(57)【要約】【課題】  力覚（触覚）インタフェースユニットの簡単で確実な操作方法を提供する。【解決手段】  インタラクションフィードバック力データ（ＩＦＦＤ）が、少なくとも１つの力覚（触覚）デバイス２０の速度の減少に伴って増大し、速度の増大に伴って減少するようなインタラクションフィードバック力（ＩＦＦ）を代表するように生成される。【選択図】  図１
2004152308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスについて、少なくとも速度情報データが生成及び／又は受信され、
上記少なくとも速度情報データに基づき、上記少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスにより生成されるインタラクションフィードバック力を表現するものとして、インタラクションフィードバック力データが生成され、
上記インタラクションフィードバック力データを上記少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスに送ることにより上記インタラクションフィードバック力を生成させる力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法において、
逆ダンピング操作モードを備え、該逆ダンピング操作モードでは、
上記インタラクションフィードバック力データは、速度の減少を表す速度情報データと共に増大するインタラクションフィードバック力と、速度の減少と共に増大するインタラクションフィードバック力とを、少なくとも部分的に生成するものであり、及び／又は、
上記インタラクションフィードバック力データは、速度の増大を表す速度情報データと共に減少するインタラクションフィードバック力と、速度の増大と共に減少するインタラクションフィードバック力とを、少なくとも部分的に生成するものであり、
上記速度は、対応する力覚（触覚）デバイス又はポインティングユニットの速度であること
を特徴とする力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項２】
上記逆ダンピング操作モードが、上記インタラクションフィードバック力及び／又は上記速度のベクトル成分に対して独立的に実行されること
を特徴とする請求項１に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項３】
上記インタラクションフィードバック力データが、上記インタラクションフィードバック力をダンピング力とする様に生成され、
上記インタラクションフィードバック力が予め定めた速度又はそのベクトル成分について、抗力又は摩擦力として感知されるよう生成されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項４】
上記インタラクションフィードバック力データが、関連する速度又はそのベクトル成分の少なくとも部分的に正の単調減少関数ｇであって下記の関係
ｆ（ｖ）∝ｇ（ｖ）
を満たすような絶対値ｆを持つインタラクションフィードバック力又はそのベクトル成分を記述するものとして生成されること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項５】
上記少なくとも部分的に正である単調減少関数が、少なくとも部分的に下記の関係
ｇ（ｖ）＝１／ｈ（ｖ）
（式中、ｈは少なくとも部分的に正であり、速度又はそのベクトル成分の単調増加関数である）を満たす様に選択されること
を特徴とする請求項４に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項６】
上記少なくとも部分的に正である単調減少関数が、少なくとも部分的に下記の関係
ｇ（ｖ）＝１／｜ｖ｜
（式中、ｖは速度又はそのベクトル成分である）を満たす様に選択されること
を特徴とする請求項４又は５に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項７】
上記少なくとも部分的に正である単調減少関数ｇを、少なくとも部分的にステップ関数、階段状関数及び／又は線形関数となる様に選択すること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項８】
上記インタラクションフィードバック力データが、上記インタラクションフィードバック力を少なくとも部分的に位置又は位置ベクトルに依存する力として記述する様に生成されること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項９】
上記位置又は位置ベクトルが、対応する力覚（触覚）デバイス又は構成要素を記述するよう選択されること
を特徴とする請求項８に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項１０】
上記位置又は位置ベクトルが、あるデータ構造中、特にグラフィックユーザインタフェースのデータ構造中において、対応するアブストラクトポインティング手段の場所を記述し、又はその場所に割り当てられるように選択される、請求項８又は９に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項１１】
対応する速度又はそのベクトル成分が予め定めた閾値を下回って減少した場合に、上記インタラクションフィードバック力又はそのベクトル成分の絶対値が、予め定めた値まで増大させるか又は予め定めた力覚（触覚）レベルを超えて増大させる、力覚（触覚）ホールドモードを備えること
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項１２】
対応する速度及びそのベクトル成分が予め定めた閾値を超えて増大した場合に、上記インタラクションフィードバック力又はそのベクトル成分の絶対値が予め定めた値又は予め定めた力覚（触覚）レベルを下回るまで減少させること
を特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法及び／又はその操作段階を実行し、及び／又は実現することが可能な力覚（触覚）インタフェースユニット。
【請求項１４】
コンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ、及び／又は類似の機器等において実行された場合に、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法及び／又はその操作段階を実行及び／又は実現するコンピュータプログラム手段から成るコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品を格納した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法、これに用いられる力覚（触覚）インタフェースユニット、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザにとって電子機器の使い勝手を向上させるための力覚（触覚）インタフェース技術及び力覚（触覚）インタフェースユニットがますます注目されつつある。例えば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を利用する場合、力覚（触覚）インタフェース技術は様々なメニューを実行したり選択する上で役立つ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、現在の力覚（触覚）インタフェースは様々なユーザの特有な行動、特に選択プロセスにおけるそれを考慮していない。したがって、力覚（触覚）的インタラクションに基づくインタフェース技術をユーザにとってより使い易いものとするには、まだ改良の余地がある。
【０００４】
そこで本発明は、力覚（触覚）インタフェースユニットを極めて簡単に、また確実に操作処理することができる力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法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】
【０００５】
上記目的は、本発明の一実施態様による力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法によって達成される。さらに上記目的は、本発明の他の実施態様による力覚（触覚）インタフェースユニット、コンピュータプログラム、及びコンピュータで読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。
【０００６】
従来の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法においては、少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスに対して少なくとも速度情報データが生成され、及び／又は受信されている。少なくともこの速度情報データに基づき、またこれに従って、前記少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスによって生成され、及び／又は発現されるインタラクションフィードバック力を記述又は表現するインタラクションフィードバック力データが生成され、及び／又は供給される。さらに、このインタラクションフィードバック力データは前記少なくとも１つの力覚（触覚）デバイスに送られ、インタラクションフィードバック力の生成、及び／又は発現に利用される場合がある。
【０００７】
本発明の一実施態様による力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法は、逆ダンピング（inverted damping）操作モードを備えていることを特徴とする。この逆ダンピング操作モードでは、上記インタラクションフィードバック力データは、減速を表す速度情報データと共に増加する上記インタラクションフィードバック力を表すものとして少なくとも部分的に生成され、これにより、減速に伴って増加するインタラクションフィードバック力を生成し、及び／又は発現させる。これに加え、或いはこれに代わり、上記インタラクションフィードバック力データは加速を表す速度情報データと共に減少するインタラクションフィードバック力を表すものとして少なくも部分的に生成され、これにより、加速に伴って減少するインタラクションフィードバック力を生成し、及び／又は発現させる。いずれの場合も、上記速度はそれぞれ力覚（触覚）デバイス又はそのポインティングユニットについての速度である。
【０００８】
本発明の基本的な考え方は、力覚（触覚）デバイス又はそのポインティングユニットの速度の減少に伴って増加し、速度の増大に伴って減少するインタラクションフィードバック力を生成させることにある。この概念は、減少ダンピング或いは逆ダンピングと呼ばれ、通常のポインティングデバイス、特に力覚（触覚）デバイス等にとって、直観に反するものである。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様によれば、逆ダンピング操作モードは上記インタラクションフィードバック力の各ベクトル成分、及び／又は、その速度に対して適用することができ、しかも独立して適用することができる。その結果、異なる空間の方向についても互いに独立して数値を求めることができるので、力覚（触覚）インタフェースユニットを操作するときや関連デバイスや装置を使用する際に、ユーザによりリアルな感覚を与えることができる。
【００１０】
それぞれの速度に関して、上記インタラクションフィードバック力データはインタラクションフィードバック力を確立するために生成される。インタラクションフィードバック力は速度をサポートし、増加させ、また場合によっては速度に反対に作用する。このことは、特定の利点の中でも、ある与えられた速度又はそのベクトル成分に対抗するようにインタラクションフィードバック力を生成し、及び／又は発現させるために、上記インタラクションフィードバック力データが、該インタラクションフィードバック力をダンピング力として記述するために生成されるときに好都合であり、とりわけそれが抗力や摩擦力である場合に有用である。
【００１１】
これに加え、或いはこれの代わりに、上記インタラクションフィードバック力又はそのベクトル成分を記述するために、インタラクションフィードバック力データが生成される。このデータは絶対値ｆを持ち、少なくとも部分的には、速度ｖ又はそのベクトル成分の正の単調減少関数ｇであり、特に下記の関係を満たすものである。
【００１２】
ｆ（ｖ）∝ｇ（ｖ）
少なくとも部分的に正の単調減少を示す関数ｇとしては、様々な関数を選択することができる。
【００１３】
例えば、少なくとも部分的に正の単調減少を示す関数ｇとして、下記の関係を満たす関数を選択することができる。
【００１４】
ｇ（ｖ）＝１／ｈ（ｖ）
式中ｈは、速度ｖ又はそのベクトル成分の少なくとも部分的に正の単調増加関数である。
【００１５】
これに代わり、或いはこれに加えて、上記少なくとも部分的に正の単調減少関数ｇとして、少なくとも部分的に下記の関係を満たす関数を選択してもよい。
【００１６】
ｇ（ｖ）＝１／｜ｖ｜
式中ｖは、速度又はそのベクトル成分を表す。
【００１７】
さらに他の例では、上記少なくとも部分的に正の単調減少関数ｇとして、ステップ関数（step function）、階段状関数（staircase function）、線形関数を選択してもよい。
【００１８】
本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法の他の例として、上記インタラクションフィードバック力データを生成することによって、該インタラクションフィードバック力を少なくとも部分的に位置或いは位置ベクトルに従属する力として記述することができる。したがって、インタラクションフィードバック力は、その基となる空間構造によって変調されてもよい。
【００１９】
ここで、上記位置又は位置ベクトルは、特にポインティングユニットやそのデバイスにおいて、各力覚（触覚）デバイス又はその要素の位置に記載されるために、又は割り当てられるために選択される。
【００２０】
これに代わり、或いはこれに加えて、特にグラフィカルユーザインタフェース等において、上記位置又は位置ベクトルは、あるデータ構造中の対応するアブストラクトポインティング手段の位置を記述したり、又は割り当てられるために選択されてもよい。
【００２１】
さらに他の例、或いは追加例として、ホールド力覚（触覚）モードを設け、各速度又はそのベクトル成分が所定の閾値ｖｍｉｎを下回った場合、特に位置に従属してこれが生じた場合に、インタラクションフィードバック力或いはそのベクトル成分の絶対値ｆを所定の値ｆｈｏｌｄ或いは所定のレベルｆｍａｘ以上に高めるようにしてもよい。これにより、いわゆるフィンガホールド（fingerhold）モードが実現される。
【００２２】
さらに他の例、或いは追加例として、各速度ｖ又はそのベクトル成分が所定の閾値ｖｍａｘを超えた場合、ベクトル成分のインタラクションフィードバック力の絶対値ｆを所定の値ｆｍｉｎ、特に０まで低下させるか、或いは所定の力覚（触覚）レベルｆｍｉｎを下回る値まで低下させてもよい。
【００２３】
本発明はまた、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法、及び／又はその操作段階を実行実現することが可能な力覚（触覚）インタフェースユニットを提供しようとするものである。
【００２４】
本発明はさらに、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法、及び／又はそのステップをコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ等を用いて実行及び／又は実現する上で好適なコンピュータプログラム手段で構成されている、コンピュータプログラム製品を提供するものである。
【００２５】
本発明はさらに、本発明のコンピュータプログラム製品を格納した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体を提供するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、力覚（触覚）インタフェースユニットを極めて簡単に、また確実に操作することができる力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の基本的な考え方は、ユーザの指／手の動きが加速するにつれてダンピング力が減少し、減速するにつれてダンピング力は増加するという、直観に反した概念に基づく力覚（触覚）インタラクション技術を提供することにある。
【００２８】
本発明の動機
マン−マシン（人間−機械）インタラクションを利用した様々なタスクにおいては、ユーザは、データベースの問合せ結果のようなシステムによって提示される項目リストからある項目を選択したり、或いはアドレスのリストから名前を選択する必要があった。これらの場合、項目は通常、名前のアルファベット順といった、単一の分類基準によって部分的に並べられている。しかし、このような項目の並び順では、リスト中における項目の分布が先験的には分からないので、ユーザは目的の項目に直接到達することができない。したがって、ユーザは、リスト内に項目を表示するといった、システムが提供する視覚的なフィードバックに頼らざるを得なかった。この場合、システムが提供する視覚的フィードバックの解釈と、リスト内をナビゲートするためのユーザによる力覚（触覚）入力との関係が、閉ループ系を構成している。
【００２９】
他の例として、オーディオスタジオミキサ用のパラメータ選択を行う場合、値の分布は予めユーザに分かっているが、選択した値が最終的なサウンドに与える全体的な影響については、ユーザがケースバイケースで判断しなければならない。ここでも、最終的なインタラクションのパラダイムは、（力覚（触覚）入力とオーディオフィードバックとの間の）閉ループ系とみることができる。
【００３０】
本願明細書に記載する技術の背景にある動機とは、膨大な項目のリストをナビゲートする際に用いられる入力装置に力覚（触覚）フィードバックを付加することにより、ユーザの選択作業を補助することである。
【００３１】
本発明の概念
位置に基づく制御機構を用いて既知の値域から複数の値を選択する作業を行う操作性試験において、被験者らを観察したところ、本願の発明者らは、作業中の被験者らの指の動きの速度が選択作業に対するユーザの意向を示す信頼性の高い指標になり得ることを見出した。指の動きが遅くなるほど、ユーザはリストの中の目標位置に近づいていた。この結果、以下に述べる３種類のインタラクション手法を組み合わせることにより、効率的かつ快適にデータ集合をナビゲートする手法を編み出した。
【００３２】
１．逆ダンピング（Inverted damping）操作モード：  入力デバイスに対し、ユーザの指／手の動きの方向とは反対の方向の反力が加わる。この力の強さは、ユーザの指／手の動きの速度に反比例する。すなわち、ユーザが手を速く動かすほど抵抗力が減少し、遂には全く消失する（この効果を発現させる各種の関数については、図１を参照）。これに対し、現実世界でよく知られた効果である粘度は、ユーザの指／手の動きに対抗する反力によって説明されるが、この場合の力の大きさはユーザの動きの速度に比例する。逆ダンピング操作モードの具体例については、図１（ａ）〜１（ｃ）の中ほどに示すとともに、後で詳しく述べる。
【００３３】
２．フィンガホールド（Finger hold）モード：  ユーザの指／手の動きが遅くなり、所定の閾値を下回ると、ダンピング力に基づく速度に代わってユーザの指／手を定位置にホールドする力が作用する。このモードの根拠をなすモデルは、バネダンパモデルである。ユーザは、システムによって予め設定された力の閾値を超える力を入力デバイスに加えることにより、このモードを脱することができる。これにより、システムは次に述べる第３のモードに移行する。
【００３４】
３．フォースウェル（Force-well）モード：  ユーザの指／手の動きの速度が予め設定されている閾値を下回っている間は、システムはユーザの指／手の動きと対抗する力を入力デバイスに加える。但しこの力は、その基礎をなすデータ集合の値によって変調されている。
【００３５】
例えば、取り扱われるデータ集合があるリストの項目から構成されている場合、リストの中のある項目とその隣の項目との境界を通過する毎に、ユーザはその力が増加することを感ずることになる。すなわち、図２に示すように、力井戸はそのリスト内の各項目に対応したフィンガホールドとみなすことができる。ユーザの指／手の動きの速度が所定の閾値を超えて増大すると、システムの状態は逆ダンピング操作モードに戻る。
【００３６】
図３に、ユーザがデータ集合を取り扱う際の３つのモード間の移行の仕組みを示す。ただし、ある状態への移行は、ユーザの指／手の動きの速度ｖ、又はフィンガホールドモードで展開されるバネダンパモデルによりユーザの手に加わる反力ｆのいずれかによって決定される。
【００３７】
或いは、他の方法も考えられる。すなわち、「逆ダンピング」操作モードから「フィンガホールド」モードへ移行するのではなく、「逆ダンピング」操作モードから一旦「フォースウェル」モードへ移行し、さらに「フィンガホールド」モードへ移行する方法である。
【００３８】
本発明の実施
まず、力覚（触覚）フィードバック入力デバイスのシミュレーションを行うための、ＰＨＡＮＴｏＭと称される汎用ロボットアームを用いたデスクトップシステムに適した実施の一例について述べる。次に、磁気レオロジー流体（magnetorheological fluid）を利用した入力デバイス用の設計例について説明する。ここでは、入力値がユーザの手の横方向の動きによって設定されるデバイスを主として採り上げるが、回転運動を利用した同様の方法についても簡単に触れる。
【００３９】
ここで、上述の力覚（触覚）インタラクション手法の動作を示す仮想入力デバイスを考えることができる。ＰＨＡＮＴｏＭの動きは、ロボットアームがわずかに自由度１で動かせるよう、狭いバウンディングボックス内に制限されている。動きの全長は、バウンディングボックスの終点で規定される。関連するフレームワークのクラスを拡張することにより、逆ダンピング効果を下記のように発現させることができる。
【００４０】
ここでは、ＰＨＡＮＴｏＭの力覚（触覚）が更新される毎に呼び出されるという、そのクラスの方法を無効とする。ＰＨＡＮＴｏＭの現在の速度を検索し、この現在の速度に参照テーブルから選択した負の定数を乗ずることにより、新しい力覚（触覚）を算出する。或いは、上述の様式で速度とそれにより生ずる力とを関連づける線形関数又は非線形関数を適用し、図１と比較する。関連するフレームワークが提供する特殊制限クラスを適用することにより、フィンガホールド機構が実施される。ここで再び、実際のＰＨＡＮＴｏＭの反力レベルをモニタしながら、フィンガホールド効果の停止や、フォースウェルモードへの移行を決定する。フォースウェルモードは、関連するフレームワークの「スライダ」クラスを用いても、或いは逆ダンピング力を変調することによっても作動させることができる。ユーザの指／手の動きの速度が所定の閾値を超えると、上述のように、逆ダンピング操作モードが再び設定される。逆ダンピングが有効な範囲内から複数の値を選択する際に回転動作を利用する場合は、関連するフレームワークから他のクラス、具体的にはダイヤルクラス或いはマニピュレータクラスを適用することができる。
【００４１】
ただし、この例は本発明の実施可能な態様の１つに過ぎない。ＰＨＡＮＴｏＭと同様にモータを使用することが可能、且つ望ましい場合もあり、例えばスタジオミキサ等ではモータが既に導入されている。
【００４２】
従来の押しボタン或いは回転式ダイヤルに、磁気レオロジー流体を含むダンピングユニットを付加することもできる。ダンピングユニットに磁場を適用することにより、この流体中に懸濁する鉄粒子が整列し、流体の粘度が変化する。動きの速度は押しボタン又は回転式ダイヤルに装着した加速度計を用いて計測することができる。これら加速度計とコンピュータ制御による磁場を併用することにより、上述のアルゴリズムをマイクロコントローラ上で、或いはアプリケーションとしてホストコンピュータ上で実行することができる。
【００４３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態をより詳しく説明する。
【００４４】
図１（ａ）〜１（ｃ）に、生成され作用するインタラクションフィードバック力（Interaction Feedback Force:以下、ＩＦＦという。）の絶対値ｆについて、３通りの速度依存性を示す。図１（ａ）〜１（ｃ）の各グラフでは、速度ｖを横軸、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆを縦軸に示す。いずれの図においても、最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘの間の領域においてみられる速度依存性が、逆ダンピング力覚（触覚）という本発明の基本概念をなしている。最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘの間というこの特定の領域内において、当該インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆは速度の増大と共に単調に減少する。
【００４５】
最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘとの間の領域の外側で、例えば速度ｖが比較的小さい場合には、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆは比較的大きな値ｆｈｏｌｄ又はｆｍａｘに設定され、ユーザに発現される力として比較的大きな力覚（触覚）又は抗力が発生する。この結果、速度が最小速度ｖｍｉｎ未満で比較的小さい場合には、指又は手が多少固定され、定位置に保持される感覚になる。
【００４６】
最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘとの間の領域の外側で、例えば速度ｖが最大速度ｖｍａｘよりも大きい場合には、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆは小さな値ｖｍｉｎ、例えばゼロに設定され、比較的自由で支障のない動きができる。
【００４７】
以上の説明は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）の実施例についても成り立つ。唯一の相違点は、最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘとの間の領域における速度依存性である。
【００４８】
図１（ａ）に示す実施例では、速度が最小速度ｖｍｉｎから最大速度ｖｍａｘへと増大するに従って階段の高さが減少してゆくような、ステップ関数又は階段状関数で表される速度依存性が成立している。
【００４９】
図１（ｂ）に示す実施例では、最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘとを境界とするその内側の領域において、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆの線形依存性が現れている。
【００５０】
図１（ｃ）に示す実施例では、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆの速度ｖに対する依存性は１／ｖに比例するという、双曲線形の相関が成り立っている。
【００５１】
図１（ａ）〜１（ｃ）の実施態様に示した最小速度ｖｍｉｎと最大速度ｖｍａｘとの間の領域におけるある速度について、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆの位置依存性を図２に示す。横軸は一次元的な位置座標を示し、例えば距離ｄを表す。記入されている値ｄ１〜ｄ５は、それぞれ個々の項目Ｉ１〜Ｉ４の間の項目境界ｄ１〜ｄ５を示し、例えばグラフィカルユーザインタフェースの最下部或いはその中で選択された項目で代表される。ユーザが例えばある空間領域にわたってポインティングユニット又はポインティングデバイスを動かすと、インタラクションフィードバック力ＩＦＦと、特にその絶対値ｆが図２に示した勾配に従って変調される。すなわち、異なる項目Ｉ１〜Ｉ４間の領域において、ポインタがこれら項目Ｉ１〜Ｉ４の所定の境界ｄ１〜ｄ５に近づくにつれて絶対値ｆは増大する。反対に、項目Ｉ１〜Ｉ４の各々の内側の領域では、インタラクションフィードバック力ＩＦＦは比較的小さい。その結果、項目Ｉ１〜Ｉ４の各々の内側の領域ではポインタは自由に動くことができ、境界ｄ１〜ｄ５に近づくにつれて停止或いは減速する。
【００５２】
図３に、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法における異なる操作モード間の相互依存性を示す。ここには３つのモードがあり、第１は本発明の逆ダンピング操作モード、第２はホールド力覚（触覚）モード、すなわち図１（ａ）〜１（ｃ）に示したフィンガホールドモードであり、第３のモードは図２に例示したフォースウェルモードである。まず、図３の逆ダンピング操作モードＭ１から始まり、速度ｖがダンピング閾値ｖｍｉｎを下回るとフィンガホールドモードＭ２に移行する。ここで、インタラクションフィードバック力ＩＦＦの絶対値ｆに対抗してユーザが与えた抗力がフィンガホールド閾値ｆｈｏｌｄ又はｆｍａｘを超えると、フォースウェルモードＭ３に移行する。このフォースウェルモードＭ３は、速度ｖが再び増大してダンピング閾値ｖｍｉｎを超え、逆ダンピング操作モードＭ１に移行するまで維持される。
【００５３】
図４は、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニット１の一実施形態を示す模式図である。図４に示す実施形態において、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニット１は、制御ユニット１０と、ロボットアームの形態を有する力覚（触覚）デバイス２０から構成される。制御ユニット１０と力覚（触覚）デバイス２０との間のデータ変換は、ＰＣＩインタフェース３０によって行われる。
【００５４】
図５は、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニット１の一実施形態をより詳しく説明するための模式的ブロック図である。力覚（触覚）インタフェースユニット１は、前述のように制御ユニット１０と力覚（触覚）デバイス２０から構成される。制御ユニット１０はプログラム部１１を備え、ここで逆ダンピングアルゴリズムが実行される。プログラム部１１による処理データの評価結果に基づき、マイクロコントローラ１２が制御されて力覚（触覚）デバイス２０を始動させ、各インタラクションフィードバック力ＩＦＦを生成発現させ、特に各インタラクションフィードバック力データ（Interaction Feedback Force Data:ＩＦＦＤ）に基づき、エンドエフェクタ２０−２を通じてあるユーザＵとインタラクションを行うインタラクションフィードバック力ＩＦＦを生成させる。エンドエフェクタ２０−２の他、各力覚（触覚）生成手段２０−１も各力覚（触覚）デバイス２０の構成要素である。この力覚（触覚）生成手段２０−１は、図５の左側に示したステップモータであっても、或いは右側に示した流体封入アセンブリであってもよい。インタラクションフィードバック力データＩＦＦＤを正しく適用することによって生成されるインタラクションフィードバック力ＩＦＦを制御するために、各々位置更新用及び速度更新用の位置情報データＰＩＤ及び／又は速度情報データＶＩＤを検知手段２０−３から取得する。この検知手段２０−３は、図５の左側に示した位置エンコーダであっても、或いは右側に示した加速度計でもよい。
【００５５】
図６は、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【００５６】
開始ステップＳ０の後、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニット１の力覚（触覚）フレームワークはステップＳ１で初期化される。次のステップＳ２で、逆ダンピングを伴う力覚（触覚）キーオブジェクトが生成される。続いて、ステップＳ３で、力覚（触覚）制御ループが始動する。キー状態がステップＳ４で逆ダンピング操作モードに設定される。続くステップＳ５では、逆ダンピング効果を生み出す力覚（触覚）が変調される。続くステップＳ６では、速度ｖが所定の閾値よりも遅いか否かが判定される。もし遅ければ、次のステップＳ７においてキー状態がフィンガホールド操作モードに設定される、そうでない場合は、ステップＳ６において速度ｖの判定が繰り返される。ステップＳ８では、力覚（触覚）の監視装置又は検知手段が起動される。さらにステップＳ９では、フィンガホールド又は保持力覚（触覚）効果が有効となる。続くステップＳ１０では、ユーザが及ぼす抗力が所定の閾値を超えているか否かが判定される。超えている場合には、ステップＳ１１でキー状態がフォースウェル操作モードに設定され、そうでない場合は、ステップＳ１０においてユーザが及ぼす抗力の判定が繰り返される。ステップＳ１２では、力覚（触覚）検知手段又は力覚（触覚）監視装置が終了する。続くステップＳ１３では、力覚（触覚）が変調され、フォースウェル構造が実現される。続くステップＳ１４では、速度ｖが所定の閾値を超えているか否かが判定される。超えている場合には、ステップＳ１５においてキー状態が逆ダンピング操作モードに設定され、ステップＳ５へ戻り、閉ループが形成される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
種々の適用例の中で本発明の効果が期待できる有望な用途としては、下記が考えられる。
１．スタジオオーディオミキサ：  スライダを用いた素早く正確な調整。
２．ラジオ局のチューニング：  回転式ダイヤルを用いた効率的な選局（受信音質やユーザのブックマークに基づくコンテンツを利用したフィードバックを含む）。
３．電話帳付き電話システム：  回転式ダイヤルを用いて電話帳の登録内容に効率的にアクセス。
４．ビデオ編集システム：  さらなる力覚（触覚）呈示効果を併用して、シーンブレイク等の意味情報に基づく効果的な検索及び編集。
５．マルチメディアコンテンツ（順序立てて表示されるあらゆるコンテンツを含む）検索システム：  データベースへの問合せ結果を効率よくナビゲート。
６．腕時計、ウェアラブルコンピュータ、ＰＤＡ等の携帯デバイス。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法において使用可能な、インタラクションフィードバック力の絶対値ｆの速度依存性を示すグラフである。
【図２】本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法において使用可能な、インタラクションフィードバック力の絶対値ｆの位置依存性の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの異なる操作モード間の相互依存性を示す模式図である。
【図４】本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの構成例を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの実施例の更なる詳細を示す模式的ブロック図である。
【図６】本発明の力覚（触覚）インタフェースユニットの操作方法の好ましい実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１  力覚（触覚）インタフェースユニット、１０  制御ユニット、１１  プログラム部、１２  マイクロコントローラ、２０  力覚（触覚）デバイス、２０−１  力覚（触覚）生成手段、２０−２  エンドエフェクタ、２０−３  検知手段、３０  ＰＣＩインタフェース
【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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