(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素ディスプレイにおいてカーソルを制御するカーソル制御装置であって、
カーソル制御信号を発生し、このカーソル制御信号を前記画素ディスプレイに送信する制御手段と、
前記カーソル制御装置のオペレータに、パラメータ設定を通知するフィードバック手段とを具えるカーソル制御装置において、
監視手段を具え、この監視手段は、
前記カーソルが上にある前記画素ディスプレイの少なくとも１つの画素すなわち第１の領域の色調レベルを決定し、
前記第１の領域を取り囲む１つ以上の領域の色調レベルを決定し、
前記第１の領域と前記１つ以上の領域と経る、互いに垂直な２つの方向における色調変化を示す差分を決定するように、構成され、
前記フィードバック手段は、前記２つの方向における色調変化をそれぞれ通知する、２つの独立に動作するフィードバック手段を有し、
ユーザに通知される前記パラメータ設定を、前記決定された差分から少なくとも部分的に、フィードバック制御手段によって導出することを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカーソル制御装置において、前記決定された少なくとも１つの画素の色調レベルを、グレイレベルとしたことを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のカーソル制御装置において、前記決定された少なくとも１つの画素の色調レベルを、１つ以上の画素色成分のレベルとしたことを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のカーソル制御装置において、前記監視手段が、上書きされるディスプレイ画素値の記録を保持するように構成されたカーソル画素格納手段を含み、前記色調変化を示す差分を、前記カーソルの最新の動きのラインに沿った前記色調変化から導出することを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のカーソル制御装置において、前記フィードバック手段は、前記決定された色調レベルによって制御されるレベルで、カーソル制御装置のユーザの身体に力を加えるように構成された力発生手段を有することを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のカーソル制御装置において、前記フィードバック手段は、予め決められた外部条件によって決定され、および前記決定された色調レベルから導出された量だけ変更されたレベルで、カーソル制御装置のユーザの身体に力を加えるように構成された力発生手段を有することを特徴とするカーソル制御装置。
【請求項７】
カーソルを表示する画素ディスプレイと、前記画素ディスプレイに接続されたホストコンピュータと、前記ホストコンピュータに接続され、カーソル制御信号を発生するカーソル制御手段とを具え、前記ホストコンピュータが、前記カーソル制御信号を受け取り、カーソル表示信号を発生し、前記カーソル表示信号を前記画素ディスプレイに送り、前記カーソル制御手段が、前記カーソル制御手段のオペレータにパラメータ設定を通知するフィードバック手段を有するコンピュータ装置において、
監視手段を具え、この監視手段は、
前記カーソルが上にある前記画素ディスプレイの少なくとも１つの画素すなわち第１の領域の色調レベルを決定し、
前記第１の領域を取り囲む１つ以上の領域の色調レベルを決定し、
前記第１の領域と前記１つ以上の領域とを経る、互いに垂直な２つの方向における色調変化を示す差分を決定するように、構成され、
前記フィードバック手段は、前記２つの方向における色調変化をそれぞれ通知する、２つの独立に動作するフィードバック手段を有し、
ユーザに通知される前記パラメータ設定を、前記決定された差分から少なくとも部分的に、フィードバック制御手段によって導出することを特徴とするコンピュータ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータ装置において、前記決定された少なくとも１つの画素の色調レベルを、グレイレベルとしたことを特徴とするコンピュータ装置。
【請求項９】
請求項７に記載のコンピュータ装置において、前記決定された少なくとも１つの画素にの色調レベルを、１つ以上の画素色成分のレベルとしたことを特徴とするコンピュータ装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザに示されたグラフィックユーザインタフェースに関するカーソルの動きを制御するためのユーザが操作できる装置を有するデータ処理装置に関係する。特に、本発明は、ユーザにフィードバック、特に、しかし排他的にではなく、触覚フィードバックを与え、ユーザにグラフィックユーザインタフェースの特徴に対するカーソルの現在の位置に関係する追加の情報を与える手段を有する装置に特に関係する。
【従来技術】
【０００２】
このようなフィードバックメカニズムの一例は、欧州特許出願公開明細書第０６０７５８０号（セルカー／ＩＢＭ）に記載されており、この既知のメカニズムにおいては、フィードバック信号をカーソルに関係するステータス情報において発生し、このようなステータス情報は、カーソルのウィンドウハンドルを含む。ロッドをアクチュエータにその一方の端において取り付けた指ロッドメカニズムが記載されており、ホストコンピュータ装置によってステータス情報に基づいて発生された一時的フィードバック信号がアクチュエータを作動し、指示ロッドに力を加える。ホストコンピュータ装置に、キーボードにおけるキーの間の位置決めスティック装置において、またはマウスカーソル制御内に搭載してもよいこのロッドを、ロッドの反対側の端に接続されたアクチュエータの作動によってユーザの指先を押すように配置する。ウィンドウ境界線およびハンドルのような特徴をロッドの動きによって示すようなステータス情報に基づく作動によって、前記欧州特許の装置は、カーソルが画面上に表示された特徴を操作する位置にある場合、表示されたカーソルの形状の変化を待つためか、カーソルの動きに対する物理的な抵抗の形態において与えられるフィードバックの結果として、画面に対するカーソルの動きを遅くしなければならないことなく、正確なユーザの認識を増すことを目的とする。
【０００３】
カーソルの動きに伴うフィードバックの他の形態は、ユーザに対して隠され、部分的に表示されるコンピュータインタフェースを記載している米国特許明細書第５１８６６２９号（ロヘン／ＩＢＭ）に記載されている。カーソル位置およびメニューの選択を、信号音発生および音声合成を含む聴覚フィードバックによって示す。さらに、触覚フィードバックを、ユーザの手にマウスにおけるパッドを通じて伝えられる弱い交流電流の形態において与える。この装置において、聴覚および触覚の合図は、ユーザがインタフェースの心象を構築するのを助ける。
【０００４】
上述した双方の装置に伴う問題は、カーソルがウィンドウハンドル上に位置するか、アイコンを作動している場合のような、触覚または他のフィードバックの発生をトリガするためのカーソルステータス情報を与えるために、ユーザインタフェースの表現を特別に創作することにこれらが依存していることである。触覚および他のフィードバックメカニズムがより普及するにつれて、これらのようなメカニズムの作動に必要な合図を含むソフトウェアパッケージがより普及するであろう。現在これらは互いに依存し合っているため、期待または要求される特徴としての触覚および他のフィードバックメカニズムをユーザが受け取るのは遅くなるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、カーソル制御ユーザインタフェースに関してフィードバック合図を、インタフェースの動作を管理するどのような制御機能とも独立して発生する手段を提供することである。
【０００６】
本発明によれば、画素ディスプレイにおいてカーソルを制御するカーソル制御装置であって、カーソル制御信号を発生し、このカーソル制御信号を前記画素ディスプレイに送信する制御手段と、前記カーソル制御装置のオペレータに、パラメータ設定を通知するフィードバック手段とを具えるカーソル制御装置において、監視手段を具え、この監視手段は、前記カーソルが上にある前記画素ディスプレイの少なくとも１つの画素すなわち第１の領域の色調レベルを決定し、前記第１の領域を取り囲む１つ以上の領域の色調レベルを決定し、前記第１の領域と前記１つ以上の領域とを経る、互いに垂直な２つの方向における色調変化を示す差分を決定するように構成され、前記フィードバック手段は、前記２つの方向における色調変化をそれぞれ通知する、２つの独立に動作するフィードバック手段を有し、ユーザに通知される前記パラメータ設定を、前記決定された差分から少なくとも部分的に、フィードバック制御手段によって導出することを特徴とするカーソル制御装置が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、カーソルを表示する画素ディスプレイと、前記画素ディスプレイに接続されたホストコンピュータと、前記ホストコンピュータに接続され、カーソル制御信号を発生するカーソル制御手段とを具え、前記ホストコンピュータが、前記カーソル制御信号を受け取り、カーソル表示信号を発生し、前記カーソル表示信号を前記画素ディスプレイに送り、前記カーソル制御手段が、前記カーソル制御手段のオペレータにパラメータ設定を通知するフィードバック手段を有するコンピュータ装置において、監視手段を具え、この監視手段は、前記カーソルが上にある前記画素ディスプレイの少なくとも１つの画素すなわち第１の領域の色調レベルを決定し、前記第１の領域を取り囲む１つ以上の領域の色調レベルを決定し、前記第１の領域と前記１つ以上の領域とを経る、互いに垂直な２つの方向における色調変化を示す差分を決定するように構成され、前記フィードバック手段は、前記２つの方向における色調変化をそれぞれ通知する、２つの独立に動作するフィードバック手段を有し、ユーザに通知される前記パラメータ設定を、前記決定された差分から少なくとも部分的に、フィードバック制御手段によって導出することを特徴とするコンピュータ装置が提供される。
【０００８】
前記決定された少なくとも１つの画素の色調レベルを、グレイレベルまたは１つ以上の画素色成分のレベルとすることができる。前記フィードバック手段は、前記決定された色調レベルが第１しきい値を越える場合に動作してもよく、または、瞬時の色調レベルによって直接決定される連続的に変化するフィードバックレベルを出力できるようにしてもよい。前記監視手段を、第１の領域を取り囲む１つ以上の他の領域における（例えば、第１の選択された画素を取り囲む８画素の各々における）色調レベルを決定し、前記第１の領域と他の領域とを経る少なくとも１つの方向における色調変化を示す差分を決定し、前記フィードバックを瞬時の差分によって決定されるレベルにおいてユーザに対して発生するように構成してもよい。このような構成において、前記監視手段を、好適には前記第１の領域とおよび他の領域とを経る２つの互いに直交する方向における差分を決定するように構成し、この場合前記フィードバック手段は、前記２方向における色調変化を各々示す２つの独立して動作するフィードバック手段を具える。
【０００９】
代表的なウィンドウベースのコンピュータインタフェースにより、ウィンドウ境界線は、ボタンおよびスライダのように、グレイレベル（または、個々の色成分レベル）の変化によって明瞭に境界付けられる。現在のカーソル位置におけるＸおよびＹ方向のうちの一方または双方における差分は、ウィンドウ境界を示すグレイレベルまたは色成分レベルの変化の量を示す値を発生する。他の構成において、前記監視手段は、上書きされるディスプレイ画素値の記録を保持するように構成されたカーソル画素格納手段を有し、前記色調変化を示す差分を、前記カーソルの最新の動きのラインに沿った前記色調変化から導出する。
【００１０】
前記フィードバック手段は、前記決定された色調レベルによって制御されるレベルで、カーソル制御装置のユーザの身体に力を加えるように構成された力発生手段を有することができる。あるいはまた、このような力発生手段は、何か他の要因によって決定されるレベルの力を加えてもよく、このときこの力を前記決定された色調レベルから導出された量だけ変更（調節または補足）する。
【００１１】
本発明は、２次元インタフェースに限定されず、ディスプレイがコンピュータが発生した３次元環境を表示し、カーソルが３次元においてユーザの制御の下で動くことができるアイコンである応用例を有し、このような使用に好適な装置は、カーソルが仮想環境のフィーチャと接触する場合を決定するように動作できる衝突（または接触）検知手段を含み、前記フィードバック手段は、このような接触が継続している間、動作可能になる。
【発明の実施の形態】
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、一例として示される好適な実施の形態の説明を図面を参照して読むことによって明らかになるであろう。
【００１３】
最初に、従来の２次元ユーザインタフェースと関連して触覚合図を与える本発明の簡単な実施を考える。図１は、キーボード１２からの入力を受け、モニタ画面１４を経て表示するパーソナルコンピュータ１０から成る代表的なパーソナルコンピュータ（ＰＣ）装置を示す。図示したように、グラフィックユーザインタフェースを既知のウィンドウ形式のものとし、２つのウィンドウ１６、１８を「オープン」位置において示し、「クローズド」され、ユーザが利用可能な２つの他のウィンドウをアイコン２０として示す。ウィンドウ１６、１８およびアイコン２０は、一般的に背景「壁紙」２２の上に位置し、この背景「壁紙」２２は、単純な白または他の色の背景か、より複雑な模様のパターンを具えてもよく、種々の壁紙のメニューからのユーザの選択可能性は、多数の既知のグラフィックユーザインタフェースパッケージの特徴である。（関係するメニューボタンおよびスライダ制御と共に）アイコンおよびウィンドウのユーザの選択、作動および操作は、カーソル２４を介して行われる。このカーソル２４は、画面に対して、キーボード１２における方向キーの操作によって、または、よりユーザに親切な方法において、マウス２６、トラックボールまたはジョイスティック（図示せず）のような他のユーザ入力装置（ＵＩＤ）の使用によって、動かすことができる。マウス２６または他のＵＩＤには、代表的に、１つ以上のボタン２８が設けられており、これらのボタン２８によって、アイコン、カーソルボタンまたはメニュー項目の上にカーソル２４が位置するときに、これらを作動させる。これらのようなグラフィックユーザインタフェースの発生およびカーソル操作の技術は、当業者にはよく知られており、本発明の動作の説明に必要なことを除いて、さらに説明はしない。
【００１４】
動作中に、カーソル２４がスクリーンに対して動くと、カーソルとアイコンのエッジまたはウィンドウの境界線との一致が、マウス２６に搭載され、ユーザの手首の上部の下に位置する簡単なアクチュエータ３０のような力フィードバックメカニズムを介してユーザに示され、アクチュエータ３０は、ユーザの手を叩き、丁度境界を越えたことを示す。以下の記述から理解されるように、フィードバック装置の個々の形態は、本発明の動作に密接な関係はなく、大部分の基本的な実施において、ユーザに境界線を越えたことを示すことができることが単に必要であり、アクチュエータのような触覚手段および／または単純なビープ音のようなオーディオフィードバックを具えてもよい。より複雑な形態の装置を使用してもよく、説明のため、いくつかの異なる形態のフィードバック手段と、これらの有用な（しかし、任意の）特徴とを、以下に説明する。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態による動作を図式的に説明し、図１のディスプレイにおけるウィンドウ１８の右下角の周囲の部分を示す。このウィンドウは、ウィンドウ１８内と画面壁紙２２とに使用されているものとは異なる背景色を有する２画素幅の黒っぽい境界線を有する。ウィンドウ１８の角部と交差するカーソル２４の動きを、矢印３８によって概略的に示す。３×３画素のパッチよりなる列Ａ〜Ｇを、カーソルの経路に沿って示す。これらのパッチの各々について、グレイレベルおよび／または１つ以上の色成分レベル（一般的に、以下、色調レベルと呼ぶ）の変化を用いて、ユーザに対する触覚フィードバックをトリガし、好適にはさらに、色調レベルを各パッチについて設定する。図１のマウス２６におけるアクチュエータ３０のような触覚フィードバック装置を１つだけ設けた場合、パッチＡ〜Ｇの各々における異なる全部の色調レベルを用いて、カーソルが個々のパッチの中心に位置する場合の、アクチュエータの個々の力レベルを設定することができる。この例によれば、アクチュエータ３０は、カーソルが位置Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆにある場合に作動し、このとき一般的に位置ＢおよびＦにおいてより大きい作動力で作動し（境界線３６と壁紙２２との間の色調コントラストは、境界線とウィンドウ１８の背景との間の色調コントラストより大きいため）、カーソルがパッチを通じて一定の色調の位置Ａ、Ｄ、Ｇにある場合には、フィードバックを発生しない。
【００１６】
ユーザにフィードバックされる合図を改善するために、ユーザに水平または垂直境界線を横切っているときを確認させるために、フィードバックを互いに直交する２つの方向（好適には、画面のＸおよびＹ座標）において導出して、与える。図２の例に戻って、これは、パッチＡ〜Ｇの各々のＸおよびＹ方向における色調レベルの差分を得て、これらの方向の各々に別々のフィードバックを与えることによって達成される。この例によれば、位置Ａ、ＤまたはＧにおいて、いずれの方向においてもフィードバックはなく、位置ＢおよびＣにおいて、Ｙ方向においてフィードバックがあるが、水平エッジの故に色調はこれらのパッチのＸ方向において一定であり、したがってＸ方向のフィードバックは発生しない。これとは対照的に、位置ＥおよびＦでは、色調はＹ方向において一定であり、この方向においてフィードバックは生じないが、Ｘ方向においてフィードバックの発生を導く色調勾配を有する。
【００１７】
図３は、図１のＰＣベースの実施形態のブロック図である。一般的な従来方法では、中央処理ユニット４０に読み出し専用メモリおよびランダムアクセスメモリ４２、４４を、データおよびアドレスバス４６を介して結合する。データ入力は、キーボード１２およびＵＩＤ２６（図１に示すマウスか、トラックボールまたはジョイスティックメカニズムのような）を介する。ＵＩＤ２６を比較的簡単な装置とし、フィードバックレベルを導出する大部分の要素演算をＰＣ内で実行してもよく、または、独立型ＰＣ程度の性能を有し、点線２６’内に含まれるこれらの構成要素のいくつかまたはすべてを具えるより複雑な装置とすることもできる。
【００１８】
表示する画像を、ディジタル形態においてフレーム格納部５０に集め、このフレーム格納部５０から、データを表示プロセッサ５２によって読み出し、ディスプレイ１４に供給する。フィードバックレベルを発生するために、ＣＰＵ４０は、パッチアドレスＰＡＤＤＲをライン５４においてパッチバッファ５６に対して発生する。このパッチアドレスは、現在のカーソル位置に中心がある３×３画素のパッチを識別する。このパッチアドレスの受け取りに応じて、パッチバッファ５６は画素値をフレーム格納部５０から読み出す。それに続いて、画素値を、パッチバッファ５６から一対のフィルタ段５８、６０（ＸおよびＹ方向の各々用）の各々に、同期して読み出す。独立型ＵＩＤ装置に特に好適な他の装置（図示せず）において、パッチバッファの内容を、表示プロセッサ５２からのアナログ出力を標本化し、次にフィルタ段に供給するためにディジタル化することによって得ることができる。個々の勾配ＤｘおよびＤｙを与えるフィルタ処理に続いて、これらのフィルタ処理化値を、シリアルポートを経てユーザインタフェース装置２６’内の力フィードバックメカニズム６２に送ってもよく、または、これらの値に、最初に１つ以上の任意の他の処理を行ってもよい。ある任意の処理（図示せず）は、ＤｘおよびＤｙの値を混合または加算し、１つのフィードバックレベル値を与えることであり、これは、例えば、力フィードバック装置を１つのみ有する図１に示すマウス２６によって必要とされる。他の任意の処理は、ＤｘおよびＤｙの個々の予め決められたしきい値以下の値を制限するため、ＤｘおよびＤｙを個々のしきい値処理段６４、６６を経て送ることである。トグルスイッチ６８によって切り替え可能で、そのレベルを（ライン６９においてＣＰＵの制御の下で）制御可能に変えることができるしきい値処理は、例えば、画面壁紙２２を微細にテクスチャ化した場合、必要である。フィードバック手段が、カーソルが壁紙２２の大きい領域を横切ってドラッグされる場合に作動するのを防止するために、ユーザは、触覚フィードバックをスイッチオフすることを選択してもよく、または、しきい値レベルをこのような壁紙の平均テクスチャ勾配よりもわずかに上に設定してもよい。後者の場合において、ウィンドウおよびアイコンの境界線は、背景に対して十分なコントラストを有し、これらをユーザが見ることができ、したがってしきい値を越える十分な色調勾配を有する。
【００１９】
他の状況においては、フィードバックをすべてのレベルの色調勾配に与えることが望ましい。このような特定の例は、３次元コンピュータモデル化環境（いわゆる仮想風景）との相互作用に関係している。仮想風景では、カーソルを、１つ以上のユーザ入力装置の動作に応じて仮想風景内を３次元において動くことができるユーザの手を表す形態またはマニピュレータ他の形態とすることができる。動作において、ユーザに好適には力フィードバック手段を与え、動きを制限するか、あるいはカーソルが仮想風景内でモデル化された仮想上の「固体」対象に接触するときを、少なくとも通知する。従来は、テクスチャの印象を力フィードバックを通じて与えるために、例えば、カーソル（仮想手）が仮想風景内でレンガ壁の描写に沿って動く場合、個々のレンガとこれらレンガの間の隙間とをモデル化し、力フィードバックが基礎を置くことができる完全な３次元モデルを与えることが必要であった。本発明を取り入れることによって、レンガ壁の例のような対象を、レンガテクスチャを従来の方法でマッピングしたただの表面としてモデル化することができる。カーソルとレンガ壁との衝突または接触によって発生したフィードバック力を、従来どおり導出された色調差分によって調節して、３次元環境内で触覚フィードバックを与える。
【００２０】
図４は、ユーザにこのような仮想風景を発生および表示するアーキテクチャの一部を図式的に説明する。風景のながめを、レンダリング段７０によってＣＰＵ７２の制御の下で発生させる。発生された画像は、仮想風景のレイアウトを指定する第１格納部７４からのデータに基づき、およびプリセットできる、あるいは例えばユーザが身につけるヘッドマウントディスプレイの動きを監視する計算手段（図示せず）から（ライン７６）から入力できる視点位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および方向（θ，φ）にも基づく。メモリ７４からのデータで特定される対象および特徴（フィーチャ）の基本的な幾何学的表面上に、レンダリング段７０に接続された他のメモリ格納部７８のデータから、種々のテクスチャをマッピングすることができる。テクスチャマッピングは、良く知られた技術であり、３次元モデルをきわめて微細に形成する必要性を回避する。
【００２１】
上述した簡単な２次元インタフェースのように、手または他の仮想マニピュレータの形態とすることができるユーザ制御カーソルを設ける。このカーソルの外観を、その動作を管理するデータおよび／または規則と共に、他のメモリ８０に格納し、レンダリング段７０によって呼び出して、適切な場所で仮想風景の上にのせるカーソル表示を生成する（カーソルの位置および向きは、ＣＰＵ７２からレンダリング段に与えられる）。平面ディスプレイまたは立体ディスプレイへの表示のために１対または立体対の画像が生成されると、合成画像をフレームバッファ８２に渡して、その後、表示装置に出力する。
【００２２】
点線８４によって概略的に示されるユーザ入力装置は、この装置の動きを検出し、それをＣＰＵ７２に渡す手段８６を有する。カーソル動きメモリ８８に格納されたカーソルの最近の動き履歴の記録を参照して、ＣＰＵ７２は現在のカーソル位置を計算し、レンダリング段７０に供給する。図示したように、ＵＩＤ８４は、ＣＰＵ７２に対する他の接続部を有し、この接続部を通じて、２次元インタフェースによる従来のマウスボタンの操作と同様に、ＵＩＤ８４における１つ以上の制御またはスイッチの動作をＣＰＵ７２に通知し、おそらく、カーソルが仮想風景内の物体を掴むまたは離すことを通知する。認識されるように、ＵＩＤ８４における制御部９０の形態は、仮想風景要素のデザインや、カーソルのデザインや、これらがどのように相互作用できるかを決定する制限のような多数の特徴に依存する。
【００２３】
図示したように、ＵＩＤ８４は、第１および第２フィードバック機構９２および９４も有し、これらは各々、ユーザにＸおよびＹ方向において力フィードバックを与え、仮想風景内のカーソルおよび物体間の衝突を示す。ＵＩＤ８４を３次元において動くことができる装置とした場合、好適にはＺ方向における力フィードバックも与える。衝突の発生を、ＣＰＵ７２およびＺバッファ９８に結合された比較器９６によって決定し、このＺバッファは、フレームバッファ８２内の画面の基礎画素値に対して対応する深さ値を保持し、既知の方法で隠れた表面を除去するのに一般的に使用される。衝突が発生したのを検出すると、カーソル動きメモリ８８に結合された衝撃計算段１００は、ＵＩＤ８４内のフィードバック装置９２、９４に供給すべきフィードバックの力および方向を、カーソルの以前の速度と、これらに割り当てられた公称の慣性とに基づいて決定する。
【００２４】
力フィードバック装置９２、９４に用いる前に、水平および／または垂直衝撃力を、段１０２において、各段１０４および１０６においてレンダリング段７０に結合されたパッチバッファ１０８から得られる個々の色調勾配の差分ＤｘおよびＤｙによって調節する。図３の実施形態によるように、ＣＰＵ７２からのパッチアドレスＰＡＤＤＲは、色調勾配のパッチバッファ１０８への取り出しに使用すべき画素を識別する。段１０２によって加えられる調節を単純な加算とし、衝撃力フィードバックを仮想環境内の特定の構成要素位置に対して指定し、その位置の上において、力が上にあるテクスチャに対応するようにすることができる。このような調節によって、仮想風景の３次元環境内でモデル化された表面は、上述した簡単な２次元ユーザインタフェースと同じようにテクスチャフィードバックを与える。
【００２５】
上述したように、触覚または力フィードバック装置の特定の形態は、本発明の制限的な特徴ではない。しかしながら説明のため、ここでいくつかの例の形態を図５〜８の参照と共に説明する。
【００２６】
図５は、一対の操作スイッチ１２２を有する簡単なマウスコントローラ１２０の平面図であり、操作スイッチ１２２のうちの一方を使用し、触覚フィードバックをオンまたはオフに切り替えることができる。マウスの側部における第１アクチュエータ１２４は、ある程度の量、水平フィードバック力によって決定される速度で出入りし、ユーザの親指を打つ（マウスの反対側にアクチュエータ１２４を有するマウスが、左手操作用に必要である）。マウスの前部には、垂直方向において計算されたフィードバックを与えるためにユーザの指先に対して動く第２アクチュエータ１２６が設けられている。この構造は、マウス自体がある程度大きくなるかもしれないが、マウスの滑らかな動きが影響を受けないという利点を有する。動き制動を積極的に使用して力フィードバックを与えるマウスの他の構造を、図６の底面図によって図式的に説明する。従来の３つの保持および動き検出ローラ１３０に加えて、一対の摩擦ホイール１３２を、個々の制動モータ１３４の軸に設ける。力フィードバックを、モータ１３４の巻き線に制動電流を加え、摩擦ホイール１３２の回転方向に対して抵抗する形態において与える。
【００２７】
トラックボール装置１４０用触覚フィードバックアクチュエータの構造を、図７Ａおよび７Ｂの側面図および底面図において各々説明する。４つのアクチュエータ１４２をトラックボール装置の下側に設け、この装置の支持足として作用させる。アクチュエータ１４２の各々は、トラックボール装置の箱をＸおよびＹ方向の双方において前方および後方に傾け、回転ボール１４４の動きに影響を与えることなく触覚フィードバックを与えられるように、水平および／または垂直方向において必要なフィードバックレベルによって決定される量だけ伸長または収縮を制御できる。
【００２８】
ジョイスティック装置によるさらに他の実施形態を図８に示す。ジョイスティック１５０を回転ジョイント１５２に取り付け、ＸおよびＹ方向の動きの指示を出力する位置センサ１５４に結合する。ジョイスティック１５０の延長部分に垂直に取り付けられ、リンク１５８を介して結合された一対のアクチュエータ１５６によってフィードバックを与える。
【００２９】
本明細書を読むことによって、他の変更および変形が当業者には明らかになるであろう。これらのような変更および変形は、当該技術分野において既知であり、ここにすでに開示した特徴の代わりに、またはこれらに追加して使用できる同等の特徴および他の特徴を含んでもよい。請求の範囲を本願において特徴の特定の組み合わせに対して述べたが、本願の開示の範囲は、ここに明示的であっても暗示的であっても開示されたあらゆる特徴または特徴のあらゆる組み合わせをも含み、どの請求の範囲において現在請求されているのと同じ発明に関係していてもいなくても、本発明と同じ技術的問題のいずれかまたはすべてを軽減してもしなくても、これらのあらゆる一般化をも含むことを理解すべきである。これにより、本願の手続き中にこれらのような特徴および／またはこれらのような特徴の組み合わせ、またはこれらから得られるなにか他の用途に対して新たな請求の範囲を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明を実行する、２次元グラフィックユーザインタフェースを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を示す図である。
【図２】図２は、本発明の動作を説明する図１の画素ディスプレイの一部の拡大図である。
【図３】図３は、図１の実施形態の機能的特徴を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態による、３次元仮想環境を発生する手段と、同様に相互作用するユーザが操作可能な手段のブロック図である。
【図５】図５は、本発明と関連して好適に使用できる接触フィードバックメカニズムを取り入れたカーソル制御装置の一形態を示す図である。
【図６】図６は、本発明と関連して好適に使用できる接触フィードバックメカニズムを取り入れたカーソル制御装置の一形態を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明と関連して好適に使用できる接触フィードバックメカニズムを取り入れたカーソル制御装置の一形態を示す側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明と関連して好適に使用できる接触フィードバックメカニズムを取り入れたカーソル制御装置の一形態を示す底面図である。
【図８】図８は、本発明と関連して好適に使用できる接触フィードバックメカニズムを取り入れたカーソル制御装置の一形態を示す図である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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