JP2000311047A - インテリジェント型手袋型手形入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつシンプルな構造を持つと共に、高
精度な分解能で手の動きの計測が可能であり、かつ、フ
ォースフィードバック機能を具えたインテリジェント型
手袋型手形入力装置の提供。 【解決手段】 使用者の指に一端が装着され、指の動き
を伝達するため所定範囲にわたって延びた伝達手段と、
伝達手段の他端を弾性的に支持して所定の中立位置で待
機する弾性手段と、伝達手段の変位を検出する検出手段
とを設ける。使用者の指の曲げ伸ばしに応じて、伝達手
段と検出手段の一方が他方に対して相対的に変位する。
検出手段は、この伝達手段の変位を検出して、手の動き
の検出信号を得る。また、伝達手段に付された弾性手段
の有する付勢力を随時に可変制御することができる調節
手段を設ける。調節手段は弾性手段の有する付勢力の制
御を随時に行い、使用者が指の曲げ伸ばしを行う際に伝
達手段にかける力を変化することによって、フィードバ
ックフォースを反映する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーチャルリアリ
ティを利用したシステムに対してデータ入力を行う入力
装置に関して、特に実際の手の動き（ジェスチャ）を計
測してシステム内に取り込む３次元データを作成するこ
とができる手袋型入力装置に関し、更には手話電話や手
話入力装置の入力インタフェースとして適用可能なイン
テリジェント型手袋型手形入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーチャルリアリティの一形態として、
表示装置上に使用者の分身（キャラクタ）を表示させ、
その表示させたキャラクタを実際に使用者が動くのとほ
ぼ同じ動きをさせることにより、使用者が表示装置に表
示された仮想空間（映像空間）内に自分自身があたかも
存在していると感じることができるとともに、インタラ
クティブに仮想空間で疑似体験ができるようなものがあ
る。その中で、人間のより自然な動きを伝達するため
に、通常の生活や仕事のなかで最も役割の大きいといえ
る手の動き（ジェスチャ）を計測できるデータ入力用グ
ローブ（手袋型入力装置）がある。従来知られたデータ
入力用グローブは、このデータ入力用グローブの各指に
対応して設けられた光ファイバ内を通る光量の変化を解
析することによって各指の曲がり等を検出、つまり手の
動きを計測できるようになっている。この光ファイバを
用いるもの以外にも、機械リンク（例えば、ゴニオメー
タ等）を用いるものや、あるいは圧力や曲げによって抵
抗が変わる素子（例えば、液体導電性インク等）を用い
るものなどが従来から知られている。このようなデータ
入力用グローブを用いたバーチャルリアリティシステム
は、テレロボティックコントロール（すなわち、オペレ
ータによるロボットの遠隔操作）や、対話型医療シミュ
レーションあるいは３次元モデリングＣＡＤ（モーショ
ンキャプチャ）等の様々な分野で利用されつつある。

【０００３】ところで、人間が物体を操作する際には硬
さや重さといった力の感覚（力覚）が不可欠であり、仮
想空間からの力フィードバックの重要性が従来から認識
されている。そこで、データ入力用グローブに、仮想空
間中の対象物体に接触することによって対象物体から受
けた反力を機械的に発生するためのフォースフィードバ
ック装置が設けられることがある。このフォースフィー
ドバック装置は、仮想空間内において仮想の手（指）が
仮想対象物あるいは仮想環境（例えば、壁）等と接触し
た状況から得られる反力を人間側に戻すものである。つ
まり、何か機械的に力を発生するような装置（フォース
フィードバック装置）に現実の人間の手や指が触れてい
て、その装置が人間に対して反力を与えることによっ
て、人間は仮想空間内からの反力を感じ取ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
データ入力用グローブは、光量の変化を光センサにより
検出して手の動きを計測するものであった。そのため、
所定の角度以上に指が曲げられないと光量の変化を捕ら
えることができずに手の動きが計測されない、すなわち
高精度の計測が難しい、という問題点があった。また、
上述した光センサを利用したデータ入力用グローブは、
指の曲げ角度に比例して光量の変化が生ずるように光フ
ァイバにスリット（傷）を入れていたので、機械振動に
弱く、また長時間使用における機械的摩耗や腐食等を避
けることができず、それゆえ数年使用することによって
計測に誤差を生ずるようになる、という問題点があっ
た。さらに、このような光センサ等を用いたデータ入力
用グローブは高価なものであった。

【０００５】また、上述したフォースフィードバックを
行なうようにするためには、そのための機械的な機構を
手の動きを計測するための光センサ等とは別々に構成し
なければならなかった。そのために、フォースフィード
バック機構を具えたデータ入力用グローブは大型化かつ
重量化してしまい、使用者にとって非常に装着しにくく
使いづらいものになる、という問題点もあった。

【０００６】また、従来、実用化されていた手袋型入力
装置はいずれも極めて高価なものであり、誰でもが簡便
に利用できるものではなかった。従って、現在では、未
だ、安価で有効・有用な手袋型入力装置が普及しておら
ず、様々な分野で利用可能性があり、また、実用化が要
請されているにもかかわらず、これらの要請に応えるこ
とができなかった。例えば、手袋型入力装置を用いて手
形（手話における手の形態）の入力を行うことができれ
ば、手話電話やコンピュータシステム等における手話入
力装置として利用することができ、聴覚障害を持つ人々
に恩恵をもたらすことができるが、現時点では、そのよ
うな手袋型手形入力装置は存在していない。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、小型かつシンプルな構造を持つと共に、高精度な分
解能で手の動きの計測が可能であり、かつ、耐久性に富
んだ手袋型の入力装置を提供しようとするものである。
また、製造が極めて容易なシンプルな構造でフォースフ
ィードバックを可能とした手袋型の入力装置を提供しよ
うとするものである。更には、様々な技術分野・産業分
野で比較的安価かつ簡便に利用することのできる手袋型
入力装置を提供しようとするものである。特に、手話電
話やコンピュータシステム等における手話入力インタフ
ェースとして有利に利用することができる手袋型入力装
置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る手袋型入力
装置は、使用者の手の動きを検出するため手に装着され
る手袋型入力装置であって、使用者の指又は手の所定部
位に一端が装着され、指又は該所定部位の動きを伝達す
るため所定範囲にわたって延びた伝達手段と、前記伝達
手段の他端を弾性的に支持して所定の中立位置で待機す
る弾性手段と、前記伝達手段の変位を検出する検出手段
とを具備し、指又は該所定部位の動きに応じた前記伝達
手段の動きを前記検出手段で検出することにより手の動
きの検出信号を得ることを特徴とするものである。

【０００９】検出手段は、指の曲げ伸ばしや手の所定部
位の動きに応じて変位する伝達手段の変位量を検出する
ことができるように構成されている。前記伝達手段は各
指毎に所定の長さを保つように長さ調節されて、その一
端は使用者の指の所定位置又は手の所定部位に固定的に
配置される。伝達手段の反対側の先端には弾性手段が付
され、伝達手段に所定のテンション（張力）を与え、か
つ伝達手段と検出手段とを相対的に所定の位置に位置づ
けている。使用者が指を曲げはじめると、各指の曲げ角
度に応じて、伝達手段は弾性手段の有する付勢力に抗し
て変位する。つまり、伝達手段と検出手段との相対的位
置が変位する。検出手段はこの伝達手段の変位を検出し
て、手の動きの検出信号を得ることができる。

【００１０】本発明に係る手袋型入力装置は、使用者の
手の動きを検出するため手に装着される手袋型入力装置
であって、使用者の指又は手の所定部位に一端が装着さ
れ、指又は該所定部位の動きを伝達するため所定範囲に
わたって延びた伝達手段と、前記伝達手段の他端を弾性
的に支持して所定の中立位置で待機する弾性手段と、前
記弾性手段の有する付勢力を制御信号に応じて可変調節
する調節手段とを具備し、前記弾性手段の有する付勢力
の制御によって、フィードバックフォースを制御できる
ようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】調節手段は、伝達手段に付された弾性手段
の有する付勢力を随時に可変制御することができるよう
に構成される。前記伝達手段は各指毎に所定の長さを保
つように長さ調節されて、その一端は指の所定位置又は
手の所定部位に固定的に配置される。伝達手段の反対側
の先端には弾性手段が付され、伝達手段に所定のテンシ
ョン（張力）を与えている。そのため、調節手段によっ
て弾性手段の有する付勢力を随時に変化することに応じ
て、使用者が指の曲げ伸ばしを行うために伝達手段にか
ける力も変化する。すなわち、指の曲げ伸ばしは弾性手
段の有する付勢力に抗して行われることから、付勢力を
強くすると、それに応じて指の曲げ伸ばしが行いにくく
なる。反対に、付勢力を弱くすると、それに応じて指の
曲げ伸ばしが行いやすくなる。したがって、この調節手
段による弾性手段の有する付勢力の制御を随時に行うこ
とができるようにすることで、フィードバックフォース
を反映した手袋型入力装置を構成できる。

【００１２】更に、使用者の指又は手の所定部位の動き
を検出して、検出信号を発生する検出手段を具えていて
もよい。検出手段は指又は手の所定部位の動きに応じて
検出信号を発生し、調節手段はこの検出信号に応じて弾
性手段の有する付勢力の制御を行うことができる。こう
すると、常に指又は手の所定部位の動きに応じたフィー
ドバックフォースを反映することができる。また、指又
は手の所定部位の動きを検出するための機構とフィード
バックフォースを反映させるための機構とを一体的に構
成することができ、当該手袋型入力装置をシンプルな構
造を持った小型のものとすることができる。

【００１３】この発明における好ましい実施例として
は、前記検出手段は所定の交流信号によって励磁される
１次巻線及び前記１次巻線と磁気的に結合される２次巻
線を含むコイル部と、磁気応答部材とを有し、前記伝達
手段の移動に応じた出力信号を該２次巻線より得ること
によって手の動きの検出信号を得るように構成すること
があげられる。すなわち、検出手段を構成するコイル部
及び磁気応答部材は、前記伝達手段の所定の範囲での移
動に応じて、前記コイル部と前記磁気応答部材との相対
的な位置関係が変化するように構成する。

【００１４】また、この発明における好ましい実施例と
しては、前記調節手段は制御信号によって励磁される励
磁コイルと可動鉄心とを有したソレノイドを含み、可動
鉄心を前記弾性手段に連結し、仮想空間内における反力
に応じて前記制御信号を供給して前記可動鉄心の移動を
制御し、この可動鉄心の移動量に応じて前記弾性手段の
付勢力を制御するように構成することがあげられる。

【００１５】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、製造が極めて容易になるような小型かつシンプルな
構造を持つと共に耐久性に富み、かつ、高精度な分解能
で手の動きの計測が可能な手袋型入力装置を提供するこ
とができる。また、製造が極めて容易なシンプルな構造
でフォースフィードバックを可能とした手袋型入力装置
を提供することができる。さらに、安価な手袋型入力装
置を提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る手袋型入力装置を用
いたバーチャルリアリティ（仮想現実）を利用したシス
テムの一実施例を概略的に示したシステム概略図であ
る。図１に示したバーチャルリアリティシステムは、手
袋型入力装置１とコンピュータ２とディスプレイ３等か
ら構成される。バーチャルリアリティシステムはこれら
以外のハードウェアを有する場合もあるが、ここでは必
要最小限の資源を用いた場合について説明する。

【００１８】当該実施例における手袋型入力装置１（以
下、データ入力用グローブと呼ぶ）は、使用者の左手に
装着されて使用されるものを例に示している。つまり、
左手用のデータ入力用グローブ１である。勿論、データ
入力用グローブ１は右手に装着できるように形成されて
もよい。また、左右の手にそれぞれ別々のデータ入力用
グローブ１を装着して同時に使用してよいことは言うま
でもない。ディスプレイ３は、仮想対象物（図では球）
を含めた仮想空間を表示し、使用者はディスプレイ３に
より仮想空間を視覚できるようになっている。このよう
なバーチャルリアリティシステムにおいて、使用者はデ
ータ入力用グローブ１を装着した状態で左手の各指を動
かすと、データ入力用グローブ１は使用者の左手の動き
（各指の動き）に合わせて各指の曲がり具合等の変化を
計測して、この計測した値をコンピュータ２に入力可能
な数値データに変換する。コンピュータ２は中央演算処
理装置（ＣＰＵ）を具えた、例えばパーソナルコンピュ
ータのようなものであって、データ入力用グローブ１か
ら得られる数値データを解析して、ディスプレイ３の画
面Ｘ上に表示されている仮想空間内の手（各指）を実際
に行われた使用者の手の動き（各指の動き）にあわせて
動かしながら表示する。データ入力用グローブ１とコン
ピュータ２間及びコンピュータ２とディスプレイ３間に
は、前記数値データや制御データ等を送受信できるよう
に信号伝送手段４で各々結合されている。

【００１９】なお、ディスプレイ３は図示したようなも
のに限らず、立体ホログラムを用いて表示するものや、
あるいはＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐ
ｌａｙの略）等、どのようなものであってもよい。ＨＭ
Ｄは液晶等を用いた表示装置であり、使用者はこのＨＭ
Ｄを眼前の視野を遮るように装着することで仮想空間を
視覚できる。さらに、ハーフミラー等を用いて、使用者
の眼前の風景に仮想の像を重畳して視覚できるものもあ
る。また、信号伝送手段４は図示したような有線のもの
でなくてもよく、無線等ワイヤレスのものであってもよ
い。また、このようなバーチャルリアリティシステムは
単体で用いられるだけでなく、当該バーチャルリアリテ
ィシステムと現実のロボットシステム等を組み合わせ
て、現実的なロボット等の操作制御を行うことができる
ようにしてよいことは言うまでもない。さらに、コンピ
ュータ２やディスプレイ３を当該入力装置１とは別々に
構成したが、一体的に構成してもよい。

【００２０】図２は、本発明に係るデータ入力用グロー
ブの一実施例を概略的に示した全体概略構成図である。
ただし、説明を理解しやすくするために当該データ入力
用グローブを使用者に装着した状態で、かつ、データ入
力用グローブの内部的な構造のみを示した。図３は、図
２に示したデータ入力用グローブの１本の指についての
み拡大して詳細に示した一部拡大図である。

【００２１】当該データ入力用グローブ１は、各指の曲
がり具合を検出するための検出器１０が各指に対応する
ように装着されて、固定ベルト５によって手首の部分で
固定される。自在バンド６はその長さを自由に調整する
ことができ、指を取り囲むようにしてデータ入力用グロ
ーブ１を固定する（図３参照）。この際、各指の関節位
置とデータ入力用グローブ１の関節位置との相対的位置
にずれが生じないように各指の関節部分の太さにあわせ
て固定する。ガイド７は、中空の例えば円柱や円錐ある
いは直方体といったような適宜の形状に形成され、その
中空部分をワイヤ８が通っている。そのため、指が曲げ
られた際でもワイヤ８は各関節部分で引っかかることな
く滑らかにＹ方向に自由に往復動できるようになってい
る。ワイヤ８は、各指に沿って各指の第１関節部分の自
在バンド６に設けられた長さ調節機構９から各関節部分
のガイド７を通って検出器１０まで形成される。長さ調
節機構９は、ワイヤ８の長さを指の長さにあわせて自由
に調節し、ワイヤ８の一端を固定するものである。固定
ベルト５には検出器１０が配置され、この検出器１０は
指の動きに合わせてワイヤ８が指先及び手首間をＹ方向
に往復移動するとその動きを検出できるようになってい
る。

【００２２】なお、図２及び図３では各指にワイヤ８を
１本のみ構成した例を示したが、図４Ａに示すように各
指の関節毎にワイヤ８を複数具えるように構成してもよ
い。こうすることにより、ワイヤを１本のみ構成した場
合と比較してより各指の動きを詳細に捉えることができ
るようになる。勿論、ワイヤ８に対応して検出器１０等
を複数設けることは言うまでもない。また、ワイヤ８は
これに限られるものではなく、糸のようなものであって
もよい。例えば、図示の人差し指の例では、ワイヤ８ａ
が第１関節、ワイヤ８ｂが第２関節、ワイヤ８ｃが第３
関節の動きを各々個別に伝導するものであり、検出器１
０ａ、１０ｂ、１０ｃで各々の動きを検出する。

【００２３】また、指の動きを検出するためのワイヤ８
の配置は上述の例に限らず、例えば、各指の間（すなわ
ち、各指の股）や手の甲の摺曲部あるいは手首等に適切
にワイヤ８を配置するようにしてもよい。すなわち、各
指の間の開き具合や、手の甲の褶曲具合、手首の曲げ状
態等を検出しうるようにワイヤ８を配置してもよい。こ
れを図示すると、例えば図４Ｂに示す図のようになる。
すなわち、各指の間や、親指と小指間、及び手首の部分
（固定バンド５上）にワイヤ８１〜８６を各々具えるよ
うに構成し、これに対応するように検出器１０１〜１０
６を配置する。各ワイヤ８１〜８６は、各々長さ調節機
構９１〜９６によりその長さが一定に保たれる。各指の
間のワイヤ８１〜８４は隣りあった各指間の開閉動作を
個別に伝達するものであり、検出器１０１〜１０４でそ
の動きを検出する。例えば、図示の親指と人差し指の間
が開かれると、ワイヤ８１がその動きを伝達して、検出
器１０１で親指と人指し指の開閉状態を検出する。親指
と小指間のワイヤ８５は手の甲の褶曲具合を伝達するも
のであり、検出器１０５でその動きを検出する。例え
ば、手のひらを握ったり、あるいは親指と小指とを接触
させようと互いの指を近づけたりすると、ワイヤ８５が
その動きを伝達して、検出器１０５で手の甲の褶曲状態
を検出する。ワイヤ８６は手首の曲げ状態を伝達するも
のであり、検出器１０６でその動きを検出する。ワイヤ
８６は、一方の先端が手の甲の所定位置に位置するよう
に固定ベルト５上に配置されて、手首の曲げ動作を伝達
し、検出器１０６で手首の曲げ状態を検出する。

【００２４】なお、上述の例では検出器１０１〜１０５
を自在バンド６上に配置したが、固定バンド５上に配置
するようにしてもよい。その場合には、検出器１０１〜
１０５の位置に例えば滑車（ローラ）などを配置し、ワ
イヤ８１〜８５の一端が滑車を介して固定バンド５側の
検出器まで届くように構成する。また、親指と小指間だ
けにワイヤ８５を配置したものを図示したが、これに限
らず、親指と薬指間や小指と人差し指間、あるいは人差
し指と薬指間等に適宜にワイヤを配置して、手の甲の褶
曲具合を検出できるようにしてもよい。また、これらを
複数組み合わせて用いてもよい。また、上述した図２や
図４Ａに示した実施例と図４Ｂに示した実施例とを適宜
組み合わせて構成してよいことは言うまでもない。

【００２５】図３に戻り、ワイヤ８の先端は長さ調節機
構９と結合しており、他方の先端はセンサ部１１を通っ
て引っ張りばねからなるコイルばね１２と結合してい
る。また、コイルばね１２のもう一方の先端はテンショ
ン調節機構１３に固定されている。すなわち、ワイヤ８
はこのコイルばね１２の有する付勢力によって、常に所
定のテンションがかかった状態に保たれる。テンション
調節機構１３は、上位コントローラ（コンピュータ２
等）から与えられる制御信号に応じて、コイルばね１２
によるテンションを可変調節するものであり、フォース
フィードバックを実現するものである。その詳細は後述
する。この実施例では、指を曲げていない状態ではコイ
ルばね１２が静的状態を保つように調節され、指を曲げ
るとそれに伴ってコイルばね１２の有する付勢力に抗し
てワイヤ８が引っ張られるようになっている。検出器１
０は、このワイヤ８が引っ張られることによるワイヤ８
の変位量をセンサ部１１で検出して指の動きを検出す
る。さらに、検出器１０はワイヤ８の変位の速度あるい
は加速度を検出して、指の動きの速さあるいは加速度を
検出するようにしてもよい。

【００２６】ここで、指の動きの検出について具体的な
実施例を用いて説明する。図５は、ワイヤ８の変位を検
出する位置検出手段すなわち検出器１０の一実施例を概
略的に示した概略構成図である。当該検出器は、図２及
び図４に示すように各指（あるいは各指の関節）毎に各
々対応して構成される。

【００２７】この実施例において、センサ部１１は、例
えば特開昭１０−１５３４０２号に示されたような誘導
式の直線位置検出装置を用いて構成されており、ワイヤ
８の側に所定間隔で固定的に設けられた１又は複数の磁
気応答部材１５と、固定ベルト５の側に固定的に設けら
れた１次巻線ＰＷおよび２次巻線Ｓ１〜Ｓ４とからな
る。１次巻線ＰＷおよび２次巻線Ｓ１〜Ｓ４は、非磁性
体からなるチューブ１４の所定においてその周囲に巻回
されており、サイン相、コサイン相、マイナス・サイン
相、マイナス・コサイン相にそれぞれ対応する４つの２
次巻線Ｓ１〜Ｓ４は、変位方向に関してそれぞれ異なる
位置に配置されている。例えば、１つの２次巻線（Ｓ１
〜Ｓ４）がカバーする範囲の長さをＰ／４とすると、４
つの２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の全体ではＰの長さをカバーす
る。また、すベての２次巻線Ｓ１〜Ｓ４をカバーするよ
うに１相交流励磁される１次巻線ＰＷが設けられてい
る。図示の例では、１次巻線ＰＷの外側に２次巻線Ｓ１
〜Ｓ４が巻回されているがこれは逆であってもよい。ま
た、図示の例では、各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４のコイル長が
Ｐ／４のように描かれているが、これよりも短くてもよ
い。その場合、各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の間に分割して１
次巻線ＰＷを挿入してもよい。

【００２８】ワイヤ８は例えばナイロン糸のような強靱
な非磁性かつ非導電性の糸からなっており、そのうち前
記チューブ１４内に入っている及び侵入する可能性のあ
る所定の範囲において、１又は複数の磁気応答部材１５
が所定間隔で固定的に設けられている。これにより、指
の動きに連動してワイヤ８が変位すると、これに応じて
磁気応答部材１５が変位し、センサ部１１において、１
次及び２次巻線に対する磁気応答部材１５の相対的位置
が変位する。この磁気応答部材１５の相対的変位に応じ
た出力を２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から得ることにより、指の
動きを検出することができる。磁気応答部材１５として
は、鉄等の磁性体または銅あるいはアルミニウム等の良
導電体を使用することができる。磁気応答部材１５とし
て磁性体を用いた場合は、該磁気応答部材１５が近接す
る箇所で１次及び２次巻線間の磁気結合度が上がり、対
応する２次巻線に誘導される電圧レベルが上がる。一
方、磁気応答部材１５として良導電体を用いた場合は、
該磁気応答部材１５が近接する箇所で渦電流損によって
１次及び２次巻線間の磁気結合度が下がり、対応する２
次巻線に誘導される電圧レベルが下がる。どちらの場合
でも、磁気応答部材１５の近接に相関する誘導出力電圧
を２次巻線Ｓ１〜Ｓ４から得ることができる。

【００２９】例えば、１つの磁気応答部材１５のサイズ
は、長さにしてＰ／２若しくはその前後の適宜の値又は
Ｐ／２未満の適宜の値であり、複数の磁気応答部材１５
を設ける場合は、長さＰの周期でこれを繰り返して設け
る。これにより、ワイヤ８の長さＰの変位に対応して、
センサ部１１の２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の誘導出力電圧は１
周期の変化を示す。指の動きに対応したワイヤ８の変位
量は比較的わずかなものであるので、その最大変位量が
前記長さＰを越えないようにセンサ部１１の各巻線の寸
法を設計すれば、指の動きに対応したワイヤ８の変位量
を長さＰの範囲内のアブソリュート値で検出することが
できる。もちろん、ワイヤ８の変位量が前記長さＰを越
える場合であっても、磁気応答部材１５を長さＰの周期
で複数設けているので、この変位を検出することができ
る。その場合は、周知のように、長さＰを越えた回数
（周期数）を別途演算等で求めることにより、長さＰを
越えたワイヤ８の変位量を検出することが可能である。
なお、磁気応答部材１５の形状は、図示のような細長の
円柱状に限らず、球状あるいは楕円球状等適宜の形状で
あってもよいのは勿論である。なお、図示の都合上、各
巻線を長く描いているが、実際は、もっと短く、かなり
小型化される。

【００３０】センサ部１１における１次及び２次巻線は
かなり小型のものになるため、ワイヤ８の変位時に磁気
応答部材１５のでっぱりが巻線等何かにひっかかること
があるかもしれない。そのような懸念を除去するため
に、１次及び２次巻線を巻回しているチューブ１４は、
巻線の全長よりもある程度前後に長くし、すべての磁気
応答部材１５の移動範囲をカバーしうるようにするとよ
い。これによって、ワイヤ８の動きに伴う磁気応答部材
１５の動きがチューブ１４によって保護され、スムーズ
となる。勿論、ワイヤ８における磁気応答部材１５の配
置箇所全体を非磁性樹脂等で薄くコーティングして滑ら
かにしてもよい。

【００３１】ワイヤ８の末端はコイルばね１２の一端
（可動端）に固定され、該コイルばね１２の他端（固定
端）は適宜の手段で基部（つまり固定ベルト５）に対し
て固定される。なお、後述するようにテンション調節機
構１３を具備する場合は、該コイルばね１２の他端（固
定端）がテンション調節機構１３で所定位置に固定（半
固定）され、かつ、その固定位置が上位コントローラか
らの制御信号に応じて可変されることにより、コイルば
ね１２のテンションが調節され、ワイヤ８を介して指に
加わる負荷荷重が調節されることとなる。すなわち、制
御信号に応じて任意の力覚提示を為すことができる。勿
論、テンション調節機構１３を具備しない形態で本発明
を実施することも可能である。

【００３２】図５に示した実施例においては、以下に説
明するレゾルバ原理に従う位置検出処理によって、指の
動きに応じた位置検出出力を得るのに適している。図６
は、センサ部１１において、レゾルバ原理に従う位置検
出処理を行うために採用する、１次巻線ＰＷ及び２次巻
線Ｓ１〜Ｓ４の結線状態を示す図である。

【００３３】１次巻線ＰＷは１相の交流信号（便宜上、
ｓｉｎωｔで示す）によって励磁される。各２次巻線Ｓ
１〜Ｓ４の配置と磁気応答部材１５の配置との関係によ
って、概ね、範囲Ｐにおける磁気応答部材１５の移動
を、０度≦θ≦３６０度、なる角度表示で示すとする
と、サイン相の２次巻線Ｓ１における誘導出力の振幅関
数はｓｉｎθで表わすことができ、次のコサイン相の２
次巻線Ｓ２における誘導出力の振幅関数はｃｏｓθで表
わすことができ、次のマイナス・サイン相の２次巻線Ｓ
３における誘導出力の振幅関数は−ｓｉｎθで表わすこ
とができ、次のマイナス・コサイン相の２次巻線Ｓ４に
おける誘導出力の振幅関数は−ｃｏｓθで表わすことが
できることによる。換言すれば、概ねそのような関係が
得られるように設計する。１つおきに配置された２次巻
線Ｓ１とＳ３は差動接続されて、第１の出力交流信号Ａ
を生じる。もう一方の１つおきに配置された２次巻線Ｓ
２とＳ４も差動接続されて、第２の出力交流信号Ｂを生
じる。

【００３４】よって、磁気応答部材１５の相対的変位に
応じて、一方の２次巻線Ｓ１，Ｓ３の差動接続から得ら
れる第１の出力交流信号Ａはサイン関数の振幅関数ｓｉ
ｎθを持つもの、つまりＡ＝ｓｉｎθｓｉｎωｔで表わ
すことができるものとなり、他方の２次巻線Ｓ２，Ｓ４
の差動接続から得られる第２の出力交流信号Ｂはコサイ
ン関数の振幅関数ｃｏｓθを持つもの、つまりｃｏｓθ
ｓｉｎωｔで表わすことができるものとなる。

【００３５】こうして、図５及び図６のような配置及び
巻線構成によれば、従来知られたレゾルバにおいて得ら
れるのと同様の、同相交流であって２相の振幅関数を持
つ２つの出力交流信号（サイン出力とコサイン出力）を
データ入力用グローブ１において得ることができること
が理解できる。従って、本実施例の検出器１０において
得られる２相の出力交流信号（Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎω
ｔとＢ＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔ）は、従来知られたレゾ
ルバの出力と同様の使い方若しくは処理をすることがで
きる。例えば、適切なディジタル位相検出回路３０を使
用して、上記２相の出力交流信号Ａ，Ｂにおけるサイン
関数ｓｉｎθとコサイン関数ｃｏｓθの位相値θをディ
ジタルで測定することができる。例えば特開平９−１２
６８０９号に示されたような位相検出方式を使用するこ
とができる。これにより、連続的な指の動きを高分解能
かつアブソリュートで検出することができる。この場
合、位相検出回路３０は専用集積回路及び／又はマイク
ロプロッセッサ等を含む回路構成とすることができ、こ
れを使用者の固定ベルト５の側に設け、信号伝送手段４
を介して上位のコンピュータ２に接続するようにすると
よい。そのように、使用者の側にマイクロプロッセッサ
等を具備することによって、様々な付加的な機能を実現
しうるインテリジェントなデータ入力用グローブを構成
することができる。なお、位相検出回路３０はディジタ
ル方式に限らず、アナログ方式のものであってもよい。

【００３６】なお、図５の構成において、図７に示すよ
うに、１次巻線と２次巻線の関係を逆にして、公知の位
相シフトタイプ位置検出器のように構成してもよい。す
なわち、４つの巻線Ｓ１〜Ｓ４を１次巻線とし、巻線Ｐ
Ｗを２次巻線とする。この場合、一方の差動接続された
１次巻線Ｓ１，Ｓ３の対を例えばサイン相の交流信号ｓ
ｉｎωｔによって励磁し、他方の差動接続された１次巻
線Ｓ２，Ｓ４の対を例えばコサイン相の交流信号ｃｏｓ
ωｔによって励磁する。そうすると、１次巻線Ｓ１，Ｓ
３による２次側の誘導出力は前記から例えばｓｉｎθ・
ｓｉｎωｔに相当するものとなり、また、１次巻線Ｓ
２，Ｓ４による２次側の誘導出力は前記から例えばｃｏ
ｓθ・ｃｏｓωｔに相当するものとなる。よって、２次
巻線ＰＷに得られるこれらの合成出力は、指の動きに応
じた電気的位相シフトθを含む信号（例えばこれをｓｉ
ｎ（ωｔ＋θ）で示す）となる。この出力信号ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）における電気的位相シフトθを公知の位相
測定回路で、ディジタル的に又はアナログ的に検出する
ようにすればよい。この場合も、連続的な指の動きを高
分解能で検出することができる。

【００３７】更に、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の出力に基づき
指の動きの検出データを具体的に得るための構成は、上
記例に限らず、他の適宜の構成を用いてよい。例えば、
最も、単純には、各２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の出力レベルを
単純に比較して、最もレベルの低い１つの２次巻線（Ｓ
１〜Ｓ４のいずれか）が配置されている位置をワイヤの
変位量として検出するやり方がある。ただし、この場合
は、Ｐの範囲を４分割した分解能でしか検出することが
できない、という不利がある。このような発想の変形と
しては、２次巻線の数が１個のみ、又は４個以上でも４
個未満でもよい、ということになる。指が伸ばされてい
る状態（すなわち、ワイヤが変位していない状態）若し
くは指が曲げられている状態（すなわち、ワイヤが変位
した状態）のいずれかのみを検出する場合、そのような
実施の形態も有りうる。すなわち、２次巻線の数は４個
に限ることなく、１又は任意の複数であってよい。ある
いは、２個の２次巻線のみを差動接続して設け、差動ト
ランスのように、ワイヤの連続的な移動位置に対応する
アナログ電圧を得ることも可能である。

【００３８】図８は、検出器１０におけるセンサ部１１
の別の実施形態を示すものである。この例においては、
ワイヤ８の側には所定位置に永久磁石１６が設けられて
おり、指の動きに応じたワイヤ８の変位に従って永久磁
石１６が、１次及び２次巻線ＰＷ，Ｓ１〜Ｓ４に対して
相対的に変位する。１次及び２次巻線ＰＷ，Ｓ１〜Ｓ４
の中心空間内には、長さＰの全域にわたって磁性体コア
１７が固定的に設けられる。永久磁石１６は、磁性体コ
ア１７に沿ってその近傍を、ワイヤ８の変位に伴って移
動するように配置されている。磁性体コア１７は、比透
磁率が大きく、保磁力の小さな珪素鋼などの磁性体から
なり、その形状は細長の円柱状であってもよいし、珪素
鋼板を積層して形成された細長の直方体形状等、適宜の
形状であってもよい。この磁性体コア１７の周囲に１次
巻線ＰＷ及び２次巻線Ｓ１〜Ｓ４が所定の配置で巻回さ
れている。磁性体コア１７と１次巻線ＰＷ及び２次巻線
Ｓ１〜Ｓ４は適当な非磁性ケーシングに収納されて、固
定バンド５の所定位置に固定的に配置される。なお、図
示の都合上、各巻線の径を大きく、また、磁性体コア１
７を太く、描いているが、実際は、これらをかなり細く
することができるので、これらを収納した非磁性ケーシ
ングは磁石１６等に比べてかなり細い（薄い）ものであ
る。

【００３９】このような構成によっても、既に上述した
別の実施例と同じようにして１次巻線ＰＷを１相の交流
信号によって励磁することにより、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４
に位置検出出力信号を出力させ、これにより指の動きを
検出できるようになる。すなわち、磁石１６が近接して
いない限り、磁性体コア１７の存在によって１次巻線Ｐ
Ｗと２次巻線Ｓ１〜Ｓ４との間の磁気結合度は大であ
り、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４からは大きなレベルの誘導出力
が得られる。しかし、長尺の磁性体コア１７のいずれか
の箇所に対して、そのときのワイヤ８の位置に応じて磁
石１６が近接すると、その箇所では、該磁石１６から発
される磁束を強く受け、磁気飽和状態となる。換言すれ
ば、そのように磁石１６が近接した磁性体コア１７の箇
所において部分的に磁気飽和状態となるように磁石１６
の性能及びサイズ等を決定するものとし、また、それに
応じた適切な誘導出力の変化が得られるように、各巻線
ＰＷ，Ｓ１〜Ｓ４のコイル長、巻数等を設定するものと
する。磁気飽和状態となった磁性体コア１７の箇所で
は、１次ＰＷ及び２次巻線Ｓ１〜Ｓ４間の電磁誘導性能
に関しては磁性体コア１７が存在していない空状態と等
価となり、１次ＰＷ及び２次巻線Ｓ１〜Ｓ４間の磁気結
合度は低下する。よって、磁石１６の近接に応じた、つ
まりワイヤ８の変位に応じた、誘導出力信号が各２次巻
線Ｓ１〜Ｓ４から得られることになる。基本的にはこの
ような原理で、２次巻線Ｓ１〜Ｓ４の出力に基づきワイ
ヤ８の変位量、すなわち、指の動きを検出することがで
きることになる。

【００４０】こうして、ワイヤ８の変位に応じて移動す
る永久磁石１６が近接する磁性体コア１７の特定箇所で
磁気飽和状態となり、その箇所に対応する１次巻線ＰＷ
と２次巻線間Ｓ１〜Ｓ４の磁気結合度が低下する。従っ
て、１次巻線ＰＷと２次巻線間Ｓ１〜Ｓ４の磁気結合が
指の動きに応じて変化され、これにより、ワイヤ８の変
位量に応じて振幅変調された誘導出力交流信号が、各２
次巻線Ｓ１〜Ｓ４に誘起されることになる。この図８の
例においても、先にあげた実施例と同様に位相検出回路
を介することにより、当該実施例においても指の動きを
検出することができる。勿論、当該実施例においても、
上述のレゾルバ型の位置検出だけでなく、位相シフト型
の位置検出ができることは言うまでもない。

【００４１】センサ部１１における１次及び２次巻線の
数及び配置等は、上記各実施例に示したものに限らず、
適宜に変形可能である。

【００４２】次に、フォースフィードバック機能を実現
するテンション調節機構１３を具えたデータ入力用グロ
ーブの一実施例について図９により説明する。図９にお
いて、テンション調節機構１３は、コイルばね１２の他
端（固定端）に連結されたストッパ２１と、該ストッパ
２１を矢印Ｆ方向に駆動するための電磁ソレノイド２０
とを含んでいる。ストッパ２１の所定個所には鍔状また
はその他適宜の形状の突起部２１ａが形成されている。
ストッパ２１の先端はソレノイド２０のプランジャ（可
動鉄心）１９に連結されている。所定位置に固定ブロッ
ク１８が配置されており、コイルばね１２の力によりス
トッパ２１が矢印Ｆとは反対方向に駆動されるとき、ス
トッパ２１の突起部２１ａが固定ブロック１８によって
係止される。すなわち、電磁ソレノイド２０を付勢して
いないとき、コイルばね１２の力によりストッパ２１が
矢印Ｆとは反対方向に付勢され、ストッパ２１の突起部
２１ａが固定ブロック１８によって係止され、その位置
に対応してコイルばね１２の他端（固定端）が固定され
る。通常は、ソレノイド２０が付勢されていない状態で
使用され、フィードバックフォースを付加するとき、上
位コントローラ（例えばコンピュータ２）から与えられ
る制御信号によってソレノイド２０を付勢する。これに
より、プランジャ１９が矢印Ｆ方向に駆動され、コイル
ばね１２が同方向に伸ばされて、ワイヤ８に対する引っ
張りテンション（つまりコイルばね１２による矢印Ｆ方
向への付勢力）が増大する。これによって、手指に対し
てフィードバックフォースを与えることができる。通常
のソレノイド２０は１個の励磁コイル２０ａのみからな
る。本実施例においても、１個の励磁コイル２０ａのみ
からなるソレノイド２０を用いて、フィードバックフォ
ースを１段階でオン・オフ制御するだけであってもよ
い。しかし、図示の例では、フィードバックフォースを
多段階制御できるようにするために工夫をした例が示さ
れている。すなわち、図示の例では、ソレノイド２０に
おいて３つの励磁コイル２０ａ，２０ｂ，２０ｃが順次
縦続配置されており、各励磁コイル２０ａ、２０ｂ、２
０ｃを順次に切換えて通電することにより、プランジャ
ー１９が順次吸引されて矢印Ｆ方向に直線的に順次移動
するように構成されている。つまり、励磁コイル２０
ａ、２０ｂ、２０ｃの順に励磁することによって、プラ
ンジャー１９は順に右から左の位置まで３段階に位置を
移動する。これを図で示すと、図１０Ａ〜１０Ｃのよう
である。図１０Ａは右側の励磁コイル２０ａに通電した
際の概念図、図１０Ｂは中央の励磁コイル２０ｂに通電
した際の概念図、図１０Ｃは左側の励磁コイル２０ｃに
通電した際の概念図である。

【００４３】ここで、上述のソレノイドを用いたフォー
スフィードバック機構の動作について簡単に説明する。
通常の状態、すなわち、各励磁コイル２０ａ、２０ｂ、
２０ｃに通電していない場合においては、プランジャー
１９は右端の位置に保持され、コイルばね１２は伸ばさ
れていない状態である（図９参照）。そして、例えば使
用者が指を曲げる動作を行うと、ストッパ２１によりコ
イルばね１２の一端が所定の基準位置Ａに位置付けら
れ、コイルばね１２はワイヤ８を介して指の曲げに応じ
た分だけ引っ張られる。この状態で励磁コイル２０ａの
みに通電すると、プランジャー１９は励磁コイル２０ａ
に吸引されて、左方向へ１段階移動する（図１０Ａ参
照）。すると、コイルばね１２の一端が基準位置Ａから
左側へ移動し、励磁前に比べてコイルばね１２が伸ばさ
れた状態となって付勢力が強く働くことから、使用者は
より強い力を加えないと励磁前と同じ指の曲げ状態を保
持することができない。あるいは、使用者がより指を深
く曲げようとするには、励磁コイル２０ａに通電してい
ない状態で指を曲げる場合に比較して、コイルばね１２
の有する付勢力に抗する力がより多く必要となる。次
に、励磁コイル２０ｂのみに通電すると、プランジャー
１９は励磁コイル２０ｂに吸引されて、左方向へ１段階
移動する（図１０Ｂ参照）。さらに、励磁コイル２０ｃ
のみに通電すると、プランジャー１９は励磁コイル２０
ｃに吸引されて、左方向へさらに１段階移動する（図１
０Ｃ参照）。こうして、プランジャー１９が左方向へ移
動してコイルばね１２が引き伸ばされていくことに伴っ
て、コイルばね１２の有する付勢力に抗するための力は
より強い力が必要とされる。すなわち、コイルばね１２
の付勢力を各励磁コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの励磁
によって調節できるようになっている。

【００４４】そこで、例えば使用者が受けるであろう仮
想対象物又は仮想環境からの反力をコンピュータ２（図
１参照）によりその都度計算させ、この計算結果に比例
して各励磁コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃを通電するよ
うに構成すれば、随時にコイルばね１２の付勢力を変化
させることができ、使用者は指を動かしたときに可変の
フォースフィードバックを受けたような仮想状態を得る
ことができるようになる。例えば、バーチャルリアリテ
ィによって指で物をつかんだとき、フィードバックフォ
ースが弱い場合は軟らかいものをつかんだ感覚を得るこ
とができ、フィードバックフォースが強い場合は硬いも
のをつかんだ感覚を得ることができる。

【００４５】なお、各励磁コイル２０ａ、２０ｂ、２０
ｃの順次の切換えにあたっては、切換えタイミングや通
電する電流値等を適宜に制御して、プランジャー１９が
段階的に動作できるようにすることは勿論である。ま
た、本実施例においては励磁コイルを３個だけ構成した
ものを示したがこれに限らず、励磁コイルは少なくとも
１個以上あればよい。ただし、できるだけ数多く励磁コ
イルを設けたほうが、より細かいフォースフィードバッ
ク制御を行うことができる。さらに、検出器１０におい
てセンサ部１１とテンション調節機構１３を一体的に設
けたものを示したが、どちらか一方を具備してもよい。
勿論、フォースフィードバックは上述したソレノイド２
０による方法だけに限られるものではなく、例えばモー
タ等適宜のアクチュエータを用いてもよい。

【００４６】また、本発明におけるデータ入力用グロー
ブの一実施例として、手話手形を入力するための手袋型
手形入力装置として構成する場合は、例えば感圧センサ
や接触センサ等を各指先毎に配置してもよい。図１１
は、そのような構成を用いたデータ入力用グローブの一
実施例を示す全体構成概略図である。ただし、指先のセ
ンサ以外の図示は省略している。各指先には例えば感圧
センサ２２が配置され、当該感圧センサ２２毎に各指先
の接触状態を計測することができるようになっている。
手話手形では指先を他方の手に接触させる形態があるた
め、感圧センサ２２によってそのような手形を検出する
ことができる。また、指先の接触状態を検出して、この
接触の強さを例えば仮想対象物又は仮想環境からの反力
を付加する制御信号として用いるようにしてもよい。

【００４７】さらに、各指の曲げ伸ばしだけでなく各指
の接触状態や接触位置を検出することにより、各指の位
置関係を的確に捉えて、使用者が為している手話手形を
判定するようにしてもよい。例えば、使用者の指先だけ
でなく使用者の手の所定部分、つまり手のひらや手の甲
あるいは各指の側面といった部分にも感圧センサ２２等
を配置して、各感圧センサ２２からの接触検知信号の組
み合わせから手話手形の判別を行うようにしてもよい。
手話手形では単に指先を他方の手に接触させる形態以外
にも、指先と手のひらや手の甲とを接触させたり、ある
いは左右の指をクロスする等の複雑な形態がある。そこ
で、使用者の指先及び／又は手の所定部分に感圧センサ
２２を設け、その部分での接触を検出できるようにす
る。そして、各感圧センサ２２から得られた検出信号を
上位コントローラ（例えばコンピュータ２）に与え、上
位コントローラは与えられた検出信号の組み合わせから
左右の手や各指とがどのような位置関係（どのような接
触状態）にあるかを判定して、手話手形を検出する。

【００４８】なお、各感圧センサ２２から得られた検出
信号の組み合わせの判定を、上述したようにデータ入力
用グローブとは別々に構成されたコンピュータ２側で実
行させてもよいし、あるいはデータ入力用グローブの例
えば固定ベルト５にＣＰＵ等を具えたマイクロコンピュ
ータを設けて、当該マイクロコンピュータに各感圧セン
サからの検出信号を入力して手話手形を検出するように
してもよい。

【００４９】なお、上述した各実施例においては、指先
側にワイヤ８を固定して手首側に設けた検出器１０によ
ってワイヤ８の動きを検出するようにしたが、これに限
らず、反対に手首側にワイヤ８を固定して指先側に検出
器１０を設けるように変更することも可能である。ま
た、センサ部１１における１次及び２次巻線ＰＷ、Ｓ１
〜Ｓ４と磁気応答部材１５又は磁石１６との関係は、上
述した実施例に限らず、１次及び２次巻線ＰＷ、Ｓ１〜
Ｓ４側をワイヤ８の所定位置に配置し、磁気応答部材１
５又は磁石１６側を検出器１０の側に固定的に設けるよ
うにしてもよい。また、センサ部１１は誘導型のものに
限らず他の構成のものを用いてもよい。また、弾性付勢
手段としては、コイルばね１２に限らず、ゴムのような
伸縮性のある適宜の弾性部材を用いてもよい。

【００５０】なお、センサ部１１は手首側（又は指先
側）の１箇所だけに（すなわち、検出器１０として一体
的に）構成されるものに限らず、各ガイド７毎に各々設
けるようにしてもよい。これを図示すると、図１２に示
す図のようになる。すなわち、各関節毎に配置されたガ
イド７において、例えば、図５に示したような１次及び
２次巻線ＰＷ、Ｓ１〜Ｓ４と磁気応答部材１５とからな
るセンサ部１１ａ、１１ｂを各々配置する。これによ
り、各センサ部１１、１１ａ及び１１ｂによって各関節
毎における指の動きを検出することができ、センサ部１
１、１１ａ及び１１ｂの検出値から各関節毎の曲がり具
合等（つまり、指全体の外形）の判定を行うことができ
る。こうして、各指１本ずつのワイヤ８のみで複数の関
節の曲げ具合を検出することができるようになる。な
お、この場合において、上述した位相検出回路３０（図
７参照）を各センサ部１１、１１ａ、１１ｂ毎に各々設
けてもよいが、１つの位相検出回路３０を複数のセンサ
部１１、１１ａ、１１ｂで共用して用いるようにしても
よい。

【００５１】本発明は、様々な技術分野・産業分野で比
較的安価かつ簡便に利用することのできる手袋型入力装
置として、広範囲に応用することができる。特に、イン
テリジェント型手袋型手形入力装置として構成すること
により、手話電話やコンピュータシステム等における手
話入力インタフェースとして有利に利用することができ
る。更には、各種のバーチャルリアリティ空間での手袋
型フォースフィードバックインタフェースとして利用可
能である。例えば、医療教育現場における触診などの教
程をバーチャルリアリティ化するインタフェース、バー
チャルモールでの商品を手にとった感覚等をバーチャル
リアリティ化するインタフェース、新素材合成用バーチ
ャルリアリティシミュレータの入出量インタフェース、
バーチャルリアリティを用いたネットワークやプログラ
ム管理システムの入出力インタフェース、ＣＳＣＷ（分
散協調作業）におけるモデリング用入出力インタフェー
ス、などに利用できる。また、遠隔ロボット制御のため
のバイラテラルインタフェースとして利用可能である。
例えば、原子力プラント、宇宙空間などの極限環境にお
ける遠隔ロボットコントローラ、アールキューブプロジ
ェクト用入出力装置、遠隔手術用入出力インタフェー
ス、手術用マイクロロボット制御のための入出力インタ
フェース、などに利用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、小型か
つシンプルな構造を持つと共に、広い範囲にわたって連
続的に高精度な分解能で手の動きが検出可能な手袋型入
力装置を提供することができる。また、非接触の検出方
法により手の動きを検出させることができるようになる
ので、摺動摩耗の心配のない耐久性に富んだ手袋型入力
装置を提供することができる。更には、製造が極めて容
易なシンプルな構造でフォースフィードバックを可能と
した手袋型入力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る手袋型入力装置を用いたバーチ
ャルリアリティを利用したシステムの一実施例を示すシ
ステム概略図である。

【図２】 本発明に係る手袋型入力装置の一実施例の全
体概略構成を示す概略図である。

【図３】 図２に示した手袋型入力装置の１本の指につ
いてのみ拡大して示す一部拡大図である。

【図４Ａ】 本発明に係る手袋型入力装置の別の実施例
の全体概略構成を示す概略図である。

【図４Ｂ】 本発明に係る手袋型入力装置のさらに別の
実施例の全体概略構成を示す概略図である。

【図５】 本発明に係る手袋型入力装置におけるセンサ
部の一実施例を拡大して示した断面図である。

【図６】 本発明に係る手袋型入力装置のセンサ部にお
ける１次及び２次巻線の結線例を示す図である。

【図７】 本発明に係る手袋型入力装置のセンサ部にお
ける１次及び２次巻線の別の結線例を示す図である。

【図８】 本発明に係る手袋型入力装置におけるセンサ
部の別の実施例を拡大して示した断面図である。

【図９】 本発明に係る手袋型入力装置におけるフォー
スフィードバック機能を実現する機構の一実施例を拡大
して示した断面図である。

【図１０Ａ】 図９に示したフォースフィードバック機
構において、右端の励磁コイルに通電した際の説明図で
ある。

【図１０Ｂ】 図９に示したフォースフィードバック機
構において、中央の励磁コイルに通電した際の説明図で
ある。

【図１０Ｃ】 図９に示したフォースフィードバック機
構において、左端の励磁コイルに通電した際の説明図で
ある。

【図１１】 本発明に係る手袋型入力装置の他の実施例
の全体概略構成を示す概略図である。

【図１２】 センサ部を各関節のガイド毎に具えた手袋
型入力装置の実施例を、１本の指についてのみ拡大して
示す一部拡大図である。

【符号の説明】

１…データ入力用グローブ（手袋型入力装置）、２…コ
ンピュータ、３…ディスプレイ、４…信号伝送手段、５
…固定ベルト、６…自在バンド、７…ガイド、８（８１
〜８６、８ａ〜８ｃ）…ワイヤ、９（９１〜９６）…長
さ調節機構、１０（１０１〜１０６、１０ａ〜１０ｃ）
…検出器、１１（１１ａ、１１ｂ）…センサ部、１２…
コイルばね、１３…テンション調節機構（フォースフィ
ードバック機構）、１４…チューブ、１５…磁性体、１
６…磁石、１７…磁性体コア、１８…固定ブロック、１
９…プランジャー（可動鉄心）、２０…ソレノイド、２
０ａ（２０ｂ、２０ｃ）…励磁コイル、２１…ストッ
パ、２１ａ…突起部、３０…位相検出回路、ＰＷ…１次
巻線、Ｓ１〜Ｓ４…２次巻線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の手の動きを検出するため手に装
   着される手袋型入力装置であって、 使用者の指又は手の所定部位に一端が装着され、指又は
   該所定部位の動きを伝達するため所定範囲にわたって延
   びた伝達手段と、 前記伝達手段の他端を弾性的に支持して所定の中立位置
   で待機する弾性手段と、 前記伝達手段の変位を検出する検出手段とを具備し、 指又は該所定部位の動きに応じた前記伝達手段の動きを
   前記検出手段で検出することにより手の動きの検出信号
   を得ることを特徴とする手袋型入力装置。
2. 【請求項２】 使用者の手の動きを検出するため手に装
   着される手袋型入力装置であって、 使用者の指又は手の所定部位に一端が装着され、指又は
   該所定部位の動きを伝達するため所定範囲にわたって延
   びた伝達手段と、 前記伝達手段の他端を弾性的に支持して所定の中立位置
   で待機する弾性手段と、 前記弾性手段の有する付勢力を制御信号に応じて可変調
   節する調節手段とを具備し、 前記弾性手段の有する付勢力の制御によって、フィード
   バックフォースを制御できるようにしたことを特徴とす
   る手袋型入力装置。
3. 【請求項３】 指又は手の所定部位の動きを検出し、検
   出信号を発生する検出手段を更に具えた請求項２に記載
   の手袋型入力装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段は、前記弾性手段の有する
   付勢力に抗して前記所定の位置からの前記伝達手段の動
   きを検出することにより手の動きの検出信号を得ること
   を特徴とする請求項３に記載の手袋型入力装置。
5. 【請求項５】 前記検出手段は、所定の交流信号によっ
   て励磁される１次巻線及び前記１次巻線と磁気的に結合
   される２次巻線を含むコイル部と、磁気応答部材とを有
   し、 前記伝達手段の移動に応じた出力信号を該２次巻線より
   得ることによって手の動きの検出信号を得るようにした
   ことを特徴とする請求項１、３又は４のいずれかに記載
   の手袋型入力装置。
6. 【請求項６】 前記調節手段は、制御信号によって励磁
   される励磁コイルと可動鉄心とを有したソレノイドを含
   み、可動鉄心を前記弾性手段に連結し、 仮想空間内における反力に応じて前記制御信号を供給し
   て前記可動鉄心の移動を制御し、この可動鉄心の移動量
   に応じて前記弾性手段の付勢力を制御することを特徴と
   する請求項１乃至５のいずれかに記載の手袋型入力装
   置。
7. 【請求項７】 使用者の手に装着され手話手形を検出す
   るための手袋型手形入力装置であって、 使用者の指又は手の所定部位に一端が装着され、指又は
   該所定部位の動きを伝達するため所定範囲にわたって延
   びた伝達手段と、 前記伝達手段の他端を弾性的に支持して所定の中立位置
   で待機する弾性手段と、 前記伝達手段の変位を検出する検出手段と、 使用者の指先及び／又は手の所定部分に設けられた接触
   検知手段とを具備することを特徴とする手袋型手形入力
   装置。
8. 【請求項８】 前記検出手段から得られた指又は手の所
   定部位の動きの検出信号と前記接触検知手段から得られ
   た接触検知信号とに基づき、使用者が為している手話手
   形を判定し、判定した手話手形に対応する手話認識デー
   タを出力する生成手段を更に具えたことを特徴とする請
   求項７に記載の手袋型入力装置。