本発明の一実施の形態として、風を情報媒� ��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� ��プロジェクタ11と、映像や画像を表示する� �クリーン12と、音声を出力するスピーカー13� ��を有して、構成されている。

 スクリーン12は、映像や画像の表示と、風� �入出力即ち風の通過とが、共に可能である� �うに構成する。
 入出力装置100の内部には、さらに、入力さ� ��た風を検出する風検出装置14と、風を出力� �る風出力装置15と、情報処理装置16とを備え� ��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� ��ジェクタ11やスピーカー13の制御等を行う。

 ユーザからスクリーン12を通じて入力され� �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� �にいるユーザに達する。

 風を通すスクリーン12の構成の具体的な形� �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� ��れている。
 このような構成となっているので、空隙部1 2C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1 2Bに映像を照射して、経糸12A及び緯糸12によ� �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� ��ことにより、映像を表示することも可能で� ��る。

 経糸12Aと緯糸12Bの材質としては、例えば、� ��リエステル、ポリプロピレン、ポリエチレ� ��、塩化ビニル等の樹脂を使用することがで� ��る。
 このようなスクリーン12として、例えば、� �用新案登録第3093012号公報に記載された網戸� ��ットと同様の構造のものを使用することが� ��きる。

 メッシュ数(2.54cm当たりの本数)が、それ� �れ200メッシュ、150メッシュ、100メッシュで� �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� ��び緯糸12B)の直径、開口率(空隙部12Cの面積� �割合)、スクリーン12の厚さ、単位断面積当� �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。

 表1に示した各例のスクリーン12と、20メッ� �ュのスクリーン12とについて、スクリーン12� ��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� ��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。

 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9 88ルクスとなる光を投影して、それぞれのス� ��リーン12の輝度を測定した。輝度の測定結� �を、表2に示す。

 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� ��った。100メッシュが150メッシュよりも輝度� ��高いのは、糸の太さが太いためであると考� ��られる。
 糸の太さが同じであれば、メッシュ数の多� ��方が高い輝度となる。

 風速と輝度との観点から、30メッシュ~200� ��ッシュの範囲が使いやすく、そのうち100メ� ��シュ程度が特に使いやすいと考えられる。

 図1に示した風検出装置14及び風出力装置15� �、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� ��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。

 特に、風検出装置14をアレイ状に配列する� �とで、入力平面内の風の強さの分布を検出� �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� ��することが可能となる。

 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� ��の一部の正面図である。

 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� �ぞれの風検出装置14及び風出力装置15が情報� ��理装置16に接続されている。

 図5の正面図に示すように、風検出装置14が� ��部に設けられた風検出部14Aと、風出力装置1 5が内部に設けられた風出力部15Aとが、縦横� �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� ��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� ��材20によって隔てられている。

 風検出部14Aでは、入力された風W1を受け� �板21が、枠状の部材20に対して僅かな隙間を� ��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� �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。

 風出力部15Aでは、風W2を出力してスクリー� �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、� ��れぞれの管24の出力を独立に制御すること� �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。

 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� �しても構わない。風検出部及び風出力部を� �じ大きさとすると、例えば、市松状に配置� �ることも可能になる。

 風検出部14Aの大きさは、例えば縦5cm×横5cm� �とする。
 各風検出部14Aを小さくすることにより、解� ��度が上がる。

 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� ��部に、風検出装置14として、フォトリフレ� �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� ��レクタが備えた発光部(発光ダイオード等)� �ら、赤外光IRが出射され、この赤外光IRが板2 1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W 1の検出を行うことができる。

 このような構成とすると、板21、再帰性反� �材25、フォトリフレクタ14とによって、比較� ��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� �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� ��離が短いために、風の計測を行うことは難� ��いが、計測対象に再帰性反射材を貼り付け� ��ことにより、計測できる距離を大幅に延長� ��ることができるので、板21の大きさと比較� �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。

 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� �板21に貼り付ける代わりに、スラリーを板21� ��塗布して乾燥させてもよい。

 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� �代わりに、板21を回転させるシャフト23にロ� ��タリーエンコーダ等の回転検出器を取り付� ��て、板21の回転・傾斜角度を検出しても構� �ない。
 さらにまた、本発明において、風を計測す� ��センサとしては、一般的な温度センサ、回� ��型の風速・風圧センサ等も使用可能である� ��

 ここで、図6に示した風検出部14Aと、図5に� �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� ��力された風W1の強度分布が算出される。

 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� ��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� ��は、ブロア等のフィン型のデバイス、コン� ��レッサ、シリンダのように空気を圧搾して� ��し出す装置、等を使用することが可能であ� ��。
 例えば、風検出装置14に温度センサを用い� �、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。

 このように、スクリーン12の後方に風入� �装置14と風出力装置15とを備えることによっ� ��、ユーザに特殊なデバイスの装着や把持を� ��制することなく、風を情報媒体とするイン� ��フェースを構築することができる。

 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� ��、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� �きを3次元ベクトルとして算出する方法を説� ��する。

 この算出方法では、基本的に、各風検出装� ��14に閾値を設定しておき、閾値を超えたデ� �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� ��。
 続いて、ラベリングされたそれぞれの入力� ��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� �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。

 この算出方法を、以下に、詳細かつ具体的� ��説明する。
 上述のようにラベリングされた入力グルー� ��内の各風検出装置14に、図8に示すように、� ��置1から装置nまでの順番を付ける。また、� �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� ��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。

 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� ��抽出する。
 ステップS2において、隣接するアレイのデ� �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� ��う。まず、ステップS3において、入力され� �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。

 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� ��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(x _i ,y _i )とし、そこで検出した風の強さをa _i とする。
 このとき、入力グループの中心座標C(x _C ,y _C )は、下記の式(1)で求めることができ、重心� �標G(x _G ,y _G )は、下記の式(2)で求めることができる。

 また、入力平面に対して、奥行き方向に� ��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� ��)の定義のいずれかを用いることが可能であ る。

 重心座標Gに、式(3)のいずれかのZ座標を加� �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R _G が、風の入力方向を近似した3次元ベクトル� �なる。

 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(x _M ,y _M )として、重心座標G´の算出と同様に、式(3)� �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� �きる。この場合に算出される3次元ベクトルR _M を、下記の式(5)に示す。

 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� ��きる。

 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。

 本発明の風を情報媒体とする入出力装置� ��応用して、例えば、バーチャル環境とのイ� ��タラクションに、風を情報媒体として用い� ��ことが可能になる。

 バーチャル環境とのインタラクションに応� ��する場合の、入出力装置の一例のブロック� ��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� ��力装置100の構成に、さらに、映像を撮影す� ��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、� �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� ��が行われる。
 図10では、入出力装置200とは別に、情報処� �装置41を備えた情報処理部40が設けられ、入� ��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1 6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� ��に関わる膨大な計算処理を、高速に行うこ� ��が可能になる。

 なお、バーチャル環境に関わる計算処理� ��量がそれほど多くない場合や、高速処理が� ��要でない場合等においては、情報処理部40� �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。

 バーチャル環境の態様としては、ゲーム� ��、様々なシミュレーションが考えられる。

 例えば、ゲーム環境においては、人の吐き� ��す息や風によって入力を実現し、更にその� ��力をも風とすることによって、入出力情報� ��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� �入出力を行う、ゲームを構成することが可� �になる。

 また、例えば、風洞のシミュレーションデ� ��タ等に、風の入力によってインタラクティ� ��な影響を与える、といったことも実現でき� ��と考えられる。
 そして、同じスクリーン12を通じて映像と� �の入出力を行う、インタラクティブなシミ� �レーションシステムを構成することが可能� �ある。

 好ましくは、例えば、情報処理部40の情報� �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� ��して、入出力装置200から風入力情報を与え� ��ことによって、シミュレーションを行い、� ��力として風出力情報を得ることができる。

 また、図10の入出力装置200において、カ� �ラ17と風検出装置(風センサ)14とを兼用した� �メラを構成することにより、記録した映像� �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� �感の高い風を提示することが行える。

 本発明の風を情報媒体とする入出力装置を� ��用して、例えば、遠隔地とのテレコミュニ� ��ーションを、映像や音声と風の入出力によ� ��て実現するシステムを構成することができ� ��。
 この場合、風を情報媒体とする入出力装置� ��ネットワークで接続することにより、テレ� ��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� �の情報を送信する。各装置は、受信した他� �の送風の情報を風出力装置によって再生す� �ことにより、風を使用したコミュニケーシ� �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� ��の出力との双方をスクリーン上で行ってい� ��ため、実写のカメラ映像等とも親和性が高� ��。風検出装置と映像とのレジストレーショ� ��を行うことで、互いの映像と同期した風を� ��示することが可能である。

 本発明の入出力装置を用いてテレコミュ� ��ケーションを行う場合の、入出力装置の一� ��のブロック図を、図11に示す。また、入力� �及び出力側における処理のフローチャート� �、図12に示す。

 図11に示すように、それぞれの入出力装置20 0A,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� �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� ��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� ��ットワーク等の有線や、無線を使用するこ� ��ができる。そして、インターネット等のネ� ��トワークを通じて信号や情報をやり取りす� ��ように構成すれば、遠隔地とのコミュニケ� ��ションを行うこともできる。

 次に、図12のフローチャートを参照して、� �出力装置200A,200Bの入力側及び出力側におけ� �処理を説明する。図中左半分は、入力側の� �理を示している。また、右半分は、出力側� �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S 11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W 1の信号に対して、アナログ信号からディジ� �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� ��いて、入力された風W1によるベクトルを計� �する。この計算処理は、先に図9に示したフ� ��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� �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� ��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� ��するD/A変換ループとによって構成されてい� ��。
 まず、ステップS21において、風の出力デー� ��を受信する。
 続いて、D/A変換ループに入り、ステップS22� ��おいて、受信したデータに対して、ディジ� ��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� ��おいて、出力デバイス(例えばブロア)によ� �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� �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。

 このように入出力装置200A,200Bを用いること� ��より、遠隔地のユーザ同士のテレコミュニ� ��ーションに、風を情報媒体として使用する� ��とが可能になる。
 これにより、音声や映像では伝わらない、� ��覚や触覚を、風によってユーザ同士が互い� ��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� ��えることが可能である。例えば、遠隔地に� ��るケーキに刺したロウソクの炎を消すこと� ��可能になる。

 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� ��の態様によっては、他方の装置を入力のみ� ��入力装置もしくは出力のみ出力装置として� ��構わないが、少なくとも一方の装置は本発� ��に係る入出力装置とする。

 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� ��定されるものではなく、情報処理装置を入� ��力装置の外部に配置して、情報処理装置と� ��出力装置内の風検出装置や風出力装置とを� ��線又は無線で接続した構成とすることも可� ��である。

 さらに、本発明の風を情報媒体とする入出� ��装置を応用して、遠隔地とのテレコミュニ� ��ーションを、映像や音声と風の入出力によ� ��て実現するシステムを構成する場合におい� ��、カメラを様々な構成とすることが可能で� ��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� ��クリーンに近づけることによって、スクリ� ��ンの向こう側(即ち、ユーザ側)を撮影する� �とが可能である。このため、特殊な加工を� �わなくても、スクリーンの背面側(風検出部� ��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� ��にいるユーザからは、スクリーンに遮られ� ��カメラが見えず、また、遠隔におけるユー� ��の視点とカメラの視点とを一致させること� ��できる、という利点を有する。

 また、スクリーンの背面に複数のカメラ� ��設置して、複数のカメラで撮影した映像を� ��成した映像を作成してもよい。複数のカメ� ��で撮影した映像を合成することにより、画� ��の向上を図ることができる。

 さらにまた、スクリーンの脇に複数のカメ� ��を設置して、これら複数のカメラから、あ� ��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� �央部に1つのカメラを設けて撮影した場合と� ��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� ��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,「� ��ッカーシーンにおける自由視点映像生成の� ��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。

 本発明は、上述の実施の形態に限定され� ��ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない� ��囲でその他様々な構成が取り得る。

 本発明の入出力装置は、劇場等における映� ��及び風の提示、情報の入出力を行う装置、� ��た、ゲームやシミュレーション等のバーチ� ��ル環境とのインタラクション、ユーザ同士� ��テレコミュニケーション等の用途に利用す� ��ことができる。
 また、本発明の入出力装置を用いたシステ� ��は、ユーザ同士のテレコミュニケーション� ��に利用することができる。