(57)【要約】【課題】  異なる空間に存在する人間同士があたかも同一空間に存在するようなコミュニケーション状態を創出する。【解決手段】コミュニケーション装置１１は、表面形状が変化する壁体１３と、壁体１３の正面空間Ｓを撮像する撮像手段１４とを備えている。壁体１３は、縦横方向に配列された多数の突出部材２３を備える。突出部材２３は、前後方向にそれぞれ独立して進退可能であり、それらの進退量を調整することで壁体１３の表面形状が変化可能となる。ここでは、相手側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が壁体１３に立体的に表出するように自己側の突出部材２３を進退させるモードと、相手側の突出部材２３が人為的に進退させられると、その進退量に基づいて対応する自己側の突出部材２３を進退させるモードとを有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の場所にそれぞれ配置されたコミュニケーション装置間で所定のデータ通信を可能とした双方向コミュニケーションシステムにおいて、
前記各コミュニケーション装置は、表面形状が変化する壁体と、当該壁体の前方の正面空間を撮像する撮像手段と、前記壁体の表面形状の変化を制御する制御手段とを備え、
前記壁体は、縦横方向に配列された多数の突出部材を備え、各突出部材は、所定の駆動手段により前後方向にそれぞれ独立して進退可能に設けられ、前記制御手段により、各突出部材の進退量を調整することで前記壁体の表面形状を変化させ、
前記制御手段は、相手側のコミュニケーション装置の前記撮像手段で撮像された相手側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させるとともに、相手側のコミュニケーション装置の前記突出部材が人為的に進退させられると、その進退量に基づいて対応する自己側の突出部材を進退させることを特徴とする双方向コミュニケーションシステム。
【請求項２】
前記壁体に画像を投影可能なプロジェクタを更に備え、このプロジェクタは、前記壁体に表出した形状に重畳するように前記相手側の画像を投影することを特徴とする請求項１記載の双方向コミュニケーションシステム。
【請求項３】
前記制御手段は、相手側の画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させる間合いモードと、相手側の突出部材の人為的な進退に対応して自己側の突出部材を進退させる触れ合いモードとに自動切替可能に設けられ、前記壁体からの使用者の離間距離が所定値以上のときは、前記間合いモードを選択し、前記壁体からの使用者の離間距離が前記所定値未満のときは、前記触れ合いモードを選択することを特徴とする請求項１又は２記載の双方向コミュニケーションシステム。
【請求項４】
前記制御手段は、自己側のコミュニケーション装置の前記撮像手段で撮像された自己側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させる機能を更に備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の双方向コミュニケーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は双方向コミュニケーションシステムに係り、更に詳しくは、離れた場所にいる人間同士が、あたかも同じ場所にいるかのようにコミュニケーションするための双方向コミュニケーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
離れた場所にいる人間同士のコミュニケーションツールとして、相手側の顔の表情を立体的に伝達可能なヒューマンインタフェース装置が知られている（特許文献１参照）。このヒューマンインタフェース装置は、送信者の顔画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像された送信者の顔画像の三次元情報を算出する立体情報抽出手段と、格子状に組まれ前後方向に進退可能な複数のピンアクチュエータからなる立体スクリーンと、前記立体情報抽出手段で算出された三次元情報に基づいて各ピンアクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段とを備えて構成されている。このヒューマンインタフェース装置によれば、受信者側の立体スクリーンに、異なる場所にいる送信者の顔画像が立体的に表示されることから、音声の他に送信者の顔表情をも受信者に送信することができ、送受信者間において、顔表情等のような非言語的な伝達が可能となる。
【特許文献１】特開平８−２０５１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記ヒューマンインタフェース装置にあっては、離れた場所にいる人間同士の顔表情を立体的に伝達することができても、人間同士が同じ場所にいるときに同じ物をそれぞれ手で持って動かし合うような動作の伝達はできず、異なる空間に存在する人間同士をあたかも同一空間に存在するように支援するコミュニケーションツールとしては不十分であった。
【０００４】
本発明は、このような問題に着目して案出されたものであり、その目的は、異なる空間に存在する人間同士があたかも同一空間に存在するように、視覚及び触覚の両面から各種情報を相互に伝達可能とし、離れた場所にいる人間同士のコミュニケーションを高めることに寄与できる双方向コミュニケーションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、複数の場所にそれぞれ配置されたコミュニケーション装置間で所定のデータ通信を可能とした双方向コミュニケーションシステムにおいて、
前記各コミュニケーション装置は、表面形状が変化する壁体と、当該壁体の前方の正面空間を撮像する撮像手段と、前記壁体の表面形状の変化を制御する制御手段とを備え、
前記壁体は、縦横方向に配列された多数の突出部材を備え、各突出部材は、所定の駆動手段により前後方向にそれぞれ独立して進退可能に設けられ、前記制御手段により、各突出部材の進退量を調整することで前記壁体の表面形状を変化させ、
前記制御手段は、相手側のコミュニケーション装置の前記撮像手段で撮像された相手側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させるとともに、相手側のコミュニケーション装置の前記突出部材が人為的に進退させられると、その進退量に基づいて対応する自己側の突出部材を進退させる、という構成を採っている。
【０００６】
（２）また、前記壁体に画像を投影可能なプロジェクタを更に備え、このプロジェクタは、前記壁体に表出した形状に重畳するように前記相手側の画像を投影する、という構成を併用することが好ましい。
【０００７】
（３）更に、前記制御手段は、相手側の画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させる間合いモードと、相手側の突出部材の人為的な進退に対応して自己側の突出部材を進退させる触れ合いモードとに自動切替可能に設けられ、前記壁体からの使用者の離間距離が所定値以上のときは、前記間合いモードを選択し、前記壁体からの使用者の離間距離が前記所定値未満のときは、前記触れ合いモードを選択する、という構成を採ることが好ましい。
【０００８】
（４）また、前記制御手段は、自己側のコミュニケーション装置の前記撮像手段で撮像された自己側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が前記壁体に立体的に表出するように自己側の突出部材を進退させる機能を更に備える、という構成を採ってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
前記（１）の構成によれば、相手側の画像が自分の壁体に立体的に表示されることになって、相手側に存在する人物や物体の位置関係を立体的に把握することができる。しかも、相手側の人物が壁体中の所定位置の突出部材を手で持って前後方向に移動させると、自己側の壁体中で、前記所定位置に対応する突出部材が自動的に前後方向に移動することになり、当該突出部材を手に持っていると、相手側の感触が突出部材を介して自己側に伝達され、相互に離れた場所にいる人間同士での感触の伝達も可能となる。従って、このような身体の二重表現技法の実現により、異なる空間に存在する人間同士があたかも同一空間に存在するように、視覚及び触覚の両面から各種情報が相互に伝達され、その結果、自身と相手との空間的な位置関係の繋がりや身体的な繋がりを強め、離れた場所にいる人間同士のコミュニケーションを高めることに寄与できる。換言すれば、実際に相手と触れ合っているのは一部だけであるのに、その周りに映像があることで、相手全体と触れ合っているという錯覚的な効果を招来する。
【００１０】
前記（２）のように構成することで、壁体に表出した立体形状に相手側の画像が重畳されることになるため、立体形状をよりリアルに表出させることができ、これにより、離れた場所にいる人間同士に対し、より一層、同じ場所に存在するかのような感覚を付与させることができる。
【００１１】
前記（３）の構成によれば、用途に応じた間合いモードと触れ合いモードとを使い分けが可能になる。
【００１２】
前記（４）の構成により、使用者が撮像手段の撮像範囲となる壁体の近傍に近付くと、自己側の様子を壁体に立体的に表現することができ、立体的な鏡として使用することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１４】
図１には、本実施例に係る双方向コミュニケーションシステムの概略構成図が示されている。この図において、双方向コミュニケーションシステム１０は、複数の場所にそれぞれ配置されたコミュニケーション装置１１，１１間で所定のデータ通信を可能とするシステムである。
【００１５】
前記コミュニケーション装置１１は、表面形状が変化する壁体１３と、使用者Ｈが位置する壁体１３の前方の正面空間Ｓを撮像する撮像手段１４と、相手側のコミュニケーション装置１１との間でデータ通信を行うとともに、相手側のコミュニケーション装置１１の壁体１３の変化の目標値を設定する端末１５と、壁体１１の図中手前側となる前方から所定の画像を投影するプロジェクタ１７とを備えて構成されている。
【００１６】
前記壁体１３は、図２に示されるように、縦横方向に配列された多数のシリンダモジュール２０により構成されている。これらシリンダモジュール２０は、角柱状の外形をなし、相互に係合可能な形状のキャップ（図示省略）を介し、各外周面が相対するように縦横方向に積層され、これにより、壁体１３が形成される。
【００１７】
各シリンダモジュール２０は、図３に示されるように、前後両端側（図３中左右両端側）が開放する角筒状のケース２２と、このケース２２の内部に収容された円筒状の突出部材２３と、突出部材２３の後端側（図３中左端側）に取り付けられて後方に延びるラック２５と、このラック２５に係合するとともに、突出部材２３の後方でケース２２内に固定配置された駆動ユニット２６（駆動手段）とを備えて構成されている。なお、図１においては、図面の錯綜を回避するため、シリンダモジュール２０の上記構成部品のうち突出部材２３を除く部品の記載を省略している。
【００１８】
前記突出部材２３は、ケース２２に対して前後方向（図３中左右方向）に進退可能に支持されている。つまり、各突出部材２３は、駆動ユニット２６によってそれぞれ進退量が調整され、これによって、壁体１３の表面形状を変化させられるようになっている。
【００１９】
前記ラック２５は、突出部材２３の進退に伴ってケース２２内を前後方向に移動可能となるように、ケース２２内に収容されている。
【００２０】
前記駆動ユニット２６は、ラック２５にそれぞれ噛み合う前側ピニオン２８及び後側ピニオン２９と、前側ピニオン２８に繋がるエンコーダ３１と、後側ピニオン２９に繋がるモータ３２と、モータ３２の駆動を制御する制御回路３３とにより構成される。モータ３２が駆動すると、後側ピニオン２９が回転し、その回転方向に応じて、ラック２５がケース２２内で前後方向に移動され、それに伴って突出部材２３が前後方向に進退することになる。また、モータ３２が駆動していない時には、使用者Ｈの手により、突出部材２３が所定の抵抗力を伴いながら進退させられるようになっている。以上のように、突出部材２３が進退すると、前側ピニオン２８の回転により、エンコーダ３１で所定の基準位置からの突出部材２３の移動量（進退量）が測定され、この進退量がデジタル変換されて端末１５から相手側のコミュニケーション装置１１に送信される。
【００２１】
前記撮像手段１４は、図１に示されるように、前記正面空間Ｓを上方から撮像するトップカメラ３５と、正面空間Ｓを側方から撮像するサイドカメラ３６と、正面空間Ｓを壁体１３側から撮像するフロントカメラ３７とにより構成される。これらカメラ３５〜３７の画像データは、それぞれ端末１５に送られ、その中で、トップカメラ３５及びサイドカメラ３６の画像データは、後述するように、相手側のコミュニケーション装置１１の突出部材２３の進退量を決定するためのデータとして用いられる。一方、フロントカメラ３７により撮像された画像データは、端末１５経由で相手側のコミュニケーション装置１１に送られ、その画像が相手側のコミュニケーション装置１１のプロジェクタ１７から壁体１３に投影される。
【００２２】
前記端末１５では、相手側のコミュニケーション装置１１のトップカメラ３５及びサイドカメラ３６の画像データで撮像された相手側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が壁体１３に立体的に表出するように自己側の突出部材２３を進退させる間合いモードと、相手側のコミュニケーション装置１１の突出部材２３が人為的に進退させられると、その進退量に基づいて対応する自己側の突出部材２３を進退させる触れ合いモードとに自動切替可能となっている。これらモードは、壁体１３からの使用者Ｈの離間距離が所定値以上のときは、前記間合いモードを選択し、前記壁体１３からの使用者Ｈの離間距離が前記所定値未満のときは、前記触れ合いモードを選択するようになっている。なお、壁体１３に対する使用者Ｈの離間距離の測定は、公知のセンサ類を使って行われる。
【００２３】
前記間合いモードの場合、相手側のコミュニケーション装置１１の端末１５において、そこのトップカメラ３５及びサイドカメラ３６で撮像された相手側の画像に基づき、次のようにして、自己側の突出部材２３の進退量が決定される。すなわち、図４に示されるように、トップカメラ３５によって撮像された正面空間Ｓの平面視画像４１と、サイドカメラ３６によって撮像された正面空間Ｓの側面視画像４２とに対し、それら画像４１，４２に写っている物体Ｍの画像をそれぞれ二値化する。そして、図５に示されるように、各画像４１，４２をそれぞれ短冊状に分割する。すなわち、平面視画像４１は、図５中上下方向に延びる短冊状とし、側面視画像４２は、図５中左右方向に延びる短冊状とする。ここで、平面視画像４１の分割数は、突出部材２３の横方向の数（列数）とし、側面視画像４２の分割数は、突出部材２３の縦方向の数（行数）とする。そして、平面視画像４１及び側面視画像４２の各短冊において、基準面Ｂから物体Ｍの先端までの距離を求める。ここでの基準面Ｂは、ケース２２の前端面つまり突出部材２３の進退量が０となる面とし、具体的に、平面視画像４１では図５中上端縁となり、側面視画像４２では同図中左端縁となる。次いで、各行と各列とをマトリックス状に一対一に対応させ、それらのうち小さい方の距離を、当該行列の位置にある突出部材２３の進退量（目標値）とする。例えば、平面視画像４１の三列目における物体Ｍの先端までの距離が「７」であり、側面視画像４２の三行目における物体Ｍの先端までの距離が「８」であると、それら距離のうち小さい方である「７」が三行三列に位置する突出部材２３（図中黒塗り部分）の基準面Ｂからの移動距離、すなわち、目標値となる。
【００２４】
以上のようにして、相手側のコミュニケーション装置１１の端末１５で決定された各突出部材２３の目標値は、自己側のコミュニケーション装置１１側に送信され、その端末１５から、各シリンダモジュール２０の制御回路３３（図３参照）に送られる。そして、モータ３２が駆動して、前記目標値通りに各突出部材２３が進退し、自己側の壁体１３に、相手側のコミュニケーション装置１１の正面空間Ｓに存在する物体Ｍと同じ形状が立体的に表出することになる。なお、自己側の壁体１３に表出する立体形状としては、トップカメラ３５及びサイドカメラ３６で撮像された相手側の画像に対し、同一の大きさの立体画像、拡大又は縮小した立体画像、所定の要素を付加又は削除した立体画像等、相手側の端末１５の設定により、種々の態様とすることができる。また、本実施例では、突出部材２３の前進（突出）によって対象形状を表出させているが、本発明はこれに限らず、突出部材２３の後退によって対象形状を表出させるようにしてもよい。
【００２５】
なお、端末１５においては、相手側の正面空間Ｓに存在する物体Ｍの形状を特定可能とする公知のセンサ類や装置を使い、その三次元計測値から、自己側の各突出部材２３の進退量を決定するようにしてもよい。
【００２６】
また、前記触れ合いモードの場合、相手側のコミュニケーション装置１１における任意の場所の突出部材２３を手で持って進退させると、その進退量がエンコーダ３１（図３参照）によって測定され、それが目標値とされる。そして、その目標値は、自己側のコミュニケーション装置１１側に送信され、その端末１５から、動かされた相手側のシリンダモジュール２０と同じ位置の自己側のシリンダモジュール２０の制御回路３３に送られる。これにより、その制御回路３３に繋がるモータ３２が駆動し、前記目標値通りに対象となる突出部材２３が進退することになる。
【００２７】
従って、以上により、端末１５及び制御回路３３は、壁体１３の表面形状の変化を制御する制御手段を構成することになる。
【００２８】
前記プロジェクタ１７は、壁体１３に表出した形状に重畳するように、相手側のコミュニケーション装置１１のフロントカメラ３７で撮像された画像を投影するようになっている。
【００２９】
なお、プロジェクタ１７を用いずに、各突出部材２３の前端にＬＥＤ等の発光体を配置し、当該発光体の発光によって、壁体１３に表出した形状に重畳するように、相手側のコミュニケーション装置１１のフロントカメラ３７で撮像された画像が表示されるようにしてもよい。
【００３０】
従って、このような実施例によれば、異なる空間に存在する人間同士があたかも同一空間に存在するように、視覚及び触覚の両面から各種情報を相互に伝達可能とし、離れた場所にいる人間同士のコミュニケーションを高めることに寄与できる。このため、種々のコミュニケーションツールとして有効利用できるとともに、痴呆症や自閉症患者の治療装置としても有用となることが期待できる。
【００３１】
なお、前記実施例では、間合いモードと触れ合いモードとを択一的に自動切替可能としたが、本発明はこれに限らず、双方のモードを常時並存させるようにしてもよく、この場合は、例えば、突出部材２３に人為的な力を加えたときに、その突出部材２３の部分を優先的に触れ合いモードとして作用させるようにすることで対応可能となる。
【００３２】
また、端末１５に対し、自己側のコミュニケーション装置１１のトップカメラ３５及びサイドカメラ３６で撮像された自己側の画像に基づき、当該画像に相応する形状が壁体１１に立体的に表出するように自己側の突出部材２３を進退させる機能を備えることもできる。
【００３３】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施例に係る双方向コミュニケーションシステムの概略構成図。
【図２】壁体の部分拡大図。
【図３】シリンダモジュールの断面平面図。
【図４】間合いモードにおける突出部材の目標値の算出手順を説明するための図。
【図５】間合いモードにおける突出部材の目標値の算出手順を説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  双方向コミュニケーションシステム
１１  コミュニケーション装置
１３  壁体
１４  撮像手段
１５  端末
１７  プロジェクタ
２３  突出部材
２６  駆動ユニット（駆動手段）
３３  制御回路（制御手段）
Ｓ  正面空間
【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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