(57)【要約】【課題】直感的な操作でオブジェクトを簡単に制御することができると共に、連続的にオブジェクトを動作させる際に入力状態を容易に維持することができる、新規な構造の入力処理装置、オブジェクト動作制御方法、オブジェクト動作制御をコンピュータに実行させるプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体を提供する。【解決手段】入力インターフェイス装置１２に設けられた複数のセンサ素子Ｃの各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点５４を仮想空間５２に配置する仮想配置手段５６と、仮想空間５２に配置された複数の仮想質点５４の重心位置：Ｐt を特定する仮想重心特定手段５８と、複数のセンサ素子Ｃの計測値の変化に応じて重心位置：Ｐt の変化を求める変位検出手段６０と、変位検出手段６０で求められた重心位置：Ｐt の変化に応じてオブジェクト５０の動作制御用の信号を出力する動作信号出力手段７２とを、設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサ素子を備えた入力インターフェイス装置を有しており、該入力インターフェイス装置に及ぼされた外力を該センサ素子で計測した計測値に基づいてオブジェクトの動作制御用の信号を出力する入力処理装置であって、
前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を仮想空間に配置する仮想配置手段と、
前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心特定手段と、
前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出手段と、
前記変位検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力手段と
を、備えることを特徴とする入力処理装置。
【請求項２】
前記変位検出手段が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出手段を含んでいると共に、
前記動作信号出力手段が、前記変位方向検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力手段を含んでいる請求項１に記載の入力処理装置。
【請求項３】
前記変位検出手段が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出手段を含んでいると共に、
前記動作信号出力手段が、前記変位量検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力手段を含んでいる請求項１又は２に記載の入力処理装置。
【請求項４】
前記入力インターフェイス装置には偶数個の前記センサ素子が左右に並んで配設されており、前記仮想配置手段において、それら偶数個のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された前記複数の仮想質点が前記仮想空間の左右端に同数ずつ分配されて配置される請求項１〜３の何れか１項に記載の入力処理装置。
【請求項５】
前記入力インターフェイス装置が左右一対とされて、該左の入力インターフェイス装置と該右の入力インターフェイス装置には互いに同数の前記センサ素子が配設されており、
前記仮想配置手段において、該左の入力インターフェイス装置に配設された該センサ素子の計測値に応じて質量を設定された前記仮想質点が前記仮想空間の左端に配置されると共に、該右の入力インターフェイス装置に配設された該センサ素子の計測値に応じて質量を設定された別の前記仮想質点が該仮想空間の右端に配置される請求項１〜４の何れか１項に記載の入力処理装置。
【請求項６】
前記入力インターフェイス装置には偶数個の前記センサ素子が上下に並んで配設されており、
前記仮想配置手段において、それら偶数個のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された前記複数の仮想質点が前記仮想空間の上下端に同数ずつ分配されて配置される請求項１〜５の何れか１項に記載の入力処理装置。
【請求項７】
前記入力インターフェイス装置が荷重入力面を有するゲルエラストマ製の荷重伝達部を有しており、該荷重伝達部を介して前記センサ素子に荷重が伝達される請求項１〜６の何れか１つに記載の入力処理装置。
【請求項８】
前記荷重伝達部が前記センサ素子の全体を包囲するように配置されている請求項７に記載の入力処理装置。
【請求項９】
前記入力インターフェイス装置には前記荷重入力面を被覆するカバー層が設けられており、該カバー層が伸縮性を有する布及び樹脂フィルムの少なくとも一方で構成されている請求項７又は８に記載の入力処理装置。
【請求項１０】
前記センサ素子が、誘電性の弾性材で形成された誘電体層の両面に一対の電極膜を設けた静電容量型センサ素子を含んでいる請求項１〜９の何れか１項に記載の入力処理装置。
【請求項１１】
前記センサ素子が、絶縁性の弾性材に導電性フィラーを混合してなるセンサ薄膜の両面に一対の電極膜を設けた抵抗変化型センサ素子を含んでいる請求項１〜１０の何れか１項に記載の入力処理装置。
【請求項１２】
入力インターフェイス装置に設けられた複数のセンサ素子の計測値に基づいてオブジェクトの動作を制御するオブジェクト動作制御方法であって、
前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を、仮想空間に配置する仮想配置段階と、
前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心特定段階と、
前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出段階と、
該変位検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力段階と
を、有することを特徴とするオブジェクト動作制御方法。
【請求項１３】
前記変位検出段階が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出段階を含んでいると共に、
前記動作信号出力段階が、前記変位方向検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力段階を含んでいる請求項１２に記載のオブジェクト動作制御方法。
【請求項１４】
前記変位検出段階が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出段階を含んでいると共に、
前記動作信号出力段階が、前記変位量検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力段階を含んでいる請求項１２又は１３に記載のオブジェクト動作制御方法。
【請求項１５】
入力インターフェイス装置に設けられた複数のセンサ素子の計測値に基づいてオブジェクトの動作をコンピュータに制御させるためのプログラムであって、
前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を仮想空間に配置する仮想配置手順と、
前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心位置特定手順と、
前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出手順と、
該変位検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力手順と
を、前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
前記変位検出手順が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出手順を含んでいると共に、
前記動作信号出力手順が、前記変位方向検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力手順を含んでいる請求項１５に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記変位検出手順が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出手順を含んでいると共に、
前記動作信号出力手順が、前記変位量検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力手順を含んでいる請求項１５又は１６に記載のプログラム。
【請求項１８】
請求項１５〜１７の何れか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者が入力部に加える荷重をセンサ素子で計測して、計測値に基づいてオブジェクトの動作を制御する、入力処理装置及びオブジェクト動作制御方法と、オブジェクト動作制御をコンピュータに実行させるためのプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ゲーム空間に配置されたオブジェクト（アバター）を制御するために、従来では、特開２００７−２８９５２９号公報（特許文献１）に示されているようなゲームコントローラが、入力インターフェイス装置として採用されている。
【０００３】
ところで、ゲームコントローラには、複数のボタンやスティックが設けられており、それらを指先で操作することにより、オブジェクトに所定の動作を行わせる等といった制御を実行することが可能とされている。
【０００４】
しかし、このような従来のゲームコントローラでは、直感的に操作することは難しく、ゲーム空間のオブジェクトを自在に操作するためには、ゲームコントローラの取扱いに習熟する必要があった。その結果、ゲームコントローラの取扱いに習熟していないと、思い通りに操作できないことでゲームの興趣が減じられて、ゲームを止めてしまう等といった問題があった。また、ゲームが変わると、ゲームコントローラのボタンやスティックに割り当てられたオブジェクトの動作が変わることから、ゲームコントローラの取扱いに習熟していたとしても、入力とオブジェクトの動作との複雑な対応関係をゲーム毎に覚える必要があった。
【０００５】
なお、パーソナルコンピュータのマウスのように、使用者が実際に動かした方向と量を光学センサ等で読み取って、動かした方向や量に応じてカーソル等のオブジェクトを動作させる入力インターフェイス装置もある。しかし、このような入力インターフェイス装置は、モニターの端から端までといった狭い範囲内でオブジェクトを動かすような場合には適当であるが、広大な仮想の空間でオブジェクトを連続的に移動させるような場合には、連続的な動作が難しくなると共に、使用者の負担が大きくなることから、適当とは言い難かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８９５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、直感的な操作でオブジェクトを簡単に制御することができると共に、仮想空間内で長時間に亘って連続的にオブジェクトを動作させるような場合にも入力状態を容易に維持することができる、新規な構造の入力処理装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、オブジェクト動作制御方法と、オブジェクト動作制御をコンピュータに実行させるプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体を提供することも、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の第１の態様は、複数のセンサ素子を備えた入力インターフェイス装置を有しており、該入力インターフェイス装置に及ぼされた外力を該センサ素子で計測した計測値に基づいてオブジェクトの動作制御用の信号を出力する入力処理装置であって、前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を仮想空間に配置する仮想配置手段と、前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心特定手段と、前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出手段と、前記変位検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力手段とを、備えることを特徴とする。
【００１０】
第１の態様に従う構造の入力処理装置では、入力インターフェイス装置に力を加えて、或いは入力インターフェイス装置に加えていた力を低減乃至は解除して、複数のセンサ素子の計測値のバランスを変化させることにより、仮想空間において仮想質点の重心位置が変化して、その変化に応じたオブジェクトの動作制御用の信号を出力する。それ故、使用者は、入力インターフェイス装置の特定の部位に力を加えるという簡単な操作により、実空間やゲーム空間等においてオブジェクトを動作させることができる。
【００１１】
特に、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置と、仮想空間における仮想質点の配置を、使用者が容易に把握し得るように設定して対応付けることで、使用者が仮想空間における仮想質点の重心位置を簡単にコントロール可能となる。その結果、センサ素子の配置とオブジェクトの動作との対応を記憶するという面倒な作業を簡略化することができて、使用者の負担を軽減することができると共に、オブジェクトの直感的な操作を実現することができる。このように直感的な操作が可能とされることで、使用者の反射的な動作がオブジェクトの動作に反映されることから、例えばゲームコントローラとして利用すればゲームの興趣を増すことができる。
【００１２】
また、本態様の入力処理装置は、各センサ素子の計測値に応じて各仮想質点の質量を設定して仮想空間に配置し、それら仮想質点の重心位置に基づいてオブジェクトの動作制御用の信号を出力することから、特にオブジェクトの移動を制御する場合に有効である。即ち、仮想空間における仮想質点の重心位置の移動を、実空間やゲーム空間等におけるオブジェクトの移動と対応付けることで、オブジェクトの移動を簡単に制御することができる。
【００１３】
また、初期の重心位置に対する重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に一定の力を加え続けることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。一方、前回の重心位置に対する今回の重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に加える力を徐々に強める、或いは加えていた力を徐々に弱めることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。このように、オブジェクトの動作の継続を簡単な操作で指示することができることから、オブジェクトを長距離に亘って継続的に移動させる等の場合にも、使用者に過大な負担を強いることなく、容易にオブジェクトの移動状態を維持することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の入力処理装置において、前記変位検出手段が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出手段を含んでいると共に、前記動作信号出力手段が、前記変位方向検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力手段を含んでいるものである。
【００１５】
第２の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位方向に応じて、オブジェクトの移動方向が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさ（複数のセンサ素子に及ぼす外力のバランス）を変化させることによって、オブジェクトの移動方向を簡単に設定することができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の入力処理装置において、前記変位検出手段が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出手段を含んでいると共に、前記動作信号出力手段が、前記変位量検出手段で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力手段を含んでいるものである。
【００１７】
第３の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位量に応じて、オブジェクトの移動量が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさを変化させることによって、オブジェクトの移動の速さ（単位時間当たりの移動量）等を簡単に調節することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載の入力処理装置において、前記入力インターフェイス装置には偶数個の前記センサ素子が左右に並んで配設されており、前記仮想配置手段において、それら偶数個のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された前記複数の仮想質点が前記仮想空間の左右端に同数ずつ分配されて配置されるものである。
【００１９】
第４の態様によれば、左右に並んで配設された偶数個のセンサ素子に対して、左側のセンサ素子に加えられる力を右側のセンサ素子に加えられる力よりも大きくすることで、仮想質点の重心位置を仮想空間上で左に変位させることができる。反対に右側のセンサ素子に加えられる力を左側のセンサ素子に加えられる力よりも大きくすることで、仮想質点の重心位置を仮想空間上で右に変位させることができる。このように、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置と、仮想空間における仮想質点の重心位置との間に、明瞭且つ簡単な関係性を持たせることにより、直感的な操作を実現することができる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか１つの態様に記載された入力処理装置において、前記入力インターフェイス装置が左右一対とされて、該左の入力インターフェイス装置と該右の入力インターフェイス装置には互いに同数の前記センサ素子が配設されており、前記仮想配置手段において、該左の入力インターフェイス装置に配設された該センサ素子の計測値に応じて質量を設定された前記仮想質点が前記仮想空間の左端に配置されると共に、該右の入力インターフェイス装置に配設された該センサ素子の計測値に応じて質量を設定された別の前記仮想質点が該仮想空間の右端に配置されるものである。
【００２１】
第５の態様によれば、入力インターフェイス装置自体が左右一対とされていることから、例えば左の入力インターフェイス装置を左手で把持して入力することで、仮想質点の重心位置が仮想空間上で左に変位すると共に、右の入力インターフェイス装置に右手で把持して入力することで、仮想質点の重心位置が仮想空間上で右に変位する。このように、仮想質点の重心位置の左右方向での制御を、左右の手や足での操作に割り当てることで、より直感的に制御することができると共に、左右の入力を完全に切り分けることで正確に計測することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れか１つの態様に記載された入力処理装置において、前記入力インターフェイス装置には偶数個の前記センサ素子が上下に並んで配設されており、前記仮想配置手段において、それら偶数個のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された前記複数の仮想質点が前記仮想空間の上下端に同数ずつ分配されて配置されるものである。
【００２３】
第６の態様によれば、上下に並んで配設された偶数個のセンサ素子に対して、上側のセンサ素子に加えられる力を下側のセンサ素子に加えられる力よりも大きくすることで、仮想質点の重心位置を仮想空間上で上に変位させることができる。反対に下側のセンサ素子に加えられる力を上側のセンサ素子に加えられる力よりも大きくすることで、仮想質点の重心位置を仮想空間上で下に変位させることができる。このように、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置と、仮想空間における仮想質点の重心位置との間に、明瞭且つ簡単な関係性を持たせることにより、直感的な操作を実現することができる。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れか１つの態様に記載された入力処理装置において、前記入力インターフェイス装置が荷重入力面を有するゲルエラストマ製の荷重伝達部を有しており、該荷重伝達部を介して前記センサ素子に荷重が伝達されるものである。
【００２５】
第７の態様によれば、入力インターフェイス装置の荷重入力面がゲルエラストマ製の荷重伝達部に設けられていることから、入力部分にゲルエラストマに特有の軟らかな触感が得られる。それ故、従来の入力インターフェイス装置にはない優れた触感によって、長時間の使用による身体の疲労や痛みといった負担を低減することができる。しかも、ゲルエラストマ製の荷重伝達部は、小さな力で容易に変形することから、力の弱い使用者が操作した場合にも充分に変形して、入力がセンサ素子に対して有効に伝達される。更に、ゲルエラストマは、入力に対して優れた追従性を有すると共に、入力解除時には速やかに元の形状に復帰する。それ故、入力に対する優れた応答性と、短時間で繰り返す入力に対して、安定した応答を得ることができる。
【００２６】
また、柔軟な荷重伝達部を介してセンサ素子に入力が伝達されることから、センサ素子が荷重伝達部で保護されて、耐久性の向上が図られる。
【００２７】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載された入力処理装置において、前記荷重伝達部が前記センサ素子の全体を包囲するように配置されているものである。
【００２８】
第８の態様によれば、センサ素子の全体がゲルエラストマ製の柔軟な荷重伝達部で保護されることから、他部材の接触等によるセンサ素子の損傷が防止されて、耐久性が確保される。しかも、手で握って使用する場合等では、手に触れる部分の全体が触感に優れた荷重伝達部とされることから、負担の低減が効果的に実現される。
【００２９】
本発明の第９の態様は、第７又は第８の態様に記載された入力処理装置において、前記入力インターフェイス装置には前記荷重入力面を被覆するカバー層が設けられており、該カバー層が伸縮性を有する布及び樹脂フィルムの少なくとも一方で構成されているものである。
【００３０】
第９の態様によれば、伸縮性を有するカバー層が設けられることで、荷重伝達部の変形を阻害することなく、荷重入力面を保護することができて、耐久性の向上が図られる。なお、好適には、カバー層は、荷重入力面だけでなく、荷重伝達部の表面全体を覆うように設けられていることが望ましく、これによって、荷重伝達部の耐久性がより効果的に確保される。
【００３１】
本発明の第１０の態様は、第１〜第９の何れか１つの態様に記載された入力処理装置において、前記センサ素子が、誘電性の弾性材で形成された誘電体層の両面に一対の電極膜を設けた静電容量型センサ素子を含んでいるものである。
【００３２】
第１０の態様によれば、変形に対する計測精度に優れた静電容量型センサ素子を採用することにより、使用者の入力を高精度に且つ優れた信頼性で計測して、オブジェクトの動作を制御することができる。しかも、静電容量型センサ素子は、温度変化に対する計測値の誤差が小さく、且つ容易に補正可能であることから、長時間の使用によって入力インターフェイス装置の温度に変化が生じたとしても、計測精度の低下が抑えられる。更に、静電容量型センサ素子を採用することにより、繰り返しの入力に対して優れた耐久性を得ることができる。
【００３３】
本発明の第１１の態様は、第１〜第１０の何れか１つの態様に記載された入力処理装置において、前記センサ素子が、絶縁性の弾性材に導電性フィラーを混合してなるセンサ薄膜の両面に一対の電極膜を設けた抵抗変化型センサ素子を含んでいるものである。
【００３４】
第１１の態様によれば、入力に対して抵抗値の変化が鋭敏に応答することから、抵抗変化型センサ素子を採用することで、入力に対する応答性に優れた入力インターフェイス装置を実現できる。しかも、抵抗変化型センサ素子を採用すれば、直流の計測回路を採用可能であることから、簡易且つ安価に入力インターフェイス装置を得ることができる。
【００３５】
本発明の第１２の態様は、入力インターフェイス装置に設けられた複数のセンサ素子の計測値に基づいてオブジェクトの動作を制御するオブジェクト動作制御方法であって、前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を、仮想空間に配置する仮想配置段階と、前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心特定段階と、前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出段階と、該変位検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力段階とを、有することを特徴とする。
【００３６】
第１２の態様に従うオブジェクト動作制御方法によれば、使用者は、入力インターフェイス装置の特定の部位に力を加えるという簡単な操作により、実空間やゲーム空間等でのオブジェクトの動作を制御することができる。
【００３７】
特に、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置と、仮想空間における仮想質点の配置を、使用者が容易に把握し得るように設定して対応付けることで、使用者が仮想空間における仮想質点の重心位置を簡単にコントロール可能となる。その結果、センサ素子の配置とオブジェクトの動作との対応を記憶するという面倒な作業を簡略化することができて、使用者の負担を軽減することができると共に、オブジェクトの直感的な操作を実現することができる。このように直感的な操作が可能とされることで、使用者の反射的な動作がオブジェクトの動作に反映されることから、例えばゲームコントローラとして利用すればゲームの興趣を増すことができる。
【００３８】
また、各センサ素子の計測値に応じて各仮想質点の質量を設定して仮想空間に配置し、それら仮想質点の重心位置に基づいてオブジェクトの動作制御用の信号を出力することから、特にオブジェクトの移動を制御する場合に有効である。即ち、仮想空間における仮想質点の重心位置の移動を、実空間やゲーム空間等におけるオブジェクトの移動と対応付けることで、オブジェクトの移動を簡単に制御することができる。
【００３９】
また、初期の重心位置に対する重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に一定の力を加え続けることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。一方、前回の重心位置に対する今回の重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に加える力を徐々に強める、或いは加えていた力を徐々に弱めることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。このように、オブジェクトの動作の継続を簡単な操作で指示することができることから、オブジェクトを長距離に亘って継続的に移動させる等の場合にも、使用者に過大な負担を強いることなく、容易にオブジェクトの移動状態を維持することができる。
【００４０】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に記載されたオブジェクト動作制御方法において、前記変位検出段階が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出段階を含んでいると共に、前記動作信号出力段階が、前記変位方向検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力段階を含んでいるものである。
【００４１】
第１３の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位方向に応じて、オブジェクトの移動方向が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさ（複数のセンサ素子に及ぼす外力のバランス）を変化させることによって、オブジェクトの移動方向を簡単に設定することができる。
【００４２】
本発明の第１４の態様は、第１２又は第１３の態様に記載されたオブジェクト動作制御方法において、前記変位検出段階が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出段階を含んでいると共に、前記動作信号出力段階が、前記変位量検出段階で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力段階を含んでいるものである。
【００４３】
第１４の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位量に応じて、オブジェクトの移動量が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさを変化させることによって、オブジェクトの移動の速さ（単位時間当たりの移動量）等を簡単に調節することができる。
【００４４】
本発明の第１５の態様は、入力インターフェイス装置に設けられた複数のセンサ素子の計測値に基づいてオブジェクトの動作をコンピュータに制御させるためのプログラムであって、前記入力インターフェイス装置に設けられた前記複数のセンサ素子の各計測値に応じて質量を設定された複数の仮想質点を仮想空間に配置する仮想配置手順と、前記仮想空間に配置された前記複数の仮想質点の重心位置を特定する仮想重心位置特定手順と、前記複数のセンサ素子の計測値の変化に応じて前記複数の仮想質点の重心位置の変化を求める変位検出手順と、該変位検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心位置の変化に応じて前記オブジェクトの動作制御用の信号を出力する動作信号出力手順とを、前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【００４５】
このような第１５の態様に従うプログラムによれば、使用者は、入力インターフェイス装置の特定の部位に力を加えるという簡単な操作により、実空間やゲーム空間等でのオブジェクトの動作を制御することができる。
【００４６】
特に、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置と、仮想空間における仮想質点の配置を、使用者が容易に把握し得るように設定して対応付けることで、使用者が仮想空間における仮想質点の重心位置を簡単にコントロール可能となる。その結果、センサ素子の配置とオブジェクトの動作との対応を記憶するという面倒な作業を簡略化することができて、使用者の負担を軽減することができると共に、オブジェクトの直感的な操作を実現することができる。このように直感的な操作が可能とされることで、使用者の反射的な動作がオブジェクトの動作に反映されることから、例えばゲームコントローラとして利用すればゲームの興趣を増すことができる。
【００４７】
また、各センサ素子の計測値に応じて各仮想質点の質量を設定して仮想空間に配置し、それら仮想質点の重心位置に基づいてオブジェクトの動作制御用の信号を出力することから、特にオブジェクトの移動を制御する場合に有効である。即ち、仮想空間における仮想質点の重心位置の移動を、実空間やゲーム空間等におけるオブジェクトの移動と対応付けることで、オブジェクトの移動を簡単に制御することができる。
【００４８】
また、初期の重心位置に対する重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に一定の力を加え続けることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。一方、前回の重心位置に対する今回の重心位置の変化に応じてオブジェクトの動作制御用の信号を出力するようにすれば、センサ素子に加える力を徐々に強める、或いは加えていた力を徐々に弱めることで、オブジェクトの動作を容易に継続させることができる。このように、オブジェクトの動作の継続を簡単な操作で指示することができることから、オブジェクトを長距離に亘って継続的に移動させる等の場合にも、使用者に過大な負担を強いることなく、容易にオブジェクトの移動状態を維持することができる。
【００４９】
本発明の第１６の態様は、第１５の態様に記載されたプログラムにおいて、前記変位検出手順が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位方向を求める変位方向検出手順を含んでいると共に、前記動作信号出力手順が、前記変位方向検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位方向に応じて前記オブジェクトの移動方向制御用の信号を出力する移動方向信号出力手順を含んでいるものである。
【００５０】
第１６の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位方向に応じて、オブジェクトの移動方向が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさ（複数のセンサ素子に及ぼす外力のバランス）を変化させることによって、オブジェクトの移動方向を簡単に設定することができる。
【００５１】
本発明の第１７の態様は、第１５又は第１６の態様に記載されたプログラムにおいて、前記変位検出手順が、前記仮想空間における前記複数の仮想質点の重心の変位量を求める変位量検出手順を含んでいると共に、前記動作信号出力手順が、前記変位量検出手順で求められた前記複数の仮想質点の重心の変位量に応じて前記オブジェクトの移動量制御用の信号を出力する移動量信号出力手順を含んでいるものである。
【００５２】
第１７の態様によれば、仮想空間における仮想質点の重心位置の変位量に応じて、オブジェクトの移動量が決定されることから、使用者は入力インターフェイス装置の各センサ素子に及ぼす外力の大きさを変化させることによって、オブジェクトの移動の速さ（単位時間当たりの移動量）等を簡単に調節することができる。
【００５３】
本発明の第１８の態様は、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体において、第１５〜第１７の何れか１つの態様に記載されたプログラムを記録したことを特徴とする。
【００５４】
第１８の態様によれば、第１５〜第１７の何れか１つの態様に示されたプログラムを記録した情報記録媒体をコンピュータに読み取らせて実行させることにより、上述の如き作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、使用者は入力インターフェイス装置に加える力の大きさや位置を変化させるという簡単な操作によってオブジェクトの動作を制御することが可能となる。しかも、入力インターフェイス装置におけるセンサ素子の配置や仮想空間における仮想質点の配置を工夫することで、使用者の直感的な操作を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の１実施形態としての入力処理装置を示す斜視図。
【図２】図１に示された入力処理装置の構成を示すブロック図。
【図３】図１に示された入力処理装置を構成する入力インターフェイス装置を示す斜視図。
【図４】図３に示された入力インターフェイス装置の縦断面図であって、図２のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】図１に示された入力処理装置を構成するコンピュータがオブジェクトの動作を制御するための処理を説明するフローチャート。
【図６】仮想空間に仮想質点が配置されて重心が求められた状態を示す図。
【図７】図６に示された重心位置の変化に基づいたディスプレイ上でのオブジェクトの移動を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
図１，図２には、本発明の１実施形態として、入力処理装置１０が示されている。入力処理装置１０は、入力インターフェイス装置１２と、処理装置本体１４とを含んで構成されている。そして、入力インターフェイス装置１２と処理装置本体１４が有線又は無線で電気的に接続されていると共に、処理装置本体１４が表示手段としてのディスプレイ１６に有線又は無線で電気的に接続されており、使用者が入力インターフェイス装置１２に加える力に応じて処理装置本体１４が後述するオブジェクト５０の動作制御用の信号を出力して、ディスプレイ１６に表示されたオブジェクト５０の動作を制御するようになっている。なお、図２において、入力インターフェイス装置１２と処理装置本体１４とディスプレイ１６の大きさの比率は、実際とは異なる。また、図２では、入力インターフェイス装置１２だけが縦断面で示されている。また、以下の説明において、左右とは、水平方向をいうものであって、特に本実施形態では、使用者の左右方向をいう。更に、上下とは、鉛直上下方向をいう。
【００５９】
入力インターフェイス装置１２は、図１に示されているように、互いに略同一構造とされた左の入力インターフェイス装置１２Ｌと右の入力インターフェイス装置１２Ｒとの一対で構成されており、それぞれが片手で把持し得る直径の略円筒形状を有している。より詳細には、入力インターフェイス装置１２は、図３，図４に示されているように、柔軟な荷重伝達部１８に、静電容量型センサ２０が埋設された構造を有している。なお、図３，図４では、静電容量型センサ２０と後述する保護カバー２４及びフィルム部材４４の厚さが誇張されている。
【００６０】
荷重伝達部１８は、略円柱形状を呈しており、その側面が荷重入力面２２とされている。また、荷重伝達部１８は、柔軟なゲルエラストマで形成されている。このゲルエラストマは、例えば、スチレン系の熱可塑性エラストマにパラフィン系プロセスオイルを配合したものが採用される。荷重伝達部１８の形成材料とされるゲルエラストマの組成は特に限定されるものではないが、柔軟性に優れた荷重伝達部１８を実現するためには、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマとパラフィン系プロセスオイルが１：９の割合で配合されたゲルエラストマ等が好適に採用される。なお、荷重伝達部１８の形成材料とされるゲルエラストマのちょう度は、１０以上且つ１１０以下であることが望ましく、より好適には２５以上且つ７０以下の範囲で設定される。
【００６１】
また、荷重伝達部１８には、カバー層としての保護カバー２４が被せられている。保護カバー２４は、伸縮可能な布や樹脂フィルムで形成された袋状の部材であって、本実施形態ではポリエステル及びポリウレタンによって形成された伸縮布によって形成されている。そして、荷重伝達部１８の表面の全体（荷重入力面２２を含む）を覆うように取り付けられている。換言すれば、荷重伝達部１８は、袋状とされた保護カバー２４に収容されており、保護カバー２４から脱落しないように保持されている。なお、荷重伝達部１８がオイル成分（パラフィン系プロセスオイル等）を配合された材料で形成されている場合には、保護カバー２４が耐油性を有する材料で形成されることが望ましい。
【００６２】
また、荷重伝達部１８には、静電容量型センサ２０が埋設されている。静電容量型センサ２０は、誘電性の弾性材で形成された誘電体層２６を備えており、その両面に一対の電極膜（表側電極膜１Ｘ，２Ｘと裏側電極膜１Ｙの各一方）が設けられている。
【００６３】
誘電体層２６は、略長方形のシート状を呈しており、ゴムや熱可塑性エラストマといった誘電性の弾性材で形成されている。なお、誘電体層２６の形成材料は、誘電性の弾性材であれば特に限定されるものではないが、静電容量型センサ２０のキャパシタンスを大きくするために、比誘電率が高いものが望ましく、例えば、常温での比誘電率が３以上、より好適には５以上のものが採用される。
【００６４】
誘電体層２６の形成材料としては、例えば、エステル基，カルボキシル基，水酸基，ハロゲン基，アミド基，スルホン基，ウレタン基，ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマや、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマが好適に採用される。更に、エラストマのヤング率を小さく設定することで、微小な外力を計測し得る静電容量型センサ２０を実現する等、求められる計測感度や計測可能レンジに応じて、エラストマのヤング率は適当に設定される。
【００６５】
より具体的には、誘電体層２６の形成材料として、例えば、シリコーンゴム，アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム，アクリルゴム，エピクロロヒドリンゴム，クロロスルホン化ポリエチレン，塩素化ポリエチレン，ウレタンゴム等が好適に採用される。本実施形態の誘電体層２６は、発泡性のウレタンによって形成されている。
【００６６】
また、誘電体層２６の上面に表側電極膜１Ｘ，２Ｘが設けられていると共に、下面に裏側電極膜１Ｙが設けられている。
【００６７】
表側電極膜１Ｘ，２Ｘは、導電性フィラーを散在させた導電性ゴムで形成されており、薄肉長手の帯状とされている。また、２つ表側電極膜１Ｘ，２Ｘが、短手方向で所定距離を隔てて隣り合うように並列に配設されており、それぞれ左右方向を長手として延びている。更に、表側電極膜１Ｘ，２Ｘからは、表側配線１ｘ，２ｘの各一つが延び出している。表側配線１ｘ，２ｘは、表側電極膜１Ｘ，２Ｘの左端からそれぞれ延び出しており、中間で屈曲して後方に向かって延びている。更にまた、表側配線１ｘ，２ｘの後端には、表側配線用コネクタ２８が設けられており、後述するコンピュータ４６に対して配線を介して電気的に接続されている。
【００６８】
なお、表側電極膜１Ｘ，２Ｘおよび表側配線１ｘ，２ｘは、表側絶縁フィルム３０上に設けられている。表側絶縁フィルム３０は、絶縁性の合成樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）等で形成された薄膜であって、略長方形の電極印刷部３２と、電極印刷部３２の左辺（図２中、左端）から突出して後方（図２中、下方向）に延び出す配線印刷部３４とを備えている。本実施形態では、表側電極膜１Ｘ，２Ｘおよび表側配線１ｘ，２ｘは、調製されたゴムコンパウンドに有機溶剤を添加したものに導電性フィラーとしてのカーボンブラックを混合し、更に印刷用溶剤を添加したゴム系導電性塗料が、スクリーン印刷やインクジェット印刷，フレキソ印刷，グラビア印刷，パッド印刷，リソグラフィー等の方法で、表側絶縁フィルム３０の下面に所定の形状で印刷されることによって形成されている。
【００６９】
裏側電極膜１Ｙは、表側電極膜１Ｘ，２Ｘと同一の材料で形成されており、表側電極膜１Ｘ，２Ｘよりも幅広且つ長尺の長方形とされている。また、裏側電極膜１Ｙは、前後方向を長手として表側電極膜１Ｘ，２Ｘと略直交するように延びている。更に、裏側電極膜１Ｙからは、裏側配線１ｙが延び出している。裏側配線１ｙは、裏側電極膜１Ｙの前端から延び出しており、中間で屈曲して左方に向かって延びている。更にまた、裏側配線１ｙの左端には、裏側配線用コネクタ３６が設けられており、表側配線用コネクタ２８と同様に、後述するコンピュータ４６に対して配線を介して電気的に接続されている。
【００７０】
なお、裏側電極膜１Ｙおよび裏側配線１ｙは、裏側絶縁フィルム３８上に設けられている。裏側絶縁フィルム３８は、表側絶縁フィルム３０と同様の絶縁性材料で形成された薄膜であって、略長方形の電極印刷部４０と、電極印刷部４０の前辺（図２中、上端）から突出して左方（図２中、左方向）に延び出す配線印刷部４２とを備えている。本実施形態では、裏側電極膜１Ｙおよび裏側配線１ｙは、表側電極膜１Ｘ，２Ｘおよび表側配線１ｘ，２ｘと同様のゴム系導電性塗料が、表側電極膜１Ｘ，２Ｘおよび表側配線１ｘ，２ｘと同様の印刷方法で、裏側絶縁フィルム３８の上面に所定の形状で印刷されることによって形成されている。なお、図２では、荷重伝達部１８と誘電体層２６と表側絶縁フィルム３０が、何れも透明化されて外形線だけで示されており、表裏の電極膜１Ｘ，２Ｘ，１Ｙ及び配線１ｘ，２ｘ，１ｙが図示されている。
【００７１】
そして、表側電極膜１Ｘ，２Ｘおよび表側配線１ｘ，２ｘを設けられた表側絶縁フィルム３０が誘電体層２６の上面に重ね合わされると共に、裏側電極膜１Ｙおよび裏側配線１ｙを設けられた裏側絶縁フィルム３８が誘電体層２６の下面に重ね合わされて、静電容量型センサ２０が形成されている。図２中で斜線を付して示されているように、この静電容量型センサ２０において、表側電極膜１Ｘ，２Ｘと裏側電極膜１Ｙは誘電体層２６を挟んで部分的に重なり合って、重なり合う部分にそれぞれ静電容量型センサ素子としての計測部Ｃが形成されている。各静電容量型センサ２０には、図１に示された使用状態で偶数個の計測部Ｃが上下に並んで配置されていることが望ましく、本実施形態の静電容量型センサ２０では、２つの計測部Ｃが上下に所定距離を隔てて配置されている。なお、表側電極膜１Ｘと裏側電極膜１Ｙの対向部分に計測部Ｃ11が形成されていると共に、表側電極膜２Ｘと裏側電極膜１Ｙの対向部分に計測部Ｃ21が形成されている。また、左右一対の入力インターフェイス装置１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ２つの計測部Ｃ11，Ｃ21が設けられていることから、以下の説明では必要に応じて、左の入力インターフェイス装置１２の計測部にＬＣの符号を付すと共に、右の入力インターフェイス装置１２の計測部にＲＣの符号を付す。
【００７２】
かくの如き構造とされた静電容量型センサ２０は、荷重伝達部１８によって周囲を全体に亘って囲まれている。即ち、荷重伝達部１８に予め形成された切り込み（凹所）に静電容量型センサ２０を挿入したり、荷重伝達部１８を半円筒形状の２つの部分に分割してそれらの間に静電容量型センサ２０を挟み込む等して、静電容量型センサ２０が荷重伝達部１８内に埋設されている。
【００７３】
なお、本実施形態では、静電容量型センサ２０と荷重伝達部１８の間に中間層としてのフィルム部材４４が配設されている。このフィルム部材４４は、薄肉のウレタンフィルムなどで形成された伸縮性と耐油性を有する部材とされている。そして、静電容量型センサ２０と荷重伝達部１８の間に介装されることで、オイル成分を含んだ荷重伝達部１８に対して静電容量型センサ２０が直接接触することに起因した耐久性の低下が防止されている。
【００７４】
そして、使用者が入力インターフェイス装置１２を手で握って、荷重伝達部１８の荷重入力面２２（外周面）に握力を及ぼすことにより、静電容量型センサ２０の計測部Ｃに対して一対の電極膜Ｘ，Ｙの接近方向に力が伝達される。これにより、誘電体層２６が弾性変形して、一対の電極膜Ｘ，Ｙが対向方向で接近して、計測部Ｃの静電容量の計測値が変化することから、使用者の入力が計測部Ｃの静電容量の計測値の変化として検出される。
【００７５】
また、静電容量型センサ２０の配線用コネクタ２８，３６に接続された配線は、処理装置本体１４に対して電気的に接続されており、正弦波状の交流電圧乃至は矩形波電圧が処理装置本体１４の電源回路４５から静電容量型センサ２０の各検出部Ｃに印加されるようになっていると共に、静電容量型センサ２０を構成する各計測部Ｃの計測値が処理装置本体１４に送信されるようになっている。この処理装置本体１４は、上述の電源回路４５に加えて、中央演算装置（ＣＰＵ）や画像演算装置（ＧＰＵ）等の各種マイクロプロセッサやＩＣメモリ等の電気電子機器を有するコンピュータ４６と、図示しない光学ディスクやメモリカード等の情報記録媒体を読み取るための読取手段４８を備えている。
【００７６】
そして、コンピュータ４６は、読取手段４８が光学ディスクやメモリカード（情報記録媒体）から読み出したプログラムおよび各種設定データや、入力インターフェイス装置１２から受信したデータ等に基づいて演算を実行することにより、画像の表示制御信号を生成してディスプレイ１６に送信する。これによって、ディスプレイ１６に表示されたオブジェクト５０が動作を実行するように表示制御される。
【００７７】
ここにおいて、コンピュータ４６は、静電容量型センサ２０の各計測部Ｃの計測値に基づいて、オブジェクト５０の動作制御用の信号を出力するための処理を実行して、オブジェクト５０の動作制御を行うようになっている。このコンピュータ４６が実行するプログラムについて、図５のフローチャートに基づいて以下に説明する。なお、以下の手順をコンピュータ４６に実行させるためのプログラムは、予めコンピュータ４６に記憶させてあっても良いし、光学ディスクやメモリカード等の情報記録媒体に記録しておいて必要に応じて読取手段４８によってコンピュータ４６に読み取らせても良い。
【００７８】
先ず、コンピュータ４６は、ステップ（以下、Ｓ）１において、計測回数：ｔをリセットしてｔ＝０に設定する。これにより、以下のＳ２〜Ｓ５の手順を初期設定として実行する。なお、初期設定は、入力インターフェイス装置１２に外力が及ぼされていない状態で実行されることが望ましいことから、入力インターフェイス装置１２を操作しないように、ディスプレイ１６による文字の表示等によって使用者に警告する。
【００７９】
次に、コンピュータ４６は、Ｓ２において、図６に示されているような仮想空間５２を構築する手順を実行する。この仮想空間５２は、３次元空間であっても良いが、ここでは平面とされており、上下方向の中央にｘ軸が設定されると共に、左右方向の中央にｙ軸が設定された４×４の２次元座標系とされている。なお、本実施形態では、静電容量型センサ２０の計測部Ｃの数：ｎを確認して、ｎ×ｎの仮想空間５２を構築するようになっているが、計測部Ｃの数が予め定まっている場合等には、一定の仮想空間５２を予めプログラムしておくことで、Ｓ２を省略することができる。
【００８０】
次に、コンピュータ４６は、Ｓ３において、静電容量型センサ２０の計測部Ｃの数に応じた複数の仮想質点５４を形成して、それら複数の仮想質点５４に各計測部Ｃの計測値に応じた仮想的な質量値を割り当てる手順を実行する。即ち、本実施形態では、左右一対の入力インターフェイス装置１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ２つの計測部Ｃが設けられていることから、コンピュータ４６が４つの仮想質点５４ａ〜５４ｄを形成する。そして、仮想質点５４ａに計測部ＬＣ11の計測値：Ｗa に基づいた仮想質量：ｍa を、仮想質点５４ｂに計測部ＬＣ21の計測値：Ｗb に基づいた仮想質量：ｍb を、仮想質点５４ｃに計測部ＲＣ11の計測値：Ｗc に基づいた仮想質量：ｍc を、仮想質点５４ｄに計測部ＲＣ21の計測値：Ｗd に基づいた仮想質量：ｍd を、それぞれ割り当てる。なお、この際、コンピュータ４６は、仮想質点形成手段として機能する。
【００８１】
次に、コンピュータ４６は、Ｓ４において、Ｓ３で形成した複数の仮想質点５４をＳ２で構築した仮想空間５２に配置する仮想配置手順を実行する。この際、コンピュータ４６は、仮想配置手段５６として機能する。
【００８２】
すなわち、本実施形態において、コンピュータ４６は、Ｓ３で形成した４つの仮想質点５４ａ〜５４ｄを仮想空間５２に配置する。仮想質点５４ａ〜５４ｄの仮想質量は各計測部Ｃの計測値に応じて設定されるが、本実施形態では、図１に示された使用状態で入力インターフェイス装置１２が左右一対とされていることによって、左側の計測部ＬＣと右側の計測部ＲＣが左右方向（水平方向）に並んで配置されていると共に、各入力インターフェイス装置１２に計測部Ｃ11と計測部Ｃ21が上下に並んで配置されている。そして、左側の計測部ＬＣの計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４が仮想空間５２の左端に配置されると共に、右側の計測部ＲＣの計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４が仮想空間５２の右端に配置される。一方、上側の計測部Ｃ11の計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４が仮想空間５２の上端に配置されると共に、下側の計測部Ｃ21の計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４が仮想空間５２の上端に配置される。
【００８３】
より具体的には、左の入力インターフェイス装置１２Ｌに設けられた２つの計測部ＬＣ11，ＬＣ21の計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４ａ，５４ｂが、仮想空間５２の左端（図６中の座標平面でｘ座標が−２となる左端）に配置されており、それら仮想質点５４ａ，５４ｂが仮想空間５２の上下端に分配されて配置されている。一方、右の入力インターフェイス装置１２Ｒに設けられた２つの計測部ＲＣ11，ＲＣ21の計測値に対応する仮想質量を設定された仮想質点５４ｃ，５４ｄが、仮想空間５２の右端（図６中の座標平面でｘ座標が２となる右端）に配置されており、それら仮想質点５４ｃ，５４ｄが仮想空間５２の上下端に分配されて配置されている。
【００８４】
要するに、仮想質量：ｍa の仮想質点５４ａが仮想空間５２の座標（−２，２）に、仮想質量：ｍb の仮想質点５４ｂが仮想空間５２の座標（−２，−２）に、仮想質量：ｍc の仮想質点５４ｃが仮想空間５２の座標（２，２）に、仮想質量：ｍd の仮想質点５４ｄが仮想空間５２の座標（２，−２）に、それぞれ仮想的に配置されている。
【００８５】
次に、コンピュータ４６は、Ｓ５において、仮想空間５２に配置された複数の仮想質点５４の仮想的な重心位置：Ｐt を演算によって特定する仮想重心特定手順を実行する。この際、コンピュータ４６は、仮想重心特定手段５８として機能する。かかる手順において、仮想質点５４の重心位置は、一般的な重心を特定するための数式に基づいて演算を行うことで算出される。即ち、各仮想質点５４の仮想質量とｘ座標との積の総和を、各仮想質点５４の仮想質量の総和で除したものが、重心位置のｘ座標になると共に、各仮想質点５４の仮想質量とｙ座標との積の総和を、各仮想質点５４の仮想質量の総和で除したものが、重心位置のｙ座標になる。要するに、本実施形態において、仮想質点５４の重心位置の座標：（ｉ，ｊ）は、以下の［数１］に示された数式に基づいて演算を行うことで求められる。
【００８６】
【数１】
2012168817.tif 000003
【００８７】
座標系の原点から各仮想質点５４ａ〜５４ｄまでの距離が等しくされていることから、全計測部Ｃの計測値（Ｗa 〜Ｗd ）が互いに同じであれば、各仮想質点５４ａ〜５４ｄの仮想質量が互いに同じ（ｍa ＝ｍb ＝ｍc ＝ｍd ）となることから、それら仮想質点５４ａ〜５４ｄの重心位置の座標が（０，０）に特定される。従って、入力インターフェイス装置１２に外力を及ぼさずに初期設定を行うことで、初期重心位置：Ｐ0 の座標が（０，０）に特定される。なお、初期重心位置：Ｐ0 の座標は、予め（０，０）に設定されていても良いが、計測誤差による操作感の変化を避けるためには、本実施形態のようにＳ５において初期重心位置：Ｐ0 を再設定することが望ましい。
【００８８】
次に、コンピュータ４６は、Ｓ６において、ｔが０ではないか否かを判定する手順を実行する。Ｓ６においてｔ＝０であると判定されると、Ｓ７においてｔに１を加えた後、Ｓ３以降の処理を再び実行する。なお、ｔ＝０の場合には、ｔに１を加えると共に、初期設定の完了をディスプレイ１６の表示等によって使用者に通知するようになっていても良い。
【００８９】
コンピュータ４６は、Ｓ６においてｔ≠０であると判定すると、Ｓ８において、Ｓ５で特定した重心位置：Ｐt の座標が、初期重心位置：Ｐ0 の座標と一致するか否かを判定する手順を実行する。なお、Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１１の手順によって、各計測部Ｃの計測値の変化に応じた仮想質点５４ａ〜５４ｄの重心位置：Ｐt の変化を求めるための変位検出手順が構成されており、コンピュータ４６はそれらの手順を実行する際に変位検出手段６０として機能している。
【００９０】
コンピュータ４６は、Ｓ８において重心位置：Ｐt の座標が初期重心位置：Ｐ0 と座標と一致すると判定した場合に、オブジェクト５０の移動指示がないと特定して、Ｓ９において、終了処理を実行するか否かを判定する。コンピュータ４６は、Ｓ９において、例えば長時間に亘って重心位置の変化がなかった場合や使用者による終了指示操作を検出した場合等の予め定められた終了基準に該当すると判定した場合には、プログラムを終了する手順を実行する。一方、コンピュータ４６は、Ｓ９において終了基準に該当しないと判定すると、Ｓ７においてｔに１を加えた後、Ｓ３以降の処理を再び実行する。
【００９１】
一方、コンピュータ４６は、Ｓ８において重心位置：Ｐt の座標が初期重心位置：Ｐ0 の座標と一致しないと判定した場合に、Ｓ１０において、重心位置：Ｐt の初期重心位置：Ｐ0 に対する仮想空間５２上での変位方向を求める変位方向検出手順を実行する。即ち、仮想空間５２の座標面上の２点であるＰt とＰ0 を通る直線が、ｘ軸に対してなす角の大きさ：θを演算によって算出する。この際、コンピュータ４６は、変位方向検出手段６２として機能する。
【００９２】
また、コンピュータ４６は、Ｓ１１において、重心位置：Ｐt と初期重心位置：Ｐ0 の距離を算出して重心位置：Ｐt の初期重心位置：Ｐ0 からの変位量：ｌを求める変位量検出手順を実行する。この際、コンピュータ４６は、変位量検出手段６４として機能する。
【００９３】
また、コンピュータ４６は、Ｓ１２において、Ｓ１０で求めた変位方向（θ）に基づいてオブジェクト５０の移動方向制御用の信号を生成して画像処理手段６６に出力する移動方向信号出力手順を実行すると共に、Ｓ１１で求めた変位量（ｌ）に基づいてオブジェクト５０の移動量制御用の信号を生成して画像処理手段６６に出力する移動量信号出力手順を実行する。なお、本実施形態では、オブジェクト５０の動作制御用の信号が移動方向信号と移動量信号で構成されており、移動方向信号出力手順と移動量信号出力手順によって動作信号出力手順が構成されている。これらの手順の実行時に、コンピュータ４６は、移動方向信号出力手段６８および移動量信号出力手段７０として機能しており、それら移動方向信号出力手段６８および移動量信号出力手段７０によって動作信号出力手段７２が構成されている。
【００９４】
その後、コンピュータ４６は、Ｓ７においてｔに１を加えてから、Ｓ３以降の処理を再び実行する。
【００９５】
なお、Ｓ１２において出力された動作制御用の信号は、画像処理手段６６によって表示制御信号に変換されて、ディスプレイ１６に送信される。これにより、ディスプレイ１６に表示されたオブジェクト５０が、重心位置：Ｐt の初期重心位置：Ｐ0 に対する変位方向及び変位量に応じて移動するように表示制御される。具体的には、図７に示されているように、ディスプレイ１６に表示される仮想的なオブジェクト５０は、ディスプレイ１６上において、ディスプレイ１６の中央から水平軸に対して角度：θをなす方向に向かって、重心の変位量：ｌに対応する単位時間当たりの移動量（速さ）：ｖで移動するように、表示制御される。
【００９６】
このような本実施形態に従う構造の入力処理装置１０によれば、ディスプレイ１６に表示されたオブジェクト５０の移動を制御するための信号が、使用者が手で握った入力インターフェイス装置１２に及ぼす力の大きさと作用位置に応じて設定される。それ故、使用者は入力インターフェイス装置１２に握力を及ぼす指を選択すると共に、その指で及ぼす握力の大きさを調節するだけで、オブジェクト５０の移動方向と移動の速さ（単位時間当たりの移動量）を容易にコントロールすることができる。
【００９７】
また、入力インターフェイス装置１２が左右一対とされており、仮想空間５２の左端に配置される仮想質点５４の質量が、左の入力インターフェイス装置１２Ｌに設けられた静電容量型センサ２０の計測値に基づいて設定されると共に、仮想空間５２の右端に配置される仮想質点５４の質量が、右の入力インターフェイス装置１２Ｒに設けられた静電容量型センサ２０の計測値に基づいて設定される。これにより、左の入力インターフェイス装置１２Ｌに握力を及ぼすことでオブジェクト５０が左側に移動するようになっていると共に、右の入力インターフェイス装置１２Ｒに握力を及ぼすことでオブジェクト５０が右側に移動するようになっている。それ故、使用者は、オブジェクト５０の左右方向への移動を直感的にコントロールすることができる。
【００９８】
なお、左右の入力インターフェイス装置１２Ｌ，１２Ｒが略同一構造とされていることによって、左右方向に偶数個の計測部Ｃが並んで配設されていることから、仮想空間５２の左右端に同数の仮想質点５４が分配されて配置される。これにより、握力を左の入力インターフェイス装置１２Ｌに及ぼした場合と、同じ握力を右の入力インターフェイス装置１２Ｒに及ぼした場合とで、操作の感覚が略同じになって、違和感なく操作することができる。
【００９９】
さらに、左右の入力インターフェイス装置１２Ｌ，１２Ｒには、それぞれ上下一対の計測部Ｃ11，Ｃ21が設けられており、仮想空間５２の上端に配置される仮想質点５４の質量が、上側の計測部Ｃ11の計測値に基づいて設定されると共に、仮想空間５２の下端に配置される仮想質点５４の質量が、下側の計測部Ｃ21の計測値に基づいて設定される。これにより、入力インターフェイス装置１２の上部に握力を及ぼすことでオブジェクト５０が上方に移動するようになっていると共に、入力インターフェイス装置１２の下部に握力を及ぼすことでオブジェクト５０が下方に移動するようになっている。それ故、使用者は、オブジェクト５０の上下方向への移動も直感的にコントロールすることができる。
【０１００】
なお、入力インターフェイス装置１２には２つの計測部Ｃが上下に並んで配設されていることから、仮想空間５２の上下端に同数の仮想質点５４が分配されて配置される。これにより、握力を入力インターフェイス装置１２の上部に及ぼした場合と、同じ握力を入力インターフェイス装置１２の下部に及ぼした場合とで、操作に対するオブジェクト５０の感覚が略同じとされて、違和感なくオブジェクト５０をコントロールすることができる。
【０１０１】
このような直感的なコントロールを実現するには、オブジェクト５０の移動方向が仮想質点５４の重心位置の移動方向と一致させられていると共に、オブジェクト５０の移動量が仮想質点５４の重心位置の移動量と比例するように対応付けられていることが望ましい。要するに、入力インターフェイス装置１２における静電容量型センサ２０の計測部Ｃの配置と、仮想空間５２における仮想質点５４の配置と、仮想質点５４の重心位置の変化に対するオブジェクト５０の移動の対応とを、それぞれ上記のように上手く設定することにより、使用者が自分の入力とオブジェクト５０の移動との対応を理解し易くなって、オブジェクト５０の直感的なコントロールが実現される。
【０１０２】
また、仮想質点５４の初期重心位置：Ｐ0 に対する仮想質点５４の重心位置：Ｐt の変位に基づいて、オブジェクト５０の移動方向及び移動の速さが求められることから、使用者が入力インターフェイス装置１２に力を加え続けることによって、オブジェクト５０を連続的に移動させることができる。従って、長い時間に亘ってオブジェクト５０を連続的に動作させる場合に、使用者は握力を加え続けるという操作をするだけで良く、使用者に負担を強いることなくオブジェクト５０を動作させることができる。しかも、握力を加え続けながら握力の大きさを変化させることで、オブジェクト５０の連続的な移動状態を維持しながら移動の速さや方向を調節することも可能である。
【０１０３】
また、入力インターフェイス装置１２は、静電容量型センサ２０の外側を全体に亘ってゲルエラストマ製の荷重伝達部１８で覆われた構造とされていることから、握力を加え続けたとしても手に痛み等が生じ難く、連続操作が許容される。更に、入力に対して容易に変形することから、入力が静電容量型センサ２０に精度良く伝達される。しかも、外力の解除によって速やかに元の形状に復帰することから、短い間隔の断続的な入力に対して、感触の変化による違和感を与えることなく、高精度な計測を実現することができる。
【０１０４】
また、荷重伝達部１８が保護カバー２４で覆われていることにより、荷重伝達部１８の耐久性の低下が防止される。特に、荷重入力面２２が保護カバー２４で保護されていることによって、耐久性の向上と共に、より良い触り心地が実現されている。しかも、保護カバー２４は、伸縮性を有していることから、入力に対する荷重伝達部１８の変形が充分に許容される。加えて、保護カバー２４が耐油性を有していることにより、荷重伝達部１８がオイル成分を含んだゲルエラストマによって形成されている場合であっても、オイル成分が染み出して手に付着するといった不具合を回避することができる。
【０１０５】
また、センサ素子として静電容量を計測する計測部Ｃが採用されていることにより、入力を高精度に且つ再現性良く計測することができる。更に、温度変化に対して計測値の変化が小さく、しかも容易に予め補正できる。それ故、長時間の使用による体温の伝達や、荷重伝達部１８の内部摩擦による発熱等が、入力の計測に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記実施形態では、左右の入力インターフェイス装置１２Ｌ，１２Ｒを左右の手で操作するようになっていたが、入力インターフェイス装置１２は必ずしも左右一対である必要はなく、手や足で操作する１つの入力インターフェイス装置を採用することもできる。具体的には、例えば、長手円柱状の入力インターフェイス装置に対して、長手方向で並ぶように複数のセンサ素子を配設し、両手で入力インターフェイス装置を掴んで、長手方向の任意の部位に握力を及ぼすことによって、オブジェクト５０の動作を制御するようになっていても良い。なお、複数の使用者がそれぞれ別の入力インターフェイス装置を操作して、１つのオブジェクトの動作を分担制御することもできるし、或いは別々のオブジェクトの動作を制御することもできる。
【０１０７】
また、入力インターフェイス装置１２に配設されるセンサ素子の構造は、静電容量型に限定されるものではなく、例えば、抵抗変化型のセンサ素子を採用することもできる。抵抗変化型センサ素子の構造は、特に限定されるものではないが、ゴムエラストマにカーボンブラック等の導電性フィラーを混合して形成されたセンサ薄膜の両面に一対の電極膜を設けたもの等が採用され得る。そして、入力によって一対の電極膜の対向面間距離が変化すると、導電性フィラーの接触態様が変化して、センサ薄膜の抵抗値が増減することから、かかる抵抗値の変化に基づいて入力が計測される。なお、複数のセンサ素子を用いる場合には、静電容量型センサ素子と抵抗変化型センサ素子を組み合わせて採用する等、構造の異なる複数種類のセンサ素子を組み合わせて採用することも可能である。
【０１０８】
また、入力インターフェイス装置１２に配設されるセンサ素子の数は、特に限定されるものではなく、多数のセンサ素子を配置して、入力の位置と大きさをより高精度に検出しても良いし、センサ素子の数を少なくして構造を簡易化することで、安価に提供可能としても良い。
【０１０９】
また、入力インターフェイス装置の形状は、円柱形状に限定されるものではなく、例えば荷重伝達部の形状を変更すること等によって、球状や角柱状、板状等、各種の形状が何れも採用され得る。
【０１１０】
また、オブジェクト５０が人型や車型等であって、前後左右への移動を制御する場合には、入力インターフェイス装置１２の鉛直上下に並んで配置された計測部Ｃ11と計測部Ｃ21の入力の差に応じて、オブジェクト５０の前後方向への移動が制御されるようになっていても良い。要するに、前記実施形態で示されたオブジェクト５０の移動と仮想質点５４の重心位置の変位との対応付けは、あくまでも例示であって、それらは任意に対応付けられるものである。
【０１１１】
また、前記実施形態では、入力処理装置１０がディスプレイ１６に表示される仮想的なオブジェクト５０の動作を制御するようになっていたが、入力処理装置１０によって動作を制御されるオブジェクトは、ロボットやラジオコントロールカー等の実物であっても良い。
【０１１２】
さらに、入力処理装置１０によって制御されるオブジェクト５０の動作は、移動に限定されるものではなく、例えば、手を振る動作において、重心位置の変位方向に応じて手の振り幅（腕の角度）を制御する信号を出力すると共に、重心位置の変位量に応じて手を振る速さを制御する信号を出力することも考えられる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０：入力処理装置、１２：入力インターフェイス装置、１８：荷重伝達部、２０：静電容量型センサ、２２：荷重入力面、２４：保護カバー（カバー層）、２６：誘電体層、４６：コンピュータ、５０：オブジェクト、５２：仮想空間、５４：仮想質点、５６：仮想配置手段、５８：仮想重心特定手段、６０：変位検出手段、６２：変位方向検出手段、６４：変位量検出手段、６８：移動方向信号出力手段、７０：移動量信号出力手段、７２：動作信号出力手段、Ｘ：表側電極膜、Ｙ：裏側電極膜、Ｃ：計測部（センサ素子）
【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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