JP2017012264A - リハビリ補助用具およびリハビリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マーカーの取り付けに困ることを解消できると共に、マーカーによってリハビリ運動がスムーズに行われなくなることを防止する。【解決手段】画像を表示し得る頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）１０とともに用いられ、障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ用シート１１０である。リハビリ用シート１１０では、前記画像を表示する位置を指定するための標識となる、前記身体部分に対応づけられたマーカーＭＫ１〜ＭＫ７が、前記身体部分とは異なる位置に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、リハビリ補助用具と、リハビリ装置とに関する。

従来、リハビリ装置として、患者に麻痺した身体部分が動いているように見せる装置が知られている。例えば、特許文献１に記載されたリハビリ装置では、麻痺した手にマーカーを貼り付け、頭部装着型表示装置を用いることによって、マーカーによって認識された手の表示位置に、動作の手本となる動画を表示する。

特開２０１５−３９５２２号公報 特開２０１５−１０３０１０号公報

特許文献１に記載されたリハビリ装置では、麻痺した手にマーカーを貼り付ける必要があるが、麻痺した手は不自由な部分であり、マーカーの取り付けが容易でないという問題が発生した。また、マーカーが手の動きの妨げになって、リハビリ運動をスムーズに行うことができない虞があった。この他、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態は、画像を表示し得る身体装着型表示装置とともに用いられ、障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ補助用具である。このリハビリ補助用具では、前記画像を表示する位置を指定するための標識となる、前記身体部分に対応づけられたマーカーが、前記身体部分とは異なる位置に設けられている。この形態のリハビリ補助用具によれば、障害のある身体部分にマーカーを取り付ける必要がないことから、マーカーの取り付けに困ることを解消できると共に、マーカーによってリハビリ運動がスムーズに行われなくなることを防止できる。

（２）前記形態のリハビリ補助用具において、前記身体部分が配置され得る平面部を備え、前記マーカーが、前記平面部に設けられていてもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、頭部装着型表示装置において、平面部に配置された身体部分に重畳させて、拡張現実感画像を表示することが可能となる。したがって、この形態のリハビリ補助用具を用いることで、リハビリ効果を高めることができる。

（３）前記形態のリハビリ補助用具において、前記身体部分の複数箇所のそれぞれと対応する複数の前記マーカーを有していてもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、頭部装着型表示装置において、拡張現実感画像をより正確に身体部分に重ね合わせて表示することができる。

（４）前記形態のリハビリ補助用具において、前記身体部分は、手であり、前記各マーカーは、前記手の各指に対応づけられていてもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、手のリハビリに活用することができる。

（５）前記形態のリハビリ補助用具において、前記身体部分の配置位置を示すためのイラスト画像が印刷されていてもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、使用者は、障害のある身体部分をいずれの位置に配置するかを容易に知ることができることから、使い勝手がよい。

（６）前記形態のリハビリ補助用具において、前記マーカーは、配設位置を変更し得る構成であってもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、使用者の障害のある身体部分の形に合わせてマーカーの配設位置を変更できることから、拡張現実感画像をより現実感を高めたものにできる。

（７）前記形態のリハビリ補助用具において、前記画像は、前記身体部分の正常な動作を示す動画であってもよい。この形態のリハビリ補助用具によれば、使用者は、障害のある身体部分についての正常な動作を見本としてリハビリを行うことが可能となることから、リハビリ効果を高めることができる。

（８）本発明の他の形態は、障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ装置である。このリハビリ装置は、画像を表示し得る表示装置と、リハビリ補助用具と、を備え、前記リハビリ補助用具において、前記画像を表示する位置を指定するための標識となる、前記身体部分に対応づけられたマーカーが、前記身体部分とは異なる位置に設けられている。この形態のリハビリ装置によれば、前記形態のリハビリ補助用具と同様に、マーカーの取り付けに困ることを解消できると共に、マーカーによってリハビリ運動がスムーズに行われなくなることを防止できる。

（９）前記形態のリハビリ装置において、前記リハビリ補助用具は、前記身体部分の複数箇所のそれぞれと対応する複数の前記マーカーを有し、前記表示装置は、前記各マーカーを撮影するマーカー撮影部と、前記マーカー撮影部によって撮影された各マーカーの位置に基づいて、前記画像の大きさと表示位置とを調整して、前記の表示を行うリハビリ処理部と、を備えていてもよい。この形態のリハビリ装置によれば、画像の大きさと表示位置とを適切に調整することができる。

（１０）前記形態のリハビリ装置において、前記リハビリ処理部は、前記マーカー撮影部によって撮影された各マーカーの傾斜角度に基づいて、前記画像の形状を変形して、前記画像の表示を行ってもよい。この形態のリハビリ装置によれば、画像の形状を適切に調整することができる。

第１実施形態としてのリハビリ装置の全体構成を示す説明図である。 左眼用表示部の構成を詳細に示す説明図である。 頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）の構成を機能的に示すブロック図である。 リハビリ用シートの使用の態様を示す説明図である。 右手専用のリハビリ用シートを示す平面図である。 リハビリ処理を示すフローチャートである。 運動モデルの一例を示す説明図である。 再生時において使用者によって視認される画像の一例を示す説明図である。 第１実施形態の第２の変形例におけるＨＭＤの使用の形態を示す説明図である。 使用者によって視認されるリハビリ用シートおよびその周辺を示す説明図である。 第２の変形例によって再生される動画の一フレームを示す説明図である。 第２実施形態としてのリハビリ用プレートを示す説明図である。

次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としてのリハビリ装置１００の全体構成を示す説明図である。図示するように、リハビリ装置１００は、頭部装着型表示装置１０と、リハビリ用シート１１０とを備える。リハビリ装置１００は、手の関節の曲げ伸ばしを補助することによって、手の機能を回復させるためのものである。まず、頭部装着型表示装置１０について説明する。

Ａ−２．頭部装着型表示装置の構成：
頭部装着型表示装置１０は、頭部に装着する表示装置であり、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ）とも呼ばれる。ＨＭＤ１０は、使用者が、虚像を視認すると同時に現実空間も視認可能な光学透過型（シースルー型）である。

ＨＭＤ１０は、眼鏡のような形状を有する表示装置２０と、制御装置（コントローラー）７０とを備える。表示装置２０と制御装置７０との間は、有線または無線で、通信可能に接続される。本実施形態では、表示装置２０と制御装置７０とが、有線のケーブル９０で接続されている。制御装置７０は、表示装置２０との間で、ケーブル９０を介して、画像の信号（画像信号）や制御の信号（制御信号）を通信する。

表示装置２０は、左眼用の表示部（左眼用表示部）３０Ｌと、右眼用の表示部（右眼用表示部）３０Ｒとを備える。

左眼用表示部３０Ｌは、左眼用の画像形成部（左眼用画像形成部）３２Ｌと、左眼用の導光部（図２に示される左眼用導光部３４Ｌ）と、左眼用の反射部（左眼用反射部）３６Ｌと、左眼用シェード３８Ｌとを備える。右眼用表示部３０Ｒは、右眼用の画像形成部（右眼用画像形成部）３２Ｒと、右眼用の導光部（図２に示される左眼用導光部３４Ｌと同様なもの）と、右眼用の反射部（右眼用反射部）３６Ｒと、右眼用シェード３８Ｒとを備える。

図２は、左眼用表示部３０Ｌの構成を詳細に示す説明図である。図２は、左眼用表示部３０Ｌを真上から見た図である。左眼用表示部３０Ｌに備えられる左眼用画像形成部３２Ｌは、メガネのテンプル（つる）の根元部分に配置され、左眼用の画像生成部（左眼用画像生成部）３２１Ｌと、左眼用の投射光学系（左眼用投射光学系）３２２Ｌとを備える。

左眼用画像生成部３２１Ｌは、左眼用のバックライトの光源（左眼用バックライト光源）ＢＬと、左眼用の光変調素子（左眼用光変調素子）ＬＭとを備える。バックライト光源ＢＬは、本実施形態では、赤色、緑色および青色といった発光色ごとの光源の集合から構成されている。各光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。光変調素子ＬＭは、本実施形態では、表示素子である液晶表示デバイスによって構成されている。

左眼用表示部３０Ｌは、次のように作用する。左眼用画像生成部３２１Ｌに、制御装置７０（図１）から左眼用の画像信号が入力されると、左眼用バックライト光源ＢＬの各光源が、赤色光、緑色光および青色光を射出する。各光源から射出された赤色光、緑色光および青色光は拡散して、左眼用光変調素子ＬＭに投射される。左眼用光変調素子ＬＭは、制御装置７０から左眼用画像生成部３２１Ｌに入力された画像信号に応じて、投射された赤色光、緑色光および青色光を空間変調することにより、画像信号に応じた画像光を射出する。

左眼用投射光学系３２２Ｌは、例えば、投射レンズ群から構成され、左眼用画像生成部３２１Ｌの左眼用光変調素子ＬＭから射出された画像光を投射して、平行な状態の光束にする。左眼用投射光学系３２２Ｌにより平行な状態の光束にされた画像光は、左眼用導光部３４Ｌに投射される。

左眼用導光部３４Ｌは、左眼用投射光学系３２２Ｌからの画像光を、左眼用反射部３６Ｌが有する三角プリズムの予め定められた面（半透過反射面）に導く。左眼用反射部３６Ｌに形成されている半透過反射面の表裏のうち、装着時に使用者の左眼ＥＹに向く側には、ミラー層などの反射コーティングが施されている。左眼用反射部３６Ｌに形成されている半透過反射面に導かれた画像光は、この反射コーティングされた面により、使用者の左眼ＥＹに向けて全反射される。これにより、左眼用反射部３６Ｌの予め定められた位置のエリア（画像取り出しエリア）から、前記導かれた画像光に応じた画像光が出力される。出力された画像光は使用者の左眼ＥＹに入って、その左眼ＥＹの網膜上に画像（虚像）を形成する。

左眼用反射部３６Ｌに現実空間から入射する光の少なくとも一部は、左眼用反射部３６Ｌに形成されている前述した半透過反射面を透過し、使用者の左眼ＥＹに導かれる。これにより、使用者には、左眼用画像形成部３２Ｌにより形成された画像と、現実空間からの光学像とが重畳されて見える。

左眼用シェード３８Ｌは、左眼用導光部３４Ｌの使用者の左眼ＥＹとは反対の側に配置され、本実施形態では、取り外し可能である。左眼用シェード３８Ｌは、明るい場所や画面に集中したい時に取り付けられることで、左眼用画像形成部３２Ｌにより形成された画像を、使用者は明瞭に見ることができる。

図１に示すように、右眼用表示部３０Ｒは、上記構成の左眼用表示部３０Ｌと左右対称の同様な構成を有しており、左眼用表示部３０Ｌと同様に作用する。この結果、使用者は、表示装置２０を頭部に装着することにより、表示装置２０の画像取り出しエリア（左眼用反射部３６Ｌの画像取り出しエリア、右眼用反射部３６Ｒの画像取り出しエリア）から出力される画像光に応じた画像が表示されているように見えることで、その画像を認識することができる。また、使用者は、表示装置２０の画像取り出しエリア（左眼用反射部３６Ｌの画像取り出しエリア、右眼用反射部３６Ｒの画像取り出しエリア）に現実空間からの光の少なくとも一部が透過させられることにより、表示装置２０を頭部に装着したまま、現実空間を見ることができる。

このように、使用者は、表示装置２０の画像取り出しエリアに表示された画像（以下、単に「表示画像」と呼ぶ）と、透過してきた現実空間とを同時に見る（視認する）ことができる。表示画像が、使用者に拡張現実感（ＡＲ：Augmented Reality）を与えるＡＲ画像となる。

表示装置２０において、使用者が表示装置２０を装着した際の使用者の眉間に対応する位置には、カメラ５１が設けられている。そのため、使用者が表示装置２０を頭部に装着した状態において、カメラ５１は、使用者が向いている方向の現実空間を撮像する。カメラ５１は、単眼カメラであるが、ステレオカメラであってもよい。

制御装置７０は、表示装置２０を制御するための装置である。制御装置７０は、タッチパッド７２と、操作ボタン部７４とを備える。タッチパッド７２は、タッチパッド７２の操作面上での接触操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。タッチパッド７２としては、静電式や圧力検出式、光学式といった種々のタッチパッドを採用することができる。操作ボタン部７４は、種々の操作ボタンを有し、各操作ボタンの操作を検出して、検出内容に応じた信号を出力する。タッチパッド７２および操作ボタン部７４は、使用者によって操作される。

図３は、ＨＭＤ１０の構成を機能的に示すブロック図である。制御装置７０は、ＣＰＵ８０と、記憶部８２と、運動モデルデータベース８４と、入力情報取得部８６と、電源部８８とを備え、各部はバス等により相互に接続されている。

記憶部８２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ハードディスク等によって構成される。記憶部８２には、オペレーティングシステム（ОＳ）をはじめとする種々のコンピュータープログラムが格納されている。本実施形態では、格納されているコンピュータープログラムの一つとしてリハビリ用プログラムがある。

運動モデルデータベース８４は、運動モデルを蓄積したデータベースである。運動モデルは、リハビリの際に目標とされる運動をモデル化した動画データであり、本実施形態では、左手の運動モデルと、右手の運動モデルが予め蓄積されている。なお、運動モデルは、動画データに換えて、いくつかの静止画データの集まりとしてもよい。さらには、運動モデルは、手の特徴点位置の集合から構成されるデータであってもよく、動画を構築し得るデータであればいずれのデータに換えることもできる。さらに、運動モデルは、運動の回数や速度などのパラメータを含むようにしてもよい。

入力情報取得部８６は、前述したタッチパッド７２および操作ボタン部７４を含む。入力情報取得部８６は、タッチパッド７２や操作ボタン部７４からの検出内容に応じた信号を入力する。

電源部８８は、制御装置７０および表示装置２０に備えられた電源を必要とする各構成部に、電源を供給する。

ＣＰＵ８０は、記憶部８２に格納されているコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、各種の機能を奏する。具体的には、ＣＰＵ８０は、入力情報取得部８６から操作の検出内容の入力があった場合に当該検出結果に応じた処理を実行する機能、記憶部８２に対してデータの読み書きを行う機能、および電源部８８から各構成部への電源の供給を制御する機能を奏する。

また、ＣＰＵ８０は、記憶部８２に格納されているリハビリ用プログラムを読み出して実行することにより、障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ処理を実行するリハビリ処理部８２ａとしても機能する。本実施形態では、リハビリ処理は、障害のある身体部分として手の機能を回復するためのものである。障害としては、例えば、脳卒中による麻痺がある。

Ａ−３．リハビリ用シート：
図１において、リハビリ用シート１１０は平面図によって示されている。リハビリ用シート１１０は、矩形状、かつ厚みが薄いシート状体である。本実施形態では、リハビリ用シート１１０のサイズは縦４００［ｍｍ］×横６００［ｍｍ］であり、リハビリ用シート１１０の厚みは３［ｍｍ］である。このサイズおよび厚みは一例であり、これらの値に限定される必要はない。サイズは、少なくとも、片方の手を置ける程度の大きさであれば、いずれの大きさであってもよい。本実施形態では、リハビリ用シート１１０は、合成樹脂製である。なお、合成樹脂製に換えて、厚紙等の他の材料によって製造されたものとしてもよい。

リハビリ用シート１１０の表面には、イラスト画像ＩＬと、７つのマーカーＭ１〜Ｍ７とが印刷されている。イラスト画像ＩＬは、左手の手のひらの側を表すイラスト風の画像であり、本実施形態では、各指の関節は伸ばされ、各指の間は広げられた状態、すなわち手を広げた状態（いわゆるパーの状態）の画像となっている。イラスト画像ＩＬの大きさは、大人の左手の平均的な大きさとなっている。リハビリ用シート１１０の表面が、「平面部」の下位概念である。

各マーカーＭ１〜Ｍ７は、二次元マーカーであり、拡張現実感を付与する対象物を指定するための標識となる。本実施形態では、イラスト画像ＩＬの左手の輪郭の周りに、第１〜第７のマーカーＭ１〜Ｍ７が印刷されている。詳しくは、イラスト画像ＩＬにおける親指の外側に第１のマーカーＭ１が印刷され、イラスト画像ＩＬにおける親指から小指までの５本の指のそれぞれの間に第２〜第５のマーカーＭ２〜Ｍ５が印刷され、イラスト画像ＩＬにおける小指の外側に第６のマーカーＭ６が印刷され、手首部分の両外側のうちの一方側（本実施形態では、小指側）に第７のマーカーＭ７が印刷されている。

なお、マーカーＭ１〜Ｍ７の位置は、手の外縁を規定するに適した位置であり、上記の例に限る必要はない。例えば、本実施形態の変形例として、第７のマーカーＭ７が、手首部分の両外側のうちの親指側に印刷された構成等、種々の位置とすることができる。また、マーカーの数は、７つに限る必要はなく、例えば、手首部分の小指側、親指側の双方に設けることで合計８つとした構成、手首部分を除いた合計６つ（マーカーＭ１〜Ｍ６）とした構成、親指から小指までの５本の指の間だけとした合計４つ（マーカーＭ２〜Ｍ５）の構成、親指と小指の外側だけとして合計２つ（マーカーＭ１，Ｍ６）とした構成等、種々の数とすることができる。また、マーカーは複数とする構成に換えて、１つだけとすることもできる。例えば、マーカーＭ７だけとすることもできる。

図４は、上記構成のリハビリ用シート１１０の使用の態様を示す説明図である。リハビリ用シート１１０は、図示しない机やテーブル等の上に載置されて使用される。使用者（患者）ＨＵは、ＨＭＤ１０の表示装置２０を装着した状態で、障害のある左手をリハビリ用シート１１０の上に差し出す。詳しくは、使用者ＨＵは、左手の手のひらを上側に向け、手を広げた状態で、左手をイラスト画像ＩＬ（図１）に重ね合わす。このようにして、使用者ＨＵは、第１のマーカーＭ１と第２のマーカーＭ２との間に左手の親指を、第２のマーカーＭ２と第３のマーカーＭ３との間に左手のひと指し指を、第３のマーカーＭ３と第４のマーカーＭ４との間に左手の中指を、第４のマーカーＭ４と第５のマーカーＭ５との間に左手のひと指し指を、第５のマーカーＭ５と第６のマーカーＭ６との間に左手の薬指を、第７のマーカーＭ７の近くに手首部分の両外側のうちの小指側を、それぞれ位置させる。

この結果、第１〜第７のマーカーＭ１〜Ｍ７は、リハビリ用シート１１０の表面に置かれた手の位置を規定する役目を果たす。また、手によってマーカーＭ１〜Ｍ７の一部分が隠れていれば、手の形や開き具合が、各マーカーＭ１〜Ｍ７の印刷位置から規定される基準モデルからズレがあることがわかる。図４の状態で、使用者ＨＵは、右手を用いて制御装置７０のタッチパッド７２や操作ボタン部７４（図１）を操作することによって、ＨＭＤ１０に対してリハビリ処理の実行を指示する。なお、使用者ＨＵが右手も不自由な場合には、補助者等の使用者以外の者が制御装置７０を操作するようにしてもよい。

図５は、右手専用のリハビリ用シート１２０を示す平面図である。図１で示したリハビリ用シート１１０は、上述したように左手に対して使用されるものであり、左手専用のものである。これに対して、右手専用のリハビリ用シート１２０は、図５に示すように、図１で示したリハビリ用シート１１０と比べて、横方向の真ん中の垂線ＡＸを対称軸として左右対称の図柄となっている。なお、マーカーＭ１〜Ｍ７については、配置された位置が左右対称となっているだけで、各マーカーＭ１〜Ｍ７の図柄は、左手専用のリハビリ用シート１１０と同一である。各リハビリ用シート１１０，１２０は、「リハビリ補助用具」の下位概念である。

Ａ−４．リハビリ処理：
図６は、制御装置７０によって実行されるリハビリ処理を示すフローチャートである。このリハビリ処理は、リハビリ処理部８２ａ（図３）の処理であり、入力情報取得部８６（図３）からタッチパッド７２や操作ボタン部７４を用いた所定の操作を受け付けたときに、ＣＰＵ８０によって、実行開始される。

処理が開始されると、ＣＰＵ８０は、まず、カメラ５１によって撮影を行い（ステップＳ１１０）、その撮影によって得られた撮影画像の中に、リハビリ用シート１１０のマーカーＭ１〜Ｍ７が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここでは、マーカーＭ１〜Ｍ７が含まれるとは、７つのマーカーＭ１〜Ｍ７の全てが含まれることをいい、マーカーＭ１〜Ｍ７のうちの一つでも含まれない場合には、マーカーＭ１〜Ｍ７が含まれないと判定される。

使用者は、リハビリ処理に従うリハビリを行うに際し、リハビリを行う身体部分である左手に視線を移す。カメラ５１は、使用者の向いている方向の現実空間を撮像することになることから、左手に視線を移したときに、カメラ５１による撮影画像の中にマーカーＭ１〜Ｍ７が含まれることになり、ステップＳ１２０において肯定判定される。肯定判定された場合には、ＣＰＵ８０は、ステップＳ１３０に処理を進める。一方、ステップＳ１２０でマーカーＭ１〜Ｍ７が含まれないと判定された場合には、ＣＰＵ８０は、ステップＳ１１０に処理を戻して、ステップＳ１１０からＳ１２０までの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１３０では、ＣＰＵ８０は、ステップＳ１１０によって得られた撮影画像の中から各マーカーＭ１〜Ｍ７を検出し、各マーカーＭ１〜Ｍ７の二次元位置座標を求める。二次元位置座標を示す座標系は、表示装置２０による表示画面に対応したものである。次いで、ＣＰＵ８０は、求めた各マーカーＭ１〜Ｍ７の二次元位置座標から、リハビリ用シート１１０が右手用か左手用かを判定する（ステップＳ１４０）。詳しくは、各マーカーＭ１〜Ｍ７の二次元位置座標から、図１に示すように第１のマーカーＭ１が他のマーカーＭ２〜Ｍ６に対して左側に位置すると判定されたときには、左手用と判定し、一方、第１のマーカーＭ１が他のマーカーＭ２〜Ｍ６に対して右側と判定されたときには、右手用と判定する。なお、この判定の方法は、一例であり、各マーカーＭ１〜Ｍ７の配置されている位置関係から判定する方法であれば、いずれの方法によってもよい。

次いで、ＣＰＵ８０は、ステップＳ１４０で判定された手の側の運動モデルを、運動モデルデータベース８４から読み出す（ステップＳ１５０）。すなわち、ステップＳ１４０で左手用と判定されたときには左手の運動モデルを、右手用と判定されたときには右手の運動モデルを読み出す。

続いて、ＣＰＵ８０は、表示装置２０の表示画面における、運動モデルを表示させるための領域（以下、「表示領域」と呼ぶ）を、ステップＳ１３０で求めた各マーカーＭ１〜Ｍ７の二次元位置座標に基づいて決定し（ステップＳ１６０）、決定された表示領域で、ステップＳ１５０で読み出した運動モデルを再生する（ステップＳ１７０）。

図７は、ステップＳ１５０によって読み出された運動モデルの一例を示す説明図である。図示した運動モデルＭＤは、左手の運動モデルである。運動モデルＭＤは、複数のフレーム（静止画）ＦＲ１，…,ＦＲ２,…,ＦＲ３, …,ＦＲ４,…,ＦＲ５によって構成される動画データである。ＦＲ１〜ＦＲ５のそれぞれの間にも、１または複数のフレームが含まれる。

最初のフレームＦＲ１は、手を広げた状態（いわゆるパーの状態）を表す。この手を広げた状態は、リハビリ用シート１１０においてイラスト画像ＩＬとして表された手の状態と一致している。複数のフレームの真ん中の位置のフレームＦＲ３は、手を閉じた状態（いわゆるグーの状態）を表す。最初のフレームＦＲ１と真ん中のフレームＦＲ３との中間のフレームＦＲ２は、手を広げた状態から各指の関節を途中まで曲げた状態、すなわち、手を広げた状態から手を閉じた状態までの途中の状態を表す。真ん中のフレームＦＲ３と最後のフレームＦＲ５との中間のフレームＦＲ４は、フレームＦＲ２と同一である。最後のフレームＦＲ５は、フレームＦＲ１と同一である。

上述したように構成された運動モデルＭＤによれば、手を広げた状態から手を閉じた状態となり、続いて、手を閉じた状態から手を広げた状態に戻る運動、すなわち、手の開閉運動が示されることになる。

図６のステップＳ１６０では、ＣＰＵ８０は、表示領域として、表示する手の位置と大きさとを決定する。第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７は手の外縁を規定することから、各マーカーＭ１〜Ｍ７の二次元位置座標から表示する手の大きさを定めることができる。また、各マーカーＭ１〜Ｍ７のうちの１または複数から表示する手の位置を定めることができる。なお、大きさの決定には、第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７の全てを使うようにしてもよいし、２以上の数のマーカーを使うようにしてもよい。

また、第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７のうちのいずれか一つだけを用いて、表示領域の大きさと位置を決定することもできる。本実施形態では、第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７は予め印刷されたものであることから、想定する手のサイズは一義的に定められている。その上、一つのマーカーの撮像画像におけるサイズを測ることで、リハビリ用シート１１０からＨＭＤ１０までの距離を推定することができる。これらのことから、第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７のうちの一つだけを用いて、表示領域の大きさと位置を決定するようにしてもよい。

続くステップＳ１７０では、ＣＰＵ８０は、上記決定した表示領域の大きさと位置に、ステップＳ１５０で読み出した運動モデルが合致するように、運動モデルの大きさと位置を調整した上で、上記表示領域で運動モデルを再生（表示）する。この表示は、先に説明した左眼用表示部３０Ｌおよび右眼用表示部３０Ｒを動作させることによって行われる。なお、運動モデルの大きさと位置を調整する際に、第１ないし第７のマーカーＭ１〜Ｍ７の撮像画像から運動モデルの形状を変化させるようにしてもよい。先に説明したように、手によってマーカーＭ１〜Ｍ７の一部分が隠れていれば、手の形や開き具合が、各マーカーＭ１〜Ｍ７の印刷位置から規定される基準モデルからズレがあることがわかることから、マーカーＭ１〜Ｍ７の撮像画像の形状から、手の形や開き具合を推定し、推定した手の形や開き具合に運動モデルを一致させるようにしてもよい。

図８は、再生時において使用者によって視認される画像の一例を示す説明図である。図中の実線で示した手の画像が、再生した運動モデルの画像（ＡＲ画像）Ｇａである。図中の２点鎖線で示した手の画像が、透過して見える現実空間に実在する使用者の手の画像（実画像)Ｇｒである。図示するように、使用者にとって、使用者の手の画像Ｇｒに対して運動モデルの画像Ｇａが重畳されて視認される。図示の例では、運動モデルの画像Ｇａは各指の関節を途中まで曲げた状態となっており、使用者の手の画像Ｇｒは手を広げた状態となっている。使用者は、手を広げた状態から、運動モデルの画像Ｇａの動きに追従して手を開閉することで、リハビリ運動を行う。

図６のステップＳ１７０の実行後、ＣＰＵ８０は、このリハビリ処理を一旦終了する。なお、ステップＳ１７０では、運動モデルの再生を一回だけ行う構成としたが、これに換えて、複数回、繰り返し再生するようにしてもよい。なお、この繰り返しの回数は、制御装置７０のタッチパッド７２や操作ボタン部７４（図１）を操作することによって、使用者が設定し得る構成としてもよい。また、ステップＳ１７０による運動モデルの再生スピードは、予め定められたものであるが、これに換えて、その再生スピードを使用者が設定し得る構成としてもよい。

Ａ−５．実施形態の効果：
以上のように構成された第１実施形態のリハビリ用シート１１０では、リハビリ用シート１１０の表面に置かれた手の位置を規定するマーカーＭ１〜Ｍ７が、リハビリ用シート１１０の表面に予め印刷されている。このため、麻痺した手にマーカーＭ１〜Ｍ７を取り付ける必要がないことから、マーカーＭ１〜Ｍ７の取り付けに困ることを解消できると共に、マーカーＭ１〜Ｍ７によってリハビリ運動がスムーズに行われなくなることを防止できる。

また、使用者は、先に説明したように（図８参照）、自身の手の画像Ｇｒに運動モデルの画像Ｇａを重ね合わせて視認することができることから、運動モデルの画像Ｇａが自分の手であると錯覚してリハビリを行うことができる。したがって、本実施形態のリハビリ装置１００によれば、錯覚効果によって、手の麻痺を改善させる効果を高めることができる。

Ａ−６．実施形態変形例：
・第１の変形例：
第１実施形態では、リハビリ用シート１１０の表面に、マーカーＭ１〜Ｍ７とともに、イラスト画像ＩＬが印刷されていた。これに対して、第１の変形例として、イラスト画像ＩＬは無く、マーカーＭ１〜Ｍ７だけが印刷されている構成としてもよい。リハビリ用シート１１０への手の置き方を使用者（患者）に予め説明しておくことで、使用者は、マーカーＭ１〜Ｍ７の位置だけで手の置き場所を把握し、手を置くことができる。

・第２の変形例：
図９は、第１実施形態の第２の変形例におけるＨＭＤの使用の形態を示す説明図である。図９に示すように、使用者の位置によっては、リハビリ用シート１１０に載置した手の位置が、使用者から見て、正面ではなく、斜め横方向となることがある。この場合に、ＨＭＤ１０の表示画面に透けて見える、現実空間の中のマーカーＭ１〜Ｍ７および手は、図１０に示すように、変形して見える。第２の変形例のＨＭＤでは、カメラ５１による撮影画像の中から検出したマーカーＭ１〜Ｍ７の画像が矩形状であるか否かを判定し、矩形状でない場合に、その画像の所定の角部の角度を傾斜角度とし、その傾斜角度に基づいて運動モデルを変形させる変形処理を行なう。その後、変形処理後の運動モデルを再生する。

図１１は、第２の変形例によって再生される動画の一フレームを示す説明図である。この動画は、変形処理後の運動モデルによるものである。この動画の一フレームによって示される手を表す画像Ｇｈｄは、ＨＭＤ１０の表示画面に透けて見える現実空間の手の画像と同様に、変形している。したがって、使用者は、斜め横方向からでも、自身の手の画像に運動モデルの画像Ｇｈｄを重ね合わせて視認することができる。このため、この第２変形例によれば、前述した錯覚効果をより高めることができ、手の麻痺をより改善させることができる。

・第３の変形例：
第１実施形態のリハビリ用シート１１０は、厚みの薄いシート状であった。これに対して、第３の変形例として、厚みが例えば１０［ｍｍ］以上ある板状のリハビリ用プレートとしてもよい。リハビリ用プレートは、例えば、合成樹脂製、金属製、木製等である。リハビリ用プレートの表面には、第１実施形態と同様に、イラスト画像とマーカーが印刷されている。なお、第１の変形例と同様に、イラスト画像は省くことができる。この構成によっても、第１実施形態と同じ効果を奏することができる。また、リハビリ用シート、リハビリ用プレートに換えて、リハビリ用の台としてもよく、リハビリ補助用具は種々の形状のものに換えることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１２は、本発明の第２実施形態としてのリハビリ用プレート２１０を示す説明図である。第２実施形態としてのリハビリ用プレート２１０は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０と同様に、イラスト画像ＸＩＬと、７つのマーカーＸＭ１〜ＸＭ７とが備えられている。リハビリ用プレート２１０は、第１実施形態の第３の変形例と同様に、合成樹脂製、金属製、木製等である。イラスト画像ＸＩＬは、第１実施形態におけるイラスト画像ＩＬと同一である。第１実施形態における各マーカーＭ１〜Ｍ７は、リハビリ用シート１１０の表面に印刷されたものであったが、本実施形態における各マーカーＸＭ１〜ＸＭ７は、矩形のプレート片を有し、このプレート片の表面に第１実施形態における各マーカーＭ１〜Ｍ７と同じ画像がそれぞれ印刷されている。各マーカーＸＭ１〜ＸＭ７は、リハビリ用プレート２１０に形成された各スライド溝ＳＬ１〜ＳＬ７にそれぞれ、スライド可能に配設されている。

第１のスライド溝ＳＬ１は図中のＸ方向（以下、左右方向と呼ぶ）に延びており、第１のスライド溝ＳＬ１に配設される第１のマーカーＸＭ１は左右方向にスライド可能である。第１のマーカーＸＭ１の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第１のマーカーＭ１の位置（図１参照）と同一であり、この位置を基準として、第１のマーカーＸＭ１は手動によって、左右方向にスライドされる。

第２のスライド溝ＳＬ２は左右方向に延びており、第２のスライド溝ＳＬ２に配設される第２のマーカーＸＭ２は左右方向にスライド可能である。第２のマーカーＸＭ２の図中の位置は、第１実施形態におけるリハビリ用シート１１０における第２のマーカーＭ２の位置と同一であり、この位置を基準として、第２のマーカーＸＭ２は手動によって、左右方向にスライドされる。

第３のスライド溝ＳＬ３は図中のＹ方向（以下、上下方向と呼ぶ）に延びており、第３のスライド溝ＳＬ３に配設される第３のマーカーＸＭ３は上下方向にスライド可能である。第３のマーカーＸＭ３の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第３のマーカーＭ３の位置と同一であり、この位置を基準として、第３のマーカーＸＭ３は手動によって、上下方向にスライドされる。

第４のスライド溝ＳＬ４は上下方向に延びており、第４のスライド溝ＳＬ４に配設される第４のマーカーＸＭ４は上下方向にスライド可能である。第４のマーカーＸＭ４の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第４のマーカーＭ４の位置と同一であり、この位置を基準として、第４のマーカーＸＭ４は手動によって、上下方向にスライドされる。

第５のスライド溝ＳＬ５は上下方向に延びており、第５のスライド溝ＳＬ５に配設される第５のマーカーＸＭ５は上下方向にスライド可能である。第５のマーカーＸＭ５の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第５のマーカーＭ５の位置と同一であり、この位置を基準として、第５のマーカーＸＭ５は手動によって、上下方向にスライドされる。

第６のスライド溝ＳＬ６は左右方向に延びており、第６のスライド溝ＳＬ６に配設される第６のマーカーＸＭ６は左右方向にスライド可能である。第６のマーカーＸＭ６の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第６のマーカーＭ６の位置と同一であり、この位置を基準として、第６のマーカーＸＭ６は手動によって、左右方向にスライドされる。

第７のスライド溝ＳＬ７は左右方向に延びており、第７のスライド溝ＳＬ７に配設される第７のマーカーＸＭ７は左右方向にスライド可能である。第７のマーカーＸＭ７の図中の位置は、第１実施形態のリハビリ用シート１１０における第７のマーカーＭ７の位置と同一であり、この位置を基準として、第７のマーカーＸＭ７は手動によって、左右方向にスライドされる。

使用者は、障害のある左手をリハビリ用シート１１０の上に置いた状態で、障害のない右手で、各マーカーＸＭ１〜ＸＭ７をスライドして、各マーカーＸＭ１〜ＸＭ７を左手の外縁に接するように配置する。

第２実施形態としてのリハビリ装置は、上述した構成のリハビリ用シートと、ＨＭＤとを備える。ＨＭＤは、第１実施形態におけるＨＭＤ１０と同一の構成を備える。さらに、このＨＭＤは、カメラ５１による撮影画像の中から検出したマーカーＸＭ１〜ＸＭ７の配設位置に基づいて運動モデルの大きさおよび形状を変更する。その後、変更後の運動モデルを再生するようにする。

以上のように構成された第２実施形態のリハビリ用プレート２１０では、第１実施形態と同様に、麻痺した手にマーカーＸＭ１〜ＸＭ７を取り付ける必要がないことから、マーカーＸＭ１〜ＸＭ７の取り付けに困ることを解消できると共に、マーカーＸＭ１〜ＸＭ７によってリハビリ運動がスムーズに行われなくなることを防止できる。また、第２実施形態のリハビリ装置によれば、第１実施形態のリハビリ装置と同様に、運動モデルのＡＲ画像が自分の手であると錯覚する錯覚効果によって、手の麻痺を改善させる効果を高めることができる。特に、リハビリ用プレート２１０では、使用者の手の大きさおよび形状に応じて各マーカーＭ１〜Ｍ７の配設位置を調整することができることから、ＡＲ画像の大きさおよび形状を自身の手により合致させることができる。したがって、第２実施形態のリハビリ装置によれば、錯覚効果をより高めることができ、手の麻痺を改善させる効果をより高めることができる。

なお、第２実施形態のリハビリ用プレート２１０では、マーカーＸＭ１〜ＸＭ７は、スライド溝ＳＬ１〜ＳＬ７をスライドすることで配設位置の変更が可能となっていたが、これに限る必要もなく、他の手法によってマーカーの配設位置が変わる構成としてもよい。他の手法としては、例えば、リハビリ用プレートを金属製の平板とし、マーカーに永久磁石を設けた構成としてもよいし、リハビリ用プレートをコルクボードとし、マーカーにピンを設けた構成としてもよい。また、リハビリ用プレート２１０は、板状に限る必要はなく、リハビリ用の台とすることもできる。

Ｃ．変形例：
この発明は前記第１および第２実施形態およびそれらの変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

・変形例１：
前記各実施形態および変形例では、ＨＭＤは、装着した状態で使用者の視界が遮断されない透過型の表示装置とした。これに対して、変形例として、ＨＭＤは、使用者の視界が遮断される非透過型の表示装置としてもよい。非透過型のＨＭＤは、現実空間の画像をカメラによって撮影し、この撮影された画像にＡＲ画像を重畳させるものである。また、ＨＭＤは、左眼用表示部と右眼用表示部とを備える構成としたが、これに換えて、片眼用の表示部だけを備える構成としてもよい。

・変形例２：
前記各実施形態および変形例では、ＡＲ画像を表示し得る表示装置として、使用者の頭部に装着される頭部装着型表示装置を用いたが、表示装置はこれに限られず、種々変形可能である。例えば、使用者の肩や首に装着したアームによって支持される表示装置のように、頭部や肩、首等の使用者の身体に装着される身体装着型表示装置を用いてもよい。また、使用者に装着されるのではなく、テーブル等に載置される載置型の表示装置であってもよい。

・変形例３：
前記各実施形態および変形例では、リハビリ装置は、手の機能を回復するためのものであった。これに対して、変形例として、手首、腕関節の機能を回復するためのものとしてもよい。さらに、足の指、足首、膝の機能を回復するためのものとしてもよい。

・変形例４：
前記各実施形態および変形例では、リハビリ処理部８２ａ（図３）は、ＣＰＵ８０が記憶部８２に格納されているコンピュータープログラムを実行することにより実現されるものとして記載した。しかし、これらリハビリ処理部は、当該機能を実現するために設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）を用いて構成されてもよい。

・変形例５：
前記各実施形態および変形例では、表示装置２０にカメラ５１が一体的に取り付けられている構成として記載したが、表示装置２０とカメラ５１とが別体として設けられる構成としてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）
２０…表示装置
３０Ｌ…左眼用表示部
３０Ｒ…右眼用表示部
３２Ｌ…左眼用画像形成部
３２Ｒ…右眼用画像形成部）
３４Ｌ…左眼用導光部
３６Ｌ…左眼用反射部
３６Ｒ…右眼用反射部
３８Ｌ…左眼用シェード
３８Ｒ…右眼用シェード
５１…カメラ
７０…制御装置
７２…タッチパッド
７４…操作ボタン部
８０…ＣＰＵ
８２…記憶部
８２ａ…リハビリ処理部
８４…運動モデルデータベース
８６…入力情報取得部
８８…電源部
９０…ケーブル
１００…リハビリ装置
１１０，１２０…リハビリ用シート
２１０…リハビリ用プレート
３２１Ｌ…左眼用画像生成部
３２２Ｌ…左眼用投射光学系
ＢＬ…左眼用バックライト光源
ＬＭ…左眼用光変調素子
ＥＹ…左眼
ＦＲ１〜ＦＲ５…フレーム
Ｇａ…ＡＲ画像
Ｇｒ…実画像
ＨＵ…使用者
ＩＬ…イラスト画像
Ｍ１〜Ｍ７…マーカー
ＭＤ…運動モデル
ＸＩＬ…イラスト画像
ＸＭ１〜ＸＭ７…マーカー
ＳＬ１〜ＳＬ７…のスライド溝

Claims (10)

1. 画像を表示し得る身体装着型表示装置とともに用いられ、障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ補助用具であって、
   前記画像を表示する位置を指定するための標識となる、前記身体部分に対応づけられたマーカーが、前記身体部分とは異なる位置に設けられた、リハビリ補助用具。
2. 請求項１に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記身体部分が配置され得る平面部を備え、
   前記マーカーが、前記平面部に設けられた、リハビリ補助用具。
3. 請求項１または請求項２に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記身体部分の複数箇所のそれぞれと対応する複数の前記マーカーを有する、リハビリ補助用具。
4. 請求項３に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記身体部分は、手であり、
   前記各マーカーは、前記手の各指に対応づけられた、リハビリ補助用具。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記身体部分の配置位置を示すためのイラスト画像が印刷された、リハビリ補助用具。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記マーカーは、配設位置を変更し得る構成である、リハビリ補助用具。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のリハビリ補助用具であって、
   前記画像は、前記身体部分の正常な動作を示す動画である、リハビリ補助用具。
8. 障害のある身体部分の機能を回復するためのリハビリ装置であって、
   画像を表示し得る表示装置と、
   リハビリ補助用具と、
   を備え、
   前記リハビリ補助用具において、前記画像を表示する位置を指定するための標識となる、前記身体部分に対応づけられたマーカーが、前記身体部分とは異なる位置に設けられた、リハビリ装置。
9. 請求項８に記載のリハビリ装置であって、
   前記リハビリ補助用具は、前記身体部分の複数箇所のそれぞれと対応する複数の前記マーカーを有し、
   前記表示装置は、
   前記各マーカーを撮影するマーカー撮影部と、
   前記マーカー撮影部によって撮影された各マーカーの位置に基づいて、前記画像の大きさと表示位置とを調整して、前記画像の表示を行うリハビリ処理部と、
   を備える、リハビリ装置。
10. 請求項９に記載のリハビリ装置であって、
    前記リハビリ処理部は、
    前記マーカー撮影部によって撮影された各マーカーの傾斜角度に基づいて、前記画像の形状を変形して、前記画像の表示を行う、リハビリ装置。

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