WO2013114792A1 - 触感呈示装置および触感呈示方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記従来の技術では、パネルの特性およびタッチ位置に適した周波数でパネルを振動させることができるので、より強い触感をユーザに効率的に呈示することができる。しかし、パネルにタッチしているユーザに触感を呈示する際に、単に強い触感を呈示するだけでは、タッチに適した触感を呈示できない場合がある。
図1は、実施の形態1における触感呈示装置100の構成図である。この触感呈示装置100は、パネルをタッチしているユーザに触感を呈示する。
図2は、実施の形態1におけるパネル101の平面図である。パネル101は、ユーザからタッチ入力を受け付ける。また、パネル101は、パネル101の表面をタッチしているユーザに触感を呈示するための振動を伝達する。さらに、パネル101には、画像表示部103によって画像が表示される。
位置取得部102は、ユーザがパネル101をタッチした際、そのパネル101上のタッチされた位置(タッチ位置)を取得する。以下において、時間的に前後してタッチされた2つのタッチ位置を、第1タッチ位置および第2タッチ位置と区別する場合がある。
画像表示部103は、例えばGPU(Graphics Processing Unit)であり、画像をパネル101に表示する。画像表示部103は、例えば図3に示すようなストライプ模様の画像をパネル101に表示する。
画像特徴抽出部104は、パネル101に表示されている画像の特徴を抽出する。画像の特徴は、例えばテクスチャ情報あるいは形状情報である。具体的には、画像の特徴は、画像の空間周波数あるいは輝度などである。
速度算出部105は、ユーザによるタッチの移動速度(タッチ速度)を算出する。具体的には、速度算出部105は、例えば位置取得部102により取得された第1タッチ位置および第2タッチ位置の各々がタッチされた時刻(タッチ時刻)を取得することで、タッチ速度を算出する。より具体的には、速度算出部105は、例えば、時刻tにタッチされた第2タッチ位置(xt、yt)と、時刻(t-Δt)にタッチされた第1タッチ位置(xt-1、yt-1)とを用いて、式(2)に従ってタッチ速度を算出する。
圧力測定部106は、位置取得部102により取得されたタッチ位置におけるタッチの圧力(タッチ圧力)を測定する。或いは、圧力測定部106は、タッチ位置の指の接触面積から圧力を推定しても良い。
変調信号生成部107は、画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴を用いて変調信号を生成する。画像の特徴としては、例えば、画像の空間周波数または輝度などが用いられる。具体的には、変調信号生成部107は、例えば、画像特徴抽出部104が抽出した画像の特徴に応じた周波数の成分を有する変調信号を生成する。例えば、変調信号生成部107は、画像の特徴と周波数とが対応付けられたテーブル、または、画像の特徴と周波数との関係を示す数式などを参照して、画像の特徴に応じた周波数を決定する。
搬送信号生成部108は、パネル101を振動させるための搬送信号を生成する。すなわち、搬送信号生成部108は、パネル101の振動特性に応じた周波数の成分を有する搬送信号を生成する。つまり、搬送信号生成部108は、パネル101の振動に適した周波数の成分を有する搬送信号を生成する。具体的には、搬送信号生成部108は、例えば、式(6)に示すように、周波数Fcの正弦波を搬送信号scとして生成する。
変調部109は、搬送信号生成部108により生成された搬送信号を、変調信号生成部107により生成された変調信号を用いて変調する。具体的には、変調部109は、例えば振幅変調(AM:Amplitude Modulation)を行う。より具体的には、変調部109は、例えば式(7)のように、搬送信号の振幅変調を行ってもよい。
アクチュエータ110は、変調部109により変調された搬送信号(触感信号)により駆動され、パネル101を振動させる。パネル101を振動させることによりユーザに触感が呈示される。つまり、アクチュエータ110は、変調された搬送信号に従ってパネル101を振動させることによりユーザに触感を呈示する。
位置取得部102は、パネル101上のユーザによりタッチされた位置(タッチ位置)を所定の時間間隔で取得する。
位置取得部102は、ステップS101で取得されたタッチ位置に応じて触感呈示が必要か否かを判断する。
画像表示部103は、位置取得部102により取得されたタッチ位置に応じてパネル101上に表示している画像の状態を変更する。
画像特徴抽出部104は、パネル101上に表示されている画像の特徴を所定の時間間隔で抽出する。
変調信号生成部107は、ステップS104で抽出された画像の特徴を用いて変調信号を生成する。
搬送信号生成部108は、パネル101を振動させるための搬送信号を生成する。
変調部109は、ステップS106で生成された搬送信号を、ステップS105で生成された変調信号を用いて変調する。
アクチュエータ110は、ステップS107で変調された搬送信号(触感信号)に従ってパネル101を振動させることにより、ユーザに触感を呈示する。
次に、実施の形態2について図面を用いて具体的に説明する。
搬送周波数記憶部211は、搬送信号の周波数を画像の特徴毎に記憶する。
搬送周波数決定部212は、画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴に対応する周波数を搬送周波数記憶部211から取得する。
搬送信号生成部208は、搬送周波数決定部212により決定された周波数の成分を有する搬送信号を生成する。つまり、搬送信号生成部208は、例えば、画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴に応じた周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成する。具体的には、搬送信号生成部208は、例えば、画像の空間周波数が高いほど高い周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成する。より具体的には、搬送信号生成部208は、例えば、パネル101の複数の共振周波数の中から空間周波数が高いほど高い共振周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成する。
位置取得部102はタッチ位置を取得する。
位置取得部102は、触感呈示が必要か否かを判断する。
画像表示部103は、必要に応じて、表示されている画像を更新する。
画像特徴抽出部104は、画像表示部103が表示している画像の特徴を抽出する。
搬送周波数決定部212は、画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴に基づいて、搬送信号の周波数を決定する。例えば、搬送周波数決定部212は、画像の空間周波数が高いほど周波数が高くなるように搬送信号の周波数を決定する。
画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴と、位置取得部102により取得されたタッチ位置とに基づいて触感信号が生成される。具体的には、変調信号生成部107は、画像の特徴量に対応する周波数の成分を有する変調信号を生成する。さらに、搬送信号生成部208は、搬送周波数決定部212により決定された周波数の成分を有する搬送信号を生成する。そして、変調部109は、変調信号を用いて搬送信号を振幅変調することにより触感信号を生成する。
アクチュエータ110は、ステップS206で生成された触感信号を用いて駆動される。つまり、アクチュエータ110は、触感信号に従ってパネル101を振動させることにより、ユーザに触感を呈示する。
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、画像に含まれるオブジェクトの硬さに応じて搬送信号の周波数が変化する点が実施の形態1と異なる。
弾性率記憶部313は、弾性率[Pa]を画像の特徴毎に記憶している。
弾性率決定部314は、硬さ取得部の一例である。弾性率決定部314は、画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴に基づいて弾性率を決定する。つまり、弾性率決定部314は、抽出された画像の特徴に対応する弾性率を弾性率記憶部313から取得する。
搬送周波数記憶部311は、搬送信号の周波数を弾性率毎に記憶している。つまり、搬送周波数記憶部311は、複数の弾性率にそれぞれ対応付けて複数の周波数を記憶している。
搬送周波数決定部312は、弾性率決定部314により決定された弾性率に基づいて搬送信号の周波数を決定する。具体的には、搬送周波数決定部312は、決定された弾性率に対応する周波数を、搬送周波数記憶部311から取得する。
搬送信号生成部308は、搬送周波数決定部312により決定された周波数の成分を有する搬送信号を生成する。つまり、搬送信号生成部308は、画像に含まれるオブジェクトの硬さを表す値が大きいほど高い周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成する。
位置取得部102は、タッチ位置を取得する。
位置取得部102は、触感呈示が必要か否かを判断する。
画像表示部103は、必要に応じて、表示されている画像を更新する。
画像特徴抽出部104は、画像表示部103が表示している画像の特徴を抽出する。
弾性率決定部314は、画像の特徴に基づいて、弾性率記憶部313から弾性率を取得する。
搬送周波数決定部312は、弾性率に基づいて、搬送信号の周波数を決定する。具体的には、搬送周波数決定部312は、弾性率が大きいほど搬送信号の周波数が高くなるように、搬送信号の周波数を決定する。逆に、搬送周波数決定部312は、弾性率が小さいほど搬送信号の周波数が低くなるように、搬送信号の周波数を決定する。
画像特徴抽出部104により抽出された画像の特徴と、位置取得部102により取得されたタッチ位置と、搬送周波数決定部312により決定された搬送周波数とに基づいて触感信号が生成される。具体的には、変調信号生成部107は、画像特徴量(空間周波数)に対応する周波数の成分を有する変調信号を生成する。さらに、搬送信号生成部308は、搬送周波数決定部312によって決定された周波数の成分を有する搬送信号を生成する。そして、変調部109は、変調信号を用いて搬送信号を振幅変調することにより触感信号を生成する。
アクチュエータ110は、ステップS307で生成された触感信号を用いて駆動される。つまり、アクチュエータ110は、触感信号に従ってパネル101を振動させることにより、ユーザに触感を呈示する。
位置取得部102は、所定の時間間隔でパネル101上のタッチ位置を取得する。つまり、位置取得部102は、パネル101上の、ユーザによりタッチされた第1タッチ位置と、第1タッチ位置がタッチされた後にユーザによりタッチされた第2タッチ位置とを取得する。
速度算出部105は、第1タッチ位置から第2タッチ位置へのタッチの移動速度(タッチ速度)を算出する。
変調信号生成部407は、タッチ速度が大きいほど高い周波数の成分を有する変調信号を生成する。具体的には、変調信号生成部407は、例えば式(11)に示すように、タッチ速度vに比例定数k(k>0)で比例する周波数の正弦波を変調信号smとして生成する。
搬送信号生成部108は、パネル101を振動させるための搬送信号を生成する。例えば、搬送信号生成部108は、パネル101の共振周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成する。なお、搬送信号生成部108は、パネル101の共振周波数とは異なる周波数の成分を有する信号を搬送信号として生成してもよい。つまり、搬送信号生成部108は、ユーザが触覚により知覚できる周波数の成分を有する搬送信号を生成すればよい。
変調部109は、変調信号を用いて搬送信号を変調することにより触感信号を生成する。具体的には、変調部109は、例えば、式(7)または式(8)に示すように触感信号を生成する。
アクチュエータ110は、変調された搬送信号(触感信号)に従ってパネル101を振動させることにより、ユーザに触感を呈示する。
101 パネル
102 位置取得部
103 画像表示部
104 画像特徴抽出部
105 速度算出部
106 圧力測定部
107、407 変調信号生成部
108、208、308 搬送信号生成部
109 変調部
110 アクチュエータ
110A 第1アクチュエータ
110B 第2アクチュエータ
211、311 搬送周波数記憶部
212、312 搬送周波数決定部
313 弾性率記憶部
314 弾性率決定部
Claims (15)
- パネルをタッチしたユーザに触感を呈示する触感呈示装置であって、
パネルと、
前記パネル上の位置であって前記ユーザによりタッチされた位置である第1タッチ位置と、前記パネル上の位置であって前記第1タッチ位置がタッチされた後に前記ユーザによりタッチされた位置である第2タッチ位置とを取得する位置取得部と、
前記第1タッチ位置から前記第2タッチ位置へのタッチの移動速度を算出する速度算出部と、
前記移動速度が大きいほど高い周波数の成分を有する変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記パネルを振動させるための搬送信号を生成する搬送信号生成部と、
生成された前記搬送信号を、前記変調信号を用いて変調する変調部と、
変調された前記搬送信号に従って前記パネルを振動させることにより、前記ユーザに触感を呈示するアクチュエータと、を備える
触感呈示装置。 - 前記触感呈示装置は、さらに、
前記パネルに画像を表示する画像表示部と、
前記パネルに表示された画像の特徴を抽出する画像特徴抽出部とを備え、
前記変調信号生成部は、前記移動速度が大きいほど高い周波数であって前記画像の特徴に応じた周波数の成分を有する前記変調信号を生成する
請求項1に記載の触感呈示装置。 - 前記画像特徴抽出部は、前記画像の空間周波数を前記画像の特徴として抽出し、
前記変調信号生成部は、前記移動速度が大きいほど高く、かつ前記空間周波数が高いほど高い周波数の成分を有する前記変調信号を生成する
請求項2に記載の触感呈示装置。 - 前記画像特徴抽出部は、前記画像の一部の領域であって前記第2タッチ位置を含む領域から前記画像の特徴を抽出する
請求項2または3に記載の触感呈示装置。 - 前記画像特徴抽出部は、前記移動速度が大きいほど広い前記領域から前記画像の特徴を抽出する
請求項4に記載の触感呈示装置。 - 前記画像特徴抽出部は、前記パネルに表示された画像が更新されるたびに、前記画像の特徴を抽出し、
前記変調信号生成部は、前記画像の特徴が抽出されるたびに、前記変調信号を生成する
請求項2~5のいずれか1項に記載の触感呈示装置。 - 前記搬送信号生成部は、前記画像の特徴に応じた周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項2~6のいずれか1項に記載の触感呈示装置。 - 前記画像特徴抽出部は、前記画像の空間周波数を前記画像の特徴として抽出し、
前記搬送信号生成部は、前記空間周波数が高いほど高い周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項7に記載の触感呈示装置。 - 前記触感呈示装置は、さらに
前記パネルの複数の共振周波数の中から前記空間周波数が高いほど高い共振周波数を前記搬送信号のための周波数と決定する搬送周波数決定部を備え、
前記搬送信号生成部は、決定された前記共振周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項8に記載の触感呈示装置。 - 前記搬送信号生成部は、前記パネルの共振周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項1~6のいずれか1項に記載の触感呈示装置。 - 前記搬送信号生成部は、前記パネルの複数の共振周波数のうちの前記第2タッチ位置に対応する共振周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項10に記載の触感呈示装置。 - 前記触感呈示装置は、さらに、
前記画像に含まれるオブジェクトの硬さを表す値を取得する硬さ取得部を備え、
前記搬送信号生成部は、前記硬さを表す値が大きいほど高い周波数の成分を有する信号を前記搬送信号として生成する
請求項1~6のいずれか1項に記載の触感呈示装置。 - 前記触感呈示装置は、さらに、
前記第2タッチ位置におけるタッチの圧力を測定する圧力測定部を備え、
前記変調信号生成部は、測定された前記圧力が大きいほど高い周波数の成分を有する前記変調信号を生成する
請求項1~12のいずれか1項に記載の触感呈示装置。 - パネルをタッチしているユーザに触感を呈示する触感呈示方法であって、
前記パネル上の位置であって前記ユーザによりタッチされた位置である第1タッチ位置と、前記パネル上の位置であって前記第1タッチ位置がタッチされた後に前記ユーザによりタッチされた位置である第2タッチ位置とを取得する位置取得ステップと、
前記第1タッチ位置から前記第2タッチ位置へのタッチの移動速度を算出する速度算出ステップと、
前記移動速度が大きいほど高い周波数の成分を有する変調信号を生成する変調信号生成ステップと、
前記パネルを振動させるための搬送信号を生成する搬送信号生成ステップと、
生成された前記搬送信号を、前記変調信号を用いて変調する変調ステップと、
変調された前記搬送信号に従って前記パネルを振動させることにより、前記ユーザに触感を呈示する触感呈示ステップと、を含む
触感呈示方法。 - 請求項14に記載の触感呈示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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