JP5652026B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、2次元的、3次元的に表示される操作対象物を操作するための入力がされる入力装置に関する。
例えば、ディスプレイ上に2次元的に表示されるGUI(Graphical User Interface)を操作するための入力装置として、マウスが広く利用されている。近年においては、マウスに代表される平面操作型の入力装置に限られず、空間操作型の入力装置が多種提案されている(例えば、特許文献1参照)。
下記特許文献1には、球体形状を有するの3次元入力装置が記載されている。この3次元入力装置は、内部が液体または固体で満たされた球殻11と、球殻11の内面に配置された複数の圧力センサ13、14、15とを含む。ユーザが、3次元入力装置を把持して空間内で移動させると、球殻の内面に加速度に比例して圧力変動が生じ、この圧力変動が圧力センサ13、14、15により測定される。演算処理部17は、圧力センサ13、14、15からのセンサ出力に基づいて演算を実行することで、3次元入力装置の空間内での移動量及び回転を算出する。
特開昭64−28720号公報(2ページ目、図1〜図3)
例えば、特許文献1に記載されたような空間操作型の入力装置を用いて、ユーザが操作対象物を操作する場合、マウスなどの平面操作型の入力装置とは異なり、操作対象物がユーザの意図しない動きをしてしまうことがある。
例えば、ユーザが操作対象物の操作を開始しようとして、テーブル上に置かれた入力装置を把持して持ち上げる場合、この動作に連動して、ユーザの意図に反して操作対象物が動いてしまう。
そこで、ユーザが入力装置の操作を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができる技術が望まれている。また、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示し、この意思を示す入力を入力装置に対して行った場合に、素早く応答をユーザに返すことができる技術も望まれている。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ユーザが入力装置の操作を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができ、かつ、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示す入力を入力装置に対して行った場合に、素早く応答をユーザに返すことができる入力装置を提供することにある。
本発明の一形態に係る入力装置は、入力装置本体と、握り検出部と、動き検出部と、制御部と、第1の応答部とを具備する。
前記入力装置本体は、操作対象物を操作するための入力がされる。
前記握り検出部は、前記入力装置本体がユーザに所定の力以上の力で握られたことを検出する。
前記動き検出部は、前記入力装置本体の動きを検出し、前記入力装置本体の動きに応じた動き検出値を出力する。
前記制御部は、前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されている状態で、前記動き検出値に基づいて前記操作対象物を制御するための処理を実行する。
前記第1の応答部は、少なくとも前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されたときに、前記制御部の制御によらず、入力装置本体からユーザに対して第1の応答を返す。
この入力装置では、握り検出部により入力装置本体が所定の力以上の力で握られていることが検出されている状態で、動き検出値に基づいて操作対象物が制御される。これにより、ユーザは、入力装置を上記所定の力以上の力で握ったり、入力装置を握った力を弱めたりすることで、入力装置の操作(空間操作)を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができる。
また、この入力装置では、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示して、入力装置本体を所定の力以上の力で握った場合に、第1の応答部からユーザに対して第1の応答が返ってくる。また、第1の応答部による応答は、制御部の制御によらない応答であるので、ユーザの操作対象物の操作を開始する意思に対して、素早く第1の応答を返すことができる。
前記入力装置において、前記入力装置本体は、基部と、殻状部とを有していてもよい。
前記基部は、表面を有する。
前記殻状部は、表面と、前記基部の表面と間隙を開けて対向する内面とを有し、前記基部の表面を覆うように設けられる。
この場合、前記入力装置は、前記基部の表面と、前記殻状部の内面との間に設けられたスイッチ部をさらに具備していてもよい。
この場合、前記握り検出部は、前記スイッチ部の一部を構成するスイッチ機構であってもよい。
また、この場合、前記第1の応答部は、前記第1の応答としてクリック感を発生する、前記スイッチ部の一部を構成するクリック感発生機構であってもよい。
この入力装置では、ユーザが入力装置本体を所定の力以上の力で握ることで、基部と殻状部の間に配置されたスイッチ部のスイッチ機構により、入力装置本体が握られたことが検出される。このとき、スイッチ部のクリック感発生機構からクリック感が発生される。この入力装置では、ユーザは、クリック感発生機構によるクリック感により、操作対象物の操作が開始されることを容易に認識することができる。
前記入力装置は、前記基部の表面と、前記スイッチ部との間に設けられ、前記入力装置が握られた力の大きさを検出し、握られた力の大きさに応じた握り力検出値を出力する握り力検出部をさらに具備していてもよい。
前記入力装置において、前記入力装置本体は、前記殻状部の表面を覆うように設けられ、前記基部及び前記殻状部よりも軟らかい材料で構成された把持部をさらに有していてもよい。
このように、把持部を前記基部及び前記殻状部よりも軟らかい材料で構成することで、ユーザは、入力装置を握る力の大きさの微調整が可能となる。
前記入力装置において、前記第1の応答部は、前記握り検出部により前記入力装置が握られたことが検出されたとき、及び入力装置が握られたことが検出されなくなったときに前記第1の応答をユーザに返してもよい。
これにより、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示した場合だけでなく、ユーザが操作対象物の操作を(一時的に)停止する意思を示して、入力装置を握った力を弱めた場合にも第1の応答部から第1の応答が返ってくる。このように、この入力装置では、ユーザの操作対象物の操作を停止する意思に対しても適切に応答することができる。そして、ユーザは、この第1の応答により、操作対象物の操作が停止されることを容易に認識することができる。
前記入力装置は、前記制御部の制御によって、ユーザに対して前記第1の応答とは異なる第2の応答を返す第2の応答部をさらに具備していてもよい。
この第2の応答により、様々な応答をユーザに返すことができる。
前記入力装置において、前記入力装置が握られた力の大きさを検出し、握られた力の大きさに応じた握り力検出値を出力する握り力検出部をさらに具備していてもよい。
この場合、前記制御部は、前記動き検出値、または前記握り力検出値に基づいて、前記第2の応答部による第2の応答を制御してもよい。
この入力装置では、ユーザによる入力装置の操作(空間操作、握る力の大きさによる操作)に対して、適切に第2の応答を返すことができる。
前記入力装置は、前記入力装置が握られた力の大きさを検出し、握られた力の大きさに応じた握り力検出値を出力する握り力検出部をさらに具備する場合、前記制御部は、入力装置本体が握られたことが検出されている状態で、前記動きの検出値及び前記握り力検出値の、2つの検出値に基づいて前記操作対象物を制御するための処理を実行してもよい。
これにより、多様な操作対象物の制御が可能となる。
前記入力装置において、前記制御部は、前記動き検出値がゼロに近い値を示した場合に、前記握り力検出値に基づいて、前記操作対象物の動きを継続させる処理を実行してもよい。
これにより、ユーザは、例えば、腕が伸びきってしまったり、縮みきってしまったりした場合等においても、入力装置を握る力の強弱により、操作対象物の動きを継続させるか否かを任意に制御することができる。
本発明の他の形態に係る入力装置は、入力装置本体と、握り検出部と、握り力検出部と、制御部と、第1の応答部とを具備する。
前記入力装置本体は、操作対象物を操作するための入力がされる。
前記握り検出部は、前記入力装置本体がユーザに所定の力以上の力で握られたことを検出する。
前記握り力検出部は、前記入力装置は、前記入力装置が握られた力の大きさを検出し、握られた力の大きさに応じた握り力検出値を出力する。
前記制御部は、前記検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されている状態で、前記握り力検出値に基づいて前記操作対象物の動きを制御するための処理を実行する。
前記第1の応答部は、少なくとも前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されたときに、前記制御部の制御によらず、ユーザに対して第1の応答を返す。
この入力装置では、握り検出部により入力装置本体が所定の力以上の力で握られていることが検出されている状態で、握り力検出値に基づいて操作対象物が制御される。これにより、ユーザは、入力装置を上記所定の力以上の力で握ったり、入力装置を握った力を弱めたりすることで、入力装置の操作(握った力の大きさによる操作)を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができる。
また、この入力装置では、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示して、入力装置本体を所定の力以上の力で握った場合に、第1の応答部からユーザに対して第1の応答が返ってくる。また、第1の応答部による応答は、制御部の制御によらない応答であるので、ユーザの操作対象物の操作を開始する意思に対して、素早く第1の応答を返すことができる。
以上説明したように、本発明の一形態では、ユーザが入力装置の操作を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができ、かつ、ユーザが操作対象物の操作を開始する意思を示す入力を入力装置に対して行った場合に、素早く応答をユーザに返すことができる入力装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る入力装置を含む制御システムを示す図である。 入力装置をユーザが握った様子を示す図である。 入力装置の一部破断図である。 図3に示す破断図の一部拡大図である。 入力装置の殻状部の外観図である。 入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。 さらに別の実施形態に係る入力装置の処理を示すフローチャートである。 さらに別の実施形態に係る入力装置の処理を示すフローチャートである。 ユーザが入力装置を空間内で移動させるときのユーザの意識上での入力装置の動きと、実際の入力装置の動きとを比較した図である。 機械によって入力装置を等速度で移動させた場合の加速度センサの出力波形(図13(A))と、ユーザが入力装置を等速度で移動させようとして、入力装置を移動させた場合の加速度センサの出力波形(図13(B))とを比較する図である。 ユーザが入力装置を等角速度で回転させようとして、入力装置を回転させた場合の角速度センサの出力波形を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
<第1実施形態>
[システムの全体構成及び各部の構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る入力装置10を含む制御システム100を示す図である。
図1に示すように、制御システム100は、入力装置10と、制御装置50と、表示装置60とを備える。
「入力装置10の構成」
図2は、入力装置10をユーザが握った様子を示す図である。
図2に示すように、入力装置10は、球体の形状を有している。入力装置10の大きさは、野球の硬球の大きさよりも少し大きいか、少し小さい程度の大きさとされ、直径が例えば、50mm〜100mm程度の大きさとされる。これにより、ユーザが入力装置10を握ったときに扱い易い大きさとされる。ただ、入力装置10の直径の大きさについては、前記した範囲に限定されず、もちろん他の値もとりえる。
図3は、入力装置10の一部破断図であり、図4は、図3に示す破断図の一部拡大図である。また、図5は、入力装置10の殻状部22の外観図である。図5(A)には、殻状部22を斜め上方向から見た様子が示されており、図5(B)には、図5(A)に示すA方向から殻状部22を見た様子が示されている。
図3〜図5に示すように、入力装置10は、入力装置10の中心部に設けられた球体形状の基部21と、基部21の表面を全体的に覆うように設けられた球殻状の殻状部22と、殻状部22の表面を全体的に覆うように設けられた把持部23とを有する入力装置本体20を備える。
また、入力装置10は、入力装置10が所定の力以上の力で握られたことを検出するとともに、クリック感(第1の応答)を発生させるタクトスイッチ12(スイッチ部)を備える。また、入力装置10は、ユーザが入力装置10を握った力の大きさを検出する感圧センサ13(握り力検出部)を備える。
基部21の内部は、空洞とされている。基部21内部の空洞部には、CPU11等(図6参照)の電子部品が実装された回路基板が設けられる。
図5を参照して、殻状部22は、同一形状を有する8つのプレート25によって構成されている。それぞれのプレート25の形状は、正三角形に近い形状を有している。そして、8つのプレート25のうち、隣接する4つのプレート25の角部の頂点が1点で集中し、この頂点が集中する点が全体では、合計で6つ形成されている。この6つの点に対応する位置に、タクトスイッチ12と、感圧センサ13とがそれぞれ配置される。すなわち、本実施形態に係る入力装置10では、6つのタクトスイッチ12と、6つの感圧センサ13とを含む。
図3及び図4を参照して、タクトスイッチ12と、感圧センサ13とは、基部21の表面と殻状部22(プレート25)の内面との間に設けられる。
感圧センサ13は、基部21の表面上に設けられており、タクトスイッチ12は、感圧センサ13上に設けられている。感圧センサ13とタクトスイッチ12との間には、第1の圧力拡散板7が介在されており、タクトスイッチ12と殻状部22(プレート25)の内面との間には、第2の圧力拡散板8が介在される。第1の圧力拡散板7及び第2の圧力拡散板8により、ユーザが把持部23を握った力を均一に感圧センサ13に伝達することができる。
タクトスイッチ12は、スイッチ本体5と、スイッチ本体5に対して移動可能な可動部6とを有する。また、タクトスイッチ12は、内部に可動部6の移動に応じてON/OFFが切り替えられる電気的なスイッチ機構(握り検出部)(図示せず)を有する。また、タクトスイッチ12は、可動部6の移動に応じてクリック感を発生させる板バネ等の弾性体を用いたクリック感発生機構(第1の応答部)(図示せず)を有する。
ここで、感圧センサ13と、プレート25に加えられる力の大きさ等との関係について説明する。
感圧センサ13により検出された圧力値を基に、1つのプレート25に加えられた力の大きさと、力が加えられた位置とを算出する場合、1つのプレート25に対しては、少なくとも3つの感圧センサ13が必要である。
本実施形態では、1つのプレート25に対しては、プレート25に加えられた力を検出する(他のプレート25と共通で用いられる)3つの感圧センサ13が設けられている。従って、感圧センサ13からの圧力値を基に、ベクトル計算等を利用した演算が実行されることで、プレート25に加えられた力の大きさと、力が加えられた位置とを正確に算出することができる。
また、8つのプレート25に対して、それぞれ3つの感圧センサ13を用いる場合、8×3で、本来、24個の感圧センサ13が必要となる。しかし、本実施形態では、感圧センサ13は、隣接する4つのプレート25の角部の頂点が集中する点に配置されており、隣接する4つのプレート25で1つの感圧センサ13が共通で用いられている。これにより、感圧センサの数は、合計で6つで足りることになり、入力装置10のコストの削減が実現される。
このように、本実施形態では、必要最低限の感圧センサ13で、プレート25に加えられた力の大きさと、力が加えられた位置とを正確に算出することができる。
しかしながら、感圧センサ13は、必ずしも前記したような構成とされなくともよい。
例えば、感圧センサは、1つのプレート25に対して1個や2個であってもよいし、4個以上であってもよい。また、感圧センサ13は、他のプレート25と共通で用いられる形態ではなく、それぞれのプレート25に対して独立して設けられていてもよい。
典型的には、感圧センサ13は、ユーザが入力装置10を握ったときに、プレート25(殻状部22)に加えられた力を検出することができる形態であれば、どのような形態であってもよい。また、プレート25の個数(殻状部22の分割個数)についても8個に限定されない。例えば、プレート25の数は、2個や4個等であってもよい。
基部21及び殻状部22は、例えば、金属や樹脂等の材料により構成される。一方、把持部23は、基部21及び殻状部22よりも軟らかい材料で構成されている。把持部23に用いられる材料としては、例えば、ポリウレタン等の合成樹脂を発砲して形成されたスポンジ等が挙げられる。
把持部23に用いられる材料として、スポンジ等の材料が用いられることで、触感を向上させることができ、また、ユーザは、入力装置10を握る力の大きさを微調整することができる。
図6は、入力装置10の電気的な構成を示すブロック図である。
図6に示すように、入力装置10は、前記したタクトスイッチ12、感圧センサ13のほか、CPU11、3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15、記憶部16、送受信部17、バッテリー18を備える。
3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15、CPU11、送受信部17、記憶部16は、図示しない回路基板上に実装される。このCPU11等の電子部品が実装された回路基板と、バッテリー18とは、基部21の内部に形成された空洞部に設けられる。
3軸加速度センサ14及び3軸角速度センサ15(動き検出部)は、入力装置10の空間内での動きを検出するセンサである。3軸角速度センサ15は、互いに直交する3軸方向の加速度を検出し、検出された加速度に応じた加速度値(動き検出値)をCPU11へ出力する。3軸角速度センサ15は、互いに直交する3軸回りの角速度を検出し、検出された角速度に応じた角速度値(動き検出値)をCPU11へ出力する。
記憶部16は、CPU11の処理に必要な各種のプログラムが記憶されるROM(Read Only Memory)等の不揮発性のメモリや、CPU11の作業領域として用いられるRAM(Random Access Memory)等の揮発性のメモリを含む。
タクトスイッチ12は、前記スイッチ機構がONの状態となったときに、CPU11へ信号を出力する。
感圧センサ13は、入力装置10がユーザに握られた力の大きさに応じた圧力値をCPU11へ出力する。
CPU11(制御部)は、操作対象物を制御するために、3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15、感圧センサ13から出力された角速度値、加速度値、圧力値に基づいて、各種の演算を実行する。例えば、CPU11は、加速度値、角速度値に基づいて、入力装置10の空間内での移動量、回転量等を算出する。また、CPU11は、感圧センサ13から出力された圧力値に基づいて、入力装置10が握られた力の大きさや、力が加えられた位置等を算出する。
なお、CPU11は、タクトスイッチ12のスイッチ機構からの信号が入力されている状態で、上記各種の演算を実行する。CPU11の処理については、後述する。
送受信部17は、アンテナ等を有しており、CPU11の制御に基づいて、各種の情報を制御装置50へ送信する。例えば、送受信部17は、入力装置10の空間内での移動量、回転量の情報や、握られた力の大きさ、力が加えられた位置等の情報を制御装置50へ送信する。なお、送受信部17は、制御装置50から送信された情報を受信することも可能とされている。
バッテリー18としては、例えば、充電式電池が用いられる。
「制御装置50及び表示装置60」
再び図1を参照して、制御装置50は、CPU51(Central Processing Unit)、記憶部53、送受信部52、指示部54を含む。
制御装置50としては、入力装置10に専用の機器であってもよいし、PC等であってもよい。
送受信部52は、アンテナ等を有しており、入力装置10から送信される各種の情報を受信する。また、送受信部52は、入力装置10へ信号を送信することも可能とされている。
記憶部53は、CPU51の制御に必要な各種のプログラムが記憶されるROM等の不揮発性のメモリや、CPU51の作業領域として用いられるRAM等の揮発性のメモリを含む。
指示部54は、例えば、キーボードであり、ユーザは、この指示部54を介して初期設定、特種設定などの設定を行う。指示部54は、ユーザからの各種の指示を受付け、入力された信号をCPU11へ出力する。
CPU51は、送受信部17によって受信された各種の情報に基づいて、表示装置60に表示される操作対象物を制御する。
表示装置60は、例えば、液晶ディスプレイや、EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等により構成される。表示装置60は、2次元画像を表示する形態であってもよいし、3次元画像を表示する形態であってもよい。表示装置60は、入力装置10によって操作される操作対象物を2次元的、あるいは3次元的に表示する。
2次元的に表示される操作対象物としては、例えば、ポインタやアイコン、ウィンドウ等のGUI等が挙げられる。3次元的に表示される操作対象物としては、3次元表示される人型、動物型のキャラクタ画像が挙げられる。なお、これらの例は、一例に過ぎず、操作対象物は、2次元的、3次元的に表示される画像であれば、どのような画像であってもよい。
表示装置60は、テレビジョン放送等を受信可能なテレビジョン装置であってもよい。あるいは、表示装置60が操作対象物を3次元的に表示させる形態の場合、表示装置60は、ユーザが裸眼で視認することができる立体画像を表示する立体画像表示装置であってもよい。図1では、制御装置50と表示装置60とが別々の場合が示されているが、制御装置50と表示装置60とは一体的に構成されていてもよい。
[動作説明]
次に、本実施形態に係る制御システム100の動作について説明する。
図7は、本実施形態に係る制御システム100の動作を示すフローチャートである。
まず、ユーザは、入力装置10を持ち上げて、入力装置10を操作しやすい位置まで移動させる。なお、このとき、表示部に表示される操作対象物は動かない(ステップ101のNO参照)。ユーザが入力装置10の操作を開始する意思を示して、入力装置本体20の把持部23を前記所定の力以上の力で握る。すると、入力装置本体20の殻状部22(プレート25)と、タクトスイッチ12の可動部6が入力装置10の中心に近づく方向に移動される。タクトスイッチ12の可動部6が入力装置10の中心に向かう方向へ移動すると、クリック感発生機構によりクリック感が発生する。
入力装置10は、このクリック感による応答(第1の応答)により、ユーザの操作対象物の操作を開始する意思に対して適切に応答することができる。そして、ユーザは、このクリック感により、操作対象物の操作が開始されることを容易に認識することができる。また、クリック感発生機構によるクリック感による応答は、制御部を介さない応答であるので、ユーザに対して素早くクリック感による応答を返すことができる。
タクトスイッチ12の可動部6が入力装置10の中心に向かう方向へ移動すると、前記クリック感が発生するとともに、タクトスイッチ12のスイッチ機構がONの状態となり、スイッチ機構からCPU11へ信号が入力される(ステップ101のYES)。
タクトスイッチ12からの信号が入力されると、CPU11は、3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15から加速度値、角速度値を取得し、感圧センサ13から圧力値を取得する(ステップ102)。
次に、CPU11は、加速度値、角速度値に基づいて、演算を実行し、入力装置10の(所定時間当りの)移動量、回転量を算出する(ステップ103)。また、CPU11は、圧力値に基づいて、ベクトル計算等を利用した演算を実行することで、入力装置10が握られた力の大きさ(プレート25に加えられた力の大きさ)と、力が加えられた位置とを算出する。
次に、CPU11は、算出された各情報(入力装置10の移動量、回転量、入力装置10が握られた力の大きさ、力が加えられた位置)を送受信部17を介して、制御装置50に送信する(ステップ104)。
制御装置50のCPU51は、入力装置10から前記各情報が受信されたか否かを判定する(ステップ201)。入力装置10からの前記各情報が受信された場合、制御装置50のCPU11は、受信された前記各情報に基づいて、操作対象物を制御する(ステップ202)。
なお、制御装置50のCPU51は、ステップ202において、受信された各情報について、さらに演算を実行し、操作対象物の制御の精度を向上させる処理を実行してもよい。
例えば、操作対象物が3次元的に表示されるキャラクタ画像である場合、ステップ202において、CPU11は、入力装置10の移動量、回転量の情報に基づいて、そのキャラクタ画像を3次元的に移動させたり、回転させたりする処理を実行する。また、CPU11は、握られた力の大きさの情報や、力の位置の情報に応じて、キャラクタ画像に特定の動き(例えば、ジャンプ、しゃがむ、笑う、怒る等)をさせる処理を実行する。なお、移動量、回転量、握られた力の大きさ、力の位置の情報に基づいて、操作対象物がどのように制御されるかについては、特に限定されない。
図7に示す処理により、ユーザは、入力装置10を前記所定の力以上の力で握った状態で、入力装置10を移動させたり、回転させたり、入力装置10をさらに強く握ったり、入力装置10の特定の位置を強く押したりすることで、操作対象物に任意の動きをさせることができる。
一方、ユーザが、操作対象物の操作を(一時的に)停止させる場合、ユーザは、入力装置10を握った力を弱める。ユーザが入力装置10を握った力を弱め、握った力が上記所定の力未満の力となると、タクトスイッチ12の可動部6と、入力装置本体20の殻状部22(プレート25)とが入力装置10の中心から離れる方向に移動される。
タクトスイッチ12の可動部6が入力装置10の中心から離れる方向に移動すると、クリック感発生部によりクリック感が発生される。
入力装置10は、このクリック感による応答により、ユーザの操作対象物の操作を停止させる意思に対して適切に応答することができる。そして、ユーザは、このクリック感により、操作対象物の操作が停止されることを容易に認識することができる。
タクトスイッチ12の可動部6が入力装置10の中心から離れる方向へ移動すると、クリック感が発生するとともに、タクトスイッチ12のスイッチ機構による信号の出力が停止される。これにより、タクトスイッチ12からCPU11への信号の入力が停止され(ステップ101のNO)、操作対象物の動きが停止される。
以上説明したように、本実施形態では、ユーザは、入力装置10を上記所定の力以上の力で握ったり、入力装置10を握った力を弱めたりすることで、入力装置10の操作(空間操作、握った力の大きさによる操作)を操作対象物の操作に反映させるか否かを任意に切り替えることができる。
また、本実施形態に係る入力装置10では、タクトスイッチ12のクリック感発生部によりユーザの操作対象物の操作を開始する意思に対して適切に応答することができる。そして、ユーザは、このクリック感により、操作対象物の操作が開始されることを容易に認識することができる。また、クリック感発生機構によるクリック感による応答は、CPU11を介さない応答であるので、ユーザに対して素早くクリック感による応答を返すことができる。
さらに、本実施形態では、入力装置10は、クリック感による応答により、ユーザの操作対象物の操作を停止させる意思に対して素早く応答することができる。そして、ユーザは、このクリック感により、操作対象物の操作が停止されることを容易に認識することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態以降の説明では、上述の第1実施形態と同様の構成及び機能を有する部材等については、同一符号を付し、説明を省略し、または簡略化する。
[入力装置10の構成]
図8は、第2実施形態に係る入力装置10の電気的な構成を示すブロック図である。
図8に示すように、第2実施形態では、タクトスイッチ12の代わりにスイッチ31が設けられている点、及びこのスイッチ31に対して電気的に接続された発光部32が設けられている点で上述の第1実施形態(図6参照)と異なっている。
スイッチ31は、内部にクリック感発生機構を有しない点で、上記タクトスイッチ12と異なっているが、その他の点については、上記タクトスイッチ12と同様の構成である。すなわち、スイッチ31は、スイッチ本体5と、スイッチ本体5に対して移動可能な可動部6と、可動部6の移動に応じてON/OFFが切り替えられる電気的なスイッチ機構(握り検出部)(図示せず)とを有する。
発光部32は、例えば、電球、LED(Light Emitting Diode)等により構成される。この発光部32は、スイッチ31のスイッチ機構のON/OFFの切り替えに応じて、発光したり、消灯したりする。発光部32は、基部21の内部に形成された空洞部に配置される。
なお、第2実施形態では、基部21、殻状部22、把持部23が透明、あるいは半透明な材料により構成される。
[動作説明]
ユーザが入力装置10の操作を開始する意思を示して、入力装置本体20の把持部23を所定の力以上の力で握ると、スイッチ31の可動部6が入力装置10の中心に近づく方向に移動される。スイッチ31の可動部6が入力装置10の中心に近づく方向に移動されると、スイッチ31のスイッチ機構がONの状態となり、発光部32が発光する。
第2実施形態では、この発光部32の発光による応答(第1の応答)により、ユーザの操作対象物の操作を開始する意思に対して適切に応答することができる。また、この第2実施形態においても上記第1実施形態と同様に、発光部32による発光による応答は、制御部を介さない応答であるので、ユーザに対して素早く応答を返すことができる。
スイッチ31のスイッチ機構がONの状態となると、CPU11に対して信号が入力される。CPU11は、上記信号が入力されると、各種センサの検出値に基づいて種々の演算を実行し、演算結果を制御装置50に送信する。これにより、ユーザが上記所定の力以上の力で入力装置10を握った状態で入力装置10を操作(空間操作、入力装置10を握る力の大きさによる操作等)することで、操作対象物の動きが制御される。
なお、入力装置10が上記所定の力以上の力で握られている間は、発光部32は発光し続ける。
一方、ユーザが、ユーザが入力装置10を握った力を弱め、握った力が上記所定の力未満の力となると、スイッチ31の可動部6が入力装置10の中心から離れる方向へ移動する。これにより、スイッチ31のスイッチ機構がOFFの状態となり、発光部32が消灯する。ユーザは、この発光部32の消灯により、操作対象物の操作が停止されたことを容易に認識することができる。
[第2実施形態変形例]
以上の説明では、スイッチ機構の切り替えに応じて、光を発生する発光部32が用いられる場合について説明した。しかし、発光部32の代わりに、スイッチ機構の切り替えに応じて、音(声)を発生する音(声)発生部や、振動を発生する振動部が用いられてもよい。あるいは、これらの組み合わせであってもよいし、これらと、タクトスイッチ12(クリック感発生機構)との組み合わせであってもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
上記各実施形態では、ユーザが操作対象物の操作の開始、停止の意思を示して、所定の力で以上の力で入力装置10を握ったり、握った力を弱めたりした場合に、クリック感等による応答が入力装置10から返される場合について説明した。
一方、第3実施形態では、クリック感等による応答に加え、ユーザが入力装置10を空間操作した場合等に、上記したクリック感等による応答とは異なる応答が入力装置10から返される点で、上記した各実施形態とは異なっている。従って、その点を中心に説明する。
なお、本明細書中の説明では、ユーザによる操作対象物の操作の開始(及び停止)の意思に対する応答であって、ユーザが入力装置10を所定の力以上の力で握ったとき(及び握った力を弱めたとき)に入力装置10から発生するクリック感等の応答を第1の応答と呼ぶ。一方、ユーザが入力装置10を空間操作した場合等に、入力装置10から発生される応答を第2の応答と呼ぶ。
また、CPU11の制御とは無関係に第1の応答を発生する部材を第1の応答部、CPU11の制御によって第2の応答を発生する部材を第2の応答部と呼ぶ。
[入力装置10の構成]
図9は、第3実施形態に係る入力装置10の電気的な構成を示すブロック図である。
図9に示すように、第3実施形態では、CPU11に対して電気的に接続された発光部33が設けられているが、それ以外の点については、上述の第1実施形態(図6参照)と同様である。
発光部33(第2応答部)は、例えば、電球、LED(Light Emitting Diode)等により構成される。この発光部33は、CPU11の制御に応じて、クリック感とは異なる応答として、光による応答をユーザに返す部材である。例えば、発光部33は、CPU11の制御に応じて、発光(単色、多色)したり、点滅(単色、多色)したりする。発光部33は、基部21の内部に形成された空洞部に配置される。
なお、第3実施形態では、基部21、殻状部22、把持部23が透明、あるいは半透明な材料により構成される。
[動作説明]
ユーザが入力装置10を所定の力以上の力で握ると、タクトスイッチ12のクリック感発生機構からクリック感が発生し、タクトスイッチ12のスイッチ機構がONの状態となる。タクトスイッチ12のスイッチ機構がONの状態となると、CPU11へ信号が入力される。
CPU11は、スイッチ機構からの信号が入力されると、上記各センサから加速度値、角速度値、圧力値を取得し、入力装置10の移動量、回転量、入力装置10が握られた力の大きさ、力が加えられた位置等を算出する。そして、演算結果を制御装置50へ送信する。
また、CPU11は、上記演算結果に基づいて、発光部33を発光(単色、多色)させたり、点滅(単色、多色)させたりする。例えば、CPU11は、入力装置10の移動量や、回転量が所定の値よりも大きい場合に、発光部33を発光(単色、多色)させり、点滅(単色、多色)させたりする。また、例えば、CPU11は、入力装置10が握られた力の大きさが所定の値よりも大きい場合や、力が加えられた位置が特定の位置である場合等に、発光部33を発光(単色、多色)させたり、点滅(単色、多色)させたりする。
なお、入力装置10の移動量、回転量、握った力の大きさ、力の位置による発光部33の発光、点滅は、ユーザが混乱しないように、発光色、点滅パターン等を異ならせてもよい。
あるいは、CPU11は、入力装置10の移動量、回転量、握られた力の大きさに応じて、多段階的に、異なる発光色、異なる点滅パターンで発光部33を発光させる処理を実行してもよい。あるいは、CPU11は、力が加えられた位置に応じて、異なる発光色、異なる点滅パターンで発光部33を発光させる処理を実行してもよい。
以上のような処理により、入力装置10は、ユーザによる入力装置10の操作(空間操作、握る力の大きさによる操作)に対して、適切に光による応答(第2の応答)を返すことができる。
また、第3実施形態に係る入力装置10では、第2の応答(光)が、第1の応答(クリック感)と異なる応答とされているので、ユーザが混乱することが防止される。
[第3実施形態変形例]
上述の説明では、CPU11の制御に応じて、第2の応答を発生する第2の応答部の一例として、光を発生する発光部33を例に挙げて説明した。しかし、第2の応答部は、発光部33に限られない。第2の応答部の他の例としては、制御部の制御に応じて、音(声)を発生する音(声)発生部や、振動を発生する振動部、熱を発生する発熱部等が挙げられる。あるいは、第2の応答部として、制御部の制御に応じて、疑似加速度を発生させる疑似加速度発生部等が用いられてもよい。あるいは、第2の応答部は、これらの組み合わせであってもよい。
第3実施形態では、第1の応答部の一例として、タクトスイッチ12(クリック感発生部)が用いられる場合について説明した。しかし、第1の応答部は、第2実施形態において説明した発光部32であってもよいし、音(声)発生部、振動部等であってもよい。あるいは、これらの組み合わせであってもよい。
第1の応答部と、第2の応答部との組み合わせは、第1の応答と、第2の応答とが異なっていれば、どのような組み合わせであってもよい。なお、例えば、第1の応答部が振動部であり、第2応答部も振動部とする組み合わせも可能である。この場合、第1の応答としての振動パターンと、第2の応答としての振動パターンとを異ならせればよい。
なお、第2の応答は、操作対象物の動きと同様の応答がされてもよい。例えば、操作対象物が振動した場合に、振動部が振動される処理が実行されてもよい。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
ここで、例えば、ユーザが入力装置10を上記所定の力以上の力で握った状態で、入力装置10を奥方向、手前方向へ移動させる場合に、表示装置60によって3次元的に表示された操作対象物が拡大、縮小される場合を想定する。
この場合、ユーザの腕が伸びきってしまった場合や、ユーザの腕が縮みきってしまった場合には、ユーザは、操作対象物を拡大、縮小することができない。
そこで、第4実施形態に係る入力装置10では、入力装置10がほぼ動いていないような状況でも、入力装置10が一定の大きさで握られている場合には、操作対象物の動き(拡大、縮小)を継続させる処理を実行する。
図10は、第4実施形態に係る入力装置10の処理を示すフローチャートである。
入力装置10のCPU11は、入力装置10が前方、後方(ユーザの奥方向、手前方向)に一定量以上移動したかを判定する(ステップ301)。
入力装置10が前方、後方に一定量以上移動している場合(ステップ301のYES)、次に、CPU11は、入力装置10の移動量がゼロに近い値となったか否かを判定する(ステップ302)。
入力装置10の移動量がゼロに近い値ととなった場合(ステップ302のYES)、入力装置10が握られた力の大きさが閾値以上であるかを判定する(ステップ303)。握られた力の大きさが閾値以上である場合には(ステップ303YES)、入力装置10のCPU11は、送受信部17を介して、制御装置50に対して、所定の大きさの移動量の情報を出力する(ステップ304)。
すなわち、入力装置10のCPU11は、入力装置10がほとんど移動していないような状況でも、入力装置10が強く握られている場合には、入力装置10が移動しているとみなして、所定の大きさの移動量の情報を制御装置50へ送信する。なお、もちろん、入力装置10が前後に移動している場合には、その移動量の情報が入力装置10から制御装置50へ送信される。
制御装置50のCPU11は、移動量の情報を受信すると、移動量の情報に基づいて、例えば、3次元的に表示される操作対象物を拡大、縮小する処理を実行する。
図10に示す処理により、ユーザは、腕が伸びきってしまったり、縮みきってしまったりした場合にも、入力装置10を強く握り込むことで、操作対象物を拡大、縮小させ続けることができる。なお、操作対象物の拡大、縮小を停止させる場合、ユーザは、入力装置10を握る力を弱めればよい。
上記した例では、入力装置10が前後方向に移動されることで、操作対象物が拡大、縮小される場合について説明したが、入力装置10の移動方向は、上下方向であってもし、左右方向であってもよい。入力装置10の移動方向は、特に、限定されない。また、上記した例では、入力装置10の移動に対して、操作対象物が拡大、縮小される場合について説明したが、入力装置10の回転に対して、操作対象物が拡大、縮小されてもよい。入力装置10の回転方向についても特に限定されない。これは、後述の第5実施形態においても同様である。
以上の説明では、操作対象物の拡大、縮小について説明したが、これに限られない。第4実施形態で説明した処理は、例えば、操作対象物の2次元的、3次元的な移動にも適用できるし、操作対象物が画面上に表示されたウィンドウである場合には、スクロール等にも適用できる。これは、後述の第5実施形態においても同様である。
<第5実施形態>
上述の第4実施形態では、入力装置10を握る力を強めることで、操作対象物の動きが継続される場合について説明した。一方、第5実施形態では、入力装置10を握る力を弱めることで、操作対象物の動きが継続される。
なお、第5実施形態においても、上記第4実施形態と同様に、ユーザが入力装置10を所定の力以上の力で握った状態で、入力装置10を奥方向、手前方向へ移動させる場合に、3次元的に表示された操作対象物が拡大、縮小される場合を想定する。
図11は、第5実施形態に係る入力装置10の処理を示すフローチャートである。
入力装置10のCPU11は、入力装置10が前方、後方(ユーザの奥方向、手前方向)に一定量以上移動したかを判定する(ステップ401)。
入力装置10が前方、後方に一定量以上移動している場合(ステップ401のYES)、次に、CPU11は、入力装置10の移動量がゼロに近い値となったか否かを判定する(ステップ402)。
入力装置10の移動量がゼロに近い値ととなった場合(ステップ402のYES)、入力装置10が握られた力の大きさが閾値以下であるかを判定する(ステップ403)。握られた力の大きさが閾値以下である場合には(ステップ403YES)、入力装置10のCPU11は、送受信部17を介して、制御装置50に対して、所定の大きさの移動量の情報を出力する(ステップ404)。
つまり、第4実施形態とは逆に、第5実施形態の入力装置10のCPU11は、入力装置10が握られている力が小さいとき(クリック感等が発生する力よりも大きい)、入力装置10が移動しているとみなして、所定の大きさの移動量の情報を制御装置50へ送信する。なお、もちろん、入力装置10が前後に移動している場合には、その移動量の情報が入力装置10から制御装置50へ送信される。
図11に示す処理により、ユーザは、腕が伸びきってしまったり、縮みきってしまったりした場合にも、入力装置10を弱く握ることで、操作対象物を拡大、縮小させ続けることができる。なお、操作対象物の拡大、縮小を停止させる場合、ユーザは、入力装置10を握る力を強めればよい。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
なお、第6実施形態では、ユーザによる入力装置10の空間操作対する補正について説明する。
[入力装置10の曲線的な動きを直線的な動きとする補正]
図12は、ユーザが入力装置10を空間内で移動させるときのユーザの意識上での入力装置10の動きと、実際の入力装置10の動きとを比較した図である。
図12に示すように、ユーザが入力装置10を握って移動させる場合、ユーザが入力装置10を直線的に移動させているつもりでも、実際は、入力装置10は、直線的に移動していない場合が多い。この場合、入力装置10は、実際には、曲線的に移動しながら回転しており、回転による誤差が生じる。
そこで、入力装置10のCPU11は、加速度センサ14からの出力(加速度値)から入力装置10の移動量を算出する場合に、角速度センサ15からの出力(角速度値)を利用して、上記移動量を補正する処理を実行してもよい。すなわち、入力装置10のCPU11は、入力装置10の移動量算出時に、角速度センサ15の出力を利用して、入力装置10の曲線的な移動量を直線的な移動量に補正する。
なお、入力装置10の回転は、微小な回転である場合が多いので、上記補正は、この微小な回転が考慮される。
上記補正により、入力装置10の動きをユーザの意識上の入力装置10の動きに近づけるように補正することができるので、操作対象物の動きをユーザの意識上の動きに近づけることができる。これにより、ユーザは、入力装置10を用いて、好適に操作対象物を操作することができる。
[速度を一定とする補正]
ユーザが入力装置10を握って移動させる場合、ユーザが入力装置10を等速度で移動させているつもりでも、実際は、入力装置10を等速度で移動させることができない場合が多い。
図13は、機械によって入力装置10を等速度で移動させた場合の加速度センサ14の出力波形(図13(A))と、ユーザが入力装置10を等速度で移動させようとして、入力装置10を移動させた場合の加速度センサ14の出力波形(図13(B))とを比較する図である。
図13(A)に示すように、機械によって入力装置10が移動させる場合、入力装置10は、急激に加速されて動き出し、短い時間で等速度状態に達し、その後、急激に減速されて停止される。一方、図13(B)に示すように、ユーザによって入力装置10が移動される場合、入力装置10は、緩やかに加速されて動き出し、緩やかに減速されて停止される。また、図11(B)に示すように、ユーザが入力装置10を等速度で移動させているつもりでも、入力装置10は、等速度で移動されていない。
そこで、入力装置10のCPU11は、加速度センサ14の出力を補正することで、入力装置10の速度(移動量)を一定とする補正を実行してもよい。
これにより、入力装置10の速度(移動量)をユーザの意識上の入力装置10の速度に近づけるように補正することができるので、ユーザは、入力装置10を用いて、好適に操作対象物を操作することができる。
[角速度を一定とする補正]
図14は、ユーザが入力装置10を等角速度で回転させようとして、入力装置10を回転させた場合の角速度センサ15の出力波形を示す図である。
ユーザが入力装置10を握って回転させる場合、ユーザが等角速度で入力装置10を回転させているつもりであっても、実際には、入力装置10を等角速度で移動できていない場合が多い。
そこで、入力装置10のCPU11は、角速度センサ15の出力を補正することで、入力装置10の角速度(回転量)を一定とする補正を実行してもよい。
これにより、入力装置10の角速度(回転量)をユーザの意識上の角速度に近づけるように補正することができるので、ユーザは、入力装置10を用いて、好適に操作対象物を操作することができる。
<各種変形例>
例えば、上記入力装置10を用いて、テレビジョン装置のリモートコントローラに設けられているようような十字キーの入力と同様の入力をさせることもできる。この場合、ユーザにより入力装置10が上下左右に回転された場合に、十字キーの上下左右キーが押されたことに相当する処理が実行されてもよい。
また、ユーザにより入力装置10が強く握られた状態で、入力装置10が上下左右に移動されることで、十字キーの上下左右キーが連続して押されたことに相当する処理が実行されてもよい。あるいは、ユーザにより入力装置10が上下左右方向に移動された後に、入力装置10が握った力が弱められ、再び入力装置10が握られたときに、十字入力キーの上下左右キーが連続して押されたことに相当する処理が実行されてもよい。なお、この場合、入力装置10が握った力を弱めるときにクリック感が発生し、かつ、再び入力装置10が握られたときにもクリック感が発生する。
以上の説明では、入力装置10が無線である場合について説明したが、有線であってもよい。
以上の説明では、入力装置10の基部21、殻状部22、把持部23が球状である場合について説明したが、これらは、多面体であってもよい。
以上の説明では、感圧センサ13を例に挙げて説明したが、感圧センサ13の代わりに、静電センサが用いられてもよい。
静電センサは、例えば、距離に応じて静電容量の変化を読み取ることができる構成とされる。静電センサは、ユーザが入力装置10を握った際の手の近接量を検出することで、入力装置10が握られた力の大きさを検出することができる。この静電センサは、例えば、球体、多面体の形状とされる。静電センサは、把持部23とは接触しないように構成される。これにより、手の操作による摩擦等の劣化を防止することができる。
なお、感圧センサ13と、静電センサとが両方とも用いられてもよい。この場合、例えば、感圧センサ13で検知できないさらに微小な大きさの力を静電センサで検出することで、より高感度な(検出レンジの広い)センサ構成が実現される。
入力装置10は、ユーザにより入力装置10が空間内で移動、回転されたときに、この移動、回転に応じて発電可能な発電デバイス(図示せず)を備えていてもよい。あるいは、入力装置10は、外部からの電磁波により発電するループコイル等を備えていてもよい。この発電デバイス、ループコイルにより発電された電力は、バッテリー18に充電される。これにより、ユーザは、バッテリー18を交換する必要がなくなる。
上述の例では、動き検出部としての3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15と、握り力検出部としての感圧センサ13及び/または静電センサとが用いられる場合について説明した。ここで、動き検出部は、3軸加速度センサ14、3軸角速度センサ15に限られない。例えば、動き検出部の他の例として、速度センサ(例えば、ピトー管)、角度センサ(例えば、地磁気センサ)、角加速度センサ等が挙げられる。また、上記した例では、動き検出部と、握り力検出部とが、それぞれ用いられる場合について説明したが、いずれか一方であってもよい(第4、5実施形態を除く)。
以上の説明では、操作対象物が表示部に2次元的、3次元的に表示される画像であるとして説明したが、操作対象物は、これに限られない。例えば、例えば、搬送ロボットや、人型ロボット等の現実の物体であってもよい。
5…スイッチ本体
6…可動部
10…入力装置
11…CPU
12…タクトスイッチ
13…感圧センサ
14…3軸加速度センサ
15…3軸角速度センサ
20…入力装置本体
21…基部
22…殻状部
23…把持部
25…プレート
31…スイッチ
32…発光部
33…発光部
50…制御装置
51…CPU
60…表示装置
100…制御システム

Claims (7)

  1. 操作対象物を操作するための入力がされる入力装置本体と、
    前記入力装置本体がユーザに所定の力以上の力で握られたことを検出する握り検出部と、
    前記入力装置本体が握られた力の大きさを検出し、握られた力の大きさに応じた握り力検出値を出力する握り力検出部と、
    前記入力装置本体の動きを検出し、前記入力装置本体の動きに応じた動き検出値を出力する動き検出部と、
    前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されている状態で、前記動き検出値に基づいて前記操作対象物を制御するための処理を実行し、前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されていない状態では、前記動き検出値に基づく前記操作対象物を制御するための処理を実行しない制御部と、
    少なくとも前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されたときに、前記制御部の制御によらず、ユーザに対して第1の応答を返す第1の応答部と
    を具備し、
    前記制御部は、入力装置本体が握られたことが検出されている状態で、前記動き検出値及び前記握り力検出値の、2つの検出値に基づいて前記操作対象物を制御するための処理を実行し、前記動き検出値がゼロに近い値を示した場合に、前記握り力検出値に基づいて、前記操作対象物の動きを継続させる処理を実行する
    入力装置。
  2. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記入力装置本体は、
    表面を有する基部と、
    表面と、前記基部の表面と間隙を開けて対向する内面とを有し、前記基部の表面を覆うように設けられた殻状部とを有し、
    前記入力装置は、前記基部の表面と、前記殻状部の内面との間に設けられたスイッチ部をさらに具備し、
    前記握り検出部は、前記スイッチ部の一部を構成するスイッチ機構であり、
    前記第1の応答部は、前記第1の応答としてクリック感を発生する、前記スイッチ部の一部を構成するクリック感発生機構である
    入力装置。
  3. 請求項2に記載の入力装置であって、
    前記握り力検出部は、前記基部の表面と、前記スイッチ部との間に設けられ
    入力装置。
  4. 請求項3に記載の入力装置であって、
    前記入力装置本体は、前記殻状部の表面を覆うように設けられ、前記基部及び前記殻状部よりも軟らかい材料で構成された把持部をさらに有する
    入力装置。
  5. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記第1の応答部は、前記握り検出部により前記入力装置本体が握られたことが検出されたとき、及び入力装置本体が握られたことが検出されなくなったときに前記第1の応答をユーザに返す
    入力装置。
  6. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記制御部の制御によって、ユーザに対して前記第1の応答とは異なる第2の応答を返す第2の応答部をさらに具備する
    入力装置。
  7. 請求項6に記載の入力装置であって
    記制御部は、前記動き検出値、または前記握り力検出値に基づいて、前記第2の応答部による第2の応答を制御する
    入力装置。
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