JP2001154780A - 力触覚呈示装置及び触感覚表現方法 - Google Patents
力触覚呈示装置及び触感覚表現方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置装着を必要とせずに、視覚及び触覚をず
れなく表現する。 【解決手段】 信号記録媒体２１０には、映像信号と映
像信号と同期した映像の凹凸をあらわす表面形状信号が
記録されている。映像信号発生器２２０は、信号記録媒
体２１０から映像信号を読み出し、映像表示手段１１０
へ送出する。映像表示手段１１０は、映像信号に基づい
た画像を表示する。同時に、表面形状制御手段１２０
は、信号記録媒体２１０から表面形状信号を読み出し、
表面形状信号に応じて表面形状形成手段１３０を制御
し、映像が表示された表示面の形状を映像に合わせる。
表面形状形成手段１３０は、表面形状制御手段１２０に
従って、映像表示手段１１０によって表示される映像の
表示面の凹凸を形成する。
れなく表現する。 【解決手段】 信号記録媒体２１０には、映像信号と映
像信号と同期した映像の凹凸をあらわす表面形状信号が
記録されている。映像信号発生器２２０は、信号記録媒
体２１０から映像信号を読み出し、映像表示手段１１０
へ送出する。映像表示手段１１０は、映像信号に基づい
た画像を表示する。同時に、表面形状制御手段１２０
は、信号記録媒体２１０から表面形状信号を読み出し、
表面形状信号に応じて表面形状形成手段１３０を制御
し、映像が表示された表示面の形状を映像に合わせる。
表面形状形成手段１３０は、表面形状制御手段１２０に
従って、映像表示手段１１０によって表示される映像の
表示面の凹凸を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は力触覚呈示装置及び
触感覚表現方法に関し、特に仮想の環境や物体もしくは
遠隔地の環境や物体の触感覚を再生する力触覚呈示装置
及び触感覚表現方法に関する。
触感覚表現方法に関し、特に仮想の環境や物体もしくは
遠隔地の環境や物体の触感覚を再生する力触覚呈示装置
及び触感覚表現方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータ内部等に構築された
仮想の環境や物体、もしくは遠隔地の環境や物体等をコ
ンピュータグラフィックスで表現するバーチャルリアリ
ティ技術が普及しつつある。しかしながら、これらのバ
ーチャルリアリティ技術は、従来のテレビやコンピュー
タディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の表示
装置に映し出されるものであり、実際に触ることはでき
なかった。
仮想の環境や物体、もしくは遠隔地の環境や物体等をコ
ンピュータグラフィックスで表現するバーチャルリアリ
ティ技術が普及しつつある。しかしながら、これらのバ
ーチャルリアリティ技術は、従来のテレビやコンピュー
タディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の表示
装置に映し出されるものであり、実際に触ることはでき
なかった。
【０００３】そこで、仮想の環境や物体に触るための、
力触覚呈示装置に関する研究が行われている。図６は、
従来の力触覚呈示装置の一例である。従来の力触覚呈示
装置は、呈示される仮想物体を表示する視覚呈示装置で
あるモニタ３１０と、力触覚呈示装置４１０とから構成
される。操作者は、モニタ３１０に映し出される仮想物
体５００を視覚し、力触覚呈示装置４１０に接触するこ
とにより、仮想物体５００の力覚あるいは触覚を得る。
このようにして、操作者は、コンピュータ内部に構築さ
れた物体の触覚感覚を得ることができる。
力触覚呈示装置に関する研究が行われている。図６は、
従来の力触覚呈示装置の一例である。従来の力触覚呈示
装置は、呈示される仮想物体を表示する視覚呈示装置で
あるモニタ３１０と、力触覚呈示装置４１０とから構成
される。操作者は、モニタ３１０に映し出される仮想物
体５００を視覚し、力触覚呈示装置４１０に接触するこ
とにより、仮想物体５００の力覚あるいは触覚を得る。
このようにして、操作者は、コンピュータ内部に構築さ
れた物体の触覚感覚を得ることができる。
【０００４】また、図７は、従来の力触覚呈示装置のそ
の他の例である。ここでは、視覚呈示装置としてヘッド
マウントディスプレイ３２０が用いられ、力触覚呈示装
置としてグローブ４２０が用いられている。操作者は、
ヘッドマウントディスプレイ３２０に映し出される仮想
物体５００を視覚し、グローブ４２０から仮想物体５０
０の触覚を得る。
の他の例である。ここでは、視覚呈示装置としてヘッド
マウントディスプレイ３２０が用いられ、力触覚呈示装
置としてグローブ４２０が用いられている。操作者は、
ヘッドマウントディスプレイ３２０に映し出される仮想
物体５００を視覚し、グローブ４２０から仮想物体５０
０の触覚を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の力触覚
呈示装置は、映像と触覚感覚とのずれが生じたり、装置
装着により拘束感を感じるという問題がある。
呈示装置は、映像と触覚感覚とのずれが生じたり、装置
装着により拘束感を感じるという問題がある。
【０００６】上記の説明のように、従来の力触覚呈示装
置は、視覚を提供する視覚呈示装置と触覚を呈示する力
触覚呈示装置という別個の装置を組み合わせて構成され
ており、映像により得られる視覚的位置（見えている位
置）と、装置の制御により得られる触覚的位置（体に触
れているように感じる位置）とのずれが生じるという問
題があった。
置は、視覚を提供する視覚呈示装置と触覚を呈示する力
触覚呈示装置という別個の装置を組み合わせて構成され
ており、映像により得られる視覚的位置（見えている位
置）と、装置の制御により得られる触覚的位置（体に触
れているように感じる位置）とのずれが生じるという問
題があった。
【０００７】また、ヘッドマウントディスプレイとグロ
ーブを用いた力触覚呈示装置の場合、映像と触覚感覚の
ずれは小さくなるが、各個人の身体的特徴に装置を調整
する必要があったり、装着に手間がかかったりする問題
があった。また、身体の一部を拘束されることによる違
和感を拭い去ることができなかった。
ーブを用いた力触覚呈示装置の場合、映像と触覚感覚の
ずれは小さくなるが、各個人の身体的特徴に装置を調整
する必要があったり、装着に手間がかかったりする問題
があった。また、身体の一部を拘束されることによる違
和感を拭い去ることができなかった。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、映像と触覚感覚とのずれがなく、装置装着の
必要がない力触覚呈示装置及びその触感覚表現方法を提
供することを目的とする。
のであり、映像と触覚感覚とのずれがなく、装置装着の
必要がない力触覚呈示装置及びその触感覚表現方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、仮想の環境や物体もしくは遠隔地の環境
や物体である仮想物体の力触覚を呈示する力触覚呈示装
置において、映像信号を入力して前記映像信号に基づい
て前記仮想物体の映像を表示する映像表示手段と、前記
仮想物体の形状に応じて前記映像表示手段により表示さ
れる映像の表示面の形状を制御する表面形状制御手段
と、前記表面形状制御手段に従って前記映像表示手段に
より表示される映像の表示面の形状を形成する表面形状
形成手段と、を有することを特徴とする力触覚呈示装
置、が提供される。
決するために、仮想の環境や物体もしくは遠隔地の環境
や物体である仮想物体の力触覚を呈示する力触覚呈示装
置において、映像信号を入力して前記映像信号に基づい
て前記仮想物体の映像を表示する映像表示手段と、前記
仮想物体の形状に応じて前記映像表示手段により表示さ
れる映像の表示面の形状を制御する表面形状制御手段
と、前記表面形状制御手段に従って前記映像表示手段に
より表示される映像の表示面の形状を形成する表面形状
形成手段と、を有することを特徴とする力触覚呈示装
置、が提供される。
【００１０】このような構成の力触覚呈示装置では、映
像表示手段は、映像信号を入力し、この映像信号に基づ
いて仮想物体の映像を表示する。表面形状制御手段は、
表示される仮想物体の形状を算出し、これに応じて映像
が表示される映像表示手段の表示面の形状を制御する。
表面形状形成手段は、表面形状制御手段に従って映像表
示手段によって表示された仮想物体の表示面の形状を形
成する。
像表示手段は、映像信号を入力し、この映像信号に基づ
いて仮想物体の映像を表示する。表面形状制御手段は、
表示される仮想物体の形状を算出し、これに応じて映像
が表示される映像表示手段の表示面の形状を制御する。
表面形状形成手段は、表面形状制御手段に従って映像表
示手段によって表示された仮想物体の表示面の形状を形
成する。
【００１１】また、仮想の環境や物体もしくは遠隔地の
環境や物体である仮想物体の力触覚を表現する触感覚表
現方法において、映像信号を入力して前記映像信号に基
づいて前記仮想物体の映像を表示する手順と、前記仮想
物体の形状に基づいて仮想物体の表示される映像の表示
面の形状を制御して前記映像に基づいた表面形状を形成
する手順と、から成ることを特徴とする触感覚表現方
法、が提供される。
環境や物体である仮想物体の力触覚を表現する触感覚表
現方法において、映像信号を入力して前記映像信号に基
づいて前記仮想物体の映像を表示する手順と、前記仮想
物体の形状に基づいて仮想物体の表示される映像の表示
面の形状を制御して前記映像に基づいた表面形状を形成
する手順と、から成ることを特徴とする触感覚表現方
法、が提供される。
【００１２】このような手順の触感覚表現方法は、映像
信号を入力し、この映像信号に基づいて仮想物体の映像
を表示する。また、仮想物体の形状に基づいて仮想物体
の表示される表示面の形状を制御して映像に合った表面
形状を形成する。
信号を入力し、この映像信号に基づいて仮想物体の映像
を表示する。また、仮想物体の形状に基づいて仮想物体
の表示される表示面の形状を制御して映像に合った表面
形状を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態で
ある力触覚呈示装置の構成図である。
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態で
ある力触覚呈示装置の構成図である。
【００１４】本発明に係る力触覚呈示装置は、映像を表
示する映像表示手段１１０と、映像として表示される仮
想物体の形状に応じて映像表示手段１１０の映像表示面
の形状を制御する表面形状制御手段１２０と、表面形状
制御手段１２０に従って映像表示手段１１０の映像表示
面の形状を形成する表面形状形成手段１３０と、から構
成される。信号記録媒体２１０は、映像信号、あるいは
映像信号と表面形状信号と、を記録している。映像信号
発生器２２０は、このうち、映像信号を取り出して、力
触覚呈示装置１００の映像表示手段１１０へ出力する。
映像信号発生器２２０は、力触覚呈示装置１００に含ま
れていてもよい。
示する映像表示手段１１０と、映像として表示される仮
想物体の形状に応じて映像表示手段１１０の映像表示面
の形状を制御する表面形状制御手段１２０と、表面形状
制御手段１２０に従って映像表示手段１１０の映像表示
面の形状を形成する表面形状形成手段１３０と、から構
成される。信号記録媒体２１０は、映像信号、あるいは
映像信号と表面形状信号と、を記録している。映像信号
発生器２２０は、このうち、映像信号を取り出して、力
触覚呈示装置１００の映像表示手段１１０へ出力する。
映像信号発生器２２０は、力触覚呈示装置１００に含ま
れていてもよい。
【００１５】信号記録媒体２１０は、仮想の環境や物体
もしくは遠隔地の環境や物体（仮想物体）の映像信号
と、望ましくは映像信号とともに映像信号と同期した映
像の凹凸を表す表面形状信号が記録されている。信号記
録媒体２１０は、ビデオカセット等、一般的な映像信号
を記録する記録媒体である。映像信号発生器２２０は、
信号記録媒体２１０に記録された映像信号を読み出し、
映像表示手段１１０へ送出する。また、必要に応じて表
面形状制御手段１２０へも送出する。映像信号発生器２
２０は、信号記録媒体２１０に適した装置であり、信号
記録媒体２１０がビデオカセットの場合のビデオデッキ
がこれに相当する。
もしくは遠隔地の環境や物体（仮想物体）の映像信号
と、望ましくは映像信号とともに映像信号と同期した映
像の凹凸を表す表面形状信号が記録されている。信号記
録媒体２１０は、ビデオカセット等、一般的な映像信号
を記録する記録媒体である。映像信号発生器２２０は、
信号記録媒体２１０に記録された映像信号を読み出し、
映像表示手段１１０へ送出する。また、必要に応じて表
面形状制御手段１２０へも送出する。映像信号発生器２
２０は、信号記録媒体２１０に適した装置であり、信号
記録媒体２１０がビデオカセットの場合のビデオデッキ
がこれに相当する。
【００１６】映像表示手段１１０は、映像信号発生器２
２０から映像信号を入力し、この映像信号に基づいた画
像を表示する。表面形状制御手段１２０は、映像信号発
生器２２０より取得した映像信号、または信号記録媒体
２１０から読み出した表面形状信号あるいは映像信号を
入力し、これらの信号から映像として表示される仮想物
体の凹凸に応じた形状を算出する。そして、算出された
形状に応じて映像が表示された表面形状形成手段１３０
の表示面の凹凸を制御する。表面形状形成手段１３０
は、表面形状制御手段１２０に従って映像表示手段１１
０によって表示される映像の表示面の凹凸を形成する。
２０から映像信号を入力し、この映像信号に基づいた画
像を表示する。表面形状制御手段１２０は、映像信号発
生器２２０より取得した映像信号、または信号記録媒体
２１０から読み出した表面形状信号あるいは映像信号を
入力し、これらの信号から映像として表示される仮想物
体の凹凸に応じた形状を算出する。そして、算出された
形状に応じて映像が表示された表面形状形成手段１３０
の表示面の凹凸を制御する。表面形状形成手段１３０
は、表面形状制御手段１２０に従って映像表示手段１１
０によって表示される映像の表示面の凹凸を形成する。
【００１７】このような構成の力触覚呈示装置１００の
動作及び触感覚表現方法について説明する。信号記録媒
体２１０には、仮想物体の映像信号と映像信号と同期し
た映像として表示される仮想物体表面の凹凸を表す表面
形状信号が記録されている。映像信号発生器２２０は、
信号記録媒体２１０から映像信号を読み出し、映像表示
手段１１０へ送出する。映像表示手段１１０は、映像信
号に基づいた画像を表示する。同時に、表面形状制御手
段１２０は、信号記録媒体２１０から表面形状信号を読
み出し、表面形状信号に応じて映像が表示された表示面
の形状を制御する。表面形状形成手段１３０は、表面形
状制御手段１２０に従って、映像表示手段１１０によっ
て表示される映像の表示面の凹凸を形成する。
動作及び触感覚表現方法について説明する。信号記録媒
体２１０には、仮想物体の映像信号と映像信号と同期し
た映像として表示される仮想物体表面の凹凸を表す表面
形状信号が記録されている。映像信号発生器２２０は、
信号記録媒体２１０から映像信号を読み出し、映像表示
手段１１０へ送出する。映像表示手段１１０は、映像信
号に基づいた画像を表示する。同時に、表面形状制御手
段１２０は、信号記録媒体２１０から表面形状信号を読
み出し、表面形状信号に応じて映像が表示された表示面
の形状を制御する。表面形状形成手段１３０は、表面形
状制御手段１２０に従って、映像表示手段１１０によっ
て表示される映像の表示面の凹凸を形成する。
【００１８】これにより、映像表示手段１１０に表示さ
れた映像の凹凸に合わせて映像が表示された表示面の凹
凸が形成される。図２は、本発明の一実施の形態である
力触覚呈示装置の一例である。本発明に係る力触覚呈示
装置は、映像が表示された表示面に、表示された仮想物
体の形状に合わせて凹凸が形成される。操作者は、仮想
物体が表示された表示面を見ながら、仮想物体の形状に
合わせて凹凸が形成された表示面を触ることができる。
このように、実際に映像が表示されている装置に対して
触ることができるので、視覚と触覚感覚のずれがない。
また、上記の説明のように、触った位置と見えている位
置がずれているという感覚が生じる可能性がないので、
ずれを補正するための特別な機構や装置を必要としな
い。さらに、特別な記憶や装置を装着する必要がなく、
拘束感から解放される。
れた映像の凹凸に合わせて映像が表示された表示面の凹
凸が形成される。図２は、本発明の一実施の形態である
力触覚呈示装置の一例である。本発明に係る力触覚呈示
装置は、映像が表示された表示面に、表示された仮想物
体の形状に合わせて凹凸が形成される。操作者は、仮想
物体が表示された表示面を見ながら、仮想物体の形状に
合わせて凹凸が形成された表示面を触ることができる。
このように、実際に映像が表示されている装置に対して
触ることができるので、視覚と触覚感覚のずれがない。
また、上記の説明のように、触った位置と見えている位
置がずれているという感覚が生じる可能性がないので、
ずれを補正するための特別な機構や装置を必要としな
い。さらに、特別な記憶や装置を装着する必要がなく、
拘束感から解放される。
【００１９】上記の説明では表面形状制御手段１２０は
信号記録媒体２１０から表面形状信号を読み出し、映像
の形状を算出するとしたが、信号記録媒体２１０あるい
は映像信号発生器２２０より映像信号を入力し、これに
応じて映像の形状を算出することもできる。例えば、映
像信号に含まれる輝度信号を擬似的な表面形状信号とし
て、映像の形状を算出する。これは、物体の形状におい
て、凸部では輝度が高く、凹部では輝度が低くなること
を利用するものである。
信号記録媒体２１０から表面形状信号を読み出し、映像
の形状を算出するとしたが、信号記録媒体２１０あるい
は映像信号発生器２２０より映像信号を入力し、これに
応じて映像の形状を算出することもできる。例えば、映
像信号に含まれる輝度信号を擬似的な表面形状信号とし
て、映像の形状を算出する。これは、物体の形状におい
て、凸部では輝度が高く、凹部では輝度が低くなること
を利用するものである。
【００２０】さらに、表面形状信号を表面の凹凸を表す
だけでなく、材質に関する力学的な情報を表すものとす
れば、凹凸の表現だけでなく、物体の粘弾性を伴った反
力感覚を呈示することができる。この場合、表面形状制
御手段１２０では、映像表示表面の凹凸を制御するばか
りでなく、映像表示表面に加えられる力に対する応答も
制御する。このような外部からの力に対して粘弾性をも
った応答をさせる制御は、従来のインピーダンス制御等
を用いれば可能である。
だけでなく、材質に関する力学的な情報を表すものとす
れば、凹凸の表現だけでなく、物体の粘弾性を伴った反
力感覚を呈示することができる。この場合、表面形状制
御手段１２０では、映像表示表面の凹凸を制御するばか
りでなく、映像表示表面に加えられる力に対する応答も
制御する。このような外部からの力に対して粘弾性をも
った応答をさせる制御は、従来のインピーダンス制御等
を用いれば可能である。
【００２１】次に、表面形状形成手段について詳細に説
明する。図３は、本発明の一実施の形態である力触覚呈
示装置の表面形状形成手段と映像表示手段を有するピン
の構成図である。本発明に係る力触覚呈示装置のピン
は、表面形状形成手段である表面形状生成素子１３１
と、映像表示手段である画像表示素子１１１と画像伝達
素子１１２と、から構成される。
明する。図３は、本発明の一実施の形態である力触覚呈
示装置の表面形状形成手段と映像表示手段を有するピン
の構成図である。本発明に係る力触覚呈示装置のピン
は、表面形状形成手段である表面形状生成素子１３１
と、映像表示手段である画像表示素子１１１と画像伝達
素子１１２と、から構成される。
【００２２】表面形状生成素子１３１は、表面形状制御
手段の指示に従って上下動を行い、画像表示面１１３の
凹凸を形成する。表面形状生成素子１３１は、例えば形
状記憶合金により形成される。表面形状制御手段は、例
えば、形状記憶合金の伸縮を制御するための発熱及び吸
熱素子と、それらの素子を駆動するための電圧信号を制
御する制御手段とから構成され、形状記憶合金の伸縮を
制御し、画像表示面１１３の位置を制御する。発熱及び
吸熱素子は、例えば、印加する電圧により発熱及び吸熱
作用を引き起こすぺルチェ素子である。
手段の指示に従って上下動を行い、画像表示面１１３の
凹凸を形成する。表面形状生成素子１３１は、例えば形
状記憶合金により形成される。表面形状制御手段は、例
えば、形状記憶合金の伸縮を制御するための発熱及び吸
熱素子と、それらの素子を駆動するための電圧信号を制
御する制御手段とから構成され、形状記憶合金の伸縮を
制御し、画像表示面１１３の位置を制御する。発熱及び
吸熱素子は、例えば、印加する電圧により発熱及び吸熱
作用を引き起こすぺルチェ素子である。
【００２３】また、上記説明のピンの上下動に、ピニオ
ンとラックを組み合わせたものを用いてもよい。あるい
は、圧電素子とその変位を拡大するための機構を設けた
ものでもよいし、電磁石の反発力を利用してもよい。
ンとラックを組み合わせたものを用いてもよい。あるい
は、圧電素子とその変位を拡大するための機構を設けた
ものでもよいし、電磁石の反発力を利用してもよい。
【００２４】画像表示素子１１１は、映像信号に基づい
た画像を表示する。表示された画像は、画像伝達素子１
１２により伝達され、画像表示面１１３に表示される。
画像表示素子１１１は、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ、ブ
ラウン管等である。画像伝達素子１１２は、適当な剛性
を持ち映像を伝達する、例えば、アクリル樹脂や光ファ
イバー等である。図３の例では、画像表示素子１１１を
ピンの基部に設け、映像を画像伝達素子１１２により画
像表面まで導くとしたが、その位置はこれに限定されな
い。ピンの表面に画像表示素子１１１を設けた場合は、
表面形状生成素子１３１と画像表示素子１１１を繋ぐ部
分の材質は、画像の伝達する必要がないため、ある程度
の剛性をもったものであればよい。
た画像を表示する。表示された画像は、画像伝達素子１
１２により伝達され、画像表示面１１３に表示される。
画像表示素子１１１は、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ、ブ
ラウン管等である。画像伝達素子１１２は、適当な剛性
を持ち映像を伝達する、例えば、アクリル樹脂や光ファ
イバー等である。図３の例では、画像表示素子１１１を
ピンの基部に設け、映像を画像伝達素子１１２により画
像表面まで導くとしたが、その位置はこれに限定されな
い。ピンの表面に画像表示素子１１１を設けた場合は、
表面形状生成素子１３１と画像表示素子１１１を繋ぐ部
分の材質は、画像の伝達する必要がないため、ある程度
の剛性をもったものであればよい。
【００２５】また、図では、ピンの断面を円形状とした
が、本発明はこれに限定されない。画素に合わせて正方
形にしたり、正六角形状としてもよい。本発明の力触覚
呈示装置では、上記の説明のピンが、素子取付け面に配
列されている。図４は、本発明に係る力触覚呈示装置の
ピン配列を示している。ここでは、１列分の配列で説明
する。ピンは、各画素に対応して設けられるとする。ピ
ンは、画素配列に合わせて、素子取付け面に取付けられ
る。素子取付け面は、平面に限らず、曲面に構成するこ
ともできる。上記の説明のような手法で、表面形状制御
手段は、画像表示面１１３に表示される映像の形状に応
じて表面形状生成素子１３１の変位量を制御する。凸部
は、表面形状生成素子１３１を伸ばし、画像表示面１１
３を基準の高さより高くする。また、凹部は、表面形状
生成素子１３１を縮め、画像表示面１１３を基準の高さ
より低くする。
が、本発明はこれに限定されない。画素に合わせて正方
形にしたり、正六角形状としてもよい。本発明の力触覚
呈示装置では、上記の説明のピンが、素子取付け面に配
列されている。図４は、本発明に係る力触覚呈示装置の
ピン配列を示している。ここでは、１列分の配列で説明
する。ピンは、各画素に対応して設けられるとする。ピ
ンは、画素配列に合わせて、素子取付け面に取付けられ
る。素子取付け面は、平面に限らず、曲面に構成するこ
ともできる。上記の説明のような手法で、表面形状制御
手段は、画像表示面１１３に表示される映像の形状に応
じて表面形状生成素子１３１の変位量を制御する。凸部
は、表面形状生成素子１３１を伸ばし、画像表示面１１
３を基準の高さより高くする。また、凹部は、表面形状
生成素子１３１を縮め、画像表示面１１３を基準の高さ
より低くする。
【００２６】次に、上記の説明のピン構造を有する力触
覚呈示装置における触感覚表現の一例について説明す
る。図５は、本発明の一実施の形態である力触覚呈示装
置における触感覚表現の一例である。（ａ）は画像表示
素子の表示する表示映像を、（ｂ）は表面形状生成素子
による表面形状の様子を示している。ここでは、平面上
にある半球状の物体を仮想物体として呈示する。信号記
録媒体２１０に記録された映像信号及び表面形状信号が
画像表示素子１１１と表面形状生成素子１３１とから構
成される複数のピンを備えた力触覚呈示装置１００に入
力する。画像表示素子１１１は、映像信号の１画素に対
応した画像を表示する。表面形状制御手段１２０は、表
面形状信号に応じて、該当する位置にある吸熱及び発熱
素子に電圧を印加し、その位置の形状記憶合金の伸縮を
制御し、その位置における凹凸を表現する。ここでは、
半球の中心部に向かって凸部が徐々に高くなるように凹
凸が表現されている。
覚呈示装置における触感覚表現の一例について説明す
る。図５は、本発明の一実施の形態である力触覚呈示装
置における触感覚表現の一例である。（ａ）は画像表示
素子の表示する表示映像を、（ｂ）は表面形状生成素子
による表面形状の様子を示している。ここでは、平面上
にある半球状の物体を仮想物体として呈示する。信号記
録媒体２１０に記録された映像信号及び表面形状信号が
画像表示素子１１１と表面形状生成素子１３１とから構
成される複数のピンを備えた力触覚呈示装置１００に入
力する。画像表示素子１１１は、映像信号の１画素に対
応した画像を表示する。表面形状制御手段１２０は、表
面形状信号に応じて、該当する位置にある吸熱及び発熱
素子に電圧を印加し、その位置の形状記憶合金の伸縮を
制御し、その位置における凹凸を表現する。ここでは、
半球の中心部に向かって凸部が徐々に高くなるように凹
凸が表現されている。
【００２７】このように、各ピンの表面で映像の凹凸が
表現されるので、これを触ることにより、操作者は仮想
の物体に触れることができる。また、各ピンの表面上に
映像が表示されるため、仮想物体の映像を、凹凸を持っ
た形状として見ることができる。
表現されるので、これを触ることにより、操作者は仮想
の物体に触れることができる。また、各ピンの表面上に
映像が表示されるため、仮想物体の映像を、凹凸を持っ
た形状として見ることができる。
【００２８】上記の説明では、画像表示素子１１１すな
わちピンは、１画素に対して１つ設けるとしたが、１画
素に対して複数のピンを設けてもよく、また、複数の画
素に対して１つのピンを設けてもよい。この場合、前者
では触覚呈示の解像度が増し、後者においては触覚呈示
の解像度が低くなる。
わちピンは、１画素に対して１つ設けるとしたが、１画
素に対して複数のピンを設けてもよく、また、複数の画
素に対して１つのピンを設けてもよい。この場合、前者
では触覚呈示の解像度が増し、後者においては触覚呈示
の解像度が低くなる。
【００２９】また、ピンで構成される表面上に、柔軟で
透明な素材を膜のように張ることによって、各ピン間の
凹凸をなだらかにし、違和感を減ずることもできる。な
お、上記の処理機能は、コンピュータによって実現する
ことができる。その場合、力触覚呈示装置が有すべき機
能の処理内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒
体に記録されたプログラムに記述しておく。そして、こ
のプログラムをコンピュータで実行することにより、上
記処理がコンピュータで実現される。コンピュータで読
み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置や半導体
メモリ等がある。市場を流通させる場合には、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ(Compact Disc Read OnlyMemory)やフロッピーディ
スク等の可搬型記録媒体にプログラムを格納して流通さ
せたり、ネットワークを介して接続されたコンピュータ
の記憶装置に格納しておき、ネットワークを通じて他の
コンピュータに転送することもできる。コンピュータで
実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置
等にプログラムを格納しておき、メインメモリにロード
して実行する。
透明な素材を膜のように張ることによって、各ピン間の
凹凸をなだらかにし、違和感を減ずることもできる。な
お、上記の処理機能は、コンピュータによって実現する
ことができる。その場合、力触覚呈示装置が有すべき機
能の処理内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒
体に記録されたプログラムに記述しておく。そして、こ
のプログラムをコンピュータで実行することにより、上
記処理がコンピュータで実現される。コンピュータで読
み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置や半導体
メモリ等がある。市場を流通させる場合には、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ(Compact Disc Read OnlyMemory)やフロッピーディ
スク等の可搬型記録媒体にプログラムを格納して流通さ
せたり、ネットワークを介して接続されたコンピュータ
の記憶装置に格納しておき、ネットワークを通じて他の
コンピュータに転送することもできる。コンピュータで
実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置
等にプログラムを格納しておき、メインメモリにロード
して実行する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、映像信
号、あるいは映像信号と表面形状信号が記録された記録
媒体から抽出された映像信号を入力し、この映像信号に
基づいた映像を表示する。同時に、映像として表示され
た物体の形状に応じて映像が表示される表面の形状を制
御して、表示された物体の映像表示面の形状を形成す
る。
号、あるいは映像信号と表面形状信号が記録された記録
媒体から抽出された映像信号を入力し、この映像信号に
基づいた映像を表示する。同時に、映像として表示され
た物体の形状に応じて映像が表示される表面の形状を制
御して、表示された物体の映像表示面の形状を形成す
る。
【００３１】このように、実際に映像が表示される表面
の形状を制御して触ることができるようにしているた
め、映像と触覚感覚とのずれが生じない。また、装置を
装着する等しなくてもよいので、拘束感がない。
の形状を制御して触ることができるようにしているた
め、映像と触覚感覚とのずれが生じない。また、装置を
装着する等しなくてもよいので、拘束感がない。
【００３２】また、本発明の触感覚呈示方法は、記録媒
体から抽出された映像信号を入力し、この映像信号に基
づいた映像を表示する。同時に、映像信号、あるいは表
面形状信号から映像として表示された物体の形状と表示
面の形状が対応するように表示面の形状を制御して映像
に応じた表面形状を形成する。
体から抽出された映像信号を入力し、この映像信号に基
づいた映像を表示する。同時に、映像信号、あるいは表
面形状信号から映像として表示された物体の形状と表示
面の形状が対応するように表示面の形状を制御して映像
に応じた表面形状を形成する。
【００３３】このように、映像信号に表された映像の形
状に応じて映像が表示され表示面形状が形成されるた
め、映像が表示される表面を直接触ることにより、映像
に合った触覚を得ることができる。このため、映像と触
覚感覚とのずれが生じない。また、装置を装着する等し
なくてもよいので、拘束感がない。
状に応じて映像が表示され表示面形状が形成されるた
め、映像が表示される表面を直接触ることにより、映像
に合った触覚を得ることができる。このため、映像と触
覚感覚とのずれが生じない。また、装置を装着する等し
なくてもよいので、拘束感がない。
【図１】本発明の一実施の形態である力触覚呈示装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態である力触覚呈示装置の
一例である。
一例である。
【図３】本発明の一実施の形態である力触覚呈示装置の
表面形状形成手段と映像表示手段を有するピンの構成図
である。
表面形状形成手段と映像表示手段を有するピンの構成図
である。
【図４】本発明に係る力触覚呈示装置のピン配列を示し
ている。
ている。
【図５】本発明の一実施の形態である力触覚呈示装置に
おける触感覚表現の一例である。
おける触感覚表現の一例である。
【図６】従来の力触覚呈示装置の一例である。
【図７】従来の力触覚呈示装置のその他の例である。
１００…力触覚呈示装置、１１０…映像表示手段、１１
１…画像表示素子、１１２…画像伝達素子、１１３…画
像表示面、１２０…表面形状制御手段、１３０…表面形
状形成手段、１３１…表面形状生成素子
１…画像表示素子、１１２…画像伝達素子、１１３…画
像表示面、１２０…表面形状制御手段、１３０…表面形
状形成手段、１３１…表面形状生成素子
Claims (8)
- 【請求項１】 仮想の環境や物体もしくは遠隔地の環境
や物体である仮想物体の力触覚を呈示する力触覚呈示装
置において、 映像信号を入力して前記映像信号に基づいて前記仮想物
体の映像を表示する映像表示手段と、 前記仮想物体の形状に応じて前記映像表示手段により表
示される映像の表示面の形状を制御する表面形状制御手
段と、 前記表面形状制御手段に従って前記映像表示手段により
表示される映像の表示面の形状を形成する表面形状形成
手段と、 を有することを特徴とする力触覚呈示装置。 - 【請求項２】 前記表面形状制御手段は、前記映像信号
と同期した映像の凹凸をあらわす表面形状信号を入力
し、前記表面形状信号に基づいて前記映像の表示面の形
状を形成することを特徴とする請求項１記載の力触覚呈
示装置。 - 【請求項３】 前記表面形状制御手段は、前記映像信号
に含まれる輝度信号に基づいて前記映像の表示面の形状
を形成することを特徴とする請求項１記載の力触覚呈示
装置。 - 【請求項４】 前記表面形状形成手段は、前記表面形状
制御手段の指示に基づいて上下動が可能なピン構造の表
面形状生成素子の集合体であって、前記表面形状素子に
前記映像表示手段が設けられていることを特徴とする請
求項１記載の力触覚呈示装置。 - 【請求項５】 前記表面形状生成素子は、各画素に対応
して素子取付け面に配列されることを特徴とする請求項
４記載の力触覚呈示装置。 - 【請求項６】 前記表面形状形成手段は、形状記憶合金
によって形成されており、前記表面形状制御手段は、前
記形状記憶合金に伸縮を制御する発熱及び吸熱素子と前
記発熱及び吸熱素子の駆動する電圧信号を制御すること
を特徴とする請求項１記載の力触覚呈示装置。 - 【請求項７】 前記表面形状制御手段は、さらに、前記
映像の表示面に加えられる力に対する応答を制御するこ
とを特徴とする請求項１記載の力触覚呈示装置。 - 【請求項８】 仮想の環境や物体もしくは遠隔地の環境
や物体である仮想物体の力触覚を表現する触感覚表現方
法において、 映像信号を入力して前記映像信号に基づいて前記仮想物
体の映像を表示する手順と、 前記仮想物体の形状に基づいて仮想物体の表示される映
像の表示面の形状を制御して前記映像に基づいた表面形
状を形成する手順と、 から成ることを特徴とする触感覚表現方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34080499A JP2001154780A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 力触覚呈示装置及び触感覚表現方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34080499A JP2001154780A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 力触覚呈示装置及び触感覚表現方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001154780A true JP2001154780A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18340454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34080499A Pending JP2001154780A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 力触覚呈示装置及び触感覚表現方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001154780A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010170246A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | タッチパネル、電子機器 |
| JP2010250735A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 入力装置 |
| CN104820492A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-08-05 | 济南大学 | 一种三维触觉系统 |
| WO2022230330A1 (ja) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | ソニーグループ株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP34080499A patent/JP2001154780A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010170246A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | タッチパネル、電子機器 |
| US8847916B2 (en) | 2009-01-21 | 2014-09-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Touch panel and electronic device |
| US9389720B2 (en) | 2009-01-21 | 2016-07-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Touch panel and electronic device |
| US9874979B2 (en) | 2009-01-21 | 2018-01-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Touch panel and electronic device |
| JP2010250735A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 入力装置 |
| CN104820492A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-08-05 | 济南大学 | 一种三维触觉系统 |
| WO2022230330A1 (ja) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | ソニーグループ株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080805 |