JP2004198767A - 仮想体験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明の仮想体験装置は、体験者の動作と同期した信号を検出する検出器と、検出器により検出した検出信号を所定の変換により刺激信号に変換する変換器と、体験者に変換された刺激信号を与える刺激器を備え、体験者の動作と同期して検出した信号を前記所定の変換により刺激信号に変換して、体験者に前記刺激信号を与えて、体験者の動作の感覚を仮想感覚化して体験させる仮想体験装置であり、かかる仮想体験装置により、擬似度合いが改善される。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、人や動物に実際の体験による感覚とは異なる感覚を与える仮想体験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、現実とは異なる体験をさせるものとして、バーチャルリアリティと呼ばれる仮想体験装置が知られている。コンピュータの2次元画面の中に、立体表示の動画像を作り、動画像を見る人がその中にいるような感覚を起こさせるものがある。さらに、3次元表示のできるディスプレイ装置を使用して、動画像を立体表示し、より実際に近い感覚を作り出すものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような仮想体験装置は、視覚を利用したものであり、その他の感覚に及ぶものでないので、本物に比べ、仮想体験の擬似度合いは、限られたものであった。聴覚、触覚、嗅覚などを利用した仮想体験装置ができれば、擬似度合いが、改善される。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の仮想体験装置は、以下のような手段を採用する。
【0005】
(1)体験者の動作と同期した信号を検出する検出器と、検出器により検出した検出信号を所定の変換により刺激信号に変換する変換器と、体験者に変換された刺激信号を与える刺激器を備え、体験者の動作と同期して検出した信号を前記所定の変換により刺激信号に変換して、体験者に前記刺激信号を与えて、体験者の動作の感覚を仮想感覚化して体験させる仮想体験装置。
【0006】
(2)前記刺激信号を音波として、体験者の聴覚に与えることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0007】
(3)前記検出器は、手がこする音を検出し、体験者の手の先が感じる表面感覚を変更させることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0008】
(4)前記検出器は、体験者がたたく音を検出し、体験者が感じる打撃感を変更させることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0009】
(5)前記検出器は、靴音、足音、床音のうちの1以上の音を検出し、体験者が感じる地面の感じを変換させることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0010】
(6)前記検出器は、体験者が手を水にいれる水音を検出し、体験者が感じる液体感覚を変化させることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0011】
(7)前記検出器は、体験者の顔をなでる風の音を検出し、体験者の置かれている空間感覚を変化させて感じさせることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0012】
(8)前記検出器は、体験者が食物、または、飲料を嚥下する音を検出し、体験者が感じる食感を変化させることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
【0013】
(9)体験者の動作に同期しない刺激を、更に加えることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
(10)匂い、香りを更に加えることを特徴とする(1)に記載の仮想体験装置。
(11)(1)〜(10)のいずれかに記載の仮想体験装置であって、お化け屋敷としたことを特徴とする仮想体験装置。
【0014】
(12)(1)〜(10)のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に何を感じるかを当てさせるゲームとしたことを特徴とする仮想体験装置。
【0015】
(13)(1)〜(10)のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に疑似体験させることにより医療訓練をさせることを特徴とする仮想体験装置。
【0016】
(14)(1)〜(10)のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に動作の疑似体験させることにより医療回復補助に用いることを特徴とする仮想体験装置。
【0017】
(15)(1)〜(10)のいずれかに記載の仮想体験装置であって、動物の手足の動作を認識して、手足の動作に基づいた音を体験者である動物に聞かせて仮想体験をさせて撃退する仮想体験装置。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の仮想体験装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
【0019】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における仮想体験装置の構成図である。図1において、体験者10は、人差し指11で板13の表面を擦る。検出器12は、マイクロフォンであって、人差し指11が板13の表面を擦る音を検出する。検出した検出信号14は変換器15に印加され、刺激信号16に変換される。刺激信号16は、刺激器17により、体験者10の耳に音波として与えられる。刺激器17は、ここではヘッドフォンである。変換器15の変換特性は、その一例として、高域濾波特性とする。高域濾波のカットオフ周波数は、5kHzとする。刺激信号16は、検出信号14に同期して発生される。すなわち、体験者10の行なう動作と同期している。
【0020】
このようにすると、体験者10は、板13の表面が滑らかであるにもかかわらず、表面がざらざらした板を撫でているように感じる。すなわち、図1の構成の仮想体験装置は、体験者10が指先の感覚から感じる表面の材質感を、別の材質感に変更する働きがある。このような現象が起こるのは、人差し指11の指先の感覚は滑らかな板の感覚であるが、板の表面がざらざらしている場合の、ざらざらした感じを連想させる音が、耳から加えられるため、体験者10は、指先の感覚と聴覚とを総合して、現実とは異なる表面感覚を創造していると考えられる。本発明の仮想体験装置では、刺激信号16は、検出信号14に同期して発生される、すなわち、体験者10の行なう動作と同期しているので、体験者10の動作と同期せずに音を聞かせるのでは起こらないような仮想的体験を得ることができる。
【0021】
変換器15の変換特性を、別の特性にすれば、別の表面感覚を作り出せる。例えば、変換特性を低域濾波特性とし、低音成分を聞かせると、板13が重い材質であると感じる。変換器15が、検出信号14を、布を触るような音に変換すれば、体験者10は、布を触っているような感覚を感じるようにできる。布の材質が、ウール、麻などによって、擦ったときの音が違うので、その材質に応じた音に変換することにより、材質に応じた感覚を創り出すことができる。体験者が好む手触り感を作り出すこともできる。
【0022】
(実施の形態2)
図2の(a)は、本発明の実施の形態2における仮想体験装置の一部分の構成を示す。体験者20a(図示しない)の拳21aは、壁23aの表面を叩く。壁21aに設けられた検出器22aは、振動ピックアップであり、その出力信号は、検出信号24aとなる。検出信号24aは、変換器25a(図示しない)により変換され刺激信号26aとして、体験者20aの耳に、(実施の形態1)の場合と同様にヘッドフォンにより、音波として与えられる。音波は、体験者20aの動作と同期している。変換器25aは、検出信号24aを壁23aの材質に応じた音の信号に変換する。例えば、板が響いて共振するような音にすれば、体験者20aは、板壁を叩いているような感覚を覚える。粘土を叩くような鈍い音にすれば、粘土壁を叩く感覚を覚える。大理石のように固く乾いた音にすれば、大理石の壁を感じる。クッションの繊維がこすれる音を聞かせると、柔らかいものを叩いている感覚になる。
【0023】
このような刺激信号26aへの変換は、検出信号24aの周波数成分の構成を、所望の壁の材質を叩いたときの周波数成分の構成に変換する周波数特性を有するフィルタを使うことができる。また、所望の材質の壁を叩いたときの音を録音して、そのサンプルデータ列をメモリに記憶しておき、メモリのサンプルデータ列を読み出してもよい。検出信号24aの発生タイミングに合わせて、サンプルデータ列の読み出しを開始するようにすればよい。
【0024】
(実施の形態3)
図2の(b)は、本発明による実施の形態3における仮想体験装置の構成の一部分である。水を入れた水槽23bに体験者20b(図示しない)の手21bを入れる。検出器22bは、水中マイクロフォンであり、手23bを水に入れる際の音を、検出信号24bとして検出する。検出信号24bは、変換器25b(図示しない)により変換された刺激信号26bとして、体験者20bの耳に、実施の形態1の場合と同様ヘッドフォンにより、音波として与えられる。音波は、体験者20bの動作と同期している。変換器25bは、検出信号24bを水槽中の液体の種類に応じた音の信号に変換する。一般的に、液体の粘性度や含有物の度合いによって、手21bを入れることにより発生する音が異なるので、その液体の粘性度や含有物の度合いに相当する音を刺激信号26bとして発生するように、変換器25bの変換特性を選定する。たとえば、粘土が大量に混ざった水の場合は、純水の場合に比べ、水の音が重い感じになる。この音は、高音の周波数成分より低音の周波数成分が多い。また、滴の音が、べちゃべちゃした感じになる。小川の流れに手を浸すとさらさらした軽い音になる。滝に手を入れると、水が手を叩く音がする。湧き水に手を入れると、ぼこぼこと水が湧き出る音を感じる。検出信号24bを、変換器25bにより、これらの音に変換した刺激信号26bとすることにより、体験者20bは、仮想的な感覚を体験することができる。
【0025】
(実施の形態4)
図2の(c)は、本発明による実施の形態4における仮想体験装置の構成の一部分である。体験者20c(図示しない)は、検出器22cである振動ピックアップを靴底に仕込んだ靴21cをはいて地面23cを歩く。検出器22cは、体験者20cが歩く際に靴と地面が発生する音を検出信号24cとして検出する。検出信号24cは、変換器25c(図示しない)により変換された刺激信号26cとして、体験者20cの耳に、(実施の形態1)の場合と同様ヘッドフォンにより、音波として与えられる。音波は、体験者20cの動作と同期している。変換器25cは、検出信号24cを靴21cが歩く地面の種類に応じた音の信号に変換する。地面には、コンクリート舗装、アスファルト舗装、土の道、砂利の道、石ころの道、板敷きの廊下、絨緞敷きの部屋など様々あり、それぞれ発生する音が異なるので、その状況に応じた音を刺激信号26cとして発生するように、変換器25cの変換特性を選定する。
【0026】
(実施の形態5)
図2の(d)は、本発明による実施の形態5における仮想体験装置の構成の一部分である。体験者20d(図示しない)は、はだしの足21dに、検出器22dであるマイクロフォンをストラップ29により取り付けて裸足で地面23dを歩く。検出器22dは、体験者20dが歩く際に足と地面が発生する音を検出信号24dとして検出する。検出信号24dは、変換器25d(図示しない)により変換され刺激信号26dとして、体験者20dの耳に、実施の形態1の場合と同様ヘッドフォンにより、音波として与えられる。音波は、体験者20dの動作と同期している。変換器25dは、検出信号24dを、裸足で歩く地面の種類に応じた音の信号に変換する。地面には、コンクリート舗装、アスファルト舗装、土の道、砂利の道、石ころの道、板敷きの廊下、絨緞敷きの部屋など様々あり、それぞれ発生する音が異なるので、その状況に応じた音を刺激信号26dとして発生するように、変換器25dの変換特性を選定する。また、検出信号24dを、靴を履いて歩くときの音、スリッパを履いて歩くときの音、靴下を履いて歩くときの音などに変換した刺激信号26dを、体験者20dに聞かせるようにすれば、靴、スリッパ、靴下などを履いた感覚を与えることになる。
【0027】
(実施の形態6)
図3は、本発明による実施の形態6における仮想体験装置の構成の一部分である。体験者30は、検出器32であるマイクロフォンが体験者30の頬の近くに来るように、ヘッドフォン37に取り付ける。
【0028】
検出器32の出力である検出信号34は、変換器35により変換され刺激信号36として、体験者30の耳に音波として与えられる。音波は、体験者30が頬に感じる圧力と同期している。変換器35(図示しない)は、検出信号34を、種々の風が体験者30の頬に当たったときの音の信号に変換する。体験者30の顔に風が実際に当たった場合、当たる風の音は、無風、爽やかなそよ風、冷たい北風、強風などにより、検出器34の検出する音は変わる。変換後の刺激信号36は、それぞれ、その状況に応じた刺激信号36となるように、変換器35の変換特性を選定する。
【0029】
(実施の形態7)
図4は、本発明による実施の形態7における仮想体験装置の構成の一部分である。体験者40の喉の部分に、検出器42である振動ピックアップを設ける。検出器42は、体験者42が、食物や飲料を飲み込む際の喉の部分が発生する嚥下の音を検出する。検出器42の出力である検出信号44は、変換器45(図示しない)により変換され刺激信号46として、体験者40の耳に、(実施の形態1)の場合と同様ヘッドフォンにより、音波として与えられる。音波は、体験者40の嚥下動作と同期している。変換器45は、検出信号44を、体験者40が、種々の食物や飲料を嚥下する際の嚥下音の信号に変換する。体験者40が、御飯、野菜料理、肉料理、スープ、シチュウ、水などを飲み込む際の嚥下音は、それぞれ特徴がある。変換後の刺激信号46は、それぞれ、嚥下する食物や飲料の種類に応じた刺激信号46となるように、変換器45の変換特性を選定する。健常者が飲み込む音を聞かせることにより、飲み込み難いものを飲み易く感じさせることができる。
【0030】
(実施の形態8)
図5は、本発明による実施の形態8における仮想体験装置の構成の一部分である。体験者である猪50が畑の作物を荒らすのを防止する仮想体験装置である。畑58を囲む防護柵53の要所に複数の検出器52を取り付ける。検出器52は、振動ピックアップ、あるいは、マイクロフォンで良い。検出器52の出力である検出信号54は、変換器55(図示しない)により変換され刺激信号56として、防護柵の要所に設けられたスピーカ57より、体験者である猪50の耳に音波として与えられる。音波は、猪50の動作、すなわち、鼻や前足が防護柵53に触れる動作と同期して与えられる。変換器55は、検出信号54を、猪50が、罠に手を挟まれる音に変換する。猪50は、罠があると錯覚し、防護柵から離れてゆく。変換特性については、種々考えられる。番犬の尻尾を触ったときの音とともに、番犬の吠える声に変換すれば、番犬に触ったことにより、吠えられたとものと錯覚し、やはり逃げてゆく。防護柵53に触れたと同期して、猟銃の音を発生させてもよい。猪50が、自分の動作と同期して起こる音を聞くので、従来のように単に、爆竹音のような、大きな脅しの音を発生させるやり方よりも、猪50にとっては、小さな音でも、大きな脅威と感じさせることができる。
【0031】
なお、本実施の形態において、体験者は猪に限らず、烏、鳩、犬、猫なども含み、本装置は、烏、鳩、犬、猫などが、ごみを漁ったり、迷惑な行動をとる場所に設置されることにより、そのような行動を未然に防止する装置とすることができる。
【0032】
(実施の形態9)
上記各実施の形態で使用した変換器15、25a、25b、25c、25d、35、45、55について説明する。各変換器15、25a、25b、25c、25d、35、45、55は、入力である各検出信号14、24a、24b、24c、24d、34、44、54を、各刺激信号16、26a、26b、26c、26d、36、46、56にそれぞれ変換する。
検出する検出信号の周波数成分を分析し、刺激信号の周波数成分との差周波数特性を有するフィルタの特性を持たせ、検出信号の周波数成分特性を刺激信号周波数成分に変換する例を、実施の形態1において説明した。図6は、このような変換器の一例である。図6において、予め、現実状態の検出信号の周波数成分を測定し、仮想体験させたい対象物を実際に使用して検出信号を得て、その検出信号の周波数成分を予め測定して、差周波数特性を求め、その周波数特性を、変換器15のフィルタ特性に組み込んでおけばよい。仮想体験させたい対象物が複数ある場合は、それぞれに対応した複数の差周波数特性を求め、その周波数特性を、変換器15のフィルタ特性に組み込み、選択信号18により、フィルタ特性を選択するようにすれば、所望の対象物の仮想体験を選択して体験者10に与えることが可能になる。
【0033】
また、仮想体験させたい対象物を実際に触ったり、叩いたりすることによる検出信号の波形をサンプリングして、メモリに記憶しておき、検出信号14、24a、24b、24c、24d、34、44、54が発生すると、同期してメモリを読み出して、サンプルデータを音波に変換するようにしてもよい。
【0034】
図7は、刺激信号を記憶しておき読み出す形式の変換器のブロック図である。図7において、予め仮想体験させたい対象物を実際に触ったり、叩いたりすることによる検出信号の波形をサンプリングして、刺激信号記憶器73に記憶しておき、検出信号14を、周波数分析器71において、周波数分析した結果により、記憶された波形を選択して読み出し、刺激信号16として出力する。また、刺激信号14は、包絡線抽出器72に印可されて、その振幅を抽出される。抽出された振幅信号は、刺激信号記憶器73に印可されて、記憶された波形の読み出しを開始させるとともに、読み出し波形の振幅を変調することにより、検出信号の振幅値に応じて刺激信号の振幅値を変化させる。選択信号74は、体験させたい複数の対象物や複数の対象状況に対応した複数組みの刺激信号波形を刺激信号記憶器73が記憶している場合に、所望の組を選択する。
【0035】
図7の変換器において、周波数分析器71の経路を省いて、包絡線検出器72が、検出信号14から包絡線を検出すると、刺激信号記憶器73の刺激信号の波形サンプルを読み出し開始するようにしてもよい。そして、包絡線信号の振幅に応じて、刺激信号の振幅値を変調する。
【0036】
また、図8に示すように、予め、実体験における検出信号の成分を分析して複数種類に分け、それぞれの成分に対応した刺激成分音源波形を刺激信号合成器83内部のメモリに記憶しておく。検出信号14が発生すると、その検出信号の成分を周波数分析機71により分析し、分析結果によって、刺激信号合成器83内部のメモリから、刺激成分音源波形を1つ又は複数種類選択して読み出し、合成して刺激信号としてもよい。分析結果により、刺激成分音源波形の組み合わせ方を変えるようにする。また、検出信号の分析値の大小に応じて、あるいは、包絡線抽出器72の抽出した包絡線信号により、刺激成分音源波形の振幅値を変化させるようにしてもよい。
【0037】
上記、実施の形態1から施の形態6で説明した仮想体験装置のいずれかひとつあるいは複数を組み合わせることにより、暗い通路を進むにしたがって、地面を踏んだときに、ぬかるみに足を入れたり、壁を触ったときに、ひんやりさせたり、虫の群れの中に手を突っ込んだ感覚を作り出すことにより、お化け屋敷を構成することができる。このためには、各変換器が、検出信号を、ぞくっとするような感覚に対応した刺激信号に変換するようにする。
【0038】
上記、実施の形態1から実施の形態7で説明した仮想体験装置のいずれかひとつあるいは複数を組み合わせることにより、体験者に何を感じるかを当てさせるゲーム装置とすることができる。このためには、各変換器が、検出信号に対して、複数の刺激信号に変換できるようにしておき、刺激信号を切り替えられるようにすればよい。体験者に何を感じるかを当てさせるゲームとした仮想体験装置は、例えば、体験者の入力を受け付けて、当該入力と答えの情報が合致するか否かを判断し、判断結果を出力するものである。なお、答えの情報は、予め仮想体験装置が保持している。また、判断結果の出力は、ディスプレイへの表示やスピーカーからの音出力等、体験者の五感に訴えるものであれば何でも良い。また、体験者に何を感じるかを当てさせるゲームとした仮想体験装置は、答えを出力するだけの構成で、結果の判断は、人手で行っても良い。
【0039】
上記、実施の形態1から実施の形態7で説明した仮想体験装置のいずれかひとつあるいは複数を組み合わせることにより、体験者に疑似体験させることにより医師や患者に医療訓練の仮想体験をさせることもできるので、医療訓練装置になる。たとえば、皮膚病による皮膚の荒れ具合に応じた、表面感覚を仮想的に作ることにより、触診経験を訓練するようにする。
【0040】
上記、実施の形態1から実施の形態7で説明した仮想体験装置のいずれかひとつあるいは複数を組み合わせることにより、患者に動作の疑似体験させることにより医療回復補助に用いることができる。たとえば、歩行訓練をする際に、地面の感覚をあらかじめ仮想的に体験させることにより、実地の歩行訓練の準備に使用する。
【0041】
上記、実施の形態1から実施の形態8で説明した仮想体験装置のいずれかひとつあるいは複数を組み合わせることにより、動物の手足の動作を認識して、手足の動作に基づいた音を体験者である猪、烏、鳩、犬、猫などの動物に聞かせて仮想体験をさせる仮想体験装置は、害獣撃退装置となる。
【0042】
なお、実施の形態1から実施の形態8で説明した仮想体験装置に対して、体験者の動作に同期しない刺激を、更に体験者に与える構成を加え、さらに異なった仮想体験を与えても良い。
【0043】
さらに、実施の形態1から実施の形態8で説明した仮想体験装置に対して、匂い、香りを更に体験者に与える構成を加え、さらに異なった仮想体験を与えても良い。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、体験者の動作に同期した別の刺激を与えることにより、体験者に仮想的な感覚を引き起こさせることができる仮想体験装置を実現できる。この仮想体験装置は、お化け屋敷、ゲーム装置、医療訓練装置、医療回復補助装置、害獣撃退装置、など様々な応用が期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による仮想体験装置の構成図
【図2】本発明の一実施形態による仮想体験装置の構成図
【図3】本発明の一実施形態による仮想体験装置の構成図
【図4】本発明の一実施形態による仮想体験装置の構成図
【図5】本発明の一実施形態による仮想体験装置の構成図
【図6】本発明の一実施形態に使用する変換器の構成図
【図7】本発明の一実施形態に使用する変換器の構成図
【図8】本発明の一実施形態に使用する変換器の構成図
【符号の説明】
10 体験者
11 人差し指
12 板
13 検出器
14 検出信号
15 変換器
16 刺激信号
17 ヘッドフォン
Claims (15)
- 体験者の動作と同期した信号を検出する検出器と、前記検出器により検出した検出信号を所定の変換により刺激信号に変換する変換器と、前記刺激信号を体験者に与える刺激器を備え、前記体験者の動作の感覚を仮想感覚化して体験させる仮想体験装置。
- 前記刺激信号を音波として、体験者の聴覚に与えることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、手がこする音を検出し、体験者の手の先が感じる表面感覚を変更させることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、体験者がたたく音を検出し、体験者が感じる打撃感を変更させることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、靴音、足音、床音のうちの1以上の音を検出し、体験者が感じる地面の感じを変換させることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、体験者が手を水にいれる水音を検出し、体験者が感じる液体感覚を変化させることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、体験者の顔をなでる風の音を検出し、体験者の置かれている空間感覚を変化させて感じさせることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 前記検出器は、体験者が食物、または、飲料を嚥下する音を検出し、体験者が感じる食感を変化させることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 体験者の動作に同期しない刺激を、更に体験者に与えることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 匂い、香りを更に体験者に与えることを特徴とする請求項1記載の仮想体験装置。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の仮想体験装置であって、お化け屋敷としたことを特徴とする仮想体験装置。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に何を感じるかを当てさせるゲームとしたことを特徴とする仮想体験装置。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に疑似体験させることにより医療訓練をさせることを特徴とする仮想体験装置。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の仮想体験装置であって、体験者に動作の疑似体験させることにより医療回復補助に用いることを特徴とする仮想体験装置。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の仮想体験装置であって、動物の手足の動作を認識して、手足の動作に基づいた音を体験者である動物に聞かせて仮想体験をさせて撃退する仮想体験装置。
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