(57)【要約】    【構成】  刺激提示装置１０はコンピュータ１２を含み、コンピュータ１２からの指示に従ってコンテンツ再生装置２８はコンテンツを再生する。ＣＰＵ１４は、空気砲３４固有の最大遅延時間だけ、常に映像・音の出力を遅延させる。また、コンテンツに空気塊データが有る場合には、ＣＰＵ１４は、カメラ２０，２２の撮影画像に基づいて算出された人間と空気砲３４との距離を算出するとともに、空気砲３４から見た視聴者の顔（鼻）の２次元位置を算出する。また、ＣＰＵ１４は、その距離およびパラメータに基づいて、空気塊の視聴者への到達時間を算出する。ＣＰＵ１４は、コンテンツの最大遅延時間から到達時間を減算した時間だけ、空気砲の放出タイミングを遅延させる。したがって、コンテンツと空気塊とが同時ないしはほぼ同時に視聴者に提示される。    【効果】  動的に視聴者の位置が変化しても、刺激を適切に提示できる。【選択図】  図１
2007252746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像および音の少なくとも一方を含むコンテンツの提示を受ける視聴者に、当該コンテンツに関連して空気塊による刺激を提示する刺激提示装置であって、
少なくとも前記コンテンツを再生する再生手段、
前記空気塊を出力する出力手段、
前記出力手段によって出力される空気塊の最大到達距離に応じた遅延時間だけ前記再生手段の出力を遅延させる遅延手段、
前記出力手段を駆動するか否かを判別する判別手段、
前記判別手段の判別結果が肯定的であるとき、少なくとも前記出力手段と前記視聴者との距離を検出する距離検出手段、
前記距離検出手段によって検出された距離に基づいて前記視聴者に前記空気塊が到達するまでの到達時間を算出し、当該到達時間と前記遅延時間と基づいて、前記出力手段による空気塊の出力タイミングを制御する出力タイミング制御手段を備える、刺激提示装置。
【請求項２】
前記再生手段は、前記映像および前記音の少なくとも一方に関連して、少なくとも空気塊を出力するか否かを示す空気塊情報をさらに再生する、請求項１記載の刺激提示装置。
【請求項３】
前記空気塊情報は、前記空気塊の強さを示す強度情報を含む、請求項２記載の刺激提示装置。
【請求項４】
前記空気塊情報は、前記空気塊に匂いを付加するか否かを示す匂い情報を含む、請求項２または３記載の刺激提示装置。
【請求項５】
前記空気塊情報は、前記空気塊が前記視聴者に提示される第１タイミングが、前記映像および前記音の少なくとも一方が前記視聴者に提示される第２タイミングからの遅延を許すか否かを示すタイミング情報を含み、
前記タイミング情報が、前記第１タイミングが前記第２タイミングからの遅延を許さないことを示すとき、前記出力タイミング制御手段によって制御される前記空気塊の出力タイミングを早くするように補正する出力タイミング補正手段をさらに備える、請求項２ないし４のいずれかに記載の刺激提示装置。
【請求項６】
前記出力手段は空気砲を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の刺激提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は刺激提示装置に関し、特にたとえば、映像および音の少なくとも一方を含むコンテンツの提示を受ける視聴者に、当該コンテンツに関連して空気塊による刺激を提示する、刺激提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術の一例が特許文献１に開示される。この特許文献１の体感演出システムでは、煙や香りを発生して空気砲より圧縮空気に混入させて放出することにより、体感者に対して一定の演出効果を与えることができる。
【特許文献１】特開２００４−１３５７８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この背景技術では、空気砲から放出される圧縮空気が体感者に到達するまでの時間を考慮していないため、たとえば圧縮空気の放出タイミングと、映像コンテンツや音響コンテンツの出力タイミングとが同時である場合には、圧縮空気は、映像コンテンツ（光）や音響コンテンツ（音）から遅れて、体感者に到達（提示）されてしまう。このため、体感者は違和感を覚えてしまう。
【０００４】
これを回避するため、予め空気砲から放出される圧縮空気が体感者に到達する（当たる）までの時間を算出しておき、算出した時間だけ、放出タイミングを早くしたり、映像コンテンツや音響コンテンツの出力タイミングを遅延させたりすることも考えられる。
【０００５】
しかし、放出タイミングや出力タイミングをずらしたとしても、体感者と空気砲との距離が一定の場合にのみ適用可能であり、その距離が変わると適用することができない。また、体感者と空気砲との距離が動的に変化する場合には、全く適用することができないと言える。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、コンテンツの視聴者の位置に拘わらず適切に刺激を提示することができる、刺激提示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【０００８】
請求項１の発明は、映像および音の少なくとも一方を含むコンテンツの提示を受ける視聴者に、当該コンテンツに関連して空気塊による刺激を提示する刺激提示装置であって、少なくともコンテンツを再生する再生手段、空気塊を出力する出力手段、出力手段によって出力される空気塊の最大到達距離に応じた遅延時間だけ再生手段の出力を遅延させる遅延手段、出力手段を駆動するか否かを判別する判別手段、判別手段の判別結果が肯定的であるとき、少なくとも出力手段と視聴者との距離を検出する距離検出手段、距離検出手段によって検出された距離に基づいて視聴者に空気塊が到達するまでの到達時間を算出し、当該到達時間と遅延時間と基づいて出力手段による空気塊の出力タイミングを制御する出力タイミング制御手段を備える、刺激提示装置である。
【０００９】
請求項１の発明では、刺激提示装置（１０）は、映像および音（音声）の少なくとも一方を含むコンテテンツの提示を受ける視聴者に、当該コンテンツに関連して空気塊による刺激を提示する。再生手段（１４，２８，Ｓ５）は、少なくともコンテテンツを再生する。出力手段（１４，３４，Ｓ１９）は、空気塊を出力する。遅延手段（１４，１６ａ，Ｓ７）は、出力手段によって出力される空気塊の最大到達距離に応じた遅延時間だけ、再生手段の出力、すなわち映像および音の少なくとも一方の出力を遅延させる。判別手段（１４，Ｓ１７）は、出力手段を駆動するか否かを判別する。つまり、映像および音の少なくとも一方に関連して刺激を提示するか否かを判別するのである。そして、判別手段の判別結果が肯定的であるとき、つまり刺激を提示するとき、距離検出手段（１４，Ｓ３５）は、少なくとも出力手段と視聴者との距離を検出する。出力タイミング制御手段（１４，Ｓ３７）は、距離検出手段によって検出された距離に基づいて視聴者に空気塊が到達するまでの到達時間を算出し、当該到達時間と遅延時間と基づいて、出力手段による空気塊の出力タイミングを制御する出力タイミング制御手段を備える。したがって、映像および音の少なくとも一方と空気塊とが同時或いはほぼ同時に視聴者に提示される。
【００１０】
請求項１の発明によれば、出力手段と視聴者との距離に応じて出力タイミングを算出するので、視聴者の位置に拘わらず、適切に刺激を提示することができる。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１に従属し、再生手段は、映像および音の少なくとも一方に関連し、少なくとも空気塊を出力するか否かを示す空気塊情報をさらに再生する。
【００１２】
請求項２の発明では、再生手段は、映像および音の少なくとも一方に関連して、空気塊情報を再生する。この空気塊情報は、少なくとも空気塊を出力するか否かを示す。つまり、空気塊情報が再生されたときだけ、出力手段が動作される。
【００１３】
請求項２の発明によれば、映像および音の少なくとも一方に関連して、空気塊を再生するので、必要に応じて刺激を提示することができる。
【００１４】
請求項３の発明は請求項２に従属し、空気塊情報は、空気塊の強さを示す強度情報を含む。
【００１５】
請求項３の発明では、空気塊情報は、空気塊の強さを示す強度情報を含む。たとえば、空気塊の強さは、その速度で変化される。
【００１６】
請求項３の発明によれば、空気塊の強度を変化させるので、刺激の種類を変化させることができる。
【００１７】
請求項４の発明は請求項２または３に従属し、空気塊情報は、空気塊に匂いを付加するか否かを示す匂い情報を含む。
【００１８】
請求項４の発明では、空気塊情報は、空気塊に匂いを付加するか否かの情報を含む。また、たとえば、匂いを付加する場合には、その匂いの種類も指定される。
【００１９】
請求項４の発明によれば、空気塊に匂いを付加するので、風圧による刺激のみならず、匂いによる刺激を提示することができる。
【００２０】
請求項５の発明は請求項２ないし４のいずれかに従属し、空気塊情報は、空気塊が視聴者に提示される第１タイミングが、映像および音の少なくとも一方が視聴者に提示される第２タイミングからの遅延を許すか否かを示すタイミング情報を含み、タイミング情報が、第１タイミングが第２タイミングからの遅延を許さないことを示すとき、出力タイミング制御手段によって制御される空気塊の出力タイミングを早くするように補正する出力タイミング補正手段をさらに備える。
【００２１】
請求項５の発明では、空気塊情報は、タイミング情報を含む。このタイミング情報は、空気塊が視聴者に提示される第１タイミングが、映像および音の少なくとも一方が視聴者に提示される第２タイミングからの遅延を許すか否かを示す情報である。出力タイミング補正手段（１４，Ｓ４１）は、タイミング情報が、第１タイミングが第２タイミングからの遅延を許さないことを示すとき（Ｓ３９で“ＮＯ”）、出力タイミン制御手段によって制御される空気塊の出力タイミングを早くするように補正する。
【００２２】
請求項５の発明によれば、空気塊の提示が映像および音の少なくとも一方の提示から遅れることが許されない場合には、空気塊の出力タイミングを早くするように補正するので、そのような不都合が発生することはない。つまり、視聴者に違和感を与えることがない。
【００２３】
請求項６の発明は請求項１ないし５のいずれかに従属し、出力手段は空気砲を含む。
【００２４】
請求項６の発明によれば、たとえば、出力手段は空気砲（３４）である。したがって、渦輪のような空気塊が視聴者に提示される。
【００２５】
請求項６の発明によれば、空気砲を用いるので、比較的簡単な構成で、適切に刺激を提示することができる。
【００２６】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１を参照して、この実施例の刺激提示装置１０は、汎用のＰＣ或いはワークステーションのようなコンピュータ１２を含む。コンピュータ１２はＣＰＵ１４を含み、ＣＰＵ１４にはメモリ１６および入出力インターフェイス（以下、入出力Ｉ／Ｆ）という。）１８が接続される。メモリ１６は、ハードディスク、ＲＡＭのような書き換え可能な記憶媒体およびＲＯＭのような書き換え不能な記憶媒体を含む。入出力Ｉ／Ｆ１８は、図示は省略するが、Ａ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を含み、この入出力Ｉ／Ｆ１８には、カメラ２０，２２、モータドライバ２４、バルブコントローラ２６、コンテンツ再生装置２８、モニタ３０およびスピーカ３２が接続される。また、モータドライバ２４およびバルブコントローラ２６には、空気砲３４が接続される。
【００２８】
カメラ２０は、ＣＣＤカメラのような汎用のカメラであり、主としてユーザ（視聴者）の位置を検出するための検出装置として機能する。このカメラ２０によって撮影された画像（撮影画像）は、入出力Ｉ／Ｆ１８（Ａ／Ｄ変換器）でディジタルデータ（撮影画像データ）に変換された後、ＣＰＵ１４に与えられる。ＣＰＵ１４は撮影画像データをメモリ１６に記憶し、画像解析処理などを施して、視聴者の位置を検出する。厳密に言うと、視聴者と後述する空気砲３４との位置関係（距離および方向）を検出する。ただし、カメラ２０は、後述するように、天井に配置され、視聴者等を上方から撮影するので、床ないし天井と平行な方向（水平方向）についての距離および方向が検出されるのである。
【００２９】
カメラ２２は、カメラ２０と同様に、汎用のカメラであり、主として視聴者の特定部位を検出するための検出装置として機能する。このカメラ２２からの撮影画像は、入出力Ｉ／Ｆ１８で撮影画像データに変換された後、ＣＰＵ１４に与えられる。ＣＰＵ１４は撮影画像データをメモリ１６に記憶し、画像解析処理などを施して、視聴者の特定部位を検出する。たとえば、特定部位は、視聴者の頭部（顔）または臭覚器（鼻）である。
【００３０】
この実施例では、後述するように、渦輪（空気塊）を視聴者目掛けて放出することにより刺激を提示するため、カメラ２２（空気砲３４）から見た特定部位の２次元位置（カメラ２２を原点とする３次元座標系のうち、撮影する方向（奥行き方向）以外の２方向についての位置）が特定される。この２次元位置を簡単に特定するために、空気砲３４の近傍にカメラ２２を設定するようにしてある（図５参照）。ＣＰＵ１４は、カメラ２２の撮影画像を解析し、比較的高い位置に検出される肌色領域を視聴者の顔の位置として特定する。また、ＣＰＵ１４は、顔を特定すると、当該顔に相当する肌色領域内に含まれる２つの黒色領域（眼）を検出し、各黒色領域の大きさおよび距離に基づいて視聴者の鼻の位置を特定する。
【００３１】
ただし、カメラ２０の撮影画像から得られた方向（水平方向）を向くように、カメラ２２の方向が設定され、このときのカメラ２２の撮影画像に基づいて、視聴者の顔や鼻の位置が検出されるのである。
【００３２】
モータドライバ２４は、ＣＰＵ１４から出力され入出力Ｉ／Ｆ１８を介して与えられる駆動パルスに従って、各種モータを駆動するための駆動パルスを出力する。図示は省略するが、モータドライバ２４は、空気砲３４に連結される俯仰モータおよび旋回モータの少なくとも一方を駆動する駆動パルスを出力したり、空気砲３４に設けられるシャッタを開閉するためのモータ（シャッタモータ）やクランク機構のモータ（クランクモータ）を駆動するための駆動パルスを出力したりする。なお、各種モータとしては、ステッピングモータのようなパルスモータを用いることができる。バルブコントローラ２６は、ＣＰＵ１４から出力され入出力Ｉ／Ｆ１８を介して与えられる駆動パルスに従って、空気砲３４に設けられるバルブの電磁弁（図示せず）の駆動を制御する。
【００３３】
コンテンツ再生装置２８は、コンテンツを再生する。この実施例では、コンテンツは、映像または音（音声）或いはその両方（以下、簡単に「映像・音」という。）を含み、さらに、必要に応じて、空気塊情報を含む。たとえば、ＤＶＤプレイヤやビデオデッキのような再生装置である。ただし、コンテンツ再生装置２８としてＤＶＤプレイヤを用いる場合には、ＤＶＤプレイヤはコンピュータ１２と一体的に設けることもできる。コンテンツ再生装置２８で再生された映像・音のデータ（映像・音データ）は、コンピュータ１２に与えられ、ＣＰＵ１４の指示に従ってメモリ１６のバッファ領域１６ａにバッファリングされた後、モニタ３０およびスピーカ３２から出力される。つまり、映像・音の出力が遅延される。
また、コンテンツ再生装置２８で再生された空気塊情報のデータ（空気塊データ）は、コンピュータ１２に与えられ、ＣＰＵ１４の指示に従ってメモリ１６のバッファ領域１６ｂにバッファリングされた後、空気砲３４の制御コマンドとして読み出される。つまり、空気砲３４の駆動（空気塊の放出）タイミングも遅延される。後で詳細に説明するが、ＣＰＵ１４は、映像・音声の出力タイミングと、空気塊の放出タイミングとを調整することにより、視聴者への映像・音の提示と空気塊の提示とのタイミングを計っているのである。
【００３４】
モニタ３０およびスピーカ３２としては、テレビジョン受像機を用いることができる。ただし、これに限定される必要はなく、コンピュータ１２に、ＣＲＴモニタやＬＣＤと、スピーカとを個別に接続するようにしてもよく、スピーカ内臓のモニタを接続するようにしてもよい。モニタ３０は、コンテンツ再生装置２８によって再生され、コンピュータ１２から与えられる映像を出力する。また、スピーカ３２は、コンテンツ再生装置２８によって再生され、コンピュータ１２から与えられる音を出力する。つまり、映像・音が視聴者に提示される。
【００３５】
図２は図１に示した空気砲３４の機械的な構成の一例を示す図解図である。この図２を参照して、空気砲３４は、筐体４０および小筒４２を含み、筐体４０は脚４４によってターンテーブル４６に支持される。図示は省略するが、筐体４０と脚４４との連結部、およびターンテーブル４６には、それぞれ、駆動部を介してモータ（旋回モータおよび俯仰モータ）が設けられる。したがって、空気砲３４の旋回（パン）および俯仰（チルト）が制御され、小筒４２の放出口４２ａを所望の方向に向けることができる。
【００３６】
また、図示は省略するが、小筒４２の放出口４２ａ、および筐体４０と小筒４２との連結部には、それぞれ、シャッタが設けられる。詳細な説明は省略するが、シャッタの構造およびその開閉方法としては、本件出願人が先に出願し、既に出願公開された特開２００４−８１８５１号公報に開示された構造および開閉方法を採用することができる。
【００３７】
さらに、筐体４０には、蛇腹状の胴体４０ａが設けられ、この胴体４０ａは、クランク機構４８によって急速に縮められ、小筒４２側に空気を放出させる。ただし、図２では、クランク機構４８が収納される直方体の筐体のみを示してある。なお、胴体４０ａとクランク機構４８とによってポンプが構成（形成）される。図３はこの実施例のクランク機構４８の一部を示す図解図である。この図３を参照して、クランク機構４８では、胴体４０ａの一方端面（小筒４２とは反対側の面）に連結され、当該胴体４０ａを伸縮させる円盤状の板４８ａが設けられる。この板４８ａには、その面の中心から垂直に伸びるピストン軸４８ｂが固定される。このピストン軸４８ｂには、クランクシャフト４８ｃにその軸が固定的に設けられるカム４８ｄを案内するためのガイド４８ｅが固定される。図示は省略するが、クランクシャフト４８ｃには、ステッピングモータのようなモータの回転軸が連結されている。したがって、モータの回転軸の回転に従ってクランクシャフト４８ｃが回転すると、カム４８ｄがガイド４８ｅ内を左右に移動し、このとき、ピストン軸４８ｂがピストン運動（図３の上下方向に移動）する。つまり、板４８ａが胴体４０ａ側に移動されたり、胴体４０ａとは反対側に移動されたりする。このため、胴体４０ａの容積が変化される。
【００３８】
なお、図示は省略するが、ピストン軸４８ｂは軸方向（長手方向）にピストン運動する際に、その中心（軸心）がぶれないように、軸受によって支持されている。
【００３９】
図２に戻って、筐体４０の上部には、匂い源５０が備えられる。この実施例では、４種類の匂い粒子が用意されている。ただし、図２においては、簡単のため、各匂い粒子を収容した容器は省略してある。各容器には図示しないバルブが接続され、各バルブにはチューブ５０ａの一方端が接続され、チューブ５０ａの他方端は小筒４２に接続される。したがって、上述した２つのシャッタが閉じられた状態で、つまり小筒４２が密閉された状態で、バルブが開放されると、匂い粒子が小筒４２の内部に充填される。なお、匂い源５０には、図示しないコンプレッサが接続されており、当該コンプレッサから空気を供給することにより、匂い粒子が小筒４２の内部に充填される。続いて、シャッタが開放され、胴体４０ａから空気が押し出されると、匂い粒子の混入した空気が放出口４２ａから放出（射出）される。
【００４０】
なお、この図２および図３に示す構成のみならず、上述した特開２００４−８１８５１号公報に開示される、匂いの選択方法も採用することができる。ただし、本件で言うバルブがその公報におけるヘッド（第１ヘッド、第２ヘッド、第３ヘッド）に相当する。
【００４１】
ここで、胴体４０ａから押し出される（排出される）空気の量（体積）は、小筒４２の体積以上であり、小筒４２に充填された匂い粒子はすべて排出される。したがって、或る匂い粒子の混入した空気（空気塊）を放出した直後に、異なる種類の匂い粒子を小筒４２に充填した場合であっても、前回の匂い粒子と今回の匂い粒子とが混ざってしまうことがない。つまり、意図しない匂いが提示されることはない。また、一度に２種類以上の匂い粒子を小筒４２に充填するようにすれば、それらが混合された匂いを提示することができる。
【００４２】
このような構成の空気砲３４から放出された空気塊の飛行距離は、図４（Ａ）に示すように、時間に従って変化する。たとえば、時間ｔ1における飛行距離はｄ1であり、時間ｔ2（＜ｔ1）における飛行距離はｄ2（＜ｄ1）である。ただし、時間ｔMAX（＞ｔ1）における距離ｄMAXは、空気塊が気流の影響を受けずに安定して飛行することが可能な最大の飛行距離（最大飛行距離）である。
【００４３】
このような最大飛行距離の検出方法および決定方法については、本件の発明者等が発表した日本バーチャルリアリティ学会第１０回大会論文集「プロジェクション型ディスプレイによる渦輪衝突を利用した香り場生成システムの構築」において、詳細に述べられているため、この実施例においては省略する。
【００４４】
また、空気塊の飛行速度は、主として、一度に空気砲３４から放出される（排出される）空気の量（空気の体積およびその体積速度）に応じて決定され、空気の量が多い程もしくは空気の体積速度が速い程、空気塊の飛行速度が速くなる。ここで、一度に放出される空気の量とは、図３に示す板４８ａ（ピストン軸４８ｂ）の移動（ストローク）により、胴体４０ａから一度に押し出される空気の量である。したがって、板４８ａ（ピストン軸４８ｂ）が胴体４０ａを一度に押し込む量（ストローク量）が大きい程または押し込みの速度（ストローク速度）が速い程、空気塊の飛行速度が速くなるとも言える。
【００４５】
これらは、発明者等の実験により得られた結果であり、その内容については、電子情報通信学会の論文誌「プロジェクトション型香りディスプレイにおける渦輪速度制御の実験的考察」において、詳細に述べられているため、この実施例では、その詳細な説明は省略することにする。
【００４６】
したがって、図４（Ｂ）に示すように、異なるパラメータ（ストローク量またはストローク速度）を設定することにより、空気塊の到達時間すなわち空気塊の飛行速度を変化させることができる。たとえば、図４（Ｂ）には、パラメータＡ，Ｂ，Ｃが設定された場合について示すが、パラメータＡ，Ｂ，Ｃでは、ストローク量またはストローク速度の大きさは、その順番に従って大きくなる（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）。ただし、ストローク量またはストーク速度は、上述したクランクシャフト４８ｃの変位量ないし単位時間の変位量で決定される。このクランクシャフト４８ｃは、ステッピングモータのようなパルスモータの回転によりピストン運動するため、実際には、パラメータとしては、パルスモータに与えるパルス速度（単位時間当たりのパルス数）が設定されるのである。
【００４７】
図４（Ｂ）からも分かるように、パラメータＡが設定されている場合には、飛行距離が距離ｄＰになるまでに時間ｔAを要する。また、パラメータＢが設定されている場合には、飛行距離ｄPになるまでに時間ｔB（＜ｔA）を要する。さらに、パラメータＣが設定されている場合には、飛行距離ｄＰになるまでに時間ｔC（＜ｔB）を要する。つまり、パラメータが大きい程、空気塊の飛行速度が速い、すなわち空気塊の強度が強いと言える。
【００４８】
このように、パラメータを変化させると、空気塊の飛行速度を変化させることができる。したがって、後述するように、空気砲３４から放出される空気塊（風）を視聴者に衝突させる場合には、その空気塊の強さを変化させることができるのである。
【００４９】
ただし、この実施例では、最大飛行距離ｄMAXは、いずれのパラメータを設定した場合にも同じである。また、パラメータＡを設定した場合の最大飛行距離ｄMAXに対する時間はｔMAX1であり、パラメータＢを設定した場合の最大飛行距離ｄMAXに対する時間はｔMAX2（＜ｔMAX1）であり、パラメータＣを設定した場合の最大飛行距離ｄMAXに対する時間はｔMAX3（＜ｔMAX2）である。後述するように、空気砲３４に対して設定されるパラメータＡ，Ｂ，Ｃに対応して、映像・音の出力を遅延させる時間（遅延時間）がｔMAX1，ｔMAX2，ｔMAX3で設定される。
【００５０】
また、この実施例では、複数の異なる強さで視聴者に空気塊（風圧による刺激）を提示できるようにしてあるが、空気塊の強さに対応するパラメータ（Ａ，Ｂ，Ｃ）、各パラメータに対応する飛行距離の時間変化のグラフないしテーブル、および各パラメータに対応する遅延時間（ｔMAX1，ｔMAX2，ｔMAX3）は、実験により得られ、メモリ１６のＲＯＭなどに予め記憶してある。
【００５１】
このような構成の刺激提示装置１０は、たとえば、視聴者が映像・音を視聴する部屋のような３次元空間（自由空間）に設定（設置）される。図５は刺激提示装置１０を３次元空間に設置した状態の一例を示す図解図である。この図５に示すように、３次元空間内に、カメラ２０，２２、コンテンツ再生装置２８、空気砲３４、モニタ３０およびスピーカ３２が配置される。図５に示す例では、カメラ２０は、部屋の天井に配置される。また、視聴者がソファーなどの椅子に座った場合に、正面にモニタ３０を見ることができる位置に、テレビジョン受像機（ＴＶ受像機）が配置され、ＴＶ受像機とともにコンテンツ再生装置２８が配置される。空気砲３４は、モニタ３０（ＴＶ受像機）を視聴する視聴者に対して、空気塊を提示できる位置に配置される。たとえば、空気砲３４は、ＴＶ受像機の近傍に配置される。そして、カメラ２２は、空気砲３４の近傍に設けられる、または、それと一体的に設けられる。
【００５２】
なお、図５では、簡単のため、カメラ２０，２２、コンテンツ再生装置２８、空気砲３４、モニタ３０およびスピーカ３２以外のコンポーネントについては省略してある。また、図５においては、モニタ３０およびスピーカ３２は、それらを一体に形成したテレビジョン受像機として示される。
【００５３】
このような３次元空間内に存在する視聴者は、コンテンツ再生装置２８によって所望の映像・音を再生し、これを視聴する。つまり、映像・音が視聴者に対して提示される。また、映像・音の提示に合わせて、空気砲３４から空気塊（風）のような刺激が提示される。上述したように、記録媒体（ＤＶＤやビデオカセットテープ）には、映像・音とともに、必要に応じて空気塊情報が記録されている。つまり、空気塊情報が記録されている場合には、少なくとも空気塊を出力することが分かる。
【００５４】
たとえば、記録媒体がＤＶＤであれば、空気塊情報は、サブピクチャーパックなどに記録することができる。このサブピクチャーパックは、主映像に対して補助的な内容を持つ副映像情報である。たとえば、映画のＤＶＤであれば、サブピクチャーパックには、映画字幕の情報が記録される。また、記録媒体がビデオカセットテープであれば、空気塊情報は、ビデオトラックやサウンドトラックとは異なるトラックを設け、そのトラックに記録することができる。
【００５５】
ここで、この実施例では、空気塊情報は、強度情報、提示タイミング情報および匂い情報を含む。強度情報は、人間に提示する空気塊（風）の強度であり、この実施例では、３種類（強、中、弱）のうちのいずれかが指定される。提示タイミング情報は、視聴者に空気塊を提示する（当てる）タイミングが映像・音を提示するタイミングから遅れることを許容するか否かを示す情報であり、許容する（許容ＯＫ）または許容しない（許容ＮＧ）のいずれかが指定される。匂い情報は、空気塊に匂いを付加（提示）するか否かを示す情報であり、付加するまたは付加しないのいずれかが指定される。また、匂いを付加する場合には、さらに匂いの種類が指定される。
【００５６】
ただし、映像（光）や音（音声）を再生（出力）して視聴者に提示されるまでの時間に比べて、空気塊が視聴者に提示されるまでの時間は比較的長くなってしまう。したがって、映像・音と同時に空気塊を発生するようにした場合には、映像・音と、空気塊との間で提示されるまでの時間にずれが生じてしまい、視聴者は違和感を覚えてしまう。ただし、映像（光）と音とでは、その速度は１００倍程度異なるが、テレビジョン受像機を視聴する場合を想定して分かるように、その速度差によって違和感を覚えることはない。
【００５７】
ここで、そのような時間のずれを考慮して、映像・音よりも早く空気塊を放出（発生）させたり、映像・音の出力を遅れさせたりすることも考えられる。しかし、このような方法は、視聴者と空気砲３４との距離が一定である場合にのみ有効であり、視聴者と空気砲３４との距離が変わると適用することができない。さらには、視聴者と空気砲３４との距離が動的に変化する場合には、全く適用することができないと言える。
【００５８】
そこで、この実施例では、空気塊を提示する場合には、空気砲３４のパラメータに応じて映像・音の出力を遅延させるとともに、その遅延時間内で、空気塊が空気砲から放出される空気が視聴者に到達するまでの時間を考慮した時間だけ空気砲の放出タイミングを遅延させるようにしてある。ただし、一定の場合には、放出タイミングを補正するようにしてある。以下、具体的に説明する。
【００５９】
簡単に説明すると、映像・音声は、空気砲３４固有の最大の遅延時間（以下、「最大遅延時間」という。）だけ、常に遅延される。一方、空気砲３４のパラメータは、空気塊情報に含まれる強度情報で可変的に設定される。したがって、空気砲３４から放出された空気塊が視聴者に到達するまでの時間と、最大遅延時間とに基づいて、空気砲３４の放出時間の遅延時間（放出遅延時間）が算出される。また、放出遅延時間は、提示タイミング情報に応じて補正される。つまり、提示タイミング情報として、許容ＮＧが記述されている場合には、算出した放出遅延時間が所定の割合（数パーセントから１０パーセント程）だけ短くされる。一方、提示タイミング情報として、許容ＯＫが記述されている場合には、算出した放出遅延時間に従って空気塊が放出される。さらに、匂い情報に匂い付加が記述されている場合には、さらに、その匂いの種類が検出され、検出された匂いについての匂い粒子を空気砲３４の小筒４２に供給するために制御するバルブ（バルブコントローラ）が決定される。一方、匂い情報に匂い付加が記述されていなければ、空気塊のみが提示される。
【００６０】
図６では、コンピュータ２６は、時刻Ｔ１において、コンテンツ再生装置２８からの映像・音データおよび空気塊データを取得し、映像・音と同時或いはほぼ同時に空気塊を視聴者に提示する場合の映像・音の出力タイミングと空気塊の放出タイミングとの一例が示される。
【００６１】
図６に示す最大遅延時間（Ｔ２−Ｔ１）は、上述したように、空気砲３４固有のものであり、具体的には、空気砲３４から放出される空気塊が最大到達距離ｄMAXに到達するまでにかかる時間のうち、最大の時間を意味する。この実施例では、図４（Ｂ）に示したように、パラメータＡ，Ｂ，Ｃのいずれかが設定されるため、パラメータＡを設定した場合の時間（遅延時間）ｔMAX1が最大遅延時間である。
【００６２】
また、視聴者と空気砲３４との距離および空気砲３４に設定されるパラメータに基づいて、空気砲３４から放出される空気塊が視聴者に到達するまでの時間（到達時間：Ｔ２−Ｔ３）が算出される。ただし、パラメータは、空気塊情報に含まれる強度情報に応じて設定される。
【００６３】
上述したように、映像・音は、常に最大遅延時間ｔMAX分遅延されるので、空気砲３４の放出遅延時間（Ｔ３−Ｔ１）は、最大遅延時間（Ｔ２−Ｔ１）から到達時間（Ｔ２−Ｔ３）を減算することにより得られる。したがって、空気塊は時刻Ｔ３で空気砲３４から放出され、映像・音は時刻Ｔ２で出力され、映像・音と同時ないしはほぼ同時に空気塊が視聴者に提示される。
【００６４】
ここで、コンテンツの出力を遅延させる遅延回路について説明する。遅延回路は、ＣＰＵ１４とメモリ１６（バッファ領域１６ａ，１６ｂ）とによって構成される。たとえば、コンテンツの再生処理（後述する図８−図１１参照）を実行する場合に、ＣＰＵ１４によって、メモリ１６にバッファ領域１６ａ，１６ｂが確保される。バッファ領域１６ａには、映像・音データが記憶される。また、バッファ領域１６ａは、最大遅延時間分の映像・音データを記憶可能な容量を有している。一方、バッファ領域１６ｂには、空気塊データが記憶される。このバッファ領域１６ｂは、最大遅延時間において実行され得る空気塊データを記憶可能な容量を有する。
【００６５】
図７（Ａ）は、映像・音データのバッファ領域１６ａを示し、（１）は映像・音データの書き込み位置ポインタを示す。また、（２）は映像・音データの読み出し位置ポインタを示す。書き込み位置ポインタ（１）は、再生処理が開始された当初では、バッファ領域１６ａの先頭位置（０）に設定される。また、書き込み位置ポインタ（１）は、再生処理が開始された当初から映像・音データを書き込む度に、１ポイント（たとえば、１フレーム（１／３０秒）分）ずつ、その位置をバッファ領域１６ａの末尾に向けて移動される。また、書き込み位置ポインタ（１）（読み出し位置ポインタ（２）も同じ。）は、バッファ領域１６ａの末尾まで来ると、再度先頭に移動される。つまり、バッファ領域１６ａ（バッファ領域１６ｂも同じ。）は、リングバッファとして機能する。
【００６６】
読み出し位置ポインタ（２）は、再生処理が開始された当初では、バッファ領域１６ａの先頭位置に設定される。また、読み出し位置ポインタ（２）は、再生処理が開始されると、一度書き込み位置ポインタ（１）が末尾に到達するまで、その位置は更新されず、書き込み位置ポインタ（１）が最初に先頭に戻ったときに、映像・音データの読み出しが開始され、映像・音データが読み出される度に、１ポイントずつ、その位置をバッファ領域１６ａの末尾に向けて移動される。したがって、最大遅延時間分だけ、映像・音データの出力が遅延されるのである。
【００６７】
また、図７（Ｂ）は、空気塊データのバッファ領域１６ｂを示し、（３）は空気塊データの書き込み位置ポインタを示す。また、（２）は空気塊データの書き込み位置ポインタを示す。書き込み位置ポインタ（３）は、再生処理が開始された当初では、バッファ領域１６ｂの先頭位置（０）に設定される。また、書き込み位置ポインタ（３）は、再生処理が開始された当初から空気塊データを書き込む度に、１ポイントずつ、その位置をバッファ領域１６ｂの末尾に向けて移動される。また、書き込み位置ポインタ（３）（読み出し位置ポインタ（４）も同じ。）は、バッファ領域１６ｂの末尾まで来ると、再度先頭に移動される。
【００６８】
厳密に言うと、放出遅延時間を考慮する必要があるため、書き込み位置ポインタ（３）は適宜変更される。具体的には、ＣＰＵ１４は、空気塊データの書き込み時に、視聴者の位置（視聴者と空気砲３４との距離）を測定し、空気塊データ（空気塊情報）に含まれる強度情報に基づいて、到達時間を算出する。また、ＣＰＵ１４は、空気砲３４から見た視聴者の向きを検出する。そして、ＣＰＵ１４は、放出遅延時間＋１ポイントだけ、書き込み位置ポインタ（３）を一時的に進めて、空気塊データと、空気砲３４から見た視聴者の向きの情報（向き情報）とを、バッファ領域１６ｂに書き込み、書き込み終了時に、書き込み位置ポインタ（３）の位置を元に戻す。
【００６９】
ただし、放出遅延時間＋１ポイントが、バッファ領域１６ｂの末尾を越える場合には、バッファ領域１６ｂの容量分の大きさだけ差し引いた位置に、書き込み位置ポインタ（３）は設定される（一時的に進められる）。すなわち、（現在の書き込み位置ポインタ＋放出遅延時間＋１ポイント）−バッファ領域１６ｂの容量の大きさ（最大遅延時間に相当）に、書き込み位置ポインタ（３）は設定される。
【００７０】
また、放出遅延時間に１ポイント加算した位置に、書き込み位置ポインタ（３）を移動させるのは、最大到達距離に空気塊を到達させる場合（放出遅延時間＝０）の場合に、次の読み出し時に空気塊データが読み出されるようにするためである。
【００７１】
読み出し位置ポインタ（４）は、再生処理が開始された当初では、バッファ領域１６ｂの先頭位置に設定される。また、読み出し位置ポインタ（４）は、再生処理が開始されると、空気塊データの読み出しが開始され、空気塊データが読み出される度に、１ポイントずつ、その位置をバッファ領域１６ｂの末尾に向けて移動される。
【００７２】
具体的には、図１に示したＣＰＵ１４が図８ないし図１１に示すフロー図を処理する。コンピュータ１２でコンテンツの再生モードが設定されると、図８に示すように、ＣＰＵ１４はコンテンツの再生処理を開始し、ステップＳ１で、初期化処理を実行する。ここでは、メモリ１６にバッファ領域１６ａ，１６ｂを確保し、これらを初期化する。また、バッファ領域１６ａの書き込み位置ポインタ（１）および読み出し位置ポインタ（２）を０（先頭位置）にリセットする。さらに、バッファ領域１６ｂの書き込み位置ポインタ（３）および読み出し位置ポインタ（４）を０（先頭位置）にリセットする。
【００７３】
続くステップＳ３では、再生コマンドが有るかどうかを判断する。つまり、視聴者が再生指示を入力したかどうかを判断する。ステップＳ３で“ＮＯ”であれば、つまり再生コマンドが無ければ、そのままステップＳ３に戻って、再生コマンドの入力を待機する。一方、ステップＳ３で“ＹＥＳ”であれば、つまり再生コマンドが有れば、ステップＳ５で、コンテンツの再生指示をコンテンツ再生装置２８に与える。
【００７４】
次のステップＳ７では、映像・音データをメモリ１６（バッファ領域１６ａ）から読み出す。ここでは、バッファ領域１６ａの読み出し位置ポインタ（２）が示す位置から映像・音データを読み出す。ただし、上述したように、コンテンツの再生処理が開始された当初では、一度書き込み位置ポインタ（１）がバッファ領域１６ａの末尾まで移動して、先頭位置に戻って来たときに、映像・音データの読み出しが開始されるまで、それまでは、ステップＳ７の処理は実行されない。
【００７５】
続いて、図９に示すステップＳ９では、映像・音声データが終了したかどうかを判断する。後述するように、コンテンツ再生装置２８から映像・音データが取得されない場合には、映像・音データとして、終了を示すマークをバッファ領域１６ａに書き込むようにしてあるため（Ｓ２９）、ここでは、ステップＳ７で読み出した映像・音データが、当該マークであるか否かを判断しているのである。
【００７６】
ステップＳ９で“ＹＥＳ”であれば、つまり映像・音データが終了であれば、コンテンツの再生を終了したと判断して、そのままコンテンツの再生処理を終了する。一方、ステップＳ９で“ＮＯ”であれば、つまり映像・音データが終了でなければ、ステップＳ１１で、ステップＳ７で読み出した映像・音データを出力する。続くステップＳ１３では、読み出し位置ポインタ（２）を１ポイント進めて、ステップＳ１５で、空気塊データをバッファ領域１６ｂから読み出す。ここでは、バッファ領域１６ｂの読み出し位置ポインタ（４）が示す位置から空気塊データを読み出す。
【００７７】
次のステップＳ１７では、空気塊データが有るかどうかを判断する。ステップＳ１７で“ＮＯ”であれば、つまり空気塊データが無ければそのままステップＳ２１に進み、空気塊データの読み出し位置ポインタ（４）を１ポイント進める。しかし、ステップＳ１７で“ＹＥＳ”であれば、つまり空気塊データが有れば、ステップＳ１９で、空気塊データに従って空気砲３４を制御して、ステップＳ２１に進む。つまり、ステップＳ１９では、ＣＰＵ１４は、シャッタモータおよびクランクモータの駆動パルスをモータドライバ２４に与える。このとき、クランクモータの駆動パルスは、設定されたパラメータに応じたパルス速度で駆動するように生成される。ただし、バッファ領域１６ｂには、空気塊データのみならず、向き情報も記憶されるため、ＣＰＵ１４は、向き情報が示す方向に放出口４２ａが向くように、俯仰モータおよび旋回モータの駆動パルスもモータドライバ２４に与える。また、匂い情報が匂い付加を示す場合には、ＣＰＵ１４は、空気塊を放出する前に、付加する匂いに対応するバルブについてのバルブコントローラ２６に駆動パルスを与える。したがって、指定された匂い粒子が小筒４２に充填される。
【００７８】
続いて、図１０に示すステップＳ２３では、コンテンツ再生装置２８から取得されたコンテンツに映像・音データが有るかどうかを判断する。ステップＳ２３で“ＮＯ”であれば、つまりコンテンツに映像・音データが無ければ、再生を終了するべく、ステップＳ２９で、映像・音データのバッファ領域１６ａに終了を示すマークを書き込み、ステップＳ３１に進む。一方、ステップＳ２３で“ＹＥＳ”であれば、つまりコンテンツに映像・音データが有れば、ステップＳ２５で、取得した映像・音データをメモリ１６（バッファ領域１６ａ）に書き込む。ここでは、バッファ領域１６ａの書き込み位置ポインタ（１）が示す位置から映像・音データを書き込む。続くステップＳ２７では、映像・音データの書き込み位置ポインタ（１）を１ポイント進めて、ステップＳ３１に進む。
【００７９】
ステップＳ３１では、コンテンツ再生装置２８から取得されたコンテンツに空気塊データが有るかどうかを判断する。ステップＳ３１で“ＮＯ”であれば、つまり空気塊データが無ければ、そのまま図１１に示すステップＳ５３に進む。一方、ステップＳ３１で“ＹＥＳ”であれば、つまり空気塊データが有れば、ステップＳ３３で、空気塊の強さ（強度情報）に応じたパラメータ（たとえば、Ａ，Ｂ，Ｃ）を設定し、ステップＳ３５で、視聴者の位置（視聴者と空気砲３４との距離および空気砲３４から見た視聴者の水平方向の向き）を検出する。そして、ステップＳ３７で、放出遅延時間を算出する。
【００８０】
続いて、図１１に示すように、ステップＳ３９では、映像・音からの遅れが許容されるかどうかを判断する。つまり、ＣＰＵ１４は、空気塊情報に含まれる提示タイミング情報を参照して、提示タイミング情報が許容ＯＫを示すかどうかを判断する。ステップＳ３９で“ＹＥＳ”であれば、つまり映像・音からの遅延が許容されている場合には、そのままステップＳ４３に進む。一方、ステップＳ３９で“ＮＯ”であれば、つまり映像・音からの遅延が許容されていない場合には、ステップＳ４１で、放出遅延時間を補正して、ステップＳ４３に進む。つまり、ステップＳ４１では、ＣＰＵ１４は放出遅延時間を短くする、すなわち放出タイミングを早くする。
【００８１】
ステップＳ４３では、空気砲３４から見た視聴者の顔（鼻）の方向を検出する。つまり、ＣＰＵ１４は、カメラ２２から入力される画像を解析して、視聴者の顔の方向を算出する。ただし、この実施例では、空気砲３４から放出される空気塊を視聴者の顔に衝突させるようにするため、空気砲３４から放出される空気塊の進行方向の位置を検出する必要がないため、カメラ２２（空気砲３４）を基準として、撮影画像（２次元画像）における顔の方向（２次元方向）を検出するようにしてある。また、カメラ２２から見た顔の方向は、ステップＳ３５で検出した水平方向の向きに設定され、このときの撮影画像に基づいて検出される。
【００８２】
続くステップＳ４５では、設定すべき空気砲３４の向き（向き情報）を一時的にメモリ１６のバッファ領域（バッファ領域１６ａ，１６ｂとは異なる領域）に
記憶する。次のステップＳ４７では、放出遅延時間＋１ポイントだけ空気塊データの書き込み位置ポインタ（３）を進める。続いて、ステップＳ４９で、空気塊データと、一時的に記憶しておいた空気砲の向き情報とをバッファ領域１６ｂに書き込む。その後、ステップＳ５１で、空気塊データの書き込み位置ポインタ（３）を元に戻し、ステップＳ５３で、空気塊データの書き込み位置ポインタ（３）を１ポイント進めて、図８に示したステップＳ７に戻る。
【００８３】
この実施例によれば、空気塊を提示する度に視聴者と空気砲との距離を検出して、映像や音と空気塊とを提示するタイミングを調整するので、視聴者と空気砲との位置関係が動的に変化するような場合であっても、適切に刺激を提示することができる。
【００８４】
また、この実施例では、空気塊の強度を変化させたり、種類の異なる匂いを付加したりするので、様々な刺激を提示することができる。
【００８５】
なお、この実施例では、空気塊を視聴者の顔に衝突させるようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、視聴者の手や足のような他の部位に空気塊を衝突させるようにしてもよい。かかる場合には、空気塊情報に、衝突させる部位の情報を記憶するようにしておき、空気砲から見た当該部位の方向を検出するようにすればよい。かかる場合には、刺激の提示の幅を広げることができる。ただし、画像から視聴者の手や足のような他の部位を検出する場合には、たとえば、上述の実施例で示しように頭部を検出し、検出した頭部の位置および大きさから手や足の位置を推定するようにすればよい。
【００８６】
また、この実施例では、ＤＶＤやビデオカセットテープのような記憶媒体にコンテンツが記憶されている場合について説明したが、コンテンツはコンピュータに内蔵されるＨＤＤのようなメモリに記憶されていてもよい。かかる場合には、たとえば、空気塊情報はメタ情報として映像・音データに関連してＨＤＤに記憶される。かかる場合には、コンピュータにインストールされたアプリケーションソフトによって映像・音データを再生し、必要に応じて、空気砲を駆動制御することができる。
【００８７】
さらに、この実施例では、視聴者と空気砲との距離を天井に設置したカメラで撮影された画像を解析して検出するようにしたが、距離を検出（測定）する方法はこれに限定されるべきではない。たとえば、コンピュータのモニタに映像を映し、視聴者がその映像を近くで見ている場合や一般のＴＶ受像機を鑑賞する時のように数メートル離れている程度である場合のように、視聴者と空気砲との距離が大まかでよい場合には、空気砲から見た視聴者の顔ないし鼻の方向を検出するために用いたカメラの画像を解析することにより、その距離を測定することもできる。かかる場合には、画像における視聴者の顔の大きさから、視聴者と空気砲との距離を推定（測定）することができる。また、カメラに代えて、赤外線センサ、超音波センサまたはレーザーレンジセンサを使用することにより、視聴者と空気砲との距離を測定することも可能である。かかる場合には、センサは、空気砲の近傍ないしそれと一体的に設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１はこの発明の一実施例の刺激提示装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示す空気砲の機械的な構成を示す斜視図である。
【図３】図３は図１に示す空気砲のクランク機構を示す図解図である。
【図４】図４は図１に示す空気砲から放出される空気塊の飛行距離の時間変化を示すグラフである。
【図５】図５は図１に示す刺激提示装置の適用例を示す図解図である。
【図６】図６はコンテンツの提示タイミングと空気砲の放出タイミングとの調整方法を説明するための図解図である。
【図７】図７は図１に示す刺激提示装置のコンピュータに内蔵されるメモリのバッファ領域を示す図解図である。
【図８】図８は図１に示すＣＰＵのコンテテンツの再生処理の一部を示すフロー図である。
【図９】図９は図１に示すＣＰＵのコンテテンツの再生処理の他の一部であって、図８に後続するフロー図である。
【図１０】図１０は図１に示すＣＰＵのコンテンツの再生処理のその他の一部であって、図９に後続するフロー図である。
【図１１】図１１は図１に示すＣＰＵのコンテンツの再生処理のさらに他の一部であって、図１０に後続するフロー図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  …刺激提示装置
１２  …コンピュータ
１４  …ＣＰＵ
２０，２２  …カメラ
２４  …モータドライバ
２６  …バブルコントローラ
２８  …コンテンツ再生装置
３０  …モニタ
３２  …スピーカ
３４  …空気砲
４０  …筐体
４０ａ  …ポンプ
４２  …小筒
４２ａ  …放出口
４４  …脚
４６  …ターンテーブル
４８  …クランク機構
４８ａ  …板
４８ｂ  …ピストン軸
４８ｃ  …クランクシャフト
４８ｄ  …カム
４８ｅ  …ガイド
【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】
2007252746.tif 000009
【図８】
2007252746.tif 000010
【図９】
2007252746.tif 000011
【図１０】
2007252746.tif 000012
【図１１】
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