JP2023012852A - ヘッドマウント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドマウント装置を装用する装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重を軽減し、装用者によるヘッドマウント装置の長時間の使用を容易にする。【解決手段】装置前方に配置される電力供給対象４，８と、該電力供給対象に電力を供給する電力供給源とを備えたヘッドマウント装置１であって、前記電力供給源又は該電力供給源の電力ケーブル３０が、装用者の頭部両側に配置される２つの装置側部９，９の各後部９ａ，９ａから延出し、前記電力供給対象の重量によって装置左右方向に延びる回転中心軸Ｏの回りで装置前方を下げる向きに発生する回転モーメントの当該回転中心軸Ｏよりも後方に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、装用者に装着されるヘッドマウント装置に関するものである。

従来、この種のヘッドマウント装置としては、例えば、特許文献１に開示のヘッドマウントディスプレイが知られている。このヘッドマウントディスプレイは、ロービジョン患者に対して裸眼では見えにくい部分の視野情報を補完するための視覚補助装置である。具体的には、装用者が見る方向を撮像手段で撮像し、撮像した画像をロービジョン患者が視認しやすいように明暗調整を行って、装用者の眼の前方に配置された表示手段に表示する。

また、この種のヘッドマウント装置としては、例えば、特許文献２に開示の多焦点眼鏡が知られている。この多焦点眼鏡は、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズを眼鏡レンズとして用い、装用者が認識できない周期で複数の焦点距離をステップ的に繰り返し切り換える制御を実行する。

特開２０２０－１７８２３６号公報 特開２００７－２４０７０９号公報

ところが、ヘッドマウント装置に設けられる、表示手段、撮像手段、可変焦点レンズなどの電力供給対象は、他の装置構成部品よりも重量が相対的に重く、しかもヘッドマウント装置の前方（装用者の頭部前後方向における前側）に偏って配置されることが多い。この場合、ヘッドマウント装置の重量バランスが装置前方に偏り、ヘッドマウント装置の重量の多くが例えば装用者の鼻などの装置前方を支える部位に荷重されることになる。そのため、従来のヘッドマウント装置は、装用者が長時間使用するには不向きなものであった。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、装置前方に配置される電力供給対象と、該電力供給対象に電力を供給する電力供給源とを備えたヘッドマウント装置であって、前記電力供給源又は該電力供給源の電力ケーブルが、装用者の頭部両側に配置される２つの装置側部の各後部から延出し、前記電力供給対象の重量によって装置左右方向に延びる回転中心軸の回りで装置前方を下げる向きに発生する回転モーメントの当該回転中心軸よりも後方に配置されることを特徴とするものである。
相対的に重量のある電力供給対象が装置前方に配置されている場合、電力供給対象の重量により、装用者の頭部左右方向に延びる回転中心軸の回りで、装置前方を下げる向きの回転モーメントが生じ、ヘッドマウント装置の重量の多くが装用者の鼻などの装置前方を支える部位に荷重される。
本ヘッドマウント装置においては、電力供給対象に電力を供給する電力供給源又は該電力供給源の電力ケーブルが、装用者の頭部両側に配置される２つの装置側部の各後部から延出し、前記回転モーメントの回転中心軸よりも後方に配置される。電力供給源又は電力ケーブルは、電力供給対象の重量と同様に重い部品である。このような重い電力供給源又は電力ケーブルを、２つの装置側部の各後部から延出させて装置後方に配置することで、電力供給源又は電力ケーブルの重量によって、２つの装置側部の各後部をバランスよく下げる力を作用させることができる。これにより、本ヘッドマウント装置では、前記回転中心軸の回りで、装置前方を上方へ持ち上げる向きの回転モーメントを適切に生じさせることができる。その結果、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントの少なくとも一部を相殺することができ、装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重が軽減され、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

前記ヘッドマウント装置において、装用者の鼻に当たる鼻当部を有するとともに、装用者の各耳にそれぞれ掛けられる２つの耳掛け部を前記２つの装置側部として有してもよく、前記電力供給対象が装用者の耳よりも前方に配置されていてもよい。
装用者の鼻に鼻当部を当てて装用者の各耳にそれぞれ各耳掛け部を掛けることにより装用者に装着される眼鏡型の装置形態は、装用者による装着作業が簡便であったり、美観に優れていたりするなどのメリットがある。ただし、重量のあるヘッドマウント装置において眼鏡型の装置形態を採用すると、装用者の鼻や耳に加わる荷重が大きすぎて、長時間の使用に不向きなものとなる。そのため、眼鏡型の装置形態は、軽量のヘッドマウント装置において主に採用される。
このような眼鏡型の装置形態に係るヘッドマウント装置では、装用者の耳よりも前方に配置される電力供給対象の重量によって生じる回転モーメントの回転中心軸は、２つの耳掛け部が掛けられる装用者の両耳の付け根上端を通る軸となる。本ヘッドマウント装置によれば、２つの耳掛け部の各後部から延出して装置後方に配置される電力供給源又は電力ケーブルの重量により、装用者の両耳の付け根上端を通る軸（回転中心軸）の回りで、装置前方を上方へ持ち上げる向きの回転モーメントを生じさせることができる。その結果、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントの少なくとも一部を相殺することができ、鼻当部を介した装用者の鼻への荷重が軽減され、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

また、前記ヘッドマウント装置において、前記電力供給源又は前記電力ケーブルは、装用者の後頭部後方に配置されることを特徴とするものである。
これによれば、回転モーメントの回転中心軸から離れた位置に電力供給源又は前記電力ケーブルの重量を加えることができるので、当該回転中心軸の回りで装置前方を上方へ持ち上げる向きの回転モーメントを大きくすることができる。よって、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントをより多く相殺することができるので、装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重が更に軽減され、装用者にとって長時間の使用が更に容易になる。

前記ヘッドマウント装置において、前記電力供給源又は前記電力ケーブルは、装用者の頭部左右方向の重量バランスが略等しくなるように構成されていることを特徴とするものである。
本ヘッドマウント装置によれば、電力供給源又は電力ケーブルの重量によって、装用者の頭部左右方向における荷重バランスが崩れることを防止することができる。これにより、装用者の頭部左右方向における荷重バランスを等しくしやすくなり、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

前記ヘッドマウント装置において、前記電力供給対象は、装用者の見る方向を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を装用者が見えるように表示する表示手段とを含むことを特徴とするものである。
本ヘッドマウント装置によれば、ロービジョン患者の視覚を補助するためのヘッドマウントディスプレイにおいて、装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重が軽減され、装用者の長時間の使用を容易にすることができる。

前記ヘッドマウント装置において、前記電力供給対象は、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズを含むことを特徴とするものである。
本ヘッドマウント装置によれば、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズを備える眼鏡において、装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重が軽減され、装用者の長時間の使用を容易にすることができる。

本発明によれば、ヘッドマウント装置を装用する装用者の鼻などの装置前方を支える部位への荷重が軽減され、装用者によるヘッドマウント装置の長時間の使用が容易になる。

実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の上面斜視図。 同ＨＭＤを装用者が装着した状態を模式的に示す側面図。 同ＨＭＤの概略構成を示す説明図。 同ＨＭＤの制御系を示すブロック図。 変形例１におけるＨＭＤを装用者が装着した状態を模式的に示す側面図。 同ＨＭＤの概略構成を示す説明図。 変形例２におけるＨＭＤを装用者が装着した状態を模式的に示す側面図。 同ＨＭＤの他の構成を模式的に示す側面図。 同ＨＭＤの更に他の構成を模式的に示す側面図。 （ａ）は、図９に示すＨＭＤのバンド部材の各端部が装用者の耳の真上でテンプル部に接続された例を模式的に示す側面図。（ｂ）は、図９に示すＨＭＤのバンド部材の各端部が装用者の耳よりも後方でテンプル部に接続された例を模式的に示す側面図。

以下、本発明に係るヘッドマウント装置を、ロービジョン患者の視覚を補助するための視覚補助装置であるヘッドマウントディスプレイに適用した一実施形態について説明する。
なお、ここでいう「ロービジョン」とは、矯正ができないほど視機能が弱いが、全盲ではない視覚障害を意味する。ロービジョン患者の具体例としては、暗い場所だと極端に視力が低下する夜盲症、緑内障などが挙げられる。

図１は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（以下「ＨＭＤ」ともいう。）の上面斜視図である。
図２は、本実施形態に係るＨＭＤ１を装用者が装着した状態を模式的に示す側面図である。
図３は、本実施形態に係るＨＭＤ１の概略構成を示す説明図である。
本実施形態に係るＨＭＤ１は、装用者の鼻に鼻当部７を当てて装用者の各耳にそれぞれ各耳掛け部であるテンプル部９，９を掛けることにより装用者に装着される眼鏡型のヘッドマウントディスプレイである。本実施形態のＨＭＤ１は、主に、ＨＭＤ本体１０と、コントローラ２０と、ＨＭＤ本体１０とコントローラ２０とを接続しているケーブル３０とから構成される。

ＨＭＤ本体１０は、装用者に装着される眼鏡型フレーム２を備えている。眼鏡型フレーム２は、ブリッジ部４と、カメラ部５と、左右一対のレンズ保持部６，６と、鼻当部７と、左右一対のヨロイ部８，８と、左右一対のテンプル部９，９と、を備えている。

ブリッジ部４は、装用時に装用者の額付近に配置され、眼鏡レンズ３，３を保持する左右のレンズ保持部６，６、鼻当部７などを支持する部材である。ブリッジ部４は、左右のヨロイ部８，８間にわたって左右方向に延在し、ブリッジ部４の左右方向両端部にヨロイ部８，８が一体的に設けられている。また、ブリッジ部４の内部には、電力供給対象である撮像手段としてのカメラ部５、表示手段を構成する左右のハーフミラー部１３，１３などが配置されている。

カメラ部５は、装用者の見る方向を撮像する撮像手段であり、カメラレンズ、撮像素子、カメラ制御基板などを備えている。カメラレンズとして、広角レンズを用いることで、より広い範囲の画像を撮像することができる。カメラレンズは、用途に応じて交換可能な構成としてもよい。

カメラ部５は、ブリッジ部４の左右中央付近（左右の眼鏡レンズ３，３の中間位置付近）に配置され、装用時に装用者の眉間付近に配置される。なお、カメラ部５の配置は、これに限らず、適宜変更可能である。また、カメラ部５は、複数の撮像部を備えたものであってもよく、例えば、焦点距離の異なる複数の撮像部を備えたものや、ステレオカメラであってもよい。本実施形態のカメラ部５は、低照度高感度カメラであり、装用者が暗所や夜間の環境下（暗い環境下）にいるとき、装用者の見る方向の視認対象物の画像を高品質で撮像することができる。

レンズ保持部６，６は、眼鏡レンズ３，３を保持する部材である。眼鏡レンズ３，３は、視力矯正用の屈折力のあるレンズであってもよいし、屈折力のないレンズであってもよい。また、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズ（電力供給対象）であってもよい。

鼻当部７は、ブリッジ部４に支持され、装用者がＨＭＤ１を装着した際に装用者の鼻に当接してＨＭＤ１の位置を位置決めする部材である。

ヨロイ部８，８は、ブリッジ部４とテンプル部９，９とを連結する部材であり、装用時に装用者の眼の外側（例えばこめかみ付近）に配置される。本実施形態におけるヨロイ部８，８の内部には、それぞれ、電力供給対象である制御部１１、表示手段を構成する電力供給対象である画像投写部１２などが配置されている。

テンプル部９，９は、装用者の頭部両側に配置される２つの装置側部であり、本実施形態では、装用者がＨＭＤ１を装着した際に装用者の耳に掛けられる耳掛け部である。本実施形態における左右のテンプル部９，９は、ヨロイ部８，８の後端側に取り付けられている。テンプル部９，９の内部には、それぞれ、各ヨロイ部８，８に配置されている制御部１１とコントローラ２０のコントローラ制御部２１との間の信号ラインや、コントローラ２０のバッテリー２３からＨＭＤ本体１０の電力供給対象（カメラ部５、制御部１１、画像投写部１２等）へ電力を供給するための電力ラインなどが配線されている。

図４は、本実施形態におけるＨＭＤ１の制御系を示すブロック図である。
なお、本実施形態のＨＭＤ１は、右眼側も左眼側も同様の構成であるため、図４では、ＨＭＤ１の左眼側についてのみ図示し、ＨＭＤ１の右眼側についての図示は省略している。

本実施形態のＨＭＤ本体１０のブリッジ部４には、図３及び図４に示すように、装用者の眉間付近に配置されるカメラ部５と、左右の眼鏡レンズ３，３の後方（各眼鏡レンズ３，３と装用者の各眼との間）に配置されるハーフミラー部１３，１３とが設けられている。

カメラ部５は、ブリッジ部４内に配線されている電力ラインを通じて、左右いずれかのヨロイ部８（ここでは左眼側のヨロイ部８）に配置されている電源回路１４により電力が供給される。また、カメラ部５は、ブリッジ部４内に配線されている信号ラインを通じて、左右のヨロイ部８に配置されている各制御部１１，１１にそれぞれ接続されている。カメラ部５で撮像された画像のデータは、左右の各制御部１１，１１にそれぞれ出力される。

ハーフミラー部１３，１３は、図３に示すように、左右のヨロイ部８，８の内部に配置されている各画像投写部１２からの画像光Ｌ１を反射して装用者のそれぞれの眼に入射させるように構成されている。これにより、ハーフミラー部１３，１３がスクリーンのように機能し、各画像投写部１２からの画像光Ｌ１によって映し出される画像（虚像）を装用者のそれぞれの眼で視認することができる。

また、ハーフミラー部１３，１３は、眼鏡レンズ３，３を通じて入射する視認対象物（装用者の前方）からの可視光Ｌ２を透過し、装用者のそれぞれの眼に入射させるように構成されている。これにより、装用者は、ハーフミラー部１３，１３及び眼鏡レンズ３，３を通じて、前方の視認対象物を直接的に（画像投写部１２により映し出される画像を介することなく）視認することもできる。

本実施形態のＨＭＤ本体１０の左右のヨロイ部８の内部には、図３及び図４に示すように、制御部１１と、画像投写部１２と、電源回路１４とが配置されている。

制御部１１は、例えば、画像投写部１２を制御するための制御基板によって構成され、カメラ部５から出力される画像データに基づいて、その画像データに対応する画像光Ｌ１を画像投写部１２から投写させるための制御信号を画像投写部１２に出力する。制御部１１は、ケーブル３０を通じて接続されているコントローラ２０のコントローラ制御部２１と通信可能である。

画像投写部１２は、制御部１１の制御の下、カメラ部５で撮像された撮像画像のデータに基づく画像光Ｌ１をハーフミラー部１３へ投写する。具体的には、画像投写部１２は、制御部１１から出力される制御信号によって制御される画像生成部で生成される画像をハーフミラー部１３へ投写する。これにより、画像投写部１２からの画像光Ｌ１がハーフミラー部１３，１３で反射して装用者の各眼に入射し、画像光Ｌ１によって映し出される画像（虚像）が装用者に視認される。

画像投写部１２の構成は、ＨＭＤ本体１０に搭載可能なものであれば、制限はない。したがって、画像投写部１２の構成は、例えば、画像表示素子（液晶パネル、ＤＭＤ：Digital Micromirror Device等）を制御部１１から出力される制御信号によって制御するものであってもよい。また、画像投写部１２の構成は、例えば、制御部１１から出力される制御信号に基づいて変調されたレーザーをＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等による偏向器（光走査装置）によって偏向（走査）して二次元画像を生成するものであってもよい。

電源回路１４は、コントローラ２０の電力供給源であるバッテリー２３からケーブル３０を介して入力される電力を、ＨＭＤ本体１０の電力供給対象であるカメラ部５、制御部１１、画像投写部１２等に出力する。

コントローラ２０には、主に、コントローラ制御部２１と、操作部２２と、バッテリー２３とが備わっている。なお、コントローラ２０は、装用者の服のポケットに入れたり、ベルトに取り付けたり、肩掛けバンドを接続して肩に掛けたりして、装用者に装着される。

コントローラ制御部２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどが実装された制御基板（コンピュータ）によって構成され、ＲＯＭに記憶されている所定のプログラムを実行することにより、ＨＭＤ１の全体的な制御を行う。本実施形態では、コントローラ制御部２１は、操作部２２が受け付けた操作内容に基づいて、ＨＭＤ本体１０の制御部１１，１１に制御命令を出力し、受け付けた操作内容に応じた制御を行う。

操作部２２は、装用者によって操作されることで、装用者の操作内容を示す操作信号をコントローラ制御部２１に出力する。操作部２２が受け付ける操作内容としては、例えば、電源のオンオフ操作、コントローラ制御部２１又は制御部１１の実行指示、コントローラ制御部２１又は制御部１１の制御内容の変更などが挙げられる。操作部２２は、受け付ける操作内容に適した種類の操作器（機械式や静電タッチ式などのボタン、ダイヤルなどの回転型操作部など）によって構成される。

バッテリー２３は、ＨＭＤ１の電力供給源として機能し、ＨＭＤ１の電力供給対象へ供給するための電力を出力する。バッテリー２３は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。また、太陽光パネルなどの発電機能を備えたものであってもよい。

ケーブル３０は、ＨＭＤ本体１０とコントローラ２０とを接続する可撓性を有する部材であり、コントローラ２０のバッテリー２３の電力を伝送するための電力ラインを含む電力ケーブルである。本実施形態のケーブル３０は、ＨＭＤ本体１０の制御部１１とコントローラ２０のコントローラ制御部２１との間の信号ラインも含んでいる。この信号ラインは、制御部１１，２１間の制御信号を伝送するラインのほか、例えば、ＨＭＤ本体１０のカメラ部５で撮像された画像データを伝送するラインであってもよい。この場合、ＨＭＤ本体１０のカメラ部５で撮像された画像データを、ケーブル３０を介してコントローラ２０へ伝送し、コントローラ２０からパソコンなどの外部機器に出力することが可能となる。

なお、ケーブル３０は、電力ラインを含む電力ケーブルに代えて、電力ラインを含まないケーブル（すなわち電力ケーブルではない）、例えば、上述した信号ライン（例えばカメラ部５の画像データの映像信号を伝送するライン）を含む信号ケーブルであってもよい。

ケーブル３０の一端は、コントローラ２０に接続され、ケーブル３０の他端側は、２つのケーブル部３０Ａ，３０Ｂに分岐している。２つのケーブル部３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ、ＨＭＤ本体１０における左右のテンプル部９，９の後部９ａ，９ａに接続されている。これにより、２つのケーブル部３０Ａ，３０Ｂは、図２に示すように、装用者の各耳に掛けられる各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａから装用者の後頭部後方まで延出するように配置される。

ここでいうテンプル部９の後部９ａとは、テンプル部９のうち、装着時にテンプル部９が掛けられる耳の付け根上端よりも後方に位置する部分を指す。本実施形態における２つのケーブル部３０Ａ，３０Ｂは、図２に示すように、左右のテンプル部９，９の後部９ａ，９ａから下方に向かって延びている。ケーブル３０の長さは、例えば、コントローラ２０が通常の装着状態（例えば装用者の腰付近に装着されている状態）において、ケーブル３０が十分に弛むほどの長さに設定されている。

本実施形態のＨＭＤ１は、ロービジョン患者（例えば夜盲症の患者）が装用することにより、低照度高感度カメラであるカメラ部５によって撮像された装用者の見る方向の視認対象物の画像が、制御部１１，１１、画像投写部１２，１２及びハーフミラー部１３，１３によって、装用者の各眼の視野内に映し出される。このように映し出される画像は、視認対象物を裸眼で見る場合よりも明るく、高輝度であるため、ロービジョン患者（夜盲症の患者）であっても十分な視力をもって視認することができる。したがって、ロービジョン患者（夜盲症の患者）は、本ＨＭＤ１を装用することにより、暗所や夜間などの暗い環境下であっても、装用者の見る方向の視認対象物を視認することができるようになる。

本実施形態のＨＭＤ本体１０は、図３に示すように、その構成部のうちの相対的に重量のある電力供給対象（カメラ部５、制御部１１、画像投写部１２等）が、装用者の耳よりも前方に偏って配置される。したがって、ＨＭＤ本体１０の重量バランスは前方に大きく偏った構成であり、ＨＭＤ本体１０の重量の多くが鼻当部７を介して装用者の鼻に荷重されることになる。

ここで、本実施形態では、ＨＭＤ本体１０の電力供給対象に電力を供給する電力供給源であるバッテリー２３のケーブル３０が、各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａから後方へ延出するように設けている。好ましくは、ケーブル３０が装用者の後頭部後方まで延出するように設ける。すなわち、本実施形態においては、ケーブル３０が、電力供給対象の重量によって装置左右方向に延びる回転中心軸Ｏの回りで装置前方を下げる向きに発生する回転モーメントの当該回転中心軸よりも後方に配置されている。

そして、このケーブル３０は、装用時に装用者の後頭部付近から垂れ下がるように配置される。これにより、ＨＭＤ本体１０には、図２に示すように、ケーブル３０の重量によって、各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａを下方へ押し下げる力Ｆ１が作用する。その結果、ＨＭＤ本体１０には、テンプル部９，９が掛けられる装用者の両耳の付け根上端（テンプル部９，９を下支えしている箇所）を通る軸Ｏを中心にして、鼻当部７を上方へ持ち上げる向きに回転する回転モーメントＭを生じさせることができる。したがって、装用者の鼻への荷重Ｆ０が軽減され、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

特に、電力ケーブルであるケーブル３０は、その機能確保のために比較的重量があり、しかも本実施形態では、装用時にケーブル３０のより多くの部分が垂れ下がるように配置される。そのため、ＨＭＤ本体１０の電力供給対象による装用者の鼻への荷重Ｆ０のより多くを、ケーブル３０の重量による回転モーメントＭによって相殺することができる。よって、装用者の鼻への荷重Ｆ０を大幅に軽減でき、条件によっては、装用者の鼻への荷重Ｆ０をケーブル３０の重量による回転モーメントＭによって完全に相殺することも可能である。

しかも、本実施形態におけるケーブル３０は、２つに分岐したケーブル部３０Ａ，３０Ｂの構成や長さが互いに同じになるように構成されているため、これらのケーブル部３０Ａ，３０Ｂの重量は互いに等しい。その結果、各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａから延出しているケーブル３０は、各テンプル部９，９に作用する重量バランスが略等しくなるように構成されたものとなっている。これにより、ケーブル３０の重量によって、装用者の左右の耳への荷重のバランスが崩れることがない。したがって、装用者の左右の耳への荷重のバランスが略等しいので、ケーブル３０の重量により適切な回転モーメントＭを発生させることができ、装用者の鼻への荷重Ｆ０を適切に軽減して、装用者による長時間の使用が容易になる。

なお、ＨＭＤ本体１０の左右の重量バランスが崩れている場合、ケーブル部３０Ａ，３０Ｂの長さを変えるなどして、ケーブル部３０Ａ，３０Ｂにより各テンプル部９，９に作用する重量バランスが略等しくなるように調整してもよい。

〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるＨＭＤ１の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図５は、本変形例１におけるＨＭＤ１を装用者が装着した状態を模式的に示す側面図である。
図６は、本変形例１におけるＨＭＤ１の概略構成を示す説明図である。
本変形例１は、図５及び図６に示すように、上述した実施形態におけるコントローラ２０と同様の構成及び動作を担う連結部２０'がＨＭＤ本体１０に取り付けられた構成である点で、上述した実施形態とは異なっている。なお、本変形例１におけるＨＭＤ本体１０の構成及び動作は上述した実施形態のものと同様であるため、説明を適宜省略する。

本変形例１のＨＭＤ１は、ＨＭＤ本体１０における左右のテンプル部９，９の後部９ａ，９ａの間が連結部２０'によって連結されている。連結部２０'には、上述した実施形態のコントローラ２０と同様、コントローラ制御部２１、操作部２２、バッテリー２３が設けられている。したがって、本変形例１では、電力供給源であるバッテリー２３を含む連結部２０'が、図５に示すように、装用者の各耳に掛けられる各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａから後方へ延出するように配置されている。すなわち、本実施形態においては、装用時に装用者の後頭部後方に配置されるバッテリー２３を含む連結部２０'が、電力供給対象の重量によって装置左右方向に延びる回転中心軸Ｏの回りで装置前方を下げる向きに発生する回転モーメントの当該回転中心軸よりも後方に配置されている。

本変形例１においても、装用時に装用者の後頭部後方に配置されるバッテリー２３を含む連結部２０'の重量により、ＨＭＤ本体１０には、図５に示すように、各テンプル部９，９の各後部９ａ，９ａを下方へ押し下げる力Ｆ１'が作用する。その結果、ＨＭＤ本体１０には、テンプル部９，９が掛けられる装用者の両耳の付け根上端を通る軸Ｏを中心にして、鼻当部７を上方へ持ち上げる向きに回転する回転モーメントＭを生じさせることができる。したがって、装用者の鼻への荷重が軽減され、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

また、連結部２０'に設けられる構成部の中で最も重量のある電力供給源であるバッテリー２３は、ＨＭＤ１の左右方向中央付近に位置するように、連結部２０'内に配置されている。そのため、バッテリー２３の重量によって、装用者の左右の耳への荷重のバランスが崩れることがない。したがって、装用者の左右の耳への荷重のバランスが略等しく、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるＨＭＤ１の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図７は、本変形例２におけるＨＭＤ１を装用者が装着した状態を模式的に示す側面図である。
本変形例２は、図７に示すように、上述した実施形態のＨＭＤ１に対し、装用者の後頭部上側部分に当接するバンド部材４０を付加したものであるため、重複する説明を適宜省略する。

本変形例２においては、図７に示すように、装用者の後頭部上側部分に当接するバンド部材４０が設けられている。このバンド部材４０の各端部４０ａ，４０ａは、装用者の頭部両側に配置される装置側部である耳掛け部としての２つのテンプル部９，９のそれぞれに接続されている。例えば、２つのテンプル部９，９の外面には、それぞれリブ９ｂ，９ｂが設けられており、そのリブ９ｂ，９ｂにバンド部材４０の各端部４０ａ，４０ａに設けられるリング状の紐部を取り付けることにより、バンド部材４０がテンプル部９，９に接続される。したがって、本変形例２は、バンド部材４０がテンプル部９，９に対して着脱可能に構成されている。このような構成により、本ＨＭＤ１を装用する装用者は、バンド部材４０を使用する使用態様とバンド部材４０を使用しない使用態様とを使い分けることが可能となり、装用者の利便性が向上する。もちろん、バンド部材４０がテンプル部９，９に対して容易に着脱できないように固定されていてもよい。

このようなバンド部材４０を設けることで、ＨＭＤ本体１０の各テンプル部９，９には、図７に示すように、後方に向かって斜め上方に向かう力Ｆ２が作用する。この力Ｆ２のうちの水平方向成分により、ＨＭＤ本体１０のブリッジ部４が装用者の頭部に引き付けられ、ブリッジ部４の額当部が装用者の額に水平方向から当接し、また、鼻当部７が装用者の鼻に水平方向から押し付けられる。その結果、ＨＭＤ本体１０の装着位置が安定し、装着ズレを抑制することができる。

更に、バンド部材４０による力Ｆ２のうちの鉛直方向成分により、ＨＭＤ本体１０は鉛直方向上側へ持ち上げられる。そのため、ＨＭＤ本体１０の重量の少なくとも一部がバンド部材４０を介して装用者の後頭部上側部分に荷重されることになり、ＨＭＤ本体１０を鼻当部７やテンプル部９，９を介して支えている装用者の鼻及び耳の部位に係る荷重が軽減される。そのため、装用者にとってＨＭＤ１の長時間の使用が容易になる。

加えて、本変形例２においては、図７に示すように、バンド部材４０の各端部４０ａ，４０ａが、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントの回転中心軸よりも前方で、すなわち、テンプル部９，９が掛けられる装用者の両耳の付け根上端を通る軸Ｏよりも前方で、テンプル部９，９に接続されている。これにより、バンド部材４０が接続されている各テンプル部９，９のリブ９ｂ，９ｂには、後方に向かって斜め上方に持ち上げる力Ｆ２が作用し、当該軸（回転中心軸）Ｏの回りで鼻当部７を上方へ持ち上げる向きに回転する回転モーメントＭを増大させることができる。したがって、装用者の鼻への荷重Ｆ０が更に軽減され、装用者にとって長時間の使用が更に容易になる。

なお、本変形例２におけるバンド部材４０は、撓みの少ない剛性部材であってもよいが、好ましくは、伸縮可能なゴム製の部材、可逆的に撓むことのできる可撓性の部材（例えば金属製の板バネ部材）のような弾性部材によって形成される。このような弾性部材で形成されたバンド部材４０であれば、装用者の頭部の大きさや形などに追従してバンド部材４０が変形でき、多くの装用者に対するＨＭＤ本体１０の装着性を向上させることができる。なお、バンド部材４０の長さを調整可能な構造を採用してもよい。

本変形例２では、上述した実施形態のＨＭＤ１にバンド部材４０を付加した構成について説明したが、図８に示すように、上述した変形例１のＨＭＤ１にバンド部材４０を付加した構成であっても、同様の効果を得ることができる。

また、図７及び図８の例は、装用者の鼻に鼻当部７を当てて装用者の各耳にそれぞれ各耳掛け部であるテンプル部９，９を掛けることにより装用者に装着される眼鏡型のヘッドマウントディスプレイの例で説明したが、本発明が適用可能なヘッドマウント装置は、このような眼鏡型の装着形態のものに限定されない。

例えば、図９に示すように、装用者の各耳に装置側部を掛ける構成ではなく、バンド部材４０を介して後頭部上側部分によって支持する構成であってもよい。なお、図９に示す例は、上述した変形例１のＨＭＤ１におけるテンプル部９，９が装用者の各耳の上方に配置され、装用者の後頭部上側部分に当接するバンド部材４０によってテンプル部９，９が装用者の各耳から浮いた状態になるように支持する構成となっている。もちろん、上述した変形例１のＨＭＤ１ではなく、上述した実施形態のＨＭＤ１に適用してもよい。

図９のような構成においては、装置前方に配置される電力供給対象の重量によって生じる回転モーメントの回転中心軸は、２つのテンプル部９，９にバンド部材４０の各端部４０ａ，４０ａが接続されるリブ９ｂ，９ｂを通る軸Ｏ'となる。この場合、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントを、バンド部材４０による力Ｆ２による回転モーメントＭの増大分による相殺はできないが、装用者の耳への荷重を無くすことができる。このように装用者の耳への荷重が無くなることで、装用者によるＨＭＤ１の長時間の使用が容易になる。

また、図９のような構成においても、上述した変形例１と同様、バッテリー２３を含む連結部２０'の重量により、リブ９ｂ，９ｂを通る軸Ｏ'を中心にして、鼻当部７を上方へ持ち上げる向きに回転する回転モーメントＭを生じさせ、電力供給対象の重量によって装置前方を下げる向きの回転モーメントの少なくとも一部を相殺し、装用者の鼻への荷重を軽減できる。ただし、上述した変形例１の場合、バッテリー２３を含む連結部２０'の重量が装用者の各耳に荷重される。これに対し、図９のような構成の場合、バッテリー２３を含む連結部２０'の重量が装用者の各耳に荷重されない。この点で、図９のような構成は、装用者の耳への荷重が無い分、装用者にとって長時間の使用が容易になる。

なお、図９の構成では、バンド部材４０の各端部４０ａ，４０ａが、装用者の耳よりも前方でテンプル部９，９に接続されているが、図１０（ａ）に示すように、装用者の耳の真上でテンプル部９，９に接続されていてもよいし、図１０（ｂ）に示すように、装用者の耳よりも後方でテンプル部９，９に接続されていてもよい。

なお、本実施形態（上述した変形例を含む。）では、装用者の両眼それぞれに対応する２つの表示手段（制御部１１，１１、画像投写部１２，１２、ハーフミラー部１３，１３）を備えたＨＭＤ１について説明したが、装用者のいずれか一方の眼だけに表示手段を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態（上述した変形例を含む。）では、ヘッドマウント装置として、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ１）を例に挙げて説明したが、本発明が適用可能なヘッドマウント装置はこれに限られない。例えば、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズを電力供給対象として備える可変焦点眼鏡のようなヘッドマウント装置であっても同様に適用可能である。可変焦点眼鏡は、眼鏡型フレーム２の眼鏡レンズ３，３の位置に可変焦点レンズが配置される構成であり、重量バランスが前方に大きく偏った構成となるので、装用者の鼻への荷重が軽減される本発明の構成を採用することは有効である。

なお、可変焦点レンズは、電気的に制御可能な可変焦点機能を有する可変焦点レンズであれば、焦点可変方式に限定されない。例えば、液晶層の屈折率を電気的に制御して焦点距離を変更可能な液晶方式のものや、液体界面を屈折面とし、液体の濡れ性を電気的に制御して当該界面の曲率を変更することで焦点距離を変更可能な静電液体方式（エレクトロウェッティングデバイス、液体レンズなどとも言う。）などが挙げられる。特に、焦点距離の変化範囲が広く、焦点距離の変化速度が高速である静電液体方式が好ましい。

１ ：ＨＭＤ
２ ：眼鏡型フレーム
３ ：眼鏡レンズ
４ ：ブリッジ部
５ ：カメラ部
６ ：レンズ保持部
７ ：鼻当部
８ ：ヨロイ部
９ ：テンプル部
９ａ ：後部
９ｂ ：リブ
１０ ：ＨＭＤ本体
１１ ：制御部
１２ ：画像投写部
１３ ：ハーフミラー部
１４ ：電源回路
２０ ：コントローラ
２０' ：連結部
２１ ：コントローラ制御部
２２ ：操作部
２３ ：バッテリー
３０ ：ケーブル
３０Ａ，３０Ｂ：ケーブル部
４０ ：バンド部材
４０ａ ：端部
Ｌ１ ：画像光
Ｌ２ ：可視光
Ｍ ：回転モーメント
Ｏ，Ｏ' ：軸

Claims (6)

1. 装置前方に配置される電力供給対象と、該電力供給対象に電力を供給する電力供給源とを備えたヘッドマウント装置であって、
   前記電力供給源又は該電力供給源の電力ケーブルが、装用者の頭部両側に配置される２つの装置側部の各後部から延出し、前記電力供給対象の重量によって装置左右方向に延びる回転中心軸の回りで装置前方を下げる向きに発生する回転モーメントの当該回転中心軸よりも後方に配置されることを特徴とするヘッドマウント装置。
2. 請求項１に記載のヘッドマウント装置において、
   装用者の鼻に当たる鼻当部を有するとともに、
   装用者の各耳にそれぞれ掛けられる２つの耳掛け部を前記２つの装置側部として有し、
   前記電力供給対象が装用者の耳よりも前方に配置されていることを特徴とするヘッドマウント装置。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドマウント装置において、
   前記電力供給源又は前記電力ケーブルは、装用者の後頭部後方に配置されることを特徴とするヘッドマウント装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッドマウント装置において、
   前記電力供給源又は前記電力ケーブルは、装用者の頭部左右方向の重量バランスが略等しくなるように構成されていることを特徴とするヘッドマウント装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドマウント装置において、
   前記電力供給対象は、装用者の見る方向を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を装用者が見えるように表示する表示手段とを含むことを特徴とするヘッドマウント装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヘッドマウント装置において、
   前記電力供給対象は、焦点距離を電子制御可能な可変焦点レンズを含むことを特徴とするヘッドマウント装置。

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