株式会社コロナ社

バーチャルリアリティ学ライブラリ

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2026.6.29 更新

刊行のことば

今日,バーチャルリアリティ(VR, virtual reality)は誰もが知り,多くの人々が使う技術となった。特に,ヘッドマウントディスプレイ(HMD, head mounted display)を用いたゲームやスマートフォン向けの360°動画などは広く普及しつつある。安価なHMD が普及し始めた2016 年はいわゆる「VR元年」などと呼ばれ,2020 年からのコロナ禍ではリモートで現実さながらの活動を支援するVR技術にさらに注目が集まった。現在では,医療,建築,製造,教育,観光,コミュニケーション,エンタテインメント,アートなど,さまざまな分野でVRの活用が進んでいる。VRは私たちの社会生活に少しずつ,かつ確実に浸透しつつあり,今後はメタバースのような社会基盤の基幹技術としてさらに重要度を高めていくと考えられている。

The American Heritage Dictionary によれば,バーチャル(virtual)とは「みかけや形は現物そのものではないが,本質的あるいは効果としては現実であり現物であること」とされており,これがそのままVRの定義を与える。端的に言えば,VRとは「現実のエッセンス」である。すなわち,VRは人間のありとあらゆる感覚や体験,その記録,再生,伝達,変調などに関わるものである。一般にイメージされやすい「HMDを用いたリアルな視覚体験」は,きわめて広範なVRのごく一部を表現しているにすぎない。

日本バーチャルリアリティ学会は,黎明期のVRを育んだ研究者が中心となって「VR元年」のはるか20年前の1996年に発足した。以来,学問としてのVRは計算機科学,システム科学,生体工学,医学,認知心理学,芸術などの総合科学としてユニークな体系を築いてきた。学会発足から14年後の2010年に刊行された「バーチャルリアリティ学」は,当時の気鋭の研究者が総力を挙げて執筆したものである。同書では,VRの基礎から応用までを幅広く取り扱っている。「トピックや研究事例は最新のものではないが,本質的あるいは効果としてはVRを学ぶこと」ができ,時代によって色褪せることのない「VRのエッセンス」が詰まっている。しかしながら,近年のVRの進展はあまりにも目覚ましく,「バーチャルリアリティ学」を補完し,最新のトピックや研究事例をより深く取り扱う書籍への要望が高まっていた。

「バーチャルリアリティ学ライブラリ」はそのような要望に応えることを目的として企画された。「バーチャルリアリティ学」のようにさまざまなトピックをコンパクトに一括して取り扱うのではなく,分冊ごとに特定のトピックについてより深く取り扱うスタイルとした。これにより,急速に発展し続けるVRの広範で詳細な内容をタイムリーかつ継続的に提供するという難題を,ある程度同時に解決することを意図している。今後,「バーチャルリアリティ学ライブラリ」編集委員会が選定したさまざまなテーマについて,そのテーマを代表する研究者に執筆いただいた分冊を順次刊行していく予定である。くしくも「バーチャルリアリティ学」の刊行からちょうど再び14年が経過した2024年に,編集委員や執筆者,また学会の協力を得て「バーチャルリアリティ学ライブラリ」の刊行を開始できる運びとなった。今後さらにVR分野が発展していく様をリアルタイムで理解する一助となり,VRに携わるすべての人々の羅針盤となることを願う。

2024年1月 清川 清

出版委員会

委員長
清川 清(奈良先端科学技術大学院大学)
副委員長
伊藤雄一(青山学院大学)
委員
北崎充晃(豊橋技術科学大学)
青山一真(東京工科大学)
山岡潤一(慶應義塾大学)
嵯峨 智(熊本大学)
吉元俊輔(大阪大学)
高嶋和毅(芝浦工業大学)
畑田裕二(東京大学)

シリーズラインナップ

バーチャルリアリティ学ライブラリseries1

ヘッドマウントディスプレイ

  • 清川 清 編著/ あるしおうね・伊藤勇太・鳴海拓志 著
  • A5サイズ/238頁
  • 定価4,180円 (本体3,800円+税)
  • ISBN 978-4-339-02691-7

HMDの性能・違い・選択・進化などを網羅的に取り上げた初めての書籍

バーチャルリアリティ学ライブラリ2 ヘッドマウントディスプレイ
  • 清川 清 編著/ あるしおうね・伊藤勇太・鳴海拓志 著
  • A5サイズ/238頁
  • 定価4,180円 (本体3,800円+税)
  • ISBN 978-4-339-02691-7
読者対象
本書は,バーチャルリアリティ(VR)や拡張現実感(AR)に関心を寄せる方や,ウェアラブルコンピュータや先端技術に興味のある方を対象としています。VRやARを実現する代表的デバイスであるヘッドマウントディスプレイ(HMD)を取り上げ,高校生から,社会人,研究者まで,幅広い層がHMDの技術とその進化を理解しやすいように解説しています。
書籍の特徴
VRやARといえばHMDをつけたユーザをイメージする人が多いと思います。これまでにVRやARに関する書籍は数多く出版されていますが,HMDはその中の一部として取り上げられるだけでした。本書は,HMDのみを深く掘り下げて様々な角度から一般向けに解説した初めての書籍であると言ってよいでしょう。HMDの仕組みや典型的な光学系を解説するだけではなく,HMDがどのように発展してきたのか,そもそもHMDを見る眼の仕組みはどうなっているのか,さらには映像視聴に留まらないHMDの新しい機能や用途についてどのような研究がなされているのか,といった多岐にわたる話題を取り上げています。読者の皆様には,HMDについての深い理解を得るだけでなく,HMDがもたらす未来の可能性に触れ,その魅力を感じていただけることを願っています。

【各章について】

本書は6章で構成されており,それぞれの章でHMDの重要な側面を詳しく解説しています。
1章では,まず本書の導入としてHMDの歴史や基本概念について紹介します。
2章では,HMDの性能や機能を理解するための基礎となる人間の視覚について解説しています。
3章では,古典的な光学系から最新の光学系まで,多様な実例を交えて紹介します。
4章では,執筆時点の最先端の研究事例を通じてHMDの進化の方向性を浮き彫りにします。
5章では,HMDを用いて視覚機能を自在に補正・矯正したり拡張したりする様々な試みについて紹介します。
6章では,視覚以外の感覚を提示する様々な多感覚HMDについて取り上げます。
あとがきでは,本書全体を振り返り,HMDの進化がもたらす生活や社会の未来像について展望します。
目次
1.ヘッドマウントディスプレイの概要
1.1 ヘッドマウントディスプレイの歴史
 1.1.1 ヘッドマウントディスプレイの先史時代
 1.1.2 ヘッドマウントディスプレイの誕生
 1.1.3 ヘッドマウントディスプレイの黎明期
 1.1.4 ヘッドマウントディスプレイの普及期
1.2 さまざまなヘッドマウントディスプレイ
 1.2.1 VR用ディスプレイとしてのHMD
 1.2.2 AR用ディスプレイとしてのHMD
 1.2.3 透過性と映像チャネル数による分類
 1.2.4 多様なヘッドマウントディスプレイの必要性

2.人間の視覚
2.1 眼の構造
 2.1.1 眼球と外眼筋
 2.1.2 角膜
 2.1.3 虹彩と瞳孔
 2.1.4 水晶体
 2.1.5 網膜
 2.1.6 視細胞
2.2 視機能
 2.2.1 視力
 2.2.2 視野
 2.2.3 色覚
 2.2.4 光覚
 2.2.5 調節
 2.2.6 眼球運動
2.3 奥行き知覚
 2.3.1 単眼性の手がかり
 2.3.2 両眼性の手がかり
 2.3.3 奥行き感度

3.ヘッドマウントディスプレイの光学系
3.1 屈折型
 3.1.1 視距離と視野角
 3.1.2 アイボックス
 3.1.3 接眼レンズ
3.2 反射屈折型
 3.2.1 平面ハーフミラー型
 3.2.2 Bird Bath型
 3.2.3 曲面ミラー型
3.3 自由曲面プリズム型
3.4 ウェーブガイド型
 3.4.1 曲面ハーフミラーによるコンバイナ
 3.4.2 HOE/DOEによるコンバイナ
 3.4.3 EPE光学系
 3.4.4 LOE光学系
 3.4.5 ピンミラーアレイ型
3.5 網膜投影型
3.6 ライトフィールド型
 3.6.1 インテグラルフォトグラフィ
 3.6.2 2枚スクリーンによるライトフィールド光学系
3.7 ホログラフィック型
3.8 ピンライト型
3.9 頭部搭載型プロジェクタ

4.ヘッドマウントディスプレイの最新研究事例
4.1 位置合わせ
4.2 光学的歪み
4.3 時間的整合性
4.4 色再現性
 4.4.1 ディスプレイ色再現
 4.4.2 色混合
4.5 ダイナミックレンジ
4.6 焦点奥行再現
 4.6.1 調整可能焦点型HMD
 4.6.2 多焦点型HMDおよび可変焦点型HMD
 4.6.3 ライトフィールド型HMDとホログラフィック型HMD
 4.6.4 フォーカスフリー型HMD
4.7 画角
4.8 解像度
4.9 光学遮蔽

5.ヘッドマウントディスプレイによる視覚の解放
5.1 視覚を解放するための要素技術
5.2 視知覚の補正・矯正
 5.2.1 視知覚の補正・矯正のプロセス
 5.2.2 視力の矯正
 5.2.3 色覚異常の補正
 5.2.4 斜視・斜位の矯正
 5.2.5 変視症の矯正
 5.2.6 視覚過敏の矯正
 5.2.7 視機能検査
5.3 視覚拡張
 5.3.1 視力の拡張
 5.3.2 視野角の拡張
 5.3.3 可視波長の拡張
 5.3.4 動体視力・時間感覚の拡張
 5.3.5 視点の拡張
 5.3.6 視覚シミュレーション
 5.3.7 視覚的ノイズの軽減
 5.3.8 視界の多様な変調・置換

6.ヘッドマウントディスプレイと多感覚情報提示
6.1 ヘッドマウントマルチモーダルディスプレイ
 6.1.1 深部感覚
 6.1.2 表在感覚
 6.1.3 前庭覚
 6.1.4 嗅覚
6.2 ヘッドマウントディスプレイによる感覚間相互作用の活用
 6.2.1 感覚間相互作用
 6.2.2 Pseudo-haptics
 6.2.3 リダイレクテッドウォーキング
 6.2.4 感覚間相互作用による嗅覚提示
 6.2.5 感覚間相互作用による食体験の提示

引用・参考文献
あとがき
索引
more
著者からのメッセージ
HMDはVRやARの体験だけではなく,私たちの未来を左右するかもしれないとても重要なデバイスです。本書を通じて,HMDの技術とその進化,そしてそれがもたらす未来についての理解を深めていただければ幸いです。エキサイティングなHMDの世界を感じ取っていただけたなら,執筆陣としてこれほどの喜びはありません。
キーワード
HMD,バーチャルリアリティ,拡張現実感,視覚ディスプレイ,光学系,視覚機能,視知覚の補正・矯正,視覚拡張,マルチモーダル

バーチャルリアリティ学ライブラリseries2

神経刺激インタフェース

  • 青山一真 編著/ 安藤英由樹・玉城絵美・Yem Vibol・高橋哲史・中村裕美・前田太郎・武見充晃・雨宮智浩・河野通就・北尾太嗣 著
  • A5サイズ/176頁
  • 定価2,970円 (本体2,700円+税)
  • ISBN 978-4-339-02692-4

VRで感覚を生じさせる仕組みが神経刺激インタフェースである。この分野を1冊で解説。

バーチャルリアリティ学ライブラリ2 神経刺激インタフェース
  • 青山一真 編著/ 安藤英由樹・玉城絵美・Yem Vibol・高橋哲史・中村裕美・前田太郎・武見充晃・雨宮智浩・河野通就・北尾太嗣 著
  • A5サイズ/176頁
  • 定価2,970円 (本体2,700円+税)
  • ISBN 978-4-339-02692-4
読者対象
本書は,バーチャルリアリティ(VR)やヒューマンコンピュータインタラクション(HCI)に関心を寄せる方や,脳科学,神経科学に興味のある方を対象としています。本書はVRやHCIの応用を主眼に置いて,神経や脳に働きかける技術である神経刺激インタフェースを一つの領域とし,高校生や社会人,研究者など多くの方が分かりやすいように解説しています。
書籍の特徴
VRやHCIに関連する書籍は多数出版されており,その中の一部として神経刺激に関する解説も行われてきました。本書はこれまでに焦点の当たってこなかった神経刺激に主眼を置き,触覚や味覚,前庭感覚,脳をはじめとする様々な神経系に働きかける技術がどのように発展してきたのか,どのようにVR・HCIの分野で活用されているのかを解説したものになっています。神経刺激はVRを題材としたSF(サイエンスフィクション)小説でも取り扱われるような技術です。読者の方は,楽しみながらVRの先端的な領域である神経刺激の領域に対する理解を深めていただけるでしょう。

【各章について】

本書は5章で構成されていますが,VRやHCIで盛んに利用されるインタフェース技術である,3章の非侵襲刺激に多くの紙面を割いています。
1章では,「神経刺激とVRの歴史」として,後述の電気刺激の歴史について解説しています。
2章では,「侵襲性と非侵襲性の刺激」として,神経刺激の分類を解説しています。
3章では,VRやHCI分野で盛んに研究されている経皮電気刺激や磁気刺激について「非侵襲刺激」として解説しています。また,この章では筋や腱,触覚,味覚,前庭感覚等多様な感覚器・効果器に関連した神経刺激について解説します。
4章では,安全に配慮した研究を実施するために「神経刺激の安全性」について解説しています。
5章では,近年急激に身近になってきている経皮電気刺激の応用について解説しています。
目次
第1章 神経刺激とVRの歴史
1.1 電気刺激の歴史を学ぶ重要性
1.2 電気の発見と実験遊戯
1.3 ライデンびんの登場と静電気研究の発展
1.4 ガルヴァーニの発見と動物電気
1.5 神経刺激装置の起こり
1.6 バーチャルリアリティへの神経刺激の応用

第2章 侵襲性と非侵襲性の刺激
2.1 侵襲性神経刺激とその研究の実施
2.2 感覚受容細胞や軸索末端に対する襲性神経刺激インタフェース
2.3 感覚や運動の神経軸索に対する侵襲性神経刺激インタフェース
2.4 脳神経に直接接続する侵襲性神経刺激インタフェース

第3章 非侵襲刺激
3.1 非侵襲刺激の総論
 3.1.1 非侵襲刺激の定義
 3.1.2 末端器官や末梢神経系への刺激
 3.1.3 中枢神経系への刺激
3.2 筋電気刺激
 3.2.1 筋電気刺激の定義と原理
 3.2.2 侵襲タイプと非侵襲タイプの筋電気刺激の例
 3.2.3 筋電気刺激による身体所有感への影響
3.3 触覚電気刺激
 3.3.1 触覚電気刺激の概要
 3.3.2 指先の触覚を提示するディスプレイ技術
 3.3.3 皮膚電気刺激
 3.3.4 刺激の安定化
 3.3.5 皮膚電気刺激の応用
3.4 腱電気刺激
 3.4.1 腱がもたらす感覚と反応
 3.4.2 骨格筋周辺の自己受容器の構造とその機能
 3.4.3 腱への刺激とその効果
3.5 味覚電気刺激
 3.5.1 味覚の受容とおいしさ
 3.5.2 味覚電気刺激の基礎
 3.5.3 味覚電気刺激応用
3.6 前庭電気刺激
 3.6.1 前庭電気刺激の概要
 3.6.2 GVSをもたらす平衡感覚の神経支配
 3.6.3 GVSがもたらす加速度知覚と身体応答
 3.6.4 電流刺激と前庭器官
 3.6.5 身体応答の評価手法
 3.6.6 VR等の感覚提示技術への応用
3.7 視覚電気刺激
 3.7.1 視覚電気刺激の概要
 3.7.2 眼球の構造
 3.7.3 侵襲型神経刺激による視覚提示
 3.7.4 非侵襲型神経刺激による視覚提示
3.8 嗅覚電気刺激
 3.8.1 嗅覚電気刺激の概要
 3.8.2 嗅覚の受容と情報伝達
 3.8.3 中枢神経系への電気刺激
 3.8.4 末梢神経系への電気刺激
3.9 経頭蓋電気刺激
 3.9.1 経頭蓋電気刺激の概要
 3.9.2 経頭蓋直流電気刺激
 3.9.3 経頭蓋交流電気刺激
 3.9.4 経頭蓋ランダムノイズ刺激
 3.9.5 TCSのVR分野への応用事例
 3.9.6 TCSを用いる際に考慮すべきこと
3.10 経頭蓋磁気刺激
 3.10.1 経頭蓋磁気刺激の概要
 3.10.2 刺激部位の同定
 3.10.3 刺激強度
 3.10.4 相関と因果
 3.10.5 刺激方法の種類
 3.10.6 VRにおけるTMSの利用例
 3.10.7 TMSの安全性
 3.10.8 TMSとTCSの比較
3.11 漿液分泌に影響を与える電気刺激
 3.11.1 効果器としての漿液分泌腺
 3.11.2 唾液腺への電気刺激
 3.11.3 涙の分泌を調整する電気刺激

第4章 電気刺激の安全性
4.1 電気入力の安全性
 4.1.1 電気入力の種類
 4.1.2 電気入力の危険性
 4.1.3 電流による影響
 4.1.4 電圧による影響
 4.1.5 周波数による影響
 4.1.6 時間による影響
 4.1.7 経路と身体部位
4.2 安全のために
 4.2.1 設計指針
 4.2.2 制約

第5章 神経刺激の応用
5.1 神経刺激の応用分野
5.2 XR技術ならびに人間拡張への応用
 5.2.1 視覚電気刺激
 5.2.2 触覚電気刺激,ならびに筋電気刺激
 5.2.3 味覚電気刺激
 5.2.4 前庭電気刺激
5.3 医療・ヘルスケア・美容への応用

引用・参考文献
索引
more
著者からのメッセージ
神経は人の情報処理機構の実体であり,VRで扱う「体験」は全てこの神経系を通して得られた感覚や神経系を通して起こした行動などによってもたらされます。VRにおいて感覚をいかにして作り出すのか,行動をいかにして誘発するのかは,非常に重要なテーマとして扱われてきました。神経刺激はこれらを実現する一つの技術であると共に,それがVRにおいて十分に活用されるには,解決すべき課題がまだまだあります。VRやHCIと共に,これから更なる発展が期待される神経刺激について,初学者から研究者までの多くの方に楽しく理解していただき,神経刺激の魅力が多くの方に伝われば幸いです。
キーワード
神経刺激,インタフェース,バーチャルリアリティ,感覚ディスプレイ,ヒューマンコンピュータインタラクション,電気刺激,磁気刺激

バーチャルリアリティ学ライブラリseries3

アート・エンタテインメントとXR

  • 山岡潤一 編著/ 河野通就・阪口紗季・土田修平・韓 燦教・村松 充・吉田成朗・柴崎美奈 著
  • A5サイズ/180頁
  • 定価3,190円(本体2,900円+税)
  • ISBN 978-4-339-02693-1

アート・エンタテインメントとテクノロジー(VRやAI)の相互影響と発展について解説

NEW
バーチャルリアリティ学ライブラリ2 アート・エンタテインメントとXR
  • 山岡潤一 編著/ 河野通就・阪口紗季・土田修平・韓 燦教・村松 充・吉田成朗・柴崎美奈 著
  • A5サイズ/180頁
  • 定価3,190円(本体2,900円+税)
  • ISBN 978-4-339-02693-1
読者対象
新しい技術を取り入れ,それによって新しい表現を生み出したいと考えるアーティストやクリエイター,技術者の方
書籍の特徴
アート・エンタテインメント,そしてテクノロジーは,たがいに影響を与え合いながら発展してきた。本書は,アート・エンタテインメントの本質に立ち返りながら,それらと先端技術,特にXR(extended reality,エクステンデッド・リアリティ)技術との融合がもたらす表現の変容や,体験の質的変化について探究する。定義,応用,技術,手法,未来へという流れを通じて,読者がアートとテクノロジーの交差点に立ち,そこから見える景色を俯瞰的に把握できるよう構成した。また,必要に応じて,カラー画像や動画コンテンツへのリンクを2次元コードとして脚注に示すようにした。

【各章について】

第1章では,アート・エンタテインメントの定義とその関係性,そしてそれらがXRをはじめとしたデジタル技術と交わる際にどのような再構成が起こるかを論じる。
第2章では,XR技術の応用を中心としたアート・エンタテインメントの進化と動向を事例とともに紹介し,それらがもたらす新しい表現や体験の在り方を検討する。
第3章では,XRやAI技術とアート・エンタテインメントの関係性を詳細に掘り下げ,各技術や研究内容を深く探る。
第4章では,XR分野におけるアート・エンタテインメントの研究手法や評価方法に焦点を当て,アート・エンタテインメントを学術的に捉えるための手続きや思考法を整理する。
第5章では,アート・エンタテインメントが今後どのように展開していくかを展望的に論じる。
目次
1. アート・エンタテインメントとは何か
1.1 XR技術
1.2 XRとエンタテインメント
1.3 XRとアート

2. XR表現の実践と展開
2.1 XRを使ったメディアアート・ インタラクティブアートの歴史・動向
2.2 XRとゲーム
2.3 メタバース
2.4 教育への応用
2.5 身体パフォーマンスの拡張
 2.5.1 身体表現とインタラクション
 2.5.2 接触型拡張
 2.5.3 環境型拡張
 2.5.4 パートナー型拡張
 2.5.5 観客作用型拡張
 2.5.6 変換型拡張
 2.5.7 新たな身体表現の潮流
2.6 タンジブルインタフェース
 2.6.1 タンジブルインタフェースとは
 2.6.2 TUIの特徴
 2.6.3 関連する研究や作品
 2.6.4 実世界と情報世界を編み直す
2.7 ロボットとアート・デザイン
 2.7.1 生命のようなロボットとアート・エンタテインメント
 2.7.2 生物型ロボットとデザイン
 2.7.3 XR研究とロボティクス
 2.7.4 ロボットのプロトタイピングとXR×ロボティクスの展望

3. アート・エンタテインメントに関係するXR技術
3.1 感覚・知覚・認知と感覚提示・センシング技術
 3.1.1 感覚器官や身体性
 3.1.2 ディスプレイ装置やセンシング技術
 3.1.3 人に対する理解をもとに拡張する表現と技術
3.2 デジタルファブリケーション
 3.2.1 XR技術を制作するデジタルファブリケーション技術
 3.2.2 ものづくりをサポートするXR技術
 3.2.3 XRとものづくりの未来展望
3.3 AIによる認識・生成・表現
 3.3.1 アートにおけるAI
 3.3.2 エンタテインメントとAI
 3.3.3 発展と課題

4. XR分野におけるアート・エンタテインメントの研究手法や評価
4.1 アート・エンタテインメント作品の研究法・研究事例
 4.1.1 ダンスや身体表現などパフォーマンス拡張の研究プロセス
 4.1.2 身体性認知に基づくアート作品の制作と研究プロセス
 4.1.3 技術的新規性をもつアート作品の論文化・展示
 4.1.4 プロトタイピングを通したアウトプット
4.2 アート・エンタテインメント作品の評価法
 4.2.1 アート・エンタテインメント研究における評価
 4.2.2 アート・エンタテインメントにおける定量評価と定性評価
 4.2.3 ワークショップ
4.3 作品展示と発表

5. アート・エンタテインメントの展望
引用・参考文献
索引
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キーワード
アート・エンタテイメント,XR,AI,メディアアート,インタラクティブアート,ゲーム,メタバース,人間拡張,タンジブルインタフェース,センシング,デジタルファブリケーション

バーチャルリアリティ学ライブラリseries4

ハプティクス

  • 嵯峨 智・吉元俊輔 編著/ 篠田裕之・仲谷正史・黒木 忍・横坂 拓巳・伴 祐樹・渡邊淳司・蜂須 拓・北田 亮・岡本正吾・石塚裕己・長谷川晶一・梶本裕之・黒田嘉宏・昆陽雅司・佐瀬一弥・田川和義・宇治土公雄介・田辺 健・佐藤克成・高崎正也・牧野泰才・永野 光・栗田雄一・野々村美宗・桂 誠一郎・田中由浩・竹中幹雄 著
  • A5サイズ/400頁
  • 予価未定
  • ISBN 978-4-339-02694-8

感覚としての触覚,技術としての触覚,計測手段,提示手段,応用技術を幅広く紹介

近刊
バーチャルリアリティ学ライブラリ2 ハプティクス
  • 嵯峨 智・吉元俊輔 編著/ 篠田裕之・仲谷正史・黒木 忍・横坂 拓巳・伴 祐樹・渡邊淳司・蜂須 拓・北田 亮・岡本正吾・石塚裕己・長谷川晶一・梶本裕之・黒田嘉宏・昆陽雅司・佐瀬一弥・田川和義・宇治土公雄介・田辺 健・佐藤克成・高崎正也・牧野泰才・永野 光・栗田雄一・野々村美宗・桂 誠一郎・田中由浩・竹中幹雄 著
  • A5サイズ/400頁
  • 予価未定
  • ISBN 978-4-339-02694-8
読者対象
高校生や大学生,大学院生をはじめ,バーチャルリアリティ(VR)や触覚(ハプティクス)の研究を志す初学者。また,ロボティクス,人間工学,インタフェース開発などの分野で触覚提示やセンシング技術の実装に携わる技術者・研究者。
書籍の特徴
本書は,「バーチャルリアリティ学ライブラリ」シリーズの一冊として,触覚(ハプティクス)の基礎から応用までを一冊で包括的に学べるよう構成されている。国内の第一線で活躍する総勢29名の触覚研究者が結集し,今後10年に欠かせないと考えられる知見を厳選し,わかりやすく横断的・体系的に解説している。生理学・心理学の基礎知見と,工学的な計測・提示技術がどのように結びついているかを明確に示し,分野の全体像を見渡せる指針となる。

【各章について】

第1章「基礎」では,皮膚に存在する複数の触覚受容器(物理的変形を検知する機械受容器,温度変化を検知する温度受容器,組織損傷を検知する痛覚受容器など)の生理学的メカニズムや,脳内での情報統合,錯覚,クロスモーダルといった知覚・心理特性の基礎を紐解く。第2章「計測」では,触覚刺激に対する生体応答の計測,およびロボットやシステムに不可欠な触覚・力・モーションセンサの物理的計測技術,さらに感覚の評価方法を解説する。 第3章「提示」では,リアルな触覚をユーザーに伝えるための各種ディスプレイ技術(触覚・力覚・温覚ディスプレイなど)と,そのレンダリング・設計手法を網羅する。第4章「応用」では,エンタテインメント,情報伝達,感覚変容など,VRや社会実装におけるハプティクス技術の具体的な適用事例と今後の展望を紹介する。
目次 ☆発行前情報のため,一部変更となる場合がございます
第 I 部 触覚の基礎

1.生理学
1.1 皮膚感覚と自己受容感覚
 1.1.1 皮膚感覚
 1.1.2 自己受容感覚
1.2 触覚を支える神経基盤
 1.2.1 末梢から中枢へ
 1.2.2 一次体性感覚野
 1.2.3 二次体性感覚野
 1.2.4 頭頂連合野
 1.2.5 高次視覚野
 1.2.6 感情的触覚

2.心理学
2.1 知覚特性
 2.1.1 皮膚変形の検出
 2.1.2 空間分解能
 2.1.3 温度の知覚
 2.1.4 振動周波数知覚
 2.1.5 粗さの知覚
 2.1.6 テクスチャ知覚
 2.1.7 2次元パターンの知覚
 2.1.8 運動の知覚
2.2 アクティブタッチ
 2.2.1 探索手続き:判断したい触り心地に応じて変化する手指の動き
 2.2.2 物体の触り心地に応じて変化する手指の動き
 2.2.3 触り方が変わったときの触り心地への影響
 2.2.4 私たちは触り方と触り心地の関係を知っている
2.3 触覚の錯覚
 2.3.1 運動の錯覚
 2.3.2 触れた物体の距離・大きさの錯覚
 2.3.3 形状の錯覚
 2.3.4 材質感の錯覚
 2.3.5 重さの錯覚
 2.3.6 自他区別の錯覚
2.4 クロスモーダル効果
 2.4.1 クロスモーダル効果の基礎
 2.4.2 代表的なクロスモーダル効果の特徴
 2.4.3 神経科学的基盤
 2.4.4 多感覚統合の数理モデル
 2.4.5 触覚と他の感覚モダリティとの相互作用
 2.4.6 クロスモーダル触覚の応用と展望
2.5 触覚のことば
 2.5.1 感覚や情動のカテゴリとことば
 2.5.2 形容詞による触覚のカテゴリ化
 2.5.3 オノマトペによる触覚のことばの分布図
 2.5.4 触覚のことばによる素材の配置
コラム:かき消される触感

第 II 部 触覚の計測

3.計測法概論
3.1 力触覚情報の計測の目的
3.2 力触覚情報の階層とさまざまな測り方

4.身体運動・物理刺激・性質の計測
4.1 力触覚刺激の種類
4.2 機械刺激の運動学的計測
 4.2.1 変位
 4.2.2 速度・加速度
 4.2.3 振動
4.3 温冷刺激の計測
4.4 機械特性の計測
 4.4.1 硬さの計測
 4.4.2 摩擦係数の計測
コラム:同じ物理刺激でも異なる感じ方? 社会と力触覚

5.生理学実験と計測手法
5.1 実験計画と仮説
5.2 陽性対照と陰性対照
5.3 交絡要因
5.4 被験者内要因と被験者間要因
5.5 従属変数と独立変数
5.6 実験参加者の選定
5.7 事前登録と再現性の危機
5.8 倫理委員会
5.9 計測方法
 5.9.1 脳と脳機能イメージング
 5.9.2 ベルベットハンド錯覚に関わる脳内ネットワーク
 5.9.3 末梢の活動の計測

6.知覚特性の測定・心理物理測定法
6.1 主観的等価点,弁別閾と検出閾
6.2 古典的な心理物理測定法
 6.2.1 恒常法
 6.2.2 極限法
 6.2.3 調整法
6.3 適応的な心理物理測定法:階段法
6.4 感覚の数量化・尺度化
 6.4.1 感覚量
 6.4.2 マグニチュード推定法
 6.4.3 SD法

7.物理モデリング
7.1 生体の物理モデリング
7.2 皮膚シミュレーション
 7.2.1 皮膚シミュレーションの概要
 7.2.2 皮膚を平面形状と仮定した物理モデル
 7.2.3 皮膚の形状を再現した物理モデル
 7.2.4 皮膚シミュレーションの応用事例
7.3 機械受容器シミュレーション
 7.3.1 機械受容器シミュレーションの概要
 7.3.2 機械受容器の物理モデル
7.4 皮膚-機械受容器シミュレーション

8.センサー
8.1 力触覚センサーの基礎
 8.1.1 検出する物理量
 8.1.2 主要な検出原理
 8.1.3 特性とその評価
 8.1.4 人間の特性と触覚センサー
 8.1.5 空間分布計測方法と比較
 8.1.6 センサーを構成する材料
8.2 さまざまな力触覚センサー
 8.2.1 検出原理ごとの事例と比較
 8.2.2 検出対象ごとの事例

9.触覚理解のための信号処理
9.1 生体と機械の触覚信号処理
9.2 ハードウェアレベルでの信号処理
9.3 ソフトウェアレベルでの信号分析
 9.3.1 周波数情報に基づく信号分析
 9.3.2 機械学習に基づく信号分析

第 III 部 触覚の提示

10. 提示法概論
10.1 力触覚情報の提示の目的
10.2 力触覚の機能と提示
 10.2.1 手の機能と触覚
 10.2.2 触覚,アクティブタッチ,把持操作とハプティクス
 10.2.3 身体図式の認識と触覚
 10.2.4 手への力触覚提示の研究史
 10.2.5 足の機能と触覚
 10.2.6 音と触覚
 10.2.7 感情的触覚とソーシャルタッチ
10.3 力触覚提示の階層構造
10.4 刺激の作り方
 10.4.1 対象ベース
 10.4.2 数理モデルベース
 10.4.3 記録ベース
コラム:触覚ディスプレイと力覚ディスプレイ

11. 振動刺激
11.1 振動提示デバイス
 11.1.1 振動アクチュエーターの種類
 11.1.2 振動提示の身体部位
11.2 振動レンダリングのアプローチ
 11.2.1 数理モデルベースの振動レンダリング
 11.2.2 記録ベースの振動レンダリング
 11.2.3 知覚ベースの振動レンダリング
11.3 目的別の振動レンダリング手法
 11.3.1 振動パターンの提示と識別性
 11.3.2 衝突感
 11.3.3 クリック感
 11.3.4 テクスチャ感
11.4 振動による臨場感・没入感の表現
 11.4.1 振動刺激と臨場感
 11.4.2 音響信号に基づく振動生成技術
 11.4.3 振動の空間表現技術

12. 力覚
12.1 力覚提示デバイス
 12.1.1 力覚提示デバイスとは
 12.1.2 接地型
 12.1.3 装着型
 12.1.4 非接地型
 12.1.5 遭遇型
 12.1.6 その他のアプローチ
 12.1.7 低コスト化・軽量化に向けて
12.2 レンダリング手法
 12.2.1 干渉計算
 12.2.2 物体表現
 12.2.3 デバイスの制約を考慮した設計法
12.3 リーダー・フォロワー制御とバイラテラル制御
 12.3.1 リーダー・フォロワー制御とは
 12.3.2 基本的なバイラテラル制御
 12.3.3 改良されたバイラテラル制御
12.4 疑似力覚
 12.4.1 疑似力覚とは
 12.4.2 限定型
 12.4.3 代替型
 12.4.4 疑似力覚提示手法の問題

13. 温度感覚の提示
13.1 温度感覚の提示方法
 13.1.1 皮膚温度を変化させる手法・接触式
 13.1.2 皮膚温度を変化させる手法・非接触式
 13.1.3 皮膚温度を変化させない手法
13.2 温度感覚の計測・レンダリング
 13.2.1 温度計測手法
 13.2.2 温度変化の算出
13.3 温度感覚提示の注意点

14. 新しい触覚の提示手法
14.1 サーフェイスハプティクス
 14.1.1 サーフェイスハプティクスとは
 14.1.2 静電気力による方法
 14.1.3 たわみ振動による方法
 14.1.4 縦振動による方法
 14.1.5 弾性表面波による方法
14.2 超音波による空中ハプティクス
 14.2.1 超音波による遠隔触覚提示
 14.2.2 基本原理と単一焦点の特性
 14.2.3 超音波提示デバイス
 14.2.4 変調による感度の向上
 14.2.5 空中映像への触覚提示
 14.2.6 それ以外の触覚提示応用
14.3 神経刺激ハプティクス
 14.3.1 神経電気刺激
 14.3.2 神経刺激による触覚提示
 14.3.3 神経刺激による力覚提示
14.4 硬軟感・やわらかさ感レンダリングと提示デバイス
 14.4.1 やわらかさの知覚機序
 14.4.2 CASR原理に基づくやわらかさ提示手法

第 IV 部 触覚の応用

15. 触覚の応用概論
15.1 応用の対象である力覚,触覚,触感の違い
15.2 応用における「目的」への着目
15.3 「目的」に基づく応用の分類

16. 触感を設計する
16.1 プロダクトの触感
16.2 触感の設計技術
 16.2.1 触感の設計技術
 16.2.2 触感の評価・生成技術
16.3 触感設計の事例
 16.3.1 触感のデジタルデザイン事例
 16.3.2 運動感覚のデジタルデザイン事例

17. 触感を評価する
17.1 なぜ触感を評価するのか?
17.2 触感はどのようにして評価されてきたか?
 17.2.1 摩擦試験機型
 17.2.2 指モデル接触子
 17.2.3 ポータブル型
 17.2.4 指装着型・フォースプレート型
 17.2.5 圧縮型
17.3 進化する触感評価システム
 17.3.1 力触覚刺激を捉える汎用センサー
 17.3.2 接触の分布を捉える汎用センサー
 17.3.3 ロボット用の触覚センサー

18. 触感を伝える
18.1 触感の伝送
 18.1.1 触覚の三原色
 18.1.2 触覚の双方向性の活用
 18.1.3 触覚伝送のアレンジ
18.2 触覚の伝送の応用例
 18.2.1 触覚の記録と再現
 18.2.2 触覚の共有

19. 触感を変容する
19.1 複合的な触感
19.2 環境型
19.3 外部支援型
 19.3.1 アシストタイプ
 19.3.2 介在タイプ
19.4 ウェアラブル型
 19.4.1 刺激追加
 19.4.2 皮膚特性変化
19.5 クロスモーダル型
19.6 触覚の変容手法の課題と応用性

20. 触覚で代行する
20.1 感覚代行の歴史
20.2 視覚の代行
20.3 聴覚の代行
20.4 身体の代行

21. 触覚をエンタテインメントにする
21.1 静的活動「見る・聴く」(映画,ライブなど)事例
 21.1.1 ウェアラブルハプティクス Hapbeat
 21.1.2 アップル iPhone
 21.1.3 D-BOX の家庭向けハプティックシート
 21.1.4 Haptic Vest
 21.1.5 Newcastle FC sensory shirts
 21.1.6 WOWOW
 21.1.7 Powersoft Haptic Tech
21.2 静的活動「遊ぶ」(ゲームなど)事例
 21.2.1 プレイステーション・コントローラー
 21.2.2 bHaptics TactSuit
 21.2.3 Razer ハプティックゲーミングクッション
 21.2.4 グローブ型ハプティックデバイス
 21.2.5 Sandbox にて触覚技術の活用
 21.2.6 ゲームセンターにおける触覚技術の応用
 21.2.7 テーマパークで触覚技術の活用
21.3 動的活動「巡る」(美術館,観光など)事例
 21.3.1 車載ハプティック音楽
 21.3.2 Sony Haptic Floor
 21.3.3 電通デジタル「超さわれる美術館」
 21.3.4 風ハプティクス
21.4 ハプティクス技術のエンタメ領域への実装分野
コラム:ハプティクスのマーケットとELSI

引用・参考文献
索引
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著者からのメッセージ
触覚研究は多くの学問分野が交差する,発展が目覚ましく刺激的な領域です。「触覚を学びたいが,どこから手を付ければよいかわからない」という声を耳にすることがあります。本書は,そのような初学者が迷わずに入り込める「最初の入口」となることを目指して執筆されました。先人たちが築き上げてきた「触覚学」の知見を共有し,読者の皆さんが新しい触覚体験やインタフェースを創造するための強固な土台となれば幸いです。
キーワード
バーチャルリアリティ/ハプティクス/触覚/機械受容器/皮膚感覚/自己受容感覚/触覚センサ/触覚ディスプレイ/触錯覚/クロスモーダル
株式会社 コロナ社