発生する磁界の影響を受けるため、頭部に電子機器を装着する携帯装置への使用が困難である。
また、上述した光センサや機械的なプッシュスイッチなどは、身体に装着することに起因するゴミや汚れなどの影響を受けやすいので、動作不良や誤動作が発生しやすい。また、繰り返し使用による耐久性の問題も懸念される。
【０００４】
本発明の携帯装置は、磁気センサを使用して可動部の正確な動き検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の携帯装置は、磁力を用いた音声出力手段と、他部材を支持する支持機構とを具備し、ユーザの頭部に装着可能な携帯装置であって、前記音声出力手段に対し、前記支持機構の変位に伴って、変位可能な可動部と、前記可動部が変位する際に、前記音声出力手段に対して変位しない固定部と前記可動部との一方に設けられる検出用磁石と、前記固定部と前記可動部とのうち前記検出用磁石が設けられていない方に設けられ、前記検出用磁石の磁力線を検出して前記可動部の動きを検出する検出部とを備え、前記検出部の検出面は、前記可動部の移動方向と略平行で、かつ、前記検出面の法線方向と前記音声出力手段により発生する磁界が検出領域でなす方向である第１の方向との成す角度が、前記第１の方向と垂直である第２の方向と前記検出面の法線方向との成す角度よりも小さくなるように配置される。
【０００６】
なお、好ましくは、前記検出面および前記検出用磁石は、前記検出用磁石により発生する磁界が検出領域でなす方向である第３の方向と前記検出面の法線方向との成す角度が、前記第２の方向と前記検出面の法線方向と成す角度よりも小さくなるように配置されても良い。
また、好ましくは、前記支持機構が支持する部材は、前記画像出力手段であっても良い。
【０００７】
また、好ましくは、前記画像出力手段は、表示素子と接眼光学系とを有しても良い。
また、好ましくは、音声入力用のマイクを備え、前記支持機構が支持する部材は、前記マイクであっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の携帯装置によれば、磁気センサを使用して可動部の正確な動き検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
以下、図面に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、ウェアラブルディスプレイ１００の上面外観図である。ウェアラブルディスプレイ１００は、図１に示すように画像表示ユニット１０１、画像表示ユニット１０１を支持する支持アーム１０２、アーム収納部１０３、ヘッドホン１０４および１０５を備える。画像表示ユニット１０１は、内部に透過型ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイなどの画像表示素子１１１とＬＥＤや拡大レンズなどの不図示の光学系とを備える。なお、画像表示素子として、反射型ＬＣＤや、自発光型の素子などの画像表示素子を用いても良い。画像表示ユニット１０１は、支持アーム１０２と一体となって形成される。支持アーム１０２は、不図示の駆動部によりスライドして移動する。画像表示ユニット１０１および支持アーム１０２は、画像観察時には、図１の実線で示す位置に配置され、画像観察時以外の場合には、図１の点線で示す位置に配置される。この結果、画像表示ユニット１０１は、画像観察時以外の場合にはアーム収納部１０３の近傍に配置され、ユーザの視界を遮らない。
【００１０】
アーム収納部１０３は、内部に磁気検出ユニット１１２および制御回路１１３を備える。磁気検出ユニット１１２の詳細は後述する。制御回路１１３は各部と接続され、各部の制御を行う。
図２は、アーム収納部１０３およびヘッドホン１０４近傍の拡大図である。図２に示すように、ヘッドホン１０４は、内部に永久磁石１１４、コイル１１５、振動子１１６を備える。永久磁石１１４は、図２の上方向がＳ極となり、下方向がＮ極となるように着磁している。このため、アーム収納部１０３内は略全て、ヘッドホン１０４の強い磁力により、図２の上から下方向の磁力線で覆われている。
【００１１】
また、アーム収納部１０３は、支持アーム１０２を移動可能に保持する保持構造を内部に有している。そして、支持アーム１０２のうち、少なくともアーム収納部１０３に収納可能な部分は、前述した保持構造に適した形状を有している。
以上説明した構成のウェアラブルディスプレイ１００において、画像表示ユニット１０１を使用した画像観察時には、画像表示ユニット１０１および支持アーム１０２が、図１の実線の位置に配置され、画像非観察時には、画像表示ユニット１０１および支持アーム１０２が、図１の点線の位置に配置される。このような配置位置の検出のため、ウェアラブルディスプレイ１００は、磁気検出ユニット１１２を備える。
【００１２】
図３は、磁気検出ユニット１１２近傍（図２の点線Ｅで囲まれる部分）の拡大図である。
支持アーム１０２のうち、アーム収納部１０３に収納可能な部分における磁気検出ユニット１１２に対向する面には、図３に示すように、着磁している。この着磁している部分は検出用磁石Ｍである。検出用磁石Ｍは、小型の磁石が互い違いの着磁方向で連続的に配置されている。
【００１３】
磁気検出ユニット１１２は、音声出力手段（ヘッドホン１０４）に対して変位しない箇所であるヘッドホン１０４の筐体に固定され、検出用磁石Ｍと対向する部分にホール素子１１８および１１９と検出回路１２０とを備える。検出回路１２０は、図３において、図２で説明したヘッドホン１０４による磁力線と略同じ向きの磁力線のみに反応して検出用磁石Ｍによる磁力線を検出する。
【００１４】
具体的には、支持アーム１０２が移動すると、ホール素子１１８および１１９の近傍を検出用磁石Ｍが順次通過する。このとき、ホール素子１１８および１１９の近傍を、検出用磁石Ｍのうち、Ｓ極が下を向いた磁石が通過するときにのみ、検出回路１２０は抵抗値に基づいて検出信号を出力し、隣のＮ極が下を向いた磁石が通過する際には検出信号を出力しない。検出回路１２０は、ホール素子１１８および１１９の２カ所の素子における検出信号の差異をカウントすることにより、支持アーム１０２の停止位置と方向を検出する。そして、検出結果を制御回路１１３に出力する。制御回路１１３は、この検出結果に基づいて、画像表示ユニット１０１の詳細な位置を検出することができる。
【００１５】
以上説明したように、第１実施形態によれば、磁力を用いた音声出力手段と、画像出力手段を支持する支持機構と、音声出力手段に対し、支持機構の変位に伴って、変位可能な可動部と、可動部に設けられる検出用磁石と、可動部が変位する際に、音声出力手段に対して変位しない固定部に設けられ、検出用磁石の磁力線を検出して可動部の動きを検出する検出部とを備える。そして、検出部の検出面は、可動部の移動方向と略平行で、かつ、検出面の法線方向と音声出力手段により発生する磁界が検出領域でなす方向である第１の方向との成す角度が、第１の方向と垂直である第２の方向と検出面の法線方向との成す角度よりも小さくなるように配置される。
【００１６】
したがって、音声出力手段の永久磁石と常に位置変化をおこさないところに検出部を固定し、検出用磁石が変位しなければ常に一定の磁力を受けられるようにしたので、音声出力により発生する磁界の影響を受けずに、検出用磁石よる検出を行うことができる。それゆえ、磁気センサを使用して可動部の正確な動き検出を行うことができる。また、磁気センサを用いた検出を行うより、動き検出の精度向上が期待できる。さらに、光センサや機械的なプッシュスイッチにおけるゴミや汚れなどの影響や繰り返し使用による耐久性の問題についても改善することが可能となる。すなわち、非接触の磁気センサを使用することにより、ゴミや汚れ、経年変化の影響を受けにくい動き検出機構を持ったウェアラブルディスプレイの構築が可能となり、機器の寿命延長、メンテナンスの必要性の低下といった利用者の利便が図られる。
【００１７】
また、動き検出への影響を抑えることにより、音声出力についても、音声出力ユニットの大型大口径化、強磁界化を図ることが可能となり、ウェアラブルディスプレイの音声出力の高音質化、頭蓋への安定性の向上といった効果が期待できる。
また、第１実施形態によれば、検出面および検出用磁石は、検出用磁石により発生する磁界が検出領域でなす方向である第３の方向と検出面の法線方向との成す角度が、第２の方向と検出面の法線方向と成す角度よりも小さくなるように配置される。したがって、音声出力により発生する磁界の影響を受けずに、効率良く検出用磁石よる検出を行うことができる。
【００１８】
また、第１実施形態によれば、画像出力手段は、ディスプレイを備え、可動部は、ディスプレイを支持するディスプレイ支持部を含む。したがって、ディスプレイ支持部が可動式であるウェアラブルディスプレイにおいて、ディスプレイの正確な動き検出を行うことにより使用感の向上を図ることができる。
また、第１実施形態によれば、ディスプレイは、表示素子と接眼光学系とを有する。したがって、表示素子に表示された画像を接眼光学系で拡大する場合に、視野がけられる問題も回避することができる。
【００１９】
＜第２実施形態＞
以下、図面に基づいて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図４は、ウェアラブルディスプレイ２００の側面外観図である。ウェアラブルディスプレイ２００は、図４に示すように音声入力用のマイク２０１、マイク２０１を支持する支持アーム２０２、ヘッドホン２０３、ヘッドバンド２０４を備える。なお、ウェアラブルディスプレイ２００は、第１実施形態と同様に、画像表示ユニット、画像表示ユニット用の支持アーム、アーム収納部、反対側のヘッドホンなどを備えるが、簡単のため、以下では第２実施形態の特徴部分のみを図示および説明する。
【００２０】
マイク２０１は、支持アーム２０２と一体となって形成される。支持アーム２０２は、不図示の駆動部により軸Ｓを中心として回転する。マイク２０１および支持アーム２０２は、音声入力時には、図４の実線で示す位置に配置され、音声入力時以外の場合には、図４の点線で示す位置に配置される。この結果、マイク２０１は、音声入力時以外の場合にはヘッドバンド２０４の近傍に配置される。
【００２１】
ヘッドホン２０３は、内部の、最も外側の部分に制御ユニット２０５を有する（詳細は後述する）。また、支持アーム２０２は、内部にホール素子２０６を備える。制御ユニット２０５は各部と接続され、各部の制御を行う。
図５は、制御ユニット２０５近傍の拡大図である。図５に示すように、制御ユニット２０５は、検出用磁石２０７および２０８、制御回路２０９を備える。検出用磁石２０７および２０８は、ホール素子２０６に対向する方向がＳ極となり、反対側の方向がＮ極となるように着磁している。また、検出用磁石２０７および２０８は、それぞれ、音声入力時と音声入力時以外の場合のマイク２０１および支持アーム２０２の位置に対応する位置に配置される。
【００２２】
以上説明した構成のウェアラブルディスプレイ２００において、制御回路２０９は、第１実施形態の図２で説明したヘッドホン１０４による磁力線と略同じ向き（図４および図５を平面として見た場合の法線方向）の磁力線のみに反応して検出用磁石２０７および２０８による磁力線を検出する。
具体的には、音声入力時に支持アーム２０２が図４の実線で示す位置に配置されると、支持アーム２０２内のホール素子２０６の近傍に検出用磁石２０７が配置される。このとき、制御回路２０９は、抵抗値に基づいて検出信号を出力する。この結果、支持アーム２０２が図４の実線で示す位置に配置されていることを検出できる。一方、音声入力時以外の場合に支持アーム２０２が図４の点線で示す位置に配置されると、支持アーム２０２内のホール素子２０６の近傍に検出用磁石２０８が配置される。このとき、制御回路２０９は、抵抗値に基づいて検出信号を出力する。この結果、支持アーム２０２が図４の点線で示す位置に配置されていることを検出できる。制御回路２０９は、このようにして、マイク２０１の詳細な位置を検出することができる。
【００２３】
以上説明したように、第２実施形態によれば、他部材を支持する支持機構と、磁力を用いた音声出力手段と、音声出力手段に対し、支持機構の変位に伴って、変位可能な可動部と、可動部が変位する際に、音声出力手段に対して変位しない固定部に設けられる検出用磁石と、可動部に設けられ、検出用磁石の磁力線を検出して可動部の位置を検出する検出部とを備える。そして、検出部の検出面は、第１実施形態と同じ配置関係となるように配置される。すなわち、音声出力手段の永久磁石と検出用磁石とが可動部に対して固定されている。そのため、それぞれの磁石による磁力の相殺により磁界が場所により変化した分布が得られる。したがって、音声出力により発生する磁界が有っても、磁力は場所によって決まった強さを持っているため、効率良く検出用磁石よる検出を行うことができる。
【００２４】
また、第２実施形態によれば、音声入力用のマイクを備え、可動部は、マイクを支持するマイク支持部を含む。したがって、マイク支持部が可動式であるウェアラブルディスプレイにおいて、マイクの正確な動き検出を行うことにより使用感の向上を図ることができる。
なお、第２実施形態において、ホール素子２０６、検出用磁石２０７および２０８は、軸Ｓよりも遠い位置に配置するほど、検出精度の向上が期待できる。
【００２５】
また、第２実施形態では、可動部である支持アーム２０２にホール素子２０６を備え、本体側のヘッドホン２０４の一部に検出用磁石２０７および２０８を備える例を示したが、第１実施形態と同様に、可動部の可動側部材の方に検出用磁石を備え、本体側にホール素子を備える構成としても良い。また、第１実施形態においても、可動部である支持アーム１０２にホール素子を備え、本体側に検出用磁石を備える構成としても良い。何れの場合も、本体および可動部の構成や、検出用磁石および検出回路の構成などに応じて、それぞれの配置位置を決定するのが好ましい。一般に、本体側に検出回路を備える方が、安定した検出を行うことができる。また、検出用磁石および検出回路の重量に応じて、軽い方を可動部に備える構成としても良い。さらに、検出用磁石および検出回路の何れかを複数備え、複数点での検出結果を得ることにより誤差を回避し、検出精度をさらに向上することができる。
【００２６】
また、第２実施形態では、音声入力時と音声入力時以外の場合のマイク２０１および支持アーム２０２の位置に対応する位置に検出用磁石２０７および２０８を備える例を示したが、第１実施形態と同様に、連続的に検出用磁石を配置して、より細かい動き検出を行う構成としても良い。また、第１実施形態においても、収納時と非収納時の画像表示ユニット１０１および支持アーム１０２の位置に対応する位置に検出用磁石を配置する構成としても良い。
【００２７】
また、第１実施形態および第２実施形態では、ホール素子を使用した磁気センサを例に挙げて説明したが、磁気センサの構成はこの例に限定されない。
また、第１実施形態および第２実施形態では、片側のみに画像表示ユニットを備える例を示したが、両側に画像表示ユニットを備えるウェアラブルディスプレイにも同様に本発明を適用することができる。
【００２８】
また、第１実施形態および第２実施形態では、検出面が、可動部の移動方向と略平行である例について説明したが、垂直方向であっても良い。また、検出部が傾きに応じて検出可能である場合には、平行および垂直以外のどのような方向であっても良い。
また、第１実施形態および第２実施形態では、検出面が、音声出力手段により発生する磁界の検出領域内の方向と略垂直である例について説明したが、音声出力手段により発生する磁界が検出領域でなす方向である第１の方向と検出面の法線方向との成す角度が、第１の方向と垂直である第２の方向と検出面の法線方向との成す角度の方向成分よりも小さくなるように配置されれば、垂直でなくても良い。また、検出面が、音声出力手段により発生する磁界の検出領域内の方向と略平行であっても良い。
【００２９】
また、第１実施形態および第２実施形態で説明した各技術を組み合わせても良い。
また、第１実施形態および第２実施形態で説明した以外の可動部についても同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態のウェアラブルディスプレイ１００の上面外観図である。
【図２】アーム収納部１０３およびヘッドホン１０４近傍の拡大図である。
【図３】磁気検出ユニット１１２近傍の拡大図である。
【図４】第２実施形態のウェアラブルディスプレイ２００の側面外観図である。
【図５】制御ユニット２０５近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００・２００…ウェアラブルディスプレイ，１０１…画像表示ユニット，１０２・２０２…支持アーム，１０４・１０５・２０３…ヘッドホン，１１２…磁気検出ユニット，１１３・２０９…制御回路，１１８・１１９・２０６…ホール素子，２０５…制御ユニット，２０７・２０８…検出用磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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