JP2023153347A - コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】グリップ部を有するコントローラにおいて、ユーザが、自身の掌をグリップ部に当接させた状態でコントローラを持った状態において第１の指および第２の指により生ずる圧力を、確実に検出できるようにする。【解決手段】本発明によるコントローラは、第１のプレッシャーパッドおよび第２のプレッシャーパッドを有する。第１のプレッシャーパッドは、ユーザの掌がグリップ部に当接する状態であり前記ユーザが前記第１の指および前記第２の指で前記第１のプレッシャーパッドおよび前記第２のプレッシャーパッドを摘む状態において前記ユーザの前記第１の指と触れる位置に設けられ、第２のプレッシャーパッドは、前記ユーザの掌が前記グリップ部に当接する状態であり前記ユーザが前記第１の指および前記第２の指で前記第１のプレッシャーパッドおよび前記第２のプレッシャーパッドを摘む状態において前記ユーザの前記第２の指と触れる位置に設けられる。【選択図】図３

Description

本発明はコントローラ及びコンピュータに関し、特に、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）、ＭＲ（Mixed Reality）、ＳＲ（Substitutional Reality）などのＸＲ技術により構成された空間（以下「ＸＲ空間」という）内において使用されるコントローラ及びそのようなコントローラと通信可能なコンピュータに関する。

ユーザがＸＲ空間内の位置を指示するために、ペン型のコントローラが用いられる。特許文献１には、ペン型のコントローラの例が開示されている。

ペン型のコントローラには、バッテリが内蔵されることがある。このバッテリから供給される電力は、集積回路の動作、近距離無線通信方式による通信などのために利用される。

国際公開第２０１９／２２０８０３号明細書

しかしながら、バッテリを内蔵しているペン型のコントローラは、重量のバランスが悪く、使用に際してユーザが違和感を感じてしまうという課題があった。

したがって、本発明の目的の一つは、ユーザが感じる違和感を軽減できるコントローラを提供することにある。

また、ペン型のコントローラにプレッシャーパッドを設ける場合、複数のプレッシャーパッドを設けることが考えられる。

本発明の目的の他の一つは、複数のプレッシャーパッドを有するコントローラから送信される情報に基づいて動作するコンピュータを提供することにある。

本発明の第１の側面によるコントローラは、ペン形状に形成されたペン部と、前記ペン部の軸方向と交差するグリップ部と、前記グリップ部内に配置されるバッテリと、を含むコントローラである。

本発明の第２の側面によるコンピュータは、ペン形状に形成されたペン部と、前記ペン部の軸方向と交差するグリップ部と、前記グリップ部内に配置されるバッテリと、を含むコントローラであって、前記ペン部は、第１の静電タッチセンサ及び第１の感圧センサを含む第１のプレッシャーパッド及び第２の静電タッチセンサ及び第２の感圧センサを含む第２のプレッシャーパッドを有するコントローラと通信可能なコンピュータであり、前記コントローラから送信される情報を受信する通信部と、プロセッサと、を有し、前記プロセッサは、前記通信部によって受信される情報であり前記第１の静電タッチセンサによって検出される情報又は前記通信部によって受信される情報であり前記第２の静電タッチセンサによって検出される情報に基づいて、前記通信部によって受信される情報であり前記第１の感圧センサによって検出される押圧値に関する筆圧値を出力するように制御する、又は、前記通信部によって受信される情報であり前記第２の感圧センサによって検出される押圧値に関する筆圧値を出力するように制御する、コンピュータである。

本発明の第１の側面によれば、ユーザが感じる違和感を軽減できるコントローラを提供することが可能になる。

本発明の第２の側面によれば、複数のプレッシャーパッドを有するコントローラから送信される情報に基づいて動作するコンピュータを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６を含むトラッキングシステム１の使用状態を示す図である。 コンピュータ２のハードウェア構成の一例を示す図である。 ユーザがコントローラ６を右手で把持している状態を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、互いに異なる角度から見たコントローラ６の斜視図である。 図３に示したＡ－Ａ線に対応するコントローラ６の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、互いに異なる角度から見たコントローラ６の内部構造を示す分解斜視図である。 コントローラ６の機能ブロックを示す略ブロック図である。 プレッシャーパッド６ｐｂＬの断面を含むコントローラ６の断面図である。 図８に示したＡ－Ａ線におけるコントローラ６の断面図である。 （ａ）は、図８に示したプレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造を模式的に示す図であり、（ｂ）は、図８に示したプレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造の他の例を模式的に示す図であり、（ｃ）は、図８に示したプレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造のさらに他の例を模式的に示す図であり、（ｄ）は、（ｃ）の例によるプレッシャーパッド６ｐｂＬの平面図である。 処理回路５０からプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの検出結果を示す情報の供給を受けたコンピュータ２によって実行される処理を示す図である。 タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの断面図である。 タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの構造を示す分解斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６を含むトラッキングシステム１の使用状態を示す図である。同図に示すように、トラッキングシステム１は、コントローラ６の他、コンピュータ２と、位置検出装置３と、３台のカメラ４ａ～４ｃと、ヘッドマウントディスプレイ５とを有して構成される。コンピュータ２と、位置検出装置３、カメラ４ａ～４ｃ、ヘッドマウントディスプレイ５、コントローラ６のそれぞれとは、有線又は無線により通信可能に構成される。

図１に示すように、ユーザは、デスクチェア６１に腰掛け、頭部にヘッドマウントディスプレイ５を装着し、コントローラ６を右手に持った状態で、トラッキングシステム１を使用する。ヘッドマウントディスプレイ５の表示面にはコンピュータ２によってレンダリングされたＸＲ空間が表示されており、ユーザは、このＸＲ空間を見ながら、デスク６０の上方でコントローラ６を操作することになる。コントローラ６は、ペンにグリップが付いた形状を有するペン型のデバイスであり、ＸＲ空間内に表示される３Ｄオブジェクトの制御（具体的には、３Ｄオブジェクトの描画、３Ｄオブジェクトの移動など）を行う。さらに、コントローラ６は、位置検出装置３を用いて２Ｄ入力を行うために用いられる。

コンピュータ２は、図１の例では、デスク６０の中央に配置されたノート型のパーソナルコンピュータにより構成される。ただし、コンピュータ２を必ずしもデスク６０中央に配置する必要はなく、位置検出装置３、カメラ４ａ～４ｃ、ヘッドマウントディスプレイ５、及び、コントローラ６と通信可能な位置に配置すればよい。また、コンピュータ２は、ノート型のパーソナルコンピュータの他にも、デスクトップ型のパーソナルコンピュータ、タブレット型のパーソナルコンピュータ、スマートフォン、サーバコンピュータなど、様々なタイプのコンピュータにより構成され得る。

図２は、コンピュータ２のハードウェア構成の一例を示す図である。同図に示すように、コンピュータ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記憶装置１０２、入力装置１０３、出力装置１０４、及び通信装置１０５を有して構成される。

ＣＰＵ１０１は、コンピュータ２の各部を制御するとともに、記憶装置１０２に記憶される各種のプログラムを読み出して実行するプロセッサである。後述するコンピュータ２が実行する処理は、ＣＰＵ１０１が記憶装置１０２に記憶されるプログラムを実行することによって実現される。

記憶装置１０２は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの主記憶装置と、ハードディスクなどの補助記憶装置とを含み、コンピュータ２のオペレーティングシステムや各種のアプリケーションを実行するための各種のプログラム、及び、これらのプログラムによって利用されるデータを記憶する役割を果たす装置である。

入力装置１０３は、ユーザーの入力操作を受け付けてＣＰＵ１０１に供給する装置であり、例えばキーボード、マウス、タッチパネルを含んで構成される。出力装置１０４は、ＣＰＵ１０１の処理結果をユーザーに対して出力する装置であり、例えばディスプレイ、スピーカーを含んで構成される。通信装置１０５は、位置検出装置３、カメラ４ａ～４ｃ、ヘッドマウントディスプレイ５、コントローラ６を含む外部の装置と通信するための装置であり、ＣＰＵ１０１の制御にしたがい、これらの装置との間でデータの送受信を行う。

図１に戻る。コンピュータ２は、カメラ４ａ～４ｃによって撮影された映像に基づいてヘッドマウントディスプレイ５、コントローラ６、及び位置検出装置３それぞれの位置及び傾きを周期的に検出することにより、これらの動きをトラッキングする役割を果たす。位置及び傾きの検出は、具体的には、ヘッドマウントディスプレイ５、コントローラ６、及び位置検出装置３それぞれの表面に取り付けられた１以上のＬＥＤを用いて実行される。すなわち、コンピュータ２は、カメラ４ａ～４ｃによって撮影された映像の中からこれらのＬＥＤが発している光を検出することにより、各装置の位置及び傾きを検出するよう構成される。

コンピュータ２は、トラッキングしている各装置の動きと、コントローラ６に設けられる各スイッチ等（後述）の状態とに基づいてＸＲ空間及びその中に表示する３Ｄオブジェクトを生成し、生成したＸＲ空間及び３Ｄオブジェクトをレンダリングして、ヘッドマウントディスプレイ５に送信する処理を行う。ヘッドマウントディスプレイ５は、コンピュータ２から送信されたレンダリング画像を表示することにより、１以上の３Ｄオブジェクトを含むＸＲ空間を表示する役割を果たす。

位置検出装置３は、図１の例では、デスク６０の上面のうちユーザから見てコンピュータ２の手前側に相当する位置に配置されたタブレットにより構成される。ただし、位置検出装置３を必ずしもこの位置に配置する必要はなく、デスクチェア６１に腰掛けたユーザの手の届く範囲に配置すればよい。また、位置検出装置３及びコンピュータ２を、例えばタブレット端末などの一体の装置により構成することとしてもよい。

位置検出装置３は、タッチ面上におけるコントローラ６のペン先の位置を周期的に検出し、検出した位置を逐次コンピュータ２に送信する機能を有する。コンピュータ２は、送信された位置に基づき、２Ｄオブジェクト又は３Ｄオブジェクトを構成するストロークデータの生成及びレンダリングを行う。このレンダリングには、描画する線の太さ又は透明度を後述する筆圧値に応じて制御する処理が含まれる。位置検出装置３による位置検出の具体的な方式は特に限定されないが、例えばアクティブ静電方式又は静電誘導方式を用いることが好適である。

カメラ４ａ～４ｃはそれぞれ静止画又は動画を撮影するための撮像装置であり、撮影によって得られた映像を逐次コンピュータ２に供給するよう構成される。カメラ４ａはデスク６０を挟んでユーザと相対する位置に、カメラ４ｂはユーザの左側上方に、カメラ４ｃはユーザの右側上方に、それぞれデスク６０の上面を撮影できる向きで配置される。

図３は、ユーザがコントローラ６を右手で把持している状態を示す図である。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、互いに異なる角度から見たコントローラ６の斜視図であり、図５は、図３に示したＡ－Ａ線に対応するコントローラ６の断面図であり、図６（ａ）（ｂ）は、互いに異なる角度から見たコントローラ６の内部構造を示す分解斜視図であり、図７は、コントローラ６の機能ブロックを示す略ブロック図である。以下、これらの図を参照しながら、コントローラ６の構成について詳しく説明する。

まず図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、コントローラ６は、ペン形状に形成されたペン部６ｐと、長手方向がペン部６ｐの軸方向と交差するようにペン部６ｐに固定されたグリップ部６ｇとを有して構成される。ユーザがこのコントローラ６を把持する際には、図３に示すように、親指、人差し指、中指でグリップ部６ｇを握るような形でコントローラ６を把持することになる。以下、ペン部６ｐの軸方向をｘ方向と称し、ｘ方向とグリップ部６ｇの長手方向とにより構成される平面内の方向であって、かつ、ｘ方向に直交する方向をｚ方向と称し、ｘ方向及びｚ方向のそれぞれに直交する方向をｙ方向と称する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ペン部６ｐのペン先にはニブ６ｐａが設けられ、側面には、左右のプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲと、左右のシフトボタン６ｐｃＬ，６ｐｃＲと、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ６ｐｄとが設けられる。また、グリップ部６ｇには、タクトトップボタン６ｇａと、ダイヤルボタン６ｇｂと、グラブボタン６ｇｃと、左右のタクトボタン６ｇｄＬ，６ｇｄＲと、凹部６ｇｅとが設けられる。これらの他、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ペン部６ｐの内部には、ペン先電極６ｐｅと、プリント回路基板アセンブリ６ｐｆと、フレキシブルプリント回路基板６ｐｇとが配置され、グリップ部６ｇの内部には、ハプティクス素子６ｇｆと、バッテリ６ｇｇと、メインボード６ｇｈとが配置される。これらの部品のうちプリント回路基板アセンブリ６ｐｆはコントローラ６の基幹をなす部品であり、コントローラ６は、完成品としてのプリント回路基板アセンブリ６ｐｆに他の部品を装着することによって製造される。

また、図７に示すように、コントローラ６は機能的に、処理回路５０、筆圧センサ５１、無線通信回路５２、及び電源回路５３を有して構成される。このうち処理回路５０は、プリント回路基板アセンブリ６ｐｆ内に実装された集積回路によって構成され、無線通信回路５２及び電源回路５３は、フレキシブルプリント回路基板６ｐｇ上に実装された集積回路によって構成される。

処理回路５０はコントローラ６の中央処理装置として機能する回路であり、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲ、シフトボタン６ｐｃＬ，６ｐｃＲ、タクトトップボタン６ｇａ、ダイヤルボタン６ｇｂ、グラブボタン６ｇｃ、タクトボタン６ｇｄＬ，６ｇｄＲ、筆圧センサ５１それぞれの状態（操作状態、検出状態）を取得し、ペン先電極６ｐｅ又は無線通信回路５２を通じて位置検出装置３又はコンピュータ２に供給する機能と、位置検出装置３又はコンピュータ２が送信した信号をペン先電極６ｐｅ又は無線通信回路５２を通じて受信する機能と、位置検出装置３又はコンピュータ２から受信した信号に応じた処理を行う機能とを有して構成される。位置検出装置３又はコンピュータ２から受信した信号に応じた処理には、受信した信号に応じた信号を生成して返送する処理と、ハプティクス素子６ｇｆの制御とが含まれる。処理回路５０はまた、コントローラ６の表面に取り付けられた１以上のＬＥＤそれぞれの点灯状態の制御も行う。

無線通信回路５２は、ブルートゥース（登録商標）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線通信を行う回路である。処理回路５０は、この無線通信回路５２を用い、図１に示したコンピュータ２との間で通信を行う。

ニブ６ｐａはペン先を構成する略棒状の部材であり、先端方向に向かって付勢された状態で、先端がペン部６ｐの筐体からわずかに突出するように配置される。ニブ６ｐａの後端は、筆圧センサ５１に当接している。ユーザがニブ６ｐａの先端を位置検出装置３のタッチ面に押し当てると、ニブ６ｐａは後方に向かって移動する。筆圧センサ５１は、この移動を検出することによってニブ６ｐａの先端に加わっている圧力を検出するセンサであり、検出した圧力の値を「筆圧値」として処理回路５０に通知する役割を果たす。

ペン先電極６ｐｅは、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すようにニブ６ｐａの周囲を囲むように配置された導電体であり、図７に示すように、処理回路５０と電気的に接続されている。処理回路５０は、ペン先電極６ｐｅを介して、位置検出装置３との間での信号の送受信を実行する。位置検出装置３は、こうして送受信される信号により、タッチ面上におけるニブ６ｐａの位置を検出するとともに、処理回路５０から上記筆圧値の取得を行う。

ＵＳＢコネクタ６ｐｄは、ＵＳＢケーブルを接続可能に構成されたコネクタであり、処理回路５０及び電源回路５３に接続されている。処理回路５０は、ＵＳＢケーブルを通じて外部からファームウェアにより、自身のファームウェアを更新するよう構成される。一方、電源回路５３は、ＵＳＢケーブルを通じて外部から供給される電力により、バッテリ６ｇｇを充電するよう構成される。電源回路５３とバッテリ６ｇｇの間は、フレキシブルプリント回路基板６ｐｇからメインボード６ｇｈにかけて延設される配線により接続される。充電されたバッテリ６ｇｇは、処理回路５０及びハプティクス素子６ｇｆを含むコントローラ６内の各部に動作電力を供給する役割を果たす。

従来のペン型コントローラであれば、バッテリ６ｇｇはペン部６ｐ内の位置に設けられることになる。しかし、本実施の形態によるコントローラ６においては、図５に示したように、グリップ部６ｇ内の位置にバッテリ６ｇｇが設けられる。別の言い方をすれば、バッテリ６ｇｇは、ペン部６ｐ内に配置されるプリント回路基板アセンブリ６ｐｆの下側（プリント回路基板アセンブリ６ｐｆから見て、グリップ部６ｇの長手方向の両端部のうちペン部６ｐの軸方向から遠い方の端部側）に配置される。さらに別の言い方をすれば、バッテリ６ｇｇは、ハプティクス素子６ｇｆと凹部６ｇｅとの間に配置される。このような配置を採用することで、ペン部６ｐ及びグリップ部６ｇのうちユーザが握っている部分より上側の部分を従来より軽くすることができるので、ユーザがグリップ部６ｇを握ってコントローラ６の操作を行う場合の違和感の軽減が実現される。

プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲはそれぞれ、表面にユーザの指が触れていること、及び、表面内におけるその指の位置を検出するタッチセンサと、表面に加わっている圧力を検出するための感圧センサとを有するデバイスである。プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの具体的な構造については、後ほど図８を参照しながら詳しく説明する。プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの検出結果は処理回路５０を通じてコンピュータ２に供給され、各種の処理のために使用される。具体的な例では、感圧センサによって検出された圧力は、アプリケーション上での選択及び描画のために用いられる。例えば、あたかも上述した筆圧値のように、描画する線の太さ又は透明度を圧力に応じて制御するために使用される。一方、タッチセンサによって検出されたタッチの有無を示す情報は、感圧センサ出力のオンオフ判定、及び、軽いダブルタップを実現するために用いられる。

図４（ａ）に示すように、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲはそれぞれ、ペン部６ｐの上面のうちグリップ部６ｇよりもペン先寄りの位置に、ｘｚ平面を挟んで左右対称となるように配置される。右手でコントローラ６を把持しているユーザは、図３から理解されるように、親指によりプレッシャーパッド６ｐｂＬの操作を、人差し指によりプレッシャーパッド６ｐｂＲの操作を、それぞれ行うことになる。

シフトボタン６ｐｃＬ，６ｐｃＲ、グラブボタン６ｇｃ、タクトボタン６ｇｄＬ，６ｇｄＲはそれぞれ、オンオフ可能に構成されたスイッチである。シフトボタン６ｐｃＬ，６ｐｃＲはそれぞれ、アプリケーションのメニューに割り当てられる。グラブボタン６ｇｃは、オブジェクトを掴んで移動するために用いられる。タクトボタン６ｇｄＬ，６ｇｄＲはそれぞれマウスの右ボタンのようなボタン補助のために用いられる。処理回路５０は、これらのスイッチの操作状態も検出し、検出した状態に基づく情報をコンピュータ２又は位置検出装置３に供給するよう構成される。コンピュータ２及び位置検出装置３はそれぞれ、こうして供給された情報に応じた処理を行う。

図４（ａ）に示すように、シフトボタン６ｐｃＬ，６ｐｃＲはそれぞれ、ペン部６ｐの上面のうちプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲとグリップ部６ｇの間の位置に、ｘｚ平面を挟んで左右対称となるように配置される。また、グラブボタン６ｇｃは、グリップ部６ｇのペン先側側面のうち下側端部近傍の位置に配置される。また、タクトボタン６ｇｄＬ，６ｇｄＲはそれぞれ、グリップ部６ｇのペン先側側面のうちｚ方向に見てペン部６ｐと重なる位置に、ｘｚ平面を挟んで左右対称となるように配置される。右手でコントローラ６を把持しているユーザは、図３から理解されるように、中指によりグラブボタン６ｇｃの押下操作を、人差し指によりタクトボタン６ｇｄＲの押下操作を、親指によりタクトボタン６ｇｄＬの押下操作を、それぞれ行うことになる。

タクトトップボタン６ｇａは、長押しにより電源ボタンとして機能するスイッチである。また、ダイヤルボタン６ｇｂは回転可能に構成されたリング状の部材であり、操作状態として回転量を出力するように構成される。この回転量は、例えば選択中のオブジェクトを回転させるために使用される。タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの具体的な構造については、後ほど図１２及び図１３を参照しながら詳しく説明する。処理回路５０は、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの操作状態も検出し、検出した状態に基づく情報をコンピュータ２又は位置検出装置３に供給するよう構成される。コンピュータ２及び位置検出装置３はそれぞれ、こうして供給された情報に応じた処理を行う。

図４（ａ）に示すように、ダイヤルボタン６ｇｂはグリップ部６ｇの上側端部（グリップ部６ｇの長手方向の両端部のうちペン部６ｐの軸方向から近い方の端部）に配置されており、タクトトップボタン６ｇａはダイヤルボタン６ｇｂの中空部分に配置される。右手でコントローラ６を把持しているユーザは、図３から理解されるように、親指によりダイヤルボタン６ｇｂの回転操作及びタクトトップボタン６ｇａの押下操作を行うことになる。ただし、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂはユーザが親指を意図的にグリップ部６ｇの上側端部まで持ち上げなければ操作できない位置にあるため、通常状態では、ユーザの手によって隠されることなく露出している。

凹部６ｇｅは、図３に示すように、ユーザがコントローラ６を把持した場合に人差し指の付け根から親指の付け根にかけての部分がちょうど嵌まるように構成された部分であり、ペン部６ｐのペン尻に向かって開口するように形成される。コントローラ６にこの凹部６ｇｅを設けたことにより、コントローラ６を使用するユーザの疲れが軽減される。

図５、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７に示したハプティクス素子６ｇｆはハプティクスのための動作を行う素子であり、例えば振動素子によって構成される。図５に示すように、ハプティクス素子６ｇｆは、グリップ部６ｇ内においてユーザが握る部分の近傍に配置される。別の言い方をすれば、ハプティクス素子６ｇｆは、グリップ部６ｇのうちペン部６ｐと隣接する位置に設けられる。ハプティクス素子６ｇｆから見てグリップ部６ｇの反対側には凹部６ｇｅが位置しており、これにより、図３から理解されるように、ユーザの中指にハプティクスを与えることが可能とされている。

図８は、プレッシャーパッド６ｐｂＬの断面を含むコントローラ６の断面図である。また、図９は、図８に示したＡ－Ａ線におけるコントローラ６の断面図であり、図１０（ａ）は、図８に示したプレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造を模式的に示す図である。以下では、これらの図を参照しながらプレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造について説明するが、図９から理解されるように、プレッシャーパッド６ｐｂＲも同様の構造を有している。

図８、図９、及び図１０（ａ）に示すように、プレッシャーパッド６ｐｂＬは、表面部材１０と、静電タッチセンサ１１と、感圧センサ１３と、弾性体１２とが、ペン部６ｐの筐体に固定された設置台３０の上に配置された構成を有している。図９に示すように、設置台３０は筒状の形状を有しており、プレッシャーパッド６ｐｂＬはその外周面に配置される。なお、図１０（ａ）においては、弾性体１２の記載を省略している。この点は、後述する図１０（ｂ）～図１０（ｄ）においても同様である。

表面部材１０は、例えばプラスチックによって、表面をユーザが押しやすい形状に形成された部材である。静電タッチセンサ１１は、自己容量方式又は相互容量方式のタッチセンサであり、図１０（ａ）の例においては、表面部材１０の下面（内側の表面）に貼り付けられたリジッドフレキシブル基板又はフィルム上に搭載されている。なお、表面部材１０の下面に導電性のインクで印刷することにより、静電タッチセンサ１１を構成してもよい。静電タッチセンサ１１は、表面部材１０の表面にユーザの指が触れていること、及び、表面部材１０の表面内におけるその指の位置を検出する役割を果たす。

弾性体１２は、一端が表面部材１０に固定され、他端が設置台３０に固定された弾性部材であり、典型的には、図８に示すようにバネによって構成される。ただし、ゴムなど他の種類の弾性体によって弾性体１２を構成してもよい。感圧センサ１３は、押圧力によって抵抗値が変化するセンサであり、設置台３０の表面（外周面）に固定される。感圧センサ１３として具体的には、ストロークのあるセンサ（押したときに形状が変化するセンサ）と、ストロークのないセンサ（押したときに形状が変化しないセンサ）との両方を用いることが可能であるが、指の動きに伴ってコントローラ６自体が動いてしまうことを防止する観点から、後者を用いることが特に好適である。

表面部材１０、静電タッチセンサ１１（及びリジッドフレキシブル基板等）、及び感圧センサ１３は相互に固定されており、所定の範囲内で表面部材１０の表面の法線方向に移動可能に構成されるとともに、弾性体１２によって外向きに付勢されている。この付勢により、表面部材１０の表面に力が加わっていない場合には、感圧センサ１３と設置台３０の間に隙間が形成されている。一方、ユーザが表面部材１０を押圧することによって感圧センサ１３が下向きに移動すると、感圧センサ１３が設置台３０によって押圧され、感圧センサ１３の抵抗値が変化する。

図７に示した処理回路５０は、静電タッチセンサ１１の検出結果と、感圧センサ１３の抵抗値（以下「押圧値」という）とを取得することによって、プレッシャーパッド６ｐｂＬの検出結果を取得する。そして、取得した検出結果を示す情報を生成し、コンピュータ２に供給するよう構成される。

図１０（ｂ）は、プレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造の他の例を模式的に示す図である。同図に示すように、静電タッチセンサ１１の搭載されたリジッドフレキシブル基板又はフィルムを表面部材１０の上面（外側の表面）に貼り付けることとしてもよい。また、表面部材１０の上面に導電性のインクで印刷することにより、静電タッチセンサ１１を構成してもよい。

図１０（ｃ）は、プレッシャーパッド６ｐｂＬの断面構造のさらに他の例を模式的に示す図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の例によるプレッシャーパッド６ｐｂＬの平面図である。ただし、図１０（ｄ）においては、表面部材１０の記載を省略している。この例では、静電タッチセンサ１１の搭載されたリジッドフレキシブル基板又はフィルムをロの字型に形成し、中央の中空部分に感圧センサ１３が位置するように設置台３０の上面に貼り付けている。このようにすることで、表面部材１０の表面に静電タッチセンサ１１を配置することが難しい場合であっても、静電タッチセンサ１１を利用することが可能になる。この場合においても、設置台３０の上面に導電性のインクで印刷することにより、静電タッチセンサ１１を構成してもよい。

コントローラ６の処理回路５０は、無線通信回路５２を通じて、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲによって検出された情報、すなわち、プレッシャーパッド６ｐｂＲの静電タッチセンサ１１において検出される情報、プレッシャーパッド６ｐｂＲの感圧センサ１３によって検出される情報、プレッシャーパッド６ｐｂＬの静電タッチセンサ１１において検出される情報、又は、プレッシャーパッド６ｐｂＬの感圧センサ１３によって検出される情報を、コンピュータ２に送信する。そして、コンピュータ２は、プレッシャーパッド６ｐｂＲの静電タッチセンサ１１において検出される情報、又は、プレッシャーパッド６ｐｂＲの感圧センサ１３によって検出される情報に基づいて、プレッシャーパッド６ｐｂＲの感圧センサ１３によって検出される情報に関連する筆圧値を出力し、又は、プレッシャーパッド６ｐｂＬの感圧センサ１３によって検出される情報に関連する筆圧値を出力する。以下に、処理回路５０からプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの検出結果を示す情報の供給を受けたコンピュータ２によって実行される処理の一例を説明する。

図１１は、処理回路５０からプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの検出結果を示す情報の供給を受けたコンピュータ２によって実行される処理の一例を示す図である。なお、同図に示す処理は、コンピュータ２において動作するコントローラ６のデバイスドライバによって実行される処理であるとすることが好ましい。ただし、アプリケーションなど、デバイスドライバ以外のプログラムによって実行されることとしてもよい。

図１１において「右静電タッチ」はプレッシャーパッド６ｐｂＲの静電タッチセンサ１１において検出されるタッチ操作を指し、「右感圧タッチ」はプレッシャーパッド６ｐｂＲの感圧センサ１３によって検出される押圧操作を指し、「左静電タッチ」はプレッシャーパッド６ｐｂＬの静電タッチセンサ１１において検出されるタッチ操作を指し、「左感圧タッチ」はプレッシャーパッド６ｐｂＬの感圧センサ１３によって検出される押圧操作を指す。図１１に示すように、コンピュータ２はまず、右静電タッチ及び左静電タッチをオン（対応する情報の処理回路５０からの入力を受け付ける状態）とし、右感圧タッチ及び左感圧タッチをオフ（対応する情報の処理回路５０からの入力を無視する状態）とする（ステップＳ１）。

コンピュー２は、処理回路５０から供給される情報を参照することにより、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲそれぞれの静電タッチセンサ１１の検出結果を取得する（ステップＳ２）。そして、取得した検出結果を参照することにより、右静電タッチ又は左静電タッチが検出されたか否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、右静電タッチ又は左静電タッチのいずれも検出されていないと判定したコンピュータ２は、ステップＳ２に戻って処理を続ける。一方、左静電タッチが検出されたと判定したコンピュータ２は、右静電タッチ及び左静電タッチをオフとする一方、左感圧タッチをオンとする（ステップＳ４）。そして、処理回路５０から供給される情報を参照することによりプレッシャーパッド６ｐｂＬの感圧センサ１３の押圧値を取得し（ステップＳ５）、取得した押圧値が所定の閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定において上回っていると判定したコンピュータ２は、取得した押圧値を筆圧値としてアプリケーションに出力した後（ステップＳ７）、ステップＳ５に戻って次の押圧値を取得する。一方、ステップＳ６の判定において上回っていないと判定したコンピュータ２は、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

ステップＳ３において右静電タッチが検出されたと判定した場合のコンピュータ２の処理は、左右の違いを除き、左静電タッチが検出されたと場合と同様である。具体的に説明すると、コンピュータ２は、右静電タッチ及び左静電タッチをオフとする一方、右感圧タッチをオンとする（ステップＳ８）。そして、処理回路５０から供給される情報を参照することによりプレッシャーパッド６ｐｂＲの感圧センサ１３の押圧値を取得し（ステップＳ９）、取得した押圧値が所定の閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定において上回っていると判定したコンピュータ２は、取得した押圧値を筆圧値としてアプリケーションに出力した後（ステップＳ１１）、ステップＳ９に戻って次の押圧値を取得する。一方、ステップＳ１０の判定において上回っていないと判定したコンピュータ２は、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

コンピュータ２が以上のような処理を行うことにより、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲのうちユーザが最初に触れた一方の感圧センサ１３を有効にする一方、他方の感圧センサ１３を無効にすることができるので、ユーザは、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲを有するコントローラ６をストレスなく操作することが可能になる。詳しく説明すると、上述したようにストロークのない感圧センサ１３を用いる場合、ユーザが意識的に押圧しなくても、感圧センサ１３が反応してしまう場合がある。これはユーザにとってストレスになるが、図１１を参照して説明した処理によれば、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲのうちユーザが最初に触れた一方を静電タッチセンサ１１によって検出し、検出した一方のみの感圧センサ１３を有効にしているので、上記のような感圧センサ１３の反応を抑止し、ユーザのストレスを軽減することが可能になる。

図１２は、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの断面図である。また、図１３（ａ）～図１３（ｄ）は、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの構造を示す分解斜視図である。初めに図１２を参照すると、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂは、ペン部６ｐの筐体に固定された平坦な表面を有する設置台３１の上に配置される。ダイヤルボタン６ｇｂは、エンコーダ２０及び回転体２１を含んで構成され、タクトトップボタン６ｇａは、タクトスイッチ２２、カバー２３、弾性体２４、押し子２５、及びレンズ２６を有して構成される。押し子２５の上面には、上述した１以上のＬＥＤ（コンピュータ２による検出の対象となる１以上のＬＥＤ）のうちの１つであるＬＥＤ２７が設置される。

回転体２１は、設置台３１の中心部を中心として配置されたリング形状の部材であり、ユーザ操作により中心の周りを回動可能に構成される。エンコーダ２０は回転体２１の回転量を検出する装置であり、図１３（ｂ）に示すように、設置台３１の中心を囲むように配置された円形の部材によって構成される。エンコーダ２０の外周は回転体２１の内周と係合しており、エンコーダ２０は、この係合を通じて回転体２１の回転量を検出するよう構成される。カバー２３はエンコーダ２０の上面を覆う部材であり、設置台３１及びエンコーダ２０に対して固定される。

タクトスイッチ２２は押圧によってオンオフ可能に構成されたスイッチであり、図１３（ａ）に示すように、略円形の設置台３１の中央に配置される。弾性体２４は、一端がカバー２３の上面に固定され、他端が押し子２５の下面に固定された弾性部材であり、典型的には、図１３（ｂ）に示すようにバネによって構成される。ただし、ゴムなど他の種類の弾性体によって弾性体２４を構成してもよい。

押し子２５は、レンズ２６の表面の押圧力をタクトスイッチ２２に伝えるための硬質部材である。また、レンズ２６は、レンズ２６は透明かつ硬質な材料によって構成された半球状の部材であり、タクトトップボタン６ｇａの上面を構成している。レンズ２６を透明材料により構成しているのは、レンズ２６の下に配置されたＬＥＤ２７をコントローラ６の外部から見ることができるようにし、それによって、コンピュータ２がカメラ４ａ～４ｃの映像内でＬＥＤ２７の光を確認できるようにするためである。

押し子２５及びレンズ２６は互いに固定されており、所定の範囲内で設置台３０の法線方向に移動可能に構成されるとともに、弾性体２４によって外向きに付勢されている。この付勢力により、レンズ２６に力が加わっていない場合には、タクトスイッチ２２は押し子２５によって押圧されていない状態となる。一方、ユーザがレンズ２６を押圧することによってレンズ２６及び押し子２５が下向きに移動すると、タクトスイッチ２２が押し子２５によって押圧され、タクトスイッチ２２のオンオフ状態が切り替わる。

図７に示した処理回路５０は、エンコーダ２０によって検出された回転量及びタクトスイッチ２２のオンオフ状態を取得することによって、タクトトップボタン６ｇａ及びダイヤルボタン６ｇｂの操作状態を取得する。そして、取得した操作状態を示す情報を生成し、コンピュータ２に供給するよう構成される。

以上説明したように、本実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６によれば、重量部品であるバッテリ６ｇｇがペン部６ｐではなくグリップ部６ｇ内に配置される。したがって、重量のバランスが改善するので、グリップ部６ｇを握って操作を行う場合にユーザが感じる違和感を軽減することが可能になる。

また、本実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６によれば、凹部６ｇｅから見てグリップ部６ｇの反対側にハプティクス素子６ｇｆを設けたので、ユーザの中指に好適にハプティクスを与えることが可能になる。

また、本実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６によれば、静電タッチセンサ１１及び感圧センサ１３を含むプレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲを設けたので、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの表面にユーザの指が触れていること、及び、表面内におけるその指の位置を検出するとともに、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲの表面に加わっている圧力を検出し、検出の結果を３Ｄオブジェクトのレンダリングのために使用することが可能になる。

また、本実施の形態によるグリップ付きペン型コントローラ６によれば、通常状態ではユーザの手によって隠されることなく露出しているグリップ部６ｇの上側端部にタクトトップボタン６ｇａを設け、その中にＬＥＤ２７を配置したので、コンピュータ２がコントローラ６のトラッキングに失敗する可能性を低減することが可能になる。

また、本実施の形態によるトラッキングシステム１によれば、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲのうちユーザが最初に触れた一方の感圧センサ１３を有効にする一方、他方の感圧センサ１３を無効にすることができるので、ユーザは、プレッシャーパッド６ｐｂＬ，６ｐｂＲを有するコントローラ６をストレスなく操作できるようになる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

１ トラッキングシステム
２ コンピュータ
３ 位置検出装置
４ａ～４ｃ カメラ
５ ヘッドマウントディスプレイ
６ グリップ付きペン型コントローラ
６ｇ グリップ部
６ｇａ タクトトップボタン
６ｇｂ ダイヤルボタン
６ｇｃ グラブボタン
６ｇｄＬ，６ｇｄＲ タクトボタン
６ｇｅ 凹部
６ｇｆ ハプティクス素子
６ｇｇ バッテリ
６ｇｈ メインボード
６ｐ ペン部
６ｐａ ニブ
６ｐｂＬ，６ｐｂＲ プレッシャーパッド
６ｐｃＬ，６ｐｃＲ シフトボタン
６ｐｄ ＵＳＢコネクタ
６ｐｅ ペン先電極
６ｐｆ プリント回路基板アセンブリ
６ｐｇ フレキシブルプリント回路基板
１０ 表面部材
１１ 静電タッチセンサ
１２ 弾性体
１３ 感圧センサ
２０ エンコーダ
２１ 回転体
２２ タクトスイッチ
２３ カバー
２４ 弾性体
２５ 押し子
２６ レンズ
３０，３１ 設置台
５０ 処理回路
５１ 筆圧センサ
５２ 無線通信回路
５３ 電源回路
６０ デスク
６１ デスクチェア
１０１ ＣＰＵ
１０２ 記憶装置
１０３ 入力装置
１０４ 出力装置
１０５ 通信装置

Claims (10)

1. サーフェイスから離れた空中でのユーザによる操作に応じて変わる圧力に基づいてＸＲ空間における３Ｄオブジェクトの線の太さを制御するためのコントローラであり、
   筐体と、
   前記筐体に設けられる第１のプレッシャーパッドであり、前記３Ｄオブジェクトの線の太さを変えるときに前記ユーザの第１の指による前記空中での操作に応じて変わる圧力を検出する第１のプレッシャーパッドと、
   前記筐体に設けられる第２のプレッシャーパッドであり、前記３Ｄオブジェクトの線の太さを変えるときに前記ユーザの第２の指による前記空中での操作に応じて変わる圧力を検出する第２のプレッシャーパッドと、
   前記筐体に設けられるグリップ部であり前記ユーザの掌が当接するグリップ部と、を有し、
   前記第１のプレッシャーパッドは、前記ユーザの掌が前記グリップ部に当接する状態であり前記ユーザが前記第１の指および前記第２の指で前記第１のプレッシャーパッドおよび前記第２のプレッシャーパッドを摘む状態において前記ユーザの前記第１の指と触れる位置に設けられ、
   前記第２のプレッシャーパッドは、前記ユーザの掌が前記グリップ部に当接する状態であり前記ユーザが前記第１の指および前記第２の指で前記第１のプレッシャーパッドおよび前記第２のプレッシャーパッドを摘む状態において前記ユーザの前記第２の指と触れる位置に設けられる、
   コントローラ。
2. 前記第１の指は前記ユーザの親指であり、
   前記第２の指は前記ユーザの人差し指である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記第１のプレッシャーパッドで検出された圧力又は前記第２のプレッシャーパッドで検出された圧力である第１の圧力を送信する第１の通信部、
   を有する請求項１に記載のコントローラ。
4. 前記第１の通信部は、前記第１の圧力に基づいて前記ＸＲ空間における前記３Ｄオブジェクトの線の太さを制御するコンピュータに、前記第１の圧力を送信する通信部である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のコントローラ。
5. 前記第１のプレッシャーパッドは、第１の静電タッチセンサ及び第１の感圧センサを含み、
   前記第２のプレッシャーパッドは、第２の静電タッチセンサ及び第２の感圧センサを含む、
   請求項１に記載のコントローラ。
6. 前記筐体の先端に加わる第２の圧力を検出する第２のセンサと、
   前記第１の通信部から独立して動作する通信部であり、前記第２のセンサによって検出された前記第２の圧力を送信する第２の通信部と、
   をさらに有する請求項３に記載のコントローラ。
7. 前記第２の圧力は、前記先端が前記サーフェイスに接触する場合に前記サーフェイスによって前記先端に加えられる圧力である、
   請求項６に記載のコントローラ。
8. 前記第２の通信部は、前記第２の圧力を外部装置に送信する通信部である、
   請求項６に記載のコントローラ。
9. 前記外部装置は、前記先端に前記第２の圧力を加える装置を含む、
   請求項８に記載の位置指示装置。
10. 前記外部装置は、前記第２の圧力に基づいて前記ＸＲ空間における前記３Ｄオブジェクトの線の太さを制御する装置を含む、
    請求項８に記載のコントローラ。

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