動き検出システム

本発明は動き検出システムに関する。この動き検出システムは、ユーザの動きや一般的に動きのパターンを検出することができる。

動き検出システムのいろいろな実施形態が知られている。特に、ユーザの動きや動きパターンを検出して、検出した動きに基づきユーザとある種のインターラクション(interaction)をする動き検出システムが知られている。

かかるシステムの一例が特許文献1に開示されている。これには、パフォーマすなわちユーザといっしょに動くように設けられた動き検出器を含むパフォーマンスインタフェースシステムが記載されている。この従来のシステムは、さらに、動き検出器から送信された検出データを受信して、受信した検出データに応じてトーンのパフォーマンスを制御する制御システムを有する。ユーザの動きの状態を動き検出器のセンサで検出して、検出した動き状態を表す検出データを制御システムに送信する。制御システムは動き検出器から検出データを受信し、ユーザの動きを分析し、分析したデータに従って楽器などのトーンパフォーマンスを制御する。ユーザは、従来のシステムを用いて、音楽などのトーンパフォーマンスに参加することができる。ユーザは、例えば、制御システムが実行する音楽を聴きながら手を動かす。すると、その動きが検出され、対応データが制御システムに送られ、音楽演奏における所定のトーンファクタが可変制御される。これにより、経験の無い演奏者やじょうずでない演奏者が音楽をインターラクティブに演奏することができる。

従来のシステムは、ユーザが熟達していなくても、そのユーザを音楽などの演奏に参加できるようにすることを主な目的としている。従来のシステムは、ユーザの実際のスキルレベルを問わずに、ユーザの動きを検出・分析して、トーンなどの形式で応答する。そのため、このシステムは、ユーザにそのパフォーマンスのスキルレベルに関する情報を提供することはできない。

米国特許公報第7,179,984 B2号

本発明は、ユーザがその動きパターンを所定の動きパターンにより一層合わせられるように、そのユーザが動きに関して、またはより一般的にその動きパターンに関してシステムからのフィードバックを受け取る点において、従来の動き検出システムの改良を目的としている。

上記の目的を達成するため、動き検出システムを提供する。該システムは、ユーザの動きの動きパターンを検出するように構成されたセンサと、検出した動きパターンを表す動きデータを受け取るように構成された制御装置とを有する。センサはユーザが担う可動オブジェクトの動きパターンを検出する。ユーザが手に持てるオブジェクトを提供することにより、ユーザの獅子テムとのインターラクションの感覚が増大し、本発明のシステムにより得られる結果が改善される。制御装置は、さらに、検出した動きパターンデータを、所定の動きパターンを表す動きパターンデータと比較し、検出した動きパターンと所定の動きパターンとの間の一致(coherence)を表す一致パラメータ(coherence parameter)を決定するように構成されている。制御システムは、さらに、決定した一致パラメータに基づきユーザにフィードバックを提供するフィードバック装置を制御するように構成されている。このように、動き検出システムは、ユーザが行っている動きに関するフィードバックや情報をそのユーザに提供し、より具体的には、ユーザの動きパターンが所定の動きパターンとどのくらい合っているか、すなわち検出した動きパターンと所定の動きパターンとの間の一致のレベルがどのくらいかに関するフィードバックや情報を提供するように構成されている。

かかるフィードバックを提供できる動き検出システムにより、ユーザは、その動きや動きパターンを、所定の動きパターンまたは望ましい動きパターンに合わせられるようになる。フィードバックによりユーザはその動きパターンと望ましい動きパターンとが一致しているか分かるからである。特に、前記一致に基づきユーザにフィードバックを提供することにより、ユーザが非常にリズムのある動きパターンを経験しやすくなることに、発明者は気づいた。かかる動きパターンは、例えば、ユーザがよりリラックスした状態に到達できる、太極拳、楽器演奏、などの動きパターンである。パーキンソン病がリズムのある動きにより改善することが分かっており(例えば、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9465340を参照)、本発明による動き検出システムが非常に役立つであろう。 フィードバック装置はオブジェクトに組み込まれており、ユーザに非常に直接的なフィードバックを与え、動き検出システムを携帯しやすくする。本システムは、さらに、少なくとも1つの付加的可動オブジェクトを有するので、利用できる動きパターンが多用途になる。センサは、さらに、可動部材に関する関係データを収集するように構成され、その関係データは、オブジェクト間の距離と相対的な動きのうち少なくとも1つに関するデータを含み、制御装置は、さらに、その関係データに基づきフィードバック装置を制御するように構成されている。このように、ユーザは、2つ以上のオブジェクトの相互の使用を望ましい方向に導くことができる。

本発明の一実施形態では、センサは加速度センサ、位置センサ、速度センサ、及びジャイロスコープセンサのうちの1つである。かかるセンサはそれぞれ動きパターンを求められるデータを提供する。

本装置の一実施形態では、センサは、加速度センサであり、少なくとも一方向におけるユーザの動きの加速度を検出する。加速度センサは、動きパターンにリズムがあり、及び/またはスムースであるかに関するデータを提供するのに特に適している。

本装置の一実施形態では、センサは、加速度センサであり、少なくとも2つの方向におけるユーザの動きの加速度を検出し、制御装置はその方向における加速度を平均した平均加速度を決定するように構成される。これにより動きパターンの検出精度が高くなる。

本装置の一実施形態では、センサはオブジェクトに組み込まれ、ユーザの動きパターンを非常に直接的かつ正確に検出できる。

本装置の一実施形態では、制御装置は所定の動きパターンデータを記憶する電子メモリを有する。これにより、システムの再プログラミング及び/または複数の所定の動きパターンの記憶ができ、システムの多用途性が向上する。

本発明の一実施形態では、フィードバック装置は、光、音、振動、温度、またはこれらの組み合わせのうち少なくとも1つの形式でユーザにフィードバックを提供するように構成される。これらのフィードバック形式は、ユーザが容易に識別でき、フィードバックのいわゆるパラメトリックアニメーション(parametric animation)を提供できる。よりカオス的なアニメーションは一致度が低いことを示し、規則的なアニメーションは一致度が高いことを示す。

本装置の一実施形態では、本システムは、フィードバック装置にフィードバックデータの無線通信をする通信手段をさらに有し、制御装置とフィードバック装置との間に物理的な接続がなくてもよく、システムの多用途性が向上する。

本装置の一実施形態では、本システムは、さらに、ユーザに関する物理データを測定するように構成された他のセンサを有し、特に、他のセンサはユーザの心拍、体温、血圧、導電皮膚インピーダンスのうち少なくとも1つを測定するようにされ、制御装置は、さらに、測定した物理データを受け取って分析し、フィードバック装置に測定した物理データに基づくフィードバックデータを供給するように構成される。これにより、特に、動きパターンがリラクゼーションまたは瞑想(メディテーション)のエクササイズの一部である場合、ユーザへのフィードバックが改善し、フィードバックをさらに微調整することができる。

本装置の一実施形態では、フィードバック装置は、光を発するように構成された、特にLEDである光源、及び/または振動装置を有する。LED及び/または振動の使用により、ユーザはフィードバックを明確に知ることができる。

本装置の一実施形態では、オブジェクトは、球形であり、ユーザの手のひらで握って、同時に動かすことができ、オブジェクトのうち少なくとも1つは動きパターンを検出するセンサを有し、フィードバック装置を有する。この構成により、ユーザは、オブジェクトをいわゆる中国のメディテーションボール(健身球)として用いることができる。発明者は、かかるメディテーションボールを用いると、有効な瞑想に必要な集中レベルに到達することを支援できることを発見した。必要とされるかかる集中レベルやリラクゼーションに到達することは、特に初心者には難しいことが証明されている。ユーザがメディテーションボールを使う時のフィードバックにより、必要な集中状態やリラクゼーション状態への到達が容易になる。さらに、本発明によるメディテーションボールを用いると、ユーザは、呼吸や心拍の制御や、指の器用さの改善に役立つことを経験するであろう。

本装置の一実施形態では、球形オブジェクトは両方とも、光を発するように構成された、特にLEDである光源、及び/または振動装置を有し、直接的なフィードバックをユーザに提供するようになっている。

本装置の一実施形態では、球形オブジェクトのうち少なくとも1つには減衰手段が設けられ、制御装置の制御下で少なくとも1つの他の球形オブジェクトに作用するように構成される。これにより、オブジェクトの付加的に動かすことができ、ユーザの手の器用さ及び/またはバランス感覚を鍛えることができる。かかる減衰手段は、他方のオブジェクトに影響を与えるように構成されたジャイロスコープ装置や磁気装置を有していても良い。

本発明の一実施形態では、制御装置とフィードバック装置はリアルタイムで動作し、ユーザは動きパターンに関する直接的なフィードバックを得ることができる。

本発明による動き検出システムのさらに有利な実施形態を、特許請求の範囲に記載し、図面を参照して以下に詳細に説明した。

本発明の第1の実施形態による動き検出システムを示す図である。

ベースステーション上に置いたメディテーションボールを有する動き検出システムの想像図である。

図1は、本発明による動き検出システム100の第1の実施形態を示す。図1の第1の実施形態で実施した本発明を、実施例を用いて説明する。動き検出システム100は、呼吸と心拍の制御を支援し、さらに本発明によるシステムを用いるユーザの指先の器用さ改善するメディテーション支援装置である。図1に示した実施例では、システムすなわち装置100は2つの球形オブジェクト、いわゆるチャイニーズメディテーションボールを用いるものである。そのため、システム100は、第1のオブジェクトすなわち第1のボール102と、第2のオブジェクトすなわち第2のボール104とを有する。

ユーザは、片手で両方のボール102、104を握り、ユーザの手のひらにほぼ垂直な仮想軸の周りを回るように、指でボール102、104を動かすことができる。これは、伝統的なチャイニーズメディテーションボールによる典型的なエクササイズと同様である。よく知られたことであるが、ユーザは、回転するボール102、104の動きパターンを繰り返すことにより、効果的な瞑想に必要な集中に達する役に立つ。さらに、メディテーションボールを用いることにより、心拍数が低下し呼吸のリズムがゆっくりとなるリラックス状態に到達することができる。普通のメディテーションボールの有効性を改善するために、ボール102、104は動き検出システム100の一部となっている。

動き検出システム100は、ユーザの動きや動きパターンを検出するように構成されたセンサ106を有する。図1の実施例では、ボール102にはセンサ106が設けられ、ボール102の動きを直接検出することができる。センサ106は、例えば加速度検出器であり、1方向、2方向、またはそれ以上の方向における加速を検出できる。加速度センサがカバーする方向数が大きければ大きいほど、動きパターン検出の精度は高くなる。図1の実施例の状況では、動きパターンとはメディテーションボール102、104の相互の回転運動を意味する。センサは、位置センサや速度センサなど他のタイプのセンサでもよい。留意しておくが、ボール102の動きパターンを検出できるセンサを、ボール102の外部に設けることも可能である。そのような場合、例えばボール102にRFIDタグを設けて、センサがRFIDタグから信号をピックアップできるようにする。

動き検出システム100は、さらに、マイクロプロセッサなどの制御装置108を有する。この制御装置108は、検出した動きパターンを表す動きデータを受信するように構成されている。制御装置108は、所定の動きパターンを記憶するために用いる電子メモリを有する。かかる所定の動きパターンは、例えば、ユーザがあるリラクゼーション状態や集中状態に到達するために、ボール102、104で行えるリラクゼーションパターンである。制御装置108は、さらに、検出した動きパターンデータを、所定の動きパターンを表す動きパターンデータと比較し、検出した動きパターンと所定の動きパターンとの間の一致(coherence)を表す一致パラメータ(coherence parameter)を決定するように構成されている。検出した動きパターンと所定の動きパターンとの間の一致が大きいほど、ユーザは望ましい動きパターンを行っている。制御装置108は、さらに、一致パラメータに基づいて、フィードバック装置110を制御するように構成されている。フィードバック装置110は、ユーザにフィードバックして、望ましい動きパターンをまねる努力の点で、どのくらいうまくできているかユーザに通知する。フィードバック装置110は、例えば、適当な発生器(emitter)を設けられる光、音、振動、温度、またはこれらの組み合わせで、ユーザが知覚できる方法でフィードバックを与える。

図1の実施例では、ボール102、104を回転しているユーザは、あるリラクゼーション状態に到達し、ボールを続けて回転させている間中、例えば心拍が低下し、より一定になる。ユーザがボール102、104の動きパターンを連続させようとすると、それをセンサ106が検出して、制御手段108が望ましい(所定の)動きパターンと比較する。動きパターンは最初、所定パターンと異なり、フィードバックはカオス的であり不規則である。これにより、ユーザには、望ましいパターンと一致していないことが分かる。ユーザの動きパターンが望ましい動きパターンに合ってくると、フィードバックはより構造的かつ規則的になる。

例えば、振動によるフィードバックを用いる場合、フィードバック装置110は、携帯電話で一般的に用いられているタイプのバイブレータ112を有する。ユーザは、振動の知覚により望ましい動きパターンに導かれる。リズムのある振動パターンは所定の動きパターンとの密接な一致を示している。ユーザにフィードバックを与える好ましい方法は光によるものである。例えば、ボール102内に、点灯すれば外から見えるLED122を設ける。LEDは、制御装置108の制御下で点灯され、上記と同様に、ユーザの動きが望ましい動きパターンとどのくらい合っているか示す発光パターンを示す。

ここで留意するが、動作を可能とするため、ボール102にはバッテリー114が設けられ、好ましくは充電可能バッテリーが設けられる。さらに、ベースステーション116があり、再充電ステーション118を有するハウジングを有する。このハウジングは、エクササイズボール102、104を使っていない時のスタンドや容器として機能する。ユーザは、ボールを使い終わると、再充電ステーション118に置く。ボールは、次の使用のために、自動的に再充電される。

別の実施形態では、センサ106は、さらに、第1のボール102と第2のボール104との間の関係(aspects of the relationship)を検知するように構成されている。言い換えると、オブジェクトに関する関係データを収集する。制御装置108は、関係データに基づいて、フィードバック装置110を制御するように構成されている。

第1のボール102と第2のボール104との間の関係は、例えば、第1のボール中のセンサ106すなわち付加的専用センサと、第2のボール中のRFIDタグ120とを用いて検知できる。このように、ボール相互の距離、回転速度、相対的動きの一貫性などの関係データを検出できる。制御装置108は、この情報を用いて、ユーザが両方のボールを望ましく使えるように、フィードバック装置110を制御する。

本発明のさらに別の実施形態では動き検出装置100に、また図1の実施例ではボール102に、無線などの通信装置124が設けられている。この通信装置124は、ボールの使用に関するデータを、光源126などの外部装置に伝達するように構成されている。この光源126には好適な受信機器が設けられ、動き検出システム100を用いる時に、改良した環境体験を提供するようにユーザの光環境を制御できる。図1の実施例では、外部装置は光源126を有するベースステーション116である。さらに、外部システムは、ヘッドホンなどのパーソナルデバイスを有するサウンドシステムであってもよい。

さらに、この実施形態は、トレーニング機器として利用して、経験者や教師がメディテーションボールその他のオブジェクトを使って、制御された環境体験を生成し他者に追随させることができる。他のユーザのメディテーションボールにより、教師のパフォーマンスに対するユーザのパフォーマンスに関する個別フィードバックを与えて、グループ体験を強化することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、第2のメディテーションボール104に、第1のボール102のフィードバック装置と同様のデザインのフィードバック装置を設けてもよい。第2のボール104のフィードバック装置もまた制御装置108の制御下にある。このように、例えばLEDを用いた場合のフィードバックのパターンやアニメーションは、両方のメディテーションボール102、104が発する光のパターンにより形成してもよい。再び、規則的なパターンにより、検出した動きパターンと所定の動きパターンとの間の一致の高さを示す。

上記の説明に加え、ユーザの(生体)体信号を測定するように、センサを構成したり、付加的センサを設けたりしてもよい。特に、かかるセンサは、ユーザの心拍、体温、血圧、導電皮膚インピーダンスのうち少なくとも1つを測定するように構成する。センサが測定したデータを制御装置に供給する。制御装置は、測定した物理データを分析し、フィードバック装置に測定した物理データに基づくフィードバックデータを供給し、ユーザが受け取るフィードバックを微調整する。

本発明によるシステムのさらに別の実施形態では、ボールのある種の動きを作る減衰器をエクササイズボールに組み込んで、ユーザの手の器用さやバランス感覚をトレーニングするようにしてもよい。この減衰器には、例えば、ジャイロスコープ装置や、一方のエクササイズボールが他方のエクササイズボールに影響をする磁気装置を含む。

動き検出装置100の想像図を図2に示した。第1のメディテーションボール102と第2のメディテーションボール140とがベースステーション116上に配置されている。

上記の代替として、図示はしないが、バイブレータを別の方法で有する実施形態ことを提案する。ユーザは、メディテーションボールを使う前に、深呼吸をして、ベースステーション上に設けられたリセットボタンを押しながら息を最後までゆっくりと吐きだし、新しい使用サイクルを開始する。息を吐く時間はセンサとタイマによって制御装置により登録される。ユーザが2つのエクササイズボールを取り上げると、ボールはバイブレータを用いて繰り返しサイクルで振動を始める。振動の強さはピーク値になるまでゆるやかに上がり、ゆるやかに下がる。各サイクルの時間的長さは、事前に登録した息を吐く時間かその倍である。振動とリズムの知覚により、スムージング効果が発揮され、リズムに合わせて深呼吸を繰り返すようにユーザを促す。呼吸の繰り返しと振動サイクルに集中することにより、ユーザが、有効な瞑想に必要な集中を達成する役に立つ。ソフトな振動サイクルの利点の1つとして、ユーザが開始点を登録して、それを一貫して守る限り、ユーザがどこから開始したいかは重要ではない。

ここまで、動き検出システムがシステムのユーザによるある動きパターンをするオブジェクトとしてのメディテーションボールを有する実施例に基づき、本発明を説明した。言うまでもなく、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。実際、本発明の基礎を成す発明コンセプトは、ここに説明した実施例よりも非常に広く用いることができる。

一般的に、ユーザの動きパターンの検出と、その動きパターンと望ましい動きパターンとの間の一致のレベルに関するユーザへのフィードバックの提供は、多くの分野で利用できる。かかる分野には、例えば、音楽、舞踊、太極拳、ヨガ、マーシャルアーツなどのパフォーマンスアートがある。ラケットなどの動きを検出して望ましいパターンと比較できるスポーツへの応用も想定できる。あらゆる分野において、動きパターンはある望ましい方法で行うべきであり、ユーザがどうしているかに関する直接的なフィードバックはユーザのスキル向上にとって非常に有益である。