Design and Implementation of an Interactive Surface System with Controllable Shape and Softness

「平面的で硬い」という従来のディスプレイの物理的制約は、ユーザが3次元的な形状を有するデータを扱う場合や触覚的な情報を有するデータと対話する場合に様々な制限を与えている. また, 平面的なディスプレイ上で複雑な立体形状を閲覧・モデリングするためには, 頻繁な視点移動や複雑な頂点操作等を伴うGUI操作が必要である. このような問題を解決するため, 砂, 粘土のような非平面的・柔軟な素材をサーフェスに取り入れて, 従来のディスプレイにできない異なるインタラクションを可能にした研究が行われていたが, 一つのデバイスで異なる物理性質を表現できるディスプレイはあまり研究されていない.本研究は細かなパーティクルと気圧操作による硬さ制御技術に着目し, 硬度可変ディスプレイの実装を行った. 硬さ制御によって, 軟らかいときに形状の変形や, 用途に応じて形状を維持することもできる.このディスプレイの可能性を探るため, 硬さ制御を利用したモデリングアプリケーションを開発した. このアプリケーションでは, モデリング操作に応じて, 適切な硬さを選択する事ができ, モデルが完成した時にディスプレイを硬化し形状を維持させることが可能である.また, 深度カメラを用いることで, タッチ入力による彩色が可能になり, 作成したモデルをスキャンし, CADデータとして保存することもできる. さらに, 3Dプリンターで出力することも可能にした.このシステムは、従来のモデリング操作をより直感的する事ができるが, システム単独で形状を生成することができない. そこで, 本研究では粒子運搬技術を用いて, ディスプレイの形状アクチュエーション手法も提案する. この手法では, モデルの大まかな形状を生成することで, ユーザは形状の細部を自由にカスタマイズすることができる. この手法は, 硬さ制御技術と同じくパーティクルと空気アクチュエーションを用いているため, 低コストかつシンプルなシステムで実現することができる.電気通信大学201