位置指示设备及空间位置指示系统的制作方法

本发明涉及位置指示设备及空间位置指示系统，尤其涉及与触觉反馈对应的位置指示设备及空间位置指示系统。

背景技术：

出现了用于在虚拟现实(包括vr：virtualreality(虚拟现实)、ar：augmentedreality(增强现实)、mr：mixedreality(混合现实))的空间内在虚拟平面上写字或画画的技术。例如，非专利文献1所记载的“tiltbrush”实现了使用专用控制器在虚拟现实空间的空中画画。另外，在专利文献1中公开了使用虚拟的记号笔、画笔、涂料喷罐在虚拟表面或实际的表面上制作艺术作品或涂鸦作品的游戏。

另外，关于虚拟现实，触觉反馈这一技术受到关注。触觉反馈将振动向虚拟现实的用户施加，例如在专利文献1中公开了以下技术：在记号笔型、画笔型、涂料喷罐型的各控制器设置致动器，向该致动器施加振动。另外，在非专利文献2中公开了以下技术：基于机械连接于机械手臂的触控笔的位置和方向来进行虚拟导尿管等手术器具与3d模型间的干涉判定，生成相当于各部位的感触(粘性、刚性、摩擦等之类的触觉特性)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8884870号说明书

非专利文献

非专利文献1：“vr绘画应用[tiltbrush]是？也介绍使用方法·购买方法”，[online]，moguravr，[平成30年2月28日检索]，互联网<url:http://www.moguravr.com/vr-tilt-brush/>

非专利文献2：“immersivetouch外科手术训练模拟器”，[online]，日本binary株式会社，[平成30年2月28日检索]，互联网<url:http://www.nihonbinary.co.jp/products/medical/medicaltraining/surgicalsimulation/immersivetouch.html>

技术实现要素：

发明所要解决的课题

已知有构成为能够通过与平板(包括平板计算机、数字转换器)之间进行信号的收发而进行相对于平板的输入的笔型的触控笔(以下，称作“电子笔”)。以往，在虚拟现实空间内无法使用这种电子笔，但近年来，想要在虚拟现实空间内也使用电子笔这一期望升高。

因此，本发明的目的之一在于，提供能够实现虚拟现实空间内的电子笔的使用的位置指示设备。

另外，在虚拟现实空间内使用电子笔的情况下，优选能够不仅向现实的平板也向虚拟的平板输入，但在该情况下，希望在虚拟现实空间内电子笔的笔尖抵碰了物体的表面的情况下使电子笔产生触觉。然而，用于检测电子笔的位置的位置传感器具有某种程度的大小，至少在当前时间点下，不存在能够设置于笔尖的小型的位置传感器。其结果，即使在检测到的位置抵碰了物体的表面的情况下产生了触觉，在该时间点下笔尖也未必处于物体的表面，因此会使用户感到违和感。

因此，本发明的另一目的在于，提供在用户在虚拟现实空间内使用电子笔的情况下能够不使用户感到违和感而产生触觉的空间位置指示系统。

用于解决课题的手段

本发明的一侧面的位置指示设备具有：壳体，构成为能够搭载具有笔尖的电子笔；触觉产生部，产生触觉；及控制器，以在搭载于所述壳体的所述电子笔的虚拟现实空间内的所述笔尖的位置与所述虚拟现实空间内的物体之间的距离为规定值以下的情况下产生触觉的方式控制所述触觉产生部。

本发明的另一侧面的位置指示设备具有：位置指示部；触觉产生部，产生触觉；及控制器，以在虚拟现实空间内的所述位置指示部的位置与所述虚拟现实空间内的物体之间的距离为规定值以下的情况下产生触觉的方式控制所述触觉产生部。

本发明的空间位置指示系统包括计算机，该计算机执行：取得现实空间中的位置指示设备的位置指示部的位置的步骤；基于所述现实空间中的所述位置指示部的位置来取得虚拟现实空间内的所述位置指示部的位置的步骤；判定步骤，判定所述虚拟现实空间内的所述位置指示部的位置与所述虚拟现实空间内的物体之间的距离是否为规定值以下；及发送步骤，根据所述判定步骤的判定结果，向具有触觉产生部的所述位置指示设备发送用于控制所述触觉产生部的控制信号。

发明效果

根据本发明的一侧面的位置指示设备，由于能够在空间位置指示设备搭载电子笔，所以能够实现虚拟现实空间内的电子笔的使用。

根据本发明的另一侧面的位置指示设备，由于电子笔自身作为空间位置指示设备进行动作，所以能够实现虚拟现实空间内的电子笔的使用。

根据本发明的位置指示设备及空间位置指示系统，由于能够不是基于由位置信息表示的位置指示设备(或电子笔)的位置而是基于笔尖的位置来使位置指示设备(或电子笔)的触觉产生部产生触觉，所以能够不使在虚拟现实空间内使用电子笔的用户感到违和感而产生触觉。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的空间位置指示系统1的结构的图。

图2(a)是示出电子笔5的外观的立体图，图2(b)是示出电子笔5的功能框的概略框图。

图3是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第一例的图。

图4是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第二例的图。

图5是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第三例的图。

图6是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第四例的图。

图7是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第五例的图。

图8是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第六例的图。

图9是示出图2(b)所示的触觉产生部56的结构的第七例的图。

图10是示出在以利用磁性流体的硬度的变化使壳体5a移动的方式构成了触觉产生部56的情况下计算机2生成的控制信号的一例的图。

图11是示出计算机2的控制部2a进行的处理的处理流程图。

图12是示出在图11的步骤s2、s6中执行的虚拟现实空间内笔尖位置取得处理的详情的图。

图13是在图11中执行的处理的说明图。

图14是示出在本发明的第二实施方式的空间位置指示系统1中使用的空间位置指示设备6的图。

图15是示出图2所示的处理部50进行的处理的处理流程图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是示出本发明的第一实施方式的空间位置指示系统1的结构的图。如该图所示，本实施方式的空间位置指示系统1构成为包括计算机2、虚拟现实显示器3、平板4、电子笔5、发光室7a、7b及位置传感器8a～8c。位置传感器8a～8c分别设置于平板4、虚拟现实显示器3及电子笔5。

图1所示的各装置原则上配置于房间中。在空间位置指示系统1中，该房间的大致整体能够作为虚拟现实空间而利用。

计算机2包括控制部2a和存储器2b。以下说明的计算机2进行的各处理能够通过控制部2a将存储于存储器2b内的程序读出并执行而实现。

计算机2与虚拟现实显示器3、发光室7a、7b、平板4的各自通过有线或无线而连接。在有线的情况下，例如适合使用usb(universalserialbus：通用串行总线)等。在无线的情况下，例如适合使用wi-fi(注册商标)等无线lan或蓝牙(注册商标)等近距离无线通信。需要说明的是，在平板4、虚拟现实显示器3内置作为计算机的功能的情况下，也可以由该计算机构成计算机2。

计算机2构成为具有在虚拟现实显示器3上显示虚拟现实空间的功能。该虚拟现实空间可以是vr(virtualreality：虚拟现实)空间，也可以是ar(augmentedreality：增强现实)空间，还可以是mr(mixedreality：混合现实)空间。在显示vr空间的情况下，佩戴了虚拟现实显示器3的用户识别虚拟现实，被与现实世界切离。另一方面，在显示ar空间或mr空间的情况下，佩戴了虚拟现实显示器3的用户识别虚拟现实和现实世界混合而成的空间。

计算机2构成为，作为在以发光室7a、7b的位置为基准而设定的虚拟现实空间内渲染各种各样的3d对象(物体)的渲染装置发挥功能，并且通过渲染的结果来更新虚拟现实显示器3的显示。由此，在显示于虚拟现实显示器3上的虚拟现实空间内出现各种各样的3d对象。计算机2的渲染基于存储于存储器2b内的3d对象信息而执行。3d对象信息是示出表示由计算机2设定的虚拟现实空间的虚拟现实空间中的3d对象的形状、位置及朝向的信息，针对渲染对象的每个3d对象存储于存储器2b内。

在由计算机2渲染的3d对象中，包括如图1所示的平板4、电子笔5那样在现实中也存在的3d对象(以下，称作“第一3d对象”)和虚拟平板(未图示)那样的在现实中不存在的3d对象(以下，称作“第二3d对象”)。在渲染这些3d对象时，计算机2首先检测现实空间中的位置传感器8b的位置及朝向，基于检测结果来取得表示用户的视点的视点信息。

在渲染第一3d对象的情况下，计算机2进一步检测安装于对应的物体的位置传感器(例如，位置传感器8a、8c)在现实空间中的位置及朝向，将检测结果向存储器2b保存。并且，基于保存的位置及朝向、上述的视点信息及关于第一3d对象存储的形状，将第一3d对象在虚拟现实空间内渲染。另外，计算机2关于电子笔5特别进行以下处理：通过检测位置传感器8c的位置来检测在虚拟现实空间内用户进行的操作，基于其结果而新制作第二3d对象(即，向存储器2b新保存3d对象信息)，或者移动或更新已经保持的第二3d对象(即，更新已向存储器2b保存的3d对象信息)。关于这一点，将在后面另外详细说明。

另一方面，在渲染第二3d对象的情况下，计算机2构成为基于保存于存储器2b的3d对象信息和上述的视点信息而将第二3d对象在虚拟现实空间内渲染。

计算机2进一步进行以下处理：基于虚拟现实空间内的电子笔5的笔尖的位置(虚拟现实空间内位置)和在虚拟现实空间内显示中的3d对象在虚拟现实空间内的位置来判定是否使电子笔5的触觉产生部56(后述)产生触觉，在判定为产生的情况下，将用于起动触觉产生部56的控制信号对电子笔5发送。在具体的例子中，构成为，在虚拟现实空间内电子笔5的笔尖接触了虚拟平板的触摸面的情况下，将用于起动触觉产生部56的控制信号对电子笔5发送。关于这一点，将在后面再次详细说明。

虚拟现实显示器3是佩戴于人的头部而使用的vr显示器(头戴显示器)。在一般市售的虚拟现实显示器中，存在“透过型”或“非透过型”、“眼镜型”或“帽子型”等各种类型，但作为虚拟现实显示器3，能够使用其中任何一种。

虚拟现实显示器3与位置传感器8a及电子笔5(包括位置传感器8c)的各自通过有线或无线而连接。位置传感器8a、8c构成为通过该连接而将后述的受光水平信息向虚拟现实显示器3通知。虚拟现实显示器3将从位置传感器8a、8c的各自通知的受光水平信息与内置于自身的位置传感器8b的受光水平信息一起向计算机2通知。计算机2基于这样通知的受光水平信息来检测现实空间内的位置传感器8a～8c各自的位置及朝向。

平板4是具有平板面4a的装置。平板面4a优选是平坦的表面，能够由适合于使电子笔5的笔尖滑动的材料构成。在一例中，平板4是所谓的数字转换器，构成为具有检测触摸面内的电子笔5的指示位置的触摸传感器和将检测到的指示位置向计算机2通知的通信功能。该情况下的平板面4a由数字转换器的触摸面构成。在另一例中，平板4是所谓的平板计算机，构成为具有显示器、检测该显示器的显示面内的电子笔5的指示位置的触摸传感器及将检测到的指示位置向计算机2通知的通信功能。该情况下的平板面4a由显示器的显示面构成。

位置传感器8a固定设置于平板4的表面。因此，由计算机2检测的位置传感器8a的位置及朝向表示虚拟现实空间坐标系中的平板面4a的位置及朝向。

电子笔5是具有笔型的形状的触控笔，构成为具有作为向平板4的输入装置的功能(以下，称作“平板输入功能”)和作为向计算机2的输入装置的功能(以下，称作“虚拟现实空间输入功能”)。在平板输入功能中包括指示平板4的触摸面内的位置的功能。另一方面，在虚拟现实空间输入功能中包括指示虚拟现实空间内的位置的功能。关于各功能的详情，另外后述。

发光室7a、7b是构成用于检测位置传感器8a～8c的位置的位置检测系统的基站装置，分别构成为能够按照计算机2的控制一边改变方向一边射出激光信号。位置传感器8a～8c分别由多个受光传感器构成，构成为利用各受光传感器来接受发光室7a、7b的各自照射出的激光信号并取得包括各受光水平的受光水平信息。如上所述，这样取得的受光水平信息经由虚拟现实显示器3而向计算机2供给。

图2(a)是示出电子笔5的外观的立体图，图2(b)是示出电子笔5的功能框的概略框图。如图2(a)所示，电子笔5构成为具有大致筒型的壳体5a和设置于壳体5a的顶端的笔尖5b。需要说明的是，在实际的电子笔5的表面有时安装用于实现后述的触觉产生部56的各种构件，但在图2(a)中省略了描绘。另外，虽然未图示，但也可以在电子笔5的侧面或端部设置各种开关。

在进行基于平板输入功能的输入的情况下，用户利用单手把持壳体5a，使笔尖5b与平板4的触摸面抵接。并且，通过一边保持抵接状态一边在触摸面上使笔尖5b移动来进行基于电子笔5的输入操作。另一方面，在进行基于虚拟现实空间输入功能的输入的情况下，用户利用单手把持壳体5a，通过在空中使电子笔5移动来进行基于电子笔5的输入操作。

在基于虚拟现实空间输入功能的输入中包括向上述的虚拟平板的输入。在该情况下，在佩戴了虚拟现实显示器3的用户的眼睛中能够看到虚拟平板，但在现实中在该场所不存在平板。因此，无法使笔尖5b与虚拟平板的触摸面抵接，但这样的话，难以进行向虚拟平板的输入操作。于是，在空间位置指示系统1中，进行以下处理：通过在笔尖5b处于虚拟平板的触摸面的位置的情况下产生触觉，从而将宛如笔尖5b正在与虚拟平板的触摸面抵接那样的感觉向用户提供。关于这一点，将在后面另外详细说明。

参照图2(b)，电子笔5在功能上构成为具有处理部50、通信部51、53、笔压检测部52、位置检测部54、开关部55及触觉产生部56。

处理部50与电子笔5内的其他各部连接，由控制它们并且进行后述的各种处理的处理器构成。需要说明的是，在本实施方式中，在电子笔5内配置处理部50，但不限定于此，也可以在电子笔5的外部配置处理部50。

通信部51及笔压检测部52是实现平板输入功能的功能部。

通信部51具有按照处理部50的控制而与平板4的触摸传感器之间进行信号的收发的功能。在该信号的收发中，包括从电子笔5对平板4单向地发送信号的情况和在电子笔5与平板4之间双向地进行信号的收发的情况。另外，作为信号收发的具体的方式，例如能够使用电磁感应方式或主动静电方式。

笔压检测部52是检测施加于笔尖5b的压力(笔压)的功能部，在具体的例子中，由根据笔压而电容值变化的电容传感器(未图示)构成。以下，以通信部51通过主动静电方式来收发信号的情况为例，对平板输入功能进行具体说明。

与主动静电方式对应的触摸传感器构成为从配置于触摸面内的传感器电极(未图示)以规定的时间间隔送出信标信号。在信标信号中包括用于从触摸传感器控制电子笔5的指令。在基于指令的控制的内容中，例如包括发送表示由笔压检测部52检测到的笔压的笔压数据、发送设置于电子笔5的各种开关(未图示)的按下状态、发送预先保存于电子笔5的存储器(未图示)的固有id等。

通信部51经由设置于电子笔5的笔尖的笔尖电极(未图示)而检测上述信标信号，将检测到的信标信号向处理部50供给。处理部50根据供给来的信标信号而生成包括作为无调制的载波的突发信号和通过利用与指令对应的数据对载波进行调制而得到的数据信号的笔信号，并向通信部51供给。通信部51经由上述笔尖电极而将供给来的笔信号向触摸传感器发送。

触摸传感器利用上述传感器电极来尝试突发信号的检测，基于检测结果来检测触摸面内的电子笔5的位置。另外，通过利用上述传感器电极检测数据信号并进行解调，从而接收电子笔5根据指令而发送出的数据。

平板4构成为将取得的电子笔5的位置及电子笔5发送出的数据逐次朝向计算机2发送。计算机2在由从平板4接收到的数据中包含的笔压数据表示的笔压成为了比规定值(例如，0)大的值的情况下，判定为电子笔5正在与平板4的触摸面接触。并且，计算机2在判定为电子笔5正在与平板4的触摸面接触的期间，持续性地执行以下处理：基于依次接收的一系列位置来生成墨水数据(将多个位置利用规定的插值曲线进行插值而得到的曲线数据)，并向图1所示的存储器2b保存。由此，实现平板输入功能。需要说明的是，在平板4具有显示器的情况下，计算机2也可以将保存于存储器2b的墨水数据逐次渲染，将其结果显示于平板4的显示器。

通信部53、位置检测部54、开关部55及触觉产生部56是实现虚拟现实空间输入功能的功能部。

通信部53具有按照处理部50的控制而经由虚拟现实显示器3与计算机2之间进行信号的收发的功能。如上所述，该信号的收发由有线或无线实现。

位置检测部54是由图1所示的位置传感器8c构成的功能部，具有检测发光室7a、7b发送的激光信号(用于检测现实空间内的位置的位置检测用信号)并生成与检测到的激光信号对应的受光水平信息(位置信息)的功能。由位置检测部54生成的受光水平信息由通信部53朝向计算机2发送。

开关部55是设置于电子笔5的壳体5a的表面的开关，构成为能够由用户按下。表示开关部55的按下状态的开关信息也由通信部53朝向计算机2发送。

触觉产生部56具有根据从外部供给的控制信号而产生触觉的功能。该控制信号通过通信部53而从计算机2供给。关于触觉产生部56，将在后面另外更详细地说明。

计算机2基于接收到的受光水平信息来逐次检测位置传感器8c的位置及朝向，并且基于接收到的开关信息来进行开关部55是否被按下的判定。并且，在判定为开关部55被按下的期间，持续性地执行以下处理：基于依次检测的一系列位置而生成3d的墨水数据，并向图1所示的存储器2b保存。这样生成的3d的墨水数据相当于上述的第二3d对象，成为上述的渲染的对象。由此，实现虚拟现实空间输入功能。

在此，在虚拟现实空间内显示着上述的虚拟平板的情况下，计算机2仅在该虚拟平板的触摸面和电子笔5的笔尖5b在虚拟现实空间内接触的情况下生成3d的墨水数据。通过这样，用户能够与向现实的平板4的输入同样地进行向虚拟平板的输入。需要说明的是，该情况下的3d的墨水数据的生成也可以与开关部55的按下状态无关地执行。

以上是空间位置指示系统1的整体概要。接着，对设置于电子笔5的触觉产生部56的结构进行详细说明，但触觉产生部56能够采用各种各样的结构，因此，以下举出7个例子并依次说明。

图3～图9分别是示出触觉产生部56的结构的第一～第七例的图。图3～图5各自的(a)(b)、图6及图7是电子笔5的剖视图，图8(a)是电子笔5的立体图。图8(b)是图8(a)所示的部分d的分解立体图。图9是示出电子笔5的使用状态的立体图。

如图3所示，第一例的触觉产生部56构成为包括配置于笔尖5b的前方的平板状的抵接部56a、以覆盖壳体5a的方式配置的筒状构件即滑动部56b及固定于抵接部56a及滑动部56b的各自的桥部56c。

滑动部56b构成为能够从图3(a)所示的位置到图3(b)所示的位置为止在图示的范围a内相对于壳体5a在壳体5a的长度方向上滑动。不过，在用户把持着电子笔5的状态下，滑动部56b相对于用户的手固定，因此通过该滑动而实际移动的是壳体5a一方。在滑动部56b处于图3(a)所示的位置的情况下，笔尖5b未与抵接部56a接触。另一方面，在滑动部56b处于图3(b)所示的位置的情况下，笔尖5b与抵接部56a抵接。

处理部50根据从计算机2接收的控制信号而使壳体5a从图3(a)所示的位置向图3(b)所示的位置移动。由此，笔尖5b与抵接部56a碰撞。因此，通过以根据在虚拟现实空间内电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面而发送控制信号的方式构成计算机2，用户能够将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

在此，触觉产生部56优选构成为包括磁性流体。磁性流体是能够通过施加的脉冲电流的频率来控制硬度的材料。若使对磁性流体施加的脉冲电流的频率变化而使其在相对硬的状态与相对软的状态之间连续地转变，则与磁性流体接触的人会如产生了振动那样感受。另外，通过使磁性流体的硬度变化，也能够使各种物体移动。

图10是示出在以利用磁性流体的硬度的变化使壳体5a移动的方式构成了触觉产生部56的情况下计算机2生成的控制信号的一例的图。如该图所示，该情况下的控制信号由将突发期间bu和空白期间bl以一定的占空比反复的脉冲电流信号构成。根据该控制信号，突发期间bu在全部区间中所占的的比例越大则磁性流体越硬。于是，计算机2通过控制控制信号的占空比来控制磁性流体的硬度，作为其结果而使壳体5a移动。这样，实现利用磁性流体来产生触觉。

如图4所示，第二例的触觉产生部56构成为包括配置于笔尖5b的前方的平板状的抵接部56a、固定于壳体5a的桥部56c及设置于抵接部56a与桥部56c之间的铰接部56d。

抵接部56a构成为，能够以与铰接部56d连接的一端为中心，从图4(a)所示的位置到图4(b)所示的位置为止在图示的范围b内转动。在抵接部56a处于图4(a)所示的位置的情况下，笔尖5b未与抵接部56a接触。另一方面，在抵接部56a处于图4(b)所示的位置的情况下，笔尖5b与抵接部56a抵接。在本例中，抵接部56a的移动也优选利用磁性流体来实现。

处理部50根据从计算机2接收的控制信号而使抵接部56a从图4(a)所示的位置向图4(b)所示的位置移动。由此，笔尖5b与抵接部56a碰撞，因此与第一例同样，用户能够将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

如图5所示，第三例的触觉产生部56构成为包括配置于笔尖5b的前方的平板状的抵接部56a、固定于壳体5a的桥部56c及与抵接部56a一体形成的滑动部56e。

如图5所示，滑动部56e例如具有收容桥部56c的端部的榫槽，构成为，通过桥部56c在该榫槽中滑动，能够从图5(a)所示的位置到图5(b)所示的位置为止在图示的范围c内在电子笔5的长度方向上移动。在滑动部56e处于图5(a)所示的位置的情况下，笔尖5b未与抵接部56a接触。另一方面，在滑动部56e处于图5(b)所示的位置的情况下，笔尖5b与抵接部56a抵接。在本例中，滑动部56e的移动也优选利用磁性流体来实现。

处理部50根据从计算机2接收的控制信号而使滑动部56e从图5(a)所示的位置向图5(b)所示的位置移动。由此，笔尖5b与抵接部56a碰撞，因此与第一及第二例同样，用户能够将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

如图6所示，第四例的触觉产生部56构成为包括以向壳体5a的表面露出的方式配置的硬度变化部56f。硬度变化部56f由包括上述的磁性流体的乙烯树脂等构成。

处理部50通过将从计算机2接收到的控制信号向硬度变化部56f提供而使硬度变化部56f的硬度变化。由此，如硬度变化部56f的硬度正在振动那样感受，因此，用户能够与第一至第三例同样地将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

如图7所示，第五例的触觉产生部56构成为具有固定于壳体5a的基体部56g、配置于基体部56g中的振动部56h及以一端抵靠于振动部56h且另一端抵靠于壳体5a的内壁的状态配置的高刚性构件即致动器56i。

处理部50通过将从计算机2接收到的控制信号向振动部56h提供而使振动部56h振动。于是，该振动通过致动器56i而向壳体5a传递，因此壳体5a也振动。由此，用户能够与第一至第四例同样地将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

如图8(a)所示，第六例的触觉产生部56构成为包括设置于壳体5a的槽部5c和配置于壳体5a的内部的振动部56j。振动部56j的一部分通过槽部5c而向外部露出。另外，振动部56j构成为包括上述的磁性流体。

在图8(b)中示出了槽部5c及振动部56j的具体的构造。如该图所示，振动部56j构成为具有配置于壳体5a内的筒状构件即基体部56ja和以从基体部56ja的侧面突出的方式设置的3个突出部56jb。3个突出部56jb与基体部56ja一体形成，在基体部56ja的圆周方向上以相等间隔配置。槽部5c与这3个突出部56jb的各自对应地设置。

处理部50通过将从计算机2接收到的控制信号向振动部56j提供而使振动部56j振动。用户能够通过通过槽部5c而露出的3个突出部56jb而直接感受该振动，因此能够与第一至第五例同样地将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

如图9所示，第七例的触觉产生部56与电子笔5的主体分体设置，具体而言，构成为包括配置于笔尖5b的前方的平板状的抵接部56a和固定于用户的胳膊的桥部56k。在桥部56k的一端附近设置有开口部56ka，桥部56k通过用户将自身的胳膊向该开口部56ka插入而固定于用户的胳膊。

抵接部56a构成为能够在桥部56k的另一端附近在图示的范围e内移动。抵接部56a的具体的移动范围以使抵接部56a在最接近电子笔5时与笔尖5b接触的方式决定。需要说明的是，若考虑根据用户而手的大小不同，则抵接部56a的移动范围优选通过预先进行的校准处理而针对每个用户调节。在本例中，抵接部56a的移动也优选利用磁性流体来实现。

处理部50通过将从计算机2接收到的控制信号向触觉产生部56提供而使抵接部56a与笔尖5b碰撞。由此，用户能够与第一至第六例同样地将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

以上，关于设置于电子笔5的触觉产生部56的结构，举出7个例子进行了说明。接着，对计算机2对触觉产生部56的控制信号的生成进行详细说明。

图11是示出计算机2的控制部2a(参照图1)进行的处理的处理流程图。图12是示出在图11的步骤s2、s6中执行的虚拟现实空间内笔尖位置取得处理的详情的图。图13是在图11中执行的处理的说明图。以下，一边参照这些图，一边对计算机2对触觉产生部56的控制信号的生成进行详细说明。

首先参照图11，计算机2首先作为前提而在虚拟现实空间内显示物体(步骤s1)。该物体是上述的第二3d对象(例如，虚拟平板)。图13(a)将这样显示的物体的表面s在三维坐标空间上示出。

接着，计算机2进行取得虚拟现实空间内的电子笔5的笔尖5b的位置vp2的处理(步骤s2)。具体来说，如图12所示，计算机2首先取得受光水平信息(步骤s20)。该受光水平信息由电子笔5的位置检测部54(参照图2)生成，计算机2通过从电子笔5接收来取得受光水平信息。

取得了受光水平信息的计算机2基于取得的受光水平信息来取得(算出)表示现实空间中的电子笔5的位置的现实空间内位置p1(第一现实空间内位置)(步骤s21)。这样取得的位置p1是图1所示的位置传感器8c的位置，不是笔尖5b的位置。于是，计算机2进行以下处理：通过基于预先存储于存储器2b内的电子笔5的形状将位置传感器8c的位置变换为笔尖5b的位置，从而取得(算出)表示现实空间中的电子笔5的笔尖5b的位置的现实空间内位置p2(第二现实空间内位置)(步骤s22)。

接着，计算机2基于取得的位置p2来取得(算出)表示虚拟现实空间内的电子笔5的笔尖5b的位置的虚拟现实空间内位置vp2(步骤s23)。虚拟现实空间内笔尖位置取得处理以到此为止的处理结束。

返回图11，取得了位置vp2的计算机2基于位置vp2和虚拟现实空间内的物体(在步骤s1中显示的物体)的表面s的位置来判定电子笔5的笔尖5b是否碰撞了表面s(第二判定步骤。步骤s3、s4)。具体而言，在点即位置vp2包含于构成表面s的区域中的情况下判定为碰撞了且在其以外的情况下判定为未碰撞即可。

在步骤s4的判定中判定为碰撞了的情况下(步骤s4的肯定判定)，计算机2生成用于产生触觉的控制信号，并对电子笔5发送(第二触觉产生步骤。步骤s5)。该控制信号例如是图10所示的脉冲电流信号。通过电子笔5的处理部50根据该控制信号使触觉产生部56产生触觉，用户能够得到向表面s(例如，虚拟平板的触摸面)的碰撞体验。

接着，计算机2再次进行取得虚拟现实空间内位置vp2的处理(步骤s6)，判定表面s与位置vp2之间的距离是否为规定值l以下(第一判定步骤。步骤s7、s8)。该处理通过判定通过位置vp2的表面s的法线与表面s相交的点与位置vp2之间的距离是否为规定值l以下来进行即可。

在步骤s8中判定为是规定值l以下的情况下(步骤s8的肯定判定)，计算机2再次生成用于产生触觉的控制信号，并对电子笔5发送(第一触觉产生步骤。步骤s9)。由此，用户即使手抖而电子笔5的笔尖5b离开了表面s，在没太离开的情况下，也能够继续得到与表面s接触的感觉。由于难以有意地使笔尖5b与在现实中不存在的表面s接触，所以在虚拟现实空间内该处理非常有效。

结束了步骤s9的计算机2返回步骤s6而继续处理。由此，在表面s与位置vp2之间的距离为规定值l以下的期间(即，在步骤s8的判定结果为肯定的期间)，能够使用户持续感到与表面s的接触。

需要说明的是，如图11的虚线所示，计算机2也可以与步骤s9的实施一起，实施以使位置vp2成为表面s上的位置的方式使物体的位置移动的处理(步骤s10)。通过这样，能够不仅在触觉上也在视觉上维持接触状态。

在步骤s4的判定中判定为未碰撞的情况(步骤s4的否定判定)及在步骤s8中判定为不是规定值l以下的情况下(步骤s8的否定判定)，计算机2返回步骤s2而继续处理。在该情况下，触觉产生部56不产生触觉，因此能够防止尽管位置vp2与表面s之间的距离远离却产生触觉。因此，能够不使在虚拟现实空间内使用电子笔5的用户感到违和感而使触觉产生部56产生触觉。

需要说明的是，在图11的例子中，作为在电子笔5的笔尖5b一旦碰撞了表面s后中止触觉的产生的条件(即，返回步骤s2的条件)，使用了表面s与位置vp2之间的距离不再为规定值l以下，但也可以使用其他事象作为中止触觉的产生的条件。例如，也可以在从与表面s碰撞起的电子笔5的移动距离超过了规定值的情况、电子笔5的移动速度超过了规定值的情况、电子笔5的加速度超过了规定值的情况、用户使用电子笔5进行了规定的姿势的情况、由未图示的传声器检测到用户进行了规定的语音输入的情况、由未图示的压力传感器(例如，为了测定用户对电子笔5的把持力而在电子笔5的侧面设置的压力传感器)检测到用户施加了规定的压力的情况等下，中止触觉的产生。

如以上说明那样，根据本实施方式的电子笔5，电子笔5自身具有位置检测部54，因此，电子笔5作为空间位置指示设备进行动作，因此能够实现虚拟现实空间内的电子笔5的使用。

另外，根据本实施方式的空间位置指示系统1，由于不是基于由受光水平信息表示的电子笔5的位置而是基于笔尖5b的位置来使触觉产生部56产生触觉，所以能够不使在虚拟现实空间内使用电子笔5的用户感到违和感而产生触觉。

图14是示出在本发明的第二实施方式的空间位置指示系统1中使用的空间位置指示设备6的图。图14(a)表示示出空间位置指示设备6的使用状态的立体图，图14(b)表示示出空间位置指示设备6的功能框的概略框图。如图14(a)所示，空间位置指示设备6构成为能够将电子笔5插入而使用。本实施方式在参照图2(b)而说明的电子笔5的功能中的虚拟现实空间输入功能设置于空间位置指示设备6侧这一点上与第一实施方式不同。本实施方式的电子笔5是不具有虚拟现实空间输入功能的一般的电子笔。以下，关于与第一实施方式相同的结构，标注同一标号，着眼于与第一实施方式的不同点来详细说明。

首先参照图14(b)，空间位置指示设备6在功能上构成为具有处理部50、通信部53、位置检测部54、开关部55及触觉产生部56。这些基本的功能与参照图2(b)而说明的功能是同样的。不过，开关部55设置于空间位置指示设备6的表面而非电子笔5。

接着参照图14(a)，空间位置指示设备6构成为包括壳体6a、手柄部6b、在图1中也示出的位置传感器8c、用于将位置传感器8c固定于壳体6a的桥部6d、方向指示器6e、平板状的抵接部56a及固定于壳体6a之间的桥部56m。其中，抵接部56a及桥部56m构成空间位置指示设备6的触觉产生部56。

壳体6a是构成空间位置指示设备6的主体的构件，构成为能够搭载电子笔5。更具体而言，壳体6a具有用于将电子笔5插入的插入口。另外，手柄部6b是用于供用户拿住空间位置指示设备6的构件。如图14所示，用户在将电子笔5向壳体6a的插入口插入且将手柄部6b利用单手抓住的状态下使用空间位置指示设备6。方向指示器6e是用于使用户的使用感提高的构件，构成为在用户利用右手抓住了手柄部6b的情况下能够放置右手拇指。

抵接部56a经由桥部56m而配置于笔尖5b的前方。抵接部56a构成为能够在桥部56m的一端附近在图示的范围f内移动。抵接部56a的移动优选利用上述的磁性流体来实现。抵接部56a的具体的位置以使抵接部56a在最接近电子笔5时与笔尖5b接触的方式决定。若处理部50根据从计算机2接收的控制信号而使抵接部56a向附图右方向移动，则笔尖5b与抵接部56a碰撞。由此，与第一实施方式同样，用户能够将电子笔5的笔尖5b接触了虚拟平板的触摸面作为现实的冲击而感受。

在本实施方式中计算机2进行的处理也基本上是在第一实施方式中说明那样。不过，在图11所示的步骤s3中，在第一实施方式中，进行基于预先存储于存储器2b内的电子笔5的形状而将位置传感器8c的位置变换为笔尖5b的位置的处理，但本实施方式的计算机2构成为，将插入有电子笔5的状态的空间位置指示设备6的形状预先存储于存储器2b内，基于此而进行将位置传感器8c的位置变换为笔尖5b的位置的处理。由此，能够不是基于位置传感器8c的位置而是基于笔尖5b的位置来使触觉产生部56产生触觉。

如以上说明那样，根据本实施方式的电子笔5，能够在空间位置指示设备6搭载电子笔5。因此，能够实现虚拟现实空间内的电子笔5的使用。

另外，根据本实施方式的空间位置指示系统1，由于能够不是基于由受光水平信息表示的位置传感器8c的位置而是基于笔尖5b的位置来使触觉产生部56产生触觉，所以能够不使在虚拟现实空间内使用空间位置指示设备6及电子笔5的用户感到违和感而产生触觉。

以上，虽然对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施方式，本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内以各种方案来实施。

例如，在上述各实施方式中，计算机2在虚拟现实空间内电子笔5的笔尖接触了虚拟平板的触摸面的情况下使触觉产生部56产生触觉，但也可以在电子笔5的笔尖接触了虚拟平板以外的第二3d对象的表面的情况下使触觉产生部56产生触觉。另外，也可以在不是接触而是开始了基于虚拟现实空间输入功能的输入的情况(即，开始了计算机2对3d对象的生成的情况。另外，在正在进行向虚拟平板的输入的情况下，开始了3d的墨水数据的生成的情况)下，使触觉产生部56产生触觉。

另外，在上述第二实施方式中，说明了触觉产生部56构成为包括抵接部56a的例子，但也可以通过将与图6～图8所示的例子同样的结构设置于壳体6或手柄部6b来构成触觉产生部56。

另外，在上述各实施方式中，说明了将用于起动触觉产生部56的控制信号在计算机2内生成的例子，但也可以在电子笔5或空间位置指示设备6中生成该控制信号。以下，关于在这样构成电子笔5的情况下图2所示的处理部50进行的处理，一边参照附图一边说明。需要说明的是，关于在空间位置指示设备6中生成控制信号的情况，除了不是图2而是图14所示的处理部50进行处理之外，也是同样的。

图15是示出图2所示的处理部50进行的处理的处理流程图。如该图所示，处理部50首先作为前提而取得在虚拟现实空间内显示的物体的信息(步骤s30)。该物体是上述的第二3d对象(例如，虚拟平板)，处理部50通过从计算机2接收而取得物体的信息。

接着，处理部50进行取得虚拟现实空间内的电子笔5的笔尖5b的位置vp2的处理(步骤s31)。该处理的详情与参照图12说明的处理是同样的，因此省略详细的说明。需要说明的是，处理部50从图2所示的位置检测部54取得受光水平信息。

取得了位置vp2的处理部50基于位置vp2和虚拟现实空间内的物体(在步骤s1中取得了信息的物体)的表面s的位置来判定电子笔5的笔尖5b是否碰撞了表面s(步骤s32、s33)。该处理是与图11的步骤s3、s4同样的处理。

在步骤s33的判定中判定为碰撞了的情况下(步骤s33的肯定判定)，处理部50生成用于产生触觉的控制信号，并向图2所示的触觉产生部56供给(步骤s34)。由此，用户能够得到向表面s(例如，虚拟平板的触摸面)的碰撞体验。

接着，处理部50再次进行取得虚拟现实空间内位置vp2的处理(步骤s35)，判定表面s与位置vp2之间的距离是否为规定值l以下(步骤s36、s37)。该处理是与图11的步骤s7、s8同样的处理。

在步骤s37中判定为是规定值l以下的情况下(步骤s37的肯定判定)，处理部50再次生成用于产生触觉的控制信号，并向图2所示的触觉产生部56供给(步骤s38)。由此，用户即使手抖而电子笔5的笔尖5b离开了表面s，在没太离开的情况下，也能够继续得到与表面s接触的感觉。

结束了步骤s38的处理部50返回步骤s35而继续处理。由此，在表面s与位置vp2之间的距离为规定值l以下的期间(即，在步骤s8的判定结果为肯定的期间)，能够使用户持续感到与表面s的接触。

在步骤s33的判定中判定为未碰撞的情况(步骤s33的否定判定)及在步骤s37中判定为不是规定值l以下的情况下(步骤s37的否定判定)，处理部50返回步骤s31而继续处理。在该情况下，触觉产生部56不产生触觉，因此能够防止尽管位置vp2与表面s之间的距离远离却产生触觉。因此，能够不使在虚拟现实空间内使用电子笔5的用户感到违和感而使触觉产生部56产生触觉。

需要说明的是，处理部50也可以在取得了虚拟现实空间内位置vp2的情况下，将取得的虚拟现实空间内位置vp2对计算机2发送。这样一来，计算机2即使在电子笔5中生成触觉产生部56的控制信号的情况下，也能够实施图11所示的步骤s9。因此，能够不仅在触觉上也在视觉上维持接触状态。

另外，在图11的说明中，说明了作为中止触觉的产生的条件而能够使用表面s与位置vp2之间的距离不再为规定值l以下以外的各种事象这一点，这一点在图15的例子中也能够同样地应用。

标号说明

1空间位置指示系统

2计算机

2a控制部

2b存储器

3虚拟现实显示器

4平板

4a平板面

5电子笔

5a壳体

5b笔尖

5c槽部

6空间位置指示设备

6a壳体

6b手柄部

6d、56c、56k、56m桥部

6e方向指示器

7a、7b发光室

8a～8c位置传感器

50处理部

51、53通信部

52笔压检测部

54位置检测部

55开关部

56触觉产生部

56a抵接部

56b滑动部

56d铰接部

56e滑动部

56f硬度变化部

56h、56j振动部

56g、56ja基体部

56i致动器

56jb突出部

56ka开口部

bl空白期间

bu突发期间

p1现实空间中的电子笔5的位置

p2现实空间中的电子笔5的笔尖5b的位置

vp2虚拟现实空间内的电子笔5的笔尖5b的位置

s显示于虚拟现实空间内的物体的表面。