JP2014222488A - 描画装置及び描画システム - Google Patents
描画装置及び描画システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014222488A JP2014222488A JP2013102606A JP2013102606A JP2014222488A JP 2014222488 A JP2014222488 A JP 2014222488A JP 2013102606 A JP2013102606 A JP 2013102606A JP 2013102606 A JP2013102606 A JP 2013102606A JP 2014222488 A JP2014222488 A JP 2014222488A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- drawing apparatus
- distance
- unit
- pen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04101—2.5D-digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface and also measures the distance of the input means within a short range in the Z direction, possibly with a separate measurement setup
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
【課題】タッチペンに毛筆で描画したような感触を付与する。【解決手段】描画装置は、駆動部と、距離取得部と、駆動制御部とを有する。駆動部は描画装置を振動させる。距離取得部は、前記描画装置と描画対象との距離を取得する。駆動制御部は、前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが所定の距離内にあると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅で前記駆動部を駆動させ、前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが接触していると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅より大きい第2の振幅幅で前記駆動部を駆動させる。【選択図】図1
Description
本発明は、描画装置及び描画システムに関する。
従来、タブレットのような携帯端末においては、画面に直接指やタッチペンなどで接触して操作する際に、適度な振動を与え、疑似的に描画の触覚を発生させる技術が知られている。例えば、ユーザが指で画面をなぞる際、画面に水平な方向に適度な振動を加えることで、凹凸に近似した感触をユーザに体感させる技術が知られている。また、画面上でボタンを操作するといった動作に対するフィードバックや、画面の端部、特定の領域の提示に触覚を利用する方法も進んでいる。
しかしながら、ガラス製の画面で描画を行う場合、ペンが滑りやすくなってしまい、毛筆や絵画用鉛筆などの場合のようなソフトなタッチを実現することが難しい。また、実際の紙などへの描画の感覚を実現するには至っていない。
本発明の実施形態は、タブレット等の画面に対して毛筆や絵筆のようなソフトな描画感触を実現することのできる描画装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本実施形態の描画装置は、駆動部と、距離取得部と、駆動制御部とを有する。駆動部は描画装置を振動させる。距離取得部は、前記描画装置と描画対象との距離を取得する。駆動制御部は、前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが所定の距離内にあると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅で前記駆動部を駆動させ、前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが接触していると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅より大きい第2の振幅幅で前記駆動部を駆動させる。
一般にタブレット等のガラス面にペンを接触させて文字や図形を描くが(以下、単に描画と称する)、ガラス面ではペンが滑りやすく、書き心地が良くない。これに対し、ペン先の素材をエラストマ(加硫ゴムなど)やフェルトなどを用いたり、抵抗感を増強するフィルムをタブレット等のガラス面に頒布したりしている。
また、画面をなぞる際の摩擦の感覚を体感させる技術も存在しており、指先でのなぞり動作時の摩擦感を実現している。同様にペンタブレット型インターフェースの場合も、画面側に超音波による表面弾性波を発生させてタッチペン移動方向に抵抗を与え、ざらつきを実現する技術も知られている。この場合、表面弾性波によって、画面をタッチペン移動方向とその逆方向に振動させると、タッチペン移動に対する移動しにくさと移動しやすさが交互に現れ、これが摩擦として感じられる。この他にも、画面と接触しているタッチペンの面積に応じて画面の振動強度を変えることで適度な摩擦感を実現する方法や、紙とタッチペンの摩擦による振動の挙動をシミュレーションによって求め、それと同様の振動を画面の振動によってタッチペンに伝達する方法なども知られている。また、振動制御情報を外部から受けて回転振動子、または、リニア振動子を振動させ、かつポインタの移動速度に応じて、その振動を変調させるスタイラスも開示されている。
しかしながら、タブレットのガラス製の画面で描画を行う場合、ペンが滑りやすくなってしまい、毛筆や絵画用鉛筆などの場合のようなソフトなタッチを実現することが難しい。例えば、視覚的に毛筆や絵筆を画面上に表示させるようなシステムは存在している。例えば、Artist Hardware Sensu Brush(登録商標)のような既存の商品にあっては、ペンの毛の部分を導電性材料を用いて静電タッチに画面が反応するようにしたものはある。毛でガラス面に文字や図形を描画する状態は実現できるものの、実際の紙などへの描画の感覚を実現するには至っていない。実際に毛筆などで記載した場合と同様の描画感覚をユーザに付与するような技術は実現されていない。そこで、本実施形態では筆や絵筆のようなソフトな描画感触を実現することのできる描画装置について説明する。
以下、本実施形態に係る描画装置について図面を参照して説明する。図1は、描画装置のハードウェア構成を示す図である。また、図2は、描画装置であるタッチペンの先端に取り付けられる筆部の態様を示す図である。図1に示されるように、描画装置であるタッチペン1には、駆動部2、電源3、計算部4(駆動制御部)、距離検知部5を備えている。また、図2に示されるタッチペン1には、着脱可能なアタッチメントとして筆部7が取り付けられている。なお、アタッチメントの筆部7の装着は任意である。タッチペン1は、デジタイザなどの被描画装置10の画面に対して描画を行うデバイスである。被描画装置10は、描画がされた座標を検出して、タッチペン1の移動を検知する移動検知部11を備えている。そして、タッチペン1の距離検知部5により検出されたペン先と画面との距離と、移動検知部11からの位置信号とが、有線、又は無線回線を通じて情報処理装置であるホストPC20へと送信される。
距離検知部5は、画面とペン先の距離を取得し、タッチペン1内のペン芯5bと、ペン芯5bの端部に取り付けられた導電性ゴム5aと、超音波センサ5cを含んでいる。超音波センサ5cは、本実施形態では3次元の超音波位置センサである。なお距離を検出するほかの方法としては、静電容量センサやPSD(Position Sensing Device)等が利用できる。超音波センサの場合は、ペン先付近の超音波発振器から出る超音波が、画面上に設けられた少なくとも3点以上の超音波受信機6で計測され、画面との相対的な3次元での位置関係が算出される。また、ペン先の画面上の移動の検出にも、この超音波受信機6を利用することもできる。電源3は、駆動部2や計算部4、距離検知部5などに対して電力を供給する。計算部4は、タッチペン1に設けられた駆動部2の振動の制御のほか、タッチペン1の描画モードの判定や、移動検知部11や、接触検知部5などで取得された情報に基づいた判定、ノイズ音の出力の制御等を行う。
また、移動検知部11は、被描画装置10の画面上でのペン先位置の時間変化を検知することでタッチペンの位置を検出する。タッチペン1の画面上での位置は常にホストPC20に送られている。通常、数十から100Hz程度のサンプリング周期でペン先の位置が移動検知部11により計測される。したがって、ホストPC20に送信されたペン先位置情報の変化を調べることにより、タッチペン1の移動が検出される。なお、タッチペン1の画面内の絶対位置は不要で、マウス同様、あくまでも相対的な動きのみ取れれば良い。なお、ペン先に取り付けられた小型カメラやPSD(Position Sensing Device)、加速度センサ、及びジャイロセンサによっても、タッチペン1の移動検出が可能である。
駆動部2は、タッチペン1を振動させるハードウェアであり、モーターやピエゾ素子が利用できる。モーターの場合、重りを偏心させ振れ回り振動を作る方法や、順転、逆転を交互に切り替えることで振動を作ることができる。駆動部2はタッチペン1に適度な摩擦感を付与するために設けられている。駆動部2がモーターの場合、一方向への回転(順転)と、その逆の回転(逆転)を交互かつ小刻みに切り替えることで振動を作るとよい。偏芯した重りを使っても振動可能ではあるが、この場合タッチペン1全体が振動してしまう。タッチペン1全体が大きく振動する場合、書き心地が悪くなる可能性がある。駆動部2は、この振動によって、タッチペン1をもつユーザに対して、毛筆で描画をしたような感覚を体感させる。以下、毛筆のような感覚の発生方法について説明する。
毛筆の場合、毛の先端が紙に触れた時点から字が書かれるが、ペン先が毛筆のような柔らかい物体の場合、紙と毛先の間にかかる力は僅かであるため、接触の度合いの検出が難しい。また、毛のガラスとの接触面積を光学的あるいは電磁気的手段により判定する方法もあるが、毛との微妙な距離検知が難しくなってしまう。
また、図3に示されるように、毛筆での描画の場合(a)〜(c)の各状態によって、ユーザが体感する摩擦感や運筆感は異なってくる。ここで、運筆とは描画時の筆の動かし方を指す。従って運筆感とは筆を動かした際の感覚であるが、例えば、画面との摩擦感や画面押下に対する反作用から生じる力(反力)を言う。状態Aのペン先のみが画面と接触した状態の場合、ユーザは画面からの反力は感じることはないが、運筆動作に伴う摩擦感は感じられる。また、状態Bのペン先が画面上にてしなる状態の場合、ユーザは、画面からの反力と運筆動作に伴う摩擦感とを感じる。そして、状態Cのペン先が画面に強く押さえつけられ、筆圧が最大となっている状態にあっては、ユーザは、画面からの反力と運筆動作に伴う摩擦感とに加え、運筆抵抗を感じる。
したがって、ペン先と画面との接触面積、すなわち、ペン先と画面との距離によって運筆感が異なるため、ユーザはその状況を視覚的、触覚的に把握しつつ、筆圧を制御しているのが通常の毛筆による描画である。そのため、計算部4は駆動部2を駆動する際にこの点を考慮した制御を行う。具体的には、ペン先、またはペン先に取り付けられた筆部7と画面との距離を距離検知部5によって取得し、取得した距離に基づいて、駆動部2の駆動態様が制御されている。
図4は、計算部4におけるタッチペン1の振動制御にかかる処理の流れを示すフロー図である。計算部4は、まずタッチペン1が描画モードであるか否かを判定する(ステップS101)。描画モードとは、タッチペン1に設けられた描画モードスイッチを押すことにより起動し、実際に被描画装置10の画面上に描画した軌跡を残すことができるようになるモードである。なお、描画モードへの切替方法としては、他に被描画装置10の画面上の描画モードスイッチを押したり、画面の描画エリアにペン先が入ると自動的に描画モードになったりするようにしてもよい。
描画モードであると判定された場合(ステップS101:Yes)、計算部4は、距離検知部5と、ホストPC20に送信されている移動検知部11の出力を調べ、ペン先が画面から所定の距離以内にあるか否か(ステップS102)、タッチペン1が画面上を移動しているか否か(ステップS103)をそれぞれ判定する。
ペン先が画面から所定の距離以内にあり(ステップS102:Yes)、かつタッチペン1が画面上を移動していると判定された場合(ステップS103:Yes)、計算部4は、タッチペン1の振動フラグがOFFであるか否かを判定する(ステップS104)。振動フラグとは、タッチペン1を振動させるか否かを決定するための設定情報である。ペン1の振動フラグがOFFであると判定された場合(ステップS104:Yes)、振動フラグをON状態へと変更し、再度ステップS101へと戻るとともに、ステップS105へと移行する(ステップS110)。そして、計算部4は、所定の振動パターンの信号を生成し(ステップS105)、駆動部2に振動パターン信号を送信することで動作させる(ステップS106)。一方、振動がOFF状態でないと判定された場合(ステップS104:No)、ステップS101へと戻る。
一方、描画モードでないと判定された場合(ステップS101:No)、ペン先が画面から所定の距離以内にないと判定された場合(ステップS102:No)、ペン先が移動していないと判定された場合(S103:No)、計算部4は、タッチペン1の振動フラグがON状態であるか否かを判定する(ステップS107)。タッチペン1の振動フラグがON状態であると判定された場合(ステップS107:Yes)、計算部4は、振動フラグをOFFに変更して、ステップS101へと戻るとともに、ステップS108へと移行する(ステップS111)。そして、計算部4は、停止信号を生成し(ステップS108)、振動OFF信号を駆動部2へと送信することで、駆動部2の動作を静止させる(ステップS109)。これによって、ペン先が画面に接触して動いている場合にのみ、実際に画面には筆跡が描画され、指先に描画に伴う振動が伝達される。そして、振動によって指先の皮膚感覚とタッチペン1を動かす手の運動感覚が体感され、タッチペン1が接触している画面のざらつきを感じさせることができる。一方、タッチペン1の振動フラグがON状態でないと判定された場合(ステップS107:No)、ステップS101へと戻る。
なお、ホストPC20側で描画モードであるかいなかの判定(ステップS101)、ペン先が移動中であるか否かの判定(ステップS103)、ペン先が画面から所定の距離にあるか否かの判定(ステップS102)を行う場合、ホストPC20でステップS105とステップS108のタッチペン1の振動パターンの生成を行い、タッチペン1の計算部4に無線、有線で送信するようにすればよい。そして、振動パターンを受信したタッチペン1は、駆動部2の振動動作の実行、又は静止処理を行う。
一方、タッチペン1側で、ペン先が移動中であるか否かの判定(ステップS103)、及びペン先が画面から所定の距離にあるか否かの判定(ステップS102)の少なくとも一方を行う場合、ホストPC20側で描画モードであるか否かの判定(ステップS101)と、タッチペン1が振動フラグがON状態、又はOFF状態であるかの判定(ステップS104、ステップS107)をそれぞれ行い、それぞれの判定結果をタッチペン1の計算部4に送信するようにする。
その上で、タッチペン1内の計算部4がホストPC20から取得した情報であるその時の振動ON、又はOFFの状況と合わせて、実際の振動パターン、または、振動静止パターンを生成し(ステップS105、S108)、駆動部2を動作/停止させる(ステップS106、S109)。特に、タッチペン1側で、ペン先が移動中であるか否かの判定(ステップS103)、及びペン先が画面から所定の距離にあるか否かの判定(ステップS102)の両方を行う場合は、ホストPC20からタッチペン1内の計算部4に伝送する情報は、描画モードであるか否かのみである。すなわち、モード変更時にのみ、そのモードを伝送すれば良い。この時も、タッチペン1内の計算部4で駆動部2の動作を決定する。なお、この場合、例えば、距離検知部5としては、画面との距離を判定する超小型カメラやペン先の動きを感知する加速度あるいはジャイロセンサを用いるようにすれば、ホストPC20は描画モードであるか否かの情報のみ伝送すればよく、振動制御自体はペン内の計算部4で行うことができる。
また、上述のようにアタッチメントとして筆部7を装着している場合、筆跡が画面上のどこから開始されるのかが判断しにくい。そこで、ペン先の位置を示すマーカーを画面に表示させることで、ペン先位置を分かりやすくできる。マーカーを表示させる方法としては、図6に示されるように、ペン先の位置と、動き、ペン先の長さ、ペン先と画面との距離をセンサによって検知することで、マーカーの位置を算出することができる。すなわち、図6(a)のように、タッチペン1に筆部7が装着されている場合、ペン先の位置と、筆部7の先端の位置は異なることとなるが、マーカーの位置は移動検知部11によって検出されたペン先の位置に基づいて決定される。一方、図6(b)、(c)に示されるように、実際に描画が開始される筆跡開始点は、ペン先の位置ではなく、筆部7の先端の位置と、タッチペン1の移動方向によって決定される。したがって、タッチペン1は、事前に装着される筆部7の長さの情報を有していることが必要である。
また、図5に示されるように、ペン先と画面との距離に応じて画面上の筆跡の太さを変更できるようにしてもよい。例えば、所定の距離として距離L1、及び距離L2を予め計算部4内に格納しておき、ペン先が距離L1より近く、距離L2より遠い状態では画面上にカーソルを表示するのみとする。また、ペン先が距離L2よりも近くなった場合にカーソルを画面から消し、代えて筆跡を表示させるようにする。そして、ペン先が画面と接触した場合には、距離L2以内にペン先が位置していた場合よりも、更に太い筆跡が表示させるようにすればよい。
また、ペン先が振動しながら画面と接触する場合、ペンよりも質量のずっと大きな物体に接することになる。例えば7インチのタブレットの場合、重量は大体、300〜400グラムであるのに対し、ペンの重量は10グラム前後である。そのため、タッチペン1は画面との接触前と接触後にあっては、接触後のほうが体感できる振幅は小さくなってしまうこととなる。図7は、既存の電子ペン(Wacom Cintiq3(登録商標))に振動子を加えたペンにおいて、ペン先を浮かせた場合とペン先をガラスに100gfで押しつけた場合のペン把持部に加わる力の変動を示すグラフである。図7に示されるように、タッチペンを画面へと押し付けると振動は小さくなってしまう。
一方、実際に筆などで描画を行なう場合、画面と接触していても筆の毛の緩衝作用があるため、運筆抵抗が急激に増すことはない。そこで、電子ペンが画面と接触する前後での振幅の急激な変化を小さくするため、ペンが画面に接触した時点で加える駆動部2の振動振幅は、ペンが画面に接触する前よりも大きくすることが望ましい。具体的には、駆動部2を振動させる周波数を複数格納しておき、距離検知部5により取得した画面とペン先との距離が0になった時点で、計算部4が駆動部2を駆動する周波数を小さいものから大きいものへと変更する制御を行えばよい。また、筆圧を計測するセンサを設け、計算部4が計測した筆圧に応じて駆動部2の振動の周波数を大きくしても良い。
図8はタッチペン1への駆動部の配置態様の一例を示す図である。図8においては、駆動部としてモーターのような回転によって振動を生じさせる回転振動子12をタッチペン1のペン先とは反対側の端部に設けている。回転振動子12は、回転の軸がタッチペン1の軸に平行になるように配置すると、ペン軸回りの振れまわり振動となり、タッチペン1を支える人差指付根付近に振動が伝わってしまう。なお、回転振動子12は、図中で示される一方の方向と、他方の方向とに交互に回転を繰り返すようにすることが望ましい。図中で示される一方の方向と、他方の方向と交互に回転を繰り返すようにすることが望ましい。このように、交互に回転振動子12が回転する形態の場合、10〜300Hzの周波数を小型な装置で実現できるため好ましい。適切な周波数を付与することより適度な摩擦感を付与することが可能になる。。従って、この場合、回転振動子12の軸をタッチペンの軸とは平行に置かずに、回転面が図8の矢印のような向きに設けることで、人差指腹部には振動が伝わり、人差指根元部には振動が伝わりにくくなる。また、ペン芯とタッチペン1筐体の間に緩衝材13を配置することにより、ペン芯に振動を伝わりにくくすることができる。
図9は別のタッチペン1への駆動部の配置態様の一例を示す図である。この例では、タッチペン1を抑える人差指と親指の腹部の少なくとも一方が当たる位置に駆動部である振動子15が設けられている。すなわち、また、振動子15とタッチペン1の筐体の間には緩衝材14を設けることが望ましい。図10タッチペンと駆動部の断面図であるが、駆動部である振動子15より内側に緩衝材14をこのような位置に設けることで、タッチペン1全体に振動が伝達し、描画のしやすさが低下することを抑制できるようになる。また、図11、図12に示されるように、振動子15と、リング状部材17を設けるようにしてもよい。タッチペン1の周囲にリング状部材17がはめられており、振動子15からの振動がリング状部材17に対して伝達される。すると、リング状部材17全体が振動するため、タッチペン1をどの角度で保持しても指に振動が伝わるようにすることができるようになる。また、タッチペン支持部の箇所数だけ振動子の数を要しないため、部品点数の減少させることもできる。また、リング状部材17とタッチペン1の筐体との間には、緩衝材16が設けられている。なお、振動子で指に直接的に振動を伝達する方法では、振動方向はどの方向であってもよい。
以上のように、本実施形態のタッチペン1にあっては、タッチペン1が画面に接触したタイミングではなく、画面から所定の距離以内に位置したタイミングでタッチペン1に振動を与えるようにしたため、実際に画面に接触する前の段階でタッチペン1に振動が付与される。そして、画面にタッチペン1が接触すると、接触によって振動の大きさは画面に押さえられて弱まるため、筆で描画したときの摩擦感に近似した振動を発生させることができるようになる。
次に、駆動部2の振動信号の詳細について説明する。図13に手の皮膚上の触覚の器官受容器の特性を示す。皮膚の手掌面内には機械受容器があり、皮膚変形刺激に対する応答の時間変化の違いと、受容野の広さの特徴から次のように分類される。刺激の強度に応じる遅順応型(Slowaly Adapting:SA)と刺激の時間変化に応じる速順応型(Fast Adapting:FA)、また、受容野が狭いI型と広いII型とにわけられる。NP−1(SA−1)はメルケル細胞(Merkel cell)、NP−2(SA−2)はルフィニ終末(Ruffini endings)、NP−3(FA−1)はマイナー小体(Meisnner vorpuscles)、P(SA−1)はパチニ小体(Pacinian corpuscles)である。手書き時の皮膚感覚に関係する特性としては、速度検出と、加速度検出と、強度検出がある。速度検出は、40Hz付近に感度のピークが存在する。また、加速度検出は、250〜280Hzに感度のピークが存在している。
一方、図14は、ヒトの聴覚特性を示した図である。グラフの縦軸は音圧レベルを表し、横軸は周波数を表す。実際にヒトの耳に聞こえる音量である0〜120ホンのそれぞれに対して、各周波数に対してどの音圧レベルが当てはまるかが割り当てられたグラフとなっている。図では、同じ音圧レベルであっても、周波数が高くなるほど体感としては大きく聞こえるようになることが示されている。ヒトの聴覚特性は低音域では感度が鈍いが300Hz以上では感度が高い。静かな部屋の暗騒音の音圧レベルが40dB程度あることを考えると、音を意識させずにすむ体感の音量である30ホン以下にし、かつ、振動のみ知覚させる場合、その振動の周波数は10〜300Hzに持つ少なくとも1つのピークを持つようにすることが望ましい。なお、10Hz未満とすると、振動が感じにくくなるため、周波数は少なくとも10Hz程度あることがよい。
なお、タッチペンとしては、様々な種類のタッチペン、例えば、鉛筆やボールタッチペン、マジック等に仮想的に変化させられる用途も存在する。例えば、ユーザが鉛筆を選択すれば鉛筆の触感が、ボールタッチペンを選択すればボールタッチペンの触感が得られるようなものである。例えば、図15(a)は描画の手段に鉛筆を用い、紙に描画を行う場合の周波数に対するパワーの例である。同様に図15(b)は描画の手段にボールタッチペンを用い、紙に描画を行う場合の例である。図15(a)と図15(b)とを比較すると、鉛筆とボールタッチペンではボールタッチペンの方が振動のパワーが大きい。従って、ユーザがボールタッチペンを選択した場合は、振動がやや大きく、鉛筆を選択した場合は振動がやや小さくなるように計算部4は駆動部2を制御するようにする。また、選択されたタッチペンに応じて画面上の表示も変化させると、仮想的にペンの種類を区別した描画が可能となる。
なお、図16に示されるように、被描画装置10の画面上の領域を、描画エリアA、描画エリアB、およびボタン選択エリアに分割するようにすることもできる。この場合、描画エリアAと描画エリアBとでは、それぞれ描画の動作に対して異なる振動パターンを付与するようにしてもよい。また、ボタン選択エリアに接触された場合には、振動させないようにしてもよい。この場合、計算部4、あるいはホストPC20が取得した移動検知部11の位置情報から、生成する振動パターンを変更することで実現することができるようになる。そして、縦線と横線、色、太さなどを含めた線の種類、タッチペンの軌跡であるストロークの方向(運筆方向)、表示されたオブジェクトの位置等に応じて振動パターンを変えてもよい。例えば、タッチペンと画面との抵抗をストロークの方向に応じて変えることで、仮想的な紙の方向性や紙質の違いなど新しい触感の書き心地を提供することができる。また、仮想的な領域をタッチペンでの書き心地によって区切ることも可能になる。
また、描画装置1は音出力部を備えていてもよい。音出力部は計算部4に更に備えられた音制御部により制御する。例えば、上記の振動に加え、ランダムノイズ音を移動しているタッチペン1の位置に応じて出力させることで、よりリアリティを増すことができる。図17は、実際に鉛筆(図17(a))とボールペン(図17(b))とを用いた場合の、紙が出す音のスペクトルを示したグラフである。簡単には、周波数に対するパワーを示しており、周波数や振幅数が不規則なランダムノイズ音であることがわかる。このランダムノイズ音はタッチペンの移動速度に応じて音量や、周波数帯域などを変化させることで描く感触を演出できる。例えば、図18(a)は紙にボールタッチペン(Zebra(登録商標):FLOS)で線を描いた時の音のデータで、運筆速度を変えて計測したものである(縦軸:振幅、横軸:時間、運筆速度は左からそれぞれ、約20mm/s、約60mm/s、約90mm/s、約130mm/s)。また、図18(b)は、それぞれの運筆速度ごとの周波数解析結果である。この図から、このボールタッチペンは1〜2KHz中心に100Hz〜12000Hzの範囲で、速度によって音圧レベルに差異が発生していることがわかる。したがって、計算部4が1〜2KHz中心に100Hz〜12000Hzの範囲で、運筆速度に応じて、音圧レベルを上下させるように算出を行うとよい。計算部4は速度が大きいほど振幅が大きくなるいように調整する。この場合、速度が約2倍になるごとに10〜15dB音を大きくすれば良い。なお、タッチペン位置に応じた音は、2つのスピーカーでの位相差を変化させることで実現できる。音の制御を行うことによってよりリアリティの高い書き心地を得られる。上記はタッチペンの移動速度を例に記載したが、移動の検知の方法により加速度や移動方向(ストロークの方向)などを用いてもよい。
また、ランダムノイズとしてはピンクノイズ、レッドノイズ、ブラウンノイズ等、低域側のパワーが大きいノイズを用いると実際のタッチペンの音に近い感覚になる。この音を振動と同様、タッチペンの種類によって変更することで、より多種のタッチペンの表現が可能となる。ペンの種類の変更にあたっては、例えばタッチペン1やタブレットの画面にペン選択のボタンを設け、ボタンを押すごとに、鉛筆モード、ボールペンモード、マーカーモード、マジックモードのように切り替えるようにすればよい。なお、ここで述べた振動の制御方法は、既存の電子タッチペンにアタッチメントを介して実現することも可能である。
(計算部4)
図19は、上記実施形態の描画装置の計算部4の一例を示す図である。上記実施形態の計算部4は、タッチペン1に内蔵されていてもよいし、被描画装置10やホストPC20等に備えられてもよい。
図19は、上記実施形態の描画装置の計算部4の一例を示す図である。上記実施形態の計算部4は、タッチペン1に内蔵されていてもよいし、被描画装置10やホストPC20等に備えられてもよい。
被描画装置10やホストPCに備えられる場合、CPUなどの制御装置1002と、ROMやRAMなどの記憶装置1004と、HDDなどの外部記憶装置1006と、駆動部2や音出力部を制御するための情報を出力する出力装置1008、タッチペン1の移動距離や軌跡等の情報を取得する取得装置910と、を備えており、通常のコンピュータを利用した構成となっている。更に、タッチペン1からの移動距離や軌跡等の情報の取得等を行う情報処理装置を持っていてもよい。特に、無線等で行う場合には、タッチペン1、被描画装置10、ホストPCなどに無線通信装置1012を備えてもよい。
上記実施形態の計算部4で実行される処理はプログラムとして記憶されていてもよい。対象となるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、CD−R、メモリカード、DVD(Digital Versatile Disk)、フレキシブルディスク(FD)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。
また、上記実施形態の計算部で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の無線通信装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の無線通信装置で実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。
上記実施形態の計算部で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、CPUがHDDからプログラムをRAM上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現されるようになっている。
なお、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
例えば、上記実施形態のフローチャートにおける各ステップを、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実施し、あるいは実施毎に異なった順序で実施してもよい。
以上に、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 タッチペン
2 駆動部
3 電源
4 計算部
5 距離検知部
5a 導電性ゴム
5b ペン芯
5c 超音波センサ
10 被描画装置
11 移動検知部
12 回転振動子
13 緩衝材
14 緩衝材
15 振動子
20 ホストPC
2 駆動部
3 電源
4 計算部
5 距離検知部
5a 導電性ゴム
5b ペン芯
5c 超音波センサ
10 被描画装置
11 移動検知部
12 回転振動子
13 緩衝材
14 緩衝材
15 振動子
20 ホストPC
Claims (10)
- 描画装置を振動させる駆動部と、
前記描画装置と描画対象との距離を取得する距離取得部と、
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが所定の距離内にあると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅で前記駆動部を駆動させ、
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが接触していると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅より大きい第2の振幅幅で前記駆動部を駆動させる駆動制御部と、
を備えることを特徴とする描画装置。 - 前記駆動制御部は
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードでない場合、及び前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されていない場合の少なくとも1つを満たす場合に、前記駆動部の駆動を停止させる駆動制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の描画装置。 - 前記駆動部は、振動の周波数のピークを10〜300Hzに少なくとも1つ有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の描画装置。 - 前記駆動部と前記描画装置の筐体との間に、前記駆動部による振動の伝達を緩和する緩衝材が設けられる
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項に記載の描画装置。 - 前記駆動部は回転振動子であり、前記回転振動子は回転の向きを交互に繰り返して振動する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の描画装置。 - 前記駆動制御部は、選択された描画装置の種類に応じて、前記駆動部を振動させる振動パターンを制御する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の描画装置。 - 描画装置移動時にランダムノイズ音を発生させる音出力部を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の描画装置。
- 前記音出力部を制御する音制御部を更に備え、前記音制御部は、検知された前記描画装置の移動の速度、加速度、及び移動方向の少なくとも1つに応じて、前記ランダムノイズ音の振動の大きさ、及び振動数の少なくとも1つを変化させる
ことを特徴とする請求項7に記載の描画装置。 - 前記音制御部は、選択された描画装置の種類に応じて、前記ランダムノイズ音の振動の大きさ、及び振動数の少なくとも1つを変化させる
ことを特徴とする請求項8に記載の描画装置。 - 描画装置と、前記描画装置によって描画が行われる描画対象を備えた被描画装置と、前記描画装置、及び前記被描画装置と通信を行う譲歩処理装置とを備えた描画システムであって、
前記描画装置は、
描画装置を振動させる駆動部と、
前記描画装置と描画対象の描画対象との距離を取得する距離取得部と、
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが所定の距離内にあると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅で前記駆動部を駆動させ、
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードであって、取得された前記距離から、前記描画装置と前記描画対象とが接触していると判定され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、第1の振幅幅より大きい第2の振幅幅で前記駆動部を駆動させる駆動制御部と、
を備えることを特徴とする描画システム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013102606A JP2014222488A (ja) | 2013-05-14 | 2013-05-14 | 描画装置及び描画システム |
US14/197,972 US20140340328A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-03-05 | Drawing apparatus and drawing system |
CN201410085958.5A CN104156103A (zh) | 2013-05-14 | 2014-03-10 | 绘图设备和绘图*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013102606A JP2014222488A (ja) | 2013-05-14 | 2013-05-14 | 描画装置及び描画システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014222488A true JP2014222488A (ja) | 2014-11-27 |
Family
ID=51881618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013102606A Pending JP2014222488A (ja) | 2013-05-14 | 2013-05-14 | 描画装置及び描画システム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140340328A1 (ja) |
JP (1) | JP2014222488A (ja) |
CN (1) | CN104156103A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016173109A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-09-29 | マン・ディーゼル・アンド・ターボ | 燃焼機関システム |
WO2022004517A1 (ja) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | 株式会社東海理化電機製作所 | 触感呈示装置、触感呈示システム、制御装置、および非一時的なコンピュータ可読媒体 |
WO2022085328A1 (ja) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | 株式会社ワコム | 位置指示器及び入力システム |
JP7293462B1 (ja) | 2022-06-17 | 2023-06-19 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | 情報処理システム、情報処理装置、及び制御方法 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6231774B2 (ja) * | 2013-05-23 | 2017-11-15 | キヤノン株式会社 | 電子機器およびその制御方法 |
TWI514196B (zh) * | 2013-08-05 | 2015-12-21 | Ind Tech Res Inst | 觸覺回饋裝置 |
US9924019B2 (en) * | 2015-05-15 | 2018-03-20 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Automatic device pairing |
CN106325471B (zh) * | 2015-06-19 | 2020-03-24 | 联想(北京)有限公司 | 一种装置及控制方法 |
US9990078B2 (en) | 2015-12-11 | 2018-06-05 | Immersion Corporation | Systems and methods for position-based haptic effects |
US10671186B2 (en) | 2016-06-15 | 2020-06-02 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Autonomous haptic stylus |
US10725544B1 (en) * | 2016-09-09 | 2020-07-28 | Apple Inc. | Pencil haptics |
CN107247522A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-13 | 联想(北京)有限公司 | 信息处理方法及电子设备 |
JP2019067275A (ja) * | 2017-10-04 | 2019-04-25 | シャープ株式会社 | 入力ペン |
US10719148B2 (en) | 2018-07-10 | 2020-07-21 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Coupling a pen device to a companion device based on pen proximity |
US10824249B2 (en) * | 2019-04-05 | 2020-11-03 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Stylus for zero force activation |
JP7125920B2 (ja) * | 2019-06-14 | 2022-08-25 | 任天堂株式会社 | 情報処理プログラム |
US11157099B2 (en) * | 2019-08-05 | 2021-10-26 | Adx Research, Inc. | Electronic writing device and a method for operating the same |
TWI731650B (zh) * | 2020-04-15 | 2021-06-21 | 宏碁股份有限公司 | 觸控筆、觸控電子裝置與觸控系統 |
AU2021350586A1 (en) * | 2020-09-28 | 2023-05-04 | Freshape Sa | Optical stylus for optical position determination device |
JP2022104105A (ja) * | 2020-12-28 | 2022-07-08 | 日本電産株式会社 | 入力デバイス、及び、表示入力システム |
US11775084B2 (en) | 2021-04-20 | 2023-10-03 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Stylus haptic component arming and power consumption |
US11797090B2 (en) * | 2021-05-13 | 2023-10-24 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Stylus haptic output |
CN114115558B (zh) * | 2021-11-04 | 2024-06-11 | 北京钛方科技有限责任公司 | 一种触控笔识别方法、装置、***、存储介质和触控笔 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3619320C1 (de) * | 1986-06-09 | 1987-03-05 | Daetwyler Ag | Gravierkopf fuer ein Geraet zum Gravieren von Tiefdruckzylindern und aehnlichen Druckformen |
EP0254297B1 (en) * | 1986-07-23 | 1994-06-01 | Wacom Company, Ltd. | Coordinates input system |
JP2003288158A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-10-10 | Sony Corp | タクタイル・フィードバック機能を持つ携帯型機器 |
US7724202B2 (en) * | 2007-07-03 | 2010-05-25 | Mayes Jonathan R | Transition from a pulse generator to one or more helical antennae |
US8253686B2 (en) * | 2007-11-26 | 2012-08-28 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Pointing apparatus capable of providing haptic feedback, and haptic interaction system and method using the same |
BRPI0804355A2 (pt) * | 2008-03-10 | 2009-11-03 | Lg Electronics Inc | terminal e método de controle do mesmo |
KR101436608B1 (ko) * | 2008-07-28 | 2014-09-01 | 삼성전자 주식회사 | 터치 스크린을 구비한 휴대 단말기 및 그 휴대 단말기에서커서 표시 방법 |
JP2012115414A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Nintendo Co Ltd | ゲーム装置、ゲームを提供する方法、ゲームプログラム、および、ゲームシステム |
KR101838633B1 (ko) * | 2011-07-22 | 2018-03-14 | 엘지전자 주식회사 | 이동 단말기 및 그의 진동력 제어방법 |
US9395800B2 (en) * | 2011-09-30 | 2016-07-19 | Qualcomm Incorporated | Enabling instant handwritten input on mobile computing devices |
-
2013
- 2013-05-14 JP JP2013102606A patent/JP2014222488A/ja active Pending
-
2014
- 2014-03-05 US US14/197,972 patent/US20140340328A1/en not_active Abandoned
- 2014-03-10 CN CN201410085958.5A patent/CN104156103A/zh active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016173109A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-09-29 | マン・ディーゼル・アンド・ターボ | 燃焼機関システム |
WO2022004517A1 (ja) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | 株式会社東海理化電機製作所 | 触感呈示装置、触感呈示システム、制御装置、および非一時的なコンピュータ可読媒体 |
WO2022085328A1 (ja) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | 株式会社ワコム | 位置指示器及び入力システム |
US11977693B2 (en) | 2020-10-20 | 2024-05-07 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator and input system |
JP7293462B1 (ja) | 2022-06-17 | 2023-06-19 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | 情報処理システム、情報処理装置、及び制御方法 |
JP2023184069A (ja) * | 2022-06-17 | 2023-12-28 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | 情報処理システム、情報処理装置、及び制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104156103A (zh) | 2014-11-19 |
US20140340328A1 (en) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014222488A (ja) | 描画装置及び描画システム | |
JP2014222492A (ja) | 描画装置及び描画システム | |
CN104714687B (zh) | 用于触觉显示参数的光学传输的***和方法 | |
US10120446B2 (en) | Haptic input device | |
JP6008331B2 (ja) | 触覚提示装置および触覚提示装置の駆動方法、駆動プログラム | |
JP7125920B2 (ja) | 情報処理プログラム | |
US20160188015A1 (en) | Portable haptic feedback capacitive stylus for interaction on mobile terminal | |
KR102087392B1 (ko) | 동작 방법 및 그 전자 장치 | |
EP3333674A1 (en) | Systems and methods for compliance simulation with haptics | |
KR20100107997A (ko) | 펜형태의 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템 | |
US20180101233A1 (en) | Apparatus, systems, and method for simulating a physical keyboard | |
JP2019203754A (ja) | 測定装置及び測定装置の制御方法 | |
Li et al. | Tapping and rubbing: exploring new dimensions of tactile feedback with voice coil motors | |
JP6319327B2 (ja) | ゲームコントローラ | |
WO2019225327A1 (ja) | 測定装置及び測定装置の制御方法 | |
KR20100107996A (ko) | 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템 | |
WO2023163114A1 (ja) | 位置検出システム及び電子ペン | |
JP2017174211A (ja) | ペン型入力装置、及び、電子機器 | |
JP7487385B1 (ja) | 情報処理システム、ペン型入力デバイス、およびプログラム | |
JP7457863B1 (ja) | 情報処理システム | |
JP2023172523A (ja) | 触覚呈示装置及び触覚呈示システム | |
JP7135650B2 (ja) | 入力装置、プログラムおよび方法 | |
JP2017199208A (ja) | ペン型入力装置、及び、電子機器 | |
KR20140126216A (ko) | 스마트기기와의 사이에 이동 진동 감각을 제공하는 터치펜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20151102 |