Transcript Virtual Reality and its Application

空間情報処理特論
～第四回～
空間情報のヒューマンインタフェース③
ディスプレイシステム（人の感覚と力触覚）
ディスプレイシステムの役割
「人間の感覚器に，現実世界が与
えるのと同様な感覚刺激を与える
こと」
人間の感覚すべてが対象となる
人間の感覚
 特殊感覚

視覚，聴覚，味覚，嗅覚，前庭感覚（平衡感覚）
 体性感覚


皮膚感覚
 触圧覚，温覚，冷覚，痛覚
深部感覚（固有受容感覚，自己受容感覚）
 運動覚，位置覚，深部圧覚，深部痛覚
 内臓感覚
 有機感覚（空腹感，吐き気など），内臓痛
脳の役割
 大脳皮質
 前頭葉，頭頂葉，後頭葉，
側頭葉
 脳幹
 視床（大脳への入力ゲート）
 外側膝状体：視覚情報
 内側膝状体：聴覚情報
 視床下部：情動，自律神
経
 小脳
 協調運動，俊敏な運動の円
滑な制御
脳の役割
Brodmannの脳地図(1909)

前頭葉



頭頂葉


第1,2,3野（知覚領野）
体性知覚，内臓知覚
側頭葉



第4野（運動領野）
手，足，顔などのコマかで巧みな運動
第8野（前頭葉眼球中枢）
両側眼球の随意的共同運動
第41野（一次聴覚領野）
聴覚中枢，音の鑑別，認識
第22野（Wernick領）
言語理解
後頭葉


第17野（一次視覚領野）
色，形，動き，明るさ
第18野（二次視覚領野：後頭葉注視中
枢）
対象を注視，追跡する眼球運動中枢
触覚ディスプレイ
 人間は鉄の玉をどう認識するか？

触れる事で形状を知る
 皮膚？

表面の細かいパターン（テクスチャ）は？
 皮膚？

深部？
深部？
「金属」という認識は？
触覚ディスプレイ
 人間は鉄の玉をどう認識するか？

触れる事で形状を知る



表面の細かいパターン（テクスチャ）は？



Haptics（触運動知覚）


「金属」という認識は？

を感じる皮膚感覚による
触覚と感覚受容器
 皮膚感覚（触圧覚）


触覚
 マーケル触盤（変位）
 マイスナー小体（速度）
 ルフィニ小体（変位）
圧覚
 ルフィニ小体
 パチニ小体（加速度）
触覚と感覚受容器
 固有受容感覚


運動覚，位置覚
筋肉内の感覚受容器


筋の
情報を延髄経由で中枢に伝達

筋の
情報を中枢に伝達

皮膚感覚のディスプレイ
 触れた，触れないの判定
 Cyber Touch



データグローブ＋振動子
各指＋手のひら（６カ所）
振動周波数125Hz
皮膚感覚のディスプレイ
 マーケル触盤，マイスナー小体，パチニ小体，ルフィ
ニ小体を，実際のモノをさわったときと同様に反応さ
せる
 受容器のところだけは同じ振動になるような振動を作
る（現在のところ不可能）

で直接的に受容器を刺激する（
）


×すべての受容器に
○
からの

を埋め込む
刺激
の特異性や
の違
いから選択的刺激可能（３種類について）
（舘研究室，東大）
深部感覚のディスプレイ
 形状を感じ取れるような触覚再現装置
 装着型
 手指に装置を装着，
する事で物体の存在感を作り出す
 把持型
 器具を手にしたときの，その器具による触感だけを作
り出す
 遭遇型（研究中）
 バーチャルな模型（素片）を置き，
事で物体の存在感を実現する
 指の動きを検知して素片が
動く
 素片の移動や回転などで
を表
現する
深部感覚のディスプレイ
装着型
 Cyber Grasp

手指の動きを計測す
るとともに深部感覚を
提示
深部感覚のディスプレイ
装着型
 PHANToM
(SensAble Technologies)



指先への深部感覚提示
６自由度
ペンの位置と姿勢を計測す
るとともに深部感覚を提示
深部感覚のディスプレイ
装着型
 問題点



常に装置をつけているため，装置の
や装置の
が常に感じられる
純粋に「
」感覚
を作り出す事が難しい
力をかけるモーターの応答限界
や

い
の表現が難し
深部感覚のディスプレイ
遭遇型
 Shape Approximation Device (SAD) による形状表現
平面や曲面の表現
エッジの表現