未来、始動。— 大阪万博で輝く日本の特許たち —

2025.05.09

大阪・関西万博と輝く日本の特許

2025年4月、大阪・夢洲を舞台に「いのち輝く未来社会のデザイン」をテーマとした大阪・関西万博が華々しく開催されました。55年ぶりに日本で開かれる国際博覧会であり、1970年の大阪万博以来となるこのビッグイベントは、日本のみならず世界中の英知と創造性を結集し、次世代の暮らしや社会の在り方を体験できる場として注目を集めています。会期は2025年4月13日から10月13日までの半年間、150を超える国と地域、そして企業・団体が参加し、最新の技術と文化が交差する未来都市が一時的に現出します。

詳しくは、大阪・関西万博の公式ウェブサイト（https://www.expo2025.or.jp/）をご覧ください。

この万博の最大の魅力は、単なる展示ではなく、「体験」そのものにあります。来場者は、未来の医療やモビリティ、教育、エネルギー、都市設計といった幅広い領域で、現実に起こりつつある技術革新を五感で味わうことができます。そしてその体験の裏側では、日本企業の技術力が惜しみなく注がれており、その多くは「特許」という形で技術的な独自性と価値を世界に提示しています。

そこで今回の特許マガジンでは、大阪・関西万博の現場で実際に使われている、あるいは注目されている最新の日本発特許技術に焦点を当て、その仕組みと未来社会における可能性を解説していきます。

たとえば、ソニー・インタラクティブエンタテインメントが開発した触覚提示システムは、仮想空間と現実を繋ぐ次世代インターフェース技術です。バットのような身近な実物体に装着することで、振動を通じたリアルな触覚フィードバックを実現し、ガンダムパビリオンでは臨場感あふれるVR体験として採用されています。

富士フイルムが開発した構造色インクジェット技術は、顔料や染料を使わずに光の干渉によって鮮やかな色を再現する革新的技術です。これにより、持続可能で重厚感ある印刷表現が実現され、万博のパビリオンを彩る展示物やグラフィックにも採用されています。

Optmass社による赤外線吸収フィルム技術は、透明性を損なわずに赤外線のみを効率的に吸収することで、太陽光発電と建築美観の両立を可能にします。窓ガラスに貼るだけでエネルギー効率を高められるこの技術は、未来のスマートシティに欠かせない要素として脚光を浴びています。

これらの技術はいずれも、単に「新しい」だけでなく、「持続可能性」「没入感」「社会実装性」といった、現代社会が求める多様な価値観に応える力を持っています。そしてその背景には、綿密な研究開発と、それを支える知的財産戦略、すなわち特許の存在があります。

本誌では、読者の皆様にこうした特許技術の魅力をわかりやすく伝えると同時に、「特許とは何か」「なぜ重要なのか」という根本的な問いにも立ち返りながら、未来社会の構築に特許がどのように関与しているのかを紐解いていきます。

大阪・関西万博という「未来のショーケース」の舞台裏に隠された、知られざる技術の物語。さあ、この雑誌を通して、未来を支える特許の世界を一緒にのぞいてみませんか？

【ソニー】触覚を拓き、現実を超える。

私たちは、日々の生活の中で、様々な物体に触れ、その質感や温度、硬さなどを感じています。触覚は、私たちが世界を認識し、豊かな体験を得る上で、非常に重要な役割を果たしています。

近年、仮想現実（VR）や拡張現実（AR）といった技術が発展する中で、触覚をデジタルに再現し、提示する技術が注目されています。2025年に開催される大阪・関西万博では、ソニーの触覚提示技術がガンダムパビリオンの床面に採用され、映像と連動した触覚体験を提供する試みがなされています。これは、触覚技術がエンターテイメント分野でますます注目されていることを示しています。

触覚技術を用いることで、私たちは、仮想空間内の物体に触れたり、遠隔地にいる人と握手したりといった体験を、現実世界と変わらない感覚で得ることができるようになるかもしれません。また、リハビリテーションや技能伝承など、様々な分野での応用も期待されています。

本稿では、ソニーインタラクティブエンタテインメント株式会社による特許公開公報「触覚表現用振動制御システム、触覚表現用振動発生装置、触覚表現用振動制御装置、および触覚表現用振動制御方法」に焦点を当て、その革新的な技術と、私たちの未来にもたらす可能性について解説します。

近年、仮想現実（VR）や拡張現実（AR）、複合現実（MR）といった技術が発展し、五感を活用した豊かなコンテンツ体験が求められています。特に、触覚は、映像や音声と並び、没入感を高める重要な要素です。

2025年に開催される大阪・関西万博では、ソニーの触覚提示技術がガンダムパビリオンの床面に採用され、映像と連動した触覚体験を提供する試みがなされています。これは、触覚技術がエンターテイメント分野でますます注目されていることを示しています。

本稿では、触覚提示技術の一つとして、ソニーインタラクティブエンタテインメント株式会社による特許公報「触覚表現用振動制御システム、触覚表現用振動発生装置、触覚表現用振動制御装置、および触覚表現用振動制御方法」に焦点を当て、その詳細な内容を解説します。この発明は、実物体に振動を付与することで触覚表現を可能にするもので、万博のパビリオンにおける体験をさらに進化させる可能性を秘めています。

１．背景と課題

背景技術

近年、触覚や力覚を利用した情報提示を行うハプティックデバイスが、様々な分野で開発されています。ハプティックデバイスは、ユーザに触覚的なフィードバックを与えることで、よりリアルで臨場感のある体験を提供することを目的としています。

ハプティックデバイスの具体例としては、以下のようなものが挙げられます。

ゲームコントローラ：ゲームのシーンに合わせて振動を発生させることで、プレイヤーの手に振動を伝え、ゲーム内の状況をよりリアルに感じさせます。例えば、レースゲームで路面の凹凸を感じたり、格闘ゲームで攻撃を受けた際の衝撃を感じたりすることができます。
グローブ型のデバイス：仮想現実（VR）環境において、ユーザが仮想オブジェクトに触れた際の感触を再現します。これにより、ユーザは、あたかも実際に物を触っているかのような感覚を得ることができます。

これらのハプティックデバイスは、エンターテイメント分野だけでなく、医療、教育、訓練など、幅広い分野での応用が期待されています。

従来技術における課題

しかし、従来のハプティックデバイスには、以下のような課題が指摘されていました。

ゲームコントローラの課題：
コントローラによる詳細な操作と触覚的な情報の両立が可能な点は利点ですが、仮想世界のアイテムとコントローラの形状に大きな差があると、体験の臨場感が損なわれるという課題があります。例えば、剣を模したコントローラで触覚フィードバックを得る場合、実際の剣の形状や重さとコントローラの形状や重さが異なると、没入感が低下する可能性があります。また、仮想世界のアイテムごとに専用のコントローラを製造すれば、よりリアルな体験を提供できますが、製造コストや保管コストが増大するという問題があります
グローブ型のデバイスの課題：
グローブ型のデバイスは、より高度な触覚表現が可能ですが、デバイスの構造が複雑になるため、制御が難しいという課題があります。また、グローブ型のデバイスは、一般的に高価であり、導入コストが高いという問題もあります。

どんな発明？

２−１．発明の目的

本発明は、前述の課題を解決し、触覚を利用した臨場感のあるコンテンツ表現を、低いコストで容易に実現できる技術を提供することを目的としています。具体的には、実物体に取り付けた振動発生装置と振動制御装置を用いて、実物体の材質や形状、振動発生装置の取り付け位置などに応じて最適な触覚表現を実現する技術を提供します。

２−２．発明の詳細

本発明の詳細を、一部図面を参照しながら深堀りしていきます。

図１：使用環境の一例

この発明は、触覚を利用したコンテンツ表現を実現するためのシステム、装置、および方法に関するものです. 具体的には、実物体に振動を付与することで、ユーザに触覚的な情報を提供する技術です。

図1は、この発明の振動制御システムの使用環境の一例を示しています. ユーザ8は、バット4などの実物体を操作して、ディスプレイ16に表示された仮想空間内のオブジェクトとインタラクションを行います。このとき、バット4に取り付けられた振動発生装置10が、仮想空間内のイベント（例えば、ボールを打つ瞬間）に合わせて振動を発生させることで、ユーザ8はリアルな触覚フィードバックを得ることができます。

図２：振動制御システム1の構成例

図2は、この発明の振動制御システム1の構成例を示しています.

振動発生装置10: 実物体6に取り付けられ、振動を発生させる装置。偏心モータ、リニア共振アクチュエータ、ピエゾなどの既存のデバイスを使用できます。
振動制御装置20: 振動発生装置10が発生させた振動を制御する装置。
振動検出部22: 実物体6を伝搬した振動を検出します。
制御部24: 検出された振動の強さやタイミングに基づき、振動発生装置10の振動パラメータを調整します。
補助情報取得装置30: 実物体6に関する情報（形状、材質など）や、振動発生装置10と振動制御装置20の位置関係などの補助情報を取得する装置。カメラ、ディスプレイ、入力装置などを用いて情報を取得できます。

振動制御の原理

制御部24は、振動検出部22で検出された振動の強さと、振動発生装置10から振動検出部22まで振動が伝搬するのに要した時間に基づき、実物体6の材質や、振動発生装置10と振動制御装置20の間の距離を推定します。
振動の減衰率は、実物体6の材質と、振動発生装置10から振動制御装置20までの距離によって変化します。
振動の伝搬速度は、実物体6の材質によって変化します。
これらの関係を利用して、制御部24は、実物体6の材質や距離などの情報を取得し、最適な触覚フィードバックを提供できるように、振動パラメータ（振動の強さなど）を調整します。

振動制御の手順

図3：振動制御の手順を示すフローチャート

振動発生装置10は、振動発生の待機を開始します (S10)。

振動制御装置20は、振動発生装置10に振動発生の開始を要求します (S12)。

補助情報取得装置30は、補助情報を取得し、振動制御装置20に送信します (S14)。

振動発生装置10は、振動発生を開始します (S16)。

振動制御装置20は、振動を検出し、そのタイミングと強さを取得します (S18)。

振動の強さが最適でない場合 (S20のN)、振動制御装置20は、振動の伝搬時間や減衰率などから、実物体の材質や距離などの情報を推定し、振動パラメータの調整量を決定します (S22)。

振動制御装置20は、調整量を振動発生装置10に送信し、振動発生装置10は振動パラメータを調整して振動を発生させます (S24)。

ステップを繰り返し、最適な振動が得られるまで調整を行います (S20のY)。

補助情報取得装置

補助情報取得装置30は、振動制御を効率的に行うための補助情報を取得します。

一例として、カメラ12で実物体6の画像を撮影し、形状、大きさ、材質などの情報を取得します。

ディスプレイと入力装置

ユーザに入力を促し、実物体6に関する情報（名称、材質、形状など）を取得します。

応用例

この発明は、ゲームコントローラ、玩具、コンテンツ処理装置など、様々な装置やシステムに応用できます。例えば、VR/ARコンテンツにおいて、ユーザが仮想オブジェクトに触れた際のリアルな触感を再現するために使用できます。

発明が奏する効果

この発明により、実物体の形状、大きさ、材質などによらず、最適な触覚フィードバックを提供することが可能になり、より臨場感のあるコンテンツ体験を実現できます。また、特別な形状のコントローラなどを開発する必要がなく、汎用的な実物体を利用できるため、コストを抑制できる可能性があります。

３．ここがポイント！

この発明のポイントは、以下の2点に集約できます。

実物体への装着型触覚提示：汎用的な実物体に振動発生装置を取り付け、その振動を制御することで、様々な物体の触感を再現すること。これにより、専用の触覚デバイスが不要となり、コストを抑えつつ、多様なコンテンツへの応用が可能になる。
振動情報のセンシングと制御：振動の伝搬特性（強さ、タイミング）をセンシングすることで、実物体の材質や形状、振動装置の装着状態を推定し、最適な振動パラメータを自動的に調整すること。これにより、個々の実物体に合わせたリアルな触感提示を実現できる。

４．未来予想

この発明が広く実用化された場合、私たちの生活や産業に大きな変化をもたらす可能性があります。以下に、いくつかの未来予想を提示します。

エンターテイメントの進化

仮想現実（VR）や拡張現実（AR）において、触覚がよりリアルに再現され、ゲームやシミュレーションの没入感が飛躍的に向上します。例えば、VRで剣を握ったときの重みや質感を、現実世界と遜色なく感じられるようになるかもしれません。例えば、触覚フィードバックを取り入れたインタラクティブアート作品が生まれ、鑑賞者は作品に触れたり、影響を与えたりすることで、より深い感動を得られるようになるでしょう。

コミュニケーションの変革

遠隔地にいる人と握手したり、ハグしたりする感覚を共有することで、新たなコミュニケーション手段が生まれるかもしれません。また、テキストや音声だけでなく、触覚を通じて感情を伝える技術が開発され、より豊かなコミュニケーションが可能になるかもしれません。

産業への応用

触覚フィードバックを備えた遠隔操作ロボットが、建設現場や災害現場などで活躍し、作業者はあたかも現場にいるかのような感覚で精密な作業を行えるようになる可能性があります。また、熟練技能者の触覚的な技能を記録・再生することで、技能伝承を効率化したり、訓練を高度化したりすることが可能になるかもしれません。

福祉・医療分野への貢献

触覚フィードバックを活用したリハビリテーションシステムが開発され、患者は楽しみながら効果的な訓練を行えるようになります。医療支援としても、触覚を通じて患者の状態を把握したり、手術をサポートする技術が開発され、医療の質の向上に貢献するかもしれません。

これらの未来は、決してSFの世界の話ではありません。この発明が実用化され、さらに発展していくことで、私たちの生活はより豊かで、より人間らしいものへと変わっていくでしょう。

権利概要

発明の名称	触覚表現用振動制御システム、触覚表現用振動発生装置、触覚表現用振動制御装置、および触覚表現用振動制御方法
出願番号	PCT/JP2018/029270
出願日	2018年8月3日
公開番号	WO2020/026443
公開日	2020年2月6日
出願人	株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
発明者	中田征志
国際特許分類（IPC）	Ａ６３Ｆ 13/285 (2014.01) Ａ６３Ｆ 13/213 (2014.01) Ａ６３Ｆ 13/655 (2014.01) Ｇ０６Ｆ 3/01 (2006.01)
経過情報	当該出願は日本での審査請求がされておらず、取下擬制となっている。

【富士フィルム】質感まで刷り込む。インクジェットの新たな次元。

インクジェット技術は、その多様性と柔軟性から、印刷業界に革命をもたらしました。しかし、常に求められるのは、より高い表現力と生産性です。特に、商業印刷や産業印刷の分野では、写真やイラストの質感、光沢、そして耐久性が、製品の価値を大きく左右します。

従来のインクジェットインクは、主に顔料や染料を用いて色を表現してきましたが、これには限界がありました。高速印刷時には、インクの定着不良や滲みが発生しやすく、重厚感のある表現や特殊な質感の再現は困難だったのです。

今回、富士フイルム株式会社が開発した新たなインクセットは、この課題に革新的なアプローチで挑みます。その鍵となるのは、「インジウム」という金属粒子です。このインクセットは、重合性化合物とインジウムを含む金属粒子を組み合わせることで、従来のインクジェットインクとは一線を画す、新たな表現力を実現します。

この技術は、2025年大阪・関西万博のパビリオンにおいて、富士フイルムが提供する構造色インクジェット技術と共通する部分があります。すなわち、顔料や染料を用いずに、光の反射を利用して色を表現するという点です。万博のパビリオンでは、この技術が外装に使用され、来場者に鮮やかな色彩と革新的な視覚体験が提供される見込みです。

デジタル印刷技術は、その高い自由度と生産性から、商業印刷、産業印刷、さらにはディスプレイや建築材料など、幅広い分野での応用が拡大しています。特に、インクジェット技術は、非接触方式による画像形成が可能であり、多様な被印刷体への適用が期待されています。

しかしながら、従来のインクジェット技術では、高速印刷時に画像の品位が低下するという課題がありました。これは、インクの吐出安定性や定着性の問題に起因するものであり、高品位な画像記録を実現するためには、新たなインク材料と画像形成プロセスの開発が不可欠です。

富士フイルムでは、特定の重合性化合物とインジウムを含む金属粒子を含有する新規インクセットに着目し、その特性と画像記録への応用可能性が検討されています。このインクセットは、顔料や染料を使用せずに、金属粒子の光反射を利用して色を表現することを特徴としており、高速印刷時においても視覚的に重厚感のある高品位な画像記録を可能にします。

この顔料・染料不使用という特徴は、2025年大阪・関西万博のパビリオンにおいて、富士フイルムが提供する構造色インクジェット技術と共通するものです。同技術は、光の反射を利用して鮮やかな色彩を表現し、持続可能性に貢献する技術として注目を集めています。今回紹介するインクセットも、同様の原理に基づいている可能性があり、環境負荷低減に貢献する次世代の画像記録技術として期待されます。