JP3397772B2 - センサ取付装置、センサ又はマーカの取付装置 - Google Patents

センサ取付装置、センサ又はマーカの取付装置

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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、仮想現実感（Ｖ
Ｒ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）装置、または、
複合現実感（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）装置
に用いる位置姿勢センサの取付け技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、仮想現実感（ＶＲ）装置や複合現
実感（ＭＲ）装置において、プレイヤ（体験者）の手に
位置姿勢センサを取り付け、その手の位置にコンピュー
タグラフィックス（ＣＧ）で仮想の物体を表示すること
で、手の位置（手の上など）にあたかも仮想の物体が存
在しているかのように感じさせる技術が実現されてい
る。
【０００３】複合現実感装置は、現実世界の映像と、Ｃ
Ｇ（３次元的にモデリングされたＣＧ）によって生成さ
れた映像を重畳し、かつ、両者の映像を位置合わせして
表示することによって、現実空間の中に仮想の物体があ
たかも存在するかのように見せる装置である。
【０００４】位置姿勢を検出する装置としては、例えは
米国Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社の製品のＦＡＳＴＲＡＫ（製品
名）などが知られている。これは、磁気方式による位置
姿勢センサであり、磁気発信装置と磁気受信装置（位置
姿勢センサ）からなるシステムである。位置姿勢センサ
は、磁気発信装置から発せられる磁気を受信して位置と
姿勢を検出する。位置姿勢センサは、１センチ角程度の
小さな立体であり、このセンサの空間上の位置（ＸＹＺ
座標位置）と姿勢（Ｒｏｌｌ， Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ）
を検出することができる。従来、この位置姿勢センサを
手に取付ける場合には、グローブ状のものに位置姿勢セ
ンサを取付けることにより、手に固定していた。
【０００５】また、複合現実感システムとしては、現実
の物体にマーカを取付け、このマーカを画像認識するこ
とによって、そのマーカの位置にＣＧを重畳するシステ
ムも存在する。この場合、手の上にマーカを取付けれ
ば、位置姿勢センサによって測定した位置姿勢情報と、
マーカの位置姿勢情報とを総合的に用いてＣＧ重畳位置
を決定することが可能である。マーカは画像認識しやす
いように特徴のある幾何形状であったり、特徴のある色
彩であったり、または複数の色の組み合わせからなるパ
ターンであったりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の位置姿
勢センサの取付け器具は、グローブなどによって手の大
部分が覆われてしまい、見た目上、違和感があった。特
に、複合現実感装置で利用した場合には、手の部分の映
像がプレイヤに直接見えているため、位置姿勢センサを
取付けるためのグローブが大きいと映像的に問題があ
り、また、手それ自体の姿を観察することができないと
いう問題があった。
【０００７】また、手がよく見えるように手を覆う面積
を小さくしようとすれば、センサの取付けが不安定にな
り、測定誤差が多くなるといった問題があった。
【０００８】また、手の位置にＣＧを合成するＶＲまた
はＭＲシステムにおいて、そのＣＧに係る音声をＣＧの
表示位置（手の上）から再生するシステムは存在しなか
った。
【０００９】また、磁気方式による位置姿勢センサは、
センサの近くでスピーカコイルなどの磁気の影響がある
場合には、測定精度が悪くなるという問題があった。
【００１０】また、センサと磁気発信装置との間に金属
片があると測定精度が悪くなるため、金属製部品を含む
スピーカを位置姿勢センサの近傍に取付けることには問
題があった。
【００１１】また、位置検出用のマーカは画像認識し易
くするために見た目に目立つ特徴を持っているため、こ
のマーカを用いて位置検出を行う複合現実感システムの
場合、マーカそのものが鮮明に見えてしまい、観察者に
違和感を与えていた。
【００１２】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、その課題は、仮想現実感装置、複
合現実感装置等で使用される手の位置姿勢センサとスピ
ーカとを好適な状態で手に取付けられるようにすること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、本発明は、仮想現実感装置、複合現実感装
置等に用いる手の位置姿勢を検出するためのセンサを少
なくとも取付けるための取付装置であって、前記センサ
を取付ける第１のリング部とスピーカを取付ける第２の
リング部とを帯状の連結部で連結している。
【００１４】また、本発明は、仮想現実感装置、複合現
実感装置等に用いる手の位置姿勢を検出するためのセン
サ又はマーカを取付けるための取付装置であって、使用
者の手首の間接を挟んで、互いに一部を帯状の連結部で
連結された第１のリング部と第２のリング部を備え、該
第１及び第２のリング部の少なくとも一方に位置検出用
のセンサ又はマーカが取り付けられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１６】図１は、本実施形態に係るセンサ取付器具
（装置）の外観図である。本センサ取付器具は、伸縮性
のあるゴムのような素材（ウェットスーツ素材など）で
作られており、この素材に位置姿勢センサとスピーカが
接着あるいは縫い付けられるなどして固定されているも
のである。なお、伸縮性の素材は、必ずしも素材それ自
体が伸縮性を持つ必要はなく、例えば伸縮性の無い布の
中に糸状ゴム等の伸縮性のあるものを縫い込み、その布
を縮めて波を形成させたようなものでもよい。
【００１７】図１において、１はスピーカ、２は位置姿
勢センサである。３はスピーカケーブル、４はセンサケ
ーブルである。スピーカ１が取付けられている輪状の部
分をスピーカ取付部５、位置姿勢センサ２が取付けられ
ている輪状の部分をセンサ取付部６、両者をつないでい
る部分を連結部７と呼ぶ。
【００１８】図２は、図１で示したセンサ取付器具の展
開図である。図２に示したＡとＡ'，ＢとＢ'の部分が互
いに接続されることにより、図１に示すような形状にな
る。なお、図２は、説明の便宜上示したものであり、必
ずしも製造過程でＡとＡ'，ＢとＢ'の部分の接着処理が
実行されることを意味するものではない。
【００１９】このセンサ取付器具を手に装着した状態を
図３と図４に示す。図３は手のひら側から見た図であ
る。手首の位置にはスピーカ１がある。図４は手の甲側
から見た図である。手の甲の位置には位置姿勢センサ２
がある。
【００２０】このように、本センサ取付器具は、輪状の
センサ取付部６とスピーカ取付部５を連結部７で連結す
るように構成されているため、手を覆う部分が少ないに
も拘らず、位置姿勢センサ２を手に確実に固定すること
が可能となる。
【００２１】また、手首の位置にスピーカ１を配置し、
手の位置に位置姿勢センサ１を配置することにより、ス
ピーカ１と位置姿勢センサ２との距離を長くすると共
に、さらに、手のひら側にスピーカ１を配置し、手の甲
側に位置姿勢センサ２を配置することにより、より一
層、スピーカ１と位置姿勢センサ２との距離を長くして
いる。このように、スピーカ１から位置姿勢センサ２を
離すことにより、スピーカ１の磁気や金属が磁気方式に
よる位置姿勢センサ２に悪影響を及ぼすことが回避さ
れ、位置姿勢センサ２による測定誤差を低減することが
可能となる。
【００２２】装着手順としては、まず、スピーカ取付部
５を手首まで通し、次に、センサ取付部６を手のひらま
で通せばよく、装着手順が簡便である。
【００２３】図２，図３に示すように、スピーカ１と位
置姿勢センサ２には、それぞれスピーカケーブル３，セ
ンサケーブル４が接続されており、これらスピーカケー
ブル３，センサケーブル４は、適当な場所でセンサ取付
器具本体に縫い付けられるなどして、一体化されてい
る。特に、センサケーブル４は、スピーカ取付部５の位
置でも固定され、位置姿勢センサ２から直接下に垂れ下
がらないようになっている。このため、センサケーブル
４が揺れたり引っ張られたりした場合でも、スピーカ取
付部５に固定された部分で吸収され、位置姿勢センサ２
の取付部分が揺らいだりしにくくなる。
【００２４】ここで注意すべき点は、センサ取付部６の
輪の大きさと、スピーカ取付部５の輪の大きさが異なる
点である。センサ取付部６は、手のひらの外周程度の大
きさを持っており、手に装着した際に位置姿勢センサ２
を手にしっかりと固定することができる。スピーカ取付
部５の輪の大きさは、手首の大きさよりも一回り大きく
なっており、手首上を自由にスライドすることができ
る。このため、手首を曲げたり伸ばしたりしても、スピ
ーカ取付部５は手首を自由にスライドし、連結部７、セ
ンサ取付部６を引っ張ることがないため、センサ固定部
に余分な力を与えて、位置姿勢センサ２の位置ずれを引
き起こしたり、センサケーブル４と位置姿勢センサ２と
の接続が破壊されることはない。
【００２５】また、手首の部分にスピーカ１を配置する
ことで、プレイヤが自分の手を見て、手の上にＣＧが重
畳された映像を見る場合、プレイヤの視点とＣＧ位置
（位置姿勢センサ２の位置）の間に手首があるため、音
がする方向は位置姿勢センサ２の方向に近くなるという
利点がある。
【００２６】また、位置姿勢センサ２用の磁気発信装置
がプレイヤの正面にあった場合を考えると、手首は、位
置姿勢センサ２と磁気発信装置の間には位置しないの
で、手首の位置にスピーカ１を固定することによって、
スピーカ１の金属部品が位置姿勢センサ２に悪影響を及
ぼすこともないという利点がある。
【００２７】スピーカ１は、音を発する時に振動するの
で、音を鳴らすことでプレイヤの手首に振動を与えるこ
とが可能である。例えば、手の上に何かが衝突したよう
なＣＧを表示するとき、衝突音をスピーカ１から鳴らせ
ば、聴覚的にも衝突が発生した手の部分から衝突音が聞
こえ、手に振動も伝わるという効果を引き出すことがで
きる。ＭＲシステムやＶＲシステムでは、ＣＧで表示し
た物体の触感は得られないため、このようにＣＧに対応
する振動を体感できる利点は重要である。
【００２８】本センサ取付器具の本体の素材は、ある程
度の伸縮性があるため、プレイヤの手ひらの大きさに差
異があってもセンサ取付部を伸ばして装着することで対
応可能である。本実施形態で説明した方法とは別に、図
２に示す展開図でＡとＡ'の部分を接続してしまうので
なく、マジックテープなどで取り外し可能にし、プレイ
ヤの手の大きさの如何に拘らず、常に、程よい締め付け
度で本センサ取付器具を装着できるようにしてもよい。
ただし、この場合でも、スピーカ装着部５は手首の太さ
よりもゆるいサイズにすることが望ましい。
【００２９】このような器具において、スピーカを通常
の磁気コイル方式のものではなく、圧電スピーカを用い
ることも考えられる。圧電スピーカは磁気的な影響が少
ないため、磁気方式の位置姿勢センサの傍で用いるのに
好適である。
【００３０】また、画像認識によって手の位置を判別す
るようなシステムで用いる場合、画像認識の対象とする
マーカ（特徴のある図形や色など）を手に付ける必要が
ある。このマーカ８は、図５に示すように、センサ取付
部６の手のひら側に付けてもよい。また、図６に示すよ
うに、スピーカ１そのものをマーカ９として利用するこ
とも可能である。この場合、スピーカ１の輪郭などを特
定の色で塗るなどしてスピーカ１の表面を画像認識可能
なパターンにすることにより、スピーカ１の位置姿勢を
認識することができる。
【００３１】図５に示した方法では、手のひらの上に特
徴のあるマーカ８が現れるため、手の見た目を阻害する
が、図６の方法では、スピーカ１の表面にマーカ９を施
すことで、手の見た目をあまり阻害することなくマーカ
を設置することができる。
【００３２】図６の場合、手のひらそれ自体の位置姿勢
は画像認識によって直接はわからないが、手のひらと手
首の相対位置はわかっているので、スピーカ１の位置姿
勢を認識できれば手のひらの位置姿勢を求めることは可
能である。
【００３３】さらに、ＭＲシステムであれば、スピーカ
１の位置に何らかのＣＧを重畳することによってスピー
カ１を見た目上隠すことも可能である。
【００３４】なお、本発明は、上記の実施形態ら限定さ
れることなく、例えば、磁気方式以外の超音波方式等の
位置姿勢センサを用いることも可能である。また、特
に、磁気方式以外の位置姿勢センサやスピーカを用いた
場合等には、位置姿勢センサとスピーカを共に手のひら
側、又は手の甲側に配置することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮想現実感装置、複合現実感装置等で使用される手の位
置姿勢センサとスピーカとを好適な状態で手に取付ける
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に係るセンサ取付器具の外
観図である。
【図２】図１のセンサ取付器具の展開図である。
【図３】図１のセンサ取付器具を手に装着した状態（手
のひら側）を示す図である。
【図４】図１のセンサ取付器具を手に装着した状態（手
の甲側）を示す図である。
【図５】手のひら側に付けたマーカを例示すした図であ
る。
【図６】手の講側に付けたマーカを例示した図である。
【符号の説明】
１：スピーカ ２：位置姿勢センサ ３：スピーカケーブル ４：センサケーブル ５：スピーカ取付部 ６：センサ取付部 ７：連結部 ８，９：マーカ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/02 - 3/023 G01B 21/00 - 21/32 G06F 3/00 680

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 仮想現実感装置、複合現実感装置等に用
    いる手の位置姿勢を検出するためのセンサを少なくとも
    取付けるための取付装置であって、 前記センサを取付ける第１のリング部とスピーカを取付
    ける第２のリング部とを帯状の連結部で連結したことを
    特徴とするセンサ取付装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも前記第１のリング部は、伸縮
    性のある素材で構成されていることを特徴とする請求項
    １記載のセンサ取付装置。
  3. 【請求項３】 前記第２のリング部，及び連結部は、伸
    縮性のある素材で構成されていることを特徴とする請求
    項１又は２記載のセンサ取付装置。
  4. 【請求項４】 前記第１のリング部は手の部分に装着さ
    れ、第２のリング部は手首に装着されるべく両リングの
    径が規定されると共に、該第２のリング部の径は、手首
    の径より大きく規定されていることを特徴とする請求項
    １〜３の何れかに記載のセンサ取付装置。
  5. 【請求項５】 前記センサ、スピーカは、互いに手のひ
    ら側又は甲側の反対側に配置されていることを特徴とす
    る請求項１〜４の何れかに記載のセンサ取付装置。
  6. 【請求項６】 前記センサ、スピーカは、共に手のひら
    側又は甲側の同一側に配置されていることを特徴とする
    請求項１〜４の何れかに記載のセンサ取付装置。
  7. 【請求項７】 前記第１のリング部は、マジックテープ
    （登録商標）等の連結手段により開閉可能に構成されて
    いることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のセ
    ンサ取付装置。
  8. 【請求項８】 前記センサ、スピーカにそれぞれ接続さ
    れるケーブルが取付けられていることを特徴とする請求
    項１〜７の何れかに記載のセンサ取付装置。
  9. 【請求項９】 前記センサに接続されるケーブルは、前
    記第２のリング部で固定されていることを特徴とする請
    求項１〜８の何れかに記載のセンサ取付装置。
  10. 【請求項１０】 前記センサは、磁気方式によるセンサ
    であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の
    センサ取付装置。
  11. 【請求項１１】 前記センサは、超音波方式によるセン
    サであることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載
    のセンサ取付装置。
  12. 【請求項１２】 前記スピーカは、磁気方式によるスピ
    ーカであることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに
    記載のセンサ取付装置。
  13. 【請求項１３】 前記スピーカは、圧電方式によるスピ
    ーカであることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに
    記載のセンサ取付装置。
  14. 【請求項１４】 前記センサ取付装置は、位置検出用の
    マーカが付けられていることを特徴とする請求項１〜１
    ３の何れかに記載のセンサ取付装置。
  15. 【請求項１５】 前記マーカは、前記第１のリング部に
    付けられていることを特徴とする請求項１〜１４の何れ
    かに記載のセンサ取付装置。
  16. 【請求項１６】 前記マーカは、前記第１のリング部の
    前記センサの取付位置とは反対側に付けられていること
    を特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載のセンサ取
    付装置。
  17. 【請求項１７】 前記マーカは、前記第２のリング部の
    スピーカの表面に付けられていることを特徴とする請求
    項１〜１４の何れかに記載のセンサ取付装置。
  18. 【請求項１８】 仮想現実感装置、複合現実感装置等に
    用いる手の位置姿勢を検出するためのセンサ又はマーカ
    を取付けるための取付装置であって、 使用者の手首の間接を挟んで、互いに一部を帯状の連結
    部で連結された第１のリング部と第２のリング部を備
    え、該第１及び第２のリング部の少なくとも一方に位置
    検出用のセンサ又はマーカを取り付けてなることを特徴
    とするセンサ又はマーカの取付装置。
  19. 【請求項１９】 少なくとも前記第１のリング部は、伸
    縮性のある素材で構成されていることを特徴とする請求
    項１８記載のセンサ又はマーカの取付装置。
  20. 【請求項２０】 前記第２のリング部、及び連結部は、
    伸縮性のある素材で構成されていることを特徴とする請
    求項１８又は１９記載のセンサ又はマーカの取付装置。
  21. 【請求項２１】 前記第１のリング部は手の部分に装着
    され、第２のリング部は手首に装着されるべく両リング
    の径が規定されると共に、該第２のリング部の径は、手
    首の径より大きく規定されていることを特徴とする請求
    項１８〜２０の何れかに記載のセンサ又はマーカの取付
    装置。
  22. 【請求項２２】 前記センサ又はマーカは、互いに手の
    ひら側又は甲側の反対側に配置されていることを特徴と
    する請求項１８〜２１の何れかに記載のセンサ又はマー
    カの取付装置。
  23. 【請求項２３】 さらに、スピーカが手のひら側又は甲
    側に配置されていることを特徴とする請求項２２記載の
    センサ又はマーカの取付装置。
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