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公開番号2024049520
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-10
出願番号2022155781
出願日2022-09-29
発明の名称指装着型コントローラー
出願人NISSHA株式会社
代理人
主分類G06F 3/0338 20130101AFI20240403BHJP(計算;計数)
要約【課題】 ユーザーの身体や手の動きの阻害を最小限とし、かつ、多様な操作情報を入力することができる、指装着型コントローラーを提供する。
【解決手段】 本発明の指装着型コントローラー1は、ユーザーの指2に嵌めて外部電子デバイスをコントロールする指装着型コントローラーであって、ユーザーの第1の指21を受け入れるための第1の開口部4aを有している装着部材4と、装着部材4の外側面に少なくとも部分的に配置され、そのアクティブエリア5aにて3軸の力を検出するように構成されたフィルム状の第1のセンサー5と、第1のセンサー5を被覆する保護層6と、装着部材4内に収容され、第1のセンサー5に電気的に接続された制御回路と、7に収容され、制御回路7に電気的に接続されて外部電子デバイスと通信するように構成された無線送受信器8と、装着部材4内に収容され、制御回路7に電力を供給する電池9と、を備える。
【選択図】 図2
特許請求の範囲【請求項1】
ユーザーの指に嵌めて外部電子デバイスをコントロールする指装着型コントローラーであって、
前記ユーザーの第1の指を受け入れるための第1の開口部を有している装着部材と、
前記装着部材の外側面に少なくとも部分的に配置され、そのアクティブエリアにて3軸の力を検出するように構成されたフィルム状の第1のセンサーと、
前記第1のセンサーを被覆する保護層と、
前記装着部材内に収容され、前記第1のセンサーに電気的に接続された制御回路と、
前記装着部材内に収容され、前記制御回路に電気的に接続されて前記外部電子デバイスと通信するように構成された無線送受信器と、
前記装着部材内に収容され、前記制御回路に電力を供給する電池と、
を備える、指装着型コントローラー。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記装着部材が、指輪形状である、請求項1記載の指装着型コントローラー。
【請求項3】
前記装着部材が、指サック形状である、請求項1記載の指装着型コントローラー。
【請求項4】
前記第1のセンサーの前記アクティブエリアが、前記ユーザーの第1の指の指先の腹に位置する、請求項3記載の指装着型コントローラー。
【請求項5】
前記第1の指が、前記ユーザーの片手の親指以外の4本の指のうちのいずれか1つであり、
前記第1のセンサーの前記アクティブエリアが、同じ手の前記親指にて触れることができる箇所に位置する、請求項1記載の指装着型コントローラー。
【請求項6】
前記保護層が、前記第1のセンサーの前記アクティブエリア上だけ肉厚となって凸部を形成している、請求項5記載の指装着型コントローラー。
【請求項7】
前記装着部材の外側面に、前記親指以外の4本の指のうちのいずれか1つであって前記第1の指と隣り合う第2の指と対向するように配置され、前記第1の指と前記第2の指との間の押圧又は接触の有無を検出するように構成された第2のセンサーをさらに備え、
前記制御回路が、前記第2のセンサーに電気的に接続され、前記第2のセンサーによって押圧又は接触が無いと検出されたときは、押圧又は接触があると検出されたときに比べて電力消費の少ない状態になるように前記第1のセンサーを制御する、請求項5記載の指装着型コントローラー。
【請求項8】
前記電力消費の少ない状態が、前記第1のセンサーによる検出を行なわない状態である、請求項7記載の指装着型コントローラー。
【請求項9】
前記電力消費の少ない状態が、前記第1のセンサーによる検出間隔を長くした状態である、請求項7記載の指装着型コントローラー。
【請求項10】
前記第1の指が、前記ユーザーの片手の親指以外の4本の指のうちのいずれか1つであり、
前記第1のセンサーの前記アクティブエリアが、同じ手の前記親指にて触れることができる箇所に位置し、
前記装着部材が、同じ手の前記親指及び前記第1の指以外の3本の指のうちのいずれか1つであって前記第1の指と隣り合う第2の指を受け入れるための第2の開口部を有している、請求項2記載の指装着型コントローラー。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ユーザーの身体や手の動きの阻害を最小限とし、かつ、多様な操作情報を入力することができる、指装着型コントローラーに関する。
続きを表示(約 4,000 文字)【背景技術】
【0002】
近年、ARやVR、MR、SRなど、現実世界の情報にデジタル情報を融合させる画像処理技術の活用が盛んにおこなわれている。それらの技術を総称してxRと呼んでいる。xR技術を活用することで、仮想空間内で実際に手を動かして機械を操作しているような体験ができたり、過去や架空の世界を実際に歩いているかのような体験ができたりする。
例えば、アミューズメント施設で、ゴーグルをつけて乗り物に乗ると、実際には飛んでいないのに空を飛んでいるかのような感覚を味わえるアトラクションがある。他にも、スマートフォンのカメラで風景を撮影すると、現実ではそこに居ないキャラクターが現れたりするゲームなどもある。アミューズメント分野だけにとどまらず、xR技術は工業や教育、医療、小売業など、様々な分野への活用が進んでいる。
【0003】
AR(Augmented Reality:拡張現実)は、現実世界の情報にCGやテキストなどのデジタル情報を重ね合わせる技術である。スマートフォンやタブレット端末などにより撮影された画像に、CGで描かれたキャラクターや建造物を重ね合わせることで、現実にその場にあるかのような体験ができる。
VR(Virtual Reality:仮想現実)は、CGや特殊効果を用いた画像などを使って仮想世界を作り、仮想空間内で現実世界と同じように活動しているような体験ができる。ユーザーはヘッドマウントディスプレイや専用のコントローラーなどを用いて仮想空間内の画像を見たり、操作をおこなったりする。
MR(Mixed Reality:複合現実)は、現実世界の情報にデジタル情報を重ね合わせる点はARと同じだが、仮想空間内に現実の世界のデータを重ねるなど、現実の世界と仮想の世界がより複合的に重なり合わさる。ヘッドマウントディスプレイなどを用いて、同じ仮想空間内で現実世界のように複数の人間で会話や共同作業をおこなったり、現実世界の映像を仮想空間内で鑑賞したりすることができる。
SR(Substitutional Reality:代替現実)は、仮想世界の情報を現実世界の別の情報に置き換えて認識させることで、別の現実世界の情報を今の現実世界の情報として認識させる技術である。例えば、ヘッドマウントディスプレイを使い、過去や別の場所の360°映像を見せることで、現実にその場にいるような体験ができる。
【0004】
xRでは、より没入感を増したり、人の動きをリアルタイムで仮想世界に取り込んだりするためのインターフェースが各種開発されている。インターフェースは主に情報を受け取る側のインターフェースと、現実世界の情報をデジタル情報として入力するインターフェースに分けられる。
【0005】
まず、情報を受け取る側のインターフェースとしては、例えば、ヘッドマウントディスプレイやスマートグラスなどがある。
ヘッドマウントディスプレイは、頭部に装着するディスプレイの総称であり、ゴーグル型やメガネ型など各種の形状がある。ジャイロセンサーや角速度センサーなどにより、装着している人がどちらの方向に顔を向けているか検知し、それに合わせた画像を投影する。これにより、ディスプレイに映し出された仮想空間内で、現実世界と同じように視線を360度動かす体験ができる。ディスプレイ部分は、装着すると全く周囲が見えない非透過のものや、カメラにより外部の画像も確認できるもの、ディスプレイが半透明で外部も同時確認できるものもある。
スマートグラスは、メガネ型のヘッドマウントディスプレイの一種で、カメラと網膜投射型のディスプレイを備えており、通常のメガネのように軽量で小型である。ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイとは異なり、周囲の景色が確認できるので、現実世界にデジタル情報を表示するARで主に利用される。例えば、操作手順を装置ごとに表示して、作業者の動きを補助するといったことがおこなわれている。
【0006】
一方、情報を入力するインターフェースとしては、例えば、加速度センサーやジャイロセンサーを搭載したコントローラーや、その他にもモーションセンサー、グローブ型センサー、触覚センサーなどがある。
手術シミュレーターのように複雑な操作を行なうシステムでは、そのシステム専用のコントローラーが必要になる(特許文献1参照)。このようなコントローラーで物体を動かす、ひねる、回転させるといった動作を入力する目的で、XY方向の2次元の動きと、Zやθ方向の動きを検知する加速度センサーやジャイロセンサーが活用されている。
モーションセンサーは、人の体の各部に取り付けたセンサーから、体の動きを検出する(特許文献2参照)。体の動きをより正確にリアルタイムで検出できるので、仮想世界のキャラクターの動きを滑らかにできる。
グローブ型センサーは、人の手にはめて使用するセンサーである。指関節の細かい動きを検知することで、仮想世界内で、実際に手で掴むように物を取ったり離したりすることができるようになる(特許文献3参照)。また、仮想空間上のキーボードを現実世界のように操作するなど、細かい作業が可能になる。
触覚センサーは、接触表面にかかる力や温度などを測れるセンサーである。通常はZ方向の力のみ検知するセンサーが使われることも多いが、3軸(XYZ方向)の力を検出できる3軸力覚センサーもある。3軸方向の力を接触点で測定することで、押す力(圧力)や滑りかけの状態、滑っている状態などを検知することが出来、より人間の触覚に近い挙動を検知する事ができる。例えば、物体の表面に指先を載せて滑らせたときにその指先が物体を摩擦する感覚や、ドライバーでネジを回し入れているときの握力と摩擦力の変化などが挙げられる。また、触覚センサーには薄いシート型のものも有る。このシートセンサーを床に敷き詰めることで、地面を踏みしめている足圧や、足の裏に生じる摩擦力が検知できる。動きだけでなく、力の変化も仮想空間に反映できるので、よりリアルに動作の入力が可能になる(特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特表2020-515891号公報
特表2017-511906号公報
特開平09-054540号公報
特表2021-511133号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、xRでは、一般的にユーザーにヘッドマウントディスプレイを装着させ、目を覆うディスプレイ画面にコンピューターが作り出す映像を表示し、ユーザーにxR体験をさせる。そのとき、ディスプレイ画面に表示される項目選択や文字入力の要求に対してユーザーが情報を入力する必要があるため、手に持つコントローラーが必要である。
ところが、xRでは、ヘッドマウントディスプレイなどのディスプレイ画面に表示される仮想物体やディスプレイを透過して見える現実世界の物体をユーザーが手で操ったり、ユーザーが実際に実空間で身体を動かすことによって仮想空間内を動き回ったりすることがある。例えば、現地の工場にいる機械の組み立て工程の作業者にヘッドマウントディスプレイを装着させ、その作業者が、現実世界の組み立て部品をディスプレイ越しに確認しながら、遠く離れた本社拠点から作業内容についての指示やサポートをディスプレイ画面で受け、手に握った工具で順序よくネジ締めなどの操作をする場合などである。この場合、上記した入力の必要性によりコントローラーを手に握っていると、作業者の身体や手の動きが阻害され、作業に支障をきたすという問題が生ずる。
【0009】
したがって、本発明は、上記の課題を解決し、ユーザーの身体や手の動きの阻害を最小限とし、かつ、多様な操作情報を入力することができる、指装着型コントローラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る指装着型コントローラーは、ユーザーの指に嵌めて外部電子デバイスをコントロールするものである。指装着型コントローラーは、装着部材、第1のセンサー、保護層、制御回路、無線送受信器及び電池を備える。装着部材は、ユーザーの第1の指を受け入れるための第1の開口部を有している。第1のセンサーは、装着部材の外側面に少なくとも部分的に配置された、フィルム状のセンサーである。また、第1のセンサーは、そのアクティブエリアにて3軸の力を検出するように構成されている。保護層は、第1のセンサーを被覆している。制御回路は、装着部材内に収容され、第1のセンサーに電気的に接続されている。無線送受信器は、装着部材内に収容され、制御回路に電気的に接続されて外部電子デバイスと通信するように構成されている。電池は、装着部材内に収容され、制御回路に電力を供給している。
このように構成された指装着型コントローラーは、コントローラーを手に握っている必要がないので、操作時にユーザーの身体や手の動きの阻害を最小限することができる。しかも、3軸の力を検出するので、指装着型コントローラーを装着していない指1本で、多様な操作情報を入力することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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