情報処理学会 インタラクション 2014
IPSJ Interaction 2014

B2-4
2014/2/28

デスクトップ・テレプレゼンスのための入力インターフェースのデザイン―ラバーハンド・ポインタの開発―
石原由貴†1	  	  小鷹研理†1
従来の GUI を通したコンピュータの操作において, 操作者の身体とディスプレイ空間におけるポインタとの心理的繋がりは希薄であった. この隔たりによって, ディスプレイ内での振る舞いにおいての身体感覚に基づく社会性を喪失させるおそれがある. 本研究では身体的実在感の感じられるデスクトップの操作環境「デスクトップ・テレプレゼンス」を提案する. その実現に向けて, 身体没入を引き起こす事例である RHI を取り上げ, 自己身体のイメージが投射される仮想身体をポインタに置き換えることで, 身体的実在感が感じられるポインタである「ラバーバンド・ポイン
タ」の開発を行った.

Interface Design for Desktop Telepresence- Rubber Hand Pointer YUKI ISHIHARA†1	  KENRI KODAKA†1
In operating a computer with conventional GUI, it is generally difficult to make an operator’s body image to be projected onto adisplay space from the physical world. Such a gap can make us to lose body-sense-based sociability in the display world. Thisresearch aims to construct the operational desktop space inducing the body presence, which we call “Desktop-Tele-Presence”. To
realize this, we design “RubberHandPointer” that allows an operator to feel as if the pointer is his/her body’s representation,
based on recent psychological studies on rubber hand illusion.

1. は じ め に仕様となっている. ディスプレイに映し出す空間は 3D 化され, ディスプレイと操作者の身体が同次元にあるような	  従来の GUI を通したコンピュータの操作は, マウスや高い現実感が作り出されている.

キーボードを通した間接的な身体動作によるものであった.	  この操作環境では手の動作と形態がそのまま利用されてこの方法によって操作の自由度は高まるが, 操作者の身体いるために, 操作を行なう際に手をディスプレイ空間いっアクションとディスプレイ空間で生じているイベントとのぱいに動かす必要がある. また, 手のサイズが物理的に固関係が心理的に希薄になり, 操作する身体とその代理であ定されているために, 細やかなポインティングは行うことるポインタとが身体的につながっている感覚を得ることはができない. これらのことから, 身体形態をそのまま用い難しい. この身体感覚の隔たりは, 結果的にディスプレイた操作環境は, 効率性や精度の点で, 大きな問題を抱えて内で起こる物事の現実感を低下させ, インターネット空間いることがわかる.

における社会モラルの低下を生み出す一因となっている.	  本研究ではコンピュータの操作環境に, 認知科学においてしられている身体没入を引き起こす錯覚を参考として,デスクトップ上に身体的実在感を引き起こす操作環境「デスクトップ・テレプレゼンス」を提案し, その構築を目指す.

2. 関 連 研 究
2.1 AR 的 ア プ ロ ー チ	  操作者の身体とディスプレイが同次元のものとして認識できるデスクトップの操作環境として SpaceTop[1]が挙げられる. （図 1 参照）これは半透明なディスプレイを用いた操作環境であり, 操作する手が透けて見ることができる

図 1	  SpaceTop（http://leejinha. com/SpaceTop）
2.2 認 知 科 学 的 ア プ ロ ー チ	  近年, 身体所有感を実際の身体ではない身体の類似物（以下, 仮想身体）へと移行させる研究が多く取り組まれて い る . [ 2 ] そ う し た 研 究 の １ つ に , RHI （ Rubber HandIllusion[3]）が挙げられる. この実験は被験者の手を被験者†1 名古屋市立大学芸術工学研究科	  	 Chikusa, Nagoya, Aichi 464-0083, Japan© 2014 Information Processing Society of Japanに見えないよう衝立の向こうに隠したまま, 偽物であるの

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ゴムの手を被験者の目の前に置き, 実験者がその両方の手間も自分の身体の一部であるとして, 脳内の身体マップにに同時かつ同部位に刺激を与えることで, 被験者が偽物の含められている. そのため, 仮想身体もその空間内にあっ手を本物の手であるように感じるというものである. （図た場合の方が, 脳に「身体らしい位置」に「身体らしい何2 参照）この錯覚の強度は, 刺激の時間的一致, 投射先とのか」があると認識させやすい. 逆にこの空間外に仮想身体空間的一致, 実際の手との形態的一致によって決定される.

があったとしても, 「身体ではありえない位置」に何かがただし, 仮想身体が明らかに長すぎる腕の場合や, 机の端あるという認識になるため, 身体イメージの投射も起こりを用いた場合でも錯覚が生じた例[4]があり, 空間と形態のにくくなる. また, 体性感覚と仮想身体から得られる視覚一致についてはその柔軟性も指摘されている. さらにディ刺激とが合致することも投射を強める要因となる. これら

スプレイに映し出される腕を用いた場合[5]や HMD を用のことから, 自己身体は仮想身体に近い空間に配置すべきいたバーチャルボディーに関する研究[6]によれば, その投だと考えられる.

射先には必ずしも 3 次元の実体を必要としないことが示

3.3 仮 想 身 体 （ ポ イ ン タ ） の 形 態 に 関 す る 制 約 	  	  	  	  	  	  	  	  	 唆されている. 本研究ではその柔軟性に着目し, 従来のポ	  仮想身体の形態は自己身体の形態と類似するほどに, 身インタのように身体動作を拡張した操作範囲を保ちつつも,体イメージの投射が強くなるとされている. しかし, ポイ身体イメージの投射が容易な, ディスプレイ内に身体的実ンタに腕の画像を用いるなどの, 仮想身体が自己身体に酷在感を引き起こすポインタを開発する. このポインタは似するような場合には, 過度の近似性に拒否感を抱く「不RHI におけるゴムの手の役割を果たすことから, 「ラバー気味の谷[7]」の問題に直面する. そのため, ポインタにはハンド・ポインタ」と呼ぶ.

写実的な画像よりも, デフォルメ化された像を用いるのが望ましい. 本研究ではポインタの形状に依存しない操作環境を構築することで, 今後のデスクトップ・テレプレゼン
ス研究での基礎的なシステムを構築する. そのため, 今回開発するポインタの形態には, 最も基本的な形態である幾何学形を用いる.	  しかし形状による類似性が低い場合, ポインタと身体との関連性も低くなるため投射が極端に弱くなる. これを補うため, 操作の手とポインタとの動きの相関を強化し, ポインタの動きから自身の手を想起させるような表現を作る必要がある.
3.4 空 間 的 相 同 性

図 2	  RHI の実験（[4]より引用）

3. 設 計 要 件	  2 で述べた関連研究を踏まえ, 「デスクトップ・テレプレゼンス」および「ラバーバンド・ポインタ」実現のために考慮すべき点を設計要件とした. なお, 以下の説明において,「自己身体」とはポインタを操作する操作者自身の上肢を, 「仮想身体」とはディスプレイ内に現れるポインタを指す.
3.1 身 体 の マ ス キ ン グ 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 	  自己身体が視覚的に明示されている場合, 身体所有感は自己身体の位置に確立されてしまい, 仮想身体へと身体所

図 3	  サルを用いた身体イメージの変形の実験有感を移すことは難しくなる. 2. 2 で述べた先行研究の多（[8]より引用）

くは, 衝立等を使用することによって自己身体を視覚的に隠している. 本研究においても操作する手を視覚的に隠す	  入来の研究[8]では, 図のような実験装置を用いてサルに構造を持たせる必要がある.

自身の手の映像を見せた. この訓練を続けることで, サル
3.2 投 射 先 と の 距 離 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  の視覚受容野がモニタ内の手周辺に形成され,	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  サルはモニ	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 	  身体周りの腕が届く空間のことを神経科学の分野では身タ上の手を見るだけで自在に手を動かせるようになる. 私

体近接空間（ペリパーソナル・スペース）と呼ぶ. この空たちの実生活においても, 車の運転中に先端が見えなくと© 2014 Information Processing Society of Japan409

も車間距離がどことなく分かるといった, 道具に身体感覚される. ポインタの表示位置はトラックパッドの操作範囲が拡張されたような体験をすることがある. このように,の座標をディスプレイの表示範囲に拡大して割り当てた絶ボディ・スキーマ（自身が感じ取った身体の位置, および対座標系で計算される. （図 5 参照）そうすることで操作運動）は変形しやすく, 柔軟性を持って変化し続けている.

者の動作とポインタの動作とが同期した状態を保ちつつ,	  本研究では操作の汎用性の高い環境を構築するため, ポ小さな運動のみで広大な範囲の操作範囲を手に入れることインタの操作にかける身体動作は小さくしつつも, ポインができる. （図 6 参照）

タの可動範囲を大きく保つ必要がある. そこで仮想身体と自己身体の動きはベクトル方向を同じに保ちつつ, その仮想身体の移動量のみを拡大する. 運動方向を揃えることで仮想身体と自己身体の関連付けを保ち, 移動量を相似的に変形させることで, ボディ・スキーマの柔軟性による身体イメージの補間を狙った.
3.5 仮 想 身 体 の 視 覚 刺 激 と 自 己 身 体 の 触 覚 刺 激 の 同 期 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 	  RHI は視覚刺激と触覚刺激の同期によって引き起こされる錯覚である. これらの刺激が整合することで, 投射先の身体は本物であるという理由付けがなされ, 投射はより強力になる. この環境においても, 視覚的に何かが生じた際には, それに対応した触覚的刺激を与えることで, より強固な投射を生み出すことができると考える.

図 5	  指とポインタ（球）との位置関係

4. 実 装3 にて述べた内容を元に, 実際に環境を実装した.
4.1 操 作 姿 勢 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 図 6	  操作動作の拡大

4.3 ポ イ ン タ の 形 態 的 表 現 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 図 4	  操作環境	  指に対応する位置には方向性を想起させない形態である球が映し出される. 球は指がトラックパッドに接触した本	  ポインタの制御はディスプレイ（SUMSUNG/ME32B）の数分ディスプレイに表示され, 4. 2 で述べた位置に表示さ裏側に取り付けたトラックパッド（Apple/MagicTrackpad）

れる.に指先を添えて行う. （図 4 参照）ディスプレイの裏側で	  また, 自己身体の動作イメージを伝えるため, 球 1 つに操作を行うことで, 操作する手の「マスキング」とポイン

対し 1 本の曲線を表示した. 曲線はタとの「空間的相同性」の効果を狙った. 操作姿勢は座位①	  ディスプレイ手前の際と腕の交わる位置座標（基点）であり, ディスプレイを水平状態から約 30 度傾けること②	  基点と指を結ぶ線を基点より任意の長さ伸ばした先ので, 無理な姿勢による投射への影響を軽減している.

座標	  さらにディスプレイを設置した台の手前側に 10cm の衝③	  球の座標立を取り付けることで, 操作者からポインタの根本と腕との 3 点を通るベジェ曲線である. （図 7 参照）基点の位置の継ぎ目が直接見えないよう配慮した.

については腕置きに内蔵された接触位置センサ

4.2 座 標 系 の 扱 い 	  	 （SoftPot/500mm）によって計測をしている. この曲線表現	  ポインタはトラックバッドに添えられた指によって操作によって, 腕の動きと指の位置から割り出された指の曲が© 2014 Information Processing Society of Japan410

り具合を伝えることができる.

れた光点によるものなど, 様々な計測法がある. 現在どの計測法が有効であるか検討中である.	  また, ポインタに付加した曲線の描画は 2 次元座標で行い, 白単色で描画しているのにもかかわらず, あたかも立体であるかのように感じられた. これはトラックパッドを操作する指の曲がった関節の体性感覚が, ポインタの形状認識に影響を及ぼしている可能性がある. この件についても今後実験を通して調べる必要がある.	  細部については, ポインタ座標の拡大倍率の原点を左右するトラックパッドの取り付け位置, 身体イメージを想起しやすいポインタ座標の拡大倍率について早急に対応する

図 7	  自己身体とポインタとの相関必要がある. これらの検討を重ね, より身体拡張感覚高いポインタを目指す.

4.4 ポ イ ン タ の 形 態 的 表 現 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 	  トラックパッドの反応範囲の境目に約 5mm の出っ張りを持たせることで, 球がディスプレイの端に衝突した場合に, 指に触覚的アクションが返ってくるようにした.

図 9	  実際の様子（ポインタの拡大倍率を半分にしたもの）	  謝 辞 	  本研究の一部は, JSPS 科研費 25540090, 日比科学
図 8	  トラックパッドの設置技術振興財団の助成を受けたものです. 記して謝意を表します.

5. ま と め 	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	 参考文献	  本研究では身体実在感のある操作環境「デスクトップ・テレプレゼンス」へのアプローチとして, RHI などの身体類似物への身体没入を引き起こす事例を参考に「ラバーハンド・ポインタ」の開発をおこなった. このポインタは先行研究で多く取り組まれてきた形態的一致による身体イメージの想起ではなく, 空間的な相同性に注目した身体イメージの想起を目指した. ポインタという高度に抽象化された形態に対して身体感覚を付与するデザインを検討するため,必然的に認知科学的視点においても意義のある環境の開発となった.	  今後は構築した環境によって実際にポインタへの身体イメージの投射がどの程度起こっているのかを調べる必要がある. 特に線による身体の補完表現があった場合と, 球のみの場合のポインタへの身体の投射の強さの違いについて比較実験を行う. この計測は心理指標, 皮膚抵抗, 身体イメージのドリフト量, また Hari らの研究[9]によって報告さ© 2014 Information Processing Society of Japan1) Jinha Lee, Alex Owlwal et al.: SpaceTop: Integrating 2D andSpatial 3D Interactions in a See-through Desktop Environment; CHI’13
Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Facters inComputing Systems, pp.189-192 (2013)
2) Mel Slater, Daniel Perez-Marcos et al.: Inducing Illusory
Ownership of a Virtual Body; Front Neurosci, 3(2), pp. 214–220 (2009)3) M.Botvinick, J.Cohen: Rubber Hands ‘feel’ touch that eyes see;Nature, 391, 756 (1998)
4) K.Carrie, V.S.Ramachandran: Projecting sensations to external
objects: evidence from skin conductance response; The Royal Society,vol. 270 no. 1523, pp. 1499-1506 (2003)
5) Mel Slater, Daniel Prez-Marcos et al.; Towards a digital body: thevirtual arm illusion; Front. Hum. Neurosci, doi:10.3389, neuro. 09. 006.
2008 (2008)6) H. Henrik Ehrsson: The experimental induction of out-of-body;
Science, vol. 317 no. 5841, p. 1048 (2007)
7) 森 政弘:不気味の谷; Energy, 7(4), pp. 33–35. (1970)8) 	  入来 篤史:道具を使うサル;医学書院(2003)
9) Hari, R., & Jousmaki, V.: Prefernce of personal to extrapersonal
space in visuomotor task. ; Journal of Cognitive Neuroscience, 8, 3, pp.
305-307. (1996)

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