(57)【要約】【課題】機械刺激提示装置に制約されることなく、使用者に反射運動を誘発する。【解決手段】被験者２は手先運動計測装置１１を握り、画像提示部１３の下方にかざす。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。被験者２は目標地点Ｐｅを注視し、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。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、提示画像生成モジュールは、方向Ｄ１〜Ｄ８のうちの一方向に突然一定速度で運動させる。すると、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、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。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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画像提示方法。
【請求項２】
使用者にその広い視野に対して画像を提示し、使用者の肢運動中、使用者に対して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、特定方向に突然動かす、請求項１に記載の画像提示方法。
【請求項３】
使用者の肢が運動していることを検出する肢運動検出手段と、
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。
【請求項４】
前記提示画像生成モジュールは、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使用者にその広い視野に対して提示されている画像の特定方向の突然の動きを使用者の肢に対して外力が視覚される範囲で生成する、請求項３に記載の画像提示装置。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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