(57)【要約】【課題】映像を投影するスクリーン上において風を情報媒体とした入力と出力とを行うことが可能な入出力装置を提供する。【解決手段】映像の表示と風の通過とが可能であるスクリーン１２と、このスクリーン１２に映像を表示する装置１１と、スクリーン１２の後方にアレイ状に配置された、風Ｗ１を検出する風検出部１４及び風Ｗ２を出力する風出力部１５とを備え、スクリーン１２は、経糸及び緯糸が空隙部を有して、ネット状に織成されている、風を情報媒体とした入出力装置１００を構成する。【選択図】図１
2008276312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像の表示と風の通過とが可能であるスクリーンと、
前記スクリーンに映像を表示する装置と、
前記スクリーンの後方にアレイ状に配置された、風を検出する風検出部及び風を出力する風出力部とを備え、
前記スクリーンは、経糸及び緯糸が空隙部を有して、ネット状に織成されている
ことを特徴とする風を情報媒体とした入出力装置。
【請求項２】
前記風検出部からの検出信号の信号処理及び前記風出力部の制御を行う情報処理装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の風を情報媒体とした入出力装置。
【請求項３】
前記風検出部が、表面で風を受ける部材と、前記部材の裏面に形成された再帰性反射材と、前記部材に向けて光を出射させ、反射した戻り光を検出する検出装置とを備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の風を情報媒体とした入出力装置。
【請求項４】
前記情報処理装置によって、前記風検出部で検出された風の３次元ベクトルが算出されることを特徴とする請求項２に記載の風を情報媒体とした入出力装置。
【請求項５】
映像の表示と風の通過とが可能であるスクリーンと、前記スクリーンに映像を表示する装置と、前記スクリーンの後方にアレイ状に配置された、風を検出する風検出部及び風を出力する風出力部とを備え、前記スクリーンは、経糸及び緯糸が空隙部を有して、ネット状に織成されている入出力装置を用いて、
前記入出力装置と、入力又は出力が風を情報媒体として行われる装置との間で、情報の伝達が行われる
ことを特徴とする風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システム。
【請求項６】
前記入出力装置を双方の側に設けて、双方の前記入出力装置の間で相互に情報の伝達が行われることを特徴とする請求項５に記載の風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システム。
【請求項７】
双方の前記入出力装置が、ネットワークを介して接続されていることを特徴とする請求項６に記載の風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システム。
【請求項８】
前記スクリーンの背面に、少なくとも１つのカメラを備え、前記カメラによって前記スクリーンの前面のユーザの撮影が行われることを特徴とする請求項５に記載の風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システム。
【請求項９】
前記スクリーンの脇に、複数のカメラを備え、前記複数のカメラによってそれぞれ撮影した映像を合成して、スクリーンの中央部に１つのカメラを設けて撮影した場合と同様の映像を作製することを特徴とする請求項５に記載の風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風を情報媒体とした入出力装置、風を情報媒体とした入出力装置を用いた情報伝達システムに係わる。
【背景技術】
【０００２】
風や息を媒体として用いたインタフェースには、様々なものが存在している。
例えば、入力と出力のいずれか一方は風を情報媒体として行い、もう一方は風とは異なる情報媒体で行う構成がいくつか提案されている。
【０００３】
風を情報媒体として、情報を入力する構成としては、例えば、息を検出すると共に、磁気センサで頭の位置を計測する構成（非特許文献１参照）が提案されている。
また、例えば、ヘッドマウントディスプレイを装着し、呼気センサ及び位置センサを備えたストローガンに息を吹き込む構成（非特許文献２参照）が提案されている。
また、例えば、息の入力をマイクで検出し、ディスプレイに表示しているバーチャル環境を変化させる構成（非特許文献３参照）が提案されている。
また、例えば、サーモグラフィで息を認識する構成（非特許文献４参照）や、板に取り付けたロータリーエンコーダで風の強さを検出する構成（非特許文献５参照）も、提案されている。
【０００４】
風を情報媒体として、情報を出力する構成としては、例えば、触覚の提示装置として風を利用する構成が提案されている（非特許文献６参照）。この構成では、視覚や聴覚と皮膚感覚（風覚と定義されている）を統合し、流れ場等の空間データを直感的に表現することを試みている。
また、例えば、映像が表示されているスクリーンを見ている観客に向けて、風を出力させて、臨場感を持たせることが提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２を参照）。
【０００５】
この他に、入力と出力とを、それぞれ風を情報媒体として行う構成が提案されている（例えば、非特許文献７参照）。
【０００６】
【非特許文献１】S.Iga, and F.Higuchi, KiriFuki:Inhaling and Exhauling Interaction with Visual Objects,InternationWorkshop on Entertainment Computing 2002 Workshop Note,pp.119-126,2002
【非特許文献２】K.Asai, Y.Okuno, H.Kakuta and T.Takayama, Jellyfish:BlowingSoap Bubbles, Mixed Reality Space,Proc.ISMAR03,pp.358-359,2003
【非特許文献３】K.Hatano, D.Masui, and Hui-Wan Yen, The Dimension Book, SIGGRAPH 2003 Emerging Technologies,2003
【非特許文献４】M.Katsura and M.Inage, LivePic,ACM SIGGRAPH 2006 Emerging Technologies 2006/ SIGGRAPH 2006 Sketches,2006
【非特許文献５】K.Tominaga, S.Honda, T.Ohsawa, H.Shigeno, K.Okada, Y.Matsushita,”Friend Park”-expression of the wind and the scent on Virtual Systems and Multimedia,2001. Proceedings. Seventh International Conference on Publication,pp.507-515,2001
【非特許文献６】S.Iwaki, M.Kobayashi, A.Nakayama and Y.Shimada,NTT Cyber Solutions, UntetheredForce Feedback Interface That Users Air Jets,ACMSIGGRAPH 2004 Emerging technologies,2004
【非特許文献７】小坂崇之，服部進実，2006，Wind-Surround System,インタラクション2006,pp.187−188,2006
【特許文献１】特開平５−１１５６１９号公報
【特許文献２】特開平５−２００１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来提案されている構成では、入力と出力のいずれか一方は風で行っているが、もう一方は風とは異なる情報媒体で行っているため、風による情報を双方向でやり取りすることはできない。
また、上記非特許文献７に提案されている構成では、風の入力はユーザのそばにあるエアフロセンサで行っているが、風の出力はユーザの外側を囲むように配置されたファンから行われており、入力と出力とがそれぞれ別々の場所で行われている。
【０００８】
また、非特許文献１や非特許文献２に提案されている構成では、使用時に、ヘッドマウントディスプレイや風による情報伝達用の機器等を、体に装着する必要がある。
従って、ユーザに負担がかかってしまう。
【０００９】
本発明においては、映像を投影するスクリーン上において、風を情報媒体とした入力と出力とを共に行うことが可能な入出力装置を提供するものである。また、本発明においては、この入出力装置を用いることによって情報伝達を行う、情報伝達システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の入出力装置は、風を情報媒体として入出力を行うものである。そして、映像の表示と風の通過とが可能であるスクリーンと、このスクリーンに映像を表示する装置と、スクリーンの後方にアレイ状に配置された、風を検出する風検出部及び風を出力する風出力部とを備えている。また、スクリーンは、経糸及び緯糸が空隙部を有して、ネット状に織成されている。
【００１１】
本発明の入出力装置において、風検出部からの検出信号の信号処理及び風出力部の制御を行う情報処理装置を備えた構成とすることも可能である。
本発明の入出力装置において、風検出部が、表面で風を受ける部材と、この部材の裏面に形成された再帰性反射材と、部材に向けて光を出射させ、反射した戻り光を検出する検出装置とを備えた構成とすることも可能である。
本発明の入出力装置において、さらに、情報処理装置によって、風検出部で検出された風の３次元ベクトルが算出される構成とすることも可能である。
【００１２】
本発明の情報伝達システムは、上記本発明の入出力装置を用いて、情報伝達を行うシステムである。そして、上記本発明の入出力装置と、入力又は出力が風を情報媒体として行われる装置との間で、情報の伝達が行われるものである。
【００１３】
本発明の情報伝達システムにおいて、より好ましくは、入出力装置を双方の側に設けて、双方の入出力装置の間で相互に情報の伝達が行われるようにシステムを構成する。
また、この構成の情報伝達システムにおいて、さらに、双方の入出力装置がネットワークを介して接続された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上述の本発明の入出力装置によれば、映像の表示と風の通過とが可能であるスクリーンと、このスクリーンの後方にアレイ状に配置された、風を検出する風検出部及び風を出力する風出力部とを備えていることにより、風を情報媒体として、情報の入力及び出力を行うことができる。また、入力と出力とを、スクリーンという同じ界面を通して行うことができる。そして、風検出部と風出力部がアレイ状に配置されていることにより、スクリーン上で、風の検出と風の出力とを、詳細に行うことができる。
従って、本発明の入出力装置によれば、風を情報媒体として、双方向の情報伝達を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の入出力装置によれば、スクリーンの後方に、風検出部及び風出力部を備えているため、ユーザが身体に何かを装着する必要がない。
【００１６】
特に、風検出部が、表面で風を受ける部材と、この部材の裏面に形成された再帰性反射材と、部材に向けて光を出射させ、反射した戻り光を検出する検出装置とを備えた構成としたときには、再帰性反射材によって反射した戻り光が、入射光と同じ経路をたどる。これにより、風を受ける部材と比較して検出装置（フォトリフレクタ等）が充分に小さい場合でも、戻り光を正しく検出することが可能になる。即ち、従来は検出装置への入光量が少ないために測定距離が短かったが、再帰性反射材を上記部材に設けることにより、測定距離を大幅に伸ばすことができる。さらに、再帰性反射材を設けることにより、ノイズの少ない検出信号を得ることができる。
【００１７】
特に、情報処理装置によって、風検出部で検出された風の３次元ベクトルが算出される構成としたときには、入力された風の向きを検出することが可能になる。これにより、入出力装置の利用のバリエーションを広げることが可能になる。
【００１８】
上述の本発明の情報伝達システムによれば、上記本発明の入出力装置と、入力又は出力が風を情報媒体として行われる装置との間で、情報の伝達が行われるので、ユーザ同士のテレコミュニケーションに風を情報媒体として用いることが可能になる。これにより、互いに、音声や映像では伝わらない温覚や触覚を風によって刺激することが可能である。
また、離れた場所にある物体に対して風圧を与えることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態として、風を情報媒体とした入出力装置の概略構成図（ブロック図）を、図１に示す。
この入出力装置１００は、映像や画像を投射するプロジェクタ１１と、映像や画像を表示するスクリーン１２と、音声を出力するスピーカー１３とを有して、構成されている。
【００２０】
スクリーン１２は、映像や画像の表示と、風の入出力即ち風の通過とが、共に可能であるように構成する。
入出力装置１００の内部には、さらに、入力された風を検出する風検出装置１４と、風を出力する風出力装置１５と、情報処理装置１６とを備えている。
情報処理装置１６は、風検出装置１４で検出された風のデータの信号処理、風出力装置１５やプロジェクタ１１やスピーカー１３の制御等を行う。
【００２１】
ユーザからスクリーン１２を通じて入力された風Ｗ１は、風検出装置１４によって検出される。
風検出装置１４において検出された、風Ｗ１の風力や風向き等のデータは、信号として情報処理装置１６に送られる。
風出力装置１５は、情報処理装置１６からの制御により、風Ｗ２を出力する。
風出力装置１５から出力された風Ｗ２は、スクリーン１２を経て外部に出て、スクリーン１２の前方にいるユーザに達する。
【００２２】
風を通すスクリーン１２の構成の具体的な形態を、図２に示す。
図２に示すように、経糸１２Ａ及び緯糸１２Ｂによって、空隙部１２Ｃが形成されて、これら経糸１２Ａ及び緯糸１２Ｂが織成されて、スクリーン１２が構成されている。
このような構成となっているので、空隙部１２Ｃを通じて、風を通すことができる。
また、プロジェクタ等から経糸１２Ａ及び緯糸１２Ｂに映像を照射して、経糸１２Ａ及び緯糸１２によって反射させることにより、スクリーン１２に映像を表示することができる。
一方、空隙部１２Ｃを通じて映像光を透過させることにより、映像を表示することも可能である。
【００２３】
経糸１２Ａと緯糸１２Ｂの材質としては、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル等の樹脂を使用することができる。
このようなスクリーン１２として、例えば、実用新案登録第３０９３０１２号公報に記載された網戸ネットと同様の構造のものを使用することができる。
【００２４】
メッシュ数（２．５４ｃｍ当たりの本数）が、それぞれ２００メッシュ、１５０メッシュ、１００メッシュである、スクリーン１２の例について、スクリーン１２の仕様を、表１に示す。表１では、線（経糸１２Ａ及び緯糸１２Ｂ）の直径、開口率（空隙部１２Ｃの面積の割合）、スクリーン１２の厚さ、単位断面積当たりの透過容量、１辺の１ｍｍ辺りの繊維数（経糸１２Ａ及び緯糸１２Ｂの本数）を示している。
【００２５】
【表１】
2008276312.tif 000003
【００２６】
表１に示した各例のスクリーン１２と、２０メッシュのスクリーン１２とについて、スクリーン１２の前にファンを設置し、風速の損失を調べた。結果として、スクリーン通過前の風速とスクリーン通過後の風速との関係を、図３に示す。
図３に示すように、メッシュ数が少ないほど、風に対する抵抗が少なくなるため、風速の損失が少ない。
【００２７】
また、表１に示した各例のスクリーン１２と、３０メッシュのスクリーン（網戸）とについて、プロジェクタからスクリーン１２の表面で照度９８８ルクスとなる光を投影して、それぞれのスクリーン１２の輝度を測定した。輝度の測定結果を、表２に示す。
【００２８】
【表２】
2008276312.tif 000004
【００２９】
表２に示すように、２００メッシュ、１００メッシュ、１５０メッシュ、３０メッシュの順番に輝度が高かった。１００メッシュが１５０メッシュよりも輝度が高いのは、糸の太さが太いためであると考えられる。
糸の太さが同じであれば、メッシュ数の多い方が高い輝度となる。
【００３０】
風速と輝度との観点から、３０メッシュ〜２００メッシュの範囲が使いやすく、そのうち１００メッシュ程度が特に使いやすいと考えられる。
【００３１】
図１に示した風検出装置１４及び風出力装置１５は、スクリーン１２の後ろ側に、それぞれアレイ状に配置することが好ましい。
このように風検出装置１４及び風出力装置１５をアレイ状に配置することにより、風Ｗ１が入力された場所の詳細な検出を可能にすると共に、スクリーン１２の所望の箇所から風Ｗ２を出力させることが可能になる。
【００３２】
特に、風検出装置１４をアレイ状に配列することで、入力平面内の風の強さの分布を検出することが可能となる。
また、複数個所同時に入力した場合でも検出することが可能となる。
【００３３】
風検出装置１４及び風出力装置１５をアレイ状に配置した、入出力装置１００の具体的な形態を図４及び図５に示す。図４はブロック図を示し、図５は、風検出装置１４及び風出力装置１５のアレイの一部の正面図である。
【００３４】
図４のブロック図に示すように、風検出装置１４及び風出力装置１５が交互に配置され、それぞれの風検出装置１４及び風出力装置１５が情報処理装置１６に接続されている。
【００３５】
図５の正面図に示すように、風検出装置１４が内部に設けられた風検出部１４Ａと、風出力装置１５が内部に設けられた風出力部１５Ａとが、縦横に配置されている。
水平方向では、風検出部１４Ａと風出力部１５Ａとが交互に配置され、上下方向では同じ部１４Ａ，１５Ａが続いて配置されている。
風検出部１４Ａと風出力部１５Ａとの間は、枠状の部材２０によって隔てられている。
【００３６】
風検出部１４Ａでは、入力された風Ｗ１を受ける板２１が、枠状の部材２０に対して僅かな隙間を持って配置されている。そして、この板２１は、管状の部材２２に取り付けられており、管状の部材２２の中には枠状の部材２０に取り付けられたシャフト２３が通っている。これにより、シャフト２３を中心として、管状の部材２２及び板２１が回転するようになっている。
【００３７】
風出力部１５Ａでは、風Ｗ２を出力してスクリーン１２に吹き出させる管２４を２つずつ有している。
なお、風出力部１５Ａの管２４の数は、１つでも３つ以上でも構わない。管２４の数を複数として、それぞれの管２４の出力を独立に制御することにより、管２４が１つのみの場合と比較して、風Ｗ２の出力を細かく変化させやすくなる。
【００３８】
なお、風検出部及び風出力部の配置は、図５に示した配置に限らず、任意の配置が可能である。例えば、風出力部を横長にして、上下方向に交互に並べても構わない。
また、風出力部を風検出部と同じ大きさ（断面積）にする、もしくは風検出部よりも大きくしても構わない。風検出部及び風出力部を同じ大きさとすると、例えば、市松状に配置することも可能になる。
【００３９】
風検出部１４Ａの大きさは、例えば縦５ｃｍ×横５ｃｍ等とする。
各風検出部１４Ａを小さくすることにより、解像度が上がる。
【００４０】
風検出部１４Ａの内部の構成の一例を、図６に示す。
図５の枠状の部材２０で囲まれて成る、筐体の内部に、風検出装置１４として、フォトリフレクタが設けられている。フォトリフレクタ１４からは、信号２６として、板２１の位置情報と風Ｗ１の強度が出力される。
風を受ける板２１の裏面には、再帰性反射材２５を貼り付けてある。風検出装置１４のフォトリフレクタが備えた発光部（発光ダイオード等）から、赤外光ＩＲが出射され、この赤外光ＩＲが板２１の裏面の再帰性反射材２５で反射して、フォトリフレクタ（１４）に戻る。これにより、板２１までの距離を計測して、板２１の傾斜角度により風Ｗ１の検出を行うことができる。
【００４１】
このような構成とすると、板２１、再帰性反射材２５、フォトリフレクタ１４とによって、比較的安価に風検出部１４Ａを構成することができる。
この風検出部（センサ）１４Ａをアレイ状に配置することにより、スクリーン１２のほぼ全体の風Ｗ１の計測を実現することができる。
通常のフォトリフレクタでは、検出できる距離が短いために、風の計測を行うことは難しいが、計測対象に再帰性反射材を貼り付けることにより、計測できる距離を大幅に延長することができるので、板２１の大きさと比較して、フォトリフレクタがかなり小さくても、反射光の検出が可能になる。
【００４２】
なお、入力された風Ｗ１を受ける部材として、板２１の代わりに、布を用いてもよい。そして、布の裏面に再帰性反射材を設けることが可能である。
また、再帰性反射材２５は、シート状のものを板２１に貼り付ける代わりに、スラリーを板２１に塗布して乾燥させてもよい。
【００４３】
また、赤外光ＩＲを板２１の裏面に貼り付けた再帰性反射材２５で反射させて、風Ｗ１の検出を行う代わりに、板２１を回転させるシャフト２３にロータリーエンコーダ等の回転検出器を取り付けて、板２１の回転・傾斜角度を検出しても構わない。
さらにまた、本発明において、風を計測するセンサとしては、一般的な温度センサ、回転型の風速・風圧センサ等も使用可能である。
【００４４】
ここで、図６に示した風検出部１４Ａと、図５に示した管２４による風出力部１５Ａとを、縦に並べた模式図を、図７に示す。
フォトリフレクタ１４からの信号２６は、情報処理装置１６で信号処理されて、各風検出部１４Ａに入力された風Ｗ１の強度分布が算出される。
【００４５】
風出力部１５Ａは、図５に示した管２４を用いると、比較的安価に構成することができるが、その他の構成も可能である。
その他、風出力部１５Ａ用の出力デバイスとしては、ブロア等のフィン型のデバイス、コンプレッサ、シリンダのように空気を圧搾して押し出す装置、等を使用することが可能である。
例えば、風検出装置１４に温度センサを用いて、風出力装置１５にブロアを用いる、といった構成も可能である。
【００４６】
このように、スクリーン１２の後方に風入力装置１４と風出力装置１５とを備えることによって、ユーザに特殊なデバイスの装着や把持を強制することなく、風を情報媒体とするインタフェースを構築することができる。
【００４７】
風検出装置１４においては、入力された風Ｗ１の強度だけではなく、風Ｗ１の向きも検出できると、より好ましい。
そこで、先に示したような、２次元配列された風検出装置１４を用いて、入力された風Ｗ１の向きを３次元ベクトルとして算出する方法を説明する。
【００４８】
この算出方法では、基本的に、各風検出装置１４に閾値を設定しておき、閾値を超えたデータのみを抽出する。
そして、このデータの隣接している範囲を、一つの入力グループとして、ラベリングする。
続いて、ラベリングされたそれぞれの入力グループで、３次元ベクトルを算出する。
グループ化することにより、スクリーン１２の複数個所に同時に風Ｗ１が入力された場合でも、それぞれの風Ｗ１の３次元ベクトルを求めることができる。
【００４９】
この算出方法を、以下に、詳細かつ具体的に説明する。
上述のようにラベリングされた入力グループ内の各風検出装置１４に、図８に示すように、装置１から装置ｎまでの順番を付ける。また、水平方向をｘ方向とし、上下方向をｙ方向として、２次元座標を設定する。
そして、各入力グループにおいて、以下に示す演算を行うことにより、３次元ベクトルを求める。この演算のアルゴリズムのフローチャートを、図９に示す。
【００５０】
図９のフローチャートでは、まず、ステップＳ１において、設定された閾値を超えたデータを抽出する。
ステップＳ２において、隣接するアレイのデータをグループ化する。
以降は、グループ化したデータ毎に処理を行う。まず、ステップＳ３において、入力された風Ｗ１の重心を判別する。
次に、ステップＳ４において、風Ｗ１の強さのベクトルを計算する。これにより、各グループで３次元ベクトルが得られる。
【００５１】
図９のフローチャートのステップＳ３〜ステップＳ４における、計算方法の一例を、以下に説明する。
図８に示したグループ内の入力平面内における装置ｉの２次元座標を（ｘｉ，ｙｉ）とし、そこで検出した風の強さをａｉとする。
このとき、入力グループの中心座標Ｃ（ｘＣ，ｙＣ）は、下記の式（１）で求めることができ、重心座標Ｇ（ｘＧ，ｙＧ）は、下記の式（２）で求めることができる。
【００５２】
【数１】
2008276312.tif 000005
【数２】
2008276312.tif 000006
【００５３】
また、入力平面に対して、奥行き方向に向ってＺ座標（原点は入力面）をとる。Ｚ座標は、下記の式（３）に示す３つ（最大値、積分値、平均値）の定義のいずれかを用いることが可能である。
【００５４】
【数３】
2008276312.tif 000007
【００５５】
重心座標Ｇに、式（３）のいずれかのＺ座標を加算した座標をＧ´とする。
そして、下記の式（４）で示すＣとＧ´とを結んだベクトルＲＧが、風の入力方向を近似した３次元ベクトルとなる。
【００５６】
【数４】
2008276312.tif 000008
【００５７】
また、入力グループのｎ個の装置のうち、風の強さａが最も大きい装置の２次元座標をＭ（ｘＭ，ｙＭ）として、重心座標Ｇ´の算出と同様に、式（３）のいずれかのＺ座標を加算した座標をＭ´とし、ＣとＭ´からも３次元ベクトルを算出することができる。この場合に算出される３次元ベクトルＲＭを、下記の式（５）に示す。
【００５８】
【数５】
2008276312.tif 000009
【００５９】
このようにして得られた３次元ベクトルから、入力された風Ｗ１の向きを検出することができる。
【００６０】
本発明の風を情報媒体とする入出力装置は、様々な応用が考えられる。
応用例を、以下に示す。
【００６１】
本発明の風を情報媒体とする入出力装置を応用して、例えば、バーチャル環境とのインタラクションに、風を情報媒体として用いることが可能になる。
【００６２】
バーチャル環境とのインタラクションに応用する場合の、入出力装置の一例のブロック図を、図１０に示す。
図１０に示す入出力装置２００は、図１に示した入出力装置１００の構成に、さらに、映像を撮影するカメラ１７と、音声を取得するマイク１８とを、備えている。これらカメラ１７とマイク１８も、入出力装置１００内の情報処理装置１６によって、制御や取得した信号（映像信号、音声信号）の処理が行われる。
図１０では、入出力装置２００とは別に、情報処理装置４１を備えた情報処理部４０が設けられ、入出力装置２００の情報処理装置１６と情報処理部４０の情報処理装置４１とが接続されている。
このように、入出力装置２００の情報処理装置１６とは別に、情報処理装置４１を設けることにより、情報処理装置４１において、バーチャル環境に関わる膨大な計算処理を、高速に行うことが可能になる。
【００６３】
なお、バーチャル環境に関わる計算処理の量がそれほど多くない場合や、高速処理が必要でない場合等においては、情報処理部４０を設けないで、入出力装置２００の情報処理装置１６内で計算処理を行う構成としても良い。
【００６４】
バーチャル環境の態様としては、ゲームや、様々なシミュレーションが考えられる。
【００６５】
例えば、ゲーム環境においては、人の吐き出す息や風によって入力を実現し、更にその出力をも風とすることによって、入出力情報の一致を実現することができる。
即ち、同じスクリーン１２を通じて映像と風の入出力を行う、ゲームを構成することが可能になる。
【００６６】
また、例えば、風洞のシミュレーションデータ等に、風の入力によってインタラクティブな影響を与える、といったことも実現できると考えられる。
そして、同じスクリーン１２を通じて映像と風の入出力を行う、インタラクティブなシミュレーションシステムを構成することが可能である。
【００６７】
好ましくは、例えば、情報処理部４０の情報処理装置４１内に、物理シミュレーションエンジンを作成し、この物理シミュレーションエンジンを、使用用途に応じて、ゲーム環境や解析のモデル等のデータを読み込めるように設計する。これにより、多彩なバーチャル環境に対応することが可能になる。
そして、物理シミュレーションエンジンに対して、入出力装置２００から風入力情報を与えることによって、シミュレーションを行い、出力として風出力情報を得ることができる。
【００６８】
また、図１０の入出力装置２００において、カメラ１７と風検出装置（風センサ）１４とを兼用したカメラを構成することにより、記録した映像と風とを、同時に提示することが可能になる。例えば、飛行機からの空撮映像と一緒に臨場感の高い風を提示することが行える。
【００６９】
本発明の風を情報媒体とする入出力装置を応用して、例えば、遠隔地とのテレコミュニケーションを、映像や音声と風の入出力によって実現するシステムを構成することができる。
この場合、風を情報媒体とする入出力装置をネットワークで接続することにより、テレコミュニケーションの手段として使用する。
相互に風検出装置で入力された風の特性（風速・風力・向き等）を計測し、他方へ風の特性の情報を送信する。各装置は、受信した他方の送風の情報を風出力装置によって再生することにより、風を使用したコミュニケーションを成立させる。
本発明に係る入出力装置では、風の検出と風の出力との双方をスクリーン上で行っているため、実写のカメラ映像等とも親和性が高い。風検出装置と映像とのレジストレーションを行うことで、互いの映像と同期した風を提示することが可能である。
【００７０】
本発明の入出力装置を用いてテレコミュニケーションを行う場合の、入出力装置の一例のブロック図を、図１１に示す。また、入力側及び出力側における処理のフローチャートを、図１２に示す。
【００７１】
図１１に示すように、それぞれの入出力装置２００Ａ，２００Ｂは、図１０に示した入出力装置２００と同様に、カメラ１７とマイク１８とを備えている。
左のユーザＡ側の入出力装置２００Ａと、右のユーザＢ側の入出力装置２００Ｂとは、互いの情報処理装置１６の間を、回線で接続して信号をやり取りできるようにしている。
回線としては、電話回線、ローカルエリアネットワーク等の有線や、無線を使用することができる。そして、インターネット等のネットワークを通じて信号や情報をやり取りするように構成すれば、遠隔地とのコミュニケーションを行うこともできる。
【００７２】
次に、図１２のフローチャートを参照して、入出力装置２００Ａ，２００Ｂの入力側及び出力側における処理を説明する。図中左半分は、入力側の処理を示している。また、右半分は、出力側の処理を示している。
入力側の処理は、処理全体の入力ループと、光検出装置（センサ）１４からの信号の処理を行うセンサ処理ループとによって構成されている。
まず、センサ処理ループに入り、ステップＳ１１において、風検出装置（センサ）１４で入力された風Ｗ１を検出する。
次に、ステップＳ１２において、検出された風Ｗ１の信号に対して、アナログ信号からディジタル信号へのＡ／Ｄ変換を行う。
センサ処理ループを抜けて、ステップＳ１３において、入力された風Ｗ１によるベクトルを計算する。この計算処理は、先に図９に示したフローチャートに従って行うことができる。
次に、ステップＳ１４において、カメラ１７で画像もしくは映像を取得し、マイク１８で音声情報を取得する。
次に、ステップＳ１５において、得られたデータを送信する。
出力側の処理は、処理全体の出力ループと、データから風の出力用のアナログ信号を作成するＤ／Ａ変換ループとによって構成されている。
まず、ステップＳ２１において、風の出力データを受信する。
続いて、Ｄ／Ａ変換ループに入り、ステップＳ２２において、受信したデータに対して、ディジタル信号からアナログ信号へのＤ／Ａ変換を行う。
次に、Ｄ／Ａ変換ループを抜けて、ステップＳ２３において、出力デバイス（例えばブロア）によって風Ｗ２の出力を行う。
また、ステップＳ２４において、スクリーン１２の画面への描画と、スピーカー１３からの音声情報の出力とを行う。
【００７３】
このように入出力装置２００Ａ，２００Ｂを用いることにより、遠隔地のユーザ同士のテレコミュニケーションに、風を情報媒体として使用することが可能になる。
これにより、音声や映像では伝わらない、温覚や触覚を、風によってユーザ同士が互いに刺激することが可能である。
また、遠隔地にある物体に対して、風圧を与えることが可能である。例えば、遠隔地にあるケーキに刺したロウソクの炎を消すことが可能になる。
【００７４】
なお、本発明に係る入出力装置を用いて、情報の伝達を行う場合において、情報の伝達の態様によっては、他方の装置を入力のみの入力装置もしくは出力のみ出力装置としても構わないが、少なくとも一方の装置は本発明に係る入出力装置とする。
【００７５】
図に示した各入出力装置１００，２００，２００Ａ，２００Ｂでは、装置の内部に検出信号の処理や風検出装置１４等の制御を行う情報処理装置１６を備えていた。
本発明の入出力装置は、このような構成に限定されるものではなく、情報処理装置を入出力装置の外部に配置して、情報処理装置と入出力装置内の風検出装置や風出力装置とを有線又は無線で接続した構成とすることも可能である。
【００７６】
さらに、本発明の風を情報媒体とする入出力装置を応用して、遠隔地とのテレコミュニケーションを、映像や音声と風の入出力によって実現するシステムを構成する場合において、カメラを様々な構成とすることが可能である。
例えば、スクリーンの背面に少なくとも１つのカメラを備えた構成として、このカメラによってスクリーンの前面にいるユーザを撮影するように構成してもよい。
メッシュのスクリーンを使用する場合には、薄いカーテン等と同様に、カメラを十分にスクリーンに近づけることによって、スクリーンの向こう側（即ち、ユーザ側）を撮影することが可能である。このため、特殊な加工を行わなくても、スクリーンの背面側（風検出部及び風出力部のある側）にカメラを配置することが可能になる。
このように構成した場合、スクリーンの前面にいるユーザからは、スクリーンに遮られてカメラが見えず、また、遠隔におけるユーザの視点とカメラの視点とを一致させることができる、という利点を有する。
【００７７】
また、スクリーンの背面に複数のカメラを設置して、複数のカメラで撮影した映像を合成した映像を作成してもよい。複数のカメラで撮影した映像を合成することにより、画質の向上を図ることができる。
【００７８】
さらにまた、スクリーンの脇に複数のカメラを設置して、これら複数のカメラから、あたかもスクリーンの中央部に１つのカメラが設置されているかのような映像（スクリーンの中央部に１つのカメラを設けて撮影した場合と同様の映像）を、作製する構成としてもよい。
この場合、例えば、スクリーンの脇に設置した複数のカメラで撮影した映像に基づいて、視点内挿法（例えば、稲本奈穂，斎藤英雄，「サッカーシーンにおける自由視点映像生成のための視点内挿法」，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，Vol.7，No.4，2002，を参照）によって生成した映像を用いてもよい。
【００７９】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の入出力装置は、劇場等における映像及び風の提示、情報の入出力を行う装置、また、ゲームやシミュレーション等のバーチャル環境とのインタラクション、ユーザ同士のテレコミュニケーション等の用途に利用することができる。
また、本発明の入出力装置を用いたシステムは、ユーザ同士のテレコミュニケーション等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施の形態の入出力装置の概略構成図（ブロック図）である。
【図２】図１のスクリーンの具体的な形態を示す図である。
【図３】スクリーン通過前後の風速の関係を示す図である。
【図４】図１の入出力装置の具体的な形態のブロック図である。
【図５】図１の入出力装置の具体的な形態の一部の正面図である。
【図６】図５の風検出部の内部の構成の一例を示す図である。
【図７】図６の風検出部と図５の風出力部とを縦に並べた模式図である。
【図８】入力グループ内の座標の設定を示す図である。
【図９】３次元ベクトルを求める演算のアルゴリズムのフローチャートである。
【図１０】バーチャル環境とのインタラクションに応用する場合の、入出力装置の一例のブロック図である。
【図１１】本発明の入出力装置を用いてテレコミュニケーションを行う場合の、入出力装置の一例のブロック図である。
【図１２】図１１の構成の入力側及び出力側における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１１  プロジェクタ、１２  スクリーン、１２Ａ  経糸、１２Ｂ  緯糸、１２Ｃ  空隙部、１３  スピーカー、１４  風検出装置、１４Ａ  風検出部、１５  風出力装置、１５Ａ  風出力部、１６  情報処理装置、１７  カメラ、１８  マイク、２１  板、２３  シャフト、２４  管、２５  再帰性反射材、１００，２００，２００Ａ，２００Ｂ  入出力装置、Ｗ１，Ｗ２  風、ＩＲ  赤外光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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