JP2012083866A - Finger attachment type processor with tactile sense reproduction function - Google Patents

Finger attachment type processor with tactile sense reproduction function Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable button operation in midair away from a display, in synchronization with a virtual button on a display screen.SOLUTION: An infrared receiving unit 2 receives infrared rays emitted from two LEDs of an infrared output unit 10. An acceleration sensor 3 detects acceleration of the fingertip of a finger 12. A contact sensor 5 detects that the fingertip of the finger 12 of a user is in contact. A vibration unit 4 is mounted in the vicinity of the inner surface of the finger 12 and is provided with a piezoelectric vibrator and a diaphragm connected to a small vibration motor. A sensor information transmission unit 6 receives, as input signals, detection signals from the infrared receiving unit 2, the acceleration sensor 3 and the contact sensor 5, generates sensor information including at least detection information on positions far from, close to, at the right and left of, above and below a display 8 on the basis of light intensity and positions of two light receiving points of the infrared receiving unit 2, and transmits the sensor information to a sensor information processing unit 11 by radio.

Description

本発明は指取り付け型触覚再現機能付き処理装置に係り、特にディスプレイ画面上の仮想ボタンを指先で触れたときの触覚を再現する機能を有する指取り付け型触覚再現機能付き処理装置に関する。   The present invention relates to a processing device with a finger attachment type tactile reproduction function, and more particularly to a processing device with a finger attachment type tactile reproduction function having a function of reproducing a tactile sense when a virtual button on a display screen is touched with a fingertip.

従来、ゲームに連動して振動し、臨場感を付加する機能を有するゲームコントローラや、タッチパネルの仮想ボタンに連動して、ボタンをクリックしたときの触感を振動により再現したものがある。ゲームコントローラでは、さほど複雑な振動を与えていないが、クリックの再現などは、クリックの瞬間とボタンを押し戻す際の波形を差別して変化させている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are game controllers having a function of adding a sense of presence by vibrating in conjunction with a game, and reproducing a tactile sensation when clicking a button in conjunction with a virtual button on a touch panel. The game controller does not give so much vibration, but the reproduction of the click, etc., discriminates and changes the waveform when the button is pushed back and the button is pushed back.

このように、触感を再現するものの中に、指先に装着して使用するデータ入力装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。これら特許文献1、2に記載のデータ入力装置は、パソコンなどの情報端末へのデータ入力装置として用いることができ、指による物体表面への圧力、傾斜、指の位置などを検出して、入力操作を行うものである。また、これらのデータ入力装置は、入力の際に指先に圧力、振動などの刺激を与えて触感を再現し、操作状況の認知を助け、操作性を向上させるものである。   As described above, a data input device that is worn on a fingertip and used for reproducing a tactile sensation has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). These data input devices described in Patent Documents 1 and 2 can be used as a data input device to an information terminal such as a personal computer, and detect and input pressure, inclination, finger position, etc. on the object surface by the finger. The operation is performed. In addition, these data input devices give a tactile sensation by applying a stimulus such as pressure and vibration to the fingertip during input, helping to recognize the operation status, and improving operability.

また、キーボードを操作することなくキー入力を可能にするため、両手指先にレーザーマウスや光学式マウスと同様の原理の動き検出センサ及び触覚センサを装着するようにした入力装置も知られている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, in order to enable key input without operating the keyboard, an input device is also known in which a motion detection sensor and a tactile sensor having the same principle as a laser mouse or an optical mouse are attached to the fingertips of both hands ( For example, see Patent Document 3).

特開2005−293512号公報JP 2005-293512 A 特開2005−100179号公報JP 2005-10019 A 特開2006−340370号公報JP 2006-340370 A

しかしながら、特許文献1、2に記載の従来の触覚再現機能が付いているデータ入力装置では、指先に加えられる圧力や角度に応じて、ボタンをクリックする触感をフィードバックしている。そのため、クリックの際に外部に固定する部分が必要となり、例えば机の上などの使用場所が限られてしまったことが課題である。   However, in the conventional data input device with the tactile sensation reproduction function described in Patent Documents 1 and 2, the tactile sensation of clicking the button is fed back according to the pressure and angle applied to the fingertip. For this reason, a portion to be fixed to the outside is required at the time of clicking, and the problem is that the place of use such as on a desk is limited.

また、特許文献3に記載の従来のデータ入力装置では、指先にある赤外線光源とセンサから、空中での位置検出を行っており、キー操作などの処理は、指先の接触センサを用いて机などの上に直接押すことで、処理を実行している。言い換えれば、この特許文献3記載のデータ入力装置では、直接押しての処理をするため、触感が得られるので、フィードバックは必要ないが、処理には必ず押さえるための場所が必要となってしまう。   Moreover, in the conventional data input device described in Patent Document 3, position detection in the air is performed from an infrared light source and a sensor at the fingertip, and processing such as key operation is performed using a fingertip contact sensor or the like. The process is executed by pressing directly on the. In other words, in the data input device described in Patent Document 3, since the process is performed by pressing directly, a tactile sensation is obtained, and thus feedback is not required, but a place to be surely pressed is required for the process.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ディスプレイ画面上の仮想ボタンと連動して、ディスプレイから離れた状態で、空中でのボタン操作を可能とした指取り付け型触覚再現機能付き処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is a processing device with a finger-mounted tactile reproduction function that enables button operation in the air while being separated from the display in conjunction with a virtual button on a display screen. The purpose is to provide.

上記の目的を達成するため、本発明は、ディスプレイの画面付近に設置される赤外線出力部と、赤外線出力部から出力された赤外線を受光して受光検出信号を出力する赤外線受光部と、使用者の指先の加速度を検出して加速度検出信号を出力すると共に、検出した加速度に基づいてクリック動作を検出してクリック動作検出信号を出力する加速度センサと、指先に接触するように設けられており、クリック動作検出信号が供給された時にそのクリックの触覚を再現するために振動する振動部と、指先が接触していることを検知して接触検出信号を出力する接触センサと、受光検出信号、加速度検出信号、及び接触検出信号に基づいて、少なくとも赤外線出力部と赤外線受光部との間の距離及び位置の情報を含むセンサ情報を生成して無線送信するセンサ情報送信部と、電源電圧を出力するバッテリとを有し、赤外線受光部、加速度センサ、振動部、接触センサ、センサ情報送信部、及びバッテリが、指先が収納される指収納部に内蔵された構成であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention includes an infrared output unit installed near the screen of a display, an infrared light receiving unit that receives infrared light output from the infrared output unit and outputs a light reception detection signal, and a user An acceleration sensor that detects the acceleration of the fingertip and outputs an acceleration detection signal, detects an click motion based on the detected acceleration, and outputs a click motion detection signal, and is provided in contact with the fingertip. When a click motion detection signal is supplied, a vibration unit that vibrates to reproduce the tactile sensation of the click, a contact sensor that detects that the fingertip is in contact and outputs a contact detection signal, a light reception detection signal, and an acceleration Based on the detection signal and the contact detection signal, sensor information including at least distance and position information between the infrared output unit and the infrared light receiving unit is generated and transmitted wirelessly. Sensor information transmission unit and a battery that outputs a power supply voltage, and an infrared light receiving unit, an acceleration sensor, a vibration unit, a contact sensor, a sensor information transmission unit, and a battery are incorporated in a finger storage unit in which a fingertip is stored It is the structure which was made.

また、上記の目的を達成するため、本発明は上記の赤外線出力部が、第1の遮光部分により遮光される第1の方向以外の方向へ赤外光を出射する第1の赤外線発光用光源と、第2の遮光部分により遮光される第1の方向とは異なる第2の方向以外の方向へ赤外光を出射する第2の赤外線発光用光源とが離間配置された構造であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first infrared emission light source in which the infrared output unit emits infrared light in a direction other than the first direction shielded by the first light shielding portion. And a second infrared light source that emits infrared light in a direction other than the second direction different from the first direction shielded by the second light shielding portion. Features.

更に、上記の目的を達成するため、本発明は、上記加速度センサが、設定時間の間に、一方向に第1の閾値以上の加速度を検出した後に、一方向とは逆方向に第2の閾値以上の加速度を検出した時に、クリック動作として検出してクリック動作検出信号を出力することを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above object, the present invention provides the second sensor in the direction opposite to the one direction after the acceleration sensor detects an acceleration equal to or higher than the first threshold value in one direction during the set time. When an acceleration equal to or greater than a threshold value is detected, it is detected as a click operation and a click operation detection signal is output.

本発明によれば、ディスプレイから離れての操作が可能で、空中での動作による操作が可能であり、より操作性を向上させるという効果を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to perform an operation away from the display, and it is possible to perform an operation by an operation in the air, and an effect of further improving the operability can be obtained.

本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の一実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of one embodiment of a processing device with a finger attachment type tactile reproduction function of the present invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の赤外線出力部と赤外線受光部の距離及び位置検出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the distance and position detection method of the infrared output part and infrared light-receiving part of the processing apparatus with a finger attachment type tactile-reproduction function of this invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の赤外線受光部の一例の構成図である。It is a block diagram of an example of the infrared light-receiving part of the processing apparatus with a finger attachment type tactile-reproduction function of this invention. LEDの指向性を表したグラフの一例である。It is an example of the graph showing the directivity of LED. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置のディスプレイ及び赤外線出力部の一例の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of an example of a display and an infrared output unit of the processing apparatus with a finger-mounted tactile reproduction function of the present invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の赤外線出力部に遮光部分を設けた場合と、設けなかった場合での光強度の分布を表した図である。It is a figure showing distribution of light intensity in the case where a shade part is provided in the infrared ray output part of the processing device with a finger attachment type tactile reproduction function of the present invention, and the case where it is not provided. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置のセンサ動作の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of sensor operation | movement of the processing apparatus with a finger attachment type tactile-reproduction function of this invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置のセンサ情報処理部の動作説明用フローチャートである。It is a flowchart for operation | movement description of the sensor information processing part of the processing apparatus with a finger attachment type tactile-reproduction function of this invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の指収納部分の一例の構造図である。It is a structural diagram of an example of a finger storage part of the processing apparatus with a finger attachment type tactile reproduction function of the present invention. 本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の指収納部分の他の例の構造図である。It is structural drawing of the other example of the finger | toe accommodation part of the processing apparatus with a finger attachment type tactile-reproduction function of this invention.

次に、本発明の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Next, an embodiment of a processing device with a finger attachment type tactile reproduction function of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明になる指取り付け型触覚再現機能付き処理装置の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置は、指取り付け型処理装置1と赤外線出力部10とからなり、ディスプレイ8上の位置情報と、使用者の指先の位置を対応させるものである。   FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a processing apparatus with a finger-mounted tactile reproduction function according to the present invention. The processing device with a finger attachment type tactile reproduction function according to the present embodiment includes a finger attachment processing device 1 and an infrared output unit 10, and associates position information on the display 8 with the position of the fingertip of the user. is there.

指取り付け型処理装置1は、赤外線受光部2、加速度センサ3、振動部4、接触センサ5、センサ情報送信部6、及び指取り付け型処理装置1内の各部に電源を供給するためのバッテリ7からなり、使用者の指12の指先に取り付けられる。ディスプレイ8の近傍に設置された赤外線出力部10と、指取り付け型処理装置1の赤外線受光部2とは、ディスプレイ8上の座標位置と指12の指先の位置とを対応させている。   The finger-mounted processing device 1 includes an infrared light receiving unit 2, an acceleration sensor 3, a vibrating unit 4, a contact sensor 5, a sensor information transmitting unit 6, and a battery 7 for supplying power to each unit in the finger-mounted processing device 1. And is attached to the fingertip of the user's finger 12. The infrared output unit 10 installed in the vicinity of the display 8 and the infrared light receiving unit 2 of the finger-mounted processing apparatus 1 associate the coordinate position on the display 8 with the position of the fingertip of the finger 12.

赤外線受光部2は、赤外線出力部10の2つの赤外線発光用光源から照射される赤外線を受光し、2つの受光点の位置を示す検出信号を出力する。なお、赤外線出力部10の構成は後述する。赤外線受光部2は、例えば赤外線CMOSセンサなどにより構成されている。加速度センサ3は、指12の指先の加速度を検出する。接触センサ5は、使用者の指12の指先が絶縁シートを通して触れることで、通電状態となり指先が接触していることを検知する。   The infrared light receiver 2 receives infrared rays emitted from the two infrared light sources of the infrared output unit 10 and outputs detection signals indicating the positions of the two light receiving points. The configuration of the infrared output unit 10 will be described later. The infrared light receiving unit 2 is configured by, for example, an infrared CMOS sensor. The acceleration sensor 3 detects the acceleration of the fingertip of the finger 12. The contact sensor 5 detects that the fingertip is in an energized state by touching the fingertip of the user's finger 12 through the insulating sheet.

また、指12の腹近傍に装着される振動部4は、圧電式振動子や、小型振動モータが接続された振動板が設けられた構造である。センサ情報送信部6は、赤外線受光部2、加速度センサ3、接触センサ5からの検出信号を入力信号として受け、赤外線受光部2における2つの受光点の光強度、位置といった情報などにより、少なくともディスプレイ8からの遠近、左右上下の位置の検出情報を含むセンサ情報を生成し、そのセンサ情報を近距離無線通信方式であるブルーツース(Bluetooth)方式によりセンサ情報処理部11へ無線送信する。   In addition, the vibration part 4 mounted near the belly of the finger 12 has a structure provided with a diaphragm to which a piezoelectric vibrator and a small vibration motor are connected. The sensor information transmission unit 6 receives detection signals from the infrared light receiving unit 2, the acceleration sensor 3, and the contact sensor 5 as input signals, and displays at least a display based on information such as light intensity and position of two light receiving points in the infrared light receiving unit 2. Sensor information including detection information of the near and left / right / up / down positions from 8 is generated, and the sensor information is wirelessly transmitted to the sensor information processing unit 11 by the Bluetooth method which is a short-range wireless communication method.

これら赤外線受光部2、加速度センサ3、接触センサ5、振動部4は、信号処理系とセンサ情報送信部6とバッテリ7との接続を有する基板と、フレキシブルプリント基板(FPC)やケーブルにより電気的に接続されている。   The infrared light receiving unit 2, the acceleration sensor 3, the contact sensor 5, and the vibration unit 4 are electrically connected by a substrate having a signal processing system, a sensor information transmission unit 6 and a battery 7, and a flexible printed circuit board (FPC) or a cable. It is connected to the.

次に、本実施の形態における距離及び位置の検出方法について、図2のフローチャートと共に説明する。赤外線出力部10は後述するように赤外線発光用光源として赤外線を出射する2つの発光ダイオード(LED)が設けられた構成である。赤外線受光部2により赤外線出力部10の2つのLEDから出射された赤外線が検出されると(ステップS1)、センサ情報送信部6はその検出情報に基づいて処理1を実行する(ステップS2)。   Next, a distance and position detection method in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. As will be described later, the infrared output unit 10 has two light emitting diodes (LEDs) that emit infrared rays as light sources for infrared light emission. When infrared rays emitted from the two LEDs of the infrared output unit 10 are detected by the infrared light receiving unit 2 (step S1), the sensor information transmission unit 6 executes processing 1 based on the detected information (step S2).

この処理1について説明する。赤外線受光部2は、例えば図3に示すように、赤外線CMOSセンサなどの撮像素子22と、その光入射側に設けられたレンズ21とを有する。図3中の実線で描かれた2点の光線IR1及び破線のIR2は、撮像素子22上でのそれぞれ検出点の距離l1、l2と対応している。図3中のIR1とIR2の関係のように、レンズ21への赤外線の入射角度が大きくなるにつれ、撮像素子22上で検出される2つの受光点は離れていく。言い換えれば、赤外線出力部10と赤外線受光部2との間の距離が短くなるほど、赤外線の入射角度が大きくなり、撮像素子22上での2つの受光点の間の距離lは大きくなっていく。センサ情報送信部6は、この距離lを撮像素子22での2つの受光点がそれぞれ検出される2つの画素位置から求める。   This process 1 will be described. For example, as shown in FIG. 3, the infrared light receiving unit 2 includes an imaging element 22 such as an infrared CMOS sensor, and a lens 21 provided on the light incident side thereof. The two light rays IR1 and the broken line IR2 drawn with a solid line in FIG. 3 correspond to the distances l1 and l2 of the detection points on the image sensor 22, respectively. As shown in the relationship between IR1 and IR2 in FIG. 3, the two light receiving points detected on the image sensor 22 move away as the incident angle of the infrared rays on the lens 21 increases. In other words, the shorter the distance between the infrared output unit 10 and the infrared light receiving unit 2, the larger the incident angle of infrared rays, and the greater the distance l between the two light receiving points on the image sensor 22. The sensor information transmission unit 6 obtains this distance l from two pixel positions at which two light receiving points on the image sensor 22 are detected.

続いて、センサ情報送信部6は、赤外線出力部10における既知の値である実際の2つのLED間の距離Lと、撮像素子22上での2つの受光点の間の距離lとから、倍率mをl/Lの式から算出する。続いて、センサ情報送信部6は、この倍率mと、既知の値であるレンズ21から撮像素子22までの距離sとから、赤外線出力部10と赤外線受光部2との間の距離dを、以下の式から求める。   Subsequently, the sensor information transmission unit 6 calculates the magnification from the actual distance L between the two LEDs, which is a known value in the infrared output unit 10, and the distance l between the two light receiving points on the image sensor 22. m is calculated from the formula of 1 / L. Subsequently, the sensor information transmission unit 6 calculates the distance d between the infrared output unit 10 and the infrared light receiving unit 2 from the magnification m and the distance s from the lens 21 to the imaging element 22 which is a known value. Obtained from the following equation.

d=m・s (1)
そして、センサ情報送信部6は、距離dから赤外線入射角0°での光強度I0を算出する。なお、レンズの構成は、図3の構成に限らない。例えば、通常の撮像素子を用いる場合などは、赤外線以外の波長を絞り込むフィルタ(例えば、赤外線に対する狭帯域のものなど)をレンズ前後に入れても良い。
d = m · s (1)
Then, the sensor information transmitter 6 calculates the light intensity I 0 at the infrared incident angle of 0 ° from the distance d. The lens configuration is not limited to that shown in FIG. For example, when using a normal image sensor, a filter that narrows down wavelengths other than infrared light (for example, a narrow band filter for infrared light) may be inserted before and after the lens.

次に、位置の検出の処理2が行われる(ステップS3)。この処理2について説明する。位置を検出するために、まず2つの赤外線LEDの光強度を検出する。検出される光強度は、上記距離dにおける照射面積に反比例する。照射面積は、半径dの球の表面積の一部と考えればいいので、(1/d)2に比例する。 Next, position detection processing 2 is performed (step S3). This process 2 will be described. In order to detect the position, first, the light intensities of the two infrared LEDs are detected. The detected light intensity is inversely proportional to the irradiation area at the distance d. The irradiation area is proportional to (1 / d) 2 because it can be considered as a part of the surface area of a sphere having a radius d.

また、赤外線出力部10の2つの赤外線LEDは、ある程度の指向性を持つ。指向性の一例を図4に示す。この指向性によって、赤外線受光部2では位置(角度)によって光強度が異なって検出される。つまり、ある位置から赤外線出力部10の2点からの赤外線を検出すると、それぞれ2つの角度から光が入射することになり、この2つの光強度に大小のバランスが生じる。   Further, the two infrared LEDs of the infrared output unit 10 have a certain degree of directivity. An example of directivity is shown in FIG. Due to this directivity, the infrared light receiving unit 2 detects the light intensity differently depending on the position (angle). That is, when infrared rays from two points of the infrared output unit 10 are detected from a certain position, light enters from two angles, and a large and small balance is generated between the two light intensities.

距離dにおける、赤外線の入射角度0°での光強度I0と、LEDの指向性のデータを保有し、それに対して検出値をフィッティングさせることで、位置として認識できるようになる。つまり、実検出値をIとすれば、I/I0によって得られた値を、LEDの指向性のデータにフィッティングさせれば、赤外線受光部2の位置(角度)を求めることができる。 By storing the light intensity I 0 at the incident angle 0 ° of the infrared ray at the distance d and the data of the directivity of the LED, and fitting the detection value thereto, the position can be recognized. That is, if the actual detection value is I, the position (angle) of the infrared light receiving unit 2 can be obtained by fitting the value obtained by I / I 0 to the LED directivity data.

図5は、ディスプレイ8の画面の構成と赤外線出力部10の構成を示す。図5(a)に示すように、ディスプレイ8の画面上には仮想ボタン9とカーソルが設置されている。このカーソルの位置は、赤外線受光部2等から得られてセンサ情報処理部11に送信された検出情報と連動して、ディスプレイ8の画面上で遠隔操作される。   FIG. 5 shows the configuration of the screen of the display 8 and the configuration of the infrared output unit 10. As shown in FIG. 5A, a virtual button 9 and a cursor are installed on the screen of the display 8. The position of the cursor is remotely operated on the screen of the display 8 in conjunction with detection information obtained from the infrared light receiving unit 2 and transmitted to the sensor information processing unit 11.

また、図5(b)に示すように、赤外線出力部10は2つの赤外線LED13a及び13bが離間配置された構成である。また、LED13aは図の左方向への光を遮光する遮光部分14aを有し、もう一つのLED13bは図の下方向への光を遮光する遮光部分14bを有する構成とされており、検出範囲を制限している。検出範囲を制限することで、2点ある光強度のバランスが等しくなる点での誤検出を防止することができる。   Moreover, as shown in FIG.5 (b), the infrared output part 10 is the structure by which two infrared LED13a and 13b were spaced apart. The LED 13a has a light shielding portion 14a that shields light in the left direction in the figure, and the other LED 13b has a light shielding portion 14b that shields light in the downward direction in the figure. Restricted. By limiting the detection range, it is possible to prevent erroneous detection at the point where the balance of the two light intensities becomes equal.

遮光部分14a、14bがない場合と、あった場合の光強度の分布を等高線状に図6に示す。図6(a)に示すように遮光部分14a、14bがない場合には、2つの赤外線LED14a、14bに対応したそれぞれの線が2箇所で交差していることが示されている。つまり、2箇所で同じ光強度のバランスになり、位置の誤検出の要因となる。それに対して、遮光部分14a、14bがある場合には、図6(b)に示すように1箇所のみで交差しているため、誤検出はない。   FIG. 6 shows the distribution of the light intensity in the case where there are no light shielding portions 14a and 14b and in the case where there is a light shielding portion, in contour lines. As shown in FIG. 6A, when there are no light shielding portions 14a and 14b, it is shown that the lines corresponding to the two infrared LEDs 14a and 14b intersect at two places. That is, the same light intensity balance is obtained at two locations, which causes erroneous position detection. On the other hand, when there are light-shielding portions 14a and 14b, there is no false detection because they intersect at only one place as shown in FIG. 6 (b).

遮光部分14a、14bは、少なくともLED13a、13bが半円状のみ露出するまで覆い、好ましくはLED13a、13bが1/4円状のみ露出するまで覆うように設けられる。このとき、LED13a、13bは、ディスプレイ8の筐体のなるべく外周部に設けることが好ましい。より広い範囲にて位置検出が可能となる。   The light shielding portions 14a and 14b are provided so as to cover at least the LEDs 13a and 13b until they are exposed only in a semicircular shape, and preferably cover them until the LEDs 13a and 13b are exposed only in a quarter circle shape. At this time, the LEDs 13a and 13b are preferably provided on the outer peripheral portion of the display 8 as much as possible. Position detection is possible in a wider range.

次に、加速度センサ3は、一次元の加速度センサで構成されており、図7にある上下方向のみの加速度を検出している。ディスプレイ8の画面上でカーソル位置を操作する動作と、クリック動作を区別するために、クリック動作とみなされるある一定以上の加速度が検出された場合は、カーソル位置の操作を中止する。   Next, the acceleration sensor 3 is composed of a one-dimensional acceleration sensor, and detects only the acceleration in the vertical direction shown in FIG. In order to distinguish the operation for operating the cursor position on the screen of the display 8 from the click operation, the operation at the cursor position is stopped when an acceleration of a certain level or more that is regarded as the click operation is detected.

また、加速度センサ3は、設定時間内に、図7中の上方向の加速度が第1のしきい値以上であり、その後に下方向の加速度が第2のしきい値以上であった場合に、クリック動作であるみなすようにしている。つまり、上方向に第1のしきい値の加速度を超えることで、一時的にカーソル位置の操作を中止するが、設定時間内に下方向の第2のしきい値以上の加速度を与えないと、クリック動作とはみなされず、カーソル位置の操作を再開する。   Further, the acceleration sensor 3 detects that the upward acceleration in FIG. 7 is not less than the first threshold value and the downward acceleration is not less than the second threshold value after that within the set time. , It is considered to be a click action. In other words, when the acceleration of the first threshold value is exceeded in the upward direction, the operation of the cursor position is temporarily stopped. However, if the acceleration exceeding the second threshold value in the downward direction is not given within the set time, The operation at the cursor position is resumed without being regarded as a click operation.

これらクリック動作を判別する閾値となる時間、加速度は、個人差による操作性の差を無くすように設定できる。このとき、時間は0.2secから1secの範囲内で設定可能であるものとする。また、加速度は、20m/sec2から50m/sec2 (約3G〜4G)の範囲内で設定可能であるものとする。 The time and acceleration serving as threshold values for discriminating these click operations can be set so as to eliminate the difference in operability due to individual differences. At this time, it is assumed that the time can be set within a range of 0.2 sec to 1 sec. The acceleration can be set within a range of 20 m / sec 2 to 50 m / sec 2 (about 3G to 4G).

次に、接触センサ5は、指先が接触する部分に設けられ、接触の際に生じる押される力により接触状態を検知する。接触センサ5には、押される力によって電極同士の間隔が変化することにより静電容量の変化から接触状態を検出する静電式のセンサや、押される力によって圧電体が変形することによる圧電体の抵抗の変化から接触状態を検出する圧力センサを用いることができる。ここで、接触状態を検出すると、他の構成部分にも通電し、また接触センサ5により接触状態が検出されていない場合には他の構成部分は非通電状態となる。   Next, the contact sensor 5 is provided in the part which a fingertip contacts, and detects a contact state with the pushed force produced in the case of contact. The contact sensor 5 includes an electrostatic sensor that detects a contact state from a change in capacitance by changing a distance between electrodes due to a pressing force, and a piezoelectric body that is deformed by a pressing force. A pressure sensor that detects a contact state from a change in resistance can be used. Here, when the contact state is detected, the other components are energized, and when the contact state is not detected by the contact sensor 5, the other components are in a non-energized state.

次に、指取り付け型処理装置1とセンサ情報処理部11における処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。   Next, processing in the finger-mounted processing device 1 and the sensor information processing unit 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.

センサ情報処理部11は、まず、接触センサ5で指の接触状態が検出された場合(ステップS11のYES)に、ディスプレイ8の画面上に仮想ボタン9を表示させる処理1を行う(ステップS12)。このステップS12の処理では、センサ情報送信部6が通電及び接触状態オンであることをセンサ情報処理部11に送信し、続いて赤外線受光部2の通電及び赤外線CMOSセンサのセンサ情報をセンサ情報送信部6からセンサ情報処理部11に送信する。これにより、センサ情報処理部11は、赤外線受光部2から検出された位置情報を、仮想ボタン9が表示されたディスプレイ8の画面上の座標へと変換処理し、カーソルを動作させる。そして、ステップS12では、加速度センサ3の通電及びクリック動作の検出を開始する。   First, when the contact state of the finger is detected by the contact sensor 5 (YES in step S11), the sensor information processing unit 11 performs processing 1 for displaying the virtual button 9 on the screen of the display 8 (step S12). . In the process of step S12, the sensor information transmission unit 6 transmits to the sensor information processing unit 11 that the energization and contact state are on, and subsequently transmits the infrared light receiving unit 2 and the sensor information of the infrared CMOS sensor to the sensor information. The information is transmitted from the unit 6 to the sensor information processing unit 11. Thereby, the sensor information processing unit 11 converts the position information detected from the infrared light receiving unit 2 into coordinates on the screen of the display 8 on which the virtual button 9 is displayed, and operates the cursor. In step S12, energization of the acceleration sensor 3 and detection of a click operation are started.

加速度センサ3によりクリック動作が検出された場合(ステップS13のYES)、処理2を行う(ステップS14)。このステップS14の処理2では、加速度センサ3は振動部4に対して通電及び検出したクリックの触感を再現する振動を与える。これにより、使用者の指12の指先にクリックの触感を再現する振動が与えられる。その後、上記の処理2において、センサ情報送信部6が加速度センサ3によりクリック動作が検出されたことをセンサ情報送信部11に送信する。   When a click operation is detected by the acceleration sensor 3 (YES in step S13), processing 2 is performed (step S14). In step 2 of step S14, the acceleration sensor 3 applies vibration to the vibration unit 4 to reproduce the tactile sensation that is energized and detected. Thereby, the vibration which reproduces the tactile sensation of the click is given to the fingertip of the user's finger 12. Thereafter, in the process 2 described above, the sensor information transmission unit 6 transmits to the sensor information transmission unit 11 that the click operation has been detected by the acceleration sensor 3.

続いて、カーソルがディスプレイ8の画面上の仮想ボタン9を指示しているかを判定する(ステップS15)。カーソルがディスプレイ8の画面上の仮想ボタン9を指示しているときは、その指示した(選択した)仮想ボタンの操作内容の処理を行う(ステップS16)。ディスプレイ8の画面上の仮想ボタン9は、チャンネル変えや音量調整などの操作と対応しており、クリック動作により指示した操作を選択・実行させる。   Subsequently, it is determined whether or not the cursor points to the virtual button 9 on the screen of the display 8 (step S15). When the cursor points to the virtual button 9 on the screen of the display 8, the operation content of the designated (selected) virtual button is processed (step S16). The virtual button 9 on the screen of the display 8 corresponds to operations such as channel change and volume adjustment, and selects and executes an operation instructed by a click operation.

次に、本実施の形態の指収納部分について図9と共に説明する。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図9において、指取り付け型処理装置1は指収納部に内蔵されており、その指先収納部分には、近接するデバイスや回路との絶縁のために、絶縁シート20が、指12を取り囲むように設けられている。絶縁シート20には、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリイミド、塩化ビニル、フッ化樹脂、シリコーン樹脂などの材料を用いることができ、これらの内側に繊維などの別の材料を設けて二層構造にしてもよい。また、接触センサ5a(図1の接触センサ5に相当)は、指12の指先の先端が触れる位置に配置されている。   Next, the finger storage portion of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG. In FIG. 9, the finger-mounted processing device 1 is built in a finger storage unit, and an insulating sheet 20 surrounds the finger 12 in the fingertip storage part for insulation from adjacent devices and circuits. Is provided. The insulating sheet 20 can be made of a material such as polyurethane, polycarbonate, polyimide, vinyl chloride, fluororesin, or silicone resin, and another material such as a fiber may be provided on the inside to form a two-layer structure. . Further, the contact sensor 5a (corresponding to the contact sensor 5 in FIG. 1) is disposed at a position where the tip of the fingertip of the finger 12 touches.

図10は、本実施の形態の指収納部分の他の例を示す。同図中、図9と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図10に示すように、接触センサ5b(図1の接触センサ5に相当)は、指12の第二関節近傍に設置されている。   FIG. 10 shows another example of the finger storage portion of the present embodiment. In the figure, the same components as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 10, the contact sensor 5 b (corresponding to the contact sensor 5 of FIG. 1) is installed near the second joint of the finger 12.

なお、特開2002−278673号公報には、指先に装着し、加速度センサなどを用いて指先の動作から位置や処理行い、クリックの触感を再現する装置が開示されている。この装置は、キーボードでの処理を想定したものに特化しており、そのため、位置検出は、初期状態でのある指(この場合人差指)の位置に対してのそれぞれ指が移動した距離と方向を、速度、加速度、角速度センサから検出して行っている。つまり、初期位置からの相対的な移動距離から位置を検出している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-278673 discloses an apparatus that reproduces the tactile sensation of a click by attaching it to a fingertip and performing position and processing from the operation of the fingertip using an acceleration sensor or the like. This device is specially designed for processing with a keyboard, so position detection is based on the distance and direction of each finger movement relative to the position of a certain finger (in this case, the index finger) in the initial state. Detecting from speed, acceleration, angular velocity sensor. That is, the position is detected from the relative movement distance from the initial position.

それに対して、本実施の形態の処理装置は、テレビや番組記録装置などのリモコンのような処理を想定しており、ディスプレイ上のポイントを指示し、実行することを目的としている。そのため、位置の検出は指示している画面の位置に対応していればよい。本発明では、赤外線センサによって位置の検出を行っている。   On the other hand, the processing device according to the present embodiment assumes processing such as a remote control such as a television or a program recording device, and aims to indicate and execute a point on the display. Therefore, it is sufficient that the position detection corresponds to the position of the instructed screen. In the present invention, the position is detected by an infrared sensor.

また、本実施の形態では加速度センサ3は、位置検出は行っておらず、その機能はクリック動作の検出に特化している。また、クリック動作は、指先の上下運動からなされることから、その一次元の加速度センサのみで検出できる。   Further, in the present embodiment, the acceleration sensor 3 does not detect the position, and its function is specialized for detecting the click operation. Further, since the click operation is performed by the vertical movement of the fingertip, it can be detected only by the one-dimensional acceleration sensor.

このように、本実施形態の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置によれば、ディスプレイ8から離れての操作が可能で、空中での動作による操作が可能であり、より操作性を向上させるという効果を得ることができる。   As described above, according to the processing apparatus with a finger attachment type tactile reproduction function of this embodiment, an operation away from the display 8 is possible, an operation by an operation in the air is possible, and the operability is further improved. An effect can be obtained.

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例も包含する。例えば、センサ情報処理部11は、ディスプレイ8と別個であっても、一体であってもよい。また、赤外線出力部10は、ディスプレイ8と別個であっても、一体であってもよい。また、赤外線出力部10の設置位置は、ディスプレイ8前面で、赤外線出力部10の2つの赤外線LEDの中心とディスプレイ8の縦横いずれかの中心が、おおよそ合っていればよい。つまり、ディスプレイ8の上下左右いずれに設置しても使用することができる。   In addition, this invention is not limited to the above embodiment, Other various modifications are also included. For example, the sensor information processing unit 11 may be separate from or integrated with the display 8. Further, the infrared output unit 10 may be separate from or integrated with the display 8. The infrared output unit 10 may be installed on the front surface of the display 8 so that the centers of the two infrared LEDs of the infrared output unit 10 and the vertical or horizontal center of the display 8 approximately match each other. That is, it can be used regardless of whether it is installed on the top, bottom, left or right of the display 8.

本発明はリモコンや、情報端末の操作、タッチパネルの代替に使用することができる。   The present invention can be used for remote control, operation of an information terminal, and replacement of a touch panel.

1 指取り付け型処理装置
2 赤外線受光部
3 加速度センサ
4 振動部
5 接触センサ
6 センサ情報送信部
7 バッテリ
8 ディスプレイ
9 仮想ボタン
10 赤外線出力部
11 センサ情報処理部
12 指
13a、13b 赤外線LED(発光ダイオード)
14a、14b 遮光部分
20 絶縁シート
21 レンズ
22 撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Finger attachment type processing apparatus 2 Infrared light receiving part 3 Acceleration sensor 4 Vibration part 5 Contact sensor 6 Sensor information transmission part 7 Battery 8 Display 9 Virtual button 10 Infrared output part 11 Sensor information processing part 12 Finger 13a, 13b Infrared LED (light emitting diode) )
14a, 14b Light-shielding portion 20 Insulating sheet 21 Lens 22 Image sensor

Claims (3)

ディスプレイの画面付近に設置される赤外線出力部と、
前記赤外線出力部から出力された赤外線を受光して受光検出信号を出力する赤外線受光部と、
使用者の指先の加速度を検出して加速度検出信号を出力すると共に、検出した加速度に基づいてクリック動作を検出してクリック動作検出信号を出力する加速度センサと、
前記指先に接触するように設けられており、前記クリック動作検出信号が供給された時にそのクリックの触覚を再現するために振動する振動部と、
前記指先が接触していることを検知して接触検出信号を出力する接触センサと、
前記受光検出信号、前記加速度検出信号、及び前記接触検出信号に基づいて、少なくとも前記赤外線出力部と前記赤外線受光部との間の距離及び位置の情報を含むセンサ情報を生成して無線送信するセンサ情報送信部と、
電源電圧を出力するバッテリと、
を有し、前記赤外線受光部、前記加速度センサ、前記振動部、前記接触センサ、前記センサ情報送信部、及び前記バッテリが、前記指先が収納される指収納部に内蔵された構成であることを特徴とする指取り付け型触覚再現機能付き処理装置。
An infrared output unit installed near the screen of the display;
An infrared receiving unit that receives infrared rays output from the infrared output unit and outputs a light reception detection signal;
An acceleration sensor that detects acceleration of a user's fingertip and outputs an acceleration detection signal, detects a click action based on the detected acceleration, and outputs a click action detection signal;
A vibration unit that is provided to contact the fingertip and vibrates to reproduce the tactile sensation of the click when the click operation detection signal is supplied;
A contact sensor that detects that the fingertip is in contact and outputs a contact detection signal;
A sensor that generates and transmits wirelessly sensor information including at least distance and position information between the infrared output unit and the infrared light receiving unit based on the light reception detection signal, the acceleration detection signal, and the contact detection signal An information transmitter;
A battery that outputs power supply voltage;
The infrared light receiving unit, the acceleration sensor, the vibration unit, the contact sensor, the sensor information transmission unit, and the battery are built in a finger storage unit in which the fingertip is stored. A processing device with a finger-attached tactile reproduction function.
前記赤外線出力部は、第1の遮光部分により遮光される第1の方向以外の方向へ赤外光を出射する第1の赤外線発光用光源と、第2の遮光部分により遮光される前記第1の方向とは異なる第2の方向以外の方向へ赤外光を出射する第2の赤外線発光用光源とが離間配置された構造であることを特徴とする請求項1記載の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置。   The infrared output unit includes a first infrared light source that emits infrared light in a direction other than the first direction shielded by the first light shielding portion, and the first light shielded by the second light shielding portion. 2. The finger-mounted tactile reproduction according to claim 1, wherein a second infrared light-emitting source that emits infrared light in a direction other than the second direction different from the second direction is spaced apart. Functional processing unit. 前記加速度センサは、設定時間の間に、一方向に第1の閾値以上の加速度を検出した後に、前記一方向とは逆方向に第2の閾値以上の加速度を検出した時に、クリック動作として検出して前記クリック動作検出信号を出力することを特徴とする請求項1又は2記載の指取り付け型触覚再現機能付き処理装置。   The acceleration sensor detects a click operation when detecting an acceleration greater than or equal to a first threshold value in one direction and detecting an acceleration greater than or equal to a second threshold value in a direction opposite to the one direction during a set time. 3. The processing apparatus with a finger attachment type tactile reproduction function according to claim 1, wherein the click movement detection signal is output.
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