JP2012123451A - 情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも圧力センサを搭載した操作デバイスを用いて、ユーザが直感的に操作することができるような動きであって、画面内のオブジェクトに特殊な動きをさせることができる情報処理装置等の技術を提供すること。
【解決手段】情報処理システムは、ユーザにより操作される操作デバイスと、この操作デバイスから送信された操作情報を受信して、その情報に基づいて表示処理を実行する表示デバイスとを備える。操作デバイスは、圧力センサ、回転センサ、加速度センサ等を備え、それらのセンサにより得られた情報を表示デバイスに送信する。表示デバイスは、周期的に、操作デバイスの回転速度に関するオブジェクト情報を、受信された圧力の情報に基づいて変更する（ステップ３０７〜３１０）。その圧力に応じたオブジェクトの回転状態の変化が画面内に表示される。これにより、ユーザが操作デバイスを握る時の圧力を利用して直感的な操作が可能となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、圧力センサ等により検知された情報に基づいて処理を実行する情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法に関する。

特許文献１に記載の情報処理システムは、円盤型の操作デバイスと、表示装置とを備えている。この操作デバイスは、加速度センサ、ジャイロセンサ、または圧力センサ等を備えている。操作デバイスをユーザが操作し、表示装置が操作デバイスから送信される操作信号を受信し、受信された操作信号に応じて、画面上のカーソル等のオブジェクトの動きを表示する。特に、この情報処理システムは、ユーザによる操作デバイスの保持の仕方に応じて、操作デバイスの同じ操作の仕方でもその操作の処理内容を変更する、という特徴を有している。また、例えばこの情報処理システムは、圧力センサにより検知された圧力値に応じて画面上のオブジェクトの前進または後退の速度を変化させる（例えば、特許文献１の明細書段落[００４６]、[００５４]参照）。

特許文献２に記載の映像表示装置では、ユーザが、加速度センサ、角加速度センサ及び圧力センサ等を備えた球状ジェスチャ入力リモコンを用いて、ジェスチャを入力することで、その画面内の３次元キャラクタ等を操作する（例えば、特許文献２の明細書段落[００８５]、[００８６]、図１３及び１４参照）

国際公開第２００８−１１１１３８号パンフレット 特開平２００９−０８７０２６

このように、加速度センサやジャイロセンサ等のモーションセンサを搭載し、特に圧力センサを搭載したこれらの操作デバイスがヒューマンインターフェースとして利用されて始めている。したがって、今後これらのようなヒューマンインターフェースを利用した情報処理技術が技術分野、業界を問わず欠かせないものになると考えられる。

以上のような事情に鑑み、本発明の課題は、少なくとも圧力センサを搭載した操作デバイスを用いて、ユーザが直感的に操作することができるような動きであって、画面内のオブジェクトに特殊な動きをさせることができる情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る情報処理装置は、生成手段と、変更手段とを具備する。
前記生成手段は、ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記回転速度に応じた速度で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成する。
前記変更手段は、前記操作デバイスに設けられた圧力センサにより検知された圧力に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する。

本発明では、回転速度に関するオブジェクト情報が、操作デバイスで検知された圧力に基づいて変更手段により変更されるので、その圧力に応じたオブジェクトの回転状態の変化を画面内に表示することができる。これにより、ユーザが操作デバイスを握る時の圧力を利用して直感的な操作が可能となる。

前記変更手段は、前記検知される圧力が大きくなった場合、前記オブジェクトの回転速度を小さくするように前記オブジェクト情報を変更してもよい。

前記情報処理装置は、前記回転センサにより前記回転速度が検知されてから所定期間内で検知された前記回転速度の最大値を保持する保持手段をさらに具備してもよい。その場合、前記生成手段は、前記保持された最大値に応じた回転速度で前記オブジェクトの回転を維持するように前記表示情報を生成する。回転速度の最大値が保持されることにより、所定期間内の操作デバイスの加速する回転の動きを、オブジェクトのスムーズな加速の回転の動きとして反映させることができる。

前記変更手段は、前記検知された圧力が閾値以上となった場合、前記オブジェクトの回転を開始するように前記オブジェクト情報を変更し、前記検知された圧力が閾値を下回った場合、前記オブジェクトの回転を停止するように前記オブジェクト情報を変更してもよい。

前記情報処理装置は、前記操作デバイスの回転の方向を算出する手段をさらに具備してもよい。その場合、前記生成手段は、前記算出された回転方向に応じた方向に、前記オブジェクトを回転させるように前記オブジェクト情報を生成してもよい。２軸あるいは３軸の回転センサ、あるいは、加速度センサ及び回転センサの組み合わせによる公知の計算方法により、操作デバイスの回転方向を検知することができる。

前記生成手段は、前記操作デバイスに設けられた加速度センサで検知された加速度に基づき得られる移動速度に基づき、前記画面内で前記オブジェクトを前記移動速度に応じた速度で移動させるように、前記移動速度に応じた情報を含む前記オブジェクト情報を生成してもよい。その場合、前記変更手段は、前記圧力センサにより検知された圧力に基づき、表示される前記オブジェクトの移動速度を変更するように、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する。これにより、移動速度に関するオブジェクト情報が、操作デバイスに入力されて検知された圧力に基づいて変更手段により変更されるので、その圧力に応じたオブジェクトの移動状態の変化を画面内に表示することができる。

前記変更手段は、前記検知された圧力が閾値を下回った場合に、前記オブジェクトの移動を停止させるように前記オブジェクト情報を変更してもよい。

前記情報処理装置は、前記操作デバイスの移動速度の方向である移動方向を算出する手段をさらに具備してもよい。その場合、前記生成手段は、前記算出された移動方向に前記オブジェクトを移動させるように前記オブジェクト情報を生成してもよい。

前記変更手段は、前記検知された回転速度に応じて前記オブジェクトの移動方向を変更するように、前記オブジェクト情報を変更してもよい。これにより、操作デバイスの回転速度に応じて、移動方向が可変とされるようなオブジェクトの直感的な表示が可能となる。

前記変更手段は、前記検知された圧力に応じて、前記オブジェクトの大きさ、移動距離、または色を変更するように、前記オブジェクト情報を変更してもよい。

前記操作デバイスは、任意の形状を有する基体と、前記基体の表面の少なくとも一部の領域を区画する複数の領域ごとに設定された、３以上の角数を有する多角形のそれぞれ異なる頂点位置に設けられた３以上の前記圧力センサと、前記基体の個々の領域に対応して、前記３以上の圧力センサを挟んで前記基体の面を覆うように配置された複数のプレートとを有してもよい。
領域ごとに３以上の角数を有する多角形のそれぞれ異なる頂点位置に設けられた３つ以上の感圧センサにより、当該領域に対応するプレート上でのユーザの指などの接触物の接触を検知することができる。したがって、比較的少ないセンサ数で、任意の形状を有する基体の表面を検出面として持つ操作デバイスを実現することができる。

本発明に係る情報処理システムは、操作デバイスと、表示制御装置とを具備する。
前記操作デバイスは、回転センサと、圧力センサと、前記回転センサ及び前記圧力センサにより検知された回転速度及び圧力の各情報を送信する送信手段とを有し、ユーザにより操作される。
前記表示制御装置は、前記回転速度及び前記圧力の各情報を受信する受信手段と、前記受信された回転速度に応じた速度でオブジェクトを画面内で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成する生成手段と、前記受信された圧力の情報に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する変更手段とを有する。

本発明に係る情報処理方法は、ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記回転速度に応じた速度で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成することを含む。

前記操作デバイスに設けられた圧力センサにより検知された圧力に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報が変更される。

本発明の他の観点に係る情報処理装置は、生成手段と、変更手段とを具備する。
前記生成手段は、ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた加速度センサにより検知された加速度に基づき得られる移動速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記移動速度に応じた速度で移動するように表示するための情報を含むオブジェクト情報を生成する。
前記変更手段は、前記操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、前記生成手段により生成された前記移動速度の方向を変更するようにオブジェクト情報を変更する。

従来、操作デバイスの回転に応じた、直感性の高いオブジェクトの表示機能はなかった。しかし、本発明によれば、操作デバイスの回転速度に応じて、移動方向が可変とされるようなオブジェクトの直感的な表示が可能となる。

本発明の他の観点に係る情報処理装置は、取得手段と、ユーザ操作検知手段とを具備する。
前記取得手段は、ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた圧力センサにより圧力情報を取得する。
前記ユーザ操作検知手段は、閾値を下回る圧力が取得された時点から所定期間内に前記閾値以上の値の圧力が取得され、再度前記閾値を下回った圧力が取得された場合の前記ユーザの操作を、操作の開始と判定するように、トグル処理により操作の開始及び終了を判定する。

これにより、ユーザの操作デバイスへの圧力操作に応じて、操作デバイスを用いた操作の開始及び終了の切り替えを実現できる。

本発明の他の観点に係る情報処理装置は、取得手段と、ユーザ操作検知手段とを具備する。
前記取得手段は、ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた圧力センサにより圧力情報を取得する。
前記ユーザ操作検知手段は、前記圧力センサにより閾値以上の値の圧力が取得された時点から前記ユーザの操作の受付を開始し、前記閾値を下回った圧力が検知された時点で、前記ユーザの操作の受付を終了する。

これにより、ユーザの操作デバイスへの圧力操作に応じて、操作デバイスを用いた操作の開始及び終了の切り替えを実現できる。

以上、本発明によれば、少なくとも圧力センサを搭載した操作デバイスを用いて、ユーザにとって直感性が高く、画面内のオブジェクトに特殊な動きをさせることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理システムを示す図である。 図２は、操作デバイスのハードウェアの構成を示す図である。 図３は、操作デバイスのソフトウェアの構成を示す図である。 図４は、表示デバイスのハードウェアの構成を示す図である。 図５は、表示デバイスのソフトウェアの構成を示す図である。 図６は、以上のように構成された情報処理システムの基本的な動作を示すシーケンス図である。 図７は、一実施形態に係るユーザ操作検知機能の処理の示すフローチャートである。 図８は、他の実施形態に係るユーザ操作検知機能の動作の示すフローチャートである。 図９は、ユーザが操作デバイスを用いてオブジェクトを回転させる場合の一実施形態に係る処理であり、オブジェクト情報管理機能が実行する処理のフローチャートである。 図１０は、ユーザの操作デバイスへの圧力と回転速度とが比例する場合の処理を示したフローチャートである。 図１１は、オブジェクトの移動速度が、ユーザの操作デバイスで操作される圧力に応じて変化する処理を示したフローチャートである。 図１２は、ユーザの操作デバイスへの圧力と移動速度とが比例する場合の処理を示したフローチャートである。 図１３はその操作デバイスの外観と使用形態を示す図である。 図１４は図１３の操作デバイスの構成を示す断面図である。 図１５は図１４の操作デバイスの基体表面を矢印Ｘ方向から示す図である。 図１６ＡおよびＢはその検出原理を説明するための平面図および側面図である。 図１７は、正負の圧力に対応した感圧センサを用いた場合の検出原理を説明するための図である。 図１８は、加圧位置を算出するための方法を説明するための図である。 図１９は、基体が球体などの立体形状をもつ場合の加圧位置を算出するための方法を説明するための図である。 図２０は、操作デバイスの装置の操作方法を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

[情報処理システムの構成]

図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理システムを示す図である。

この情報処理システムは、ユーザにより操作される操作デバイス１０と、この操作デバイス１０から送信された操作情報を受信して、その情報に基づいて表示処理を実行する表示デバイス５０とを備える。

操作デバイス１０は、人が手で握ることができる程度の大きさに形成され、例えば球形状をなしている。表示デバイス５０は、ユーザの操作デバイス１０を用いた操作により、表示部５２の画面内でオブジェクト５１を回転させたり、移動させたり等、その表示の制御を実行する表示制御装置として機能する。

図２は、操作デバイス１０のハードウェアの構成を示す図である。操作デバイス１０は、加速度センサ５、回転センサとしての角速度センサ６、圧力センサ１２、ＣＰＵ１５、送信機７及び電源８等を有する。また、この操作デバイス１０にはＵＳＢインターフェース９も設けられている。

これら、各センサやＣＰＵ１５等は、球形の筐体１１０内に、筐体１１０に対して固定されるようにして配置されている。圧力センサ１２は、筐体１１０の内面側に複数取り付けられており、これらの圧力センサ群により、ユーザの加圧位置及びその圧力を検知する。圧力センサ１２としては、例えば電気抵抗の変化により圧力を表現するものが用いられる。球形の操作デバイス１０の構成、加圧位置及び圧力の計算方法の例を、後に、図１３以降を参照しながら説明する。

図３は、操作デバイス１０のソフトウェアの構成を示す図である。操作デバイス１０は、加速度検知機能２５、回転速度検知機能２６、圧力検知機能２２、ユーザ操作検知機能２３及び送信機能２７を有する。

加速度検知機能２５は、加速度センサ５からの出力信号に基づき、操作デバイス１０に加えられた加速度を検知する。回転速度検知機能２６は、角速度センサ６からの出力信号に基づき、操作デバイス１０の回転速度を検知する。圧力検知機能２２は、圧力センサ１２からの出力信号に基づき、操作デバイス１０に加えられた圧力を検知する。ユーザ操作検知機能２３は、上記各センサのうち少なくとも１つから得られる情報に基づき、ユーザが操作デバイス１０を把持して操作している状態であるか否かを検知する。送信機能２７は、それら各検知機能で得られた情報を、赤外線等の無線を利用する送信機７により送信する。

操作デバイス１０が、例えば直交３軸の検出軸を持つ加速度センサ及び直交３軸の検出軸を持つ角速度センサを備えることにより、３次元空間でのあらゆる方向における、操作デバイス１０の動きに対応するオブジェクト５１の加速度及び回転速度が算出される。これらの計算は、典型的には、後述するように表示デバイス５０のオブジェクト情報管理機能６３で実行される。

あるいは、操作デバイスが図１等に示すような球形でなく、ユーザのそれの握り方が実質的に定まるような形態を有している場合もある。その場合、操作デバイスは、例えば直交２軸の検出軸を持つ加速度センサ及び直交２軸の検出軸を持つ角速度センサによっても、３次元空間でのあらゆる方向における操作デバイスの動きに対応するオブジェクト５１の加速度及び回転速度を算出することができる。

図４は、表示デバイス５０のハードウェアの構成を示す図である。表示デバイス５０は、一般的なコンピュータと同様に、ＣＰＵ５３、ＲＯＭ５４及びＲＡＭ５５を備え、また、表示部５２、通信部５６及び記憶部５７を有する。これらの要素はバスにより接続されている。通信部５６は、ここでは主に受信機として機能する。記憶部５７は、典型的にはＲＯＭ５４やＲＡＭ５５に対して補助的な（２次的な）記憶部である。

図５は、表示デバイス５０のソフトウェアの構成を示す図である。図５に示すように、表示デバイス５０は、受信機能６６、オブジェクト情報管理機能６３、オブジェクト表示機能６２及びオブジェクト情報記憶機能６７を備える。

受信機能６６は、操作デバイス１０から送信された情報を通信部５６により受信する。オブジェクト情報管理機能６３は、オブジェクト情報を管理する。オブジェクト情報とは、オブジェクト５１を画面内で表示するための情報であり、例えば、オブジェクト５１の位置、向き、色及び立体等に関する情報である。オブジェクト表示機能６２は、オブジェクト情報に基づき表示部５２にオブジェクト５１を表示する。オブジェクト表示機能６２は、公知の様々な計算方法を用いて、オブジェクト５１の位置、向き及び立体等の情報により、オブジェクト５１を画面内での様々な方向での移動及び回転を実現し、また、そのオブジェクト５１の形態（形、大きさ、色等）の変化を実現することができる。オブジェクト情報記憶機能６７は、ＲＡＭ５５あるいは記憶部５７を用いてオブジェクト情報を記憶する。

なお、この表示デバイス５０は、操作デバイス１０からの送信された情報を受信してオブジェクト５１の表示を制御する制御部分と、表示部５２とが一体となった構成を有しているが、これらは別体で有線または無線により通信できるように互いに接続されていてもよい。

[情報処理システムの基本的な動作]
図６は、以上のように構成された情報処理システムの基本的な動作を示すシーケンス図である。図６中の左側が操作デバイス１０のシーケンスであり、右側が表示デバイス５０のシーケンスである。

操作デバイス１０のユーザ操作検知機能２３は、例えば圧力センサ１２から出力される圧力を取得し、この圧力の情報に基づき、ユーザの操作状態（操作中または非操作中）を判定する。ユーザ操作検知機能２３は、送信機能２７からの要求に応じて、そのユーザの操作状態の情報を送信機能２７に送る。ユーザ操作検知機能２３は、ユーザの操作状態が操作中である場合、送信機能２７は、その操作情報、つまり、回転速度検知機能２６、加速度検知機能２５、圧力検知機能２２により検知された、回転速度、加速度、圧力の各情報を周期的に取得し、これらの情報を表示デバイス５０に送信する。

表示デバイス５０では、受信機能６６がこれらの情報を受信する。オブジェクト情報管理機能６３がその受信された情報を取得し、その情報に基づきオブジェクト情報を計算により生成して、これをオブジェクト情報記憶機能６７に記憶させる。受信機能６６が２回目以降のそれらの情報を受信した場合には、オブジェクト情報管理機能６３は、次のような処理を実行する。すなわち、オブジェクト情報管理機能６３は、オブジェクト情報記憶機能６７から前回のオブジェクト情報を読み出し、新たに受信した情報に基づき、読み出されたオブジェクト情報を変更（更新）する。これらのような処理を実行するオブジェクト情報管理機能６３及びＣＰＵ等は、オブジェクト情報の生成手段及び変更手段として機能する。

そして、オブジェクト情報管理機能６３は、記憶されたオブジェクト情報に基づいて、オブジェクト表示機能６２に表示要求を実行する。オブジェクト表示機能６２はそのオブジェクト情報に基づき表示部５２にオブジェクト５１を表示する。

[情報処理システムの動作の例]

（例１）
図７は、一実施形態に係るユーザ操作検知機能２３の処理の示すフローチャートである。この処理では、例えば圧力の情報が用いられる。つまり、圧力検知機能２２で検知されたに基づいて、ユーザが操作デバイス１０を把持しているか否か、つまりユーザが操作デバイス１０で操作を行っているか否かが判定される。この処理において、ユーザ操作検知機能２３及びＣＰＵ１５等は、ユーザ操作検出手段として機能する。

図に示すように、ユーザ操作検知機能２３は、検知された圧力が閾値以上であるか否かを判定し（ステップ１０１）、閾値ｔ１以上であれば、タイマーがスタートする（ステップ１０２）。タイマースタート後に検知された圧力がその閾値ｔ１を下回った場合（ステップ１０３のＹＥＳ）、ユーザの操作デバイス１０の操作中であると判定する（ステップ１０４）。ステップ１０３の判定処理は、タイマーがアップするまで実行される（ステップ１０５）。

ステップ１０１〜１０５までの処理は、すなわちポインティングデバイスで用いられるクリック操作と同様である。

ユーザの操作デバイス１０の操作中に、閾値ｔ１以上の圧力が検知された場合（ステップ１０６）、タイマーがスタートする（ステップ１０７）。タイマースタート後に検知された圧力が閾値ｔ１を下回った場合（ステップ１０８のＹＥＳ）、非操作中であると判定される（ステップ１０９）。ステップ１０８の判定処理は、タイマーがアップするまで実行される（ステップ１１０）。

典型的には、各ステップにおける閾値ｔ１はすべて同じ値であるが、それらのうち少なくとも１つは異なっていてもよい。

このように、ユーザ操作検知機能２３は、閾値ｔ１を下回る圧力が取得された時点から所定期間内に閾値ｔ１以上の値の圧力が検知され、再度閾値ｔ１を下回った圧力が検知された場合のユーザの操作を、操作の開始と判定するようにしている（ステップ１０４）。その後は、ユーザ操作検知機能２３は、トグル処理、つまり、スイッチのON/OFF動作のように交互にユーザの操作の開始及び終了を判定する。これにより、ユーザの操作デバイス１０への圧力操作に応じて、操作デバイス１０を用いた操作の開始及び終了の切り替えを実行できる。

（例２）
図８は、他の実施形態に係るユーザ操作検知機能２３の動作の示すフローチャートである。この処理において、ユーザ操作検知機能２３及びＣＰＵ１５等は、ユーザ操作検出手段として機能する。

本実施形態では、ユーザ操作検知機構は、閾値ｔ２以上の圧力が検知された時点からユーザの操作の受付を開始し（ステップ２０１及び２０２）、閾値ｔ２を下回った圧力が検知された時点からユーザの操作の受付を終了する（ステップ２０３及び２０４）。このような処理によっても、ユーザの操作デバイス１０で操作される圧力に応じて、操作デバイス１０を用いた操作の開始及び終了の切り替えを実行できる。閾値ｔ２は、図７における閾値ｔ１と同じ値でもよいし、異なっていてもよい。

（例３）
図９は、ユーザが操作デバイス１０を用いてオブジェクト５１を回転させる場合の一実施形態に係る処理であり、オブジェクト情報管理機能６３が実行する処理のフローチャートである。ここでは、ユーザ操作検知機能２３により操作デバイス１０がユーザの操作中の状態であるものとする。図１０、１１についても同様である。

オブジェクト情報管理機能６３は、操作デバイス１０の回転速度（角速度）が検知される（ステップ３０１のＹＥＳ）、タイマーをスタートさせる（ステップ３０２）。

タイマーのスタート後、オブジェクト情報管理機能６３は、タイマーがアップするまで、回転速度の最大値を更新する（ステップ３０４〜３０６）。すなわち、タイムアップまで、回転速度の最大値が保持されながらその最大値が更新されていく。このタイマーのスタートからアップまでの期間は、例えば１秒以下である。

タイマーのスタートからアップまでの所定期間が経過した後、オブジェクト情報管理機能６３は、保持された最大値に応じた回転速度でオブジェクト５１を回転させるように、前記オブジェクト情報を生成し、これをオブジェクト表示機能６２に表示させる（ステップ３０３及び３０７）。この場合、上述したように操作デバイスは、３次元空間のあらゆる方向における加速度及び回転速度を検知することができるので、オブジェクト５１は、例えばユーザが操作デバイスを回転させた方向と、画面内で実質的に同じ方向に回転するように表示される。

このように、回転速度の最大値が保持されることにより、ユーザの手ぶれなどがあったとしても、所定期間内の操作デバイス１０の加速する回転の動きを、オブジェクト５１のスムーズな加速の回転の動きとして、反映させることができる。

このように最大値に応じた回転速度で回転するようにオブジェクト５１が表示されている時に、オブジェクト情報管理機能６３は、圧力検知機能２２で得られた圧力の情報に基づき、オブジェクト５１の回転速度を変化させるように、オブジェクト情報を変更する。例えば、圧力が増えた場合（ステップ３０８のＹＥＳ）、回転速度を下げるようにオブジェクト情報が変更される（ステップ３０９）。例えばある閾値以上の圧力が検知された場合に、減速が開始されればよい。検知される圧力が一定であれば減速度は一定でもよい。つまり、検知される圧力が大きいほど回転速度は小さくなる。

回転速度がゼロとなるまで圧力がかけられた場合、オブジェクト情報管理機能６３はステップ３０１に戻る（ステップ３１０）。

この例３のオブジェクト５１の例として、例えば自動車のタイヤ、野球で投手が投げるボール、地図、地球儀などがある。オブジェクト５１が自動車のタイヤの場合、検知される圧力がその自動車の走行速度を減速させるブレーキ力に対応する。

このように、回転速度に関するオブジェクト情報が、操作デバイス１０で検知された圧力に基づいて変更されるので、その圧力に応じたオブジェクト５１の回転状態の変化を画面内に表示することができる。これにより、ユーザが操作デバイスを握る時の圧力を利用して直感的な操作が可能となる。

（例４）
図１０は、ユーザの操作デバイス１０への圧力と回転速度とが比例する場合の処理を示したフローチャートである。すなわち、オブジェクト情報管理機能６３は、検知される圧力がある閾値ｔ３以上である場合、圧力に応じてオブジェクト５１を回転するように表示させ（ステップ４０１及び４０２）、検知される圧力がその閾値ｔ３を下回った場合、そのオブジェクト５１の回転を停止するように表示させる（ステップ４０３及び４０４）。

例４のオブジェクト５１が例えば自動車のタイヤである場合、圧力は、自動車の走行速度を加速させるアクセルとなる。

（例５）
図１１は、オブジェクト５１の移動速度が、ユーザの操作デバイス１０で操作される圧力に応じて変化する処理を示したフローチャートである。ここでいう移動とは、回転を含まない並進移動の意味である。このフローチャートに示す処理は、図９における「回転速度」が「移動速度」に置き換えられたものである。移動速度は、加速度検知機能２５により検知された加速度を積分することにより算出される。

これにより、移動速度に関するオブジェクト情報が、操作デバイス１０に入力されて検知された圧力に基づいて変更されるので、その圧力に応じたオブジェクト５１の移動状態の変化を画面内に表示することができる。この場合、上述したように操作デバイスは、３次元空間のあらゆる方向における加速度及び回転速度を検知することができるので、オブジェクト５１は、例えばユーザが操作デバイスを並進移動させた方向と画面内で実質的に同じ方向に移動するように表示される。

また、回転速度の最大値が保持されることにより、ユーザの手ぶれなどがあったとしても、所定期間内の操作デバイス１０の加速の動きを、オブジェクト５１のスムーズな加速の動きとして、反映させることができる。

（例６）
図１２は、ユーザの操作デバイス１０への圧力と移動速度とが比例する場合の処理を示したフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、図１０における「回転」が「移動」に置き換えられたものである。移動速度は、上述のように加速度の積分により算出される。

（例７）
また、図１０等に示したステップ４０１の回転速度に応じて、オブジェクト５１の移動方向（移動速度の方向）を変更するようにしてもよい。この場合、ユーザの操作デバイス１０で操作される圧力に応じて、オブジェクト５１の回転速度及び移動方向の両方が変わるように表示される。例えばオブジェクト５１が、投手が投げるボールである場合、そのボールの回転速度が大きいほどカーブの曲がり度合い、つまり単位時間当りの移動方向の変更度が大きくなる。検知される圧力が一定である場合、その移動方向の変更度は一定となり、圧力が徐々に大きくなれば、その移動方向が徐々に変わる。

この例７の場合、例えばその回転方向に応じた移動方向とが予め関連付けられていればよい。つまり、回転開始時の回転方向に応じた、最初の移動方向が予め決められ、回転速度（圧力）に応じてその移動方向が変わればよい。

さらに別の例として、検知される圧力によらず、検知される回転速度に応じてオブジェクト５１の移動速度及びその方向が変わるようにしてもよい。これにより、操作デバイス１０の回転速度に応じて、移動方向が可変とされるようなオブジェクト５１の直感的な表示が可能となる。

さらに別の例として、検知された圧力に応じて、オブジェクト５１の大きさ、移動距離、または色を変更するようにしてもよい。圧力に応じて移動距離を変更する場合とは、例えばオブジェクト５１の立体情報で奥行き方向での位置を変更するる形態がある。この場合、例えば検知される圧力が大きいほど、オブジェクト５１が奥へ進む距離が大きくなり、つまり奥へ進む速度が大きくなるように表示される。

[球状の操作デバイスの説明]

以下に、球状の操作デバイスの具体的な実施形態について説明する。

図１３はその操作デバイス１０の外観と使用形態を示す図である。図１４は図１３の操作デバイス１０の構成を示す断面図である。図１５は図１４の操作デバイス１０の基体表面を矢印Ｘ方向から示す図である。

これらの図に示すように、この操作デバイス１０は、任意の立体形状を有する基体１１と、基体１１の表面に分散して設けられた３以上の感圧センサ（圧力センサ）１２と、各感圧センサ１２を挟んで基体１１の表面全体を覆うように設けられた複数のプレート１３とを備える。

ここで基体１１の任意の立体形状とは、球体、多面体、円柱体（円筒体）、円錐体、楕円球、準正多面体などである。本実施形態は、球体形状の基体１１が採用されている。基体１１の表面は、その全体もしくは一部が複数の領域に区画されている。区画数は２以上であればよい。本実施形態では、球体の表面の全体が区画されている。区画されたそれぞれの領域のサイズは同一であってもなくてもよいが、本実施形態では同一とされている。それぞれの領域には、３以上の感圧センサ１２が配置されている。これらの感圧センサ１２は、３以上の角数を有する多角形のそれぞれの頂点位置に配置されている。図１５は、基体１１の１つの領域を示しており、このように本実施形態では、領域毎に３つの感圧センサ１２が配置されている。そして、基体１１の個々の領域に一対一に対応して、各感圧センサ１２を挟んで基体１１の表面を全体的に覆うように複数のプレート１３が配置されている。基体１１が球体である場合、２つの領域それぞれに対応して設けられるプレート１３はそれぞれパラボラ形状となる。感圧センサ１２は、特に基体１１の取り付け面が球面や円柱面である場合、その面に倣って取り付けることが容易なように、フィルム状もしくは薄い板状のものが好適である。

プレート１３は、人為的な範囲の加圧力によりプレート１３が撓むことによってプレート１３の裏面が基体１１の表面に当接して感圧センサ１２への力の伝達が低減したりすることがない程度以上の剛性を有するように、その材質や厚さなどが適宜選定される。

基体１１は内部に空洞部１４を有する。空洞部１４には、各感圧センサ１２の出力を取り込み、これらの出力をもとに所定の演算処理を実行するコントローラ１５（主に、上述したＣＰＵ）を含む電子部品が実装された基板１６が設けられている。コントローラ１５は、より具体的には、領域毎に設けられた３つ以上の感圧センサ１２の検出情報に基づき、当該領域に対応するプレート１３上でユーザの指などの接触物が当たった位置（加圧位置）および加圧力を求めるための演算処理を行うことができる。加圧位置と加圧力の検出方法については後で説明する。

次に、本実施形態において、領域毎に設けられた３つ以上の感圧センサ１２の出力から当該領域に対応するプレート１３上での加圧位置と加圧力を検出する方法を説明する。

説明の簡単のため、プレート１３はパラボラ形状ではなく平板とする。

図１６ＡおよびＢはその検出原理を説明するための平面図および側面図である。

３角形の平板状のプレート１３のそれぞれの角部の位置に対応して、当該プレート１３に加えられた圧をそれぞれ３つの分圧として検出可能な３つの感圧センサ１２が設置されていることとする。ここで、プレート１３上の任意な位置を加圧位置としてＰの力が加えられたこととする。この加圧力Ｐはプレート１３で分散され、プレート１３の３つの角部に対応して配置された３つの感圧センサ１２に分割して与えられる。すなわち、３つの感圧センサ１２それぞれに印加される力をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３とした場合、Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３の関係式が成り立つ。つまりプレート１３のどの位置に力Ｐを加えても、その力Ｐは３つの感圧センサ１２の出力値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の和として検出できる。また、正負の圧力に対応した感圧センサ１２を用いれば、例えば、図１７に示すように、加圧位置が３つのセンサ位置を頂点とする３角形の領域２１から外れた位置に加わったとしても、同様な手法でプレート１３に加えられた力Ｐを計算することが可能である。なお、図１７において、感圧センサ１２の出力のうちＰ２は負の出力となる。

次に、加圧位置を算出する方法を図１８を用いて説明する。

感圧センサ１２の位置は既知であるので、図１８に示すような位置ベクトルＰ１，Ｐ２，Ｐ３が描ける。ここで、３角形の辺aを感圧センサ１２の出力値［Ｐ３］：［Ｐ１］の比で分割する点の位置ベクトルＰ４は、
Ｐ４＝(Ｐ１×[Ｐ３]＋Ｐ３×[Ｐ１])/[Ｐ１]＋[Ｐ３] ・・・（１）
[Ｐ４]＝[Ｐ１]＋[Ｐ３]
で表せる。

ここで、加圧位置Ｐは、点Ｐ４と点Ｐ２を結ぶ線上に存在し、かつこの線を上式の計算で求めた[Ｐ４]と、センサ出力[Ｐ２]の比、すなわち[Ｐ４]：[Ｐ２]で分割した点になる。従って上式同様に、加圧位置の位置ベクトルＰは、
Ｐ＝(Ｐ２×[Ｐ４]＋Ｐ４×[Ｐ２])/[Ｐ２]＋[Ｐ４] ・・・（２）
[Ｐ]＝[Ｐ２]＋[Ｐ４]＝[Ｐ１]＋[Ｐ２]＋[Ｐ３]
で表される。つまり加圧位置にかかる力と位置が、３つの感圧センサ１２からの出力値によって正確に算出できる。

ここで、感圧センサ１２の数３個は、１つの平面上に加えられた力の位置と大きさをベクトル計算で算出するために最低限必要な数であり、この数を４つ以上に増やした場合でも同様の計算手法を用いることが可能である。

以上の原理は、球体などの立体形状をもつ物体の表面に対して応用することができる。
本実施形態のように、球面形状のプレート１３の場合、ベクルト計算に図１９に示すような極座標を用いることができる。

前記のベクトル式（２）を極座標表示で記述すると、
Ｐ＝(([Ｐ３]×ψ１＋[Ｐ１]×ψ３)/([Ｐ１]＋[Ｐ３])，([Ｐ３]×τ１＋[Ｐ１]×τ
３)/([Ｐ１]＋[Ｐ３])，ｒ) ・・・（３）
[Ｐ]＝[Ｐ２]＋[Ｐ４]＝[Ｐ１]＋[Ｐ２]＋[Ｐ３]
Ｐ＝(([Ｐ４]×ψ２＋[Ｐ２]×ψ４)/([Ｐ２]＋[Ｐ４])，([Ｐ４]×τ２＋[Ｐ２]×τ
４)/([Ｐ２]＋[Ｐ４])，ｒ) ・・・（４）
[Ｐ]＝[Ｐ２]＋[Ｐ４]＝[Ｐ1]＋[Ｐ２]＋[Ｐ３]
ｒ＝球の半径
となる。

この手法を用いることによって、球面、円柱面などの任意の表面形状を持った物体の表面であっても、表面をいくつかの領域に区画し、各々の領域における表面形状に対応した平面座標、極座標、円筒座標等の座標式として近似すれば、任意形状の物体表面全域に対する加圧位置と加圧力を算出することが可能である。

但し、任意形状の表面に対しては、表面全域にわたって形状を近似するのに必要な座標系の数だけは区画領域を設けなければならない。

本実施形態の操作デバイス１０では、例えば、図２０に示すように、基体１１の２つの領域１１Ａ，１１Ｂにユーザの指からの圧がそれぞれ個別に加わるように把持されたときに、コントローラ１５は、それぞれの領域毎に、ユーザの複数の指にそれぞれ対応する加圧位置と加圧力の検出を個別に行うことができる。

[その他の実施形態]
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。

上記各実施形態では、操作デバイス１０が、各検知機能２２、２３、２５〜２７で検知された情報を表示デバイス５０に送信するようにした。しかし、操作デバイスが、各検知機能２２、２３、２５〜２７で検知された情報に基づき、図６（図７〜１２も同様）で示した処理のうち、いくつかのステップの処理を実行し、その処理により得た情報を、表示デバイス５０に送信するようにしてもよい。
例えば、操作デバイス１０が、オブジェクト情報を生成し、生成されたオブジェクト情報を表示デバイス５０に送信してもよい。この場合、表示デバイス５０は受信したそのオブジェクト情報に基づき、オブジェクト５１を画面に表示する。この場合、操作デバイス１０が、生成手段として機能するオブジェクト情報管理機能６３等（図５参照）を有していればよい。

操作デバイス１０は、無線でなく、有線により表示装置と接続されていてもよい。

操作デバイス１０は、球形に限られず、上述したようにユーザのそれの握り方が実質的に定まるような形態を有していてもよい。例えば、操作デバイス１０の形状として一方向に長いレバー型、自動車のドライバーが握るハンドル型等がある。

上記の操作デバイス１０と表示デバイス５０とが一体化された情報処理装置も実現可能である。例えば、その情報処理装置は、オブジェクトを表示するディスプレイを有する携帯型の電子機器である。携帯型の電子機器として、例えば携帯電話機、携帯型ＰＣ等がある。

５…加速度センサ
６…角速度センサ
７…送信機
１０…操作デバイス
１１…基体
１１Ａ、１１Ｂ…領域
１２…圧力センサ（感圧センサ）
１３…プレート
１５…ＣＰＵ（コントローラ）
２２…圧力検知機能
２３…ユーザ操作検知機能
２５…加速度検知機能
２６…回転速度検知機能
２７…送信機能
５０…表示デバイス
５１…オブジェクト
５３…ＣＰＵ
５６…通信部
６２…オブジェクト表示機能
６３…オブジェクト情報管理機能
６６…受信機能
６７…オブジェクト情報記憶機能

Claims (16)

1. ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記回転速度に応じた速度で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成する生成手段と、
   前記操作デバイスに設けられた圧力センサにより検知された圧力に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する変更手段と
   を具備する情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置であって、
   前記変更手段は、前記検知される圧力が大きくなった場合、前記オブジェクトの回転速度を小さくするように前記オブジェクト情報を変更する
   情報処理装置。
3. 請求項１または２に記載の情報処理装置であって、
   前記回転センサにより前記回転速度が検知されてから所定期間内で検知された前記回転速度の最大値を保持する保持手段をさらに具備し、
   前記生成手段は、前記保持された最大値に応じた回転速度で前記オブジェクトの回転を維持するように前記表示情報を生成する
   情報処理装置、
4. 請求項１に記載の情報処理装置であって、
   前記変更手段は、前記検知された圧力が閾値以上となった場合、前記オブジェクトの回転を開始するように前記オブジェクト情報を変更し、前記検知された圧力が閾値を下回った場合、前記オブジェクトの回転を停止するように前記オブジェクト情報を変更する
   情報処理装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
   前記操作デバイスの回転の方向を算出する手段をさらに具備し、
   前記生成手段は、前記算出された回転方向に応じた方向に、前記オブジェクトを回転させるように前記オブジェクト情報を生成する
   情報処理装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
   前記生成手段は、前記操作デバイスに設けられた加速度センサで検知された加速度に基づき得られる移動速度に基づき、前記画面内で前記オブジェクトを前記移動速度に応じた速度で移動させるように、前記移動速度に応じた情報を含む前記オブジェクト情報を生成し、
   前記変更手段は、前記圧力センサにより検知された圧力に基づき、表示される前記オブジェクトの移動速度を変更するように、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する
   情報処理装置。
7. 請求項６に記載の情報処理装置であって、
   前記変更手段は、前記検知された圧力が閾値を下回った場合に、前記オブジェクトの移動を停止させるように前記オブジェクト情報を変更する
   情報処理装置。
8. 請求項６または７に記載の情報処理装置であって、
   前記操作デバイスの移動速度の方向である移動方向を算出する手段をさらに具備し、
   前記生成手段は、前記算出された移動方向に前記オブジェクトを移動させるように前記オブジェクト情報を生成する
   情報処理装置。
9. 請求項８に記載の情報処理装置であって、
   前記変更手段は、前記検知された回転速度に応じて前記オブジェクトの移動方向を変更するように、前記オブジェクト情報を変更する
   情報処理装置。
10. 請求項１から９のうちいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
    前記変更手段は、前記検知された圧力に応じて、前記オブジェクトの大きさ、移動距離、または色を変更するように、前記オブジェクト情報を変更する
    情報処理装置。
11. 請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
    前記操作デバイスは、任意の形状を有する基体と、前記基体の表面の少なくとも一部の領域を区画する複数の領域ごとに設定された、３以上の角数を有する多角形のそれぞれ異なる頂点位置に設けられた３以上の前記圧力センサと、前記基体の個々の領域に対応して、前記３以上の圧力センサを挟んで前記基体の面を覆うように配置された複数のプレートとを有する
    情報処理装置。
12. 回転センサと、圧力センサと、前記回転センサ及び前記圧力センサにより検知された回転速度及び圧力の各情報を送信する送信手段とを有し、ユーザにより操作される操作デバイスと、
    前記回転速度及び前記圧力の各情報を受信する受信手段と、
    前記受信された回転速度に応じた速度でオブジェクトを画面内で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成する生成手段と、前記受信された圧力の情報に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する変更手段とを有する表示制御装置と
    を具備する情報処理システム。
13. ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記回転速度に応じた速度で回転するように表示するための情報を少なくとも含むオブジェクト情報を生成し、
    前記操作デバイスに設けられた圧力センサにより検知された圧力に基づき、前記生成手段により生成される前記オブジェクト情報を変更する
    情報処理方法。
14. ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた加速度センサにより検知された加速度に基づき得られる移動速度に基づき、画面内でオブジェクトを前記移動速度に応じた速度で移動するように表示するための情報を含むオブジェクト情報を生成する生成手段と、
    前記操作デバイスに設けられた回転センサにより検知された回転速度に基づき、前記生成手段により生成された前記移動速度の方向を変更するようにオブジェクト情報を変更する変更手段と
    を具備する情報処理装置。
15. ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた圧力センサにより圧力情報を取得する取得手段と、
    閾値を下回る圧力が取得された時点から所定期間内に前記閾値以上の値の圧力が取得され、再度前記閾値を下回った圧力が取得された場合の前記ユーザの操作を、操作の開始と判定するように、トグル処理により操作の開始及び終了を判定するユーザ操作検知手段と
    を具備する情報処理装置。
16. ユーザにより操作される操作デバイスに設けられた圧力センサにより圧力情報を取得する取得手段と、
    前記圧力センサにより閾値以上の値の圧力が取得された時点から前記ユーザの操作の受付を開始し、前記閾値を下回った圧力が検知された時点で、前記ユーザの操作の受付を終了するユーザ操作検知手段と
    を具備する情報処理装置。

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