JP4121564B2 - 多人数の触覚仮想環境 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、少なくとも１人のユーザに、前記ユーザから機械的入力を受信し、かつ、前記ユーザに機械的フィードバックを出力するローカルアクチュエータが供給されている、複数ユーザに共有仮想環境を提供する方法であって、前記方法が、
前記少なくとも１人のユーザに対し、前記機械的入力に応じて、触覚環境オブジェクトを有する前記仮想環境に対する対応ユーザオブジェクトの位置を調整するステップと、
前記少なくとも１人のユーザに、前記機械的フィードバックにより、前記触覚環境オブジェクト及び遠隔ユーザオブジェクトから得られる触覚キューを与えるステップとを有する方法に関する。本発明は、かかる方法を使用する端末装置にも関する。
背景技術
米国特許第5,405,152号は、各プレーヤが、プレイヤに対応するアイコンによりスクリーン上に表示されている多人数プレイヤゲームを記載している。このスクリーンは、さらに、対応するユーザのアクチュエータを操作することにより、各プレーヤが仮想的に移動することができる仮想環境を表示する。他のプレーヤーと仮想的に衝突する毎に、得点することができる。この既知の方法では、中央演算処理装置が、プレーヤの仮想位置を絶えず追跡し、かつアイコンが惑星や戦場領域のような仮想環境において他のアイコンあるいは触覚環境オブジェクトと衝突するような特定な事象の場合に、命令信号をプレーヤのアクチュエータに送信する。この命令信号に応じて、関連するユーザアクチュエータは、その事象に適合する機械的フィードバックをプレーヤに供給し、これにより、ゲームプレイに現実性が付加される。
この既知の方法の問題点は、表示される仮想環境があまり魅力的でないことにある。
発明の開示
本発明の目的は、より興味が持てる触覚仮想環境を提供する、第一パラグラフに記載した方法を提供することにある。この目的のために、本発明にかかる方法は、前記ユーザの少なくとも１人による位置決め動作に応じて、前記触覚環境オブジェクトの少なくとも１つを位置決めするステップを特徴とする。仮想環境内におけるある場所から他の場所への触覚環境オブジェクトの単純な動き以外にも、位置決めは、触覚環境オブジェクトを仮想環境内に創造すること、あるいは触覚環境オブジェクトを仮想環境から除去することも意味する。従って、本発明により、ユーザは、他のユーザが現実に体感する障害物を創造し、移動させ、除去することが出来るので、ユーザは、ユーザ自身の好みに合わせて仮想環境をカスタマイズし、事象の進路により大きな影響を与えることができる。
請求項２の手段の利点は、ユーザが、個々の触覚環境オブジェクトの触覚特性を調整できるので、ユーザが仮想環境の視覚及び感覚を、より一層制御することができる点である。
請求項３の手段の利点は、ユーザ自身の触覚特性が動的であることである。ゲーム環境において、例えば、食物を取り込んだばかりのユーザは、他のユーザと衝突する時により大きな打撃を与え、ユーザの力が増大したことを示すことが出来る。
請求項４の手段の利点は、ユーザが、（触覚的ではなく）視覚的に隠れている触覚環境オブジェクトを有する他のユーザと対決できることである。このような目に見えないオブジェクトを創作したユーザのみに、オブジェクトの視覚表示が表示されるのが好ましい。このことは、仮想環境の質をさらに高める。
請求項５の手段の利点は、より多くの処理がローカルにおこなうことができることである。特に、既知の方法の場合、すべての触覚フィードバックが中央で開始されるのに比して、この場合、仮想環境から得られる触覚フィードバックを、ローカルに開始させることができる。このようにして、必要な通信および中央演算処理の量は低減する。これらの需要は、この手段を用いない場合、本発明により提供される仮想環境の視覚及び体感に対するユーザの増大した影響の結果として、容認できないレベルまで増大するであろう。ライブラリは、アプリケーションソフトウェアの一部あるいは、アプリケーションに依存しないものとすることができる。後者の場合には、ライブラリは、アプリケーションが利用できるシステムソフトウェアに組み込むことができる。このようにして、ライブラリは、多数のアプリケーションにアクセス可能となる。ライブラリは、アクチュエータ内に配置することもできる。
本発明のこれら及び他の観点は、以下に述べる実施例を参照して説明され、明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明が適用されるテレビゲーム場面の線図を示す。
第２図は、本発明の方法が適用できる装置構成を示す。
第３図は、本発明に従って、仮想環境が表示され、操作される端末装置の機能ブロック図を示す。
発明を実施するための最良な形態
第１図は、本発明が適用されるテレビゲーム場面の線図を示す。これは、タンク戦に対する仮想環境（‘戦争の劇場’）100の視覚表示を示す。各々相互に接続された端末装置を使用することにより、第一および第二のユーザは、ユーザオブジェクト（即ち、タンク102およびタンク104）を、各々、自然領域を通過させて移動させる。各ユーザには、第１図の仮想環境の視覚表示が端末装置に組み込まれているディスプレイ上に表示される。ユーザは、端末装置にやはり組み込まれている各々のアクチュエータを操作することにより、これらのタンクの動きをコントロールする。ここで、アクチュエータは、例えば、EP-A 489 469（PHN 13,522、米国特許出願第08/678,115号）及びEP-A 760 118（PHN 15,232、米国特許出願第08/615,559号）に示されるように、力フィードバックを有するトラックボールであるものとする。このようなトラックボールは、ハウジング内に実装される回転可能な構成部品、及び、回転可能な構成部品を介して力をユーザに伝達するモータを有する。これらの力により、ユーザは、これらのタンク102、104を移動させている間、ユーザ仮想環境100を体感することができる。これらの力は、仮想環境に存在する触覚環境オブジェクトの触覚特性により決定される。
第１図において、かかる触覚環境オブジェクトの例は、一種の大渦巻108を有する川106、丘陵状の地形、等高線110により示される斜面、森林112及び凹凸の有る表面114である。これらの各触覚環境オブジェクトは、ユーザオブジェクトが触覚環境オブジェクトの影響範囲に入るか、あるいは実際にかかるオブジェクトと衝突する場合に、触覚キューに変換される、所定の触覚特性を有する。例えば、タンク102、104の１つが川106に入る場合には、そのタンクのユーザは、より自由にアクチュエータを操作することができると実際に体感する（これにより、ユーザは握りを緩めようとする）であろう。大渦巻108に接近する場合には、ユーザは、大渦巻108の接線方向に力を感じるであろう。所定の点を越えると、ユーザは、アクチュエータを通して体感される激しいうずに巻き込まれることになる。ユーザは、等高線110に対応する地形の高度勾配に比例する力として、アクチュエータを介して地形の高度勾配を体感する。森林112を通過する時は、木が折れるのが表示され、ユーザは、動き方向に対向する連続する打撃を体感することになる。凹凸が有る表面114は、アクチュエータを介して、構成部品の振動として体感することができる。これらのオブジェクトはハードプログラムされており、このことは、これらがユーザ操作できないことを意味する。
本発明の一観点によれば、ハードプログラムされた触覚環境オブジェクトに加え、ユーザは、所定のユーザ操作可能な触覚環境オブジェクトを創造し、移動させ、除去することができる。第１図において、ユーザ操作可能な触覚環境オブジェクトは、落とし穴130、防タンクブロック132、及び壁134である。これらは、第一のユーザによりゲーム中に形成される防御ラインの一部であるものとする。ユーザのいずれかが、そのユーザの対応するタンク102あるいは104を、落とし穴130に所定の点を越えて移動させると、タンクに対するユーザのコントロールが低下し、動き方向での構成部品に掛かる力は、タンクを落とし穴130内に引きずり込むタンクに対する仮想的な引っ張り力となるであろう。このようにして、ユーザは、ユーザのタンクが仮想的に落とし穴130内に滑り落ちることを体感する。落とし穴130は、第二のユーザには見えないものとするが、実際にそれを‘掘った’第一のユーザには見えるようにすることもできる。防タンクブロック132は、所定の位置を越えて構成部品が動くことを妨げる強固な力をアクチュエータ構成部品上に発生させる、通過できない障害物を形成する。壁134も、同様な効果を有するが、所定の最小閾値を越える勢いのあるタンクが衝突した場合には、破壊され、タンクは通過することができるものである。
触覚環境オブジェクト130、132、134のいずれも、いずれかのユーザの適切な位置決め動作により移動させ、あるいは取り除くことができる。互いの上部の触覚環境オブジェクトを引きずりおろし、落下させることにより、ユーザは、元の効果の組合せからなる新しい触覚フィードバック効果を創造することができる。一方、いずれのプレーヤも適切な調整動作により、これらのオブジェクトの触覚特性を調整することができる。例えば、落とし穴130の深さを浅くすることにより、落とし穴130に移動する際、ユーザが体感する引っ張り力は低減する。さらに、適切な変更動作により、ユーザはタンクの触覚特性を変更することができる。例えば、ユーザのタンクを仮想環境の何処かに有る磁石中を移動させることにより、いずれのユーザも、このタンクを‘磁化’することができる。次いで、他のユーザは、磁化されたタンクの方向に引力を受ける。磁力は徐々に消失する。
特に、このタンク戦ゲームのような戦略ゲームでは、本発明の利点は明らかである。ユーザは、まるで軍隊のエンジニアであるかのように、環境を操作することができる。さらに、ユーザオブジェクトの触覚特性は、（既知の方法のように）静的ではなく、ユーザにより変更させることができる。このことすべてが、事象の進路上のユーザの影響を広げ、ユーザの参加レベルを増大させる。
触覚環境オブジェクト（ハードプログラムされた触覚環境オブジェクトあるいは、ユーザにより位置決めされた触覚環境オブジェクト）の機械的影響は、ある場合には、ユーザオブジェクトと衝突すると同時に、ユーザオブジェクトに対応するアクチュエータに衝撃をシミュレートさせる仮想壁のような小さい領域に制限される。これに代えて、ユーザへの触覚環境オブジェクトの機械的影響を、例えば、触覚環境オブジェクトがある種の重力を受ける場合、仮想環境の任意の大きな部分に拡張することができる。
触覚環境オブジェクト（ユーザが体感できる触覚特性を有する環境オブジェクト）以外に、仮想環境は、触覚特性を有しない環境オブジェクトも包含することができる。このような環境オブジェクトの例は、グラウンド上の視覚マーク、あるいはガス雲などである。
平面図をユーザに表示する代わりに、仮想環境の視覚表示をユーザに与えることは、通常、仮想現実において行われるように、ユーザオブジェクトの遠近をシミュレートすることができる。仮想環境を同時に移動することができるユーザの数は、基本的には、本実施例のような２には限定されない。本発明の方法は、任意のユーザ数の組合せにおいても使用できる。
第２図は、本発明の方法が適用可能な装置構成を示す。中央サーバ210は、ネットワークを介して複数の端末装置220に接続されている。各端末装置220は、力フィードバック・トラックボールであるアクチュエータ230、ローカル処理ユニット240、ディスプレイ及びスピーカ（図示せず）が組み込まれる箱である。他の構成では、処理ユニット240はセットトップ箱に組み込まれ、トラックボールはセットトップ箱と供動する遠隔操作に包含される。仮想環境の視覚及び聴覚表示は、各端末装置220の更なる一部であるテレビを介して表示される。他の構成では、各端末装置は、独立操作可能な力フィードバック・トラックボール、モデムなどの付加的な周辺機器を有するパーソナルコンピュータを包含する。
中央サーバ210は、仮想環境全体を管理する。ここで、端末装置220は、規則的にスクリプトを中央サーバ210に送信する。スクリプトは、各ユーザが実行した動作と、対応するユーザオブジェクトの位置についての情報とを含む。スクリプトは、触覚環境オブジェクトを位置決めするユーザの位置決め動作、又は触覚環境オブジェクトの触覚特性を調整する調整動作についての情報を含むことができる。同様に、スクリプトは、ユーザオブジェクトの触覚特性を変更する、ユーザにより実行される変更動作についての情報を含むことができる。中央サーバは、スクリプトを解釈し、他の端末装置で表示されるべき情報を再分配する。この処理の間に、中央サーバ210は、再配分ステップの前に、情報をフィルタにかけて処理することができる。中央サーバー210の他のタスクは、ユーザアカウントを管理し、ログイン時間でユーザを識別し、ユーザプロフィールを記録することである。中央サーバ210と端末装置220へのタスクの分配をこれとは異ならせることもできる。
第３図は、本発明の仮想環境が表示でき、かつ本発明に従って操作できる端末装置の機能ブロック図を示す。端末装置は、仮想環境を離れた端末装置と共有するための通信マネジャ330を有する。ローカルアクチュエータ345は、ローカルユーザに機械的フィードバックを出力し、かつ、ローカルユーザから機械的入力を受信するために設けられている。アプリケーション・マネジャ310は、ローカルユーザに対し、機械的入力に応じて、仮想環境に関する対応ローカルユーザオブジェクトの位置を調整するために配置されている。仮想環境表示マネジャ320は、ローカルユーザが、機械的フィードバックにより、仮想環境に存在する触覚環境オブジェクトおよび遠隔ユーザオブジェクトから発生する触覚キューを与えるために、設けられている。
デバイス・ドライバ340は、一方では、仮想環境表示マネジャ320とアプリケーション・マネジャ310との間、他方では触覚フィードバック・アクチュエータ345との間のリンクを提供する。触覚表示以外にも、仮想環境表示マネジャ320は、仮想環境の視覚及び聴覚表示もユーザに提供する。ここで、仮想環境表示マネジャ320は、組込ディスプレイ355および組込スピーカ365を各々制御する、デバイス・ドライバ350、360にリンクされている。主制御装置380は、スケジューリング機能を有し、それらがタスクを実行できるように、端末装置内のハードウェア資源をエレメント310、320、330に割り当てる。これに代えて、各々のエレメント310、320、330を、専用ハードウェアで実現することができ、この場合、分離制御装置380は不要となる。様々なタスクを、端末装置内で異なった形態で編成することもできる。
本発明の一観点によれば、アプリケーション・マネジャは、ローカルユーザの位置決め動作に応じて、少なくとも１つの触覚環境オブジェクトを位置決めするために、設けられている。このような位置決め動作を識別すると、アプリケーション・マネジャ310は、仮想環境表示マネジャ320によりローカルに、かつ通信マネジャー330により離れた端末装置の両方で、仮想環境を更新する処理をおこなう。同様のことが、触覚環境オブジェクトおよびユーザオブジェクトの触覚特性が各々修正される、ユーザの調整動作と変更動作に適用される。
本発明の一観点によれば、仮想環境表示マネジャは、仮想環境の地形図を保持し、かつ汎用触覚フィールドのローカル表示ライブラリ370を参照することにより、地形図内の特定の触覚環境オブジェクトの触覚特性を得るために配置されている。地形図とライブラリ370は、双方とも、端末装置内に設けられているので、触覚フィードバックを発生する全ての情報がローカルに存在する。従って、中央サーバとの大量の通信は回避され、触覚フィードバックの発生をローカルに実行することができる。ライブラリ370は、メモリに格納されており、かつ触覚フィールドをさらにダウンロードすることにより、あるいは、ローカルユーザが、触覚フィールドを創造し、修正することにより、更新することができる。
ここで注目すべきことは、上述した実施例は、本発明を限定するものではなく、かつ当業者は、上記請求の範囲を逸脱せずに、多くの変形例が実施できることである。請求項において、括弧の間に記載したいかなる参照記号も、請求項を限定するものではない。本発明は、幾つかの明瞭な構成部品を有するハードウェアおよび適切にプログラムされたコンピュータにより実行することができる。幾つかの手段が列挙されたデバイス請求項において、これらの手段の幾つかが、１つあるいはハードウェアの同一項目により具体化することができる。

Claims (10)

1. 少なくとも１人のユーザに、前記ユーザから機械的入力を受信し、かつ、前記ユーザに機械的フィードバックを出力するローカルアクチュエータが供給されている、複数ユーザに共有仮想環境を提供する方法であって、
   前記少なくとも１人のユーザに対し、前記機械的入力に応じて、触覚環境オブジェクトを有する前記仮想環境に対する対応ユーザオブジェクトの位置を調整するステップと、
   前記少なくとも１人のユーザに、前記機械的フィードバックにより、前記触覚環境オブジェクト及び遠隔ユーザオブジェクトから得られる触覚キューを与えるステップとを
   有する方法に於て、
   前記方法が、前記少なくとも１人のユーザによる位置決め動作に応じ、前記触覚環境オブジェクトの少なくとも１つを位置決めするステップを有する、
   ことを特徴とする複数ユーザに共有仮想環境を提供する方法。
2. 少なくとも１人の前記ユーザの調整動作に応じて、少なくとも１つの前記触覚環境オブジェクトの触覚特性を調整するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１人の前記ユーザの変更動作に応じて、少なくとも１つの前記ユーザオブジェクトの触覚特性を変更するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 少なくとも１人の前記ユーザに対し、少なくとも１つの前記触覚環境オブジェクトを、視覚的に隠すステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 当該少なくとも１人のユーザには、ローカル処理手段が供給され、前記方法が、
   当該ローカル処理手段に前記仮想環境の地形図を保持するステップと、
   当該ローカル処理手段に保持される汎用触覚フィールドのライブラリを参照することにより、当該地形図内の特定触覚環境オブジェクトの触覚特性を得るステップとを
   有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 仮想環境を離れた端末装置と共有するための通信手段と、
   機械的フィードバックをローカルユーザに出力し、かつ、前記ローカルユーザから機械的入力を受信するローカルアクチュエータと、
   当該機械的入力に応じて、仮想環境オブジェクトを有する前記仮想環境に対する対応ローカルユーザオブジェクトの位置を、前記ローカルユーザに対して調整するアプリケーション・マネージャと、
   当該機械的フィードバックにより、当該触覚環境オブジェクト及び遠隔ユーザオブジェクトから発生する触覚キューを、ローカルユーザに与える仮想環境表示マネージャと、
   を有する仮想環境をローカルユーザに表示する端末装置に於て、
   前記アプリケーション・マネジャが、前記ローカルユーザの位置決め動作に応じて、少なくとも１つの前記触覚環境オブジェクトを位置決めするために設けられていることを特徴とする端末装置。
7. 前記アプリケーション・マネジャが、前記ローカルユーザの調整動作に応じて、少なくとも１つの前記触覚環境オブジェクトの触覚特性を調整するために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の端末装置。
8. 前記アプリケーション・マネジャが、前記ローカルユーザの変更動作に応じて、前記ローカルユーザオブジェクトの触覚特性を変更するために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の端末装置。
9. 前記アプリケーション・マネジャが、前記ローカルユーザに対し、少なくとも１つの前記触覚環境オブジェクトを視覚的に隠すために設けられている、ことを特徴とする請求項６に記載の端末装置。
10. 前記仮想環境表示マネージャが、前記仮想環境の地形図を保持し、汎用触覚フィールドのローカル表示ライブラリを参照することにより、当該地形図内の特定の１つの前記触覚環境オブジェクトの触覚特性を得るために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の端末装置。

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