專(zhuān)利名稱(chēng)：力覺(jué)提示方法、裝置以及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)在噴出空氣等上罩上接收體，對(duì)該接收體給予力，向操作者進(jìn)行力覺(jué)提示的力覺(jué)提示技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，作為在VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)中的力覺(jué)提示方法，有用接收體阻擋承受?chē)姵龅目諝?，作為力向操作者提示的方法。作為適用了該方法的裝置的一例，有圖19所示的裝置。圖19所示的裝置具有在面上配置了使噴出空氣601向上方噴出的多個(gè)噴出口602的噴出部6。與在排列移動(dòng)噴出口602的面的上方移動(dòng)的接收體1’的位置相應(yīng)地控制從接收體1’正下方和其周邊的噴出口602噴出的噴出空氣601(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3)。
這種情況下，接收體1’是平面型和半球等的凹型的形狀(在圖19中是半球型)，通過(guò)承受?chē)姵隹諝?01，向手握接收體1’自身的操作者7或者手握安裝有接收體1’的物體的操作者7提示向作為噴出方向的上方向的力。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-22499號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2003-256105號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2004-157677號(hào)公報(bào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1鈴木、小林(Yuriko Suzuki)著，“采用風(fēng)壓的Untethered力覺(jué)提示界面3元目標(biāo)的表現(xiàn)”，電子信息通信學(xué)會(huì)技術(shù)研究報(bào)告，電子信息通信學(xué)會(huì)多媒體·虛擬環(huán)境基礎(chǔ)研究會(huì)(Untethered Force Feedback Interface That Uses Air Jets”，MVE ofIEICE)，2003年7月，第103卷，第209號(hào)71-76頁(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題但是，在該方法中讓操作者7感覺(jué)的提示力的方向只是空氣的噴出方向。為了在上方向以外的方向上提示力，考慮準(zhǔn)備在該方向上噴促空氣的噴出口的方法。但是，在該方法中除了裝置體積變大以外，由于在左右設(shè)置橫方向的噴出口，因而操作者7難以在左右方向上移動(dòng)手或者手腕。即，該噴出口有可能妨礙操作者7的動(dòng)作。
本發(fā)明的目的在于提供一種力覺(jué)提示技術(shù)，用簡(jiǎn)單的構(gòu)成，不增加操作者的負(fù)擔(dān)，就可以向操作者提示相對(duì)空氣等的噴出方向包含了橫方向分量的方向的力覺(jué)。
解決問(wèn)題的手段上述目的可以用具有以下特征的力覺(jué)提示方法實(shí)現(xiàn)，該力覺(jué)提示方法通過(guò)與接收體的位置或者方向相應(yīng)地使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)，其特征在于在上述接收體上設(shè)置從中心部向著外側(cè)形成相對(duì)上述接收體的軸線傾斜的形狀的傾斜側(cè)面部，通過(guò)對(duì)該傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體，對(duì)上述接收體給予包含與上述氣體或者液體的噴射方向垂直方向的分量的力。
另外，本發(fā)明也可以用具有以下特征的力覺(jué)提示裝置構(gòu)成，力覺(jué)提示裝置在提供與接收體的位置或者方向相應(yīng)地使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)的力覺(jué)提示方法中使用，其特征在于上述力覺(jué)提示裝置具備噴出控制單元，與用連接在上述力覺(jué)提示裝置上的接收體測(cè)量單元測(cè)量到的上述接收體的位置或者朝向相應(yīng)地，控制從上述噴出單元的噴出口噴出的上述氣體或者液體的噴出量或者噴出方向，上述接收體具有從中心部向著外側(cè)形成相對(duì)上述接收體的軸線傾斜的形狀的傾斜側(cè)面部，為了把對(duì)包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體，上述噴出控制單元以對(duì)著上述傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體的方式控制上述噴出單元。
在上述力覺(jué)提示裝置中，在上述接收體上具備改變上述傾斜側(cè)面部的位置或者朝向的變形機(jī)構(gòu)，并且也可以具備與用上述接收體測(cè)量單元測(cè)量的上述接收體的位置或者朝向相應(yīng)地控制該變形機(jī)構(gòu)的接收體側(cè)面控制單元。
另外，上述力覺(jué)提示裝置也可以具備虛擬目標(biāo)就算單元，在與用上述接收體測(cè)量單元測(cè)量出的上述接收體的位置或者朝向相應(yīng)地計(jì)算虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)的同時(shí)，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果把包含上述虛擬目標(biāo)的上述虛擬空間顯示在虛擬空間顯示單元上。
另外，在上述力覺(jué)提示裝置中的構(gòu)成也可以是，上述噴出單元具有在平面上配置了多個(gè)噴出口的構(gòu)造，當(dāng)上述接收體在相關(guān)平面上的規(guī)定高度的位置上的情況下，為了把包含了與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體，上述噴出控制單元進(jìn)行噴出口選擇，選擇位于上述接收體的傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間并且從噴出口朝向上述接收體的中心的方向和要給予上述接收體的力的方向的角度差小于等于規(guī)定值的噴出口，使上述氣體或者液體從選擇出的噴出口噴出。
另外，本發(fā)明也可以作為使計(jì)算機(jī)具有作為在上述力覺(jué)提示裝置中的各單元功能的程序構(gòu)成。
如果采用本發(fā)明，則作為噴出單元用只在一個(gè)方向上噴出氣體或者液體的簡(jiǎn)單的構(gòu)成，而且不會(huì)增加操作者負(fù)擔(dān)，就能夠提示包含相對(duì)噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量的力。
另外，當(dāng)相對(duì)噴出的氣體或者液體的噴出方向，接收體的位置和傾斜發(fā)生了變化的情況下，通過(guò)用傾斜側(cè)面部的變形機(jī)構(gòu)控制傾斜側(cè)面部，也能夠控制提示的力的方向。另外，噴出控制單元通過(guò)適宜地選擇噴出氣體或者液體的噴出口，能夠?qū)A斜側(cè)面部噴出氣體或者液體。進(jìn)而，如果采用本發(fā)明，則能夠與接收體的位置或者朝向相應(yīng)地改變虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)。


圖1是實(shí)施例1的力覺(jué)提示裝置的構(gòu)成圖。
圖2是實(shí)施例1的力覺(jué)提示裝置的接收體和噴出部和操作者的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖3是實(shí)施例1的力覺(jué)提示裝置的操作處理的流程圖。
圖4A是實(shí)施例1的接收體的剖面圖(1)。
圖4B是實(shí)施例1的接收體的剖面圖(2)。
圖4C是實(shí)施例1的接收體的剖面圖(3)。
圖4D是從下面看實(shí)施例1的接收體的圖。
圖4E是從下面看實(shí)施例1的另一例子的接收體的圖。
圖5A是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(1)。
圖5B是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(2)。
圖5C是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(3)。
圖5D是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(4)。
圖6是用于說(shuō)明在噴出空氣撞擊傾斜側(cè)面部時(shí)發(fā)生的力的圖。
圖7是用于說(shuō)明噴出空氣撞擊由曲面形狀的傾斜面組成的傾斜側(cè)面部時(shí)發(fā)生的力的圖。
圖8A是從下面看把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體的圖。
8B是從側(cè)面看把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體的圖。
圖8C是把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體的縱剖面圖。
圖9A是從下面看接收體的圖，把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成與xy平面平行的剖面中的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置成凹形曲線的曲面形狀。
圖9B是從側(cè)面看接收體的圖，把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成與xy平面平行的剖面上的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置成凹形曲線的曲面形狀。
圖9C是接收體的縱剖面圖，把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成與xy平面平行的剖面上的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置成凹形曲線的曲面形狀。
圖10A是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(5)。
圖10B是相對(duì)實(shí)施例1的接收體的噴出空氣的噴射的說(shuō)明圖(6)。
圖11是從上部向下看在平面上具有多個(gè)噴出口的噴出部，和把傾斜側(cè)面部設(shè)置在接收體的中央部的整個(gè)周?chē)系慕邮阵w的圖。
圖12是接收體的剖面圖。
圖13是用于說(shuō)明Vf和VPN所成角度θij的圖。
圖14A是用于說(shuō)明把傾斜側(cè)面部的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體像操作者提示力的圖。
圖14B是用于說(shuō)明設(shè)置成曲面形狀的接收體向操作者提示的力的圖，接收體是把傾斜側(cè)面部102的傾斜面設(shè)置成與xy平面平行的剖面上的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置成凹型的曲線的曲面形狀。
圖15是實(shí)施例2的力覺(jué)提示裝置的構(gòu)成圖。
圖16是實(shí)施例2的力覺(jué)提示裝置的操作處理的流程圖。
圖17A是實(shí)施例2的接收體的說(shuō)明圖(1)。
圖17B是實(shí)施例2的接收體的說(shuō)明圖(2)。
圖17C是實(shí)施例2的接收體的說(shuō)明圖(3)。
圖18A是實(shí)施例2的接收體的姿勢(shì)控制的說(shuō)明圖(1)。
圖18B是實(shí)施例2的接收體的姿勢(shì)控制的說(shuō)明圖(2)。
圖19是以往例子的力覺(jué)提示裝置的接收體和噴出單元和操作者的關(guān)系的說(shuō)明圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1.接收體，101中央部，102傾斜側(cè)面部，102a，102b葉片2接收體測(cè)量部3虛擬目標(biāo)計(jì)算部4虛擬空間顯示部5噴出控制部6噴出部，601噴出空氣，602噴出口
7操作者8接收體側(cè)面部控制部具體實(shí)施方式
在本實(shí)施例中，和用平行型或者凹型的接收體接收噴出空氣，作為向著噴出方向的力提示的以往方式不同，提示包含相對(duì)噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量的力。為了實(shí)現(xiàn)提示包含相對(duì)噴出方向垂直方向(橫方向)的分量的力，使接收體在其側(cè)面的外側(cè)上具有放掉噴出空氣那樣的傾斜面或者彎曲成圓弧的面的傾斜側(cè)面部，以噴出空氣吹到該傾斜側(cè)面部的方式控制噴出部。在本實(shí)施例中，因?yàn)槟軌蛱崾景鄬?duì)空氣的噴出方向垂直方向(橫方向)的分量的力，所以通過(guò)使空氣的噴出與從橫方向與物體接觸那樣的影像聯(lián)動(dòng)，能夠讓操作者感到從橫方向接觸到了什么感覺(jué)。如果采用該方法，則可以一邊只使用在一個(gè)方向上噴出的噴出部，同時(shí)除了噴射方向外還可以提示對(duì)和該噴射方向垂直的方向(橫方向)的力。而且，在本實(shí)施例中說(shuō)明的技術(shù)例如可以適用到娛樂(lè)領(lǐng)域。
實(shí)施例1圖1表示實(shí)施例1的力覺(jué)提示裝置的構(gòu)成的方框圖。圖2表示該力覺(jué)提示裝置的操作者和噴出部的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖3表示該力覺(jué)提示裝置的處理的流程圖。
如圖1所示，本實(shí)施例的力覺(jué)提示裝置具有虛擬目標(biāo)計(jì)算部3以及噴出控制部5。另外，噴出部6與噴出控制部5連接，測(cè)量接收體1的位置和朝向的接收體測(cè)量部2與虛擬目標(biāo)計(jì)算部3和噴出控制部5連接，虛擬空間顯示部4與虛擬目標(biāo)計(jì)算部3連接。以下，詳細(xì)說(shuō)明圖1所示的各要素。在說(shuō)明中適宜地參照?qǐng)D2。
如圖2所示，接收體1阻擋承受從噴出部6的噴出口602噴出的噴出空氣601。而且，作為從噴出口602噴出的物質(zhì)，可以使用空氣以外的氣體、液體等，而在本實(shí)施例中以使用空氣為例說(shuō)明。操作者7手握該接收體1。操作者7可以把在棒等的前端等上安裝了接收體1的該棒等的物體握在手中。進(jìn)而，操作者7也可以在操作者7的手上和身上、衣服上安裝接收體1。經(jīng)由接收體1操作者7接收力覺(jué)的提示。
如圖2所示，該接收體1具有阻擋承受?chē)姵隹諝?01并把向著噴出方向的力傳遞給操作者7的中央部101；把包含相對(duì)該噴出方向垂直方向(橫方向)的分量的力傳遞給操作者7的傾斜側(cè)面部102。傾斜側(cè)面部102可以作為1個(gè)部分構(gòu)成，也可以由分割為2個(gè)或者2個(gè)以上的部分組成的部分構(gòu)成。
該傾斜側(cè)面部102是從接收體1的中心部向著外側(cè)相對(duì)接收體1的軸線傾斜的形狀。而且，所謂接收體1的軸線，是在接收體1的標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)時(shí)沿著噴出空氣601的噴出方向的線。即，如果噴出方向相對(duì)水平面垂直，則接收體1的軸線是把接收體1放置在該水平面上時(shí)的與該水平面垂直的線。如果噴出空氣601碰到傾斜側(cè)面部102，則空氣隨著相對(duì)噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量流動(dòng)。通過(guò)改變空氣的流動(dòng)，包含相對(duì)噴出方向垂直方向(橫方向)的分量的力作為反作用力產(chǎn)生，該力傳遞到操作者7。作為傾斜側(cè)面部102的具體的形狀，如以后說(shuō)明的那樣，例如能夠設(shè)置成傾斜面，或者彎曲成圓弧的曲面。
接收體測(cè)量部2是以始終檢測(cè)接收體1的位置和朝向的方式構(gòu)成的裝置。作為接收體測(cè)量部2，可以使用照相機(jī)、磁性傳感器、超聲波傳感器、紅外線傳感器、影像解析預(yù)先附加的標(biāo)志進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)單元等。
虛擬目標(biāo)計(jì)算部3是由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的部分，與在接收體測(cè)量部2中測(cè)量到的接收體1的位置或者朝向相應(yīng)地計(jì)算在虛擬空間顯示部4上顯示的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)(位置、形狀、顏色等)。例如，虛擬目標(biāo)計(jì)算部3生成和檢測(cè)出的接收體1的位置聯(lián)動(dòng)動(dòng)作的虛擬目標(biāo)。虛擬目標(biāo)計(jì)算部3的構(gòu)成也可以是通過(guò)計(jì)算與檢測(cè)出的接收體1的位置或者朝向，或者另一虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)的虛擬目標(biāo)而生成。
虛擬空間顯示部4是根據(jù)虛擬目標(biāo)計(jì)算部3的計(jì)算結(jié)果，顯示包含虛擬目標(biāo)的虛擬空間的單元，例如能夠用投影機(jī)實(shí)現(xiàn)。
噴出控制部5與用接收體測(cè)量部2測(cè)量出的接收體1的位置或者朝向相應(yīng)，或者與虛擬空間內(nèi)的規(guī)定的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)，控制噴出部6的噴出口602的空氣噴出位置以及噴出空氣601的噴出量。另外，也可以改變噴出口602的噴出方向，這種情況下，還可以和噴出量一同控制噴出方向。例如，如能夠向操作者提示力覺(jué)那樣，與接收體1的位置以及朝向相應(yīng)地決定使空氣噴出的特定的噴出口，并決定從該噴出口602噴出的空氣的噴出量以及噴出方向。另外，虛擬目標(biāo)的狀態(tài)因?yàn)橛袝r(shí)與接收體1的位置或者朝向無(wú)關(guān)地由其他的主要原因決定，所以與該虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)地決定從特定的噴出口602噴出的空氣的噴出量。該噴出控制部5能夠用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
噴出口6與來(lái)自噴出控制部5的控制相應(yīng)地使噴出空氣601噴出。作為該噴出部6的具體例子，有把向上方噴出空氣的1個(gè)或者1個(gè)以上的噴出口602在桌子等的水平面上排列成2維的裝置。
本實(shí)施例的力覺(jué)提示裝置中的虛擬目標(biāo)計(jì)算部3以及噴出控制部5可以通過(guò)在計(jì)算機(jī)上安裝讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行這些功能部的處理的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。該程序可以記錄在CD-ROM等的記錄媒體上而提供，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供。
參照?qǐng)D3的流程圖說(shuō)明圖1所示的力覺(jué)提示裝置的動(dòng)作。接收體測(cè)量部2檢測(cè)被操作者7手握的，或者安裝在操作者7上的接收體1的位置或者朝向(步驟11)。
虛擬目標(biāo)計(jì)算部3與由接收體測(cè)量部2測(cè)量到的接收體1的位置或者朝向相應(yīng)地計(jì)算虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)(位置，形狀等)(步驟12)。例如，當(dāng)接收體1如按下虛擬目標(biāo)那樣移動(dòng)的情況下，如虛擬目標(biāo)的適合部分凹陷那樣計(jì)算虛擬目標(biāo)的狀態(tài)。
虛擬空間顯示部4根據(jù)由虛擬空間計(jì)算部3得出的計(jì)算結(jié)果，顯示包含該虛擬目標(biāo)的虛擬空間(步驟13)。虛擬空間也可以包含另一虛擬目標(biāo)。
另外，噴出控制部5與用接收體測(cè)量部2測(cè)量到的接收體1的位置或者朝向，或者虛擬空間6內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)地，以向接收體1的中央部101或者傾斜側(cè)面部102噴出空氣那樣，確定在噴出部6中噴出空氣的噴出口602以及噴出量，向噴出部6發(fā)送控制信號(hào)(步驟14)。例如，與操作者向正下方按下虛擬目標(biāo)的操作相應(yīng)，為了向接收體1給予垂直上方的力而進(jìn)行控制，使得從位于接收體1的張下方的噴出口602噴出與虛擬目標(biāo)的硬度等相應(yīng)地確定的量的空氣。
而后，根據(jù)由噴出控制部5產(chǎn)生的控制信號(hào)，噴出部6從特定的噴出口602噴出空氣(步驟15)。而后，當(dāng)再次執(zhí)行事件處理的情況下返回步驟11，當(dāng)不再次執(zhí)行的情況下結(jié)束處理(步驟16)。
在上述的處理中，步驟12～13的處理、步驟14～15的處理不是必須按照該順序進(jìn)行。例如，也可以在步驟11的處理后，并行進(jìn)行步驟12～13的處理和步驟14～15的處理。
(關(guān)于接收體1)以下，詳細(xì)說(shuō)明接收體1。
本實(shí)施例的接收體1例如具有具備傾斜側(cè)面部102的結(jié)構(gòu)，傾斜側(cè)面部102在平面形狀或者半球等的凹形狀的中央部101的外側(cè)(周?chē)?具有彎曲成圓弧的曲面或者傾斜面。
圖4A～4C表示接收體1的一例的剖面。圖4A表示作為中央部101在中心形成半球的凹形狀的部分，作為傾斜側(cè)面部102設(shè)置彎曲成圓弧形的曲面部的接收體1。圖4B表示作為中央部101在中心形成半球的凹形狀的部分，作為傾斜側(cè)面部102設(shè)置傾斜面的接收體1。
如圖4A、B所示，如果把傾斜側(cè)面部102設(shè)置成圓弧形狀或者接近他的形狀或者傾斜面，則從下方流入的空氣在該傾斜側(cè)面部102上變更朝向，隨著對(duì)著噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量流動(dòng)。
這樣的傾斜側(cè)面部102能夠安裝在接收體1周?chē)娜炕蛘咭徊糠稚?。圖4D是從下面看接收體1的下面圖，表示在中心部101的整個(gè)周?chē)显O(shè)置傾斜側(cè)面部102的例子。另外，圖4E也是從下面看接收體的下面圖，表示把傾斜側(cè)面部102分割為多個(gè)設(shè)置的例子的圖。而且，作為接收體1，如圖4C所示，也可以設(shè)置成沒(méi)有中央部101，只由彎曲成圓弧形的傾斜側(cè)面部102組成的形狀。圖4C表示沒(méi)有圖4A的例子中的中央部101，把位于圓的周?chē)膬A斜側(cè)面部102配置成中心的例子。這種情況下也如圖4D、E所示，可以把傾斜側(cè)面部102作為一體形成，也可以分割成多個(gè)形成。另外，也可以設(shè)置成把傾斜側(cè)面部102設(shè)置在中心點(diǎn)周?chē)囊徊糠稚系男螤睢?br> 說(shuō)明噴出空氣601對(duì)以上那樣構(gòu)成的接收體1的作用。如圖5A所示，在噴出空氣601碰到接收體1的中央部101上時(shí)，和以往一樣，能夠?qū)Σ僮髡咛崾緡姵龇较蚧蛘呓咏姆较虻牧ΑＡ硗猓鐖D5B所示，在噴出空氣碰到接收體1的傾斜側(cè)面部102的一部分上時(shí)，如圖5C所示，噴出空氣601撞擊傾斜側(cè)面部102，從這里向側(cè)面的主要方向橫向外側(cè)流出。
參照?qǐng)D6說(shuō)明在噴出空氣601撞擊傾斜側(cè)面部102時(shí)發(fā)生的力。
噴出空氣601在撞擊傾斜側(cè)面部102時(shí)發(fā)生的力能夠從噴出空氣的撞擊前和撞擊后的運(yùn)動(dòng)量的變化求得。密度ρ[kg/m3]、流速v[m/s]、流量Q[m3/s]的噴出空氣如圖6所示，撞擊靜止的傾斜面，假設(shè)其流動(dòng)的方向只變化角度θ(假設(shè)0＜θ＜90度)。此時(shí)，如果把傾斜面受到的力F[N]的x分量設(shè)置為Fx，把z分量設(shè)置為Fz，則以下的式子成立。但是，假定噴出空氣是在其內(nèi)部的全部點(diǎn)上靜壓相等的非粘性流體，另外，由噴出空氣對(duì)傾斜面的撞擊和在傾斜面上的摩擦產(chǎn)生的能量損失可以忽略。
＝-Fx+ρQv·sinθρQv＝Fz+ρQv·cosθ由此，F(xiàn)x以及Fz如以下那樣求得。
Fx＝ρQv·sinθFz＝ρQv·(1-cosθ)因而，用接收體傾斜側(cè)面部102的傾斜面的作用致使空氣流動(dòng)變化為伴隨相對(duì)噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量的流動(dòng)，因而包含相對(duì)噴出空氣601的噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量的力Fx的力F發(fā)生，能夠向操作者提示該力。
因而，當(dāng)向手握接收體1的操作者7施加右方向的力的情況下，如空氣碰到左側(cè)的傾斜側(cè)面部102上那樣噴出空氣(圖5B)。當(dāng)施加右方向的力以外的力的情況下，只要同樣向其相反一側(cè)的傾斜側(cè)面部102噴出空氣即可。
對(duì)于形狀只由圖4C所示那樣的傾斜側(cè)面部102組成的接收體1，有關(guān)提示包含橫方向的分量的力的情況和圖5B所示的情況一樣，而當(dāng)提示上方向的力的情況下，只要控制噴出空氣，使得噴出空氣601碰到傾斜側(cè)面部102的相對(duì)的兩側(cè)或者整個(gè)面上即可(參照?qǐng)D5D)。
而且，實(shí)際上如上式所示，和向橫方向的力Fx一同還發(fā)生向上方向的力Fz。根據(jù)上式，向上方向的力Fz相對(duì)向橫方向的力Fx的比變?yōu)?1-cosθ)/sinθ，在上述的范圍(0＜θ＜90度)中角度θ越小，與向橫方向的力Fx相比向上方向的力Fz越小。但是，因?yàn)闇p小向上方向的力Fz，所以如果減小角度θ，則力的絕對(duì)量減小，向橫方向的力Fx也減小。
因而，希望傾斜側(cè)面部102設(shè)置成如下的傾斜角度以及形狀，即，可以與噴出空氣的狀態(tài)(噴出量和噴出速度等)和傾斜面的狀態(tài)(面積和摩擦等)相應(yīng)地提示向有意圖的橫方向的力，并且相對(duì)向橫方向的力，向上方的力盡可能減小。另外，希望以減小向上方向的力的方式控制噴出空氣601的撞擊位置。
在圖4D的接收體中，傾斜側(cè)面部102相對(duì)于空氣的噴出方向平行的軸配備成環(huán)形。因此，通過(guò)在傾斜側(cè)面部102的任意位置上碰到噴出空氣，能夠在相對(duì)噴出方向垂直的任意方向(橫方向)上改變空氣的流動(dòng)，具有能夠提示相對(duì)噴出方向的垂直的任意方向(橫方向)的力的優(yōu)點(diǎn)。
但是，如圖4D的接收體1所示，在具有由曲面形狀的傾斜側(cè)面組成傾斜側(cè)面部的接收體中，其中的曲面形狀是與xy平面平行的剖面中的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置變成凸型曲線那樣的曲面形狀，存在可以提示向橫方向的力的大小減小這種缺點(diǎn)。以下，參照?qǐng)D7說(shuō)明其原因。
圖7是噴出空氣撞擊由曲面形狀的傾斜面組成的傾斜側(cè)面部102，相對(duì)傾斜側(cè)面部102，和噴出方向垂直方向(圖的左側(cè)方向)的力作用的狀態(tài)的圖。而且，圖7是從噴出方向看傾斜側(cè)面部102的水平剖面的圖。
如圖7所示，噴出的空氣擴(kuò)散為放射狀，撞擊到傾斜側(cè)面部102的撞擊點(diǎn)0，以及作為撞擊點(diǎn)0的周?chē)狞c(diǎn)的撞擊點(diǎn)1和撞擊點(diǎn)2。在撞擊點(diǎn)0上撞擊的空氣產(chǎn)生向著圖7的左側(cè)方向的作為橫方向的力的F0。但是，傾斜面從噴出口看因?yàn)榫哂型钩龅那嫘螤?，所以與撞擊點(diǎn)1和撞擊點(diǎn)2撞擊的空氣產(chǎn)生和作為要提示的力不同方向的力的F1、F2(在此，面上的表面摩擦忽略)。
F1可以分解為F1x和F1y，F(xiàn)2可以分解為F2x和F2y，F(xiàn)1x、F2x作為向著圖7的左側(cè)方向的橫方向的力提示，而該F1x、F2x因?yàn)槭欠至Γ苑謩e比F1、F2還小。另外，撞擊點(diǎn)1和撞擊點(diǎn)2因?yàn)榫嚯x噴出口的距離長(zhǎng)，所以和要提示的力一致的方向的力進(jìn)一步減小。
因而，因?yàn)樵龃罂梢韵驒M方向的力的大小，所以可以提示的力的方向受到了限制，也可以把傾斜側(cè)面部102的傾斜面的形狀例如如圖8A～8C所示那樣設(shè)置成圓筒形狀的一部分。圖8A是從下面看把傾斜側(cè)面部102的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體1的圖，圖8B是從側(cè)面看相關(guān)接收體1的圖，圖8C是相關(guān)接收體1的縱剖面圖。
另外，如圖9A～9C所示，也可以把接收體1的傾斜側(cè)面部102的傾斜面設(shè)置成與xy平面平行的剖面上的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置變成凹形曲線那樣的曲面現(xiàn)狀。圖9A是從下面看相關(guān)接收體1的圖，圖9B是從側(cè)面看相關(guān)接收體1的圖，圖9C是相關(guān)接收體1的縱剖面圖。
通過(guò)把傾斜側(cè)面部102的傾斜面的形狀設(shè)置成圖8A～圖8C那樣的形狀，碰到撞擊點(diǎn)的空氣因?yàn)槿渴墙o予相對(duì)傾斜面垂直的同一方向的力，所以提示的力變大。另外，通過(guò)把傾斜側(cè)面部102的傾斜面的形狀設(shè)置成圖9A～9C那樣的形狀，與圖4D那樣形狀的傾斜面相比，因?yàn)閲姵隹诤妥矒酎c(diǎn)的距離變短，所以在橫方向上的提示力變大。
(力的提示的具體例子)以下說(shuō)明操作者7通過(guò)移動(dòng)接收體1，向操作者7提示力的具體例子。
操作者7通過(guò)移動(dòng)接收體1，用接收體測(cè)量部2測(cè)量變化的接收體1的位置和朝向。而后，與該位置和朝向相應(yīng)，與虛擬空間內(nèi)的接收體1對(duì)應(yīng)的目標(biāo)移動(dòng)，在該目標(biāo)從上或者橫向與另一目標(biāo)接觸時(shí)，噴出控制部5控制噴出部6，如向操作者7提示向上或者橫向的力那樣對(duì)接收體1噴出空氣。以下更詳細(xì)地說(shuō)明。
首先，與虛擬空間內(nèi)的接收體1對(duì)應(yīng)的目標(biāo)從上方向或者接近它的方向接觸另一目標(biāo)，當(dāng)提示向上的力的情況下，如噴出空氣601碰到接收體1的中央部101那樣，使噴出空氣601從接近接收體1的中央部101正下的噴出口602噴出(圖5A)。
與虛擬空間內(nèi)的接收體1對(duì)應(yīng)的目標(biāo)從橫方向或者接近它的方向與另一目標(biāo)接觸，當(dāng)提示包含橫向分量的力的情況下，如噴出空氣碰到接收體1的傾斜側(cè)面部102那樣，從噴出部6的噴出口602噴出空氣。這種情況下，盡可能如圖5C所示那樣控制噴出部6，使得從沿著面容易在橫方向上流動(dòng)的噴出口602噴出。
但是，因?yàn)閲姵隹諝?01離開(kāi)噴出口602越遠(yuǎn)越擴(kuò)散，所以需要考慮這種情況。具體地說(shuō)，如圖10A所示，當(dāng)接收體1的傾斜側(cè)面部102和噴出口602之間的距離短的情況下，使空氣從接近接收體1的傾斜側(cè)面部102的噴出口602噴出。另外，如圖10B所示，當(dāng)接收體1相對(duì)噴出口602排列的面處于比圖10A的情況高的位置的情況下，如噴出空氣601碰到接收體1的傾斜側(cè)面部102上那樣，與空氣的擴(kuò)散相應(yīng)地使空氣從離開(kāi)傾斜側(cè)面部102的噴出口602噴出。
這樣，通過(guò)與從橫方向與物體接觸的影像聯(lián)動(dòng)地向操作者7提示包含了接觸橫方向的力，能夠讓操作者7感覺(jué)到如從橫方向接觸那樣。
作為采用上述的虛擬空間顯示部4的顯示方法，可以列舉由一般的顯示器或者頭置式顯示器(head mounted display)，或者采用投影機(jī)的投影。此時(shí)，用采用光學(xué)式和磁式等的位置檢測(cè)裝置檢測(cè)操作者7的視點(diǎn)位置，進(jìn)行與操作者7的視點(diǎn)相應(yīng)的虛擬空間顯示。另外，也可以使用這樣的方法，即，顯示與操作者7的左右眼的位置相應(yīng)的虛擬空間影像，操作者7通過(guò)戴上可以用左右眼各自看該影像的頭置式顯示器和立體眼鏡，立體地進(jìn)行虛擬空間顯示。
特別是在實(shí)際進(jìn)行力覺(jué)提示的區(qū)域上，用投影機(jī)向著雙目投影影像，操作者7戴著立體眼鏡觀察的方法是減少對(duì)操作者7的負(fù)荷的方法。如果采用該顯示方法，因?yàn)樽屘摂M物體在進(jìn)行力覺(jué)提示的區(qū)域上進(jìn)行立體顯示，所以能夠使視覺(jué)和力覺(jué)的提示位置一致，能夠?qū)崿F(xiàn)更直覺(jué)的體驗(yàn)。另外，因?yàn)闉榱藗鬟f力而使用空氣，所以還能夠產(chǎn)生不妨礙影像顯示的特征。作為使用了該立體眼鏡的立體顯示方法，有使用紅和藍(lán)的影像和紅藍(lán)眼鏡的方法，使用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的投影影像和偏轉(zhuǎn)的方法，使用進(jìn)行了分時(shí)切換的左右影像和快門(mén)眼鏡的方法等。
另外，有這樣的方法，為了使與操作者7的雙眼的視點(diǎn)相應(yīng)的由立體影像產(chǎn)生的虛擬空間顯示部4和噴出部6統(tǒng)一，在作為具有噴出口602的噴出部6的桌子的正上方安裝投影機(jī)，把用計(jì)算機(jī)構(gòu)筑的虛擬空間的影像投影在該桌子上。在該方法中，虛擬空間顯示部4把作為存在于桌子上的虛擬物體等，作為從操作者7的左右視點(diǎn)位置看時(shí)的左右虛擬空間影像投影在桌子上。此時(shí)，代替直接檢測(cè)操作者7的左右眼的位置，例如采用讓操作者7戴上立體眼鏡，用照相機(jī)拍攝安裝在接近該立體眼鏡的左右眼位置的部分上的標(biāo)志的光學(xué)式位置檢測(cè)方法等，能夠檢測(cè)操作者的視點(diǎn)的位置。作為這些結(jié)果，能夠投影與操作者7的視點(diǎn)相應(yīng)的立體影像，能夠如在作為噴出部6的桌子上的空間中虛擬物體上浮那樣地進(jìn)行視覺(jué)提示。
(噴出口的決定方法)以下，說(shuō)明當(dāng)提示包含相對(duì)空氣的噴出方向垂直的方向(橫方向)的分量的力的情況下，決定進(jìn)行空氣噴出的噴出口的方法。而且，在以下說(shuō)明的處理中，用在力覺(jué)提示裝置中的噴出控制部5執(zhí)行。
圖11是從上部向下看在平面上具有多個(gè)噴出口602的噴出部6，和把傾斜側(cè)面部102設(shè)置在接收體1的中央部101的整個(gè)周?chē)系慕邮阵w1的圖。圖12是在這里使用的接收體1的剖面圖。
如圖11所示，把接收體1的中心P的座標(biāo)設(shè)置為(XRe，YRe)，把從接收體1的中心P到傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣(即中央部邊緣)的距離設(shè)置為R1，把從接收體中心P到傾斜側(cè)面部外邊緣的距離設(shè)置為R2，把第ij個(gè)噴出口Nij的座標(biāo)設(shè)置為(Xi，Yj)，把表示提示給接收體1的力的方向的向量設(shè)置為Vf(a，b)，把從噴出口Nij到接收體中心P的向量設(shè)置為VPN。
首先，考慮從全部噴出口的噴出量以及噴出壓力相同的情況。當(dāng)假設(shè)噴出口充分緊密地配置，存在于全部的位置上的情況下，為了提示Vf(a，b)的方向的力，選擇滿(mǎn)足Vf×|VPN|/|Vf|＝VPN并且R1≤|VPN|≤R2(式1)的噴出口。即，選擇位于傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間，從噴出口向中心P的方向和力的方向相同的噴出口，讓空氣噴出。在此，當(dāng)滿(mǎn)足式1的噴出口有多個(gè)的情況下，從這些噴出口噴出空氣?；蛘撸跐M(mǎn)足式1的噴出口有多個(gè)的情況下，當(dāng)把同時(shí)噴出的噴出口設(shè)置成1個(gè)或者其內(nèi)的指定的多個(gè)的情況下，如以下所示選擇1個(gè)或者指定多個(gè)的噴出口。
為了盡可能得到大的橫方向的力，需要高效率地對(duì)接收體1給予力，而為此希望沿著傾斜側(cè)面部102的傾斜面空氣流到外側(cè)。為此，在傾斜側(cè)面部102的有效的存在范圍中，希望在傾斜側(cè)面部102的傾斜曲線的最下部分上接收空氣的噴出。即，希望在接近傾斜側(cè)面部102中的中央部101的位置上接收空氣的噴出。因而，當(dāng)滿(mǎn)足式1的噴出口有多個(gè)的情況下，選擇1個(gè)|VPN|最小的噴出口。或者，當(dāng)選擇指定多個(gè)噴出口的情況下，從|VPN|小的一方中選擇相關(guān)個(gè)數(shù)的噴出口。
當(dāng)稀疏地配置噴出口的情況下，有滿(mǎn)足Vf×|VPN|/|Vf|＝VPN的噴出口不存在的情況。這種情況下，選擇接近Vf的VPN的噴出口。更詳細(xì)地說(shuō)，如圖13所示，如果把Vf和VPN所成的角度設(shè)置為θij，則在滿(mǎn)足R1≤|VPN|≤R2的噴出口中，選擇|θij|最小的噴出口(式2)。而且，θij＝cos-1{Vf·VPN}/{|Vf||VPN|}(·是內(nèi)積)。即，這種情況下，選擇位于傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間，并且從噴出口向著中心P的方向最接近力的方向的噴出口，讓空氣噴出。當(dāng)|θij|最小的噴出口存在多個(gè)的情況下，只要選擇|VPN|最小的噴出口即可。
另外，為了使給予接收體1的力的大小優(yōu)先，可以確定在具有規(guī)定的范圍內(nèi)的θij的噴出口中，選擇|VPN|最小的噴出口。即，在滿(mǎn)足R1≤|VPN|≤R2并且0≤|θij|≤γ的噴出口中，選擇|VPN|最小的噴出口(式3)。即，這種情況下，在從噴出口向著中心P的方向和力的方向的角度差的大小小于等于規(guī)定值的噴出口中，選擇位于傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間，噴出口和中心P之間的距離最小的噴出口，使空氣噴出。
當(dāng)把同時(shí)噴出的噴出口設(shè)置成多個(gè)的情況下，合成從在同時(shí)噴出的噴出口中的各個(gè)噴出口向中心P的向量，作為虛擬的一個(gè)向量設(shè)定VPN。而后，用和上述一樣的方法，決定相關(guān)多個(gè)個(gè)噴出口。
另外，對(duì)于從各個(gè)噴出口噴出的噴出量或者噴出壓力各自不同的情況，除了噴出口的座標(biāo)和接收體中心P的座標(biāo)外，根據(jù)從相關(guān)噴出口噴出的空氣噴出量或者噴出壓力設(shè)定相對(duì)各個(gè)噴出口的向量VPN，例如，把VPN的朝向設(shè)置成從噴出口向接收體中心P，設(shè)定成使VPN的大小與噴出口和接收體中心P間的距離成正比，與空氣噴出量或者噴出壓力成反比。例如，當(dāng)某一噴出口的空氣噴出量大的情況下，由于選擇VPN的大小比實(shí)際噴出口和受容中心P之間的距離小，滿(mǎn)足R1≤|VPN|≤R2的噴出口，因而還能夠選擇位于傾斜側(cè)面部外邊緣的外側(cè)的噴出口。
在用式1～式3所示的方法中，作為R1、R2的值，除了直接使用實(shí)際的中央部101以及傾斜側(cè)面部102的大小的值外，還可以考慮以下范圍設(shè)定，即，為了感覺(jué)到與物體接觸所需要的力的大小等，用于提示與用途相應(yīng)大小的力的有效的傾斜測(cè)定部102的范圍。另外，也可以考慮測(cè)量位置的誤差等。
例如，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等，當(dāng)用于得到必要的提示力的有效的傾斜側(cè)面部102的范圍(用距離接收體中心P的距離R表示)作為R1+α≤R≤R2-β(α，β＞0)求得的情況下，在用式1～式3表示的方法中，只要把R1置換為R1+α，把R2置換為R2-β即可。但是，因?yàn)棣痢ⅵ掠懈鶕?jù)接收體1的位置而不同的情況，所以在各種接收體1的位置中測(cè)量R，也可以把α、β分別設(shè)置成接收體1的位置的函數(shù)。
在以上的噴出口的確定方法中，其前提是具有圖11、圖12所示那樣的環(huán)形的傾斜側(cè)面部102的接收體。當(dāng)具有環(huán)形的傾斜側(cè)面部102的接收體的情況下，因?yàn)槟軌蛱崾鞠鄬?duì)噴出方向垂直的任意方向(橫方向)的力，所以，在式1～式3所示的方法中表示提示給接收體1的力的方向的向量Vf也可以設(shè)定在任意的方向上。
另一方面，在具有圖8A～8C所示那樣形狀的傾斜側(cè)面部102的接收體和具有圖9A～9C所示那樣形狀的傾斜側(cè)面部102的接收體的情況下，能夠提示的力的方向受到限制，而其噴出口的決定方法通過(guò)把向量Vf設(shè)定在其受限制的方向上，能夠直接利用在式1～式3中所示的方法。
對(duì)于這種情況參照?qǐng)D14A、B具體地舉例說(shuō)明。圖14A是用于說(shuō)明把圖8A～8C所示那樣的傾斜側(cè)面部102的傾斜面設(shè)置成圓筒形狀的一部分的接收體提示給操作者的力的圖，圖14B是用于說(shuō)明接收體向操作者提示的力的圖，其中接收體是把圖9A～9C所示那樣的傾斜側(cè)面部102的傾斜面設(shè)置成在與xy平面平行的剖面中的形狀相對(duì)噴出口的xy平面上的位置成為凹形曲線那樣的曲面形狀。圖14A、B所示的接收體具有分別由4個(gè)傾斜面組成的傾斜側(cè)面部102。
在圖14A、B所示的接收體的情況下，由于在各圖的上側(cè)的傾斜側(cè)面部102上阻擋噴出空氣，因而能夠向操作者提示向圖的下方向的力。同樣，由于在各圖的下側(cè)、左側(cè)、右側(cè)的傾斜側(cè)面部上阻擋噴出空氣，因而能夠向操作者提示分別向各圖的上方向、右方向、左方向的力。
即，當(dāng)把同時(shí)噴出的噴出口設(shè)置為1個(gè)的情況下，在用式1～式3表示的方法中，通過(guò)把向量Vf的方向設(shè)定為各圖的上方向、下方向、左方向，能夠分別向各圖的上方向、下方向、左方向、右方向的4個(gè)方向提示力。而且，通過(guò)增加構(gòu)成傾斜側(cè)面部102的傾斜面的數(shù)，還能夠增加可以提示的方向，另外通過(guò)把同時(shí)噴出的噴出口設(shè)置為多個(gè)，對(duì)在分別不同的傾斜面上阻擋多個(gè)個(gè)噴出口的噴出空氣時(shí)產(chǎn)生的多個(gè)力進(jìn)行合成提示，還可以增加可以提示的方向。
實(shí)施例2圖15是表示實(shí)施例2的力覺(jué)提示裝置的構(gòu)成的方框圖。圖16表示該力覺(jué)提示裝置的處理的流程圖。
在實(shí)施例2中，接收體1的傾斜側(cè)面部102具備可以改變其位置和傾斜的變形機(jī)構(gòu)。另外，如圖15所示，實(shí)施例2的力覺(jué)提示裝置具備接收體側(cè)面部控制部，與虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)，或者與接收體1的位置或者朝向相應(yīng)，改變接收體1的傾斜側(cè)面部102的位置或者傾斜。這種情況下的傾斜側(cè)面部102理想的是圖4E所示那樣的分割成多個(gè)的形狀。接收體側(cè)面部控制部8與虛擬目標(biāo)計(jì)算部3以及噴出控制部5一同，可以通過(guò)在計(jì)算機(jī)中安裝讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行這些處理的程序?qū)崿F(xiàn)。另外，接收體側(cè)面部控制部8和接收體1的變形機(jī)構(gòu)之間通過(guò)有線或者無(wú)線連接，可以從接收體側(cè)面部控制部8對(duì)接收體1發(fā)送控制信號(hào)。
如圖16所示，實(shí)施例2中的力覺(jué)提示裝置的處理在虛擬目標(biāo)顯示處理(步驟23)和噴出控制處理(步驟25)之間追加傾斜側(cè)面部控制處理(步驟24)這一點(diǎn)上和實(shí)施例1中的力覺(jué)提示裝置的處理不同。在步驟24中，接收體側(cè)面部控制部8如相對(duì)從噴出口噴出的空氣的流動(dòng)把傾斜側(cè)面部102的方向保持為一定那樣控制傾斜側(cè)面部102的位置或者朝向。該控制根據(jù)測(cè)量的接收體1的位置或者朝向，或者虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行。
例如，接收體測(cè)量部2檢測(cè)接收體1的傾斜，把該檢測(cè)信號(hào)送到接收體側(cè)面部控制部8，接收體側(cè)面部控制部8如傾斜側(cè)面部102的狀態(tài)和接收體1傾斜前的狀態(tài)中的傾斜側(cè)面部102的狀態(tài)一樣那樣決定相對(duì)傾斜面?zhèn)让娌?02的轉(zhuǎn)動(dòng)量等，對(duì)接收體1發(fā)送與相關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)量對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。
實(shí)施例2的傾斜側(cè)面部102例如如圖17A所示，用內(nèi)側(cè)和外側(cè)的2層葉片102a、102b形成。葉片102a和中央部101之間連接成葉片102a以支點(diǎn)c為中心可以旋轉(zhuǎn)。另外，葉片102a和葉片102b之間連接成以支點(diǎn)d為中心可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，在各支點(diǎn)上具備用于接收來(lái)自接收體側(cè)面部控制部8的控制信號(hào)使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
接收體側(cè)面部控制部8例如如圖17B所示，能夠控制傾斜側(cè)面部102只圍繞內(nèi)側(cè)的葉片102b轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，接收體側(cè)面部控制部8例如如圖17C所示，還可以把內(nèi)側(cè)外側(cè)的2層葉片102a、102b做成一體，可以以使葉片相對(duì)中央部101旋轉(zhuǎn)在上下方向移動(dòng)的方式進(jìn)行控制。而且，在可以只向圖17C所示的方向的側(cè)面旋轉(zhuǎn)的情況下，能夠用不設(shè)置成2層的方法實(shí)現(xiàn)傾斜側(cè)面部102。
作為本實(shí)施例2的使用例子，說(shuō)明相對(duì)把空氣向上方噴出的1個(gè)或者1個(gè)以上的噴出口602在平面上排列成2維的噴出口，接收體1的朝向改變的情況。
如果相對(duì)向用于提示橫方向的力的傾斜側(cè)面部102噴出的噴出口602的空氣噴出方向，接收體1的整個(gè)的朝向(即姿態(tài))改變，則和接收體1成為一體的傾斜側(cè)面部102的朝向也相對(duì)噴出方向改變，提示給操作者7的力的方向也改變。
因而，當(dāng)接收體1的朝向變化的情況下，如圖16的流程圖的步驟24所示，與該朝向的變化相應(yīng)地改變接收體1的傾斜側(cè)面部102的朝向，相對(duì)噴出空氣601的流動(dòng)，傾斜側(cè)面部102的方向(朝向)不變化。由此，能夠把想提示的力的方向保持為一定。
圖18A表示控制葉片102b并控制傾斜側(cè)面部102的傾斜的例子。該例子表示接收體1只以從圖17的狀態(tài)在反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向上的角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的情況。這種情況下，使葉片102b相對(duì)葉片102a如圖18A所示在時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)。由此，可以把在傾斜側(cè)面部102中接收空氣的部分的朝向，保持為和接收在圖17A的狀態(tài)中的傾斜側(cè)面部102的空氣的部分的朝向相同。
圖18B表示把葉片102a、102b作為一體控制的例子。該例子表示表示接收體1只以從圖17A的狀態(tài)在時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)的角度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的情況。這種情況下，使葉片102a、102b作為一體相對(duì)中央部101在反時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)。由此，可以把傾斜側(cè)面部102的朝向保持為和圖17A的狀態(tài)中的傾斜側(cè)面部102的朝向相同。而且，通過(guò)使葉片以某一支點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)，改變?nèi)~片的位置和朝向。在上述的例子中，表示了使葉片以某一支點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，但只要是能夠改變?nèi)~片的位置或者朝向的方法，任何構(gòu)成都可以。例如，把葉片設(shè)置成可以伸縮。另外，也可以把葉片自身設(shè)置成可以變形的結(jié)構(gòu)。
另外，即使在接收體1的朝向相對(duì)噴出空氣601的噴出方向沒(méi)有改變的情況下，也可以與虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)地控制傾斜側(cè)面部102的傾斜。通過(guò)改變傾斜側(cè)面部102的傾斜，相對(duì)噴出空氣601的方向改變噴出空氣601從接收體1的傾斜側(cè)面部102流出的方向，與虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)相應(yīng)地能夠控制在接收體1中的力的方向。
本發(fā)明并不限于上述的各實(shí)施方式，可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種力覺(jué)提示方法，該方法通過(guò)依照接收體的位置或者方向使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)，所述力覺(jué)提示方法的特征在于在上述接收體中設(shè)置從中心部向外側(cè)相對(duì)上述接收體的軸線形成傾斜形狀的傾斜側(cè)面部，通過(guò)相對(duì)該傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體，將包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體。
2.如權(quán)利要求1所述的力覺(jué)提示方法，其特征在于依照上述接收體的位置或者朝向改變上述傾斜側(cè)面部的位置或者朝向。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的力覺(jué)提示方法，其特征在于依照上述接收體的位置或者朝向計(jì)算虛擬目標(biāo)，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果顯示包含該虛擬目標(biāo)的虛擬空間。
4.如權(quán)利要求1所述的力覺(jué)提示方法，其特征在于上述噴出單元具有在平面上配置了多個(gè)噴出口的構(gòu)造，在上述接收體位于相關(guān)平面上的規(guī)定高度的位置上的情況下，選擇位于上述接收體的傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間并且從噴出口向著上述接收體的中心的方向和要給予上述接收體的力的方向的角度差小于等于規(guī)定值的噴出口，從選擇出的噴出口噴出上述氣體或者液體。
5.一種力覺(jué)提示裝置，在力覺(jué)提示方法中使用，所述力覺(jué)提示方法通過(guò)依照接收體的位置或者朝向使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)，所述力覺(jué)提示裝置的特征在于上述力覺(jué)提示裝置具備噴出控制單元，依照由連接于上述力覺(jué)提示裝置的接收體測(cè)量單元測(cè)量到的上述接收體的位置或者朝向，控制從上述噴出單元的噴出口噴出的上述氣體或者液體的噴出量或者噴出方向，上述接收體具有從中心部向外側(cè)相對(duì)上述接收體的軸線形成傾斜的形狀的傾斜側(cè)面部，為了向上述接收體給予包含了與上述氣體或者液體的噴出方向垂直方向的分量的力，上述噴出控制單元控制上述噴出控制單元以便對(duì)于上述傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體。
6.如權(quán)利要求5所述的力覺(jué)提示裝置，其特征在于在上述接收體上具備改變上述傾斜側(cè)面部的位置或者朝向的變形機(jī)構(gòu)，并且具備依照由上述接收體測(cè)量單元測(cè)量的上述接收體的位置或者朝向控制該變形機(jī)構(gòu)的接收體側(cè)面控制單元。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的力覺(jué)提示裝置，其特征在于具備虛擬目標(biāo)計(jì)算單元，在依照由上述接收體測(cè)量單元測(cè)量的上述接收體的位置或者朝向計(jì)算虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)的同時(shí)，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果把包含上述虛擬目標(biāo)的上述虛擬空間顯示在虛擬空間顯示單元上。
8.如權(quán)利要求5所述的力覺(jué)提示裝置，其特征在于上述噴出單元具有在平面上配置多個(gè)噴出口的構(gòu)造，當(dāng)上述接收體在相關(guān)平面上的規(guī)定高度位置上時(shí)，為了將包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體，上述噴出控制單元選擇位于上述接收體的傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間，并且，從噴出口向著上述接收體的中心的方向和要給予上述接收體的力的方向的角度差小于等于規(guī)定的值的噴出口，使氣體或者液體從選擇出的噴出口噴出。
9.一種程序，用于使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)在力覺(jué)提示方法中使用的力覺(jué)提示裝置的功能，該力覺(jué)提示方法通過(guò)依照接收體的位置或者朝向使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體上，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)，所述程序使上述計(jì)算機(jī)發(fā)揮作為噴出控制單元的功能，所述噴出控制單元依照由連接于上述計(jì)算機(jī)的接收體測(cè)量單元測(cè)量到的上述接收體的位置或者朝向，對(duì)從上述噴出單元的噴出口噴出的上述氣體或者液體的噴出量或者噴出方向進(jìn)行控制，上述接收體具有從中心部向著外側(cè)相對(duì)上述接收體的軸線形成傾斜的形狀的傾斜側(cè)面部，為了將包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體，上述噴出控制單元控制上述噴出控制單元以便對(duì)于上述傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體。
10.如權(quán)利要求9所述的程序，其特征在于上述接收體具備改變上述傾斜側(cè)面部的位置或者朝向的變形機(jī)構(gòu)，使上述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步發(fā)揮作為接收體側(cè)面部控制單元的功能，所述接收體側(cè)面部控制單元依照由上述接收體測(cè)量裝置測(cè)量到的上述接收體的位置或者朝向控制該變形機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求9或者10所述的程序，其特征在于所述虛擬目標(biāo)計(jì)算單元使上述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步發(fā)揮作為虛擬目標(biāo)計(jì)算單元的功能，在依照由上述接收體測(cè)量單元測(cè)量到的上述接收體的位置或者朝向計(jì)算虛擬空間內(nèi)的虛擬目標(biāo)的狀態(tài)的同時(shí)，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果把包含上述虛擬目標(biāo)的上述虛擬空間顯示在虛擬空間顯示單元上。
12.如權(quán)利要求9所述的程序，其特征在于上述噴出單元具有在平面上配置多個(gè)噴出口的構(gòu)造，當(dāng)上述接收體位于相關(guān)平面上的規(guī)定高度位置上時(shí)，為了將包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直的方向的分量的力給予上述接收體，上述噴出控制單元選擇位于上述接收體的傾斜側(cè)面部?jī)?nèi)邊緣和傾斜側(cè)面部外邊緣之間并且從噴出口向著上述接收體中心的方向和要給予上述接收體的力的方向的角度小于等于規(guī)定值的噴出口，使氣體或者液體從選擇出的噴出口噴出。
全文摘要
公開(kāi)一種力覺(jué)提示方法，通過(guò)與接收體的位置或者朝向相應(yīng)地使氣體或者液體從噴出單元的噴出口噴出并碰到該接收體，經(jīng)由該接收體向操作者提示力覺(jué)。在相關(guān)力覺(jué)提示方法中，在上述接收體上設(shè)置從中心部向著外側(cè)相對(duì)上述接收體的軸線形成傾斜形狀的傾斜側(cè)面部，通過(guò)對(duì)該傾斜側(cè)面部噴出上述氣體或者液體，對(duì)上述接收體給予包含與上述氣體或者液體的噴出方向垂直方向的分量。
文檔編號(hào)G06F3/01GK1934523SQ20058000932
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者鈴木由里子, 小林稔 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社