特開 2024-127372 表示システム、表示方法、プログラム、入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127372

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】表示システム、表示方法、プログラム、入力装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/16 20200101AFI20240912BHJP

【ＦＩ】

G01L5/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036494

(22)【出願日】2023-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 充洋

(72)【発明者】

【氏名】前林 航紀

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AA19

2F051BA07

2F051DA03

2F051DB03

(57)【要約】

【課題】力覚センサをユーザインタフェースとして適用可能な技術を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る表示システム１は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力部１１と、入力部１１が取り付けられ、入力部１１から作用する力及び力のモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ１２とを含む力入力装置１０と、力覚センサ１２の出力に基づき、入力部１１に対する力の入力を表す画像を表示する表示装置４０と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する力及び力のモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置と、
前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を表示する表示装置と、を備える、
表示システム。

【請求項2】

前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方を演算する処理装置を備え、
前記表示装置は、前記処理装置の演算結果に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を表示する、
請求項１に記載の表示システム。

【請求項3】

前記表示装置は、前記処理装置の演算結果に基づき、前記入力部に対する力の入力の大きさ及び位置の少なくとも一方に応じた所定の対象物の変化をシミュレーションして表示する、
請求項２に記載の表示システム。

【請求項4】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じた前記所定の対象物の変形をシミュレーションして表示する、
請求項３に記載の表示システム。

【請求項5】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じて、前記所定の対象物に対応するモデル画像の表面を削るように変化させる、
請求項４に記載の表示システム。

【請求項6】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力による前記所定の対象物の変形の仕方を複数の種類で切り替える、
請求項４に記載の表示システム。

【請求項7】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力の大きさと前記所定の対象物の変形の量との対応関係を複数の種類で切り替える、
請求項６に記載の表示システム。

【請求項8】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力に応じて前記所定の対象物を変形させる道具の形状を複数の種類で切り替える、
請求項６に記載の表示システム。

【請求項9】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じた前記所定の対象物の姿勢の変化をシミュレーションして表示する、
請求項３に記載の表示システム。

【請求項10】

前記表示装置は、前記入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じて、前記所定の対象物に対応する、人を模擬したモデル画像の姿勢を変化させる、
請求項９に記載の表示システム。

【請求項11】

前記入力部は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力面を有し、
前記入力面は、前記力覚センサ部の検出軸の原点と中心が一致する球面、又は前記力覚センサ部の検出軸の原点と中心軸が一致する円柱面を含む、
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の表示システム。

【請求項12】

前記入力部は、前記ユーザからの力の入力を受け付ける入力面を有し、
前記入力面は、前記力覚センサ部の第１の検出軸と垂直で且つ第２の検出軸と平行な面を含む、
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の表示システム。

【請求項13】

ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、処理装置が表示装置に画像を表示させる表示方法であって、
前記処理装置が、前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を前記表示装置に表示させる、
表示方法。

【請求項14】

ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、表示装置に画像を表示させる機能をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を前記表示装置に表示させる前記機能をコンピュータに実行させる、
プログラム。

【請求項15】

ユーザからの力の入力を受け付ける平面又は湾曲面を有する入力部と、
前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部と、
前記力覚センサ部の検出結果を外部に出力する出力部と、を備える、
入力装置。

【請求項16】

前記湾曲面は、前記力覚センサ部の検出軸の原点と中心が一致する球面、又は前記力覚センサ部の検出軸の原点と中心軸が一致する円柱面を含む、
請求項１５に記載の入力装置。

【請求項17】

前記平面は、前記力覚センサ部の第１の検出軸と垂直で且つ第２の検出軸と平行な面を含む、
請求項１５に記載の入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示システム等に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、多軸の外力を検出可能な力覚センサが知られている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、工作機械等の腕や指等に搭載されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－２３６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１では、力覚センサのユーザインタフェースへの適用には言及されていない。

【0006】

そこで、上記課題に鑑み、力覚センサをユーザインタフェースとして適用可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置と、
前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を表示する表示部と、を備える、
表示システムが提供される。

【0008】

また、本開示の他の実施形態では、
ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、処理装置が表示装置に画像を表示させる表示方法であって、
前記処理装置が、前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を前記表示装置に表示させる、
表示方法が提供される。

【0009】

また、本開示の更に他の実施形態では、
ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、表示装置に画像を表示させる機能をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記力覚センサ部の出力に基づき、前記入力部に対する力の入力を表す画像を前記表示装置に表示させる前記機能をコンピュータに実行させる、
プログラムが提供される。

【0010】

また、本開示の更に他の実施形態では、
ユーザからの力の入力を受け付ける平面又は湾曲面を有する入力部と、
前記入力部が取り付けられ、前記入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部と、
前記力覚センサ部の検出結果を外部に出力する出力部と、を備える、
入力装置が提供される。

【発明の効果】

【0011】

上述の実施形態によれば、力覚センサをユーザインタフェースとして適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】表示システムの構成の一例を示す図である。

【図2】力覚センサの一例を示す断面図である。

【図3】情報処理装置の構成の一例を示す構成図である。

【図4】力入力装置の第１例を示すハードウェア構成図である。

【図5】表示システムの第１例を示す機能構成図である。

【図6】力入力装置に対する力の入力の位置、角度、及び大きさを取得する方法を説明する図である。

【図7】表示装置の表示内容の第１例を示す図である。

【図8】力の大きさと変形量との関係の第１例を示す図である。

【図9】力の大きさと変形量との関係の第２例を示す図である。

【図10】力の大きさと変形量との関係の第３例を示す図である。

【図11】ビット形状及び力の入力角度によるモデル画像の変形の仕方を説明する図である。

【図12】情報処理装置による表示処理の第１例を概略的に示すフローチャートである。

【図13】力入力装置の第２例を示すハードウェア構成図である。

【図14】力入力装置に対する力の入力の位置と表示装置の表示内容との関係を説明する図である。

【図15】表示装置の表示内容の第２例を示す図である。

【図16】情報処理装置による表示処理の第２例を概略的に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

【0014】

［表示システムの概要］
まず、図１～図３を参照して、本実施形態に係る表示システム１の概要について説明する。

【0015】

図１は、表示システム１の構成の一例を示す図である。図２は、力覚センサ１２の一例を示す断面図である。図３は、情報処理装置３０の構成の一例を示す構成図である。

【0016】

図１に示すように、表示システム１は、力入力装置１０と、入力装置２０と、情報処理装置３０と、表示装置４０と、音出力装置５０とを含む。

【0017】

表示システム１は、ユーザによる力入力装置１０に対する力の入力に応じて、その力の入力に内容に応じた画像を表示装置４０に表示させる。

【0018】

力入力装置１０は、ユーザからの力の入力を受け付け、その力の内容に応じた信号を出力する。力入力装置１０は、入力部１１と、力覚センサ１２と、支持部１３と、センサ信号出力部１４とを含む。

【0019】

入力部１１は、ユーザからの力の入力を受け付ける。ユーザは、道具（例えば、後述の道具ＴＬ）を用いて、入力部１１に対する力の入力を行ってもよいし、道具を用いずに、ユーザの体の部位を入力部１１に直接接触させて入力部１１に対する力の入力を行ってもよい。道具には、例えば、後述の道具ＴＬのように、ユーザの体の部位とは別体の状態で使用される道具の他、例えば、ボクシング用のグローブ等のように、ユーザの体の部位と一体の状態で使用される道具が含まれうる。

【0020】

力覚センサ１２は、入力部１１が取り付けられ、入力部１１から作用する力や力のモーメントを複数の検出軸（「多軸」とも称する）で検出する。即ち、力覚センサ１２は、入力部１１から作用する、複数の軸方向の力や複数の軸周りの力のモーメントを検出する。

【0021】

例えば、力覚センサ１２は、所定の原点を基準とするＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系における３軸の力、即ち、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚを検出可能に構成される。また、力覚センサ１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系における３軸のモーメント、即ち、Ｘ軸周りの力のモーメントＭｘ、Ｙ軸周りの力のモーメントＭｙ、及びＺ軸周りの力のモーメントＭｚを検出可能に構成される。

【0022】

尚、力覚センサ１２は、入力部１１から作用する力及び力のモーメントの何れか一方だけを検出してもよい。また、力覚センサ１２は、入力部１１から作用する３軸の力のうちの２軸の力や１軸の力だけを検出してもよく、入力部１１から作用する３軸の力のモーメントのうちの２軸の力のモーメントや１軸の力のモーメントだけを検出してもよい。また、力覚センサ１２は、入力部１１から作用する、４軸以上の力や力のモーメントを検出してもよい。

【0023】

例えば、図２に示すように、力覚センサ１２は、本体部として、起歪体１００と、センサチップ２００とを含む。また、力覚センサ１２は、その本体部と支持部１３との間の接続部として、アタッチメント３００と、ボルト４００とを含む。

【0024】

起歪体１００は、入力部１１が取り付けられ、入力部１１から作用する力により弾性変形する部材である。

【0025】

センサチップ２００は、起歪体１００に取り付けられ、起歪体１００の変位を検出する。例えば、センサチップ２００は、６軸の変位センサとして、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の変位、並びにＸ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りの変位を検出する。これにより、力覚センサ１２は、センサチップ２００の検出結果に基づき、３軸の力、及び３軸の力のモーメントを検出することができる。例えば、センサチップ２００は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。

【0026】

アタッチメント３００は、起歪体１００と固定部１３ｂとの間に配置され、力覚センサ１２の本体部を固定部１３ｂに取り付けるために用いられる。アタッチメント３００は、ボルト４００によって、起歪体１００と連結される。

【0027】

起歪体１００は、部材１１０，１２０と、トッププレート１３０とを含む。

【0028】

部材１１０は、入力部１１と連結される受力部１１２と、力覚センサ１２の本体部をアタッチメント３００に取り付けるためのフランジ１１４と、センサチップ実装部１１６とを含む。

【0029】

センサチップ実装部１１６は、フランジ１１４の取り付け面からＺ軸負方向、即ち、受力部１１２側に凹む形で形成される凹部に設けられる。センサチップ実装部１１６には、部材１２０が配置され、部材１１０，１２０の双方に当接するように配置されるセンサチップ２００が配置される。これにより、センサチップ２００は、例えば、部材１２０との当接点に対する部材１１０との当接点の変位を検出することで、３軸の力及び３軸の力のモーメントを検出することができる。

【0030】

トッププレート１３０は、センサチップ実装部１１６が設けられる凹部のＺ軸正方向、即ち、アタッチメント３００側の開口部を覆い且つフランジ１１４と面一になるように配置される。

【0031】

支持部１３は、力覚センサ１２が取り付けられ、力覚センサ１２及び入力部１１を支持する構造体である。

【0032】

センサ信号出力部１４は、力覚センサ１２から出力される、３軸の力及び３軸の力のモーメントの検出結果に相当するセンサ信号を外部に出力するインタフェースである。これにより、力入力装置１０は、入力部１１に対する力の入力の内容に対応するセンサ信号をセンサ信号出力部１４から出力することができる。

【0033】

センサ信号出力部１４は、所定の通信回線を通じて、情報処理装置３０と通信可能に接続され、力入力装置１０の出力信号、即ち、センサ信号出力部１４から出力されるセンサ信号は、情報処理装置３０に取り込まれる。

【0034】

所定の通信回線は、例えば、１対１の通信線を含む。また、所定の通信回線は、ローカルネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）を含んでもよい。また、所定の通信回線は、例えば、移動体通信網や衛星通信網やインターネット網等の広域ネットワーク（ＷＡＮ：Wide Area Network）を含んでもよい。また、所定の通信回線は、例えば、ＷｉＦｉやブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格に基づく近距離通信回線を含んでもよい。以下、入力装置２０と情報処理装置３０との間の所定の通信回線についても同様であってよい。

【0035】

尚、センサ信号出力部１４は、力覚センサ１２のセンサ信号に含まれる情報のうちの一部の情報のみを含む信号を出力してもよい。例えば、センサ信号出力部１４は、力覚センサ１２のセンサ信号に含まれる、入力部１１から力覚センサ１２に作用する力及びモーメントのうちの何れか一方の情報のみを含む信号を出力してもよい。また、センサ信号出力部１４は、力覚センサ１２のセンサ信号に含まれる、入力部１１から力覚センサ１２に作用する３軸の力のうちの２軸の力や１軸の力だけを出力してもよい。また、センサ信号出力部１４は、力覚センサ１２のセンサ信号に含まれる、入力部１１から力覚センサ１２に作用する３軸の力のうちの２軸の力のモーメントや１軸の力のモーメントだけを出力してもよい。

【0036】

入力装置２０は、ユーザから入力を受け付ける汎用的な入力手段である。入力装置２０は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド等である。また、入力装置は、音声入力を受け付け可能な音声入力装置やジェスチャ入力を受け付け可能なジェスチャ入力装置等であってもよい。

【0037】

入力装置２０は、所定の通信回線を通じて、情報処理装置３０と通信可能に接続され、入力装置２０の出力信号、即ち、入力装置２０に対する入力内容を表す信号は、情報処理装置３０に取り込まれる。

【0038】

情報処理装置３０は、表示装置４０に画像を表示させるための処理を行う。

【0039】

また、情報処理装置３０は、音出力装置５０から音を出力させるための処理を行ってもよい。

【0040】

具体的には、情報処理装置３０は、力入力装置１０の出力、即ち、力覚センサ１２のセンサ信号に基づき、力入力装置１０の入力部１１に対する力の入力の内容を表す画像を表示装置４０に表示させる。これにより、ユーザは、力入力装置１０の入力部１１に対する力の入力を行うことで、表示装置４０の表示内容を操作することができる。

【0041】

例えば、情報処理装置３０は、力入力装置１０の入力部１１に対する入力の内容に応じた、所定の対象物の変化をシミュレーションした画像（例えば、動画像）を表示装置４０に表示する。

【0042】

また、情報処理装置３０は、入力装置２０の出力、即ち、入力装置２０で受け付けられるユーザからの入力に応じて、力入力装置１０の入力部１１に対する力の入力の内容を表す画像の表示に関する設定を行ってもよい。

【0043】

また、情報処理装置３０は、表示装置４０の画像に合わせて、音出力装置５０からＢＧＭ（Background Music）や所定の音を出力させてもよい。

【0044】

情報処理装置３０は、例えば、端末装置、即ち、コンピュータ端末である。コンピュータ端末は、例えば、デスクトップ型のＰＣ（Personal Computer）等の定置型の端末装置であってもよいし、ラップトップ型のＰＣ、スマートフォン、タブレット端末等の可搬型の端末装置、即ち、携帯端末であってもよい。

【0045】

また、情報処理装置３０は、より処理性能が高いサーバ装置、即ち、サーバコンピュータであってもよい。サーバコンピュータは、オンプレミスサーバであってもよいし、クラウドサーバであってもよい。また、サーバコンピュータは、エッジサーバであってもよい。

【0046】

情報処理装置３０の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。例えば、図３に示すように、情報処理装置３０は、バスＢＳにより互いに接続される、外部インタフェース３１、補助記憶装置３２、メモリ装置３３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４、高速演算装置３５、及び通信インタフェース３６を含む。

【0047】

外部インタフェース３１は、記録媒体３１Ａからデータの読み取りや記録媒体３１Ａへのデータの書き込みのためのインタフェースとして機能する。記録媒体３１Ａには、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）、ＳＤメモリカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等が含まれる。これにより、情報処理装置３０は、記録媒体３１Ａを通じて、処理で利用する各種データを読み込み、補助記憶装置３２に格納したり、各種機能を実現するプログラムをインストールしたりすることができる。

【0048】

尚、情報処理装置３０は、通信インタフェース３６を通じて、処理で利用する各種データやプログラムを外部装置からのダウンロードにより取得してもよい。

【0049】

補助記憶装置３２は、インストールされた各種プログラムを格納すると共に、各種処理に必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Disc）やフラッシュメモリ等を含む。

【0050】

メモリ装置３３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置３２からプログラムを読み出して格納する。メモリ装置３３は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）を含む。

【0051】

ＣＰＵ３４は、補助記憶装置３２からメモリ装置３３にロードされた各種プログラムを実行し、プログラムに従って情報処理装置３０に関する各種機能を実現する。

【0052】

高速演算装置３５は、ＣＰＵ３４と連動し、相対的に高い速度で演算処理を行う。高速演算装置３５は、例えば、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を含む。

【0053】

尚、高速演算装置３５は、必要な演算処理の速度によっては、省略されてもよい。

【0054】

通信インタフェース３６は、外部機器と通信可能に接続するためのインタフェースとして用いられる。これにより、情報処理装置３０は、通信インタフェース３６を通じて、力入力装置１０や入力装置２０の出力を取得することができる。また、情報処理装置３０は、通信インタフェース３６を通じて、表示装置４０や音出力装置５０を制御することができる。また、通信インタフェース３６は、接続される機器との間の通信方式等によって、複数の種類の通信インタフェースを有してもよい。

【0055】

尚、情報処理装置３０の機能の一部又は全部は、表示装置４０に内蔵されてもよい。

【0056】

表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で画像を表示する。例えば、表示装置４０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイである。

【0057】

尚、例えば、情報処理装置３０がスマートフォンやタブレット端末やラップトップ型のＰＣ等の場合、表示装置４０の機能は、情報処理装置３０に取り込まれてもよい。

【0058】

音出力装置５０は、情報処理装置３０の制御下で音を出力する。例えば、音出力装置５０は、ブザーやアラームやスピーカ等である。

【0059】

尚、音出力装置５０の機能は、表示装置４０に内蔵されていてもよい。また、例えば、情報処理装置３０がスマートフォンやタブレット端末やラップトップ型のＰＣ等の場合、音出力装置５０の機能は、情報処理装置３０に取り込まれてもよい。

【0060】

［表示システムの第１例］
次に、図１～図３に加えて、図４～図１１を参照して、本実施形態に係る表示システム１の具体例として、表示システム１の第１例について説明する。

【0061】

図４は、力入力装置１０の第１例を示すハードウェア構成図である。具体的には、図４は、力入力装置１０の第１例をＸ軸に沿ってみた側面図である。図５は、表示システム１の第１例を示す機能構成図である。図６は、力入力装置１０に対する力の入力の位置、角度、及び大きさを取得する方法を説明する図である。図６は、入力部１１の入力面１１ａをＺ軸及びＸ軸のそれぞれに沿って見た正面図及び側面図に対応する図６Ａ及び図６Ｂを含む。図７は、表示装置４０の表示内容の第１例を示す図である。図７は、図７Ａ及び図７Ｂを含む。図８～図１０は、力の大きさと変形量との関係の第１例～第３例を示す図である。図１１は、ビット形状及び力の入力角度によるモデル画像の変形の仕方を説明する図である。

【0062】

図４に示すように、力入力装置１０の入力部１１は、力の入力を受ける入力面１１ａと、力覚センサ１２に取り付けられる取付面１１ｂとを含む。

【0063】

本例では、入力部１１は、中実の半球の形状を有し、半球の形状のうちの球面部分が入力面１１ａに相当し、平面部分が取付面１１ｂに相当する。

【0064】

また、本例では、ユーザは、入力部１１の入力面１１ａに対して、道具ＴＬを用いて力の入力を行ってもよい。道具ＴＬは、ユーザが入力部１１に接触させるビットＴＬ１と、ビットＴＬ１を打って衝撃を与えることによりビットＴＬ１を介して入力部１１に力を入力するための打具ＴＬ２とを含む。

【0065】

力覚センサ１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の原点が入力部１１の入力面１１ａとしての球面の中心に一致するように取付面１１ｂと取り付けられる。

【0066】

支持部１３は、土台部１３ａと、固定部１３ｂとを含む。

【0067】

土台部１３ａは、支持部１３のうちの力入力装置１０が配置される場所の床面に接地する部位である。土台部１３ａは、比較的大きな設置面積を有し、入力部１１及び力覚センサ１２の荷重により発生する転倒モーメントを抑制する。

【0068】

固定部１３ｂは、支持部１３のうちの力覚センサ１２が固定される部位である。固定部１３ｂは、土台部１３ａから上方に延びるように設けられ、上端部の側面に力覚センサ１２が取り付けられる。

【0069】

本例では、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、所定の対象物に対応するモデル画像を表示し、ユーザによる入力部１１に対する力の入力に応じてモデル画像を変形させる。具体的には、表示装置４０は、ユーザによる入力部１１に対する力の入力に応じて、モデル画像の表面を削る（或いは彫る）形で変形させる。これにより、表示装置４０は、ユーザによる入力部１１に対する力の入力に応じた所定の対象物の変形をシミュレーションした動画像を表示することができる。モデル画像は、仮想の３次元空間に規定される画像であってもよいし、２次元の平面上に規定される画像であってもよい。

【0070】

図５に示すように、本例では、情報処理装置３０は、機能部として、入力部３０１と、演算処理部３０２と、表示制御部３０３とを含む。入力部３０１、演算処理部３０２、及び表示制御部３０３の機能は、例えば、補助記憶装置３２にインストールされるプログラムがメモリ装置３３にロードされＣＰＵ３４で実行されることにより実現される。

【0071】

入力部３０１は、力入力装置１０や入力装置２０からの入力される信号を取得する。

【0072】

演算処理部３０２は、力入力装置１０や入力装置２０からの入力信号に基づき、各種の演算処理を行う。演算処理部３０２は、力・モーメント算出部３０２１と、入力位置算出部３０２２と、入力方向算出部３０２３と、印加力算出部３０２４と、変化演算部３０２５とを含む。

【0073】

力・モーメント算出部３０２１は、力入力装置１０からの入力、即ち、力覚センサ１２のセンサ信号に基づき、力覚センサ１２に作用する、３軸の力、及び３軸の力のモーメントの検出値を算出する。以下、３軸の力、及び３軸の力のモーメントの検出値を便宜的に「６軸の力覚値」と称する場合がある。

【0074】

入力位置算出部３０２２は、６軸の力覚値に基づき、入力面１１ａに作用している力の入力位置を算出する。

【0075】

入力方向算出部３０２３は、６軸の力覚値に基づき、入力面１１ａに作用している力の入力方向を算出する。

【0076】

印加力算出部３０２４は、６軸の力覚値に基づき、入力面１１ａに作用している力（換言すれば、印加されている力）の大きさを算出する。

【0077】

図５に示すように、入力面１１ａの位置Ｐに作用する力Ｆｉｎは、力Ｆｃｅｎ，Ｆｃｏｎ，Ｆｔａｎの３成分に分解することができる。力Ｆｃｅｎは、力Ｆｉｎの入力面１１ａの中心方向の成分である。力Ｆｃｏｎは、位置Ｐ及びＺ軸で規定される平面上での力Ｆｉｎの入力面１１ａに対する接線方向の成分である。力Ｆｔａｎは、力Ｆｉｎの、力Ｆｃｅｎ，Ｆｃｏｎの双方に直交する成分であり、入力面１１ａの中心を通過し且つ位置Ｐ及びＺ軸で規定される平面に直交する平面上での力Ｆｉｎの入力面１１ａに対する接線方向の成分である。

【0078】

力Ｆｃｅｎは、力覚センサ１２に作用する力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとして検出される。そのため、演算処理部３０２は、力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚをベクトルで加算することにより力Ｆｃｅｎを算出することができる。

【0079】

入力位置算出部３０２２は、力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚの相対比に基づき、力ＦｃｅｎのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に対する力Ｆｃｅｎの角度（方向）を算出することができ、その結果、入力面１１ａにおける、力Ｆｉｎが作用する位置Ｐを算出することができる。

【0080】

力Ｆｔａｎによって作用する、入力面１１ａの中心を通過する軸周りのモーメントＭｔａｎは、力覚センサ１２に作用するモーメントＭｘ，Ｍｙとして検出される。モーメントＭｔａｎは、力Ｆｔａｎと、入力面１１ａの半径ｒとの積で表される。そのため、演算処理部３０２は、モーメントＭｘ，Ｍｙをベクトルで加算することにより、モーメントＭｔａｎを算出し、モーメントＭｔａｎを入力面１１ａの半径ｒで除することにより、力Ｆｔａｎを算出することができる。

【0081】

力Ｆｃｏｎは、Ｚ軸に垂直な方向に作用する。そのため、力Ｆｃｏｎによって作用する、入力面１１ａの中心を通過する軸周りのモーメントＭｃｏｎは、力覚センサ１２に作用するモーメントＭｚとして検出される。モーメントＭｃｏｎは、力Ｆｃｏｎと、位置Ｐ及びＺ軸の最短距離ｒ′との積で表される。よって、演算処理部３０２は、モーメントＭｚを最短距離ｒ′で除することにより、力Ｆｔａｎを算出することができる。

【0082】

入力方向算出部３０２３は、力Ｆｃｅｎ，Ｆｔａｎ，Ｆｃｏｎの比率に基づき、力Ｆｉｎの入力方向に相当する角度を算出することができる。

【0083】

印加力算出部３０２４は、力Ｆｃｅｎ，Ｆｔａｎ，Ｆｃｏｎをベクトルで加算することにより、入力面１１ａに作用している力Ｆｉｎを算出することができる。

【0084】

変化演算部３０２５は、入力面１１ａに作用している力の大きさ、入力位置、及び入力方向に基づき、入力面１１ａに対する力の入力の内容に応じたモデル画像の変化のさせ方を演算する。本例では、変化演算部３０２５は、入力面１１ａに対する力の入力の内容に応じたモデル画像の変形のさせ方を演算する。モデル画像の変形のさせ方には、モデル画像上の変形させる位置、変形させる方向、変形させる量、変形の形状等が含まれる。本例では、モデル画像の変形のさせ方は、モデル画像の削られ方に相当し、モデル画像の削られ方には、モデル画像上の削られる位置、削られる方向、削られる量、削られる形状等が含まれる。

【0085】

表示制御部３０３は、表示装置４０への画像の表示に関する制御を行う。本例では、表示制御部３０３は、力入力装置１０に対する力の入力の内容に応じた、所定の対象物の変化（具体的には、所定の対象物の変形）をシミュレーションして表示装置４０に表示させる。

【0086】

より具体的には、表示制御部３０３は、所定の対象物に対応するモデル画像を表示装置４０に表示させ、力入力装置１０の入力部１１に対する力の入力に応じた所定の対象物の変化をシミュレーションするように、モデル画像を変形させる。

【0087】

例えば、図７に示すように、表示装置４０は、表示制御部３０３の制御下で、化石ＦＳが内部に埋まっている岩石を模したモデル画像ＭＤ１を表示装置４０に表示させる。

【0088】

図７Ａに示すように、表示装置４０は、表示制御部３０３の制御下で、入力部１１に対する力の入力位置に応じて、モデル画像ＭＤ１の対応する位置にポインタＰＴＲ１を表示させる。そして、図７Ｂに示すように、表示装置４０は、表示制御部３０３の制御下で、入力部１１に対する力の大きさや入力方向に応じて、ポインタＰＴＲ１に対応するモデル画像ＭＤ１上の位置８１を削るようにして変形させる。これにより、表示システム１は、力入力装置１０をユーザインタフェースとして用いて、表示装置４０の画面上でモデル画像ＭＤ１の中の化石ＦＳを傷つけずに発掘する作業をシミュレーションしたコンピュータゲームをユーザに提供することができる。この際、ユーザは、体の部位を直接当接させて或いは道具ＴＬを用いて、力入力装置１０に力を入力することによって、表示装置４０の画面上のモデル画像ＭＤ１から化石ＦＳを削り出す操作を直感的に行うことができる。

【0089】

また、表示システム１は、力入力装置１０をユーザインタフェースとして用いて、表示装置４０の画面上でモデル画像を初期状態から削り進めることにより所望の三次元モデルを制作する作業を支援するアプリケーションをユーザに提供してもよい。この際、ユーザは、体の部位を直接当接させて或いは道具ＴＬを用いて、力入力装置１０に力を入力することによって、表示装置４０の画面上のモデル画像ＭＤ１から所望の三次元モデルを削り出す操作を直感的に行うことができる。

【0090】

表示装置４０に表示されるモデル画像上の位置と、入力部１１の入力面１１ａ上の位置との間には、一対一の対応関係が予め規定されている。これにより、変化演算部３０２５は、力入力装置１０に対する力の入力位置に対応するモデル画像上の位置を演算することができる。そして、表示制御部３０３は、入力部１１に対する力の入力位置に対応するモデル画像の位置を変形させることができる。また、モデル画像が規定される２次元の平面、或いは、３次元の空間上での力の入力方向と、入力部１１の入力面１１ａに対する力の入力方向との間には、対応関係が予め規定されている。これにより、変化演算部３０２５は、力入力装置１０に対する力の入力方向に対応する、モデル画像が規定される２次元平面或いは２次元の空間上での力の入力方向を演算することができる。そして、表示制御部３０３は、入力部１１に対する力の入力方向に対応する、モデル画像が規定される２次元の平面或いは３次元の空間上での方向にモデル画像を変形させることができる。

【0091】

入力部１１に作用する力の大きさと、モデル画像の変形量（具体的には、削りの深さ）との間には、対応関係が予め規定されている。これにより、変化演算部３０２５は、入力部１１に作用する力の大きさと、モデル画像の変形量との間の対応関係に基づき、モデル画像の変形量を算出することができる。そして、表示制御部３０３は、入力部１１に作用する力の大きさに応じた変形量となるようにモデル画像を変形させることができる。

【0092】

例えば、図８に示すように、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１以下である場合、モデル画像の変形量は、ゼロに固定される。即ち、入力部１１に作用する力が所定の閾値Ｆ＿ｔｈ１１以下の場合、表示装置４０に表示されるモデル画像は変形しない。これにより、実際の所定の対象物がある一定基準よりも大きい力が入力されないと変形しない特性をモデル画像上の変化に反映させることができる。閾値Ｆ＿ｔｈ１１は、例えば、固定値である。また、閾値Ｆ＿ｔｈ１１は、可変値であってもよい。例えば、閾値Ｆ＿ｔｈ１１は、所定の対象物の材質に応じて可変される。この場合、例えば、所定の対象物として、材質の異なる複数の種類の候補が予め登録され、入力装置２０に対するユーザの入力に応じて、複数の種類の候補の中から一の候補が所定の対象物として設定される。また、閾値Ｆ＿ｔｈ１１は、入力装置２０を通じて、ユーザが所望の値に設定可能であってもよい。

【0093】

また、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２（＞Ｆ＿ｔｈ１１）以下である場合、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力が大きくなるほど大きくなるように規定される。本例では、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２以下である場合、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力の増加に対して線形的に（即ち、一定の傾きで）増加する態様で表される。入力部１１に作用する力の増加に対するモデル画像の変形量の増加の傾きは、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。後者の場合、例えば、入力部１１に作用する力の増加に対するモデル画像の変形量の増加の傾きは、所定の対象物の材質に応じて可変される。また、入力部１１に作用する力の増加に対するモデル画像の変形量の増加の傾きは、入力装置２０を通じて、ユーザが所望の値に設定可能であってもよい。

【0094】

また、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１２より大きい場合、モデル画像の変形量は、閾値Ｆ＿ｔｈ１２のときの値に対応する上限値ＤＦ＿ｌｉｍに固定される。これにより、例えば、ユーザが不用意に非常に大きな力を力入力装置１０に作用させてしまった結果として、モデル画像が非常に大きく変形してしまうような事態を防止することができる。この際、閾値Ｆ＿ｔｈ１２が予め規定され、副次的に、上限値ＤＦ＿ｌｉｍが規定されてもよいし、上限値ＤＦ＿ｌｉｍが予め規定され、副次的に、閾値Ｆ＿ｔｈ１２が規定されてもよい。閾値Ｆ＿ｔｈ１１や上限値ＤＦ＿ｌｉｍは、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。後者の場合、例えば、閾値Ｆ＿ｔｈ１２や上限値ＤＦ＿ｌｉｍは、入力装置２０を通じて、ユーザが所望の値に設定可能であってもよい。

【0095】

また、図９に示すように、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２以下の範囲において、入力部１１に作用する力の増加に対するモデル画像の変形量の増加の傾きは、連続的に変化してもよい。即ち、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２以下の範囲において、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力の増加に応じて非線形的に増加してもよい。この際、例えば、図９に示すように、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２以下の範囲において、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力の増加に対して上に凸の曲線的に増加する。また、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力の増加に対して下に凸の曲線的に増加してもよい。

【0096】

また、図１０に示すように、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ１２以下の範囲において、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力の増加に応じて段階的に増加してもよい。

【0097】

例えば、情報処理装置３０は、力の入力によって変形させる所定の対象物の材質等の種類に応じて、図８～図１０の何れの形態の対応関係を使用するかを設定する。また、情報処理装置３０は、入力装置２０に対するユーザからの入力に応じて、図８～図１０の何れの形態の対応関係を使用するかを設定してもよい。

【0098】

尚、閾値Ｆ＿ｔｈ１２が省略されてもよい。この場合、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きい場合、モデル画像の変形量は、入力部１１に作用する力が大きくなるほど大きくなるように規定されてよい。

【0099】

モデル画像の変形の形状は、固定されていてもよいし、可変されてもよい。後者の場合、変化演算部３０２５は、所定の条件に応じて、モデル画像の変形の形状を決定する。

【0100】

例えば、図１１に示すように、互いに形状の異なる複数の種類のビットＴＬ１の候補が予め登録され、候補の中から設定されるビットＴＬ１の形状によって、モデル画像ＭＤ１の変形１２１の形状が決定されてよい。本例では、先鋭の"ビット形状Ａ"と、側面視で矩形の"ビット形状Ｂ"との２種類の候補が準備されている。例えば、ビットＴＬ１の形状は、入力装置２０に対するユーザからの入力に応じて、複数の種類の中から一の種類が設定可能である。

【0101】

また、本例では、モデル画像ＭＤ１の変形の位置を表すポインタＰＴＲ１は、ビットＴＬ１を模した形状を有する。これにより、ユーザは、ビットＴＬ１の入力部１１に対する当接位置がモデル画像ＭＤ１のどの位置に対応しているかを直感的に把握することができる。また、ユーザは、ポインタＰＴＲ１の形状を見て、現在設定されているビットＴＬの種類（形状）を直感的に把握することができる。また、本例では、入力部１１に対する力の入力方向に応じて、ビットＴＬ１を模したポインタＰＴＲ１のモデル画像ＭＤ１に対する向きが変化する。これにより、ユーザは、ビットＴＬ１の入力部１１に対する当接方向がモデル画像ＭＤに対するどの向きに対応しているかを直感的に把握することができる。

【0102】

また、本例では、入力部１１に対する力の入力方向に応じて、上述の如く、モデル画像ＭＤ１の変形１２１の方向が変化する。これにより、情報処理装置３０は、ビットＴＬ１を通じて入力部１１に作用する力の向きをモデル画像の変形に反映させることができ、その結果、ユーザによる力の入力に応じた所定の対象物の変形を適切にシミュレーションして表示装置４０に表示させることができる。

【0103】

［表示処理の第１例］
次に、図１２を参照して、情報処理装置３０による表示装置４０の表示に関する処理（以下、「表示処理」）の第１例を説明する。具体的には、上述の表示システム１の第１例の情報処理装置３０による表示処理の具体例について説明する。

【0104】

図１２は、情報処理装置３０による表示処理の第１例を概略的示すフローチャートである。

【0105】

本フローチャートは、例えば、入力装置２０を通じて、表示システム１の稼働開始の操作をユーザから受け付けると開始される。以下、後述の図１６のフローチャートについても同様であってよい。

【0106】

図１２に示すように、ステップＳ１０２にて、表示制御部３０３は、初期状態のモデル画像を表示装置４０に表示させる。

【0107】

ステップＳ１０２の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１０４に進む。

【0108】

ステップＳ１０４にて、演算処理部３０２の力・モーメント算出部３０２１は、力覚センサ１２の最新のセンサ信号に基づき、６軸の力覚値を算出する。

【0109】

ステップＳ１０４の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１０６に進む。

【0110】

ステップＳ１０６にて、演算処理部３０２は、ステップＳ１０４で算出した６軸の力覚値に基づき、力入力装置１０の入力部１１に対する力の大きさ、入力位置、及び入力方向を算出する。具体的には、入力位置算出部３０２２は、入力部１１に対する力の入力位置を算出し、入力方向算出部３０２３は、入力部１１に対する力の入力方向を算出し、印加力算出部３０２４は、入力部１１に対する力の大きさを算出する。

【0111】

ステップＳ１０６の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１０８に進む。

【0112】

ステップＳ１０８にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ１０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさ（即ち、入力部１１に作用している力）が閾値Ｆ＿ｔｈ１０（＜Ｆ＿ｔｈ１１）より大きいか否かを判定する。閾値Ｆ＿ｔｈ１０は、入力部１１をユーザが触っていないと判断可能な力の上限値として予め規定される。変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ１０より大きくない（即ち、閾値Ｆ＿ｔｈ１０以下である）場合、入力部１１に対する力の入力がない状態であると判断し、ステップＳ１１０に進む。一方、変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ１０より大きい場合、入力部１１に対する力の入力がある状態であると判断し、ステップＳ１１２に進む。

【0113】

ステップＳ１１０にて、表示制御部３０３は、力入力装置１０に対する入力がない状態（無効状態）を表すポインタを表示装置４０に表示させる。

【0114】

ステップＳ１１０の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１１８に進む。

【0115】

一方、ステップＳ１１２にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ１０６で算出された、入力部１１に対する力の入力位置及び入力方向に基づき、ポインタの表示位置及び向きを演算する。そして、表示制御部３０３は、変化演算部３０２５の演算結果に基づき、表示装置４０のポインタの表示位置及び向きを更新する。

【0116】

ステップＳ１１２の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１１４に進む。

【0117】

ステップＳ１１４にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ１０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きいか否かを判定する。変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ１１より大きい場合、ステップＳ１１６に進み、それ以外の場合、ステップＳ１１８に進む。

【0118】

ステップＳ１１６にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ１０６の算出結果に基づき、モデル画像の変化のさせ方を演算する。具体的には、変化演算部３０２５は、ステップＳ１０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさ、入力位置、及び入力方向に基づき、モデル画像の変形量、変形位置、及び変形方向を演算する。そして、表示制御部３０３は、変化演算部３０２５の演算結果に基づき、表示装置４０のモデル画像を変形させるようにモデル画像の更新を行う。

【0119】

ステップＳ１１６の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ１１８に進む。

【0120】

ステップＳ１１８にて、情報処理装置３０は、本フローチャートの終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、例えば、入力装置２０を通じて、ユーザから表示の終了の操作が受け付けられることである。情報処理装置３０は、終了条件が成立しない場合、ステップＳ１０４に戻って、ステップＳ１０４以下の処理を繰り返し、終了条件が成立する場合、今回のフローチャートの処理を終了する。

【0121】

［表示システムの第２例］
次に、図１～図３に加えて、図１３～図１５を参照して、本実施形態に係る表示システム１の具体例として、表示システム１の第２例について説明する。

【0122】

以下、上述の第１例と異なる部分を中心に説明を行い、重複する説明を省略する場合がある。

【0123】

図１３は、力入力装置の第２例を示すハードウェア構成図である。具体的には、図１３は、力入力装置１０の第２例をＸ軸負方向から見た側面図に相当する図１３Ａと、力入力装置１０の第２例をＺ軸負方向から見た正面図に相当する図１３Ｂとを含む。図１４は、力入力装置１０に対する力の入力の位置と表示装置４０の表示内容との関係を説明する図である。具体的には、図１４は、力入力装置１０に対する力の入力の位置を表す図１４Ａと、図１４Ａの力の入力の位置に応じて表示される表示装置４０の画面を表す図１４Ｂとを含む。図１５は、表示装置４０の表示内容の第２例を示す図である。具体的には、図１５は、表示装置４０に表示される、初期状態のモデル画像ＭＤ２を表す図１５Ａと、表示装置４０に表示される、力入力装置１０に力が入力されたときのモデル画像ＭＤ２を表す図１５Ｂとを含む。

【0124】

尚、本例に係る表示システム１の機能構成は、入力方向算出部３０２３が省略される以外、上述の第１例と同様であるため、上述の第１例の図５を援用し、図示を省略する。

【0125】

図１３に示すように、本例では、力入力装置１０の入力部１１は、Ｘ軸方向に垂直な２つの矩形平面、Ｙ軸に垂直な２つの矩形平面、及びＺ軸に垂直な２つの矩形平面の合計６つの矩形平面により構成される直方体形状を有する。具体的には、入力部１１は、Ｚ軸方向の寸法、即ち、Ｚ軸に垂直な２つの矩形平面同士の距離が相対的に小さく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の寸法、即ち、Ｘ軸に垂直な２つの矩形平面同士、及びＹ軸に垂直な２つの矩形平面同士の距離が相対的に大きい直方体形状を有する。

【0126】

入力部１１の直方体形状の６つの矩形平面のうちのＺ軸に垂直で且つＺ軸正方向に位置する矩形平面が取付面１１ｂに相当し、それ以外の５つの矩形平面が入力面１１ａに相当する。即ち、入力面１１ａは、５つの入力面１１ａ１～１１ａ５を含む。

【0127】

入力面１１ａ１は、入力部１１におけるＺ軸に垂直な２つの矩形平面のうちのＺ軸負方向に位置する矩形平面である。

【0128】

入力面１１ａ２は、入力部１１におけるＸ軸に垂直な２つの矩形平面のうちのＸ軸正方向に位置する矩形平面である。

【0129】

入力面１１ａ３は、入力部１１におけるＸ軸に垂直な２つの矩形平面のうちのＸ軸負方向に位置する矩形平面である。

【0130】

入力面１１ａ４は、入力部１１におけるＹ軸に垂直な２つの矩形平面のうちのＹ軸正方向に位置する矩形平面である。

【0131】

入力面１１ａ５は、入力部１１におけるＹ軸に垂直な２つの矩形平面のうちのＹ軸負方向に位置する矩形平面である。

【0132】

本例では、ユーザは、入力部１１の入力面１１ａに対して、手や足等を用いた打撃により力を加える。また、入力部の入力面１１ａには、手や足等を用いた打撃によるユーザへの衝撃を和らげるためのサンドバッグ等に対応するカバーが被せられてもよい。

【0133】

本例では、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、所定の対象物に対応するモデル画像を表示し、ユーザによる入力部１１に対する力の入力の内容を表す画像をモデル画像に対応させて表示する。モデル画像は、仮想の３次元空間に規定される画像であってもよいし、２次元の平面上に規定される画像であってもよい。

【0134】

例えば、図１４Ｂに示すように、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、所定の対象物としての入力部１１に対応するモデル画像ＭＤ２を表示する。

【0135】

所定の対象物としての入力部１１における位置とモデル画像ＭＤ２上の位置との間には、一対一の対応関係が予め規定され、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対する力の入力に応じて、その力の入力の位置に応じた画像をモデル画像ＭＤ２における位置に対応させて表示する。例えば、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、表示装置４０は、入力面１１ａ１の位置１５１に対するユーザの打撃による力の入力に応じて、モデル画像ＭＤ２における位置１５１に対応する位置にポインタＰＴＲ２を表示させる。また、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力面１１ａに作用する力の大きさに応じて、ポインタＰＴＲ２の表示態様を変化させてもよい。例えば、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力面１１ａに対する力の大きさに応じて、ポインタＰＴＲ２の色や大きさや種類等を変化させる。これにより、表示システム１は、入力部１１に対する力の入力の位置や大きさを、モデル画像ＭＤ２と対応させて表示装置４０に表示することができる。そのため、ユーザは、自身の入力部１１に対する力の入力の内容を直感的且つ容易に視認することができる。

【0136】

また、本例では、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、所定の対象物に対応するモデル画像を表示し、ユーザによる入力部１１に対する力の入力に応じてモデル画像の姿勢状態を変化させる。モデル画像は、仮想の３次元空間に規定される画像であってもよいし、２次元の平面上に規定される画像であってもよい。

【0137】

例えば、図１５Ａに示すように、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、所定の対象物としての人を模したモデル画像ＭＤ２を表示する。

【0138】

図１５Ｂに示すように、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対するユーザの打撃による力の入力の位置に対応するモデル画像ＭＤ２の位置にポインタＰＴＲ２を表示する。そして、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対するユーザの打撃による力の入力の位置や大きさに応じて、モデル画像ＭＤ２の姿勢を変化させる。これにより、表示システム１は、モデル画像ＭＤ２を用いて、入力部１１に対する力の入力を応じた所定の対象物の姿勢の変化をシミュレーションして表示することができる。そのため、表示システム１は、力入力装置１０をユーザインタフェースとして用いて、対戦相手に対応するモデル画像ＭＤ２に対して格闘技の練習や格闘技を応用したトレーニングを支援するアプリケーションをユーザに提供することができる。この際、ユーザは、表示装置４０のモデル画像ＭＤ２等を通じて、格闘技の練習や格闘技を応用したトレーニングに対応する入力部１１に対する打撃による力の入力の効果を直感的に且つ容易に視認することができる。また、表示システム１は、例えば、力入力装置１０をユーザインタフェースとして用いて、格闘技のコンピュータゲームをユーザに提供することができる。

【0139】

本例では、情報処理装置３０は、上述の第１例と同様、機能部として、入力部３０１と、演算処理部３０２と、表示制御部３０３とを含む（図５参照）。

【0140】

演算処理部３０２は、上述の第１例と同様、力・モーメント算出部３０２１と、入力位置算出部３０２２と、印加力算出部３０２４と、変化演算部３０２５とを含む。

【0141】

入力位置算出部３０２２は、上述の第１例と同様、６軸の力覚値に基づき、入力面１１ａに作用している力の入力位置を算出する。

【0142】

印加力算出部３０２４は、上述の第１例と同様、６軸の力覚値に基づき、入力面１１ａに作用している力の大きさを算出する。

【0143】

例えば、演算処理部３０２は、入力面１１ａ１～１１ａ５の何れかの矩形平面に対して垂直に力が作用すると仮定することにより、入力面に作用している力の位置及び大きさを算出することができる。

【0144】

具体的には、入力面１１ａ１に力が作用する場合、その力は、力覚センサ１２によりＺ軸方向の力Ｆｚとして検出され、Ｘ軸方向の力Ｆｘ及びＹ軸方向の力Ｆｙは、略ゼロとして検出される。そのため、入力位置算出部３０２２は、力覚センサ１２の３軸の力の検出値のうち、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、及びＹ軸方向の力Ｆｙの検出値が共に略ゼロと判断可能な程度に非常に小さい値である場合、入力面１１ａ１に力が作用したと判断できる。これにより、入力位置算出部３０２２は、入力部１１に対する力の入力位置のＺ座標を特定することができる。そして、印加力算出部３０２４は、入力面１１ａ１に力が作用した場合、以下の式（１）に示すように、力覚センサ１２によるＺ軸方向の力Ｆｚの検出値を入力面１１ａ１に作用した力Ｆｉｎとして算出することができる。

【0145】

Ｆｉｎ＝Ｆｚ ・・・（１）

【0146】

また、入力面１１ａ１に力が作用する場合、力覚センサ１２は、入力面１１ａ１に対する力とその入力位置のＹ座標及びＸ座標のそれぞれとの積に対応する、Ｘ軸周りの力のモーメントＭｘ及びＹ軸周りの力のモーメントＭｙを検出する。そのため、入力位置算出部３０２２は、入力面１１ａ１に力が作用したと判断する場合、力覚センサ１２による力Ｆｚ及び力のモーメントＭｘ，Ｍｙの検出値に基づき、以下の式（２），（３）により力Ｆｉｎの入力位置のＸ座標及びＹ座標を算出できる。

【0147】

Ｘ＝Ｍｙ／Ｆｉｎ＝Ｍｙ／Ｆｚ ・・・（２）
Ｙ＝Ｍｘ／Ｆｉｎ＝Ｍｘ／Ｆｚ ・・・（３）

【0148】

入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用する場合、その力は、力覚センサ１２によりＸ軸方向の力Ｆｘとして検出される。そして、入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用する場合、Ｙ軸方向の力Ｆｙ及びＺ軸方向の力Ｆｚは、力覚センサ１２により略ゼロとして検出される。そのため、印加力算出部３０２４は、力覚センサ１２の３軸の力の検出値のうち、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、及びＺ軸方向の力Ｆｚの検出値が共に略ゼロと判断可能な程度に非常に小さい値である場合、入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用したと判断できる。そして、印加力算出部３０２４は、入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用した場合、以下の式（４）に示すように、力覚センサ１２による力Ｆｘの検出値を入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に作用する力Ｆｉｎとして算出できる。

【0149】

Ｆｉｎ＝Ｆｘ ・・・（４）

【0150】

また、入力面１１ａ２に力が作用する場合、その力は、Ｘ軸負方向に作用し、入力面１１ａ３に力が作用する場合、その力は、Ｘ軸正方向に作用する。そのため、入力位置算出部３０２２は、式（４）で算出される力Ｆｉｎが負値である場合、入力面１１ａ２に力が作用したと判断し、正値である場合、入力面１１ａ３に力が作用したと判断できる。これにより、入力位置算出部３０２２は、入力部１１に対する力の入力位置のＸ座標を特定することができる。

【0151】

また、入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用する場合、力覚センサ１２は、入力面１１ａ２，１１ａ３に対する力とその入力位置のＺ座標及びＹ座標のそれぞれとの積に対応する、Ｙ軸周りの力のモーメントＭｙ及びＺ軸周りの力のモーメントＭｚを検出する。そのため、入力位置算出部３０２２は、入力面１１ａ２或いは入力面１１ａ３に力が作用したと判断する場合、力覚センサ１２による力Ｆｘ及び力のモーメントＭｙ，Ｍｚの検出値に基づき、以下の式（５），（６）により力Ｆｉｎの入力位置のＹ座標及びＺ座標を算出できる。

【0152】

Ｙ＝Ｍｚ／Ｆｉｎ＝Ｍｚ／Ｆｘ ・・・（５）
Ｚ＝Ｍｙ／Ｆｉｎ＝Ｍｙ／Ｆｘ ・・・（６）

【0153】

入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に力が作用する場合、その力は、力覚センサ１２によりＹ軸方向の力Ｆｙとして検出される。そして、入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に力が作用する場合、Ｘ軸方向の力Ｆｘ及びＺ軸方向の力Ｆｚは、力覚センサ１２により略ゼロとして検出される。そのため、入力位置算出部３０２２は、力覚センサ１２の３軸の力の検出値のうち、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、及びＺ軸方向の力Ｆｚの検出値が共に略ゼロと判断可能な程度に非常に小さい値である場合、入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に力が作用したと判断できる。そして、印加力算出部３０２４は、入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に力が作用した場合、以下の式（７）に示すように、力覚センサ１２による力Ｆｙの検出値を入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に作用する力Ｆｉｎとして算出できる。

【0154】

Ｆｉｎ＝Ｆｙ ・・・（７）

【0155】

また、入力面１１ａ４に力が作用する場合、その力は、Ｙ軸負方向に作用し、入力面１１ａ５に力が作用する場合、その力は、Ｙ軸正方向に作用する。そのため、入力位置算出部３０２２は、式（７）で算出される力Ｆｉｎが負値である場合、入力面１１ａ４に力が作用したと判断し、正値である場合、入力面１１ａ５に力が作用したと判断できる。これにより、入力位置算出部３０２２は、入力部１１に対する力の入力位置のＹ座標を特定することができる。

【0156】

また、入力面１１ａ４或いは入力面１１ａ５に力が作用する場合、力覚センサ１２は、入力面１１ａ４，１１ａ５に対する力とその入力位置のＺ座標及びＸ座標のそれぞれとの積に対応する、Ｘ軸周りの力のモーメントＭｘ及びＺ軸周りの力のモーメントＭｚを検出する。そのため、入力位置算出部３０２２は、力覚センサ１２による力Ｆｘ及び力のモーメントＭｙ，Ｍｚの検出値に基づき、以下の式（８），（９）により力Ｆｉｎの入力位置のＸ座標及びＺ座標を算出できる。

【0157】

Ｘ＝Ｍｚ／Ｆｉｎ＝Ｍｚ／Ｆｙ ・・・（８）
Ｚ＝Ｍｘ／Ｆｉｎ＝Ｍｘ／Ｆｙ ・・・（９）

【0158】

変化演算部３０２５は、入力面１１ａに作用している力の大きさ及び入力位置に基づき、入力面１１ａに対する力の入力の内容に応じたモデル画像の変化のさせ方を演算する。本例では、変化演算部３０２５は、入力面１１ａに対する力の入力の内容に応じたモデル画像の姿勢の変化のさせ方を演算する。モデル画像の姿勢の変化のさせ方には、モデル画像上の姿勢を変化させる部位や姿勢の変化量等が含まれる。

【0159】

例えば、変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の入力位置に応じて、モデル画像上の姿勢を変化させる部位を変化させる。

【0160】

また、変化演算部３０２５は、入力部１１に作用する力の大きさに応じて、モデル画像の姿勢の変化量を変化させてもよい。この場合、入力部１１に作用する力の大きさと、モデル画像の姿勢の変化量との間には、対応関係が予め規定されている。また、入力部１１に作用する力の大きさと、モデル画像の姿勢の変化量との間の対応関係は、所定の対象物の部位、即ち、モデル画像の部位によって異なっていてもよいし、同じであってもよい。

【0161】

例えば、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ２１以下である場合、モデル画像の姿勢の変化量は、ゼロに固定される。即ち、入力部１１に作用する力が所定の閾値Ｆ＿ｔｈ２１以下の場合、表示装置４０に表示されるモデル画像の姿勢は変化しない。これにより、実際の対戦相手がある一定基準より大きい力が入力されないと姿勢が崩れない特性をモデル画像上の特性に反映させることができる。閾値Ｆ＿ｔｈ２１は、固定値であってもよいし、入力装置２０に対するユーザからの入力に応じて変更可能な可変値であってもよい。

【0162】

また、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ２１より大きく且つ閾値Ｆ＿ｔｈ２２（＞Ｆｔｈ２１）以下である場合、モデル画像の姿勢の変化量は、入力部１１に作用する力が大きくなるほど大きくなるように規定されてよい。モデル画像の姿勢の変化量は、入力部１１に作用する力の増加に応じて、線形的に増加してもよいし、非線形的に増加してもよい。また、モデル画像の姿勢の変化量は、入力部１１に作用する力の増加に応じて、連続的に増加してもよいし、段階的に増加してもよい。

【0163】

また、入力部１１に作用する力が閾値Ｆ＿ｔｈ２２より大きい場合、モデル画像の姿勢の変化量は、閾値Ｆ＿ｔｈ２２のときの値に対応する上限値ＰＣ＿ｌｉｍに固定される。この際、閾値Ｆ＿ｔｈ２２が予め規定され、副次的に、上限値ＰＣｌｉｍが規定されてもよいし、上限値ＰＣ＿ｌｉｍが予め規定され、副次的に、閾値Ｆ＿ｔｈ２２が規定されてもよい。閾値Ｆ＿ｔｈ２２や上限値ＤＦ＿ｌｉｍは、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。後者の場合、例えば、閾値Ｆ＿ｔｈ２２や上限値ＣＰ＿ｌｉｍは、入力装置２０を通じて、ユーザが所望の値に設定可能であってもよい。

【0164】

尚、表示装置４０に表示されるモデル画像の姿勢を変化させない場合、変化演算部３０２５は、省略される。

【0165】

表示制御部３０３は、上述の第１例と同様、所定の対象物に対応するモデル画像を表示装置４０に表示させる。

【0166】

例えば、表示制御部３０３は、入力位置算出部３０２２の算出結果に基づき、上述の如く、入力部１１に対する力の入力に応じて、その力の入力の位置に応じた画像をモデル画像における位置に対応させて表示する。また、表示制御部３０３は、印加力算出部３０２４の算出結果に基づき、上述の如く、入力面１１ａに作用する力の大きさに応じて、モデル画像に対応付けられる形で表示される、力の入力位置（例えば、画面のポインタ）の表示態様を変化させてもよい。

【0167】

また、表示制御部３０３は、入力位置算出部３０２２、印加力算出部３０２４、及び変化演算部３０２５の演算結果に基づき、上述の如く、ユーザによる入力部１１に対する力の入力に応じてモデル画像の姿勢状態を変化させてもよい。

【0168】

［表示処理の第２例］
次に、図１６を参照して、情報処理装置３０による表示処理の第２例を説明する。具体的には、上述の表示システム１の第２例の情報処理装置３０による表示処理の具体例について説明する。

【0169】

図１６は、情報処理装置３０による表示処理の第２例を概略的に示すフローチャートである。

【0170】

図１６に示すように、ステップＳ２０２，Ｓ２０４は、上述の図１２のステップＳ１０２，Ｓ１０４と同じであるため、説明を省略する。

【0171】

ステップＳ２０４の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ２０６に進む。

【0172】

ステップＳ２０６にて、演算処理部３０２は、ステップＳ１０４で算出した６軸の力覚値に基づき、力入力装置１０の入力部１１に対する力の大きさ及び入力位置を算出する。具体的には、入力位置算出部３０２２は、入力部１１に対する力の入力位置を算出し、印加力算出部３０２４は、入力部１１に対する力の大きさを算出する。

【0173】

ステップＳ２０６の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ２０８に進む。

【0174】

ステップＳ２０８にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ２０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさ（即ち、入力部１１に作用している力）が閾値Ｆ＿ｔｈ２０（＜Ｆ＿ｔｈ２１）より大きいか否かを判定する。閾値Ｆ＿ｔｈ２０は、入力部１１をユーザが触っていないと判断可能な力の上限値として予め規定される。変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ２０より大きくない（即ち、閾値Ｆ＿ｔｈ２０以下である）場合、入力部１１に対する力の入力がない状態であると判断し、ステップＳ２１０に進む。一方、変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ２０より大きい場合、入力部１１に対する力の入力がある状態であると判断し、ステップＳ２１２に進む。

【0175】

ステップＳ２１０にて、表示制御部３０３は、力入力装置１０に対する入力がない状態（無効状態）を表すポインタを表示装置４０に表示させる。

【0176】

ステップＳ２１０の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ２１８に進む。

【0177】

一方、ステップＳ２１２にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ２０６で算出された、入力部１１に対する力の入力位置及び入力方向に基づき、ポインタの表示位置及び向きを演算する。そして、表示制御部３０３は、変化演算部３０２５の演算結果に基づき、表示装置４０のポインタの表示位置を更新する。

【0178】

ステップＳ２１２の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ２１４に進む。

【0179】

ステップＳ２１４にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ２０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ２１より大きいか否かを判定する。変化演算部３０２５は、入力部１１に対する力の大きさが閾値Ｆ＿ｔｈ２１より大きい場合、ステップＳ２１６に進み、それ以外の場合、ステップＳ２１８に進む。

【0180】

ステップＳ２１６にて、変化演算部３０２５は、ステップＳ２０６の算出結果に基づき、モデル画像の変化のさせ方を演算する。具体的には、変化演算部３０２５は、ステップＳ２０６で算出された、入力部１１に対する力の大きさ及び入力位置に基づき、モデル画像の姿勢の変化部位や変化量を演算する。そして、表示制御部３０３は、変化演算部３０２５の演算結果に基づき、表示装置４０のモデル画像の姿勢を変化させるようにモデル画像の更新を行う。

【0181】

ステップＳ２１６の処理が完了すると、情報処理装置３０は、ステップＳ２１８に進む。

【0182】

ステップＳ２１８にて、情報処理装置３０は、本フローチャートの終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、例えば、入力装置２０を通じて、ユーザから表示の終了の操作が受け付けられることである。情報処理装置３０は、終了条件が成立しない場合、ステップＳ２０４に戻って、ステップＳ２０４以下の処理を繰り返し、終了条件が成立する場合、今回のフローチャートの処理を終了する。

【0183】

［他の実施形態］
次に、他の実施形態について説明する。

【0184】

上述の実施形態には、適宜変形や変更が加えられてもよい。

【0185】

例えば、上述の実施形態では、入力部１１の入力面１１ａの形状は、平面や球面以外の形状であってもよい。例えば、入力部１１の入力面の形状は、円柱面である。この場合、力覚センサ１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の原点が円柱面の中心軸上に位置し、且つ、Ｘ軸或いはＹ軸が円柱面の中心軸に一致するように配置されてよい。これにより、演算処理部３０２は、力覚センサ１２による６軸の力覚値に基づき、円柱面としての入力面１１ａに対する力の大きさ、入力位置、及び入力方向を算出することができる。

【0186】

また、上述の実施形態やその変形や変更の例では、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対する力の大きさ、入力位置、及び入力方向等のうちの力の大きさだけを表す画像を表示してもよい。例えば、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対する力の大きさだけを反映させたモデル画像を表示してもよい。

【0187】

また、上述の実施形態やその変形や変更の例では、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対する力の大きさ、入力位置、及び入力方向等のうちの力の入力方向だけを表す画像を表示してもよい。例えば、表示装置４０は、情報処理装置３０の制御下で、入力部１１に対する力の入力方向だけを反映させたモデル画像を表示してもよい。

【0188】

［作用］
次に、本実施形態に係る入力装置、表示システム、表示方法、及びプログラムの作用について説明する。

【0189】

本実施形態では、入力装置は、入力部と、力覚センサ部と、出力部と、を備える。入力装置は、例えば、上述の力入力装置１０である。入力部は、例えば、上述の入力部１１である。力覚センサ部は、例えば、上述の力覚センサ１２である。出力部は、例えば、上述のセンサ信号出力部１４である。具体的には、入力部は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力面を有する。入力面は、例えば、上述の入力面１１ａである。入力面は、平面又は湾曲面であってよい。力覚センサ部は、入力部が取り付けられ、入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する。そして、出力部は、力覚センサ部の検出結果を外部に出力する。

【0190】

これにより、力覚センサをユーザインタフェースとして適用することができる。

【0191】

また、本実施形態では、表示システムは、入力装置と、表示装置と、を備える。入力装置は、例えば、上述の力入力装置１０である。表示装置は、例えば、上述の表示装置４０である。具体的には、表示装置は、入力部と、力覚センサ部とを含む。入力部は、例えば、上述の入力部１１である。力覚センサ部は、例えば、上述の力覚センサ１２である。より具体的には、入力部は、ユーザからの力の入力を受け付ける。また、力覚センサ部は、入力部が取り付けられ、入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する。そして、表示装置は、力覚センサ部の出力に基づき、入力部に対する力の入力を表す画像を表示する。画像は、例えば、上述のモデル画像ＭＤ１やモデル画像ＭＤ２である。

【0192】

また、本実施形態では、表示方法は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、入力部が取り付けられ、入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、処理装置が表示装置に画像を表示させる。具体的には、表示方法は、処理装置が、力覚センサ部の出力に基づき、入力部に対する力の入力を表す画像を表示装置に表示させる。

【0193】

また、本実施形態では、プログラムは、ユーザからの力の入力を受け付ける入力部と、入力部が取り付けられ、入力部から作用する、力及びモーメントの少なくとも一方を検出する力覚センサ部とを含む入力装置の出力に基づき、表示装置に画像を表示させる機能をコンピュータに実行させる。具体的には、プログラムは、力覚センサ部の出力に基づき、入力部に対する力の入力を表す画像を表示装置に表示させる機能をコンピュータに実行させる。

【0194】

これにより、表示装置は、ユーザインタフェースとしての入力装置に対する力の入力に応じた画像を表示することができる。そのため、ユーザは、入力装置に対する力の入力によって、入力装置に対する力の入力の内容に関する情報提供を受けたり、表示装置の表示内容の操作を行ったりすることができる。

【0195】

また、本実施形態では、表示システムは、処理装置を備えてもよい。処理装置は、例えば、上述の情報処理装置３０である。具体的には、処理装置は、力覚センサ部の出力に基づき、入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方を演算する。そして、表示装置は、処理装置の演算結果に基づき、入力部に対する力の入力を表す画像を表示してもよい。

【0196】

これにより、処理装置は、入力装置の入力部に対する力の入力の位置や大きさに応じた画像を表示装置に表示させることができる。

【0197】

また、本実施形態では、表示装置は、処理装置の演算結果に基づき、入力部に対する力の入力の大きさ及び位置の少なくとも一方に応じた所定の対象物の変化をシミュレーションして表示してもよい。

【0198】

これにより、表示装置は、ユーザによる入力装置に対する入力の内容に応じた所定の対象物の変化をシミュレーションしてユーザに視覚的な方法で提供することができる。

【0199】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じた所定の対象物の変形をシミュレーションして表示してもよい。

【0200】

これにより、表示装置は、ユーザによる入力装置に対する入力の内容に応じた所定の対象物の変形をシミュレーションしてユーザに視覚的な方法で提供することができる。

【0201】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じて、所定の対象物に対応するモデル画像の表面を削るように変化させてもよい。モデル画像は、例えば、上述のモデル画像ＭＤ１である。

【0202】

これにより、表示装置は、ユーザが入力装置に対する入力により所定の対象物を削る作業をシミュレーションしてユーザに視覚的な方法で提供することができる。

【0203】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力による所定の対象物の変形の仕方を複数の種類で切り替えてもよい。

【0204】

これにより、表示装置は、所定の条件に応じて、ユーザによる入力装置に対する力の入力の内容に応じた所定の対象物の変形の仕方を複数の種類の中で切り替えながら、所定の対象物の変形をシミュレーションして表示することができる。

【0205】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力の大きさと所定の対象物の変形の量との対応関係を複数の種類で切り替えてもよい。

【0206】

これにより、表示装置は、所定の条件に応じて、ユーザによる入力装置に対する力の入力の大きさと変形量との対応関係の種類を切り替えながら、所定の対象物の変形をシミュレーションして表示することができる。

【0207】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力に応じて所定の対象物を変形させる道具の形状を複数の種類で切り替えてもよい。

【0208】

これにより、表示装置は、所定の条件に応じて、所定の対象物を変形させるための道具の種類を切り替えながら、所定の対象物の変形をシミュレーションして表示することができる。道具は、例えば、上述のビットＴＬ１である。

【0209】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じた所定の対象物の姿勢の変化をシミュレーションして表示してもよい。

【0210】

これにより、表示装置は、ユーザによる入力装置に対する入力の内容に応じた所定の対象物の姿勢の変化をシミュレーションしてユーザに視覚的な方法で提供することができる。

【0211】

また、本実施形態では、表示装置は、入力部に対する力の入力の位置及び大きさの少なくとも一方に応じて、所定の対象物に対応する、人を模擬したモデル画像の姿勢を変化させてもよい。モデル画像は、例えば、上述のモデル画像ＭＤ２である。

【0212】

これにより、表示装置は、例えば、ユーザが入力装置に対する入力により相手の人に対する打撃でその人の姿勢を変化させるシミュレーションを行い、ユーザに視覚的な方法で提供することができる。

【0213】

また、本実施形態では、入力部は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力面（湾曲面）を有してもよい。入力面（湾曲面）は、例えば、上述の入力面１１ａである。そして、入力面（湾曲面）は、力覚センサの検出軸の原点と中心が一致する球面、又は力覚センサの原点と中心軸が一致する円柱面を含んでもよい。

【0214】

これにより、処理装置等は、力覚センサの検出値に基づき、入力面に対する力の大きさや入力位置や入力方向を算出することができ、その結果、表示装置は、入力面に対する力の大きさや入力位置や入力方向等を表す画像を表示することができる。

【0215】

また、本実施形態では、入力部は、ユーザからの力の入力を受け付ける入力面（平面）を有してもよい。そして、入力面（平面）は、力覚センサの第１の検出軸と垂直で且つ第２の検出軸と平行な面を含んでもよい。力覚センサの第１の検出軸と垂直で且つ第２の検出軸と平行な面は、例えば、入力面１１ａ１～１１ａ５である。例えば、入力面１１ａ１の場合、第１の検出軸は、上述のＺ軸であり、第２の検出軸は、上述のＸ軸やＹ軸である。また、例えば、入力面１１ａ２，１１ａ３の場合、第１の検出軸は、上述のＸ軸であり、第２の検出軸は、上述のＹ軸やＺ軸である。また、例えば、入力面１１ａ４，１１ａ５の場合、第１の検出軸は、上述のＹ軸であり、第２の検出軸は、上述のＸ軸やＺ軸である。

【0216】

これにより、処理装置等は、力覚センサの検出値に基づき、入力面に対する力の大きさや入力位置を算出することができ、その結果、表示装置は、入力面に対する力の大きさや入力位置を表す画像を表示することができる。

【0217】

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0218】

１ 表示システム
１０ 力入力装置
１１ 入力部
１１ａ 入力面
１１ａ１～１１ａ５ 入力面
１１ｂ 取付面
１２ 力覚センサ
１３ 支持部
１４ センサ信号出力部
２０ 入力装置
３０ 情報処理装置
３０１ 入力部
３０２ 演算処理部
３０３ 表示制御部
３０２１ 力・モーメント算出部
３０２２ 入力位置算出部
３０２３ 入力方向算出部
３０２４ 印加力算出部
３０２５ 変化演算部
ＴＬ 道具
ＴＬ１ ビット
ＴＬ２ 打具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】