(57)【要約】【課題】素材と観察者の置かれた環境とに応じた実在感を向上できる、仮想空間内のオブジェクトの温冷感を与える、質感再現装置および方法の提供を目的とする。【解決手段】質感提示装置は、固体素材を仮想的に提示する質感提示装置であって、固体素材ごとに、固体素材の映像を生成するための情報と、固体素材の熱浸透率を含む情報とを記録したデータベースと、固体素材の選択を受け付ける手段と、選択された固体素材についての映像を生成するための情報を、データベースから取得し、選択された固体素材の映像を生成し、当該映像を表示する機構と、気温計と、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報を、データベースから取得し、気温を気温計から取得し、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報と、気温とから、選択された固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示する機構とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体素材を仮想的に提示する質感提示装置であって、
固体素材ごとに、前記固体素材の映像を生成するための情報と、前記固体素材の熱浸透率を含む情報とを記録したデータベースと、
前記固体素材の選択を受け付ける手段と、
選択された固体素材についての映像を生成するための情報を、前記データベースから取得し、前記選択された固体素材の映像を生成し、当該映像を表示する機構と、
気温計と、
前記選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報を、前記データベースから取得し、気温を前記気温計から取得し、前記選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報と、前記気温とから、前記選択された固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示する機構とを含む、質感提示装置。
【請求項２】
前記映像を表示する機構であるディスプレイの裏側に、前記温度を再現し提示する機構を備えた、請求項１記載の質感提示装置。
【請求項３】
前記温度を再現し提示する機構をグローブの指先に備えた、請求項１記載の質感提示装置。
【請求項４】
固体素材を仮想的に提示する質感提示装置のコンピュータが実行する質感提示方法であって、
前記固体素材の選択を受け付けるステップと、
固体素材ごとに、前記固体素材の映像を生成するための情報と、前記固体素材の熱浸透率を含む情報とが記録されたデータベースから、前記選択された前記固体素材についての映像を生成するための情報と熱浸透率を含む情報とを取得するステップと、
前記データベースから取得した前記選択された固体素材の映像を生成するための情報から映像を生成し、当該映像を表示するステップと、
気温計によって気温を測定するステップと、
前記データベースから取得した前記選択された固体素材の熱浸透率を含む情報と、前記気温を測定するステップにおいて測定した気温とから、前記観察者の選択した固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示するステップとを含む、質感提示方法。
【請求項５】
前記温度を再現し提示するステップにおいて前記温度が提示される手段は、前記映像を表示するステップにおいて前記映像が表示されるディスプレイの裏側に設けられる、請求項４記載の質感提示方法。
【請求項６】
前記温度を再現し提示するステップにおいて前記温度が提示される手段は、グローブの指先に設けられる、請求項４記載の質感提示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に対して仮想空間中に表示するオブジェクトの質感を提示する質感提示装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーチャルリアリティの分野では、観察者に対して仮想空間中に提示したオブジェクトの実在感を向上させるため、オブジェクト映像の提示と同時に、触覚提示装置を用意し、観察者が仮想オブジェクトに触れたことを検知して、オブジェクトの凹凸感など、あたかも本物のオブジェクトに触れているような刺激を呈示することが行われる（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、温度を制御する装置を用意し、オブジェクトに触れたときの温冷感を提示するものもある（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４９６０３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現実の物質に触れた時の温冷感は、素材の材質や観察者の置かれた環境によって変化する。そのため、オブジェクトごとに決められた温度を提示するだけでは、低温下に置かれた金属や、高温下に置かれた木材などに触れたときに受ける質感を十分再現することができない。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、素材と観察者の置かれた環境とに応じた実在感を向上できる、仮想空間内のオブジェクトの温冷感を与える、質感再現装置および方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の第一の態様は、固体素材を仮想的に提示する質感提示装置であって、固体素材ごとに、固体素材の映像を生成するための情報と、固体素材の熱浸透率を含む情報とを記録したデータベースと、固体素材の選択を受け付ける手段と、選択された固体素材についての映像を生成するための情報を、データベースから取得し、選択された固体素材の映像を生成し、当該映像を表示する機構と、気温計と、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報を、データベースから取得し、気温を気温計から取得し、選択された固体素材についての熱浸透率を含む情報と、気温とから、選択された固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示する機構とを含む、質感提示装置である。
【０００８】
本発明の第二の態様は、固体素材を仮想的に提示する質感提示装置のコンピュータが実行する質感提示方法であって、固体素材の選択を受け付けるステップと、固体素材ごとに、固体素材の映像を生成するための情報と、固体素材の熱浸透率を含む情報とが記録されたデータベースから、選択された固体素材についての映像を生成するための情報と熱浸透率を含む情報とを取得するステップと、データベースから取得した選択された固体素材の映像を生成するための情報から映像を生成し、当該映像を表示するステップと、気温計によって気温を測定するステップと、データベースから取得した選択された固体素材の熱浸透率を含む情報と、気温を測定するステップにおいて測定した気温とから、記観察者の選択した固体素材に触れたときに人体が受ける温度を再現し提示するステップとを含む、質感提示方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、素材と観察者の置かれた環境とに応じた温冷感を提示することで、より実在感のある仮想オブジェクトを提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置の全体の構成図
【図２】本実施形態の一実施形態に係る質感データベースが管理する情報一覧
【図３】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置のうち、温冷感提示装置の概念図
【図４】本実施形態の一実施形態に係る質感提示処理のフローチャート
【図５】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置の装置図
【図６】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置の使用例
【図７】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置の装置図
【図８】本実施形態の一実施形態に係る質感再現装置の使用例
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る質感再現装置の全体の構成図である。質感再現装置は、オブジェクトとその表面素材とを表示する映像提示部１００と、温度を制御して観察者に温冷感を提示する温度提示部１０１と、観察者周辺の気温を測定する気温計１０２と、素材の映像と接触温冷感を提示するために必要な情報を保存した質感データベース１０３と、それらを制御する制御部１０４とから構成される。映像提示部１００は、例えば、タブレット型コンピュータの表示画面、ヘッドマウントディスプレイを使用する。温度提示部１０１は、例えばペルチェ素子を使用する。
【００１３】
図２は、質感データベース１０３に記録する質感情報一覧の一例である。質感情報一覧は、質感データベース１０３の検索キーとなる素材名２００と、映像提示部１００に出力する素材の映像を生成するための映像生成パラメータ２０１と、温度提示部１０１で制御する温度を計算するために使用する温冷感再現パラメータ２０２とから構成される。映像生成パラメータ２０１は、例えば、３Ｄオブジェクト、オブジェクトへマッピングするための素材表面の反射マップや法線マップなどである。温冷感再現パラメータ２０２は素材の熱浸透率を含む。
【００１４】
図３は、温冷感提示装置の概念図である。温冷感提示時には、観察者の指や掌など、皮膚３００を温度提示部１０１に接触させる。制御部１０４は、気温計１０２にて測定した周囲の気温３０１と、質感データベース１０３に記録された温冷感再現パラメータ２０２とに基づいて、接触温度３０２を計算し、温度提示部１０１の温度を調整し、観察者の皮膚３００へ提示する。
【００１５】
図４は、制御部１０４が行う質感提示処理を示すフローチャートである。観察者から素材名２００の指定を受け付けると（Ｓ１００）、制御部１０４は質感データベース１０３から、指定された素材名２００に該当する映像生成パラメータ２０１と温冷感再現パラメータ２０２とを取得する（Ｓ１０１）。映像生成パラメータ２０１より、提示映像を生成し（Ｓ１０２）、映像提示部１００より出力する（Ｓ１０３）。一方、気温計１０２により観察者周辺の気温３０１を計測する（Ｓ１０４）。温冷感再現パラメータ２０２と気温３０１とから接触温度３０２を計算し（Ｓ１０５）、温度提示部１０１が接触温度３０２となるように、温度調整する（Ｓ１０６）。なお、ステップＳ１００において、素材名２００の指定の方法は、多様なユーザーインターフェイスで実現でき、とくに限定されない。また素材は、観察者が選択するのではなく、予め所定の素材が定められていても良い。
【００１６】
図４のＳ１０５における、固体素材に触れたときの接触温度３０２は、梅原半二、「人間工学の周辺散歩」（人間工学、Ｖｏｌ．１１、（１９７５）、Ｎｏ．４）に開示の方法で求めることができる。すなわち、２つの固体物体の接触直後の温度Ｔ０はＴ０＝（ｂ１＊Ｔ１＋ｂ２＊Ｔ２）／（ｂ１＋ｂ２）として表され、それぞれＴ、ｂは接触前の素材の温度と、熱浸透率である。ｂ１を素材の温冷感再現パラメータ２０２として、Ｔ１を気温３０１とし、ｂ２を人間の皮膚３００の熱浸透率、Ｔ２を体温として、計算されるＴ０を接触温度３０２とする。
【００１７】
素材の熱浸透率は既存の方法、例えば、特許第４９８０１４７号公報に開示されている熱物性測定装置にて事前に測定しておく。人間の皮膚３００の熱浸透率も、例えば、上述の「人間工学の周辺散歩」に開示された手法（接触法）にて測定しておく。観察者の体温は、例えば、人間の標準的な体温とされる３６．４℃として良い。
【実施例１】
【００１８】
本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図５は、実施例１で用いる質感再現装置の装置図である。本実施例では、質感再現装置は、制御部１０４が組込まれたタブレット型コンピュータ５００において、表側に映像提示部１００があり、裏側には温度提示部１０１が取り付けられて構成される。また、裏面または表面に気温計１０２を取り付けている。質感データベース１０３は、タブレット型コンピュータ５００に保存されていても良いし、ネットワークを経由して外部から取得しても良い。
【００２０】
図６は、図５の質感再現装置の使用例である。観察者６００はタブレット型コンピュータ５００の背面を掴んで持ち上げる。表面の映像提示部１００にはユーザが選択した素材の表面画像を表示する。裏側の温度提示部１０１は接触温度３０２に調整され、タブレット型コンピュータ５００の背面を掴んでいる観察者６００の手の皮膚３００へ、素材の温冷感を伝える。
【００２１】
このように質感再現装置を使用することで、観察者６００はあたかも本物の素材板を掴んでいるかのような質感を得ることができる。
【実施例２】
【００２２】
図７は、実施例２で用いる質感再現装置の装置図である。本実施例では、質感再現装置は、制御部１０４が組込まれたコンピュータ７００にヘッドマウントディスプレイ７０１とグローブ７０２とが無線または有線にて接続されて構成される。ヘッドマウントディスプレイ７０１が映像提示部１００であり、グローブ７０２の指先に温度提示部１０１を取り付けている。ヘッドマウントディスプレイ７０１またはグローブ７０２に気温計１０２を取り付けている。質感データベース１０３は、コンピュータ７００に保存されていても良いし、ネットワークを経由して外部から取得しても良い。
【００２３】
図８は、図７の質感再現装置の使用例である。観察者６００はヘッドマウントディスプレイ７０１とグローブ７０２を装着する。ヘッドマウントディスプレイ７０１を通じて、観察者６００が現実のオブジェクト８００、例えばテーブル、を見る。ヘッドマウントディスプレイ７０１はオブジェクト８００の表面を、指定した素材表面画像で重畳させた映像を提示する。グローブ７０２がオブジェクト８００に触れると、グローブ７０２に取り付けた温度提示部１０１が接触温度３０２を出力し、観察者６００の指先に、オブジェクト８００の温冷感を伝える。
【００２４】
このように質感再現装置を使用することにより、観察者６００はあたかも現実のオブジェクトの素材とは異なるオブジェクトに、触れているような質感を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の質感再現装置は、例えば、住宅の展示場において、その場に設置してある本来の内装や家具の素材とは異なる素材の質感を提示することで、複数の住宅や家具の実物を用意しなくても、様々な素材を組み合わせたシミュレーションを行うことが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１００    映像提示部
１０１    温度提示部
１０２    気温計
１０３    質感データベース
１０４    制御部
２００    素材名
２０１    映像生成パラメータ
２０２    温冷感再現パラメータ
３００    皮膚
３０１    気温
３０２    接触温度
５００    タブレット型コンピュータ
６００    観察者
７００    コンピュータ
７０１    ヘッドマウントディスプレイ
７０２    グローブ
８００    オブジェクト
【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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【図８】
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