一般的に両眼側方視野角は顔面正中に対� ��て最大135度であり、視線を前方に向けた状� ��での片眼顔面正中視野方向に対する視野角� ��は60度であるので両眼顔面正中方向に対す� �両眼視野角が交差する範囲外の顔面側は注� �時不可視領域となる。これは、前方の対象� �に指を差し出し、前記対象を注視しつつ鼻� �部に向けて近づけて来ると、前方視野が交� �する注視時不可視領域に達する位置から鼻� �部にかけて徐々に指はゴースト化してつい� �は確認不能となることで理解できる。この� �実を利用して第一の発明の様にヘッドマウ� �トディスプレイの画像表示装置を前方視野� �ち概ね200度ある左右側方視野および上下130� �の縦状視野角中の眼前方視野方向に、左右� �像表示部以外の構成部品を前方注視時の不� �視領域、特に鼻側近接側左右60度前方視野角 が交差する前方注視視野不可視領域に納める 様に設置することによって、装着者は左右画 像表示装置の接眼投射部画像表示部分が視野 を切り抜くように視野を認識することが可能 となる。

  しかし、前述の様に画像表示装置の接� �投射部画像表示部以外の構成部分不過視領� �に配置しても、顔面正中に対して最大135度� �る両眼側方視野角を考慮すると、視野障壁� �排除して装着感を向上する為には頭部搭載� �構の配置を側方視野外に配置することが望� �しい。この様な画像表示装置を頭部に搭載� �る手立てとしては、眼鏡タイプ、あるいは� �ッドギアタイプが代表的であるが、一般的� �眼鏡型のフレームでは、左右テンプル部、� �リッジ部、智、あるいはクリングス部が側� �視野内に入る可能性があり、仮に全周視野� �に前記構成部品を配置した場合、モダン部(� ��セル)共には上方向維持力が無いので頭部が 前傾姿勢を取った場合装置を落下する危険性 高く、クリングス部も基本的には装置の自重 によって維持力を発揮しているので、特に本 装置の様に一般眼鏡に比較してオーバーハン グの大きな物では頭部の急激な姿勢変時には 脱離落下の危険性があり、ジョギングなど運 動しているときに頭部の動きによって画像表 示部分が視野からずれやすく、特に下を向い た状態では装置が落下する危険性がある。し かし、本発明のヘッドマウントディスプレイ 固定装置では、画像表示部を両端のイヤーロ ッドと顔面において両耳の中央に位置する鼻 根陥窮部に装着した鞍状ノーズパッドの三固 定点で維持し、その三点を頭部中心方向に圧 迫するフレームに連結固定してあるので、固 定装置前方のノーズパット部は鼻根陥窮部に 適合する馬鞍状形態が上下左右に対して維持 力を発揮すると同様に、外耳道内に挿入した イヤーロッドが側方2カ所で上下左右全周方� �に維持力を発揮するので、頭部の前後左右� �の方向に対する動きにも維持力を失うこと� �ない。このため、ウォーキングやジョギン� �などの運動中にも安全に使用することが可� �であり、仮に使用者が倒立した状態であっ� �も、宇宙空間の様な無重力状態でも維持力� �発揮し脱離する事が無い。また、装置自体� �一般の眼鏡のような形状は非常にコンパク� �でしかもファッショナブルであるので外観� �に違和感がなく人目に触れる公共の場での� �用にも好適である。

 前述の第一の発明の様に画像表示装置以� ��のパーツを装着者前方視野不過視領域に配� ��することによって、画像表示装置の周辺視� ��を解放することが可能となるが、第二の発� ��に於いては画像表示装置自体について、眼� ��の回転運動による視線移動した場合、視線� ��向画像表示装置の眼球側投射面外周に画像� ��示装置構成部品が見える事が無い形状を持� ��画像表示装置である視線方向画像表示装置� ��眼球側投射面外周に画像表示装置構成部品� ��周辺視野を遮る事が無い。画像を表示して� ��ない状態では、装着者の前方視野には画像� ��示装置の眼球側投射面のみ認識される事に� ��る。また、眼球側投射面内側視野について� ��、画像表示素子に表示された画像を装着者� ��目に投射する自由曲面プリズム、あるいは� ��折プリズムおよびレンズ群で構成する画像� ��示装置の自由曲面プリズム反射透過面全面� ��あるいは屈折プリズムおよびレンズ群接眼� ��ンズ全面に画像表示素子画像が過不足無く� ��出される様に、自由曲面プリズムでは眼球� ��転中心点から眼球側反射透過面を投影した� ��状を有するミラーコート凹面反射面で構成� ��る少なくとも自由曲面プリズムの凸面反射� ��過面の視野周辺にミラーコート凹面反射面� ��目視されることが無い形状の自由曲面プリ� ��ムを有しする自由曲面プリズム入射面から� ��射した画像光を凸面反射透過面で反射し、� ��にミラーコート凹面反射面で反射し、再び� ��面反射透過面を透過して装着者の目に射出� ��れることによって、自由曲面プリズム視野� ��全面に画像表示素子画像が表示されるので� ��頭部を固定したまま眼球視野角度を変更し� ��フィールド中の対象画像の辺縁を注視して� ��周辺視野との境界に画像表示装置を構成す� ��部品、あるいは画像表示装置の画像投射面� ��囲に非表示部分が認識される事が無い。同� ��に屈折プリズムおよびレンズ群で構成する� ��眼画像表示装置においても、屈折投射され� ��画像表示素子画像を接眼レンズで拡大する� ��とによって、対象画像の辺縁境界の無い画� ��表示素子画像が前方視野内を切り抜く様に� ��一画像として認識することが可能となる。

 この第一の発明および第二の発明の周辺� ��野を解放したヘッドマウントディスプレイ� ��特許3556829や特願2005?518945の様な三次元デジ� ��ル拡大鏡応用すれば以下第三の発明の効果� ��奏する。人間が実際に拡大視野外近隣の目� ��対象を捜査する場合、注視している部位か� ��視覚が僅か5度ずれただけで、視力1.0が0.3位 まで落ちる為に眼球を固定したままで頭部を 移動させる動作で目的対象部位を捜そうとす る。この動作は双眼鏡で遠方の景色を眺める 場合、人間は双眼鏡を両手で顔面前方に保持 し眼球を固定した状態で頭部と双眼鏡を一体 として移動させることによって目的とする対 象の方角を向き対象を探し出そうとする行為 と同様の動作である。

 拡大視野フィールド中の対象の変更を行� ��場合は、頭部を固定したまま眼球視野角度� ��一瞬変更して目で追う動作を行う場合もあ� ��が、基本的には目的対象を拡大視野フィー� ��ド中央部で認識するために頭部を動かす動� ��を行うことになる。つまり拡大画像を双眼� ��ニター上で目標を検索し注視する場合の視� ��角は概ね前方方向に向けて一定に保たれた� ��態、つまり両眼の視野は前方を凝視した状� ��であり両眼間の視野角も最狭範囲で固定さ� ��ることになる。

 加えて、前記視野前方不可視領域外の視� ��中心部分は視力が優れており,視対象の詳細 なかたちや色の知覚、特に静止した対象の識 別に優れているが、視野の周辺部分は明暗の 時間的な変化(flicker)や,動きの知覚に対して� �反応特性を示す部位であり、第一の発明の� �うに前記周辺視野を含む更に外側に位置す� �前記両眼顔面正中方向に対する両眼視野角� �交差する範囲外の顔面側前方注視不可視領� �に左右自由曲面プリズムレンズの鼻側非表� �部分と自由曲面プリズムレンズ以外の構成� �品を配置することによって、実際には目前� �略長方形の自由曲面プリズムレンズの拡大� �三次元画像が全周裸眼視野を切り抜くよう� �周辺にフレーム等の不可視領域無く認識さ� �ることになる。

 これら三つの事実を鑑みるに、第一およ� ��第二の発明に記載の両眼の前方視野方向視� ��上に設置した左右一対の画像表示装置の背� ��視線方向側の装着作業者左右瞳孔に相当す� ��位置に前方視野方向を撮像するように入光� ��を向けた撮像装置を設置し、前記連結部を� ��面直近の前方注視視野不可視領域で頭部固� ��装着機構と連結した周辺視野を解放したヘ� ��ドマウントディスプレイを応用した三次元� ��ジタル拡大鏡によって、左右瞳孔中央部に� ��当する位置から、裸眼視野方向に向けて取� ��付けたズームレンズ搭載自動焦点カメラの� ��像した拡大画像を、フレームの無い左右2枚 の自由曲面プリズムレンズに投射することに よって概ね200度ある左右側方視野および上下 130度の縦状視野角中にそれぞれ上下方向およ び外側方向に作業部位の拡大画像のみを浮き 出すように表示することが可能となるので実 際には目前に略長方形の自由曲面プリズムレ ンズの形状の拡大部分画像が三次元画像とし て視野を切り抜くように認識されることにな るので、閉鎖的な作業部位に対して高拡大で 作業を行う場合、裸眼視野で認識した機械器 具等や手指を周辺の障害物を回避して容易に 作業部位に直達させることが可能となるばか りか、フチなし眼鏡を使用するように違和感 が少なく船酔い現象を引き起こすことが無い ので作業者の負担を軽減することが可能とな る。また第1の発明の双眼モニターの左右そ� �ぞれ背面視線方向側瞳孔に相当する位置に� �置した撮像装置は、連結部に固定されてい� �ので予め設定した撮像装置間距離および撮� �方向角度に影響を及ぼすことがないので特� �2005-518945のように一組の三次元拡大鏡を用い て画像合成を行う場合に撮像条件を一定に保 つ場合に有利である。

 更に、人間の視覚の特徴として人間が左� ��両眼で目視する場合、利き目の視線は左右� ��球の瞳孔部に接する仮想平面に対して略直� ��方向に向け、反対側の視線は目視対象物体� ��前記利き目視線方向と交差させて距離判定� ��行う。閉鎖部位を観察する場合、裸眼では� ��き目が障害物遮蔽によって目視対象視野が� ��われても反対側の目の視野が視覚を補い、� ��前の視覚の記憶が距離感を補いつつ対象認� ��をすることが可能となる。しかし、三次元� ��ジタル拡大鏡においては一方の撮像装置が� ��害物によって遮蔽されることによって撮像� ��象を捕らえることが不能になると遮蔽物が� ��像中に表示され反対側の撮像装置の表示画� ��に影響を及ぼし表示能力の低下を招く。こ� ��ような現象はデジタル拡大鏡を利用して口� ��内臼歯部歯牙を側方から捕らえる場合等に� ��生するが、第四の発明の様に、第一の発明� ��よび第二の発明に記載の双眼モニターの画� ��表示装置背面に設置したどちらか利き目側� ��設置した撮像装置撮像方向を左右眼球の瞳� ��部に接する仮想平面に対して概ね直角方向� ��向け、反対側の撮像装置の撮像方向を作業� ��態の撮像被写体位置で前記利き目側に設置� ��撮像装置撮像方向と交差位置で両撮像装置� ��焦点を結ぶ様に撮像装置を設置する。一例� ��挙げれば顔面の前で作業を行う場合に、各� ��人によって異なる利き目側の作業実態に対� ��る注視点方向に同側撮像装置の撮像方向を� ��定し、他方の撮像装置撮像方向が前記注視� ��の作業実態上で交差して焦点を結ぶ様に方� ��に反対側の撮像装置の撮像方向を設定すれ� ��、裸眼で閉鎖部位に対する視覚を得る場合� ��同様の感覚で対象物に対する頭部位置を無� ��識に移動保持する自然な動作が可能となる� ��で、周辺視野を解放した画像表示と相俟っ� ��特別なトレーニングすること無く三次元デ� ��タル拡大鏡を利用して遮蔽物を回避しなが� ��奥行きのある三次元画像を認識し、その視� ��内で手技を実践することが可能となる。

 第四の発明によって人間の視覚認識に極� ��て近い使用感覚で三次元デジタル拡大鏡を� ��用して一連の手術等に使用する場合、一処� ��の間には同一視野方向から比較的頭部位置� ��固定して対象を捉えることになるが、処置� ��位の変更や、処置中に急遽視野方向の変更� ��必要となった場合、撮像装置の撮像方向は� ��激に移動することになる。この際、撮像装� ��の画像処理能力である表示フレームレート� ��を超える速度で撮像装置視野角度が変更さ� ��コマ跳びを発生し、視野対象を見失う危険� ��があるばかりか、三次元デジタル拡大鏡撮� ��画像を出力し介助者や研修医に共有画像を� ��供する場合一瞬視野を失った様に表示され� ��ことになり、三次元デジタル拡大鏡の使用� ��のみならず画像共有する第三者も含めて船� ��い現象に陥りやすいが、第五の発明の様に� ��撮像装置撮像方向が予め設定した撮像装置� ��レームレート数を超える既定の速度以上で� ��激に移動した場合に、急激な表示画像の位� ��変化を三次元デジタルデジタル拡大鏡に設� ��した位置加速度センサーで感知して、一定� ��間直前表示画像を維持することによって、� ��野対象見失うこと無く、画像共有する第三� ��も含めて船酔い現象を防止することが可能� ��なる。

 加えて、第一の発明のヘッドマウントディ� ��プレイを一般的にテレビ放送、映画鑑賞な� ��のコンテンツの視聴、あるいはテレビ電話� ��ど音声通信に使用する場合、別途装置に添� ��つけの音響装置を利用してディスプレイを� ��野に適合位置調整後、別個に左右の耳にヘ� ��ドフォンやイヤフォンを調整装着すること� ��なるが、第六の発明では、両耳の外耳道に� ��入されるイヤーロッド内にイヤフォンと骨� ��導マイクが設置してあるのでヘッドマウン� ��ディスプレイを装着と同時にオーディオ環� ��を得ると同時に音声発信あるいは音声入力� ��ることが可能となるばかりか、外観上の構� ��部品数を減らすことになるので、日常あま� ��見かけることの無いヘッドギアと比較して� ��和感が少ないので人目に触れる環境での使� ��に耐えうる外観を提供できる。また、画像� ��みを使用して使用者が周囲の音声指示や環� ��音を試聴する必要がある場合は、外部マイ� ��の音響をこのイヤフォンを利用した環境音� ��提供によって安全な使用環境を提供する事� ��可能となる。
 前記それぞれの発明による使用感の充実は� ��日常の長時間使用を可能とするが、それ故� ��日常での長時間の使用条件も考慮に入れる� ��要が有るので左右イヤーロッドと鞍状ノー� ��パッドの三固定点の頭部中心方向に向ける� ��迫圧力には十分に配慮する必要がある。と� ��わけ維持装置として左右のイヤーロッドを� ��用するに際しては外耳道にかかる負荷を緩� ��し心地よい装着感を考慮せねばならない。� ��のために第七の発明は、第一の発明および� ��二の発明に記載のイヤーロッドを、外耳道� ��挿入し頭蓋の正中縦状断面に対して全周方� ��に維持力を発揮するインナーイヤー部と、� ��珠後側および両耳を結んだ直線に対して垂� ��面を構成する外耳道周囲平坦部に適合する� ��体型のイヤーパッドで構成することによっ� ��、フレームのインナーイヤーを頭蓋の正中� ��状断面方向に圧迫する力を分散中和すると� ��に水平方向に維持力を発揮するので、デリ� ��ートな外耳道にかかる圧迫を最小限にする� ��用がある。このインナーイヤーとイヤーパ� ��ドの形状は比較解剖学的な形状から3種類程 の大きさのバリエーションで成型するか、個 別に印象をして各個人に適合する様に成型す ればより快適な装着感を得る事が可能である 。どちらにしても直接皮膚に触れてフレーム の圧迫力を与える左右インナーイヤー、イヤ ーパッドと鞍状ノーズパッドの構成材料は応 力を分散し接触面全体に均等圧迫する軟性樹 脂や、低反発ウレタンスポンジ素材で構成し ておけば、外耳道あるいは鼻根陥窮部の解剖 学的形状に良く適合し、維持力を高め、長時 間の使用にも疼痛を発現することなく、さら にイヤーパッド部は外耳道を完全に閉塞する ことが可能となるので外部の騒音を遮断し、 より快適な音響環境を提供すると供に、イヤ ーロッドは、フレームの適度な頭部中心方向 に向かう圧力で維持されているので、頭部両 側から挟み込む様に耳全体を圧迫する物や、 眼鏡のセル形状の維持装置によって装着する ヘッドフォン形式の物、あるいは一般的なイ ヤフォンの様に外耳道側壁を圧迫することに よって維持を獲得している物の様にピアス等 の耳飾り装飾品と干渉することがない。
 また、従来のヘッドマウントディスプレイ� ��映像の鑑賞を主な目的に作られていた為に� ��置のディスプレイから視野を解放して音響� ��置のみ使用する状況は配慮されてはいない� ��、特に屋外での使用を考慮に入れた第八の� ��明ヘッドマウントディスプレイでは、視覚� ��確保が必要な作業を行う場合に対応するた� ��に、ディスプレイとフレームの接続部跳ね� ��げ機構を利用してノーズパットと供にディ� ��プレイを跳ね上げて鼻根陥窮部の維持機構� ��み解放し、両耳のイヤーロッドを回転軸と� ��て顔面の下方に移動してディスプレイを首� ��前に垂らし、ちょうど両耳に装着したイヤ� ��ォンをあたかも聴診器を装着したような状� ��で音楽を楽しむことが可能となる。この際� ��フレームの両端テンプルに固定されるイヤ� ��ロッドあるいはイヤーパッドは規定の回転� ��囲において自在に回転する機構によってそ� ��位置を保つことができるので、外耳道内で� ��ヤーロッドが回転して外耳道および外耳道� ��囲を擦りつけることによって傷つけること� ��ない。
 このように本発明のヘッドマウントディス� ��レイは使用環境を選ばないものであるが、� ��然使用環境によってディスプレイに対する� ��線および視野方向も変更されることになる� ��更に、画像表示装置の画像投射面周囲に非� ��示部分が認識される事が無い様に考案され� ��第三の発明を実施するに際しては、特に画� ��投射面に対する上下方向の視線の入射角度� ��規定方向に保つ為に必要があるが、この視� ��入射角度を装着したままで調節可能とする� ��めに、第九の発明は、携帯性を考慮して第1 の発明のフレーム両端に設置した折りたたみ 用の水平ヒンジ部と共に、そのヒンジ部ある いは、ヒンジ部のテンプル側に垂直方向に屈 曲することができる角度調節機構を設け、更 に左右テンプル部にそれぞれ長さ調節機構を 設けたことによって、フレームフロント部の 顔面に対する位置を正しく保ちつつ、画像表 示装置の視野角度を角度調節変更可能となる ばかりか、固定源となる鼻根陥窮部、左右外 耳道の三次元的な解剖学的個人差に対して、 広く対応することが可能となる。また、この テンプル部の角度調節機構部でフレームとテ ンプルを直線状にすれば左右イヤーパッド部 を支点として鞍状ノーズパッドが持ち上がり 鼻根最陥窮部の固定維持がリリースされるの で脱着を容易にすると共に、そのままテンプ ルを前下方に回転させて音楽のみ楽しむ事が 可能である。

 更に、第十の発明は、第一の発明のフレ� ��ム側頭部あるいは第九の発明のフレームテ� ��プル部に頬骨パッドを設置することよって� ��頭部中心方向に圧迫するフレームの維持力� ��鞍状ノーズパッド及び左右イヤーロッド又� ��イヤーパッドの三点に加えて左右頬骨パッ� ��二点の計五点で頭部に画像表示装置を装着� ��ることが可能となるので全体としての維持� ��を増強し、逆にそれぞれの部位に架かる圧� ��を分散することになるので、長時間の使用� ��於いて特に疼痛を発現することの多い外耳� ��に対する圧力の緩和に役立つ。