JP2008242894A - Stylus pen and computer simulation device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,特に押し込み抵抗力が可変とされるスタイラスペン,及びこれを用いたコンピュータシミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a stylus pen that can vary the indentation resistance force, and a computer simulation apparatus using the stylus pen.
コンピュータシステムにより構成されるコンピュータシミュレーション装置の入力装置の一手段としてスタイラスペンが用いられている。 A stylus pen is used as one means of an input device of a computer simulation apparatus constituted by a computer system.
かかるスタイラスペンは,画像処理装置の画面上の相対位置を指定し,あるいは,アイコン等の選択指示を行うために用いられている。 Such a stylus pen is used for designating a relative position on the screen of the image processing apparatus or instructing selection of an icon or the like.
かかるコンピュータシステムにおいてスタイラスペンを用いる技術が,これまで種々提案されている。種々の提案の中で,入力結果をスタイラスペンに力覚をフィードバックすることにより,操作者が入力確認を行えるようにした技術が特許文献1,2に記載されている。
Various techniques for using a stylus pen in such a computer system have been proposed. Among various proposals,
かかる特許文献1,2に記載されているスタイラスペンは,ペン先に接続した形状記憶合金バネを有し,操作者の操作によるスタイラスペンの変位を検知する手段の出力に基づいて,加熱手段で前記形状記憶合金を変形させることにより,操作者に力覚を与える構造である。
The stylus pen described in
また,特許文献1,2には,力覚を与える構造として前記形状記憶合金バネと加熱手段との組み合わせに代え,圧電素子を用いて変位を与える構造,あるいは,マグネットとヨークを用い磁界引力を用いる構造も提案されている。
Further,
しかし,特許文献1,2におけるスタイラスペンの使用の形態は,画像処理装置の表示面とは物理的に独立したタブレットテーブルを用い,このタブレットテーブル上にスタイラスペンのペン先を位置づけ,表示画面と対応づけてスタイラスペンを移動させ,対応するスタイラスペンのタブレットテーブル上の移動変位を表示画面に反映させるものである。
However, the use of the stylus pen in
一方,画像処理装置における入力方法として,表示画面をタッチパネルとして,表示された画像を指又は電子ペンで触れることによりポイント位置入力,軌跡点移動入力を可能とする技術が知られている(例えば,特許文献3,4)。
On the other hand, as an input method in an image processing apparatus, a technique is known that enables a point position input and a locus point movement input by touching a displayed image with a finger or an electronic pen using a display screen as a touch panel (for example,
さらに,画像処理装置において表示画面のオブジェクト(あるいは,本願発明の説明においてキャラクタとも呼ぶ)に仮想現実感を与えるように,3次元画像表示技術が種々開発されてきている。しかし,これまでは,専ら視覚的側面からの仮想現実感の増大において開発が集中されてきた。 Further, various three-dimensional image display techniques have been developed so as to give virtual reality to an object on a display screen (or also referred to as a character in the description of the present invention) in an image processing apparatus. Until now, however, development has been focused exclusively on increasing virtual reality from a visual perspective.
すなわち,3次元画像が2次元画面に表示されるとき,表示されるオブジェクトの3次元形態を力覚として操作者に伝える技術としての開発は,必ずしも十分ではなく,例えば,特許文献4に示されるような発明が存在する。特許文献5に示される発明は,6軸のリンク機構を用い,位置と姿勢を6自由度に関して操作者に力覚を与える機構である。
上記特許文献1−4を参照すると,スタイラスペンの使用により,画面上のオブジェクトを指示,移動操作する技術が開示されているが,オブジェクトの質感(堅さ,柔らかさ等)を力覚フィードバックする技術は開示されていない。 With reference to Patent Documents 1-4 described above, there is disclosed a technique for pointing and moving an object on a screen by using a stylus pen. However, force feedback of the texture (stiffness, softness, etc.) of the object is disclosed. The technology is not disclosed.
特許文献5には,位置と姿勢を6自由度に関して操作者に力覚を与える機構であるが,その構造は複雑であり,また画面表示されるオブジェクトとの関係については何ら開示されていない。
また,上記従来技術において,力覚を与える際に形状記憶合金を用いた構成では,応答性を良くすることが難しく,圧電素子や磁界引力を用いたものでは,変形量を大きくすることが困難である。 In addition, in the above prior art, it is difficult to improve responsiveness with a configuration using a shape memory alloy when giving a force sense, and it is difficult to increase the amount of deformation with a piezoelectric element or magnetic field attraction. It is.
かかる従来技術に鑑みて,本願発明の目的は,簡易な構造で操作者に変化に富んだ力覚をフィードバックし得るスタイラスペンの構造と,これを用いて表示画面に表示されたオブジェクトの質感(堅さ柔らかさ,柔軟性)を力覚させるコンピュータシミュレーション装置を提供することにある。 In view of such prior art, the object of the present invention is to provide a structure of a stylus pen that can feed back a variety of force sensations to an operator with a simple structure, and a texture of an object displayed on the display screen using the structure ( The object is to provide a computer simulation device that makes sense of hardness, softness, and flexibility.
上記の課題を解決する本発明に従うスタイラスペンは,一方側に開口を有する筒状の本体ケースと,前記本体ケース内に収容され,それぞれ同軸上に配置された,前記鍔部と前記鍔部の一方側に延びる先端延部を有するペン先軸と,前記ペン先軸の鍔部と係合し,前記先端延部を前記本体ケースの開口から突き出すように付勢するスプリングと,前記スプリングと一端側が係合し,他端側に突起部を有し,前記本体ケース内でスライド移動可能なスライド円筒と,円筒状を成し,前記円筒状の内壁に内歯車が形成され,更に前記スライド円筒の突起部と当接するスライドカム面を有するスライドカム付き内歯車と,前記内歯車と係合する外歯車が回転軸に固定されたモータを有して構成される。 A stylus pen according to the present invention that solves the above-mentioned problems is a cylindrical main body case having an opening on one side, and is accommodated in the main body case, and is arranged on the same axis. A pen tip shaft having a tip extension extending to one side; a spring that engages with a flange portion of the pen tip shaft and biases the tip extension to protrude from the opening of the body case; and the spring and one end The slide cylinder, which is engaged with the other end and has a protrusion on the other end, is slidable within the main body case, and has a cylindrical shape, and an internal gear is formed on the cylindrical inner wall. An internal gear with a slide cam having a slide cam surface that comes into contact with the protruding portion of the motor, and an external gear that engages with the internal gear are provided with a motor fixed to the rotation shaft.
上記において,更に,前記本体ケース内に固定されたスイッチ部を有し,前記ペン先軸は,前記鍔部に前記先端延部と反対側に延びる突当て延部を有し,前記スライド円筒は,矩形孔部が形成されており,前記スイッチ部が前記矩形孔部内に位置するように構成されるようにしても良い。 In the above, it further has a switch part fixed in the main body case, the pen nib shaft has a projecting extension part extending in the opposite side to the tip extension part in the collar part, , A rectangular hole may be formed, and the switch may be configured to be positioned within the rectangular hole.
上記構成により,簡易な構造で操作者に微細な力覚をフィードバックし得るスタイラスペンが提供される。 With the above configuration, a stylus pen that can feed back a fine force sense to an operator with a simple structure is provided.
さらに,前記ペン先軸は,導電体で形成され,前記本体ケース内側に電気的抵抗体層が,前記ペン先軸の鍔部に接触可能に形成され,前記ペン先軸の先端延部の前記本体ケースの開口からの突出し量に基づく前記電気的抵抗体層と前記鍔部との接触位置に対応して,前記ペン先軸と前記電気的抵抗体層とにおける電気的抵抗値が決まるように構成されてもよい。 Further, the pen tip shaft is formed of a conductor, and an electric resistance layer is formed on the inner side of the main body case so as to be able to contact a collar portion of the pen tip shaft. Corresponding to the contact position between the electrical resistor layer and the flange based on the amount of protrusion from the opening of the main body case, the electrical resistance value at the pen tip shaft and the electrical resistor layer is determined. It may be configured.
かかる構成により,コンピュータシミュレーション装置は,スタイラスペンの押し込み量を抵抗値の変化で判定することができ,フィードバックする力覚を制御することが可能である。 With this configuration, the computer simulation apparatus can determine the amount of stylus pen pressing by the change in the resistance value, and can control the feedback force.
以下に本発明の実施例を図面に従い説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は,本発明に従うスタイラスペンの構造を示す主要部の分解斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part showing the structure of a stylus pen according to the present invention.
同軸上にペン先軸1,スプリング2,スライド円筒3,スイッチ4,スライドカム付き内歯車5,並びに外歯車6が固定されたモータ7を有して構成される。
It has a
図2は,図1の各部品を筒状の本体ケース10内に同軸上に配置して組み立てられたスタイラスペンの断面構造を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of a stylus pen assembled by coaxially arranging the components of FIG. 1 in a cylindrical
モータ7の回転軸に固定された外歯車6は,スライドカム付き内歯車5の内歯車5aと係合するように位置づけられている。
The
さらに,スライドカム付き内歯車5のスライドカム面5bが,スライド円筒3の突起部3aに当接される。
Further, the
モータ7は本体ケース10の内側に固定され,スライド円筒3は,本体ケース10内をスライド移動可能である。また,スライド円筒3にはキー3cが設けられており,本体ケース10の内側に設けられたキー溝10aによって,内歯車5と同方向の回動が規制されている。スイッチ4は,スライド円筒3の側壁に設けられた矩形孔3b内に位置づけられる。
The
したがって,モータ7の軸回転によりスライドカム面5bが変位し,スライドカム面5bにスライド円筒3の突起部3aが当接しているので,スライド円筒3が,軸方向に移動する。このとき,スライド円筒3の矩形孔3b内にスイッチ4が固定されているので,スライド円筒3のスライド移動に伴って,スライド円筒3の矩形孔3b内のスイッチ4の位置が相対的に移動する。
Accordingly, the
さらに,スライド円筒3の突起部3aと反対側の端部はスプリング2の一方端側と係合している。スプリング2の他方端側は,ペン先軸1の鍔部1aと係合している。
Further, the end of the
ペン先軸1は,鍔部1aの一方側に本体ケース10の外側に延びる先端延部1bと鍔部1aの他方側に延びる突当て延部1cを有する。
The
常態において,鍔部1aに付与されるスプリング2によるバネ力によりペン先軸1の先端延部1bは,本体ケース10の外側に最も延びた状態である。
In the normal state, the
操作者が表示画面に表示されたオブジェクトを指示し,ペン先軸1を本体ケース10の内側に押し込むと,鍔部1aでスプリング2を縮めながらペン先軸1の突当て延部1cの先端がスイッチ4に到達し,スイッチ4をONにする。これにより,スイッチ4から信号が出力される。
When the operator designates the object displayed on the display screen and pushes the
画像処理装置は,プログラムに従いスタイラスペンにより指示された画面上のオブジェクトが何であるかを特定することができ,特定されたオブジェクトに付属される質感プロパティに応じたフィードバック信号を出力する。このフィードバック信号に基づいて,モータ6に駆動電力が付与される。
The image processing apparatus can identify what the object on the screen is instructed by the stylus pen according to the program, and outputs a feedback signal corresponding to the material property attached to the identified object. Based on this feedback signal, drive power is applied to the
なお,フィードバック信号を処理して,モータ6に駆動電力を付与するモータ駆動手段は,スタイラスペン側にあっても,画像処理装置101側にあっても,あるいは独立した装置を用意してもよい。
The motor driving means that processes the feedback signal and applies driving power to the
そして,上記の駆動電力に基づきモータ6が回転され,外歯車6とスライドカム付き内歯車5の内歯車5aとの係合により,スライドカム付き内歯車5のスライドカム面5bが変位する。
Then, the
したがって,スライド円筒3の突起部3aがペン先軸1の方向(図2の紙面左方向)に押され,スプリング2に圧縮力を付与する。あるいは,反対に,スライド円筒3の突起部3aが,スプリング2の圧縮力を緩める方向(図2の紙面左方向)に移動される。
Therefore, the
これにより,ペン先軸1を押し込もうとする操作者に対し,変化するスプリング2の圧縮力を力覚としてフィードバックすることができる。
As a result, the changing compression force of the
上記のように,本発明に従うスタイラスペンは,モータ7の回転によりスライドカム面5bを変位させ,スプリング2の圧縮力を変化させることを特徴とする。そして,モータ7の回転は,容易にプログラム制御することが可能であり,スライドカム面5bの長さを大きくすることにより,圧縮力の変化のダイナミックレンジを大きくすることができる。
As described above, the stylus pen according to the present invention is characterized in that the compression force of the
これにより,本発明は,簡易な構成でプログラム制御に適したスタイラスペンを提供することが可能である。 Thus, the present invention can provide a stylus pen suitable for program control with a simple configuration.
図3は,本発明に従うスタイラスペンの別の構造例である。 FIG. 3 is another structural example of the stylus pen according to the present invention.
図3に示すスタイラスペンの構造と図2に示す構造との違いは,第1にスイッチ4は設けられていない。さらに,ペン先軸1の材料が,図3の構造では,金属等の導電体であることが必要である。本体ケース10の内壁にペン先軸1の鍔部1aが接触してスライド可能な抵抗体8が形成されている。さらに,本体ケース10には,ペン先軸1の本体側面と接触している電極端子8aが設けられている。また,抵抗体8に接続端子8bが接続されている。
The difference between the structure of the stylus pen shown in FIG. 3 and the structure shown in FIG. 2 is that the
したがって,図3の構造において,電極端子8aと電極端子8bとに電極リードを接続すれば,ペン先軸1の押し込み量によって,電極端子8aと電極端子8b間の抵抗値が変化する。
Therefore, in the structure of FIG. 3, if an electrode lead is connected to the
したがって,ペンスタイラスが接続される画像処理装置において,上記の抵抗値を検知することにより,電極端子8aと電極端子8b間の抵抗値の変化が検知され,これに対応してプログラムに従い,種々のフィードバック制御電圧を生成し,図1,図2について説明したように,操作者のフィードバック力覚を与えることができる。
Therefore, in the image processing apparatus to which the pen stylus is connected, by detecting the above-described resistance value, a change in the resistance value between the
上記のように,本発明に従うスタイラスを用いる場合において,種々の制御態様が可能である。以下に,実施例として,本発明に従うスタイラスペン用いたコンピュータシミュレーション装置の例を説明する。 As described above, in the case of using the stylus according to the present invention, various control modes are possible. As an example, an example of a computer simulation apparatus using a stylus pen according to the present invention will be described below.
図4は,本発明に従うスタイラスペンを用いるコンピュータシミュレーション装置100の概念構成図である。
FIG. 4 is a conceptual configuration diagram of a
コンピュータシミュレーション装置100は,画像処理装置101と表示装置102と,スタイラスペン200を用いる。
The
表示装置102には表示画面に対応してタッチパネル103が形成されている。スタイラスペン200でタッチパネル103により表示画面上の位置を指示し,対応する座標データが画像処理装置101に入力される。
A
図4には,別の態様として,タブレットテーブル(タブレット)105を用いる例も示されている。入力装置として画像処理装置101に接続されたタブレット105を用い,表示装置102の表示画面と相対する,タブレット105の座標位置をスタイラスペン200で指示することにより対応する座標データが画像処理装置101に入力される。
FIG. 4 also shows an example using a tablet table (tablet) 105 as another aspect. By using the
図4に示す例では,スタイラスペン200と画像処理装置101とは,無線で接続されているが,有線で接続されても良いことは言うまでもない。
In the example shown in FIG. 4, the
図5は,画像処理装置101の構成例ブロック図である。ここでは,画像処理装置101をゲーム装置として用いる例を説明する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the
各機能部は,バス110を通してデータの授受を行う。
Each functional unit exchanges data through the
外部メモリあるいは,内部メモリとして表されるROM112に格納されるゲームプログラムに従い,メインCPU111により画像処理装置即ち,ゲーム装置の全体を御する制御する。
In accordance with a game program stored in an external memory or a
レンダリングプロセッサ114により,上記ゲームプログラムに従い,ROM112に格納されるオブジェクトデータに対し座標変換を行い,仮想三次元空間において移動制御されるオブジェクトのデータが形成される。
The
さらに,移動制御される仮想三次元座標を有するオブジェクトのデータは,レンダリングプロセッサ114により,表示装置102に表示されるべく二次元座標に透視変換される。
Further, the data of the object having the virtual three-dimensional coordinates to be moved is perspective-transformed into two-dimensional coordinates to be displayed on the
この際,レンダリングプロセッサ114は,この二次元座標に座標変換されるオブジェクトデータに対し,ゲームプログラムに従い,テクスチャメモリ115からテクスチャデータを読み出し,読み出したテクスチャを貼り付け,画像データとしてビデオメモリ116に描画する。
At this time, the
ビデオメモリ116に描画された画像データは,所定周期で読み出され,表示装置102に送られることにより,表示装置102に,ゲームプログラムに従い移動制御されるオブジェクトを含むゲーム画像が表示される。
The image data drawn in the
RAM113は,上記のゲームプログラムの実行過程におけるデータを一時格納する。
The
かかるゲーム装置における基本的な動作において,本発明のスタイラスペン200の使用による画像処理について以下に説明する。
In the basic operation of the game apparatus, image processing using the
本発明のスタイラスペン200は,無線で無線送受信器117により画像処理装置101に接続されるか,あるいは,I/Oインタフェース118を通して有線で画像処理装置101に接続される。
The
図6は,本発明のスタイラスペン200を用いた入力と,それに対応する画像処理手順の一例を説明するフロー図である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of input using the
操作者によりスタイラスペン200を表示装置102の表示画面の所望位置(ここに,操作者が移動若しくは,変形させたいオブジェクトが表示されていると想定される)に当てると,タッチパネル103は,スタイラスペン200によって指示されている画面上の座標を読み取りI/Oインタフェース118を通して画像処理装置101に入力する。
When the operator places the
したがって,タッチパネル103から送られた読み取りデータに基づき,画像処理装置101の制御手段としてのメインCPU111が,スタイラスペン200が画面に接触したことを判定し(ステップS1,YES),スタイラスペン200の指示している座標を検出する(ステップS2)。
Therefore, based on the read data sent from the
ついで,メインCPU111は,ゲーム実行中の保存データを格納するRAM113を参照して,スタイラスペン200の接触した座標即ち,ステップS2で検出された座標に,オブジェクトの表示があるか否かを判定する(ステップS3)。オブジェクトの表示がない場合は,ステップS1の処理に戻り,オブジェクトの表示がある場合は(ステップS3,YES),表示されているオブジェクトのプロパティ(特性)情報をRAM113から求める。
Next, the
したがって,メインCPU111は,求められたオブジェクトのプロパティ(特性)情報に対応するフィードバック信号を生成する。
Therefore, the
オブジェクトのプロパティ(特性)情報とフィードバック信号との対応関係を示すテーブルを,予めゲームデータの一部としてRAM113に格納しておけば,メインCPU111は,RAM113を参照して,容易にフィードバック信号を生成できる。
If a table indicating the correspondence between the object property (characteristic) information and the feedback signal is stored in advance in the
フィードバック信号は,I/Oインタフェース118を通して,図7に示すスタイラスペン200に内蔵される制御部に送られる。すなわち,図7は,スタイラスペン200の制御部の構成例ブロック図を示す。スイッチ4は,マイクロコントローラ202に接続され,スイッチ4のON,OFF状態が,マイクロコントローラで認識され,先に説明したように,無線機能部201により,画像処理装置101の無線送受信器117に送られる。
The feedback signal is sent through the I /
無線機能部201は,画像処理装置101から送信されたフィードバック信号を受信し,マイクロコントローラ202に転送する。
The
マイクロコントローラ202は,フィードバック信号に対応する大きさ及びパターンの駆動信号に変換し,モータ7に供給する。したがって,フィードバック信号に対応する大きさ及びパターンの駆動信号に対応してモータ7が回転されるので,対応する力覚がスタイラスペン200を保持する操作者に伝達することが可能である。
The
図6に戻り,モータ7をフィードバック信号に対応して作動させ,オブジェクトの特性に応じた抵抗力をペン先軸1に与え,この抵抗力の反射として操作者に対応する力覚を与えることができる(ステップS4)。
Returning to FIG. 6, the
例えば,図8に示すオブジェクト画像例では,オブジェクトは,カエルの画像であり,先に述べたように,メインCPU111は,スタイラスペン200で指示されている座標に位置する画像のオブジェクトはカエルであると判定する。そして,かかるカエルに対応するオブジェクトのプロパティ(特性)情報をRAM113から求める。
For example, in the object image example shown in FIG. 8, the object is a frog image, and as described above, the
求められたカエルに対応するオブジェクトのプロパティ(特性)情報に基づくフィードバック信号が生成される。 A feedback signal based on property (characteristic) information of the object corresponding to the obtained frog is generated.
そして,このフィードバック信号に基づいて,モータ7が駆動され,模擬されたカエルの感触が操作者に力覚として与えられる。
Then, based on this feedback signal, the
図9は,別の実施例画像であり,例えば,遺跡発掘を模擬する画像であって,スタイラスペン200の模擬画像を遺跡発掘ツール200Aと想定した時の画像である。
すなわち,遺跡300に遺跡物301が埋められていて,遺跡発掘ツール200Aを用いて,遺跡物301を覆った遺跡300の泥土を徐々に除去する過程(遺跡発掘ツール200Aを矢印方向に移動する)で,遺跡物301が現れる状況を示している。
FIG. 9 is another example image, for example, an image that simulates excavation of a ruin, and is an image when a simulated image of the
That is, the process of gradually removing the mud of the
これに対応して,操作者は,スタイラスペン200を矢印方向に泥土を徐々に除去するように移動する。
In response to this, the operator moves the
このとき,スタイラスペン200の指示する座標が連続して変化する。したがって,メインCPU111は,スタイラスペン200の指示する座標の連続する変化を認識することができ,プログラムに従いレンダリングプロセッサ114により,模擬したスタイラスペン200Aの画像表示位置を変化する画像を生成する。
At this time, the coordinates indicated by the
このとき同時に,スタイラスペン200の指示する座標の連続する変化にともなって,スタイラスペン200の指示する表示画面におけるオブジェクトも変化する。すなわち,スタイラスペン200の指示する座標のオブジェクトは,遺跡物301が現れる前は,泥土であり,泥土が除去され遺跡物301が現れるとスタイラスペン200の指示する座標のオブジェクトは,泥土より遙かに堅い遺跡物301である。さらに,遺跡物301の形状を特定するために,スタイラスペン200が移動されると遺跡物301と遺跡300の表面土の境界を跨って,座標位置が指示される。
At the same time, the object on the display screen instructed by the
かかる場合,スタイラスペン200が指示する座標位置に応じて,異なるオブジェクトが対応する。
In such a case, different objects correspond to the coordinate position indicated by the
したがって,先に説明したと同様に,メインCPU 111は,スタイラスペン200が指示する座標位置に対応するオブジェクトの特性に従って,フィードバック信号を生成し,これに基づきスタイラスペン200のモータが駆動される。
Accordingly, as described above, the
これにより,操作者は,模擬された泥土の感触,遺跡物301の感触,そして遺跡の表面土の感触を力覚することが可能である。
Thus, the operator can sense the simulated mud feel, the feel of the
さらに,図6に戻り,押し込む動作が行われずスタイラスペン200の指示する座標が変化するときは(ステップS5,NO),ステップS1に戻り(図6,RETURN),上記処理を繰り返す。
Further, returning to FIG. 6, when the pushing operation is not performed and the coordinates indicated by the
スタイラスペン200のペン先軸1の押し込みが認識されたときは(ステップS5,YES),メインCPU111は,スタイラスペン200で指示されている座標に位置する画像のオブジェクトのプロパティ(特性)情報を更新してRAM113に記録する(ステップS6)とともに、レンダリングプロセッサ114によりオブジェクトの移動又は変形画像を生成する(ステップS7)ようにプログラムに従い制御される。レンダリングプロセッサ114によりオブジェクトの移動又は変形画像を生成するようにプログラムに従い制御される。
When the depression of the
ここで,スタイラスペン200のペン先軸1の押し込みが認識されたときは,図1,2の構成のスタイラスペン200を用いる場合は,スイッチ4がON状態とされた場合である。
Here, when the
あるいは,図3の構成のスタイラスペン200を用いる場合は,抵抗体8と鍔部1aの接触位置により決定される抵抗値により判定する。
Or when using the
さらに,図10は,特に,図3の構成のスタイラスペン200を用いる場合の適用例である。すなわち,スタイラスペン200の押込み量の大きさに対応して表示オブジェクトの形態を変形表示する例である。
Further, FIG. 10 is an application example when the
図10において,オブジェクト310は,矩形体をなしたスポンジをイメージしている。
In FIG. 10, an
図10において,スタイラスペン200がスポンジであるオブジェクト310の画像の辺部311に対応する座標位置を特定した状態であり,対応する位置に仮想画像のスタイラスペン200の画像が位置づけられて表示されている。さらに,スポンジは反発力が小さく,画面表示されるスポンジであるオブジェクト310は,スタイラスペン200が当てられた周辺部311が容易にへこみ,画像に表現される。
In FIG. 10, the
さらに,スタイラスペン200のペン軸先1をオブジェクト310に押し込むと,画像処理装置101は,ペン先軸1の押し込み量を抵抗値の変化量から判定し,対応する押し圧に変換する。そして,求められた押し圧に対応するオブジェクト310の変形画像を生成し,表示する。
Further, when the
このとき,画像処理装置101は,オブジェクト310の変形と同期して,フィードバック信号をスタイラスペン200に送るので,操作者はオブジェクト310の変形していく際の力覚を得ることができる。
At this time, since the
さらに,押し込み状態を続けると,オブジェクト310は,矢印方向に移動する画像が表示される。
Furthermore, if the pushing state is continued, the
図11は,図10と同様に,図3の構成のスタイラスペン200を用いる場合の適用例であり,オブジェクト310として,粘土で形成される矩形体の例である。
FIG. 11 is an application example when the
粘土は,スポンジに比べ反発力が大きく,押し込まれ難い。また,一定の押し込みを与えたまま,スタイラスペン200の位置を移動すると,図11に示すように起伏に応じた反発力が変化する。かかる反発力は,画像処理装置101からのフィードバック信号によりモータ7が駆動され先に説明したよう操作者に力覚を与える。
Clay is more repulsive than sponge and hard to be pushed in. Further, when the position of the
次ぎに,図12A〜図12Cは,更に本発明の適用例を示す図であり,図12Aに示すようにシーソーにボールが落ちる画像を想定している。 Next, FIG. 12A to FIG. 12C are diagrams showing further application examples of the present invention, and assume an image in which a ball falls on a seesaw as shown in FIG. 12A.
画面上のオブジェクトに対し,他のオブジェクトが遅い速度で衝突して来た場合は,軽い反発力を生じ,速い速度で衝突してきた場合は,強い反発力を生じる。さらに,画面上のオブジェクトに定義した質量に比例した反発力を考慮することで,画面上のオブジェクトの質量の差を擬似的に力覚させる。 When another object collides with an object on the screen at a low speed, a light repulsive force is generated. When an object collides at a high speed, a strong repulsive force is generated. Furthermore, by considering the repulsive force proportional to the mass defined for the object on the screen, the difference in the mass of the object on the screen is artificially sensed.
図12Aにおいて,ペン先軸1の反発力が,タッチしている部分の奥行きの変化する速さに応じた反発力となる。
In FIG. 12A, the repulsive force of the
図12Bは,反発力が弱い場合,容易にペン先軸1がスタイラスペンの本体内に入り込むようにフィードバック信号が与えられ,モータ7に対する駆動が行われる。
In FIG. 12B, when the repulsive force is weak, a feedback signal is given so that the
一方,図12Cに示す例では,反発力が強く容易にペン先軸1が動きにくい状態である。かかる状態を生成するには,モータ7に対する強い駆動を与えるフィードバック信号が画像処理装置101から供給されることが必要である。
On the other hand, in the example shown in FIG. 12C, the repulsive force is strong and the
上記した実施例に示されるように,本発明により簡易な構造で操作者に変化に富んだ力覚をフィードバックし得るスタイラスペンが提供される。 As shown in the above-described embodiments, the present invention provides a stylus pen that can feed back a variety of force sensations to an operator with a simple structure.
10 スタイラスペンの本体ケース
1 ペン先軸
2 スプリング
3 スライド円筒
4 スイッチ,
5 スライドカム付き内歯車
6 外歯車
7 モータ
100 コンピュータシミュレーション装置
101 画像処理装置
102 表示装置
103 タッチパネル
104 キーボード
105 タブレット
200 スタイラスペン
110 システムバス
111 メインCPU
112 ROM
113 RAM
114 レンダリングプロセッサ
115 テクスチャメモリ
116 VRAM
10 Main body case of
5 Internal gear with
112 ROM
113 RAM
114
Claims (6)
前記本体ケース内に収容され,それぞれ同軸上に配置された,
鍔部と前記鍔部の一方側に延びる先端延部を有するペン先軸と,
前記ペン先軸の鍔部と係合し,前記先端延部を前記本体ケースの開口から突き出すように付勢するスプリングと,
前記スプリングと一端側が係合し,他端側に突起部を有し,前記本体ケース内でスライド移動可能なスライド円筒と,
円筒状を成し,前記円筒状の内壁に内歯車が形成され,更に前記スライド円筒の突起部と当接するスライドカム面を有するスライドカム付き内歯車と,
前記内歯車と係合する外歯車が回転軸に固定されたモータを,
有して構成されていることを特徴とするスタイラスペン。 A cylindrical body case having an opening on one side;
Housed in the main body case and arranged coaxially,
A pen nib having a hook and a tip extension extending to one side of the hook;
A spring that engages with a collar portion of the nib shaft and biases the extended end portion so as to protrude from the opening of the main body case;
A slide cylinder that engages one end of the spring and has a protrusion on the other end, and is slidable within the body case;
An internal gear with a slide cam that has a cylindrical shape, an internal gear is formed on the cylindrical inner wall, and further has a slide cam surface that comes into contact with a protrusion of the slide cylinder;
A motor in which an external gear engaged with the internal gear is fixed to a rotary shaft;
A stylus pen, characterized in that it has a structure.
更に,前記本体ケース内に固定されたスイッチ部を有し,
前記ペン先軸は,前記鍔部に前記先端延部と反対側に延びる突当て延部を有し,
前記スライド円筒は,矩形孔部が形成されており,前記スイッチ部が前記矩形孔部内に位置するように構成されている,
ことを特徴とするスタイラスペン。 In claim 1,
Furthermore, it has a switch part fixed in the main body case,
The nib shaft has a butting extension extending on the side opposite to the tip extension on the collar,
The slide cylinder is formed with a rectangular hole, and the switch part is positioned in the rectangular hole.
This is a stylus pen.
前記ペン先軸は,導電体で形成され,
前記本体ケース内側に電気的抵抗体層が,前記ペン先軸の鍔部に接触可能に形成され,前記ペン先軸の先端延部の前記本体ケースの開口からの突出し量に基づく前記電気的抵抗体層と前記鍔部との接触位置に対応して,前記ペン先軸と前記電気的抵抗体層とにおける電気的抵抗値が決まる,
ように構成されていることを特徴とするスタイラスペン。 In claim 1,
The nib axis is formed of a conductor,
An electrical resistance layer is formed on the inner side of the main body case so as to be in contact with a collar portion of the pen nib shaft, and the electrical resistance based on a protruding amount of the tip end extension of the nib shaft from the opening of the main body case Corresponding to the contact position between the body layer and the buttocks, an electrical resistance value in the pen tip shaft and the electrical resistor layer is determined.
A stylus pen configured as described above.
前記スタイラスペンは,
一方側に開口を有する筒状の本体ケースと,
前記本体ケース内に収容され,それぞれ同軸上に配置された,
鍔部と前記鍔部の一方側に延びる先端延部を有するペン先軸と,
前記ペン先軸の鍔部と係合し,前記先端延部を前記本体ケースの開口から突き出すように付勢するスプリングと,
前記スプリングと一端側が係合し,他端側に突起部を有し,前記本体ケース内でスライド移動可能なスライド円筒と,
円筒状を成し,前記円筒状の内壁に内歯車が形成され,更に前記スライド円筒の突起部と当接するスライドカム面を有するスライドカム付き内歯車と,
前記内歯車と係合する外歯車が回転軸に固定されたモータを,
有して構成され,
さらに,前記コンピュータシミュレーション装置は,前記スタイラスペンのペン先軸の先端延部により位置づけられる前記表示画面上の座標位置を前記画像データ生成手段に入力する座標入力手段と,
前記コンピュータシミュレーション装置は,力覚フィードバック信号生成手段を有し,
前記画像データ生成手段は,前記座標入力手段により入力される前記座標位置に基づき,記憶手段に格納されているデータのうち,前記座標位置に表示されるオブジェクトに定義された質感データを読み出し,
前記力覚フィードバック信号生成手段は,前記画像データ生成手段により読み出された前記オブジェクトに定義された質感データに対応する力覚フィードバック信号を生成し,
前記スタイラスペンにおいて,前記力覚フィードバック信号生成手段からフィードバックされる力覚フィードバック信号に対応する駆動電力が前記モータに供給される,
ように構成されていることを特徴とするコンピュータシミュレーション装置。 A computer simulation apparatus comprising: an image display means; an image data generation means for generating image data displayed on the image display means; and a stylus pen capable of indicating the position of an object displayed on the image display means on the screen. There,
The stylus pen is
A cylindrical body case having an opening on one side;
Housed in the main body case and arranged coaxially,
A pen nib having a hook and a tip extension extending to one side of the hook;
A spring that engages with a collar portion of the nib shaft and biases the extended end portion so as to protrude from the opening of the main body case;
A slide cylinder that engages one end of the spring and has a protrusion on the other end, and is slidable within the body case;
An internal gear with a slide cam that has a cylindrical shape, an internal gear is formed on the cylindrical inner wall, and further has a slide cam surface that abuts against a protrusion of the slide cylinder;
A motor in which an external gear engaged with the internal gear is fixed to a rotary shaft;
Configured with
Further, the computer simulation device includes a coordinate input unit that inputs a coordinate position on the display screen, which is positioned by a tip extension of a pen tip axis of the stylus pen, to the image data generation unit;
The computer simulation device has force feedback signal generation means,
The image data generation means reads out the texture data defined for the object displayed at the coordinate position out of the data stored in the storage means based on the coordinate position input by the coordinate input means,
The haptic feedback signal generating means generates a haptic feedback signal corresponding to the texture data defined for the object read by the image data generating means,
In the stylus pen, driving power corresponding to the force feedback signal fed back from the force feedback signal generation means is supplied to the motor.
A computer simulation apparatus configured as described above.
前記画像データ生成手段は,前記スタイラスペンに対応する仮想3次元画像のスタイラスペン画像データを生成し,前記表示手段により表示される画面上に表示されるオブジェクトの画像データとともに,前記スタイラスペン画像データを前記表示手段に供給し,前記表示手段で,前記オブジェクトの表示座標位置に前記スタイラスペン画像を表示する,
ように構成されたことを特徴とするコンピュータシミュレーション装置。 In claim 4,
The image data generation means generates stylus pen image data of a virtual three-dimensional image corresponding to the stylus pen, and the stylus pen image data together with image data of an object displayed on a screen displayed by the display means. To the display means, and the display means displays the stylus pen image at the display coordinate position of the object.
A computer simulation apparatus configured as described above.
前記画像データ生成手段は,前記スタイラスペンのペン先軸の先端延部の前記本体ケースの開口内への押し込み量に対応して,前記オブジェクトに定義された質感データに基づき変形される前記オブジェクトの変形画像データを生成する,
ように構成されたことを特徴とするコンピュータシミュレーション装置。 In claim 4,
The image data generation means corresponds to the amount by which the tip extension of the pen tip shaft of the stylus pen is pushed into the opening of the main body case, and the image data generation means is configured to deform the object based on the texture data defined for the object. Generate deformed image data,
A computer simulation apparatus configured as described above.
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---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-03-28 JP JP2007083575A patent/JP2008242894A/en not_active Withdrawn
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