説明

視覚障害者向けナビシステム

【課題】ユーザである視覚障害者にとって不可欠の視覚的空間的情報を、聴覚を通じて効率的かつ正確に伝え、ユーザが簡明かつ自然に認識できる視覚障害者向けナビシステムを提供する。
【解決手段】本発明による視覚障害者1向けナビシステムは、携帯電話網、又は携帯電話網とGPSを用いた視覚障害者用ナビシステムであって、視覚障害者をナビするための対象物の輪郭を含む空間情報が、音像定位位置が前記輪郭e1,e2,e3,e4,e5に沿って移動する音源によって前記視覚障害者1に伝えられることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は視覚障害者向けのナビシステムに係り、特に、音声の定位を利用して空間認識を支援することによる視覚障害者向けのナビシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ナビシステムはユーザ(視覚障害者)を目的地に誘導するために地図、道路状況などの空間情報を与えるものであり、そのため一般には、ユーザが目的地を告げると(ステップ0)、ユーザの現在位置を認知し(ステップ1)、ユーザの進行すべきルートと途中のポイント(交差点、横断歩道、階段など)を決定し(ステップ2)、ユーザの進行による現在位置をトレースし(ステップ3)、ユーザが次のポイントに到達すると、そのポイントの属性データ(位置、形状など)をユーザに伝達し、表示する(ステップ4)必要がある。
【0003】
このうちステップ1、3に対しては、最近はGPS(衛星による位置決めシステム)、及び/又は携帯電話によるものが各種提案されている。
(ここで「携帯電話」は狭義の音声だけではなく、画像などのデジタルデータの送受信を扱う「移動無線」又は「移動通信」を表わすものとする。)
またステップ2に対しては、ユーザが携帯する携帯電話端末のCPUと、それが携帯電話網を介して接続されたサーバとの協働によるものが各種提案されている。
またステップ4に対しては、健常者を対象とする場合は、カーナビに代表されるように、地図・見取り図などの視覚的表示が可能である。
【0004】
しかしながらユーザが視覚障害者の場合は、ステップ4において視覚的表示が不可能であるので、視覚的表示以外の表示、多くの場合聴覚的表示に頼ることになる。
それだけでなく、健常者にとっては視覚的に自明な情報を、詳細に伝達しなければならない。
そこで、このような視覚障害者向けナビシステムとして各種のものが提案されている。
【0005】
そのうち最も基本的でかつ普及しているのが、歩道に敷設された視覚障害者用誘導ブロックであるといえる。
この場合、対象とする視覚障害者(以下、単にユーザという)が杖先で誘導ブロックに触るという触覚的表示により、ステップ0とステップ4に係る情報の一部が伝えられる。
ただし、通常の誘導ブロックにはステップ1〜3が無いので、ユーザの現在位置の決定、進行すべきルートの決定などはユーザ自身の記憶に頼るしかない。
【0006】
例えば特許文献1〜3には、誘導ブロックと杖先に非接触型ICチップ(タグとタグリーダ)などの信号授受回路を埋め込み、これを介してユーザとサーバの間に音声通信ネットワークを形成したナビシステムが開示されている。
本方式によれば、ステップ1〜3に係る情報をユーザに伝達することができる。
本方式は、誘導ブロックという既存のインフラを活用するものであるが、非接触型ICチップの埋め込み及びサーバとの通信回線の形成など誘導ブロックに関連して膨大な追加インフラを必要とするという問題がある。
【0007】
そこでステップ1〜3に係るインフラ投資を最小限に抑えるためには、携帯電話及び/又はGPSを用いる方法が有力である。
例えば、特許文献4、5には各々、携帯電話網、GPSと携帯電話網、による方法が開示されており、さらに特許文献6には、携帯電話網に加えてその携帯電話端末のデジタルカメラ機能を活用する方法が開示されている。
【0008】
以上の従来技術に共通するのは、ステップ3が聴覚的表示に依存し、しかも通常の音声表示に依存していることである。
ステップ3でユーザに伝えたい情報は殆ど全て視覚的・空間的情報であり、これを音声情報に変換するのは一般に非効率的かつ不正確になり易い。
【0009】
特許文献7には、次のポイント(交差点、障害物など)までの距離を音声ではなく、音の高低に変換し、ポイントの種類を音色の差に変換して伝える技術が開示されている。
また特許文献8には、同様のポイントまでの距離を音の仰角に変換して伝える技術が開示されている。
両者ともにユーザが専用のステレオヘッドフォンを着用することを想定しており、音の水平面上での方角はポイントの方向に一致させる。
【0010】
しかしながら、このようにポイントまでの距離を音の高低や仰角に変換すると、ユーザの認識が困難になりがちで、かえって致命的な誤解を招く恐れがある。
また、道路、横断歩道、歩道橋、駅のプラットフォームなどのように長さ・幅のあるポイントの表現が困難である。
【0011】
【特許文献1】特開2005−274245号公報
【特許文献2】特開2005−046607号公報
【特許文献3】特開2000−000262号公報
【特許文献4】特開2001−175987号公報
【特許文献5】特開2003−098953号公報
【特許文献6】特開2002−098548号公報
【特許文献7】特開2004−105685号公報
【特許文献8】特開2005−333621号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
上記のような視覚障害者向けナビシステムにおける諸問題、特に上記のステップ5に係る諸問題を解決するためになされた本発明の目的は、ユーザである視覚障害者にとって不可欠の視覚的空間的情報を、聴覚を通じて効率的かつ正確に伝えることができる視覚障害者向けナビシステムを提供することにある。
【0013】
本発明の他の目的は、ユーザである視覚障害者が不可欠の視覚的空間的情報を聴覚を通じて簡明かつ自然に認識できる視覚障害者向けナビシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記の課題を解決するためになされた本発明による視覚障害者向けナビシステムは請求項1に示すように、携帯電話網、又は携帯電話網とGPSを用いた視覚障害者用ナビシステムであって、視覚障害者をナビするための対象物の輪郭を含む空間情報が、音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源によって前記視覚障害者に伝えられることを特徴とする。
【0015】
また請求項2に示すように、少なくとも、前記視覚障害者が装着する、前記携帯電話網を介して音声及びデータ受発信が可能であり、かつ方位センサを内蔵するヘッドセットと、前記ヘッドセットと前記携帯電話網を介して接続されたサーバを含み、視覚障害者が携帯電話端末を介してサーバに目的地を告げる段階と、サーバが前記携帯電話網及び/又はGPSを介してヘッドセットの位置を検出し、前記方位センサにより視覚障害者の方向を検出して視覚障害者の現在位置と進行方向を認知する段階と、サーバが目的地に至るルートと途中のポイントを前記対象物として決定する段階と、サーバが視覚障害者の進行による現在位置を携帯電話網、又はGPSを介してトレースする段階と、視覚障害者が前記ポイントに到達すると、サーバが前記ポイントの輪郭を含む属性データを前記ヘッドセットに送信する段階と、前記ヘッドセットが、前記ポイントの輪郭を音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源からの音に変換して視覚障害者に伝える段階と、を含むことを特徴とする。
【0016】
また請求項3に示すように、前記音像定位された音源からの音は、視覚障害者の頭部伝達関数をシミュレートするフィルタ演算により原音から算出されることを特徴とする。
【0017】
また請求項4に示すように、前記ポイントが道路であり、前記音源の音像定位位置が、前記道路の、視覚障害者の現在位置に近い側の辺(辺Aとする)の現在位置に最も近い位置からスタートして、第1の音色で辺Aに沿って長手方向に移動し、第2の音色で道路を幅方向に横断し、第3の音色で現在位置と反対側の道路の辺(辺Bとする)に沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Bに沿って移動し、第4の音色で道路を幅方向に横断し、第5の音色で辺Aに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻った後、第6の音色で横断歩道の辺A側の位置から横断歩道に沿って横断報道の辺B側の位置に移動する、ことを特徴とする。
【0018】
また請求項5に示すように、前記ポイントが駅のプラットフォームであり、前記音源は、前記駅のプラットフォームの、視覚障害者の現在位置に近い側の辺(辺Cとする)の現在位置に最も近い位置からスタートして、第7の音色で辺Cに沿って長手方向に移動し、第8の音色で駅のプラットフォームを幅方向に横断し、第9の音色で現在位置と反対側の駅のプラットフォームの辺(辺Dとする)に沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Dに沿って移動し、第10の音色で駅のプラットフォームを幅方向に横断し、第11の音色で辺Cに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻り、第12の音色でプラットフォーム上の階段の輪郭を示す、ことを特徴とする。
【0019】
また請求項6に示すように、音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する前記音源の音色が、前記輪郭に沿って一定の距離ごとに発せられる断続音を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明による視覚障害者向けのナビシステムによれば、ルートや途中のポイント等の対象物の輪郭を含む空間情報が、音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源によって前記視覚障害者に伝えられるので、ユーザである視覚障害者にとって不可欠の視覚的空間的情報を、聴覚を通じて効率的かつ正確に伝えることができる。
また、本発明による視覚障害者向けのナビシステムによれば、ルートや途中のポイント等の対象物の輪郭を含む空間情報を伝えるために、音源の音像定位位置が前記輪郭に沿って移動している途中で、ユーザである視覚障害者が顔の向きを変えても、音源の音像定位位置が実際の対象物の輪郭の位置に合致するようにリアルタイムで変更されるので、ユーザである視覚障害者は不可欠の視覚的空間的情報を聴覚を通じて簡明にかつ自然に認識できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明に係る実施の形態と効果を、図を参照して具体的に説明する。
【実施例1】
【0022】
図1は本実施例に係る視覚障害者用ナビシステムの構成図である。
視覚障害者(以下「ユーザ」という)1は、ヘッドセット10を装着し、携帯電話端末19を所持する。
【0023】
ヘッドセット10は、左右のイヤフォン11、12、マイクロフォン13とイヤフォン12に内蔵されたMCU(マイクロコンピュータユニット、図示せず)からなり、携帯電話端末19とは、例えばUSBケーブル15で接続されている。
ヘッドセット10には、さらにその絶対方位を判定できる磁気センサ又はジャイロセンサからなる方位センサ(図示せず)が搭載されている。
【0024】
携帯電話端末19は基地局20、携帯電話網30を介してサーバ40に接続されており、一方ヘッドセット10のMCUはGPS衛星25と交信して自分の絶対位置を判定するGPS機能を有する。
【0025】
図2は本実施例に係る視覚障害者用ナビシステムの動作フロー図である。
最初にステップS0では、ユーザ1が携帯電話端末を通じてサーバ40を呼び出し、目的地を告げる。
【0026】
サーバの呼出しは、通常の方法で携帯電話をかけることによってもよいし、ユーザの発声をマイクロフォン13で拾い、MCUで音声認識し、サーバへの発信命令に変換することによってもよい。
その際いずれにしても、目的地のライブラリが予めユーザごとに登録されていることが望ましい。
【0027】
ステップS1では、サーバ40がユーザ1の現在位置を認知する。
認知方法は、携帯電話網による方法、即ち、最寄の複数の基地局20で得られるユーザ(携帯電話端末19)までの距離情報による方法と、ヘッドセットのMCUで得たGPS情報による方法と、これらの統合による方法がある。
【0028】
ステップS2では、サーバ40が、上記ユーザの現在位置と目的地情報に基き、視覚障害者の進行に最適のルートと、そのルート上のポイントを決定する。
ポイントとしては、道路、交差点、横断歩道、バス停留所、駅のプラットフォーム、駅の階段、駅の改札口などがあり、この他、途中で休憩可能な公園、ベンチなどがある。
【0029】
ステップS3では、ステップS1と同じく携帯電話網及び/又はGPSにより、サーバ40がユーザ1の現在位置をトレースする。
【0030】
ステップS4では、トレースの結果、ユーザ1があるポイントに到達すると、そのポイントの属性データを携帯電話端末を通じ、ヘッドセットのMCUに伝達する。
ポイントの属性データとしては、そのポイントの名称に加えてその位置、輪郭などの空間的情報を含む。
【0031】
これらの空間的情報は、健常者に対しては、自明か又は視覚的に容易に表示できるが、本発明の対象とする視覚障害者に対しては、一般に表示が困難なものである。
ステップS5では、ヘッドセットのMCUが、上記ポイントの空間的情報を聴覚情報に翻訳してイヤフォン11、12を通じてユーザに伝える。
【0032】
上記翻訳に当たっては、最初に、上記ポイントの空間情報が、上記方位センサにより得られるヘッドセット、即ちユーザの顔面の絶対方位に合わせて、ユーザの現在位置・方位での相対空間情報に変換される。
次に相対空間情報に変換されたポイントの輪郭が、音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源からの音に変換されることにより行われる。
【実施例2】
【0033】
前記音像定位された音源からの音は、視覚障害者の頭部伝達関数(HRTF:Head−Related Transfer Function)をシミュレートするフィルタ演算により原音から算出される。
【0034】
音像定位に当たっては、音源から左右の両耳までの距離に応じて、両耳各々の鼓膜に伝える信号(音波)の位相と強度を変えるだけでは不十分であり、ユーザの頭部の各部位(頭蓋骨の各部位及び左右の耳たぶ等)で受信され変調されて伝搬され、最終的に鼓膜に到達する音波を重畳しなければならないし、さらには場合によっては、地面や周囲の壁面からの反射音も考慮しなければならない、ことが知られている。
【0035】
そこで、音源からユーザの両耳の間の中央部に置いた仮想的な点までの距離と方向に応じた仮想受信信号を算出し、さらにこの仮想受信信号から、左右各々の鼓膜で受信すべき信号を算出する(フィルタ演算する)頭部伝達関数が定義される。
左鼓膜用頭部伝達関数と右鼓膜用頭部伝達関数は、両耳の中央に置いた平面に関して厳密には対称ではなく、その非対称性にはユーザにより個人差がある。
【0036】
頭部伝達関数は、標準的な形式が各種データベースとなって公開されているが、いずれも厳密にはユーザの頭部各部位の形状によって若干異なるので、上記左右間の非対称性を含めて、本関数に持たせたパラメータ値をユーザごとに調節するのが望ましい。
【0037】
また、地面や周囲の壁面からの反射音の影響については、本実施例の場合、例えば、屋外の舗装道路面がユーザの身長分だけ低い位置にあることを想定して仮想受信信号を予め反射音を重畳した形に変調しておくのが望ましい。
【0038】
音楽などの臨場感を上げるための音像定位の場合は、音源とユーザの相対位置は固定されているが、本実施例の場合は、音源をユーザに対して、対象とするポイントの輪郭に沿って移動させながら上記のフィルタ演算を繰り返す。
【0039】
従って、上記の音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源からの音が発生している最中に、ユーザが顔の向きを変更した場合はヘッドセットの絶対方位の変更となり、上記相対空間情報への変換もリアルタイムで変更されなければならない。
【実施例3】
【0040】
図3は、上記のポイントが道路とその横断歩道である場合の、聴覚情報への翻訳の具体例である。
ユーザ1が道路50の横断歩道51に近い地点に到達している。
【0041】
この場合、前記音源の音像定位位置が、矢印e1で示すように、ユーザの現在位置に近い側の道路辺Aの、ユーザの現在位置に最も近い位置からスタートして、第1の音色で辺Aに沿って長手方向に移動し、矢印e2で示すように、第2の音色で道路を幅方向に横断し、矢印e3で示すように、第3の音色で現在位置と反対側の道路の辺Bに沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Bに沿って移動し、矢印e4で示すように、第4の音色で道路を幅方向に横断し、矢印e5で示すように、第5の音色で辺Aに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻った後、矢印e6で示すように、第6の音色で横断歩道の辺A側の位置から横断歩道に沿って横断報道の辺B側の位置に移動する。
【0042】
一般にユーザは音源の方向、この場合、音像定位位置の方向に顔を向ける傾向がある。例えば、最初ユーザが図3に示すように道路の対岸、即ち正面を向いている場合でも、音像定位位置が矢印e1で示すように移動すると、ユーザは矢印e1に沿って顔の向きを変える場合がある。
従って、例えば矢印e1の終点でユーザの顔の向きが矢印e1の終点の方向、即ち図3でユーザ自身から見て左方を向いている場合は、音像定位位置は図3に示すようにユーザの左方ではなく、ユーザの正面になるように(リアルタイムで)変更される。
【0043】
これにより、ユーザ1は道路50の輪郭と横断歩道51の位置関係を聴覚的に知ることができる。
矢印e3の部分が矢印e1、e5の部分と道路の幅だけ離れておれば、矢印e2とe4の部分は省略してもよい。
【実施例4】
【0044】
図4は、上記のポイントが駅のプラットフォーム60とその階段61である場合の、聴覚情報への翻訳の具体例である。
ユーザ1が列車(図示せず)からプラットフォーム60のある箇所に降り立っている。
【0045】
この場合、前記音源の音像定位位置が、矢印f1で示すように、ユーザの現在位置に近い側のプラットフォームの辺Cの、ユーザの現在位置に最も近い位置からスタートして、第7の音色で辺Cに沿って長手方向に階段61の位置まで移動し、矢印f6で示すように、第12の音色で階段61の輪郭を表示した後、矢印f2で示すように、第8の音色でプラットフォームを幅方向に横断し、矢印f3で示すように、第の音色で現在位置と反対側のプラットフォームの辺Dに沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Dに沿って移動し、矢印f4で示すように、第10の音色でプラットフォームを幅方向に横断し、矢印f5で示すように、第11の音色で辺Cに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻る。
【0046】
これにより、ユーザ1はプラットフォーム60及び階段61の輪郭と、両者の位置関係を聴覚的に知ることができる。
矢印f3の部分が矢印f1の部分とプラットフォームの幅だけ離れて定位されているので、矢印f2とf4の部分は省略してもよい。
また、上記実施例3、4において、第1〜第11の音色の一部は同一であってもよい。
【実施例5】
【0047】
上記実施例4において、例えばプラットフォームの輪郭のうち辺Cに沿って矢印f1で示すように、第7の音色を音源定位して発する場合に、前記第7の音色として、一定の距離(例えば、1m)ごとに発せられる打刻音からなる断続音を採用する。
このようにすれば、ユーザ1は現在位置から階段までの距離を、連続音の場合のように定性的ではなく、打刻音の数により定量的に把握することができる。
さらに、矢印f1だけではなくf2、f3、f4、f5に沿っても、第7の音色と同一の断続音を第8〜第11の音色として採用すると、ユーザ1は,プラットフォームの形状、即ち、面積的な広がりを持った輪郭を打刻音の数により定量的に把握することができる。
なお、階段61の輪郭を示す第12の音色は、例えば、「コトン・コトン〜」のような階段を示唆する擬音を使ってもよく、さらに同時に、階段が昇り階段であるか、降り階段であるかに応じて、矢印f6で示す音源定位位置が階段に沿って上昇または下降してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】第1の実施例に係る、視覚障害者用ナビシステムの構成図である。
【図2】第1の実施例に係る、視覚障害者用ナビシステムの動作フロー図である。
【図3】第3の実施例に係る、ポイントが道路とその横断歩道である場合の、聴覚情報への翻訳の具体例である。
【図4】第4の実施例に係る、ポイントが駅のプラットフォーム60とその階段61である場合の、聴覚情報への翻訳の具体例である。
【符号の説明】
【0049】
1 ユーザ(視覚障害者)
10 ヘッドセット
11、12 イヤフォン
13 マイクロフォン
15 USBケーブル
19 携帯電話端末
20 基地局
25 GPS衛星
30 携帯電話網
40 サーバ
50 道路
51 横断歩道
60 (駅の)プラットフォーム
61 (駅のプラットフォームの)階段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
携帯電話網、又は携帯電話網とGPSを用いた視覚障害者用ナビシステムであって、視覚障害者をナビするための対象物の輪郭を含む空間情報が、音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源によって前記視覚障害者に伝えられる、ことを特徴とする視覚障害者向けナビシステム。
【請求項2】
少なくとも、前記視覚障害者が装着する、前記携帯電話網を介して音声及びデータ受発信が可能であり、かつ方位センサを内蔵するヘッドセットと、前記ヘッドセットと前記携帯電話網を介して接続されたサーバを含み、
視覚障害者が携帯電話端末を介してサーバに目的地を告げる段階と、
サーバが前記携帯電話網及び/又はGPSを介してヘッドセットの位置を検出し、前記方位センサにより視覚障害者の方向を検出して視覚障害者の現在位置と進行方向を認知する段階と、
サーバが目的地に至るルートと途中のポイントを前記対象物として決定する段階と、
サーバが視覚障害者の進行による現在位置を携帯電話網、又はGPSを介してトレースする段階と、
視覚障害者が前記ポイントに到達すると、サーバが前記ポイントの輪郭を含む属性データを前記ヘッドセットに送信する段階と、
前記ヘッドセットが、前記ポイントの輪郭を音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する音源からの音に変換して視覚障害者に伝える段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の視覚障害者向けナビシステム。
【請求項3】
前記音像定位された音源からの音は、視覚障害者の頭部伝達関数をシミュレートするフィルタ演算により原音から算出されることを特徴とする請求項1に記載の視覚障害者向けナビシステム。
【請求項4】
前記ポイントが道路であり、前記音源の定位位置が、前記道路の、視覚障害者の現在位置に近い側の辺(辺Aとする)の現在位置に最も近い位置からスタートして、第1の音色で辺Aに沿って長手方向に移動し、第2の音色で道路を幅方向に横断し、第3の音色で現在位置と反対側の道路の辺(辺Bとする)に沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Bに沿って移動し、第4の音色で道路を幅方向に横断し、第5の音色で辺Aに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻った後、第6の音色で横断歩道の辺A側の位置から横断歩道に沿って横断報道の辺B側の位置に移動する、
ことを特徴とする請求項2に記載の視覚障害者向けナビシステム。
【請求項5】
前記ポイントが駅のプラットフォームであり、前記音源は、前記駅のプラットフォームの、視覚障害者の現在位置に近い側の辺(辺Cとする)の現在位置に最も近い位置からスタートして、第7の音色で辺Cに沿って長手方向に移動し、第8の音色で駅のプラットフォームを幅方向に横断し、第9の音色で現在位置と反対側の駅のプラットフォームの辺(辺Dとする)に沿って長手方向に移動し、現在位置の向かい側を経てさらに辺Dに沿って移動し、第10の音色で駅のプラットフォームを幅方向に横断し、第11の音色で辺Cに沿って長手方向に移動しスタート位置に戻り、第12の音色でプラットフォーム上の階段の輪郭を示す、
ことを特徴とする請求項2に記載の視覚障害者向けナビシステム。
【請求項6】
音像定位位置が前記輪郭に沿って移動する前記音源の音色が、前記輪郭に沿って一定の距離ごとに発せられる断続音を含むことを特徴とする請求項1に記載の視覚障害者向けナビシステム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−23237(P2008−23237A)
【公開日】平成20年2月7日(2008.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−201818(P2006−201818)
【出願日】平成18年7月25日(2006.7.25)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 平成18年1月31日 日本デザイン学会発行の「日本デザイン学会誌 デザイン学研究特集号 第13巻3号 通巻51号 2006」に発表
【出願人】(306026153)
【Fターム(参考)】