特許 7176900 変形撮影装置、変形撮影支援装置および変形撮影方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】変形撮影装置、変形撮影支援装置および変形撮影方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20221115BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018171273

(22)【出願日】2018-09-13

(65)【公開番号】P2020041967

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000001959

【氏名又は名称】株式会社 資生堂

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(72)【発明者】

【氏名】金子 征太郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 叡

(72)【発明者】

【氏名】梶本 裕之

【審査官】續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０７５２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６７６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０２９２８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０７－０２８５０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－００１６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１４１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１４３９７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６１６８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００００３７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３０７７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影装置であって、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口と、
前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化を撮影するカメラ
を備え、
前記変形物が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、
前記領域が移動する方向と直交する方向の前記開口の幅は、前記領域が移動した際に、人が前記皮膚で開口を知覚できる幅よりも狭いことを特徴とする変形撮影装置。

【請求項2】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影装置であって、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口と、
前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化を撮影するカメラ
を備え、
前記対象物に、更なる開口が、前記領域が移動する方向と直交する方向に設けられ、
前記変形物で、前記開口と前記更なる開口を、同時に覆うことが可能に形成されることを特徴とする変形撮影装置。

【請求項3】

前記カメラは、前記変形物を、前記開口を介して異なる視点で撮影する複数のカメラである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の変形撮影装置。

【請求項4】

前記変形物の前記開口を覆う部分にマーカーが付される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の変形撮影装置。

【請求項5】

前記マーカーは、線で構成され、
前記線は、前記領域が移動する方向の前記開口の対向する２辺を延長した２つの直線と交わるように配設される
ことを特徴とする請求項４に記載の変形撮影装置。

【請求項6】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置であって、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口とを備え、
前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化が、カメラで撮影され、
前記変形物が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、
前記領域が移動する方向と直交する方向の前記開口の幅は、前記領域が移動した際に、人が前記皮膚で開口を知覚できる幅よりも狭いことを特徴とする変形撮影支援装置。

【請求項7】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置であって、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口とを備え、
前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化が、カメラで撮影され、
前記対象物に、更なる開口が、前記領域が移動する方向と直交する方向に設けられ、
前記変形物で、前記開口と前記更なる開口を、同時に覆うことが可能に形成されることを特徴とする変形撮影支援装置。

【請求項8】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置を用いた変形撮影方法であって、
前記変形撮影支援装置は、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口とを備え、
前記変形撮影方法は、
カメラが、前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化を撮影するステップ
を備え、
前記変形物が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、
前記領域が移動する方向と直交する方向の前記開口の幅は、前記領域が移動した際に、人が前記皮膚で開口を知覚できる幅よりも狭いことを特徴とする変形撮影方法。

【請求項9】

対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の前記変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置を用いた変形撮影方法であって、
前記変形撮影支援装置は、
対象面を有する対象物と、
変形物が前記対象面に接する領域に設けられ、前記領域が移動する方向と直交する方向を前記変形物で覆うことが可能で、前記対象物を貫通する開口とを備え、
前記変形撮影方法は、
カメラが、前記開口に接する前記対象面を前記領域が移動する間、前記対象物の前記対象面に対向する面の方向から、前記開口を介して、前記領域の移動に伴う前記変形物の変化を撮影するステップ
を備え、
前記対象物に、更なる開口が、前記領域が移動する方向と直交する方向に設けられ、
前記変形物で、前記開口と前記更なる開口を、同時に覆うことが可能に形成されることを特徴とする変形撮影方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を撮影するための変形撮影装置、変形撮影支援装置および変形撮影方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バーチャルリアリティ環境の実現のため、触感が生じるメカニズムを解明し、そのメカニズムに基づいて、理工学的に触感を実現することが期待されている。また化粧品等の触感が重要な工業製品の開発においても、触感が生じるメカニズムを解明することが求められている。

【0003】

ここで、「触感が生じるメカニズム」は、（１）皮膚と対象物の物理的相互作用、（２）物理的相互作用に伴う皮膚の変形から神経活動への変換、および（３）神経活動から脳内情報処理への変換と、（１）ないし（３）の複数層を経ることが知られている。触感が生じるメカニズムの各層のうち、（１）皮膚と対象物の物理的相互作用が、最も基礎的であると考えられる。

【0004】

しかしながら、触感は、皮膚と対象物が接触することで生じるので、接触に伴う皮膚の変形を直接的に観察できない場合がある。

【0005】

例えば、対象物表面に圧力分布センサを貼付して、皮膚の接触による圧力の変化を計測する方法が考えられる。しかしながら、対象物表面に圧力分布センサを貼付することによって、対象物の表面材質が大きく変化してしまい、対象物に対する触感を観察できない。

【0006】

また対象物を透明に変化させ、対象物越しに皮膚の変形を観察する方法がある（非特許文献１参照）。しかしながら、非特許文献１に記載の方法において、紙やすりのザラザラ表面のように、対象物の表面に微細な凹凸がある場合、対象物越しに皮膚を観察しようとしても、微細な凹凸によって対象物が曇りガラスのようにぼやけ、皮膚の変形を光学的に観察することができない。非特許文献１に記載の方法は、表面に微細な凹凸がなく、透明化が可能な対象物の場合に限られ、対象物に制限が生じる。

【0007】

このような問題を解決するために、透明かつ凹凸のある対象物を、シリコンオイル等の油であって同じ屈折率の液体に沈めることで、対象物を光学的に透明化する手法がある（非特許文献２参照）。非特許文献２に記載の方法によると、対象物の凹凸による光の屈折や散乱は原理的に生じないため、対象物の制限なく、対象物越しに皮膚の変形を観察することが出来る。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【文献】広光 慎一、前野 隆司、“物体把持時におけるヒト指腹部の固着・滑り分布と触覚受容器応答”、日本機械学會論文集 Ｃ編 68(667), 914-919, 2002年３月２５日

【文献】金子 征太郎、梶本 裕之、“テクスチャ面に対する指表面挙動の観察に関する諸考察”、一般社団法人 日本機械学会、ロボティクス・メカトロニクス 講演会２０１７、２０１７年１１月２５日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、何れの非特許文献も、対象物の制限なく、触感を適切に測定することはできない問題がある。

【0010】

非特許文献１は、表面に微細な凹凸がなく、透明化が可能な対象物の場合に限り、触感を測定可能である。非特許文献１は、布、木材のように、表面に微細な凹凸がある物、または透明化できない物を、対象物として選択できない問題がある。また非特許文献２において皮膚自体を液体に沈めるので、皮膚は液体の影響を受けて、対象物との本来の接触状況とは異なる変形が生じてしまう可能性がある。

【0011】

そこで、皮膚等の変形物が対象物上で動く際の変形物の変形を、適切に観察する方法の開発が期待されている。

【0012】

従って本発明の目的は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を適切に撮影するための変形撮影装置、変形撮影支援装置および変形撮影方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を撮影するための変形撮影装置に関する。本発明の第1の特徴に係る変形撮影装置は、対象面を有する対象物と、変形物が対象面に接する領域に設けられ、領域が移動する方向と直交する方向を変形物で覆うことが可能で、対象物を貫通する開口と、開口に接する対象面を領域が移動する間、対象物の対象面に対向する面の方向から、開口を介して、領域の移動に伴う変形物の変化を撮影するカメラを備える。

【0014】

変形物が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、領域が移動する方向と直交する方向の開口の幅は、領域が移動した際に、人が皮膚で開口を知覚できる幅よりも狭くても良い。

【0015】

カメラは、変形物を、開口を介して異なる視点で撮影する複数のカメラであっても良い。

【0016】

変形物の開口を覆う部分にマーカーが付されても良い。

【0017】

マーカーは、線で構成され、線は、領域が移動する方向の開口の対向する２辺を延長した２つの直線と交わるように配設されても良い。

【0018】

対象物に、更なる開口が、領域が移動する方向と直交する方向に設けられ、変形物で、開口と更なる開口を、同時に覆うことが可能に形成されても良い。

【0019】

本発明の第２の特徴は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置に関する。本発明の第２の特徴に係る変形撮影支援装置は、対象面を有する対象物と、変形物が対象面に接する領域に設けられ、領域が移動する方向と直交する方向を変形物で覆うことが可能で、対象物を貫通する開口とを備える。第２の特徴において、開口に接する対象面を領域が移動する間、対象物の対象面に対向する面の方向から、開口を介して、領域の移動に伴う変形物の変化が、カメラで撮影される。

【0020】

本発明の第３の特徴は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を撮影するための変形撮影支援装置を用いた変形撮影方法に関する。本発明の第３の特徴に係る変形撮影支援装置は、対象面を有する対象物と、変形物が対象面に接する領域に設けられ、領域が移動する方向と直交する方向を変形物で覆うことが可能で、対象物を貫通する開口とを備える。変形撮影方法は、カメラが、開口に接する対象面を領域が移動する間、対象物の対象面に対向する面の方向から、開口を介して、領域の移動に伴う変形物の変化を撮影するステップを備える。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を適切に撮影するための変形撮影装置、変形撮影支援装置および変形撮影方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態に係る変形撮影装置の斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る変形撮影装置の上面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る変形撮影装置の側面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る変形撮影装置のＡ－Ａ断面図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る変形撮影装置のＢ－Ｂの断面図である。

【図6】本発明の実施の形態において、変形物に付されるマーカーを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。

【0024】

（変形撮影装置）
図１ないし図５を参照して、本発明の実施の形態に係る変形撮影装置１を説明する。本発明の実施の形態において変形撮影装置１は、対象物２の対象面３を変形物８が移動した際の変形物８の変形を撮影する。変形撮影装置１は、紙やすりを指で摺動するなど、移動を伴う変形物８による触感の変化を撮影する。変形撮影装置１が撮影した画像データは、対象面３を変形物８が移動した際の、変形物８の変形の時間的変化を表す。変形撮影装置１は、対象物２上を変形物８が移動することにより、変形物８が対象物２のテクスチャの影響を受けて変形した際の、対象物２と変形物８の物理的相互作用を把握することを可能にし、触感が生じるメカニズムの一つを解明することができる。

【0025】

図２ないし図５に示すように、対象物２は、変形物８が対象物２に接して移動することにより、変形物８の変形を引き起こす。対象物２は、粘弾性物体であって、紙ヤスリ、人の皮膚、人の皮膚を模した物、布、木、タイヤの走行面等である。対象物２は、皮膚または皮膚を模した物でも良いし、これらに化粧品が塗布された物であっても良い。また対象物２は、固体に限らず、人肌ゲルのような柔軟物、スプレーのりのような粘着物であっても良い。なお、本発明の実施の形態において対象物２は、透明でなくてもよく、任意の色を有する。

【0026】

変形物８は、対象物２に接して移動することにより変形が生じる。変形物８は、人の皮膚、人の皮膚を模した物、タイヤ等である。

【0027】

本発明の実施の形態において、変形物８が、指等の人の皮膚であって、移動は、対象面３上を指で滑らせて動かす（摺動する）場合を説明するが、変形物８および移動は、これに限らない。例えば変形物８は、対象面３上の移動によって変形を伴うものであれば良く、例えば、道路上を走行するタイヤ等であっても良い。また移動は、指を摺動するなど、変形物８のうち対象面３に接する領域を変更することなく移動する（ずらす）場合、タイヤで走行するなど、変形物８のうち対象面３に接する領域を変更しながら移動する（回転して移動する）場合などを含む。

【0028】

図１に示すように、変形撮影装置１は、対象物２（第１の対象物２ａおよび第２の対象物２ｂ）、支持台５、力覚センサ６およびカメラ７（第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂ）を備える。

【0029】

対象物２は、対象面３を有する。対象面３は、指などの変形物８に触感を生じさせる面である。対象面３を変形物８が移動する際、対象面３のテクスチャによって、変形物８における変形が引き起こされる。

【0030】

対象物２に、対象物２を貫通する開口４が設けられる。開口４は、変形物８が対象面を移動する位置に設けられる。開口４は、長手方向と短手方向を有する矩形形状であって、長手方向はＸ軸方向であり、短手方向はＹ軸方向である。変形物８は、開口４の長手方向（Ｘ軸方向）に、開口４に接する対象面３上を摺動する。図３等に示すように、開口４の長手方向を変形物８が移動する際、図３および図５に示すように、移動する方向と直交する方向（開口４の短手方向、Ｙ軸方向）を変形物８で覆うことが可能に形成される。

【0031】

本発明の実施の形態において、対象物２が、第１の対象物２ａおよび第２の対象物２ｂにより構成され、第１の対象物２ａおよび第２の対象物２ｂを離して設置することで開口４を形成する場合を説明するが、これに限らない。例えば、１つの板状に形成される対象物２に、対象物２を分断することなく開口４が設けられても良い。

【0032】

支持台５は、板状に形成される。支持台５の上に、第１の対象物２ａおよび第２の対象物２ｂが設けられる。支持台５は、開口４の位置に、支持台５を貫通する開口が設けられる。支持台５の開口は、Ｘ軸方向において、変形物８が移動するＸ軸方向の長さと比べて同じまたは長く形成され、Ｙ軸方向において、開口４のＹ軸方向の長さと比べて同じまたは長く形成される。また支持台５の４角のそれぞれに、力覚センサ６が設けられる。

【0033】

力覚センサ６は、変形物８が対象面３に接しながら移動する際に生じた加重を計測する三軸力センサ、六軸力センサ等である。本発明の実施の形態では、支持台５の４角のそれぞれに、合計４つの力覚センサ６が設けられる場合を説明するが、力覚センサの数は、３つ以下でも良いし、５つ以上でも良い。力覚センサ６により計測された加重は、変形物８の変形との相関関係を求めるために用いられる。

【0034】

第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂは、変形物８を、開口４を介して異なる視点で撮影する。第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂは、開口４に接する対象面３を変形物８が移動する間、対象物２の対象面３に対向する面の方向から、開口４を介して、対象面３の移動に伴う変形物８の変化を撮影する。第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂは、第２の対象物２ｂおよび支持台５よりも下方であって、変形物８の移動方向に離れて設けられる。より理想的には、第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂは、開口４に対して垂直なＸＺ平面の異なる位置にそれぞれ設けられる。

【0035】

第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂの撮影範囲は、図２に示すように、それぞれ、開口４を覆いながら移動する変形物８を含む。第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂから伸びる一点鎖線は、各カメラの撮影範囲を示す。第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂで、変形物８を撮影して得られた各画像データから、ステレオビジョン方式により、変形物８のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３次元の動きを把握することができる。対象物２が、人肌ゲルのような柔軟物、スプレーのりのような粘着物である場合、変形物８の変形はＺ軸方向にも発生すると考えられるので、ステレオビジョン方式を採用することは好適である。

【0036】

なお本発明の実施の形態において、２台のカメラ７を有する場合を説明するが、これに限られない。例えば３台以上のカメラ７を設けて、ステレオビジョン方式により変形物８の三次元の変形を把握しても良い。また１台のカメラ７を設けて、変形物８の二次元の変形（ＸＹ平面上の変形）を把握しても良い。

【0037】

第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂは、変形物８の変形を把握するために、変形物８の変形時の振動周波数よりも高い周波数で撮影される。皮膚の触覚は、数Ｈｚから１ｋＨｚ程度までの振動を捉えることが出来ることが知られている。特に振動を捉える二種類の受容器Meissner小体およびPacini小体は、それぞれ３０Ｈｚおよび２４０Ｈｚ付近に共振ピークを持つ。従って、変形物８が皮膚である場合、カメラ７は、これらの周波数よりも充分に高い周波数で撮影可能である必要があり、例えば、１ｋＨｚ等の周波数で撮影可能な高速カメラが好ましい。

【0038】

また、第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂがそれぞれ同時に撮影した画像データを特定するために、変形撮影装置１は、発光と点滅を繰り返す発光素子（図示せず）をさらに備えても良い。発光素子による発光は、第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂの各撮影範囲の重複範囲で観察可能に形成される。第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂがそれぞれ撮影した動画データのうち、発光素子による発光が確認されるタイミングの画像データが、同時に撮影した画像データとして特定される。これにより、高周波数で撮影される２つの画像データを同期させ、ステレオビジョン方式に用いることができる。

【0039】

なお本発明の実施の形態において、変形撮影装置１の各部のうち、第１のカメラ７ａおよび第２のカメラ７ｂを除く構成を、変形撮影支援装置と称しても良い。

【0040】

（開口）
第１の対象物２ａおよび第２の対象物２ｂの間に形成される開口４は、変形物８の移動方向（Ｘ軸方向）に長く形成される。移動方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の幅は、移動方向に比べて、ごく狭く形成され、変形物８によって覆われる。

【0041】

開口４の幅は、変形物８の種類は、変形物８の変形を測定する精度等に応じて適宜設定される。例えば変形物８が人の皮膚の場合、開口４の幅は、具体的には、０．１ｍｍないし５．０ｍｍの範囲で、より好ましくは、０．１ｍｍないし０．５ｍｍの範囲である。

【0042】

変形物８のうち開口４を覆う領域は、対象面３に接しないので、対象面３による直接的な物理的相互作用の影響を受けない。一方、変形物８のうち開口４を覆う領域に隣接する領域は、開口４に隣接する対象面３に当接するので、対象面３による物理的相互作用の影響を受けて変形する。変形物８のうち開口４を覆う領域は、隣接領域における変形が伝播し、対象面３による変形が生じる。本発明の実施の形態に係る変形撮影装置１は、このように、対象面３に当接する領域における変形の伝播により、変形物８のうち開口４を覆う領域に生じた変形を、開口４を介してカメラ７で撮影した画像データを出力する。このような画像データによって、変形物８で対象物２の対象面を移動する際の変形が、高い時間的かつ空間的解像度で、観察することが可能になる。

【0043】

本発明の実施の形態において、開口４のＹ軸方向の中心において変形が生じるように、開口４の幅（Ｙ軸方向の長さ）は、形成されることが好ましい。開口４のＹ軸方向の中心では、開口４のＸ軸方向の対向する２辺のそれぞれから伝播した変形が生じるため、開口４がない状態で対象面３を変形物８が移動した状態に近い状態で、変形を観察することが可能になる。

【0044】

また、人の触覚に依存する変形を観察する場合、カメラ７は、人が知覚可能な変形を撮影できれば足りる。従って、変形物８が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、移動する方向と直交する方向の開口４の幅は、対象面３を移動した際に、人が皮膚で開口４を知覚できる幅よりも狭い。開口４の有無によって人の知覚が変化しないように、開口４の幅が形成されることにより、人が知覚可能な皮膚の変形を撮影し、分析することが可能になる。

【0045】

発明者らの知見によると、変形物８が、人の指先の皮膚または人の指先の皮膚を模した物である場合、開口４の幅は、０．２ｍｍ以下が好ましい。また個人差等を考慮して、開口４の幅が０．１ｍｍ程度であれば、人が知覚可能な変形を撮影できると考えられる。

【0046】

例えば、平滑な鉄板に設けられた開口を指先で触る場合、人は、０．９ｍｍ程度の幅まで知覚できず、開口の長手方向に摺動する場合、０．２ｍｍ程度の幅まで知覚できないことが知られている。また発明者らの知見によると、指先が触る対象面が荒くなると、摺動時の知覚閾値は上昇する。従って、化粧品を塗布した皮膚変形を観察する際、対象面３は顔の頬等になり、開口４の幅が２ｍｍ程度であっても変形を観察できる可能性があると考えられる。

【0047】

また身体部位によって感度は変わるため、開口４の幅は、開口をふさぐ身体部位によっても異なると考えられる。皮膚の二点弁別閾は、指先で１．５ｍｍ程度である一方、掌で８ｍｍ程度、腕で数ｃｍ程度となる。このため、指以外の身体部位で対象面３を摺動する場合、開口４に求められる幅の上限値は、指で摺動する場合の上限値より大きくなると予想される。例えば、掌で頬を摺動する際の指の変形を測定するための開口４の幅は、指で頬を摺動する際の指の変形を測定するための開口４の幅よりも広い場合がある。

【0048】

このように、開口４の幅は、対象面３および変形物８の特性により適宜設定される。また上記では、変形物８が人の身体部位である場合を説明したが、対象物２がタイヤ等の場合でも、変形を特定する目的に対応する精度等に応じて、開口４の幅は適宜設定される。

【0049】

（マーカー）
図２等に示すように、変形物８の開口４を覆う部分にマーカー９が付されることが好ましい。マーカーを付すことにより、カメラ７が撮影した画像データにおいて、マーカーを追尾して変形を観測することができる。マーカー９は、点でも線でもよく、また、指紋または黒子、タイヤの溝など、変形物８に元々付されているものでも良い。

【0050】

マーカー９が線で構成される場合、マーカー９の移動を視覚化できるように、マーカー９は、変形物８が移動する方向よりＸＹ平面上で傾く様に形成される。具体的には、マーカー９の線は、開口４の移動する方向（Ｘ軸方向）の対向する２辺を延長した２つの直線と交わるように配設される。

【0051】

またマーカー９は、互いに平行な複数の線で構成されることが好ましい。マーカーが複数の線で構成されることにより、変形物８のより広い領域の変形を、観察することができる。このとき、複数の線が等間隔で配設されることにより、マーカー９の線の間隔によって、変形物８の変形の特定が容易になる。

【0052】

マーカー９は、図６（ａ）に示すように、マーカー９を構成する各線が、変形物８の移動方向（Ｘ軸方向）に直交するように、Ｙ軸方向に沿って設けられることが好ましい。これにより、マーカー９の移動を容易に視認できる。

【0053】

さらに、カメラ７が撮影した画像データにおいて、マーカー９を構成する各線と、格子状に配設される画素の行とが平行になるように形成されることが好ましい。この場合、図６（ｂ）に示すように、画像データの格子状に配設される画素の行（Ｙ軸方向の行）と、マーカー９を表示する画素が平行になり、マーカー９を表示する画素の数が抑制される。マーカー９を表示する画素とマーカー９以外を表示する画素の画素値の差分が大きくなり、マーカー９を表示する画素を容易に特定でき、好適である。

【0054】

これに対し、マーカー９を表示する画素が、格子状に配設される画素の行に対して傾きを有する場合、マーカーを構成する画素が多くの画素で観察されることになる。マーカーを表示する画素とマーカー以外を表示する画素の画素値の差分が小さくなり、マーカーを表示する画素の特定が困難な場合がある。

【0055】

このような本発明の実施の形態に係る撮影装置１によれば、対象物の対象面を変形物が動く際の変形物の変形を適切に撮影する。これにより、対象面３を摺動する際に人が感じる触覚を定量化することが可能になる。ザラザラ、サラサラ、ツルツル、ゴツゴツ等のオノマトペで表現される主観的触感と、皮膚等の変形物８の空間的な変形やその周波数成分等との対応関係を発見することが可能になる。

【0056】

また触覚を定量化することにより、その触覚を提示する触感ディスプレイを設計することも可能になる。例えば、ある素材の感覚を提示するために、その素材を対象面に設定した変形撮影装置１で変形物８の変形を撮影して、変形を定量化する。さらに触感ディスプレイが、定量化された変形を提示することにより、その素材がなくとも、その素材と同様の触感を提示することが可能になる。

【0057】

また、主観的触感と変形物８の変形の対応関係を発見し、変形物８の変形を提示する触感ディスプレイを設計可能であるので、ある主観的触感を発生させるためのディスプレイを設計することが可能になる。

【0058】

また手触りの必要な工業製品の開発に適用して、開発工程の短縮化にも寄与する。例えば、化粧品の開発においては「試作品」と「主観的触感」の対応関係を、試作品ごとに大量の被験者によって行う場合がある。大量の被験者が必要となる一つの理由は、主観的触感は個人差が大きく、各被験者の回答が安定しないためである。

【0059】

主観的触感は、「対象物体」→「皮膚変形」→「主観的触感」という経路で生成されると考えられるが、本発明の実施の形態に係る変形撮影装置１によれば、「皮膚変形」→「主観的触感」のマッピングが明らかになる。従って、化粧品を塗布した皮膚、またはそれを模した物を対象面３に設定して変形撮影装置１で撮影することで、被験者から主観的触感を得ることなく、化粧品等が発揮する主観的触感を推測することが可能になる。被験者に対する試験を行わないことから、開発過程の短縮化に貢献する。また、皮膚のかわりに、皮膚と同等の表面材質を持った人工皮膚を用いても良い。

【0060】

さらに、本発明の実施の形態に係る変形撮影装置１は、皮膚における変形を撮影するのみならず、その他の物にも適用することが可能になる。例えば変形物８にゴム製のタイヤを用いることにより、タイヤと路面との間で生じる物理現象の詳細な解明に貢献することも可能である。

【0061】

（第１の変形例）
本発明の実施の形態において、対象面３の上を変形物８が移動する場合を説明したが、これに限られない。変形物８が固定され、対象面３（または対象面３を含む対象物２）が移動しても良い。換言すると、変形撮影装置１において、対象面３のうち、変形物８が接する領域が移動すれば良い。

【0062】

この場合、対象物２に設けられる開口４の位置は、変形物８が対象面３に接する領域である。変形物８は、開口４の変形物８が対象面３に接する領域が移動する方向と直交する方向（開口４の短手方向）を覆う。

【0063】

またカメラ７は、開口４に接する対象面３において、変形物８が接する領域が移動する間、対象物２の対象面３に対向する面の方向から、開口４を介して、変形物８が接する領域の移動に伴う変形物８の変化を撮影する。

【0064】

変形物８が、人の皮膚または人の皮膚を模した物である場合、変形物８が接する領域が移動する方向と直交する方向の開口４の幅（開口４の短手方向の長さ）は、変形物８が接する領域が移動した際に、人が皮膚で開口を知覚できる幅よりも狭い。

【0065】

マーカー９が、線で構成される場合、線は、開口４の、変形物８が接する領域が移動する方向の対向する２辺を延長した２つの直線と交わるように配設される。

【0066】

開口４が複数ある場合、これら複数の開口４は、変形物８が接する領域が移動する方向と直交する方向に並べられる。このとき変形物８は、これら複数の開口４を同時に覆うことができるように、複数の開口４の距離は調整される。

【0067】

これにより変形撮影装置１は、対象物の対象面のうち変形物が接する領域が移動する際の変形物の変形を適切に撮影することが可能になる。

【0068】

（第２の変形例）
本発明の実施の形態において、変形物８が、１本の開口４のみを覆う場合を説明したがこれに限らない。変形物８が、複数の開口を覆っても良い。具体的には、対象物２に、更なる開口が、開口４の移動する方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に設けられ、変形物８で、開口４と更なる開口を、同時に覆うことが可能に形成される。変形物８は、Ｙ軸方向に平行して並ぶ２つの開口を同時に覆って、Ｘ軸方向に摺動する。例えば、指の腹の部分と脇の部分とでは、形状、感覚等が異なり、触覚も異なる場合がある。複数の開口を変形物８で同時に覆うことにより、開口を覆う変形物８の位置に応じて異なる変形を、同時に観察することが可能になる。

【0069】

（第３の変形例）
変形物８は、変形物８の自力で動いても良いし、変形物８を有するロボットアームにより動かされても良い。変形物８が人の指の場合、人が、変形物８を開口４に沿って動かしても良いし、ロボットアームが、変形物８を開口４に沿って動かしても良い。また指等の変形物８を支持する単軸ロボット等が、変形物８を開口４に沿って動かしても良い。変形物８が、ロボットアーム、単軸ロボット等によりにより動かされる場合、変形物８が移動する速度等を測定して、変形物８における変換との相関関係を導くことも可能になる。

【0070】

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態と第１ないし第３の変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。

【0071】

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0072】

１ 変形撮影装置
２ 対象物
３ 対象面
４ 開口
５ 支持台
６ 力覚センサ
７ カメラ
８ 変形物
９ マーカー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】