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ラク楽実践 VR日本バーチャルリアリティ学会誌第 10 巻 1 号 2005 年 3 月

ラク楽実践 VR- 手と足と頭を使え！ VR システムの作り方 -何かと反響を頂いておりますこの “ ラク楽実践 VR”，ゲストエディタの皆様のおかげをもちましてなんとか 1 周年を迎えることができました．
さて，今回は VR 三種の神器の一つであるデータグローブ系の製品，なかでも $80 という驚きのお値段で巷を騒がせている P5 Glove に岐阜大学の片岡さんに迫って頂きました．これまでにも格安のデータグローブ系の入力装置はいくつかありましたが，本文でも触れている
ように，P5 Glove は手形状だけでなく手の位置や姿勢も計測でき，さらには Windows や Linuxの SDK が公開されているなかなかの優れものです．ここでは，この特徴を実現する計測手段がなかなか面白い方法でしたので，このあたりを中心に語っていただきました．
なお，P5 Glove を分解・解剖するにあたり，大阪大学の岸野・北村研究室から本製品をご野間春生 (ATR)提供いただきました．

第5回
格安データグローブ徹底解剖
片岡豊樹（岐阜大学）
P5 GLOVE は Essential
Reality 社製のグローブ型入力デバイスです ( 写真 1)．写真 1 を見て頂ければ，どの

写真 1 レセプターとグローブ

写真 2

同期信号と思われる波形

写真 3

位置センサを表していると思われます．というのは，赤外線 LEDをいくつかテープで隠したところ，後半のパルスの数が減り，すべての赤外線 LED が感知できなくなると，8.3ms間隔 (120Hz) で赤外線 LED を探すように前半の波形をように使用するかは大体想像出来るかと思います．この P5 GLOVE は， グ ロ ー
ブに取り付けられた八つの赤 外 線 LED か ら 出 る 赤 外線 を， タ ワ ー 型 の レ セ プ
ターで受光し X，Y，Z，Yaw，出すようになるからです．また，感知出来ている赤外線LED の数が少なくなると，レセプターの赤色 LED が点滅し使用者に注意をうながすことからも，感知出来ている赤外線 LED の個数を重要視していることが伺えます．
次に，レセプターを分解すると，写真 3 に示すような位置センサが上下に一つずつ設置されています．この位置センサには，CCD や CMOS ではなくフォトダイオードが四つ用いられています．x 軸・y 軸に沿って二つずつ並べられているのがフォトダイオードです．写真では分かりにくいかもしれませんが，ひさし用の金属板が四つ角をビスで固定されています．このひさしの影によってフォトダイオードの出力値が変化する設計になっています ( 図 1)．赤外線 LED からの赤外線がひさしで隠れてしまってうまく計測出来ないのでは，という心配が出てくると思います．しかしこのひさしと影の関係こそがPitch，Roll の 6 自由度の位置姿勢情報を計測することが出来ます． Essential Reality 社より SDK が公開されていて WEB 上にてオリジナルのプログラムを発表している方もいらっしゃるようです．インターフェースにはUSB1.1 を採用し，マウス互換のポインティングデバイスとして使用することも出来ます．グローブにはプログラム内で汎用的に使えるボタンスイッチや，指の曲がり具合を測定するベンドセンサがついているため，5本の指の状態を計測する事が出来ます．
八つの赤外線 LED の位置をどのように計測しているか考えてみることにします．まず，赤外線 LED はグローブに八つ付いています．何番目の赤外線 LED が現在光っているのかを知る必要があるため，グローブとレセプター間のケーブルに流れている写真 2 の波形は同期信号であると思われます．仕様書では，位置姿勢情報は45Hz 周期で更新されるとあり，波形では 24ms 間隔 ( 約42Hz) とほぼ一致します．前半の細かいパルスが同期信号，後半のパルスは感知できている赤外線 LED の個数

フォトダイオード

ひさし

2mm

影2mm

図1423mm 2mm

フォトダイオードとひさし

JVRSJ Vol.10 No.1 March, 2005

ラク楽実践 VR

P5 GLOVE の位置計測のキモなのです．
P5 GLOVE はグローブとレセプターとの距離を 45cm程度離しての使用が想定されています．それに対し x 軸・y 軸に沿って設置された 1 組のフォトダイオードの間隔は 3mm と狭く，二つのフォトダイオードの出力値にそれキャリブレーション関数などが書かれています．一度目を通すことでデータの参照方法などが分かると思います．
Windows 用の SDK には P5DLL.dll や P5dll.h のほかに，P5Motion.h や P5Bend.h といったユーティリティファイルが含まれています．これらは位置情報に平滑化フィルタをかけることや，指の曲げ具合からクリックの ON/OFFほど大きな差が生まれることはありません．しかし，ひさしによって出来る影の影響は両方同時に及ぶことはないため，比較的大きな差が存在すると言えます．さらに，ひさしの影によるフォトダイオードの出力値の変動は，x軸・y 軸の仰角や，距離による影響に比べて大きいため，比率を求めることで影による影響を抽出することが出来ます．影の影響は x 軸・y 軸の仰角に依存するため，影の影響からそれぞれの仰角を求めることが出来ます．
これで位置センサから赤外線 LED を通る半直線を描くことが出来ました．次に，位置センサはレセプターの上下に二つあるので，この半直線の交点を求めることにより赤外線 LED の奥行きを求めることが出来ます．これが位置計測のおおまかな流れだと考えることが出来ます．
Essential Reality 社で公開されている SDK には Windows用，Linux 用それぞれ用意されています．Linux 用の SDKを判定するといったライブラリ関数を提供しています( ビルドできない場合，P5Motion.h に “ extern float fFilterX,fFilterY, fFilterZ;” の一文を追加する必要があるかもしれま
せん )．また，P5Motion.h にはフィルタリングのバッファサイズが書かれているので，調節することが出来ます．
使用感ですが，1 万円前後という価格ながら，おおまかな位置情報は正確に計測できていると思います．しかし，マウスとしての利用においては，クリックしようとする際，ポインタが動いてしまうためなかなか思うように行きません．他にもゲームなど，ストレスなく楽しめる，というわけにはいかないようです．また，赤外線を使用しているため，レセプターの感応範囲内にものを置いたりすると，反射光によって正しい位置が計測できなくなるなど周りの環境に左右されるところが大きいようです．さらに，白熱球などの赤外線のノイズが入るような状況では計測値が振動し，安定した値が出なくなるな
ど，赤外線ならではの問題点がまだまだあるようです．にはデバイスドライバのソースコードと，サンプルプログラムが収録されています．Windows 用の SDK には要Microsoft Visual Studio 6.0 とあり，dll 形式で提供されたライブラリファイルをプロジェクトに追加することで P5
GLOVE のデータを読み込むことが出来るようになりま
す．P5dll.h には P5 GLOVE のデータ構造体や初期化関数，ラク楽実践 VR

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編集補足
本製品は製造元の http://www.essentialreality.com/ にてオーダー可能です．SDK も同じページよりダウンロード可能です．

■コラム

お役立ち SHOP 情報（横浜）アールエスコンポーネンツ株式会社 ( http://rswww.co.jp/ )所在地：〒 240-0005 横浜市保土ヶ谷区神戸町 134 横浜ビジネスパークウエストタワー 12 階
今回は，電子部品をはじめ様々な工業用部品のカタログ販売を行っているアールエスコンポーネンツ株式会社 ( 以下RSコンポーネンツ)を紹介する．50,000点を超える常時在庫，即日出荷，少量発注を特徴とし，公費払いにも対応している．
RS コンポーネンツは 1937 年に英国で創業し，現在は世界 160 以上の国や地域に商品が供給されている．日本
では 1999 年に事業を開始し，横浜市に本社とロジスティクスセンターがある．製品のライフサイクルの中でも設計，開発，保守などの少量需要に焦点を当て，実績データに基づく需要予測と在庫管理で対応している．
電気・電子部品，工具・機構部品，消耗品，書籍など幅広い商品を取り扱っており，取扱商品の国内調達率は40%，在庫率は 100% である．外国製品の中には日本と規格が異なる物もあるため注意が必要である．また，商品は一つから注文可能となっているが，購入単位が 5 個や 10 個の物もある．
注文の方法は，Web サイト，FAX，電話の 3 種類があり，Web サイトの利用が 5 割と最も多い．Web サイトには様々な検索機能があり，品名やメーカー名，電子部品のパラメータから商品を選択・注文することもできる．また，
ペー
パーカタログで商品を探した時は，半角カンマで区切った品番と数量のリストを準備し，クイックオーダー（直接入力）に貼り付けて注文書に追加すると便利である．Web サイトから注文すると，入力時に品番や購入単位，注文金額が確認できる．18 時までの注文は即日出荷で，送料はすべての注文につき 1 件 1,000 円である．
なお，ロジスティクスセンターを直接訪問すれば，その場での購入も可能である．ロジスティクスセンターを2見学する機会があったが，4,000m の広大なフロアに商品棚が配置されており，作業員がかごやカートを用いて商品の回収，梱包，出荷を行っているのが印象的であった．
坂口正道（名古屋工業大学）

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