JPWO2014034049A1 - スタイラス検出装置およびスタイラス検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、スタイラス検出装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
本発明の一態様に係るスタイラス検出装置は、典型的には、ユーザが把持するスタイラスの位置の経時変化を検出することにより、当該経時変化の変化方向および変化量に応じて表示部に表示させるポインタの位置を経時的に変更するための入力装置、いわゆるポインティングデバイスである。
上記実施の形態1に係るスタイラス検出装置100では、対象面110と表示部140の表示面とが一致した構成であるがこの構成に限らない。例えば、図5に示すように、対象面110と表示部140aとが別体の構成であるスタイラス検出装置100aとしてもよい。この場合に、対象面110は、例えば、ホワイトボードの表面や、机の天面などに設定されることが考えられる。
上記実施の形態1に係るスタイラス検出装置100では、スタイラス103の軸の三次元空間上の位置および姿勢を検出することにより、スタイラスの軸が指す方向を示す直線と、対象面110との交点を指示位置として導出する。このように、スタイラス検出装置100では、スタイラス103が指した対象面110上の位置を認識するため、二次元的な位置が入力されるが、三次元上の位置を検出できるような構成のスタイラス検出装置100bであってもよい。
上記実施の形態1、変形例1または変形例2に係るスタイラス検出装置100、100a、100b、100cでは言及していないが、図9に示すように、指示位置検出部123、123bにより検出された指示位置に対応した表示部140の所定位置に表示されるポインタが移動したときの軌跡411を、表示部140に表示させるような形態のスタイラス検出装置100dとしてもよい。なお、図9は、実施の形態1の変形例3に係るスタイラス検出装置100dの構成を示す図である。
上記変形例3では、機能設定部129の機能設定を圧力検出部による圧力の有無、スイッチのオンオフの状態などに応じて行っているが、これに限らない。機能設定部129は、例えば、第一カメラ101および第二カメラ102により撮影された画像上のスタイラス103の外観に応じて、上述したような機能の設定を行うようにしてもよい。なお、変形例4での機能と描画形態との関係については、変形例3で記載したことと同様であるためここでは説明を省略する。
上記実施の形態1、または変形例1〜4に係る、スタイラス検出装置100、100a〜100dでは、言及していないが、複数のユーザがそれぞれスタイラス103、103bを持っている場合に、それぞれのユーザごとに異なる描画形態で描画させる構成のスタイラス検出装置100eとしてもよい。例えば、図10に示すスタイラス検出装置100eのように、入力処理部120eの制御部121eは、さらに、ユーザ選択部130を有する。ユーザ選択部130は、スタイラスの軸を複数検出した場合に、表示処理部124eは、検出した複数のスタイラス401、402の指示位置ごとにそれぞれ異なる描画形態で表示部140に描画結果を表示させる。つまり、複数のユーザが、それぞれスタイラス401、402を持って、対象面110に対してスタイラス401、402をそれぞれ動かすことにより描画する場合に、スタイラス401、402の軸の傾きおよび位置に応じて描画形態をそれぞれのスタイラス401、402に設定することが考えられる。
上記実施の形態1では、言及していないが、図13に示すような、赤外線をスタイラスに照射させることによりスタイラス103の検出精度を向上させる構成のスタイラス検出装置200としてもよい。なお、以下では、実施の形態1で説明したスタイラス検出装置100と異なる構成のみを説明する。スタイラス検出装置200は、さらに、照射部250を備える。照射部250は、第一カメラ101および第二カメラ102の撮影対象となる空間に赤外線を照射する。そして、表示部140aは、照射部250が照射する赤外線の周波数帯域とは異なる周波数帯域の光を外部に発光する。このとき表示部140aの構成は、表示部140aの発光部が発光する光の周波数帯域を赤外線とは異なる周波数帯域としてもよいし、表示部140aの表示面に赤外線の波長を外部に通過させないバンドパスフィルタを装着する構成としてもよい。
上記実施の形態1および2では、言及していないが、例えば図15に示すような複数のLED251などのような複数の光源からなる照射部250を用いて赤外線をスタイラスに照射させるような構成の場合に、照射部250による照射に係るエネルギー効率がよくなるように照射部250から発光される光量を制御するための照射制御部322を有する入力処理部320を備えるスタイラス検出装置300としてもよい。なお、以下では、実施の形態1で説明したスタイラス検出装置100と異なる構成のみを説明する。
100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、200、300、300a スタイラス検出装置
101 第一カメラ
102 第二カメラ
103、103a、103b スタイラス
105 撮像素子
105a RGBセンサ
105b IRセンサ
110 対象面
120、120b、120c、120d、120e、120f、220、320 入力処理部
121、121b、121c、121d、121e、121f、221、321、321a 制御部
122 軸検出部
123、123b 指示位置検出部
124、124b、124c、124d、124e 表示処理部
125、125b、125c、125e、125f 記憶部
126 後端部検出部
127 編み状態判定部
128 指示提示部
129 機能設定部
130 ユーザ選択部
131 発光認識部
140、140a 表示部
201 第一平面
202 第二平面
210 直線
211 第一軸
212 第二軸
221 制御部
222 モード切換部
250 照射部
251 光源
301 第一画像
302 第二画像
322 照射制御部
323 撮影制御部
401 第一スタイラス
402 第二スタイラス
410、411、412、413 軌跡
421 第一発光部
422 第二発光部
700 指示内容
Claims (25)
- スタイラスが指す位置である指示位置を検出するスタイラス検出装置であって、
第一カメラと、
前記第一カメラとは異なる位置に配置され、前記第一カメラの撮影対象の少なくとも一部を撮影する第二カメラと、
前記第一カメラおよび前記第二カメラによりそれぞれ撮影された2枚の画像を用いて前記スタイラスの軸の三次元上の位置および姿勢を検出する軸検出部と、前記軸検出部により三次元上の位置および姿勢が検出された前記スタイラスの軸が指す方向を示す直線と、前記第一カメラおよび前記第二カメラに対して予め定められた位置関係にある対象面との交点を前記指示位置として算出する指示位置検出部とを有する制御部と、を備える
スタイラス検出装置。 - 前記軸検出部は、
前記第一カメラにより撮影された第一画像上の前記スタイラスの軸である第一軸と、前記第二カメラにより撮影された第二画像上の前記スタイラスの軸である第二軸とを算出し、
算出した前記第一軸および前記第一カメラの位置が通る第一平面と、算出した前記第二軸および前記第二カメラの位置が通る第二平面とを算出し、
算出した前記第一平面と前記第二平面とが交わる交線を前記スタイラスの軸の三次元上の位置および姿勢として検出する
請求項1に記載のスタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、表示部を備え、
前記制御部は、さらに、前記指示位置検出部により算出された指示位置に対応する前記表示部の所定位置にポインタを表示させる表示処理部を有する
請求項1または2に記載のスタイラス検出装置。 - 前記対象面は、前記表示部の表示面であり、
前記表示処理部は、前記指示位置に一致するように、前記ポインタを前記表示部に一致させる
請求項3に記載のスタイラス検出装置。 - 前記対象面は、前記表示部の表示面とは異なる物理的な面である
請求項1から3のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - 前記対象面は、仮想的な面である
請求項1から3のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - スタイラスが指す三次元空間での位置である指示位置を検出するスタイラス検出装置であって、
第一カメラと
前記第一カメラとは異なる位置に配置され、前記第一カメラの撮影対象の少なくとも一部を撮影する第二カメラと、
前記スタイラスの長さを予め記憶している記憶部と、
前記第一カメラおよび前記第二カメラによりそれぞれ撮影された2枚の画像を用いて前記スタイラスの軸の三次元上の位置および姿勢を検出する軸検出部と、前記第一カメラおよび前記第二カメラによりそれぞれ撮影された2枚の画像を用いて前記スタイラスの後端部の位置を検出する後端部検出部と、検出された前記スタイラスの軸の三次元上の位置および姿勢、並びに、前記スタイラスの後端部の位置と、前記記憶部により予め記憶されている前記スタイラスの長さとから前記スタイラスの先端部の三次元空間での位置を前記指示位置として算出する指示位置検出部とを有する制御部と、を備える
スタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、表示部を備え、
前記制御部は、さらに、前記指示位置検出部により算出された前記指示位置に対応する前記表示部の所定位置に表示されるポインタが移動したときの軌跡を、前記表示部に表示させる表示処理部を有する
請求項1または7に記載のスタイラス検出装置。 - 前記制御部は、さらに、前記指示位置の軌跡を第一描画形態で描画する第一機能と、当該軌跡を前記第一描画形態とは異なる第二描画形態で描画する第二機能とのうちの一つの機能に設定する機能設定部を有し、
前記表示処理部は、前記第一機能および前記第二機能のうちで前記機能設定部により設定された機能に応じて前記軌跡の表示処理を行う
請求項8に記載のスタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、前記スタイラスに設けられ、前記スタイラスにユーザからの圧力が加えられたことを検出する圧力検出部を備え、
前記機能設定部は、圧力が加えられたことを前記圧力検出部が検出しているときに前記第一機能に設定し、圧力が加えられたことを前記圧力検出部が検出していないときに前記第二機能に設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、前記スタイラスに設けられ、オンオフ可能なスイッチを備え、
前記機能設定部は、前記スイッチがオンのときに前記第一機能に設定し、前記スイッチがオフのときに前記第二機能に設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記機能設定部は、前記第一カメラまたは前記第二カメラにより撮影された画像上の前記スタイラスの外観に応じて、前記第一機能および前記第二機能のうちの一つの機能に設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記機能設定部は、検出された前記スタイラスの軸の傾きに応じて、前記第一機能および前記第二機能のうちの一つの機能に設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記機能設定部は、検出された前記スタイラスの軸と前記対象面との角度が大きくなるほど、細くまたは太く描画されるように機能を設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記機能設定部は、前記スタイラスの軸の傾き、前記ポインタの位置、または前記スタイラスの後端部の位置の単位時間あたりの変位量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記第一機能および前記第二機能のうちの一つの機能に設定する
請求項9に記載のスタイラス検出装置。 - 前記制御部は、さらに、前記スタイラスの軸を複数検出した場合に、検出した複数のスタイラスの指示位置ごとにそれぞれ異なる描画形態で描画させるユーザ選択部を有する
請求項1から15のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - さらに、
前記表示処理により描画の表示を行う表示部と、
前記第一カメラおよび前記第二カメラの撮影対象となる空間に赤外線を照射する照射部と、を備え
前記表示部は、前記照射部が照射する赤外線の周波数帯域とは異なる周波数帯域の光を発光する
請求項1から16のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - さらに、
前記第一カメラおよび前記第二カメラの撮影対象となる空間に赤外線を照射する照射部を備え、
前記第一カメラまたは前記第二カメラの撮像素子は、RGBを検出するRGBセンサと、赤外線を検出するIRセンサとを有し、
前記制御部は、さらに、
前記第一カメラおよび前記第二カメラが毎秒nフレーム(nは自然数)のキャプチャを行う場合、
前記照射部による照射を行いつつ前記IRセンサによるIR検出を行い、当該IR検出の間に少なくとも1/nフレームのタイミングで前記RGBセンサによるRGB検出を行う第一モードと、
前記RGB検出を行い、当該RGB検出の間に少なくとも1/nフレームのタイミングで前記照射部による照射および前記IR検出を行う第二モードと、を切り換えるモード切換部を有し、
前記モード切換部は、前記第一カメラまたは前記第二カメラが配置された環境における外光の光強度が予め定められた閾値よりも小さい場合に前記第一モードに切り換え、当該環境における外光の光強度が前記予め定められた閾値よりも大きい場合に第二モードに切り換える
請求項1から16のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、前記第一カメラおよび前記第二カメラの撮影対象となる空間に赤外線を照射する複数の光源を有する照射部を備え、
前記制御部は、さらに、前記複数の光源のうち、検出した前記スタイラスの位置を照射する第一光源の光量よりも、前記第一光源以外の光源の光量を低下させる照射制御部を有する
請求項1から18のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - 前記制御部は、さらに、検出したスタイラスの単位時間あたりの移動量が予め定められた閾値以下の場合に、前記第一カメラおよび前記第二カメラの撮影に係るフレームレートを小さくし、前記単位時間あたりの移動量が前記閾値を超える場合に、前記フレームレートを大きくする撮影制御部を有する
請求項1から19のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - 前記スタイラス検出装置は、さらに、異なる複数の第一タイミングの第一発光パターンで発光する第一発光部を有する第一スタイラスと、前記第一発光パターンとは異なる第二発光パターンで発光する第二発光部を有する第二スタイラスとを備え、
前記制御部は、さらに、前記第一タイミングと、前記第二発光パターンの発光タイミングである複数の第二タイミングとを含む複数のタイミングで前記第一カメラおよび前記第二カメラに撮影させ、前記第一タイミングで撮影した画像において発光している発光部を有するスタイラスを前記第一スタイラスであると認識し、前記第二タイミングで撮影した画像において発光している発光部を有するスタイラスを前記第二スタイラスであると認識する発光認識部を有する
請求項1から20のいずれか1項に記載のスタイラス検出装置。 - 前記制御部は、さらに、
前記第一カメラおよび前記第二カメラによって撮影された画像をクロスシミュレーションによって解析することにより得られる糸の形状情報と、推定した前記スタイラスの軸および前記先端部の位置とに基づいて現在の編み状態を判定する編み状態判定部と、
前記編み状態判定部により判定された現在の編み状態と、予め設計された編み物の設計情報とを比較することにより、次にどのように編むかを指示するための指示内容を算出し、前記指示内容を表示させる指示提示部と、を有する
請求項7に記載のスタイラス検出装置。 - スタイラスが指す位置である指示位置を検出するスタイラス検出方法であって、
第一カメラと、前記第一カメラとは異なる位置に配置され、前記第一カメラの撮影対象の少なくとも一部を撮影する第二カメラとにより同一のタイミングで撮影された少なくとも一対の画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにおいて取得された少なくとも一対の画像を用いて、当該タイミングにおける前記スタイラスの軸を検出する軸検出ステップと、
前記軸検出ステップにおいて検出された前記スタイラスの軸に一致する直線と、前記第一カメラおよび前記第二カメラに対して予め定められた位置関係にある面との交点を前記指示位置として算出する指示位置検出ステップと、を含む
スタイラス検出方法。 - 請求項23に記載のスタイラス検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- スタイラスが指す位置である指示位置を検出するスタイラス検出装置を構成する集積回路であって、
第一カメラと、
前記第一カメラとは異なる位置に配置され、前記第一カメラの撮影対象の少なくとも一部を撮影する第二カメラと、
前記第一カメラおよび前記第二カメラによりそれぞれ撮影された2枚の画像を用いて前記スタイラスの軸の三次元上の位置および姿勢を検出する軸検出部と、前記軸検出部により三次元上の位置および姿勢が検出された前記スタイラスの軸が指す方向を示す直線と、前記第一カメラおよび前記第二カメラに対して予め定められた位置関係にある対象面との交点を前記指示位置として算出する指示位置検出部とを有する制御部と、を備える
集積回路。
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