JP4481209B2 - 電気刺激装置及びバーチャルリアリティ体感装置 - Google Patents
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Description
図7に示すように、装着者1の左耳の後ろに皮膚表面電極44a、右耳の後ろに皮膚表面電極44bを設置し、電気刺激装置200の本体90からこれらの電極間に数mA程度の弱い直流を流すと、陽極側に向かって装着者1の前庭感覚に加速度感を生じさせることができる。すなわち、装着者1の主観的な重力の方向が傾き、電流の向きと強さに応じて装着者1の重心が揺らいで左又は右へ体が泳ぐ。皮膚への刺激が無いので装着者1は自分の体が動いた後で気が付く。
前処理フィルタ部30のローパスフィルタ31は、入力された電圧を徐々に増加させる。ゲイン調整器32は、増幅率を調整する可変抵抗器が設けられ、入力された電圧を増幅率に従って増減して出力する。
図3は、本発明の第2の実施形態における電気刺激装置110の構成を示すブロック図である。図3の電気刺激装置110は、電流指令値出力部10が出力する電流指令値を直接、定電流発生・制御部40に入力する構成とは異なり、破線内の構成が追加されている。これにより、装着者1ごとに適切な定常目標電流量及び単位時間あたりの電流変化量を電気刺激装置110の装着者1が設定し、与えたくない皮膚痛覚刺激を低減することができる。
図4は、本実施形態のゲーム装置101の構成図である。このゲーム装置101は、電気刺激装置100(図1参照)、ゲーム機70、表示装置を有する。ここでは、表示装置が、プロジェクタ71とスクリーン72により構成されている場合について説明する。また、ゲーム機70が車を運転するレースゲームを利用者2に提供する場合について説明する。ゲーム機70で提供されるゲームで遊ぶ利用者2は、左耳後、右耳後に皮膚電極を取り付ける。
例えば、レースゲームにおいて、利用者2がゲーム内で運転している車が、左カーブを曲がる場面では、利用者2の右耳後に取り付けている皮膚電極を陽極とし、左耳後に取り付けている皮膚電極を陰極として電流を流すことにより、利用者2の右手方向に加速度感を体感させることができ、カーブの外側方向に働く遠心力を擬似体験することができる。
図5(a)は、本実施形態のゲーム装置102の構成図である。前述した実施形態では、利用者2の左耳後及び右耳後の2箇所に皮膚電極44a及び44bを取り付ける場合について説明したが、本実施形態では、それらの皮膚電極44a、44bに加えて更に、利用者2の前額部にも皮膚電極74を取り付ける。このような構成にすることにより、皮膚電極74と、皮膚電極44a又は44bとの間に電流供給手段73により電流を流すことにより、利用者2は前後方向d1の加速度感を体験することができる。なお、この電流を大きくすると、電流が流れる方向とは並行方向に伸びている視神経にも刺激が与えられ、副次的に視界がフラッシュしたような閃光感を体験することができる。
図6(a)は、本実施形態のゲーム装置103の構成図である。このゲーム装置103は、電気刺激装置100、ゲーム機70、表示装置76、移動装置77を有する。
本実施形態では、ゲーム装置103で遊ぶ利用者2a、2bは、前述した各実施形態と同じように、それぞれ左耳後及び右耳後に皮膚電極を取り付けている。なお、利用者2a、2bは、更に前額部に皮膚電極を取り付けるようにしてもよい。
このような構成にすることによって、利用者2a、2bは、ゲーム装置103の制御により皮膚電極間に電流が流れることにより、水平方向(左右方向、前後方向)の加速度感を体験することができる。それに加えて、本実施形態では、利用者2a、2bは、垂直方向に移動することが可能な移動装置77に乗っているので、ゲーム装置103の制御により移動装置77を垂直方向に移動させることにより、垂直方向の加速度感も体験することができる。よって、ゲーム装置103により水平方向の加速度感と、垂直方向の加速度感を制御することにより、利用者2a、2bは、3次元的な加速度感を体験することができる。
一方、本実施形態によるゲーム装置103では、水平方向、及び、垂直方向の加速度感が体験できる装置を安いコストで実現することができるとともに、機械的な動きが垂直上下方向のみの単純な動作で済むため、安全性も向上させることができる。
なお、本実施形態では、移動装置77が垂直上下方向にのみ移動する場合について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、移動装置77を垂直上下方向と水平前後方向に移動できるようにするとともに、利用者2が左耳後及び右耳後に皮膚電極を取り付けることによって水平左右方向の加速度感を体験できるようにすることにより、3次元的な加速度感を体験することができるようにしてもよい。この場合であっても、従来の3軸78a、78b、78cを利用していた場合と比べると、ゲーム装置103では、2軸を機械的に動かすだけでよいので、コストを安くすることができ、安全性も向上させることができる。
なお、バーチャルリアリティ(Virtual Reality:仮想現実)とは、コンピュータ又は専用装置などによって擬似的に現実世界を体感することができる環境をいう。すなわち、ディスプレイ、スピーカなどの表示や音声出力と連動して、電気刺激装置により加速度感や衝撃感などの感覚を体感者が擬似的に体感できる環境をいう。
また、上述した第3〜第5の実施形態によるゲーム装置101〜103では、電気刺激装置として図1に示した電気刺激装置100を使用する場合について説明したが、このような構成に限定されるものではなく、図3に示した電気刺激装置110を使用してもよい。
2…利用者、
10…電流指令値出力部、
20…電流変化量制御部、
21…定数値出力部、
22、25…ゲイン調整器、
23…スイッチ、
24…積分器、
26…比較器、
27…ユーザ刺激調整ツマミ、
30…前処理フィルタ部、
31…ローパスフィルタ、
32…ゲイン調整器、
40…定電流発生・制御部、
41…電源、
42…電流検出器、
43…電流調整器、
44…ユーザ皮膚電極、
44a、44b…皮膚表面電極、
45…比較器、
50…調整信号発生器、
60…稼動・調整切り替えスイッチ、
70…ゲーム機、
71…プロジェクタ、
72…スクリーン、
73…電流供給手段、
74…皮膚電極、
76…表示装置、
77…移動装置、
90…本体、
100、110、200…電気刺激装置、
101、102、103、104…ゲーム装置、
a、b…接点、
c…共通接点
Claims (6)
- バーチャルリアリティ環境を体感するために、体感者の左耳後に取り付ける第1の電極と、前記体感者の右耳後に取り付ける第2の電極と、バーチャルリアリティ環境の状況に応じて出力される電流指令値に基づいて、前記第1の電極と前記第2の電極の間に電流を流すことにより前記体感者に対して脳内刺激を与える電流供給手段とを備えた電気刺激装置であって、
前記バーチャルリアリティ環境において、前記体感者に対して与えるべき左右方向の加速度感又は衝撃感の電流指令値を入力する指令値入力手段と、
前記指令値入力手段により入力した前記電流指令値に基づき、前記電流供給手段により前記第1の電極と前記第2の電極の間に電流を流す際に、単位時間あたりの電流変化量が皮膚痛覚刺激を生じさせないしきい値以下になるように電極間に電流を流す制御手段と
を備えたことを特徴とする電気刺激装置。 - バーチャルリアリティ環境を体感するために、体感者の左耳後に取り付ける第1の電極と、前記体感者の右耳後に取り付ける第2の電極と、前記体感者の額に取り付ける第3の電極と、バーチャルリアリティ環境の状況に応じて出力される電流指令値に基づいて、前記第1の電極と前記第2の電極の間、前記第1の電極と前記第3の電極の間、前記第2の電極と前記第3の電極の間のいずれかに電流を流すことにより前記体感者に対して脳内刺激を与える電流供給手段とを備えた電気刺激装置であって、
前記バーチャルリアリティ環境において、前記体感者に対して与えるべき前後左右方向の加速度感又は衝撃感の電流指令値を入力する指令値入力手段と、
前記指令値入力手段により入力した前記電流指令値に基づき、前記電流供給手段により前記第1の電極と前記第2の電極の間、前記第1の電極と前記第3の電極の間、前記第2の電極と前記第3の電極の間のいずれかに電流を流す際に、単位時間あたりの電流変化量が皮膚痛覚刺激を生じさせないしきい値以下になるように電極間に電流を流す制御手段と
を備えたことを特徴とする電気刺激装置。 - 前記体感者に対して、皮膚痛覚刺激を生じさせることがないように、前記しきい値を調整する調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電気刺激装置。
- 予め計測する実際の移動車両の加速度変化情報を記録する記録手段を更に備え、
前記電流供給手段は、前記記録手段に記録されている加速度変化情報に基づき出力される電流指令値に基づいて前記電極間に電流を流すことにより、前記体感者に対して脳内刺激を与えることを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の電気刺激装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の電気刺激装置を備えたバーチャルリアリティ体感装置であって、
前記電気刺激装置は、バーチャルリアリティ環境を作り出すコンピュータまたは専用装置から出力される電流指令値を入力して、バーチャルリアリティ体感者に対して脳内刺激を与えることを特徴とするバーチャルリアリティ体感装置。 - 前記バーチャルリアリティ環境に応じて、前記体感者を水平方向又は垂直方向に移動させることが可能な移動装置をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載のバーチャルリアリティ体感装置。
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