JP2015176176A

JP2015176176A - 情報入出力装置及び情報入出力方法

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Publication number: JP2015176176A
Application number: JP2014049701A
Authority: JP
Inventors: 臼田　裕; Yutaka Usuda; 裕臼田
Original assignee: Usuda Research Institute & Systems Corp
Current assignee: Usuda Research Institute & Systems Corp
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: WO2015137014A1; US20170068333A1; JP6270557B2; US10082885B2

Abstract

【課題】ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を容易且つ確実に行うことのできる情報入出力装置及び情報入出力方法を提供する。
【解決手段】
携帯可能な筐体１を具備する携帯型情報入出力装置１００において、三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサ（光センサ１１又は気圧センサ１５）による検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記三次元空間における第２の環境変化を検出する第２のセンサ（加速度センサ１２、角速度センサ１３、方位センサ１４、気圧センサ１５、又は、温度センサ１６）により取得される情報の一部あるいは全部を入力情報として、コマンドを実行し、上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を少なくとも１つの振動デバイス１７からなる情報出力手段から振動情報として出力させる制御を制御部１０により行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を行うための情報入出力装置及び情報入出力方法に関する。

従来、携帯型のパーソナルコンピュータにおける情報入力装置は、小型ＬＣＤへのペン入力、タッチパネル等、片手の指又は片手に握っているペンで他方の手で支えているディスプレイを触れることにより、マウスに相当する入力を行っていた。しかし、これらの接触型情報入力装置では、入力するために両手が塞がる、入力のために鞄から出し入れしなければならない等、入力の環境が必要であり、利便性に欠ける問題があった。

近年、モバイルコンピューティングが進み、ウェアラブルコンピューターが実用化の段階を迎える中で、ユーザーに拘束感を与えず、いつでもどこでも自由に使用が可能で、直感的な操作が行えるヒューマンインターフェースとしての情報入出力装置が望まれている。
例えば、３次元の空間内で携帯型機器を動かすことにより、画像表示装置上でカーソルポインタを移動させ、ボタンにより操作を行う機器（３次元マウス）を用いた技術（例えば、特許文献１参照）が提案されている。また、実際のキーボードを必要とせず、ユーザーの手にデータグローブを装着して指の動きを感知することにより情報の入力を可能とする仮想キーボードの技術（例えば、特許文献２参照）や、広げた手の平の指の動きや、手の平を指し示すもう一方の手の動きを画像認識することで入力情報を認識する技術（例えば、特許文献３参照）が提案されている。

特開２００１−５６７４３号公報特許第２５００２８３号公報特開２００１−３１２３５６号公報

しかしながら、従来の携帯型情報入出力装置では、装着された機器を利用者が目視で確認しないと適切な操作を行うことが困難であった。

また、携帯型情報入出力装置が小型化されると、表示装置を付加することが難しくなり、仮に付加することができたとしても、画面サイズを極めて小さくせざるを得ず、視認することが難しくなってしまう。

さらに、携帯型情報入出力装置は、使用者の身体の様々な箇所に装着されるので、装着位置によっては、表示装置が付加されていたとしても容易に見ることが困難になってしまう状況が発生する。
また、表示装置に替えて音声出力装置を携帯型情報入出力装置に付加することもできるが、携帯型情報入出力装置は、使用者の身体の様々な箇所に装着されるので、装着位置によっては、音声出力装置の音声出力を容易に聞き取ることが困難になってしまう状況が発生する。

また、従来の携帯型情報入出力装置では、仮想現実システムと組み合わせて使用することが考えられるが、表示装置や音声出力装置を付加したとしても、ワイヤレスで仮想物体の大きさ、凹凸、堅さなどの接触感覚を提示することはできないという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、上述したような従来の技術の問題点に鑑み、ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を容易且つ確実に行うことのできる情報入出力装置及び情報入出力方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施に形態から一層明らかにされるであろう。

本発明では、三次元空間における第１の環境変化の検出出力が閾値を超えたか否かにより、情報入力状態とするか否かを判断し、上記第１の環境変化の検出出力が閾値を超えた場合に、三次元空間における第２の環境変化を入力情報として検出し、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた振動情報を出力させる。

すなわち、本発明は、携帯可能な筐体を具備する携帯型情報入出力装置であって、三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサと、上記三次元空間における第２の環境変化を検出する第２のセンサと、少なくとも１つの振動デバイスからなる情報出力手段と、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得し、取得した上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を情報出力手段から振動情報として出力させる制御を行う制御手段とを上記筐体内に備える。

本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記第１のセンサは、上記三次元空間における第１の環境変化を受光量の変化として検出する光センサであり、上記制御手段は、上記光センサにより上記三次元空間における受光量の変化として検出される上記第１の環境変化に基づいて、情報入力状態とするか否かを判断して、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得するものとすることができる。

また、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記第１のセンサは、上記三次元空間における第１の環境変化を気圧の変化として検出する圧力センサであり、上記制御手段は、上記圧力センサにより上記三次元空間における気圧の変化として検出される上記第１の環境変化に基づいて、情報入力状態とするか否かを判断して、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得するものとすることができる。

また、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記制御手段は、上記第１のセンサによる検出出力として取得される絶対値データを相対量に変換して閾値を超えたか否かを判定するものとすることができる。

また、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記第２のセンサは、上記三次元空間における第２の環境変化として上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化を検出する三次元センサであり、上記制御手段は、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記第２のセンサにより上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化として検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得し、上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化に応じた出力信号を上記情報出力手段から振動情報として出力させる制御を行うものとすることができる。

また、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記情報出力手段は、三次元配置された複数個の振動デバイスからなり、上記制御手段は、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報に基づいて、上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化に応じた出力信号を上記情報出力手段から三次元の振動情報として出力させる制御を行うものとすることができる。

また、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記三次元センサは、加速度センサ、角速度センサ、方位センサの内の何れか１種類又は複数種類のセンサを備えるものとすることができる。

さらに、本発明に係る携帯型情報入出力装置において、上記筐体は指輪型ホルダの装着部に着脱自在に装着され、上記指輪型ホルダを介して指に装着されるものとすることができる。

また、本発明は、携帯可能な筐体を具備する携帯型情報入出力装置による情報入出力方法であって、三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサによる検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、第２のセンサにより検出される上記三次元空間における第２の環境変化を入力情報として取得し、取得した上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を少なくとも１つの振動デバイスからなる情報出力手段から振動情報として出力させることを特徴とする。

本発明では、三次元空間における第１の環境変化の検出出力が閾値を超えたか否かにより、情報入力状態とするか否かを判断し、上記第１の環境変化の検出出力が閾値を超えた場合に、三次元空間における第２の環境変化を入力情報として検出し、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた振動情報を出力させることにより、ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を容易且つ確実に行うことができる。

本発明を適用した情報入出力装置の構成を示すブロック図である。上記情報入出力装置の内部構造を示す外観斜視図である。上記筐体の上ハーフを取り除いた状態の情報入出力装置の外観斜視図である。上記情報入出力装置の筐体が装着される指輪型ホルダを示す図であり、（Ａ）は指輪型ホルダと筐体を分離した状態を示し、（Ｂ）は指輪型ホルダに筐体を装着した状態を示している。上記情報入出力装置の使用状態を示す外観斜視図である。上記情報入出力装置における制御部による第１の入力動作モードの情報入出力制御の手順を示すフローチャートである。上記第１の入力動作モードの情報入出力制御に使用される各センサの検出出力信号を一例を示す図である。上記第１の入力動作モードの情報入出力制御に使用される各センサの検出出力信号を他の例を示す図である。上記情報入出力装置における制御部による第２の入力動作モードの情報入出力制御の手順を示すフローチャートである。上記第２の入力動作モードの情報入出力制御に使用される各センサの検出出力信号を一例を示す図である。上記第２の入力動作モードの情報入出力制御に使用される各センサの検出出力信号を他の例を示す図である。上記情報入出力装置における制御部による情報提示モードの情報入出力制御の手順を示すフローチャートである。上記情報提示モードの情報入出力制御において用いられる光センサ入力による三次元空間値と振動デバイスの出力値との対応表の内容の一例を示す図である。上記情報提示モードの情報入出力制御において用いられる気圧センサ入力による三次元空間値と振動デバイスの出力値との対応表の内容の一例を示す図である。仮想現実システムと連携した三次元空間における情報の入出力の例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る情報入出力装置及び情報入出力方法の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明をする。

本発明は、例えば図１のブロック図に示すような構成の情報入出力装置１００に適用される。

この情報入出力装置１００は、ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を行うための装置であって、携帯可能な筐体１を具備しており、ＣＰＵからなる制御部１０、この制御部１０に接続された光センサ１１、加速度センサ１２、角速度センサ１３、方位センサ１４、気圧センサ１５、温度センサ１６、振動デバイス１７、通信インターフェース１８、これに電源を供給するバッテリユニット１９等を上記筐体１内に備える。

光センサ１１は、この情報入出力装置１００により情報の入出力を行う三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における受光量の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における受光量を示す検出出力信号を上記制御部１０に供給する。

また、加速度センサ１２は、上記三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における加速度の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における加速度に応じた信号レベルの検出出力信号を上記制御部１０に供給する。

また、角速度センサ１３は、上記三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における角速度の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における角速度を示す検出出力信号を上記制御部１０に供給する。

また、方位センサ１４は、上記三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における方位の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における方位を示す検出出力信号を上記制御部１０に供給する。この方位センサ１４には、地磁気センサが用いられている。

また、気圧センサ１５は、上記三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における気圧の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における気圧を示す検出出力信号を上記制御部１０に供給する。

さらに、温度センサ１６は、上記三次元空間における環境変化を当該情報入出力装置１００の使用状態における温度の変化として検出する環境センサであり、上記三次元空間における温度を示す検出出力信号を上記制御部１０に供給する。

また、振動デバイス１７は、上記制御部１０により制御され、当該情報入出力装置１００により情報の入出力を行う三次元空間における環境変化に基づいて取得される入力情報に基づいて生成した出力信号を振動情報として出力する。

さらに、通信インターフェース１８は、上記制御部１０が外部の電子機器と情報の授受を行うために備えられている。通信方法は特に限定されるものではないが、例えばブルートゥース（Bluetooth；登録商標）や、Ｗｉ−Ｆｉ（ワイファイ：登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（ジグビー：登録商標）等の無線通信規格を用いることができる。

そして、この情報入出力装置１００は、バッテリユニット１９から供給される電源により動作して、上記光センサ１１、加速度センサ１２、角速度センサ１３、方位センサ１４、気圧センサ１５、温度センサ１６による当該情報入出力装置１００により情報の入出力を行う三次元空間における環境変化に応じた検出出力として取得される入力情報に基づいて、上記制御部１０により、上記三次元空間における環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を上記振動デバイス１７から振動情報として出力させる。なお、上記バッテリユニット１９からの電源供給は、スイッチ１９Ａの操作によりオンオフできるようになっている。

ここで、この情報入出力装置１００において、上記制御部１０、光センサ１１、加速度センサ１２、角速度センサ１３、方位センサ１４、気圧センサ１５、温度センサ１６、振動デバイス１７、通信インターフェース１８等は、図２の外観斜視図に示すように、上記バッテリユニット１９上に積層設置され、上記筐体１の上ハーフを取り除いた状態の情報入出力装置１００の外観斜視図を図３に示すように、上記筐体１に内蔵されている。

そして、上記筐体１は、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、指輪型ホルダ２の装着部２Ａに着脱自在に装着されるようになっている。この情報入出力装置１００は、図５に示すように、上記指輪型ホルダ２を介して使用者の例えば人差し指に装着して使用される。

そして、この情報入出力装置１００における制御部１０は、例えば、図６のフローチャートに示す手順に従って第１の入力動作モードの情報入出力制御を行う。

第１の入力動作モードにおいて、制御部１０は、光センサ１１による非接触情報出力制御を行う。

すなわち、先ずステップＳ１において、制御部１０は、この情報入出力装置１００により情報の入出力を行う三次元空間における第１の環境変化情報として、光センサ１１により検出される当該情報入出力装置１００の三次元空間における受光量を示す検出出力信号、すなわち、光入力絶対値（Ｖｃｄ）データを取得する処理を行う。

次のステップＳ２において、制御部１０は、上記ステップＳ１の処理で取得された第１の環境変化情報すなわち光入力絶対値（Ｖｃｄ）データを、次の変換式（式１）により、光入力相対量（ΔＶｃｄ）に変換する処理を行う。
ΔＶｃｄ＝Σ（Ｖｃｄ_ｔ＝ｎ−Ｖｃｄ_{ｔ＝ｎ−１}）／ｎ（式１）
ただし、ｔは単位時間、ｎは光入力絶対値の測定自然数である。

次のステップＳ３において、制御部１０は、上記ステップＳ２の処理で得られた光入力相対量（ΔＶｃｄ）が、情報入力状態とするか否かを決定するための閾値Ｔｃｄを超えたか否かを判定する処理を行う。

次のステップＳ４において、制御部１０は、上記ステップＳ３における判定結果が「ＹＥＳ」、すなわち、光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えた場合には、上記三次元空間における第２の環境変化情報として、加速度センサ１２による検出出力信号により示される加速度情報、角速度センサ１３による検出出力信号により示される角速度情報、方位センサ１４による検出出力信号により示される方位情報、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧情報、温度センサ１６による検出出力信号により示される温度情報を同時に取得する処理を行う。なお、上記ステップＳ３における判定結果が「ＮＯ」、すなわち、光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えていない場合には、上記ステップＳ１の処理に戻って、光センサ１１による検出出力信号により示される光入力絶対値（Ｖｃｄ）データを取得する処理を繰り返し行う

次のステップＳ５において、制御部１０は、上記ステップＳ４の処理で第２の環境変化情報すなわち加速度情報、角速度情報、方位情報、気圧情報、温度情報の一部あるいは全てから、この情報入出力装置１００が三次元空間においてどのような状態にあるかを判定する。

そして、制御部１０は、上記ステップＳ５における判定の結果、例えば、図７に各センサの検出出力信号を示すように、上記ステップＳ２の処理で得られた光入力相対量（ΔＶｃｄ）が上記閾値Ｔｃｄを超え、この情報入出力装置１００が三次元空間において移動していない場合には、次のステップＳ６において、上記加速度情報、角速度情報、方位情報から三次元空間値Ｖｃｄ（０，０，０）を設定し、入力情報を［入力１］とする。

すなわち、図７において、Ｓ_ＡＸはＸ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＹはＹ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＺはＺ軸の加速度検出信号であり、Ｓ_ＢＸはＸ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＹはＹ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＺはＺ軸の角速度検出信号であり、Ｓ_Ｃは光量検出信号、Ｓ_Ｄは気圧検出信号、Ｓ_Ｅは温度検出信号である。そして、加速度検出信号Ｓ_ＡＸ，Ｓ_ＡＹ，Ｓ_ＡＺはほとんど変動していないので、情報入出力装置１００の三次元空間での移動は、ほとんど起きていないことを示しているが、光量検出信号Ｓ_Ｃは、図７のように変動しているので、入力指示があると判定し、光センサ１１による三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＶｃｄ（０，０，０）とし、入力情報を［入力１］とする。

また、制御部１０は、上記ステップＳ５における判定の結果、例えば、図８に各センサの検出出力信号を示すように、上記ステップＳ２の処理で得られた光入力相対量（ΔＶｃｄ）が上記閾値Ｔｃｄを超え、この情報入出力装置１００が三次元空間において移動されている場合には、次のステップＳ７において、上記加速度情報、角速度情報、方位情報から三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算子として設定し、入力情報を［入力２］とする。

すなわち、図８において、Ｓ_ＡＸはＸ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＹはＹ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＺはＺ軸の加速度検出信号であり、Ｓ_ＢＸはＸ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＹはＹ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＺはＺ軸の角速度検出信号であり、Ｓ_Ｃは光量検出信号、Ｓ_Ｄは気圧検出信号、Ｓ_Ｅは温度検出信号である。そして、加速度検出信号Ｓ_ＡＸ，Ｓ_ＡＹ，Ｓ_ＡＺ及び角速度検出信号Ｓ_ＢＸ，Ｓ_ＢＹ，Ｓ_ＢＺが大きく変動しているので、情報入出力装置１００の三次元空間での移動が起きていることを示しており、光量検出信号Ｓ_Ｃは、図８のように変動しているので、入力指示があると判定し、光センサ１１による三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＶｃｄ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とし、入力情報を［入力２］とする。

さらに、次のステップＳ８において、制御部１０は、上記入力情報［入力１］を静止状態コマンドとし、また、上記入力情報［入力２］を動作状態コマンドとして命令を実行する。すなわち、上記入力情報［入力１］は、情報入出力装置１００の３次元空間移動が無い場合の光センサ入力指示であると判断し、３次元空間移動無い場合の光センサ入力対応処理を行う。一方、上記入力情報［入力２］は、情報入出力装置１００の３次元空間移動がある場合の光センサ入力指示であると判断し、３次元空間移動ある場合の光センサ入力対応処理を行う。

すなわち、この第１の入力動作モードでは、この情報入出力装置１００により情報の入出力を行うか否かを判定するための第１の環境変化情報として、上記光センサ１１による検出出力信号により示される光入力絶対値（Ｖｃｄ）データを用いて、制御部１０は、光入力絶対値（Ｖｃｄ）を変換した光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えた否かにより、入出力を行うか否かを判定している。そして、上記光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えていない場合には情報入力状態とすることなく、上記光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えて場合に入出力指示があったものと判定して、上記第２の環境変化情報すなわち、加速度センサ１２による検出出力信号により示される加速度情報、角速度センサ１３による検出出力信号により示される角速度情報、方位センサ１４による検出出力信号により示される方位情報、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧情報、温度センサ１６による検出出力信号により示される温度情報の一部あるいは全部を入力情報［入力１］、［入力２］として、コマンドを実行する。

この情報入出力装置１００では、上記指輪型ホルダ２を介して使用者の例えば人差し指に装着して使用する場合、例えば、上記光センサ１１の受光部１１Ａを親指で覆うことにより、上記光入力絶対値（Ｖｃｄ）を変化させて入出力指示を行うことができる。

また、この情報入出力装置１００における制御部１０は、例えば、図９のフローチャートに示す手順に従って第２の入力動作モードの情報入出力制御を行う。

すなわち、第２の入力動作モードにおいて、制御部１０は、気圧センサ１５による非接触情報出力制御を行う。

すなわち、先ずステップＳ１１において、制御部１０は、この情報入出力装置１００により情報の入出力を行う三次元空間における第１の環境変化情報として、気圧センサ１５により検出される当該情報入出力装置１００の三次元空間における気圧を示す検出出力信号、すなわち、気圧絶対値（Ｖｐｓ）データを取得する処理を行う。

次のステップＳ１２において、制御部１０は、上記ステップＳ１１の処理で取得された第１の環境変化情報すなわち気圧絶対値（Ｖｐｓ）データを、次の変換式（式２）により、気圧相対量（ΔＶｐｓ）に変換する処理を行う。
ΔＶｐｓ＝Σ（Ｖｐｓ_ｔ＝ｍ−Ｖｐｓ_{ｔ＝ｍ−１}）／ｍ（式２）
ただし、ｔは単位時間、ｍは気圧入力絶対値の測定自然数である。

次のステップＳ１３において、制御部１０は、上記ステップＳ１２の処理で得られた気圧相対量（ΔＶｐｓ）が、情報入力状態とするか否かを決定するための閾値Ｔｐｓを超えたか否かを判定する処理を行う。

次のステップＳ１４において、制御部１０は、上記ステップＳ１３における判定結果が「ＹＥＳ」、すなわち、気圧相対量（ΔＶｐｓ）が閾値Ｔｐｓを超えた場合には、上記三次元空間における第２の環境変化情報として、加速度センサ１２による検出出力信号により示される加速度情報、角速度センサ１３による検出出力信号により示される角速度情報、方位センサ１４による検出出力信号により示される方位情報、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧情報、温度センサ１６による検出出力信号により示される温度情報を同時に取得する処理を行う。なお、上記ステップＳ１３における判定結果が「ＮＯ」、すなわち、光入力相対量（ΔＶｐｓ）が閾値Ｔｐｓを超えていない場合には、上記ステップＳ１１の処理に戻って、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧絶対値（Ｖｃｄ）データを取得する処理を繰り返し行う

次のステップＳ１５において、制御部１０は、上記ステップＳ１４の処理で第２の環境変化情報すなわち加速度情報、角速度情報、方位情報、気圧情報、温度情報の一部あるいは全てから、この情報入出力装置１００が三次元空間においてどのような状態にあるかを判定する。

そして、制御部１０は、上記ステップＳ１５における判定の結果、例えば、図１０に各センサの検出出力信号を示すように、上記ステップＳ１２の処理で得られた気圧相対量（ΔＶｐｓ）が上記閾値Ｔｐｓを超え、この情報入出力装置１００が三次元空間において大きく移動していない場合には、次のステップＳ１６において、上記加速度情報、角速度情報、方位情報から三次元空間値Ｖｐｓ（０，０，０）を設定し、入力情報を［入力３］とする。

すなわち、図１０において、Ｓ_ＡＸはＸ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＹはＹ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＺはＺ軸の加速度検出信号であり、Ｓ_ＢＸはＸ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＹはＹ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＺはＺ軸の角速度検出信号であり、Ｓ_Ｃは光量検出信号、Ｓ_Ｄは気圧検出信号、Ｓ_Ｅは温度検出信号である。そして、加速度検出信号Ｓ_ＡＸ，Ｓ_ＡＹ，Ｓ_ＡＺはほとんど変動していないので、情報入出力装置１００の三次元空間での移動は、ほとんど起きていないことを示しているが、気圧検出信号Ｓ_Ｄは、図１０のように変動しているので、入力指示があると判定し、気圧センサ１５による三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＶｐｓ（０，０，０）とし、入力情報を［入力３］とする。

また、制御部１０は、上記ステップＳ１５における判定の結果、例えば、図１１に各センサの検出出力信号を示すように、上記ステップＳ１２の処理で得られた気圧相対量（ΔＶｐｓ）が上記閾値Ｔｐｓを超え、この情報入出力装置１００が三次元空間において大きく移動されている場合には、次のステップＳ１７において、上記加速度情報、角速度情報、方位情報から三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算子として設定し、入力情報を［入力４］とする。

すなわち、図１１において、Ｓ_ＡＸはＸ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＹはＹ軸の加速度検出信号、Ｓ_ＡＺはＺ軸の加速度検出信号であり、Ｓ_ＢＸはＸ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＹはＹ軸の角速度検出信号、Ｓ_ＢＺはＺ軸の角速度検出信号であり、Ｓ_Ｃは光量検出信号、Ｓ_Ｄは気圧検出信号、Ｓ_Ｅは温度検出信号である。そして、加速度検出信号Ｓ_ＡＸ，Ｓ_ＡＹ，Ｓ_ＡＺ及び角速度検出信号Ｓ_ＢＸ，Ｓ_ＢＹ，Ｓ_ＢＺが大きく変動しているので、情報入出力装置１００の三次元空間での移動が起きていることを示しており、気圧検出信号Ｓ_Ｄは、図１１のように変動しているので、入力指示があると判定し、気圧センサ１５による三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＶｐｓ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とし、入力情報を［入力４］とする。

さらに、次のステップＳ１８において、制御部１０は、上記入力情報［入力３］を静止状態コマンドとし、また、上記入力情報［入力４］を動作状態コマンドとして命令を実行する。すなわち、上記入力情報［入力３］は、情報入出力装置１００の３次元空間移動が無い場合の圧力センサ入力指示であると判断し、３次元空間移動無い場合の圧力センサ入力対応処理を行う。一方、上記入力情報［入力４］は、情報入出力装置１００の３次元空間移動がある場合の気圧センサ入力指示であると判断し、３次元空間移動ある場合の気圧センサ入力対応処理を行う。

すなわち、この第２の入力動作モードでは、この情報入出力装置１００により情報の入出力を行うか否かを判定するための第１の環境変化情報として、上記気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧絶対値（Ｖｐｓ）データを用いて、制御部１０は、気圧絶対値（Ｖｐｓ）を変換した気圧相対量（ΔＶｐｓ）が閾値Ｔｐｓを超えた否かにより、入出力力を行うか否かを判定している。そして、上記気圧相対量（ΔＶｐｓ）が閾値Ｔｐｓを超えていない場合には、この情報入出力装置１００が三次元空間において大きく移動されても、入出力指示とは見なさず、上記光入力相対量（ΔＶｃｄ）が閾値Ｔｃｄを超えて場合に入出力指示があったものと判定して、上記第２の環境変化情報すなわち、加速度センサ１２による検出出力信号により示される加速度情報、角速度センサ１３による検出出力信号により示される角速度情報、方位センサ１４による検出出力信号により示される方位情報、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧情報、温度センサ１６による検出出力信号により示される温度情報の一部あるいは全部を入力情報［入力３］、［入力４］として、コマンドを実行する。

この情報入出力装置１００では、上記指輪型ホルダ２を介して使用者の例えば人差し指に装着して使用する場合、例えば、情報入出力装置１００の高さ位置により上記気圧絶対値（Ｖｃｄ）が変化するので、挙手た起立等の動作や一階から二階への移動などに連携した入出力指示を行うことができる。

この情報入出力装置１００において、上記制御部１０は、上記角速度センサ１３により得られる上記三次元空間における角速度を示す検出出力信号から当該情報入出力装置１００の使用状態における姿勢情報を取得する。すなわち、上記角速度センサ１３は、当該情報入出力装置１００の使用状態における姿勢情報を取得するための姿勢センサとして機能している。また、上記制御部１０は、上記加速度センサ１２により得られる上記三次元空間における加速速度を示す検出出力信号から当該情報入出力装置１００の使用状態における位置情報を取得する。すなわち、上記加速度センサ１２は、当該情報入出力装置１００の使用状態における位置情報を取得するための位置センサとして機能している。

また、この情報入出力装置１００では、制御部１０は、例えば、図１２のフローチャートに示す手順に従って、情報提示モードの情報入出力制御を行う。

すなわち、先ずステップＳ２１において、制御部１０は、上記第１の入力動作モードにおいて実行される上記光センサ１１の検出出に基づく入力情報［入力１］、［入力２］、上記第２の入力動作モードにおいて実行される上記気圧センサ１５の検出出に基づく入力情報［入力３］、［入力４］による命令を検出する処理を行う。

次のステップＳ２２において、制御部１０は、例えば図１３に示すような光センサ入力による三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と振動デバイス１７の出力値Ｂｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との対応表を参照して、上記振動デバイス１７の出力値Ｂｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得する処理を行う。

次のステップＳ２３において、制御部１０は、例えば図１４に示すような気圧センサ入力による三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と振動デバイス１７の出力値Ｂｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との対応表を参照して、上記振動デバイス１７の出力値Ｂｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得する処理を行う。

次のステップＳ２４において、制御部１０は、取得した上記三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応する出力値Ｂｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を上記振動デバイス１７に与えて振動させる。

また、次のステップＳ２５において、制御部１０は、取得した上記三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応する出力値Ｂｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を上記振動デバイス１７に与えて振動させる。

そして、制御部１０は、上記ステップＳ２４において出力値Ｂｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力した後、次のステップＳ２６において、次の光センサ１１からの入力待ち状態となり、上述の第１の入力動作モードの光センサ１１による非接触情報出力制御により光センサ入力による三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得したら、上記ステップＳ２１に戻って、図１３に示した対応表に従って上記振動デバイス１７を振動させる出力処理の制御を繰り返し行う。

また、制御部１０は、上記ステップＳ２５において出力値Ｂｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力した後、次のステップＳ２７において、次の気圧センサ１５からの入力待ち状態となり、上述の第２の入力動作モードの気圧センサ１５による非接触情報出力制御により気圧センサ入力による三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得したら、上記ステップＳ２１に戻って、図１４に示した対応表に従って上記振動デバイス１７を振動させる出力処理の制御を繰り返し行う。

すなわち、本実施形態では、携帯可能な筐体１を具備する携帯型情報入出力装置１００において、三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサ、すなわち、光センサ１１又は気圧センサ１５による検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記三次元空間における第２の環境変化を検出する第２のセンサにより取得される、加速度センサ１２による検出出力信号により示される加速度情報、角速度センサ１３による検出出力信号により示される角速度情報、方位センサ１４による検出出力信号により示される方位情報、気圧センサ１５による検出出力信号により示される気圧情報、温度センサ１６による検出出力信号により示される温度情報の一部あるいは全部を入力情報［入力１］、［入力２］、［入力３］、［入力４］として、コマンドを実行し、上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を少なくとも１つの振動デバイス１７からなる情報出力手段から振動情報として出力させる制御を上記制御部１０により行う。

このような構成の情報入出力装置１００では、三次元空間における第１の環境変化の検出出力が閾値を超えたか否かにより、情報入力状態とするか否かを判断し、上記第１の環境変化の検出出力が閾値を超えた場合に、三次元空間における第２の環境変化を入力情報として検出し、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた振動情報を出力させることにより、ウェアラブルまたはモバイルコンピュータ環境で空間上で情報の入出力を容易且つ確実に行うことができる。

ここで、上記情報入出力装置１００は、上記振動デバイス１７として、上記三次元空間の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向と振動面が直交するように三次元配置された３個の振動デバイス１７Ｘ、１７Ｙ、１７Ｚを備えており、上記制御部１０は、三次元空間における第１の環境変化の検出出力が閾値を超えたか否かにより、情報入力状態とするか否かを判断し、上記第１の環境変化の検出出力が閾値を超えた場合に、三次元空間における第２の環境変化を入力情報として検出し、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた三次元の振動情報を上記三次元配置された３個の振動デバイス１７Ｘ、１７Ｙ、１７Ｚから出力させる制御を行う。すなわち、上記制御部１０は、上記第１の入力動作モードにおいて実行される上記光センサ１１の検出出に基づく入力情報［入力１］、［入力２］、上記第２の入力動作モードにおいて実行される上記気圧センサ１５の検出出に基づく入力情報［入力３］、［入力４］による命令に応じて、上記三次元配置された３個の振動デバイス１７Ｘ、１７Ｙ、１７Ｚから三次元の振動情報を出力させる。

そして、この携帯型情報入出力装置１００における制御部１０は、通信インターフェース１８を介して携帯端末などと情報交換を行う機能を有しており、上記光センサ入力による三次元空間値Ｖｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と振動デバイス１７の出力値Ｂｃｄ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との対応表、及び、上記気圧センサ入力による三次元空間値Ｖｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と振動デバイス１７の出力値Ｂｐｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との対応表を取得してメモリに保存したり、入力情報［入力１］、［入力２］、［入力３］、［入力４］を携帯端末などに送信することにより、例えば、図１５に三次元空間における情報の入出力の例を示すように、外部の仮想現実システムと連携した入出力装置として機能し、ワイヤレスで仮想物体５０の大きさ、凹凸、堅さなどの接触感覚を提示することができる。

なお、上記携帯型情報入出力装置１００は、指輪型ホルダ２を介して使用者の指に装着されるものとしたが、腕輪型、スティック型、ペンシル型など小型の各種形状のホルダを介して、使用者に身体に装着できるようにしてもよく、また、筐体１の外観形状を指輪型、腕輪型、スティック型、ペンシル型など小型で携帯可能な各種形状としてもよい。

１筐体、２指輪型ホルダ、２Ａ装着部、１０制御部、１１光センサ、１１Ａ受光部、１２加速度センサ、１３角速度センサ、１４方位センサ、１５気圧センサ、１６温度センサ、１７Ｘ、１７Ｙ、１７Ｚ振動デバイス、１８通信インターフェース、１９バッテリユニット、５０仮想物体、１００情報入出力装置

Claims

携帯可能な筐体を具備する携帯型情報入出力装置であって、
三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサと、
上記三次元空間における第２の環境変化を検出する第２のセンサと、
少なくとも１つの振動デバイスからなる情報出力手段と、
上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、
上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得し、取得した上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、生成した出力信号を情報出力手段から振動情報として出力させる制御を行う制御手段とを上記筐体内に備える携帯型情報入出力装置。
上記第１のセンサは、上記三次元空間における第１の環境変化を受光量の変化として検出する光センサであり、
上記制御手段は、上記光センサにより上記三次元空間における受光量の変化として検出される上記第１の環境変化に基づいて、情報入力状態とするか否かを判断して、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得することを特徴とする請求項１記載の携帯型情報入出力装置。
上記第１のセンサは、上記三次元空間における第１の環境変化を気圧の変化として検出する圧力センサであり、
上記制御手段は、上記圧力センサにより上記三次元空間における気圧の変化として検出される上記第１の環境変化に基づいて、情報入力状態とするか否かを判断して、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得することを特徴とする請求項１記載の携帯型情報入出力装置。
上記制御手段は、上記第１のセンサによる検出出力として取得される絶対数値データ又は絶対値データを相対量に変換して閾値を超えたか否かを判定することを特徴とする請求項２又は３の何れか１項記載の携帯型情報入出力装置。
上記第２のセンサは、上記三次元空間における第２の環境変化として上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化を検出する三次元センサであり、
上記制御手段は、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記第２のセンサにより上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化として検出される上記第２の環境変化を入力情報として取得し、上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化に応じた出力信号を上記情報出力手段から振動情報として出力させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の携帯型情報入出力装置。
上記情報出力手段は、三次元配置された複数個の振動デバイスからなり、
上記制御手段は、上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、上記第２のセンサにより検出される上記第２の環境変化を入力情報に基づいて、上記三次元空間における位置、姿勢、方位の１つ以上の変化に応じた出力信号を上記情報出力手段から三次元の振動情報として出力させる制御を行うことを特徴とする請求項５記載の携帯型情報入出力装置。
上記三次元センサは、加速度センサ、角速度センサ、方位センサの内の何れか１種類又は複数種類のセンサを備えることを特徴とする請求項６記載の携帯型情報入出力装置。
上記筐体は指輪型ホルダの装着部に着脱自在に装着され、上記指輪型ホルダを介して指に装着されることを特徴とする請求項１記載の情報入出力装置。
携帯可能な筐体を具備する携帯型情報入出力装置による情報入出力方法であって、
三次元空間における第１の環境変化を検出する第１のセンサによる検出出力が閾値を超えたか否かを判定し、
上記第１のセンサにより取得される検出出力が閾値を超えた場合に、第２のセンサにより検出される上記三次元空間における第２の環境変化を入力情報として取得し、
取得した上記入力情報に基づいて、上記三次元空間における第２の環境変化に応じた出力信号を生成し、
生成した出力信号を少なくとも１つの振動デバイスからなる情報出力手段から振動情報として出力させることを特徴とする情報入出力方法。