JP7481783B1 - 位置検出装置及び情報処理システム - Google Patents

Abstract

位置検出装置は、人間の手における親指のＤＩＰ関節の曲げを検出する親指ＤＩＰ関節センサと、親指のＭＰ関節の曲げを検出する親指ＭＰ関節センサと、人間の手において親指のＣＭ関節の曲げにより移動する第１部位と、人間の手において第１部位と異なる第２部位との距離を検出する第１距離センサと、親指ＤＩＰ関節センサの検出結果、親指ＭＰ関節センサの検出結果及び第１距離センサの検出結果を用いて親指の位置を算出する位置算出部と、を備える。

Description

本発明は、位置検出装置及び情報処理システムに関する。

デバイスへの入力に、人間の手の動きを検出した検出結果が利用されることがある。例えば、ゲームやコミュニケーション、教育、医療、観光など様々な分野において、人の手の動きを入力に用いて、仮想現実などにより各種体験が提供されている。

人間の手の動きを検出する技術として、例えば、下記特許文献１の特開２００８－１０９９９９号公報に開示された技術がある。人間の手の親指は、他の指に比べて可動域が広くその位置を検出することが難しく、親指の位置検出の精度向上が望まれることがある。

特開２００８－１０９９９９号公報

本発明の第１の態様に従えば、人間の手における親指のＤＩＰ関節の曲げを検出する親指ＤＩＰ関節センサと、親指のＭＰ関節の曲げを検出する親指ＭＰ関節センサと、人間の手において親指のＣＭ関節の曲げにより移動する第１部位と、人間の手において第１部位と異なる第２部位との距離を検出する第１距離センサと、親指ＤＩＰ関節センサの検出結果、親指ＭＰ関節センサの検出結果及び第１距離センサの検出結果を用いて親指の位置を算出する位置算出部と、を備える位置検出装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様の位置検出装置と、位置算出部が算出した親指の位置を用いて情報を処理する情報処理装置と、を備える情報処理システムが提供される。

本発明によれば、親指の位置検出の精度を向上できる。本発明は、例えば、手の動きの検出結果を入力に用いる各種アプリケーションへ応用でき、このアプリケーションは、例えばＶＲによって各種体験を提供できる。このような本発明は、例えば、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標４「すべての人に包摂的かつ公正な質の高い教育を確保し、生涯学習の機会を促進する」ことの達成に貢献する。

実施形態に係る情報処理システムを示す図である。 実施形態に係る位置検出装置を示す図である。 実施形態に係る関節センサを示す図である。 実施形態に係る距離センサを示す図である。 実施形態に係る距離センサの動作を示す図である。 実施形態に係る位置算出部が実行する算出方法を示す図である。

実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る情報処理システムを示す図である。この情報処理システムＳＹＳは、例えば、仮想現実（ＶＲ）によってユーザに体験を提供する体験システムとして利用される。情報処理システムＳＹＳは、位置検出装置１と、情報処理装置２とを備える。情報処理システムＳＹＳは、ユーザの手３における指の動きを位置検出装置１によって検出し、位置検出装置１の検出結果を情報処理装置２によって処理して、表示デバイス４に画像５（例、ＶＲのコンテンツの画像）を表示させる。

位置検出装置１は、ボディ６と、複数の曲げセンサ７と、距離センサ８と、コントローラ９とを備える。ボディ６は、手３の少なくとも一部を覆う形状（例、グローブ形状）である。位置検出装置１は、ボディ６がユーザの手３に装着された状態で、使用される。曲げセンサ７、距離センサ８、及びコントローラ９は、例えばボディ６に取り付けられる。

複数の曲げセンサ７の少なくとも一部は、人間の手における親指に設けられ、親指の曲げを検出する。距離センサ８は、親指の所定の部位と、人間の手の親指以外の所定の部位との距離を検出する。コントローラ９は、曲げセンサ７の検出結果と、距離センサ８の検出結果とを用いて、人間の手における親指の相対位置を算出する。

曲げセンサ７は、指の関節の曲げを検出する。曲げセンサ７は、ボディが手３に装着された状態において指の関節の位置に配置されるように、ボディ６に位置決めされている。距離センサ８は、親指における所定の第１部位（例、親指の指先）と、手において親指以外の所定の第２部位（例、人差指の指先）との距離を検出する。距離センサ８は、ボディ６が手に装着された状態において第１部位と第２部位と配置されるように、ボディ６に位置決めれている。

コントローラ９は、曲げセンサ７の検出結果及び距離センサ８の検出結果を取得する。コントローラ９は、曲げセンサ７の検出結果及び距離センサ８の検出結果を用いて、手３の指の各部位の位置を算出する。親指以外の指は、指先を手のひらに近づけたり遠ざけたりする方向（適宜、前後方向という）の可動域が広い。また、親指以外の指は、指先を隣の指へ近づけたり遠ざけたりする方向（適宜、横方向という）の可動域が、前後方向の可動域よりも狭い。したがって、親指以外の指における各部位の位置は、関節の曲げの検出結果から、簡易に精度よく算出される。

親指は、関節の曲げの他、指先が弧を描くように回転させることができ、親指以外の指に比べて可動域が広い。親指は、その各部位の位置を、関節の曲げの検出結果から簡易に精度よく算出することが難しい。実施形態に係る位置検出装置１は、親指の所定の部位と親指以外の所定の部位との距離を検出し、この検出結果と、親指の関節の曲げの検出結果とを用いて、親指の各部位の位置を算出する。したがって、位置検出装置１は、親指の各部位の位置を精度よく検出できる。

本実施形態において、曲げセンサ７及び距離センサ８は、繰り返し（例、周期的に）検出を実行する。コントローラ９は、曲げセンサ７及び距離センサ８が検出を１回実行するたびに、又は検出を複数回実行するたびに、検出結果を用いて、指の位置を算出する。コントローラ９は、算出した指の位置を表す位置情報を出力する。

情報処理装置２は、位置検出装置１が検出した親指の位置の情報を用いて情報を処理する。情報処理装置２は、例えば、１又は２以上のコンピュータを含むコンピュータシステムである。情報処理装置２は、位置検出装置１と通信可能に接続される。情報処理装置２は、位置検出装置１が出力した指の位置情報を取得する。情報処理装置２には、アプリケーションソフトウェアがインストールされている。情報処理装置２は、位置検出装置１が出力した指の位置情報を適宜処理し、アプリケーションソフトウェアへの入力として用いる。

例えば、アプリケーションソフトウェア上のコマンドの少なくとも１つは、指のパターン（例、指の姿勢、ジェスチャー）と予め対応付けられている。情報処理装置２は、指の位置情報から指のパターンを判別（例、特定、推定）し、判別された指のパターンに対応するコマンドによってアプリケーションソフトウェアに処理を実行させる。コマンドは、サイバー空間上のオブジェクトに変化を与える処理を実行させるものでもよいし、コンテンツを切り替える処理を実行させるものでもよく、その他の処理を実行させるものでもよい。実施形態に係る情報処理システムＳＹＳは、位置検出装置１が親指の位置を精度よく検出できるので、位置検出装置１の検出結果を利用する処理を適切に実行できる。

アプリケーションソフトウェアは、例えば、ＶＲのコンテンツを提供するＶＲアプリを含む。ＶＲアプリは、例えば、実空間上の手３の動きに応じて、サイバー空間上の手の動きを表す画像５Ａを生成する。ＶＲアプリは、例えば、実空間上に存在しないサイバー空間上のオブジェクト表す画像５Ｂを生成する。ＶＲアプリは、サイバー空間上の手の画像５Ａとオブジェクトの画像５Ｂとを含む画像５のデータを出力する。

表示デバイス４は、例えばヘッドマウントディスプレイであり、実空間上のユーザに画像を提示する。表示デバイス４は、情報処理システムＳＹＳの一部でもよいし、情報処理システムＳＹＳの外部の装置でもよい。表示デバイス４は、情報処理装置２と通信可能に接続される。表示デバイス４は、情報処理装置２から出力された画像のデータを取得する。表示デバイス４は、取得した画像のデータを用いて、手の画像５Ａとオブジェクトの画像５Ｂとを含む画像５を表示する。例えば、ユーザは、表示デバイス４が表示する画像５を視認することによって、実空間と異なる体験が得られる。

ユーザは、例えば、ゲームの画像を表示デバイス４によって視聴しながら、位置検出装置１によってゲーム内のアバターを操作できる。ユーザは、例えば、物の加工や医療行為などの手を用いる各種作業を情報処理システムＳＹＳによってシミュレーションし、各種作業のスキルを向上できる。ユーザは、例えば、住居をＶＲ上に再現したコンテンツを情報処理システムＳＹＳによって再生し、住居内の設備に手を触れる疑似体験を通じて居住性を確認できる。ユーザは、例えば、情報処理システムＳＹＳによって遠隔地の他のユーザとコミュニケーションを取ることができ、例えば他のユーザと握手したりスポーツをしたりすることを体験できる。

次に、位置検出装置１の各部について説明する。図２は、実施形態に係る位置検出装置を示す図である。位置検出装置１は、親指ＤＩＰ関節センサ１１と、親指ＭＰ関節センサ１２と、位置算出部１３とを備える。図２に示す各種関節センサは、図１の曲げセンサ７に相当する。親指ＤＩＰ関節センサ１１及び親指ＭＰ関節センサ１２は、例えば、ボディ６（図１参照）において親指を覆う部分（適宜、親指部分６Ａという）に設けられる。

図３は、実施形態に係る関節センサを示す図である。図３上段の符号Ｑ１は、人間の手の骨格図に相当する。骨格図Ｑ１において、符号Ｊ１は親指のＤＩＰ関節を示し、符号Ｊ２は親指のＭＰ関節を示し、符号Ｊ３は親指のＣＭ関節を示す。親指のＤＩＰ関節Ｊ１及びＭＰ関節Ｊ２は、いずれもヒンジのような構造であり、１軸周りの回転を許容し、この軸に直交する軸周りの回転を制限する。親指のＣＭ関節Ｊ３は、ボールジョイントのような構造であり、２軸周りの回転を許容する。

図３下段の符号Ｑ２は、各種関節センサの配置図に相当する。関節センサは、例えばひずみゲージを含む。関節センサは、関節の曲げに伴ってひずみゲージが伸張し、ひずみゲージの抵抗値が変化する。親指ＤＩＰ関節センサ１１は、人間の手３における親指のＤＩＰ関節Ｊ１の曲げを検出する。親指ＤＩＰ関節センサ１１は、親指のＤＩＰ関節Ｊ１をまたぐように配置される。親指ＭＰ関節センサ１２は、親指のＭＰ関節Ｊ２の曲げを検出する。親指ＭＰ関節センサ１２は、親指のＭＰ関節Ｊ２をまたぐように配置される。

図２の説明に戻り、本実施形態の位置検出装置１は、人差指ＤＩＰ関節センサ１４と、人差指ＰＩＰ関節センサ１５と、人差指ＭＰ関節センサ１６とを備える。人差指ＤＩＰ関節センサ１４、人差指ＰＩＰ関節センサ１５、及び人差指ＭＰ関節センサ１６は、例えば、ボディ６（図１参照）において人差指を覆う部分（適宜、人差指部分６Ｂという）に設けられる。

本実施形態の位置検出装置１は、中指ＤＩＰ関節センサ１７と、中指ＰＩＰ関節センサ１８と、中指ＭＰ関節センサ１９とを備える。中指ＤＩＰ関節センサ１７、中指ＰＩＰ関節センサ１８、及び中指ＭＰ関節センサ１９は、例えば、ボディ６（図１参照）において中指を覆う部分（適宜、中指部分６Ｃという）に設けられる。

図３の骨格図Ｑ１において、符号Ｊ４は人差指のＤＩＰ関節を示し、符号Ｊ５は人差指のＰＩＰ関節を示し、符号Ｊ６は人差指のＭＰ関節を示す。人差指のＤＩＰ関節Ｊ４、ＰＩＰ関節Ｊ５及びＭＰ関節Ｊ６は、いずれもヒンジのような構造であり、１軸周りの回転を許容し、この軸に直交する軸周りの回転を制限する。

人差指ＤＩＰ関節センサ１４は、人間の手における人差指のＤＩＰ関節Ｊ４の曲げを検出する。人差指ＤＩＰ関節センサ１４は、図３の配置図Ｑ２に示すように、人差指のＤＩＰ関節Ｊ４をまたぐように配置される。人差指ＰＩＰ関節センサ１５は、人間の手３における人差指のＰＩＰ関節Ｊ５の曲げを検出する。人差指ＤＩＰ関節センサ１４は、配置図Ｑ２に示すように、人差指のＰＩＰ関節Ｊ５をまたぐように配置される。人差指ＭＰ関節センサ１６は、人間の手３における人差指のＭＰ関節Ｊ６の曲げを検出する。人差指ＭＰ関節センサ１６は、図３の配置図Ｑ２に示すように、人差指のＭＰ関節Ｊ６をまたぐように配置される。

図３の骨格図Ｑ１において、符号Ｊ７は中指のＤＩＰ関節を示し、符号Ｊ８は中指のＰＩＰ関節を示し、符号Ｊ９は中指のＭＰ関節を示す。中指のＤＩＰ関節Ｊ７、ＰＩＰ関節Ｊ８及びＭＰ関節Ｊ９は、いずれもヒンジのような構造であり、１軸周りの回転を許容し、この軸に直交する軸周りの回転を制限する。

中指ＤＩＰ関節センサ１７は、人間の手３における中指のＤＩＰ関節Ｊ７の曲げを検出する。中指ＤＩＰ関節センサ１７は、図３の配置図Ｑ２に示すように、中指のＤＩＰ関節Ｊ７をまたぐように配置される。中指ＰＩＰ関節センサ１８は、人間の手３における中指のＰＩＰ関節Ｊ８の曲げを検出する。中指ＤＩＰ関節センサ１７は、図３の配置図Ｑ２に示すように、中指のＰＩＰ関節Ｊ８をまたぐように配置される。中指ＭＰ関節センサ１９は、人間の手３における中指のＭＰ関節Ｊ９の曲げを検出する。中指ＭＰ関節センサ１９は、図３の配置図Ｑ２に示すように、中指のＭＰ関節Ｊ９をまたぐように配置される。

図２の説明に戻り、位置検出装置１は、第１距離センサ２１を備える。第１距離センサ２１は、人間の手において親指のＣＭ関節の曲げにより移動する第１部位と、人間の手において第１部位と異なる第２部位との距離を検出する。第１部位は、例えば、親指のＭＰ関節よりも親指の指先側の部位である。第１部位は、親指のＭＰ関節とＣＭ関節との間の部分でもよい。第２部位は、例えば、人間の手において親指と異なる指のＭＰ関節よりも指先側の部位である。第２部位は、例えば、人差指のＭＰ関節よりも指先側の所定の部位である。第２部位は、手のひらの部位でもよいし、手の甲の部位でもよい。

第１距離センサ２１は、第１信号発生部２２と、信号検出部２３と、距離算出部２４とを含む。第１信号発生部２２は、第１部位と第２部位とのうち一方の部位に装着される。信号検出部２３は、第１部位と第２部位とのうち一方の部位と異なる他方の部位に装着される。例えば、第１信号発生部２２は第２部位（例、人差指の部位）に装着され、信号検出部２３は、例えば、第１部位（例、親指の部位）に装着される。第１信号発生部２２は、例えば、ボディ６（図１参照）の人差指部分６Ｂに設けられる。信号検出部２３は、例えば、ボディ６（図１参照）の親指部分６Ａに設けられる。距離算出部２４は、例えば、コントローラ９に設けられる。

本実施形態において、位置検出装置１は第２距離センサ２５を備える。第２距離センサ２５は、人間の手において第２部位と異なる第３部位と、第１部位との距離を検出する。本実施形態において、第２距離センサ２５は、第２信号発生部２６と、信号検出部２３と、距離算出部２４とを含む。本実施形態において、信号検出部２３及び距離算出部２４は、第１距離センサ２１と第２距離センサ２５とで共用である。第２信号発生部２６は、第３部位に装着され、信号を発する。第３部位は、例えば、中指のＭＰ関節よりも指先側の所定の部位である。

図４は、実施形態に係る距離センサを示す図である。図４上段の符号Ｑ３は、距離センサの配置図に相当する。第１信号発生部２２は、例えば、人差指のＤＩＰ関節よりも指先側の部位に配置される。第２信号発生部２６は、例えば、中指のＤＩＰ関節よりも指先側の部位に配置される。信号検出部２３は、例えば、親指のＤＩＰ関節よりも指先側の部位に配置される。

図４下段の符号Ｑ４は、親指の位置を検出する方法の説明図に相当する。第１信号発生部２２は、信号を発生する。信号検出部２３は、第１信号発生部２２から発せられた信号を検出する。距離算出部２４は、信号検出部２３が検出した信号の強度を用いて、第１部位と第２部位との距離を算出する。第１信号発生部２２は、例えば、光（例、赤外線）によって情報を伝える光信号を発する。第１信号発生部２２は、例えば、所定波長の光を発する発光部を含む。信号検出部２３は、第１信号発生部２２が発した光を検出する受光部を含む。

信号検出部２３が検出する光の強度は、第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離が長いほど弱い。信号の強度と距離との関係は、実験などにより予め導出されている。図２の距離算出部２４は、第１部位と第２部位との距離の強度と距離との関係を示す関数と、信号検出部２３が検出した光信号の強度とを用いて、第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離を算出する。距離算出部２４は、例えば、第１部位と第２部位との距離の近似値として、第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離を算出する。

人差指の各部位の位置（例、第１信号発生部２２の位置）は、例えば、人差指の関節センサの検出結果により、簡易に精度よく推定される。親指の各部位の位置（例、信号検出部２３の位置）は、例えば、親指の関節センサの検出結果により、簡易に、第１レベルの精度で推定される。関節センサの検出結果から推定された第１信号発生部２２の位置及び信号検出部２３の位置から、第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離が算出される。関節センサの検出結果から算出される第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離と、第１距離センサが検出した距離とを比較することで、例えば、関節センサの検出結果から推定される親指の各部位の位置の誤差レベルが把握される。親指の各部位の位置は、関節センサの検出結果から推定される親指の各部位の位置を誤差レベルに応じて補正することにより、簡易に、第１レベルよりも高い精度で推定される。

図５は、実施形態に係る距離センサの動作を示す図である。本実施形態において、第１信号発生部２２と第２信号発生部２６とは互いに異なるタイミングで信号を発する。例えば、第１信号発生部２２及び第２信号発生部２６は、それぞれ、コントローラ９（図２参照）から供給される電気信号によって駆動される。第１信号発生部２２が信号を発するタイミングは、例えば、コントローラ９から第１信号発生部２２に供給される電気信号によって定められる。第２信号発生部２６が信号を発するタイミングは、例えば、コントローラ９から第２信号発生部２６に供給される電気信号によって定められる。第１信号発生部２２及び第２信号発生部２６は、例えば、信号として、同じ周期かつ位相が異なるパルス光を発する。

図５の「信号発生部 検出結果」において、第１信号発生部から発せられた信号の信号強度は、白抜きの棒で表され、第２信号発生部から発せられた信号の信号強度は、黒塗りの棒で表される。このように、第１信号発生部２２が信号を発するタイミングと、第２信号発生部２６が信号を発するタイミングとが既知であれば、信号検出部２３の検出結果から、第１信号発生部２２に対応する検出結果と、第２信号発生部２６に対応する検出結果とを抽出できる。

図２の説明に戻り、距離算出部２４は、信号検出部２３が信号を検出したタイミングを用いて、第１信号発生部２２と第２信号発生部２６とのうち信号検出部２３が検出した信号の発生源を特定し、発生源と信号検出部２３との距離を算出する。距離算出部２４は、例えば、信号検出部２３が信号を検出したタイミングとして、コントローラ９から第１信号発生部２２に供給される電気信号によって定められるタイミングを用いる。

例えば、距離算出部２４は、例えば、コントローラ９から第１信号発生部２２に供給される電気信号によって定められるタイミングと、信号検出部２３の検出結果の時間履歴とを比較して、第１信号発生部２２に対応する信号検出部２３の検出結果を特定し、第１信号発生部２２と信号検出部２３との距離を算出する。

距離算出部２４は、例えば、コントローラ９から第２信号発生部２６に供給される電気信号によって定められるタイミングと、信号検出部２３の検出結果の時間履歴とを比較して、第２信号発生部２６に対応する信号検出部２３の検出結果を特定し、第２信号発生部２６と信号検出部２３との距離を算出する。

位置算出部１３は、親指ＤＩＰ関節センサの検出結果、親指ＭＰ関節センサの検出結果及び第１距離センサの検出結果を用いて親指の位置を算出する。本実施形態において、位置算出部１３は、第２距離センサ２５の検出結果を用いて親指の位置を算出する。

図６は、実施形態に係る位置算出部が実行する位置の算出方法を示す図である。親指のＣＭ関節Ｊ３は、例えばボールジョイントのような構造で近似される。親指のＣＭ関節Ｊ３に対するＭＰ関節Ｊ２の位置は、ＣＭ関節Ｊ３の位置を原点とする極座標で表される。図６において、ｒはＣＭ関節Ｊ３とＭＰ関節Ｊ２との距離である。ｒの値は、例えば、位置検出装置１における設定値（例、固定値、可変値）で与えられる。

ｚ方向は、例えば、親指を伸ばした状態において、親指のＣＭ関節Ｊ３と指先とを結ぶ方向である。θは、親指のＣＭ関節Ｊ３とＭＰ関節Ｊ２とを結ぶ方向と、ｚ方向とがなす角度である。ｘ方向は、ｚ方向に垂直かつ親指のＣＭ関節Ｊ３を通る平面上の方向である。φは、親指のＣＭ関節Ｊ３とＭＰ関節Ｊ２とを結ぶ方向の、ｘ方向を基準とするｚ方向周りの回転角である。φは、ｘ方向に平行な方向と、ＭＰ関節Ｊ２からｚ方向におろした垂線との角度で表される。

ＭＰ関節Ｊ２の位置は、ｒを固定値すると、θ及びφを変数とする関数で表される。θ及びφの値は、親指の第１部位と親指以外の第２部位との距離、及び親指の第１部位と親指以外の第３部位との距離と関係性がある。したがって、親指のＭＰ関節Ｊ２の位置は、第１部位と第２部位との距離及び第１部位と第３部位との距離を変数とする関数で表される。位置算出部１３は、例えば、親指の第１部位と親指以外の第２部位との距離、及び親指の第１部位と親指以外の第３部位との距離を用いて、親指のＭＰ関節Ｊ２の位置を算出する。位置算出部１３は、例えば、算出したＭＰ関節Ｊ２の位置と、親指ＤＩＰ関節センサ１１の検出結果から算出される親指のＤＩＰ関節Ｊ１の曲がり角度とを用いて、親指の各部の位置を算出する。

第２部位の位置は、例えば、第２部位が親指以外の指に設定される場合、この指の関節センサーの検出結果から算出されて既知となる。第２部位の位置は、例えば、第２部位が手のひらに設定される場合、位置検出装置１における設定値（例、固定値、可変値）で与えられて既知である。第３部位の位置は、第２部位の位置と同様に既知である。第１部位とＭＰ関節Ｊ２との相対位置は、例えば、第１部位が親指のＭＰ関節Ｊ２よりも指先側の部位に設定される場合、親指の関節センサの検出結果から算出されて既知となる。第１部位とＭＰ関節Ｊ２との相対位置は、例えば、第１部位が親指のＭＰ関節Ｊ２とＣＭ関節Ｊ３との間の部位に設定される場合、例えば位置検出装置１における設定値（例、固定値、可変値）で与えられて既知である。

上述のような実施形態に係る位置検出装置１は、親指の関節の曲げの検出結果、及び親指の所定の部位と親指以外の所定の部位との距離の検出結果を用いて、親指の各部の位置を算出するので、例えば、親指の姿勢を簡易に精度よく検出できる。位置算出部１３は、例えば、第１距離センサの検出結果及び第２距離センサの検出結果を用いて、親指の位置を算出する。この場合、位置検出装置１は、親指の位置をより精度よく検出できる。第１距離センサ及び第２距離センサは、例えば、信号検出部が共用である。この場合、位置検出装置１は、第１距離センサ及び第２距離センサとで信号検出部が別々に設けられる場合に比べて、構成がシンプルになる。また、第１部位に対して、第２部位との距離及び第３部位との距離を検出するので、独立した２つの距離を検出する場合に比べて、例えば、誤差を低減すること、親指の位置を算出する処理の負荷を低減すること等ができる。

なお、位置算出部１３は、親指ＤＩＰ関節センサ１１の検出結果及び親指ＭＰ関節センサ１２の検出結果を用いて算出される第１部位の位置を、第２部位の位置の情報及び距離算出部２４が算出した距離を用いて補正してもよい。この場合、位置算出部１３は、第１部位と第３部位との距離を用いないで、親指の位置を算出してもよく、位置検出装置１は第２距離センサ２５を備えなくてもよい。

なお、位置検出装置１は、第１部位と第２部位との距離、及び第２距離センサ２５と異なるセンサの検出結果を用いて、親指の位置を算出してもよく、この場合、位置検出装置１は第２距離センサ２５を備えなくてもよい。第２距離センサ２５と異なるセンサとしては、例えば、親指の加速度を検出する加速度センサなどが挙げられる。

なお、位置算出部１３は、第１部位と第２部位との距離、及び親指の動きの推定結果を用いて、親指の位置を検出してもよい。例えば、図４下段において、親指は、人差し指と物を挟むように動くと推定される。この場合、親指の動きは、人差指の動きと関係性があり、親指の位置の算出に用いられる変数の数が少なくてもよい。この場合、この場合、位置算出部１３は、第１部位と第３部位との距離を用いないで、親指の位置を算出してもよく、位置検出装置１は第２距離センサ２５を備えなくてもよい。

なお、位置検出装置１は、位置検出装置１における関節間の距離の設定値を、ユーザの手の関節間の距離との差が減少するように、キャリブレーション処理を実行してもよい。例えば、キャリブレーション処理において、ユーザは、指の姿勢を所定の姿勢（例、各指を伸ばして隣の指につけた姿勢、手を握った姿勢）にし、位置検出装置１は、ユーザの各指の位置を検出する。位置検出装置１は、キャリブレーション処理において、例えば検出した各指の位置から推定される手の姿勢が所定の姿勢に近づくように、各指の位置を算出する際のパラメータを調整する。キャリブレーション処理は、例えば、ユーザが位置検出装置１を使用する際の前処理として実行される。表示デバイス４は、キャリブレーション処理において、ユーザに対するガイダンスの情報（例、所定の姿勢）を表示してもよい。位置検出装置１は、表示デバイス４がガイダンスの情報を表示するタイミングに対して所定のタイミングで、ユーザの手における指の位置を検出してもよい。

なお、位置検出装置１は、上述のキャリブレーション処理を実行しなくてもよい。例えば、位置検出装置１として、ボディ６のサイズが異なる複数の製品が提供される。ユーザが自身の手のサイズに合う製品を選択する。関節間の距離は、例えばユーザの手の大きさと関係性があり、ユーザが自身の手のサイズに合う製品を選択すると、位置検出装置１において関節間の距離として想定される値と、ユーザの手における関節間の距離との誤差が許容範囲になる。親指の位置に算出に使用されるパラメータは、位置検出装置１と異なる装置がユーザの手を検出した結果におり設定されてもよい。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態等で説明した態様に限定されない。上述の実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、第２信号発生部２６は、例えば中指部分６Ｃに設けられるが、中指部分６Ｃと異なる位置に設けられてもよく、人差指部分において第１信号発生部２２と異なる位置に設けられてもよい。信号発生部は、例えば親指部分６Ａと異なる位置に設けられ、信号検出部が親指部分６Ａに設けられるが、親指部分６Ａに設けられ、信号検出部が親指部分６Ａと異なる位置に設けられてもよい。

なお、図２において、複数の信号発生部（第１信号発生部２２、第２信号発生部２６）に対して、１つの信号検出部２３が設けられるが、１つの信号発生部に対して１つの信号検出部が設けられてもよい。例えば、位置検出装置１は、第１信号発生部２２と、第１信号発生部２２が発した信号を検出する第１信号検出部と、第２信号発生部２６と、第２信号発生部２６が発した信号を検出し、第１信号発生部と異なる第２信号検出部とを備えてもよい。

なお、位置検出装置１は、１つの信号発生部が発した信号を検出する複数の信号検出部を備えてもよい。例えば、親指に信号発生部が設けられ、親指以外の部位に複数の信号検出部が設けられてもよい。親指以外の部位に信号発生部が設けられ、親指に複数の信号検出部が設けられてもよい。

なお、距離センサは、信号として光信号（例、赤外線）を利用するものでもよいし、電波によって情報を伝える電波信号を利用するものでもよく、磁気によって情報を伝える磁気信号を利用するものでもよい。距離センサは、光以外の物理現象を利用するものでもよく、例えば、第１部位と第２部位との間の静電容量によって、第１部位と第２部位との間の距離を検出するものでもよい。信号が人間の手を透過する特性を有する場合、信号発生部と信号検出部とは、人間の手が介在する位置に配置されてもよい。

なお、図２には親指、人差指、及び中指の関節センサを示したが、薬指と小指との一方又は双方の関節センサが設けられてもよい。親指以外の指の少なくとも１つについては、指の各部の位置を検出してもよいし、指の各部の位置を検出しなくてもよい。親指以外の指の少なくとも１つについては、関節センサのみを用いて検出してもよいし、関節センサと他のセンサを組み合わせて用いて検出してもよく、関節センサの他のセンサのみを用いて検出してもよい。

１ 位置検出装置
２ 情報処理装置
３ 手
１１ 親指ＤＩＰ関節センサ
１２ 親指ＭＰ関節センサ
１３ 位置算出部
２１ 第１距離センサ
２２ 第１信号発生部
２３ 信号検出部
２４ 距離算出部
２５ 第２距離センサ
２６ 第２信号発生部

Claims (8)

1. 人間の手における親指のＤＩＰ関節の曲げを検出する親指ＤＩＰ関節センサと、
   前記親指のＭＰ関節の曲げを検出する親指ＭＰ関節センサと、
   前記人間の手において前記親指のＣＭ関節の曲げにより移動する第１部位と、前記人間の手において前記第１部位と異なる第２部位との距離を検出する第１距離センサと、
   前記親指ＤＩＰ関節センサの検出結果、前記親指ＭＰ関節センサの検出結果及び前記第１距離センサの検出結果を用いて前記親指の位置を算出する位置算出部と、を備える
   位置検出装置。
2. 前記第１距離センサは、
   前記第１部位と前記第２部位とのうち一方の部位に装着され、信号を発する第１信号発生部と、
   前記第１部位と前記第２部位とのうち前記一方の部位と異なる他方の部位に装着され、前記第１信号発生部から発せられた信号を検出する信号検出部と、
   前記信号検出部が検出した信号の強度を用いて、前記第１部位と前記第２部位との距離を算出する距離算出部と、を含む
   請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記人間の手において前記第２部位と異なる第３部位と前記第１部位との距離を検出する第２距離センサを備え、
   前記位置算出部は、前記第２距離センサの検出結果を用いて前記親指の位置を算出する、
   請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記第２距離センサは、
   前記第３部位に装着され、信号を発する第２信号発生部と、
   前記第１部位に装着される前記信号検出部と、
   前記距離算出部と、を含む、
   請求項３に記載の位置検出装置。
5. 前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは互いに異なるタイミングで信号を発し、
   前記距離算出部は、前記信号検出部が信号を検出したタイミングを用いて、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とのうち前記信号検出部が検出した信号の発生源を特定し、前記発生源と前記信号検出部との距離を算出する、
   請求項４に記載の位置検出装置。
6. 前記第１部位は、前記親指のＭＰ関節よりも前記親指の指先側の部位である、
   請求項５に記載の位置検出装置。
7. 前記第２部位は、前記人間の手において前記親指と異なる指のＭＰ関節よりも指先側の部位であり、
   前記位置算出部は、前記親指ＤＩＰ関節センサの検出結果及び前記親指ＭＰ関節センサの検出結果を用いて算出される前記第１部位の位置を、前記第２部位の位置の情報及び前記距離算出部が算出した距離を用いて補正する、
   請求項６に記載の位置検出装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の位置検出装置と、
   前記位置算出部が算出した前記親指の位置を用いて情報を処理する情報処理装置と、
   を備える情報処理システム。

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