【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仮想環境データ提示装置に関し、特に、提示された情報に対する使用者の生体情報を計測し、その情報を利用して仮想環境データを作成したり、モデルやあらかじめ蓄えられたデータに従った望ましい位置形状データや生体情報を使用者が発生するような教師信号の生成と提示を行なう仮想環境データ提示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療・アミューズメント・シミュレーション・教育などの分野でのヒューマンインタフェースとして、使用者の周囲に仮想的な空間を提供し、その空間に存在する対象を直接的に操作したり、使用者の動きに合わせて仮想的な空間の環境を変えるような仮想現実感に関するシステムは有効である。 このようなシステムを用いることにより、離れた場所にあたかも居るような感覚の体験やエンターテイメント性をもった新たな疑似感覚の体験、膨大な量のデータを効率的に様々な視点から観測することなどを期待することができる。

【０００３】このような仮想環境データ提示装置として、テレビジョン学会誌、平成２年、第４４巻、第８
号、９８１〜９８５頁に竹村氏、岸野氏が「人口現実感によるヒューマンインタフェース」と題して発表した論文に記載されているような装置が知られている。 これらの装置は、図９に示すような基本構成である。 位置形状データ計測部９７は、使用者の頭の向きや手の形などを知るために、関節の曲げ角度や身体の空間的な位置を測定し、位置形状データ９７１を出力する。 仮想世界モデル部９８は、位置形状データ９７１を入力して、それに対応する仮想世界の環境や仮想対象に関する仮想世界データ９８１を出力する。 視覚データ提示部９１は、視覚データ生成部９４からの映像信号９４１を用いて、疑似立体感を与えるような左右眼に対応した映像を使用者に投影する。 聴覚データ提示部９２は、聴覚データ生成部９５からの音響信号９５１を用いて、使用者に立体的な音像を与える。 力学的データ提示部９３は、力学的データ生成部９６からの力学制御信号９６１を用いて、使用者の動きを制約したり、促進させたりするような力を使用者に加える。 視覚データ生成部９４は、仮想世界データ９８１を入力し、使用者の視点を考慮した仮想世界を視覚化し、コンピュータグラフィックスなどの映像信号９４１を生成する。 聴覚データ生成部９５は、仮想世界データ９８１を入力し、使用者の耳の位置を考慮した音場を再現するための音響信号９５１を生成する。 力学的データ生成部９６は、仮想世界データ９８１を入力し、
使用者の位置や形状、動きに応じて、その動きを制約したり促進させたりするような力に関する力学制御信号９
６１を生成する。 この仮想環境データ提示装置は、使用者の状態として、空間的な位置や動き、使用者の手足・
身体の形状を測定するに留まっていた。 さらに、使用者に提示される情報として、定義された仮想的な空間や対象物と使用者との幾何学的データに基づいたデータのみが仮想環境データとして提示されているに過ぎなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の仮想環境データ提示装置では、使用者の空間的な位置や動き、
身体の形状のみを測定しているため、使用者の形状や動き以外の状態である生理状態および心理状態を反映した生体情報に基づいて、提示する仮想環境データを変更することは不可能であった。 さらに、提示された仮想環境データに対する使用者の状態の変化が望ましいものであるかを判断することができず、また、使用者に対して教師となるような信号を提示することも不可能であった。

【０００５】本発明の目的は、使用者が仮想環境の中で作業等を行なう場合に、使用者の位置形状の計測とともに、使用者の生理・心理的状態を表す生体情報を計測し、それらの情報を仮想世界にフィードバックしたり、
あらかじめ決められたモデルや望ましいデータと比較することによって、使用者に対して教師となるような信号を与えることができる仮想環境データ提示装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる第１の仮想環境データ提示装置は、使用者の身体の形状や位置を計測して、疑似的な感覚を引き起こすための仮想環境データを提示するシステムにおいて、身体の形や動きや位置を計測する位置形状データ計測部と、使用者の生理状態または心理状態のうちの少なくとも一方を反映する生体情報を計測する少なくとも１つの生体情報計測部と、
仮想的な空間のデータである仮想世界データを蓄積する仮想世界モデル部と、前記仮想世界モデル部から出力される仮想世界データと前記位置形状データ計測部から出力される位置形状データと前記生体情報計測部から出力される生体情報とを入力し、前記仮想世界モデル部が出力すべき仮想世界データの種類を示す制御データと前記位置や形状や生体情報に対応した仮想環境データとを生成する仮想環境データ生成部と、前記仮想環境データ生成部から出力された仮想環境データを入力し、該仮想環境データに応じた感覚データを生成する少なくとも１つの感覚データ生成部と、前記感覚データ生成部から出力された感覚データを入力し、該感覚データに応じた感覚を提示する少なくとも１つの感覚データ提示部とを備えて成ることを特徴とする。

【０００７】本発明に係わる第２の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、位置や形状に関しモデルとなるデータをモデルデータとして蓄積し、入力される仮想環境データに対応したモデルデータを出力するモデル・データ蓄積部と、位置形状データ計測部から出力された位置形状データと前記モデル・
データ蓄積部から出力されたモデルデータとを入力し、
両データを比較し、前記身体の形や動きや位置を修正させ、前記位置形状データを前記モデルデータに合わさせる教師信号を生成し、該教師信号を仮想環境データ生成部に出力する位置形状教師信号生成部とを備えて成ることを特徴とする。

【０００８】本発明に係わる第３の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、生体情報に関しモデルとなるデータを生成モデルデータとして蓄積し、入力される仮想環境データに対応した生体モデルデータを出力するモデル・データ蓄積部と、生体情報計測部から出力された生体情報と前記モデル・データ蓄積部から出力された生体モデルデータとを入力し、両データを比較し、使用者の生理状態または心理状態を修正させ、前記生体情報を前記生体モデルデータに合わさせる教師信号を仮想環境データ生成部に出力する生体情報教師信号生成部とを備えて成ることを特徴とする。

【０００９】本発明に係わる第４の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、位置や形状に関する位置形状モデルデータや、生体情報に関するあらかじめ定義された生体モデルデータを蓄積し、
入力される仮想環境データに対応したモデルデータを出力するモデル・データ蓄積部と、位置形状データ計測部から出力された位置形状データと前記モデル・データ蓄積部から出力された位置形状モデルデータとを入力し、
両データを比較し、前記位置形状データを前記モデルデータに合わさせる位置形状教師信号を生成し、該位置形状教師信号を仮想環境データ生成部に出力する位置形状教師信号生成部と、生体情報計測部から出力された生体情報と前記モデル・データ蓄積部から出力された生体モデルデータとを入力し、両データを比較し、前記生体情報を前記生体モデルデータに合わさせる生体情報教師信号を生成し、該生体情報教師信号を仮想環境データ生成部に出力する生体情報教師信号生成部とを備えて成ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明には、使用者の生理状態および心理状態を反映する生体情報を計測する生体情報計測部が存在する。 このため、生理・心理状態を考慮して仮想環境データを生成することができる。

【００１１】本発明に係わる第２の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、位置や形状に関するモデル・データを蓄積し入力される仮想環境データに対応したデータを出力するモデル・データ蓄積部と、位置形状データ計測部から出力された位置形状データとモデル・データ蓄積部から出力されたデータを入力し、入力された位置や形状とあらかじめ定義されたモデルや蓄積された正しいデータとの比較を行い、モデルや正しいデータに合わせるような教師信号を仮想環境データ生成部に出力する位置形状教師信号生成部が存在する。 このため、提示された仮想環境に対する使用者の身体の形状や位置の評価を行なうことができ、さらに、その評価結果を教師信号として使用者にフィードバックすることができる。

【００１２】本発明に係わる第３の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、生体情報処理に関するモデル・生体情報を蓄積し、入力される仮想環境データに対応したデータを出力するモデル・
データ蓄積部と、生体情報計測部から出力された生体情報と前記モデル・データ蓄積部から出力されたデータを入力し、入力された生体情報とあらかじめ定義されたモデルや蓄積された正しいデータとの比較を行い、モデルや正しいデータに合わせるような教師信号を仮想環境データ生成部に出力する生体情報教師信号生成部が存在する。 このため、提示された仮想環境に対する使用者の生理・心理的状態の評価を行なうことができ、さらに、その評価結果を教師信号として使用者にフィードバックすることができる。

【００１３】本発明に係わる第４の仮想環境データ提示装置は、第１の仮想環境データ提示装置に加えて、位置や形状に関するモデル・データや、生体情報処理に係わるモデル・生体情報を蓄積し、入力される仮想環境データに対応したデータを出力するモデル・データ蓄積部と、位置形状データ計測部から出力された位置形状データと前記モデル・データ蓄積部から出力されたデータを入力し、入力された位置や形状とあらかじめ定義されたモデルや蓄積された正しいデータとの比較を行い、モデルや正しいデータに合わせるような教師信号を仮想環境データ生成部に出力する位置形状教師信号生成部と生体情報計測部から出力された生体情報と前記モデル・データ蓄積部から出力されたデータを入力し、入力された生体情報とあらかじめ定義されたモデルや蓄積された正しいデータとの比較を行い、モデルや正しいデータに合わせるような教師信号を仮想環境データ生成部に出力する生体情報教師信号生成部が存在する。 このため、提示された仮想環境に対する使用者の身体の形状や位置の評価や、生理・心理的状態の評価を行なうことができ、さらに、それら評価結果を教師信号として使用者にフィードバックすることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の仮想環境データ提示装置の第１の実施例の構成を図１に示す。 位置形状データ計測部１３
は、使用者の身体の形状を各関節の曲がり角度と実空間内での主要な身体の部分の位置を検出して、身体の形状と位置を定量化し、位置形状データ１３０１を出力する。 生体情報計測部１４１〜１４ｍは、使用者の生理・
心理的状態を反映している生体情報を計測して定量化し、生体情報１４１１〜１４ｍ１を出力する。 仮想世界モデル部１８は、使用者に提供する仮想世界の全てのモデル・データが蓄積されており、仮想世界モデル制御データ１７０２で指定された仮想世界データ１８０１を出力する。 仮想環境データ生成部１７は、位置形状データ１３０１と生体情報１４１１〜１４ｍ１を入力し、使用者の位置・形状と生理・心理状態を推定し、状態モデルを作成する。 さらに、仮想世界モデル部１８に仮想世界モデル制御データ１７０２を出力して対応する仮想世界データ１８０１を入力して、作成された状態モデルに従って、使用者に与える仮想環境データ１７０１を出力する。 感覚データ生成部１２１〜１２ｎは、入力された仮想環境データ１７０１に基づいて使用者の感覚に対応した感覚データ１２１１〜１２ｎ１を生成し、出力する。
感覚データ提示部１１１〜１１ｎは、感覚データ１２１
１〜１２ｎ１を入力し、使用者に感覚刺激を与える。

【００１５】さらに、本発明の第２の実施例の構成を図２に示す。 モデルデータ蓄積部１９には、目的に応じた使用者のモデルや正しい位置形状データが蓄積されている。 モデルデータ蓄積部１９は、入力される仮想環境データ１７０１に応じた正しい位置形状データとして、位置形状モデルデータ１９０２を出力する。 位置形状教師信号生成部１６は、位置形状データ１３０１と位置形状モデルデータ１９０２を入力し、入力されたデータ間の比較を行い、その差に応じた位置形状教師信号１６０１
を出力する。

【００１６】さらに、本発明の第３の実施例の構成を図３に示す。 モデルデータ蓄積部１９は、目的に応じた使用者のモデルや正しい生体情報データが蓄積されており、入力される仮想環境データ１７０１に応じた正しい生体情報として、生体情報モデルデータ１９１１〜１９
ｍ１を出力する。 生体情報教師信号生成部１５１〜１５
ｍは、生体情報１４１１〜１４ｍ１と生体情報モデルデータ１９１１〜１９ｍ１を入力し、入力されたデータ間の比較を行い、その差に応じた生体情報教師信号１５１
１〜１５ｍ１を出力する。

【００１７】さらに、図４に示すように、本発明の第２
と第３の実施例を組み合わせることも可能である。 第２
〜第４の実施例については第１の実施例との相違点だけを説明した。

【００１８】次に本発明を用いて、仮想環境内でスキーやゴルフなどのスポーツの訓練を行なう具体例を説明する。 ここでは、スキーやゴルフについての説明を行なうが、それ以外のスポーツの訓練や体験型のゲームなどに用いることも可能である。

【００１９】位置形状データ計測部１３として、身体の形状を測るために、例えば、米国ＶＰＬ社が開発したデータグローブ（ＤａｔａＧｌｏｖｅ）やデータスーツ（ＤａｔａＳｕｉｔ）、米国Ｅｘｏｓ社が開発したデクストラウド・ハンド・マスター（Ｄｅｘｔｅｒｏｕｄ
Ｈａｎｄ Ｍａｓｔｅｒ）等を用いることができる。 また、身体の主要部分に米国Ｐｏｌｈｅｍｕｓ Ｎａｖｉ
ｇａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ社が開発した３スペーストラッカー（３ ｓｐａｃｅ ｔｒａｃｋｅｒ）のセンサーを取り付けることによって、実空間内の位置や向きを測定することができる。 また、身体の主要部分にマークを付け、カメラによってその部分を撮像し、位置を推定することも可能である。 身体の主要部分に赤外線もしくは超音波のレシーバもしくはトランスミッタを付け、
３カ所以上の地点にそれらのトランスミッタもしくはレシーバを置くことにより、三角測量のアルゴリズムによりそれらの位置を計算することもできる。

【００２０】感覚データ提示部１１１〜１１ｎとして、
例えば、視覚提示装置を用い、訓練者に対して、スキー場のゲレンデの風景や滑走面の指示、滑り方の指示、ゴルフ場の風景、打球の軌跡、クラブの打ち方の指示などの表示を行なう。 視覚提示装置として、例えば、ＣＲＴ
ディスプレイや液晶ディスプレイ、投影スクリーン、米国ＶＰＬ社が開発したアイフォン（Ｅｙｅｐｈｏｎｅ）
と呼ばれる頭部搭載型のディスプレイや、計測制御学会ヒューマンインタフェース部会ヒューマンインタフェースシンポジウム論文集、平成２年、１〜８頁に廣瀬氏らが「シースルー型ＨＭＤを用いた仮想空間による実空間の修飾の研究」と題して発表した論文に記載されているオープン型ＨＭＤ等を用いることができる。 このときの感覚データ生成部１２１〜１２ｎとして、視覚データ生成装置を用い、例えば、高速にグラフィックス画像を生成するグラフィクスワークステーションやビデオテーププレーヤ、ビデオディスクプレーヤ等を用いることができる。

【００２１】また、感覚データ提示部１１１〜１１ｎとして、例えば、聴覚提示装置を用い、スキーの滑走音やゴルフの打球音、効果音、滑り方や打ち方の指示などの提示を行なう。 聴覚提示装置として、例えば、ヘッドホンや一つもしくは複数のスピーカ等を用いることができる。 このときの感覚データ生成部１２１〜１２ｎとして、聴覚データ生成装置を用い、例えば、デジタルシグナルプロセッサを用いて高速に伝達係数を計算して音源に対応した音場データを生成する米国Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｒｉｖｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社のＣｏｎｖｏｌ
ｖｏｒａｔｒｏｎシステムや、テープレコーダ、ＤＡＴ
プレーヤ、光ディスクプレーヤ、光磁気ディスクプレーヤ等を用いることができる。

【００２２】また、感覚データ提示部１１１〜１１ｎとして、例えば、触覚提示装置を用い、ストックの握り感覚、ゴルフクラブの触り感覚、触り方の指示などの提示を行なう。 触覚提示装置として、例えば、ホールアースレビュー（Ｗｈｏｌｅ Ｅａｒｔｈ Ｒｅｖｉｅｗ）、
夏号、平成２年、８０〜８７頁にＲｈｅｉｎｇｏｌｄ氏が「トラベルス イン バーチャル リアリティ（Ｔｒ
ａｖｅｌｓ ｉｎ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔ
ｙ）」と題した論文の中で紹介されている米国ＴｉＮｉ
Ｃｏｍｐａｎｙ社が開発した触覚フイードバックプロトタイプや、ＡＣＭコンピュータグラフィックス（Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）、第２４巻、第２
号、平成２年にＭ． Ｍｉｎｓｋｙ氏が「フィーリング
アンドシーイング： イシューズ イン フォース ディスプレイ（Ｆｅｅｌｉｎｇ ａｎｄＳｅｅｉｎｇ：Ｉ
ｓｓｕｅｓ ｉｎ Ｆｏｒｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）」と題した論文に記載されている振動を与えるシステム等を用いることができる。 このときの感覚データ生成部１２
１〜１２１ｎとして、例えば、Ｄ／Ａコンバータ付きのパーソナルコンピュータを用い、入力される仮想環境データ１７０１を監視して、使用者が決められた仮想環境の部分を触るような状況だった場合、振動を生じさせるような信号をＤ／Ａコンバータを介して出力する。

【００２３】また、感覚データ提示部１１１〜１１ｎとして、例えば、力学的データ提示装置を用い、スキー場のゲレンデやゴルフ場の凹凸や、姿勢の指示、握り方の指示などを提示する。 力学的データ提示装置として、例えば、計測制御学会ヒューマンインタフェース部会ヒューマンインタフェースシンポジウム論文集、５〜８頁、
平成元年に岩田氏が「力感覚に対応した人工現実感−多次元力感覚帰還装置の開発」と題した論文に記載されているハンドマニピュレータや、図５に示すような傾斜面を提示するシステム、図６に示すような姿勢の指示を与えるシステムなどを用いることができる。 このときの感覚データ生成部１２１〜１２１ｎとして、例えば、Ｄ／
Ａコンバータ付きのパーソナルコンピュータを用い、入力される仮想環境データ１７０１を監視して、それが凸凹面に対応する場合、各モータ２２に凸凹に応じた値をＤ／Ａコンバータを介して出力する。

【００２４】また、感覚データ提示部１１１〜１１ｎとして、例えば、嗅覚データ提示装置を用い、スキー場やゴルフ場における草木や花の香りなどを提示する。 嗅覚データ提示装置として、例えば、図７に示すように、対応する化学物質を揮発させるようなシステムなどを用いることができる。 このときの感覚データ生成部１２１〜
１２１ｎとして、例えば、パーソナルコンピュータを用い、入力される仮想環境データ１７０１を監視して、それがスキー場やゴルフ場における対応する場面であるとき、状況に応じた匂いを出すためのヒータ４２に電気を通すような信号を出力する。

【００２５】生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、重心移動測定装置を用い、使用者の体重移動の状態や各手足の加圧減圧の状態などを計測する。 重心移動測定装置として、例えば、特願平２−００８７８９、
「重心移動測定装置」に記載されているシステムや、平衡機能計、圧力を加えると起電力を発生する圧電ゴムや歪み計などを用いることができる。

【００２６】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、筋電位測定装置を用い、スキーやゴルフの訓練を行なう場合に緊張している筋肉とその程度などを測定する。 筋電位測定装置として、例えば、筋肉に取り付けられた電極から電位を測定し、増幅するシステムやそれとシグナルプロセッサを組み合わせたシステムなどを用いることができる。

【００２７】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、皮膚抵抗測定装置を用い、その抵抗値などを計測する。 皮膚抵抗測定装置として、例えば、小指球と前腕内側部に電極を付け、電極間に微量の電流を流して電圧を測るシステムなどを用いることができる。

【００２８】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、眼球運動測定装置を用い、スキーやゴルフの訓練中の視線などを測定する。 眼球運動測定装置として、例えば、竹井機器社製のトークアイなどを用いることができる。

【００２９】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、脳電位測定装置を用い、スキーやゴルフの訓練中の脳電位を計測し、スペクトル分析を行なう。 脳電位測定装置として、例えば、脳波計とシグナルプロセッサなどを用いることができる。

【００３０】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、脈波測定装置を用い、信号のピーク間隔やその変化量、振幅等を計測する。 脈波測定装置として、
例えば、指先に発行素子と受光素子をつけて血流量を測定するシステムとシグナルプロセッサなどを用いることができる。

【００３１】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、心電位測定装置を用い、心電位、ピーク値の間隔とその変化量、振幅等を計測する。 心電位測定装置として、例えば、心電計やそれとシグナルプロセッサを組み合わせたシステムなどを用いることができる。

【００３２】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、呼吸運動測定装置を用い、呼吸頻度などを測定する。 呼吸運動測定装置として、例えば、図８に示すようなシステムなどを用いることができる。

【００３３】また、生体情報計測部１４１〜１４ｎとして、例えば、瞳孔面積測定装置を用い、瞳孔面積を測定する。 瞳孔面積測定装置として、例えば、竹井機器社製ピューロアナライザーなどを用いることができる。

【００３４】モデル・データ部１９として、例えば、パーソナルコンピュータと磁気ディスク装置を用いることができる。 磁気ディスク装置には、スキーやゴルフの専門家がゲレンデ滑走やゴルフクラブのスイングなどを行なう場合の位置形状データや生体情報が記録されている。 パーソナルコンピュータは、入力された仮想環境データ１７０１を用いて、そのデータに対応する専門家の位置形状データや生体情報を検索し、出力する。 また、
必ずしも専門家のデータを必要とせず、数式を定義することによって、パーソナルコンピュータは仮想環境データ１７０１から、理想とする位置形状データと生体情報を算出することもできる。

【００３５】位置形状教師信号生成部１６として、例えば、パーソナルコンピュータを用いることができる。 パーソナルコンピュータは、位置形状データ１３０１と位置形状モデルデータ１９０２を入力してその差を求め、
例えば、差がある閾値を越えたならば、その差が少なくなるような教師信号を出力し、そうでなければ何も出力しない。 また、位置形状データ１３０１があらかじめ決められた値であるならば、その旨を知らせる教師信号を出力することもできる。

【００３６】生体情報教師信号生成部１５１〜１５ｍとして、例えば、パーソナルコンピュータを用いることができる。 パーソナルコンピュータは、生体情報１４１１
〜１４ｍ１と生体情報モデルデータ１９１１〜１９ｍ１
を入力してその差を求め、例えば、差がある閾値を越えたならば、その差が少なくなるような教師信号を出力し、そうでなければ何も出力しない。 また、生体情報１
４１１〜１４ｍ１があらかじめ決められた値であるならば、その旨を知らせる教師信号を出力することもできる。

【００３７】仮想世界モデル部１８として、例えば、パーソナルコンピュータと磁気ディスク装置を用いることができる。 磁気ディスク装置には、スキー場のゲレンデやゴルフ場のコースの風景や地形、自然環境などのデータが記録されている。 パーソナルコンピュータは、入力された仮想世界モデル制御データ１７０２を用いて、そのデータに対応する仮想世界の環境データを磁気ディスクから検索し仮想世界データ１８０１として出力する。

【００３８】仮想環境データ生成部１７として、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションを用いることができる。 ワークステーションは、位置形状データ１３０１を入力して、使用者の状態と位置を推定し、その情報を仮想世界モデル制御データ１７０２として仮想世界モデル部１８に出力し、その時の使用者の周りにあるべき仮想環境のデータを仮想世界データ１８０
１として入力する。 さらに、ワークステーションは、生体情報１４１１〜１４ｍ１を入力し、例えば、使用者の加重・加圧情報からスキーの回転速度・滑降速度を求めること、ゴルフ訓練者の重心情報からスイングの速度を求めること、筋電位情報から緊張している筋肉とその程度を求めスキーの運動やスイングの動作の影響度を計算すること、皮膚抵抗値から緊張度を求めリラックスさせるような仮想環境データを作ること、視線情報から詳細な視覚提示情報を作ること、脳波スペクトル情報からリラックス度を計算しゲレンデ状態のデータを変化させること、脈波情報や心電情報、呼吸運動情報から緊張度を計算しゲレンデ状態のデータを変化させること、瞳孔面積情報から使用者の興味度を計算しゲレンデ状態のデータを変化させることなどを行なう。 さらに、ワークステーションは、位置形状教師信号１６０１と生体情報教師信号１５１１〜１５ｍ１を入力し、使用者に提示するようにその信号を適切な仮想環境データに変換する。 最後に、ワークステーションは、以上のデータを考慮して、
使用者に提示すべき仮想環境データ１７０１を出力する。 仮想環境データ１７０１は、仮想物体の形状・座標、提示感覚データの種類、教示の内容・座標などを表す。

【００３９】ここでは、スポーツの訓練を行なうために本発明を用いているが、生体情報によってストレスマネージメントを行なうことや、アミューズメントにおいてゲーム等の熱中度を生体情報によって計測しゲーム内容を変更することや、仮想空間内でのデータマネージメントやプログラミング作業中において、疲れの程度を生体情報によって計測し警告信号を発生することなども可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明を用いることにより、使用者の生理・心理状態を反映した生体情報を計測し生体情報に基づいて使用者に提示する仮想環境データを変更することが可能となり、使用者の快適性が著しく向上する。 さらに、専門家のモデル・データを蓄え、使用者のデータと比較をすることが可能となり、使用者がリアルタイムで直接的な指導や使用者の生理・心理状態に適合した指導を受けることができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１の実施例を示す基本構成図である。

【図２】本発明に係わる第２の実施例を示す基本構成図である。

【図３】本発明に係わる第３の実施例を示す基本構成図である。

【図４】本発明に係わる第４の実施例を示す基本構成図である。

【図５】力学的データ提示装置の具体例を示す説明図である。

【図６】力学的データ提示装置の具体例を示す説明図である。

【図７】嗅覚データ提示装置の具体例を示す説明図である。

【図８】呼吸運動測定装置の具体例を示す説明図である。

【図９】従来の仮想環境データ提示装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１１１〜１１ｎ 感覚データ提示部 １２１〜１２ｎ 感覚データ生成部 １３ 位置形状データ計測部 １４１〜１４ｍ 生体情報計測部 １５１〜１５ｍ 生体情報教師信号生成部 １６ 位置形状教師信号生成部 １７ 仮想環境データ生成部 １８ 仮想世界モデル部 １９ モデル・データ蓄積部 １２１１〜１２ｎ１ 感覚データ １３０１ 位置形状データ １４１１〜１４ｍ１ 生体情報 １５１１〜１５ｍ１ 生体情報教師信号 １６０１ 位置形状教師信号 １７０１ 仮想環境データ １７０２ 仮想世界モデル制御データ １８０１ 仮想世界データ １９１１〜１９ｍ１ 生体情報モデルデータ １９０２ 位置形状モデルデータ ２１ コントローラ ２２ モータ ２３ ナット ２４ ネジ ２５ 支持具 ２６ 平板 ３１ コントローラ ３２ ロボットアーム ３３ 支持具 ３４ 使用者の足 ４１ セレクタ ４２ ヒータ ４３ 容器 ４４ 芳香剤 ５１ アンプ ５２ 歪みゲージ ５３ 支持ベルト ５４ 使用者の上半身 ９１ 視覚データ提示部 ９２ 聴覚データ提示部 ９３ 力学的データ提示部 ９４ 視覚データ生成部 ９５ 聴覚データ生成部 ９６ 力学的データ生成部 ９７ 位置形状データ計測部 ９８ 仮想世界モデル部 ９４１ 映像信号 ９５１ 音響信号 ９６１ 力学制御信号 ９７１ 位置形状データ ９８１ 仮想世界データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁵識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ６１Ｂ 5/08 8932−4Ｃ 5/11 Ｇ０９Ｂ 9/00 8603−2Ｃ // Ａ６１Ｍ 21/02 8932−4Ｃ Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０ Ｂ 7831−4Ｃ Ａ６１Ｍ 21/00 ３３０ Ｃ