JP2004317784A - Method and device for presenting image - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊園地やアミューズメントパーク、ゲーム機器などにおける、身体運動感覚を利用した仮想空間体感装置や、一方の運動感覚を伝送し、遠隔地の他方に提示する装置、さらに、医療診断装置、スポーツ、リハビリテーションなどの訓練装置などに利用可能な画像提示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、視覚刺激によって体幹運動を誘発する装置は多く存在した(例えば非特許文献1)。
【0003】
また、従来、仮想現実 (virtual reality) と呼ばれる、現実感を伴った仮想的な世界をコンピュータの中に実現する技術などにおいて、身体の運動感覚を誘発したり、肢への外力を知覚させる場合、視覚刺激と機械刺激を適当に組み合わせることによって実現する方法が一般的であった(特許文献2、特許文献2)。
【0004】
【非特許文献1】
Lestienne, Exp. Brain res. 28.363−384 (1977), Nashner, BrainRes, 150 (1978)403−407
【特許文献1】
特開2000―250395号公報
【特許文献2】
特開2000―338858号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような場合、特に使用者に肢への外力を知覚させる場合に限定しても、機械装置との組み合わせによって構成が複雑になる上、誘発される身体運動感覚の現実感は、機械刺激提示装置に制約されるところが大きかった。
【0006】
本発明の目的は、機械刺激を用いずに、使用者に反射運動を誘発する画像提示方法および装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、使用者に対して画像を提示し、使用者の肢運動中、使用者に対して提示している画像を、肢の反射運動を誘発する範囲で特定方向に突然動かす。これにより、機械刺激を用いずに、動画像提示のみで使用者の肢に反射運動が誘発される。
【0008】
本発明の実施態様によれば、使用者に対してその広い視野に対して画像を提示し、使用者の肢運動中、使用者に提示している画像を使用者の肢に対して外力が知覚される範囲で突然動かす。これにより、使用者の肢に画像の運動方向と一致した仮想的な外力を知覚させる。
【0009】
使用者の肢が運動中であることを確認する手段は特に問わないが、使用者の肢運動中に提示画像を突然動かすことが必須である。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0011】
図1は本発明の一実施形態の画像提示装置の構成図である。画像提示装置1は肢運動検出部11と提示画像生成モジュール12と画像提示部13で構成されている。
【0012】
肢運動検出部11は使用者2が運動していることを検出する手段である。具体的には、肢(本例では、腕)の運動を計測する手段の他に、ブザーなどを用い、使用者2の肢運動開始時刻を調節する手段である。提示画像生成モジュール12は使用者2に画像(静止画)を提示し、肢運動検出部11によって使用者2の肢が運動中であることを確認した後、提示されている画像の特定方向の突然の動きを生成する。生成された画像は、ディスプレイである画像提示部13によって使用者2の視覚3の入力となり、肢4に反射的に運動変化を誘発する。
【0013】
次に、本実施形態の動作を図2から図5により説明する。
【0014】
被験者(使用者)2は肢運動検出部11である手先運動計測装置を握り、被験者2の視野全体を覆う画像提示部13の下方にかざす。時刻t1に被験者2に対して画像提示部13により一定の画像(静止画)を提示する(ステップ21)。被験者2は目標地点Peを注視し、時刻t2にスタート地点Psから目標地点Peへの到達運動を開始する。視野全体を覆う画像提示部13に示している画像を、運動の中盤の特定位置に手先が到達したことを手先運動計測装置11が検出すると(ステップ22)、提示画像生成モジュール12は、時刻t3に図5に示す方向D1〜D8のうちの一方向に突然一定速度で運動させる(ステップ23)。ここで、提示する画像はランダムドットパターンとする。すると、時刻t4に被験者2の腕運動に反射的な筋活動の変化が現れる。そして、時刻t5に被験者2は画像の運動方向と一致した肢に仮想的な外力を知覚する。時刻t6に肢運動は終了する。
【0015】
図6(A)は本実施形態の装置(図1)によって計測された、提示映像の運動開始時点からの被験者の肩屈筋の筋活動量を視覚刺激の運動方向毎にトライアル平均したグラフである。つまり、このようなトライアルを視覚刺激運動の8方向D1〜D8に対して各10回ずつ行ったときの、健常被験者の肩屈筋から記録した筋活動量の時間変化(表面筋電図を整流・視覚刺激方向毎にトライアル平均した信号)である。なお、画像の運動開始時点を時刻0とした。実線は、視覚刺激を与えなかった場合の筋活動量、破線は各視覚刺激運動方向に対する筋活動量である。ここでいう筋活動量は、計測した筋電図信号に対して、運動などの影響を取り除くため、低域除去フィルタ(cutoff. 30Hz) を適用した後、全波整流し、さらに30[ms]の移動平均したものを指す。
【0016】
健常者の場合、図6(A)の5で示す区間に、提示した画像の運動開始から100[ms]程度の非常に短い潜時で視覚より入力された画像の運動に対する反射的筋活動量の変化が現れる。
【0017】
図6(B)は図6(A)で示された筋活動量より求めた、視覚刺激運動方向毎の時刻100〜200[ms]の平均筋活動量である。破線6は視覚刺激を与えない場合の平均筋活動量を表す。この図から、図6(A)の5の区間にみられる反射的筋活動は、視覚刺激の運動方向に応じて変化していることがわかる。この筋活動量変化により、その後約100[ms]程度で腕運動に変化が現れる。
【0018】
図7は視覚刺激による手先加速度変化量であり、視覚刺激の運動方向D1〜D8毎の手先加速度と、視覚刺激を与えない場合の手先加速度の差分を求め、画像の運動開始時点より200〜250[ms]の間の平均値を求めたものである。図7に示されるように、手先加速度は、視覚刺激の運動方向とほぼ同一方向に変化する。
【0019】
本反応は、提示された視覚的運動刺激が脳の中で情報処理される過程において、腕が視覚刺激運動方向とほぼ同じ方向に動くように腕の筋を動かすような座標変換が行われ、その結果、手先が刺激と同方向に動いたものであり、本装置を用いることにより、該反射に関わる脳部位の機能を測定するための装置を構成することが可能となる。
【0020】
このとき、被験者2は、手先加速度の変化方向とほぼ同一方向、つまり提示画像の運動方向とほぼ同一方向に対して、手先に仮想的な外力が与えられたものと知覚する。ただし、先に述べた反応との因果関係は明らかではない。
【0021】
具体的なデータは現段階では取得していないが、肢の反射運動を誘発することができる提示画像の種類およびその運動の種類、肢に対する仮想外力を知覚させることができる提示画像の種類およびその運動の種類が存在することは経験的に把握している。
【0022】
以上の結果より、本装置は、一切の機械的刺激を外部から与えることなく人間に運動を生じさせることを可能とするとともに、使用者に仮想的な外力を知覚させることを可能にする。
【0023】
【発明の効果】
請求項1、3の発明は、機械刺激を用いずに、動画像提示のみで反射的な肢運動を誘発することが可能となる。
【0024】
また、請求項2、4の発明は、使用者の肢に対して仮想的な外力を提示する際に使用者の視覚に与える画像を突然動かすことで肢に対する仮想的な外力を知覚させることが可能であるため、力学的な機械刺激装置が必要なく、簡便な装置で構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の画像提示装置の構成図である。
【図2】図1の画像提示装置を用いて被験者の筋活動量を計測するシステムの構成を示す図である。
【図3】肢運動と提示画像の時間関係を示す図である。
【図4】図1の画像提示装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】被験者へ提示する視覚刺激の運動方向を示す図である。
【図6】図2のシステムによって計測された、提示映像の運動開始時点から被験者の肩屈筋の筋活動量を視覚刺激の運動方向毎にトライアル平均したグラフ(図6(A))と、図6(A)に示した筋活動量より求めた視覚刺激運動方向毎の時刻100〜200[ms]の平均筋活動量を示すグラフである。
【図7】図2のシステムによって計測された、提示映像の運動開始時点から200〜250[ms]における、手先加速度変化量の平均値を示したグラフである。
【符号の説明】
1 画像提示装置
2 被験者
3 視覚
4 肢
11 肢運動検出部
12 提示画像生成モジュール
13 画像提示部
21〜23 ステップ
Ps スタート地点
Pe 目標地点
D1〜D8 視覚刺激の運動方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is an amusement park, an amusement park, a game machine, and the like, a virtual space sensation device using a body movement sensation, a device that transmits one movement sensation and presents it to the other at a remote place, further, a medical diagnosis device, The present invention relates to an image presentation device that can be used for a training device for sports, rehabilitation, and the like.
[0002]
[Prior art]
Heretofore, there have been many devices that induce trunk movement by visual stimulation (for example, Non-Patent Document 1).
[0003]
Conventionally, in a technology for realizing a virtual world with a sense of reality in a computer, which is called virtual reality (virtual reality), when a physical kinetic sensation is induced or an external force to a limb is perceived. In general, a method realized by appropriately combining a visual stimulus and a mechanical stimulus (
[0004]
[Non-patent document 1]
Lestienne, Exp. Brain res. 28.363-384 (1977), Nashner, Brain Res, 150 (1978) 403-407.
[Patent Document 1]
JP 2000-250395 A [Patent Document 2]
JP 2000-338858 A
[Problems to be solved by the invention]
In such a case, even if it is limited to the case where the user perceives an external force to the limb, the configuration becomes complicated due to the combination with the mechanical device, and the sense of realization of the induced body movement sensation is reduced by the mechanical stimulus presentation. It was very limited by the equipment.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image presentation method and apparatus for inducing a reflex movement to a user without using mechanical stimulation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention presents an image to a user, and suddenly moves the image being presented to the user in a specific direction during a limb movement of the user within a range that induces a reflex movement of the limb. As a result, a reflex is induced on the limb of the user only by presenting a moving image without using mechanical stimulation.
[0008]
According to the embodiment of the present invention, the image is presented to the user in a wide field of view, and the external force is applied to the user's limb during the limb movement of the user. Move suddenly within the perceived range. As a result, the user's limb is perceived as a virtual external force that matches the motion direction of the image.
[0009]
Means for confirming that the user's limb is exercising is not particularly limited, but it is essential to suddenly move the presented image during the limb exercise of the user.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image presentation device according to an embodiment of the present invention. The image presentation device 1 includes a limb
[0012]
The limb
[0013]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0014]
The subject (user) 2 holds the hand movement measuring device, which is the limb
[0015]
FIG. 6A is a graph obtained by trial averaging the amount of muscle activity of the shoulder flexor muscle of the subject from the start of exercise of the presented video, measured by the apparatus of the present embodiment (FIG. 1), for each movement direction of the visual stimulus. . That is, when such a trial is performed ten times in each of the eight directions D1 to D8 of the visual stimulation motion, the time change of the muscle activity recorded from the shoulder flexor muscle of the healthy subject (rectification of the surface electromyogram, (Trial averaged signal for each visual stimulus direction). The time point at which the exercise of the image started was set to
[0016]
In the case of a healthy person, in the section indicated by 5 in FIG. 6 (A), the amount of reflex muscle activity with respect to the movement of the image input from the sight with a very short latency of about 100 [ms] from the start of the movement of the presented image Changes appear.
[0017]
FIG. 6B shows the average amount of muscle activity from time 100 to 200 [ms] for each visual stimulus movement direction, obtained from the amount of muscle activity shown in FIG. 6A. The
[0018]
FIG. 7 shows the amount of change in the hand acceleration due to the visual stimulus. The difference between the hand acceleration in each of the motion directions D1 to D8 of the visual stimulus and the hand acceleration when the visual stimulus is not applied is calculated. The average value during [ms] is obtained. As shown in FIG. 7, the hand acceleration changes in substantially the same direction as the movement direction of the visual stimulus.
[0019]
In this reaction, in the process where the presented visual motion stimulus is processed in the brain, coordinate transformation is performed to move the arm muscles so that the arm moves in the same direction as the visual stimulation motion direction, As a result, the hand has moved in the same direction as the stimulus, and by using this device, it is possible to configure a device for measuring the function of the brain part related to the reflex.
[0020]
At this time, the
[0021]
Although specific data has not been acquired at this stage, the types of presentation images that can induce reflex movements of the limbs and the types of the movements, the types of presentation images that can perceive the virtual external force on the limbs and the types thereof We know empirically that there are exercise types.
[0022]
From the above results, the present device enables a human to exercise without giving any mechanical stimulus from the outside, and allows the user to perceive a virtual external force.
[0023]
【The invention's effect】
According to the first and third aspects of the present invention, it is possible to induce a reflexive limb movement only by presenting a moving image without using mechanical stimulation.
[0024]
According to the second and fourth aspects of the present invention, the virtual external force on the limb can be perceived by suddenly moving an image given to the user's vision when presenting the virtual external force on the limb of the user. Since it is possible, a mechanical mechanical stimulating device is not required, and the device can be configured with a simple device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image presentation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a system for measuring a muscle activity amount of a subject using the image presentation device of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a time relationship between a limb movement and a presentation image.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the image presentation device of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram illustrating a motion direction of a visual stimulus to be presented to a subject.
6 is a graph (FIG. 6 (A)) obtained by trial-averaging the amount of muscle activity of the shoulder flexor muscle of the subject for each visual stimulus movement direction from the start of exercise of the presented video, measured by the system of FIG. 6A is a graph showing the average amount of muscle activity from time 100 to 200 [ms] for each visual stimulus movement direction obtained from the amount of muscle activity shown in FIG.
FIG. 7 is a graph showing the average value of the amount of change in hand acceleration from 200 to 250 [ms] from the start of exercise of the presentation video, measured by the system of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
Claims (4)
使用者に対して画像を提示する画像提示手段と、
前記画像を生成するとともに、前記肢運動検出手段によって使用者の肢が運動中であることが検出されると、前記画像提示手段によって提示されている画像の特定方向の突然の動きを肢の反射運動を誘発する範囲で生成する提示画像生成モジュールを有する画像提示装置。Limb movement detecting means for detecting that the limb of the user is exercising,
Image presenting means for presenting an image to a user;
When the image is generated and the limb movement detecting means detects that the user's limb is exercising, the sudden movement in the specific direction of the image presented by the image presenting means is reflected by the limb reflection. An image presentation device having a presentation image generation module for generating a range in which exercise is induced.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003111524A JP2004317784A (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Method and device for presenting image |
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JP2003111524A Pending JP2004317784A (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Method and device for presenting image |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-04-16 JP JP2003111524A patent/JP2004317784A/en active Pending
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