WO2022224578A1 - コントローラ及びコンピュータ - Google Patents

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WO2022224578A1
WO2022224578A1 PCT/JP2022/006951 JP2022006951W WO2022224578A1 WO 2022224578 A1 WO2022224578 A1 WO 2022224578A1 JP 2022006951 W JP2022006951 W JP 2022006951W WO 2022224578 A1 WO2022224578 A1 WO 2022224578A1
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pen
grip
pressure
computer
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博史 宗像
潤 長谷川
風太 井股
潤吏 藤岡
雄太 佐藤
清一 坂井
亮一 菊池
直也 西澤
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株式会社ワコム
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    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the present invention relates to a controller and a computer, and in particular, a space configured by XR technology such as VR (Virtual Reality), AR (Augmented Reality), MR (Mixed Reality), and SR (Substitutional Reality) (hereinafter referred to as "XR space").
  • XR space a space configured by XR technology such as VR (Virtual Reality), AR (Augmented Reality), MR (Mixed Reality), and SR (Substitutional Reality)
  • controllers used within and computers capable of communicating with such controllers.
  • Patent Document 1 discloses an example of a pen-type controller.
  • a pen-type controller may have a built-in battery.
  • the power supplied from this battery is used for the operation of the integrated circuit, communication by the short-range wireless communication system, and the like.
  • the pen-type controller with a built-in battery had a problem that the weight was not well-balanced, and the user felt uncomfortable when using it.
  • one of the objects of the present invention is to provide a controller that can reduce the discomfort felt by the user.
  • Another object of the present invention is to provide a computer that operates based on information transmitted from a controller having multiple pressure pads.
  • a controller is a controller including a pen portion formed in a pen shape, a grip portion intersecting the axial direction of the pen portion, and a battery arranged in the grip portion.
  • a computer is a controller including a pen portion formed in the shape of a pen, a grip portion intersecting the axial direction of the pen portion, and a battery arranged in the grip portion.
  • the pen unit includes a first pressure pad including a first capacitive touch sensor and a first pressure sensor and a second pressure pad including a second capacitive touch sensor and a second pressure sensor; and a processor, wherein the processor receives information received by the communication unit and the first static The information received by the communication unit based on the information detected by the electric touch sensor or the information received by the communication unit and detected by the second electrostatic touch sensor, the first Control to output a writing pressure value related to the pressure value detected by the pressure sensor, or a writing pressure value related to the pressure value detected by the second pressure sensor that is information received by the communication unit It is a computer that controls to output
  • the first aspect of the present invention it is possible to provide a controller that can reduce discomfort felt by the user.
  • FIG. 1 is a diagram showing a usage state of a tracking system 1 including a pen-type controller 6 with a grip according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a computer 2
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing a state in which a user holds the controller 6 with his or her right hand
  • (a) and (b) are perspective views of the controller 6 seen from different angles.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the controller 6 corresponding to line AA shown in FIG. 3;
  • (a) and (b) are exploded perspective views showing the internal structure of the controller 6 viewed from different angles.
  • 2 is a schematic block diagram showing functional blocks of a controller 6;
  • FIG. 1 is a diagram showing a usage state of a tracking system 1 including a pen-type controller 6 with a grip according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a computer 2
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of controller 6 including a cross-section of pressure pad 6pbL.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the controller 6 along line AA shown in FIG. 8.
  • FIG. 9A is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. 8, and
  • FIG. 9B schematically shows another example of the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. 9(c) is a diagram schematically showing still another example of the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. 8, and (d) is a plane view of the pressure pad 6pbL according to the example of (c). It is a diagram.
  • FIG. 9A is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. 8
  • FIG. 9B schematically shows another example of the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. 9(c) is a diagram schematically
  • FIG. 10 is a diagram showing processing executed by the computer 2 that receives information indicating detection results of the pressure pads 6pbL and 6pbR from the processing circuit 50;
  • 6 is a cross-sectional view of a tact top button 6ga and a dial button 6gb;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing structures of a tact top button 6ga and a dial button 6gb;
  • FIG. 1 is a diagram showing a usage state of a tracking system 1 including a pen-type controller 6 with a grip according to this embodiment.
  • the tracking system 1 includes a controller 6, a computer 2, a position detection device 3, three cameras 4a to 4c, and a head mounted display 5.
  • FIG. The computer 2, the position detection device 3, the cameras 4a to 4c, the head-mounted display 5, and the controller 6 are configured to communicate with each other by wire or wirelessly.
  • the user uses the tracking system 1 while sitting on the desk chair 61, wearing the head mounted display 5 on the head, and holding the controller 6 in the right hand.
  • An XR space rendered by the computer 2 is displayed on the display surface of the head-mounted display 5, and the user operates the controller 6 above the desk 60 while viewing this XR space.
  • the controller 6 is a pen-shaped device having a pen with a grip, and controls 3D objects displayed in the XR space (specifically, drawing 3D objects, moving 3D objects, etc.). .
  • the controller 6 is used to perform 2D input using the position detection device 3 .
  • the computer 2 in the example of FIG. 1, is configured by a notebook personal computer placed in the center of the desk 60.
  • the computer 2 does not necessarily have to be placed in the center of the desk 60, and may be placed at a position where it can communicate with the position detection device 3, the cameras 4a to 4c, the head-mounted display 5, and the controller 6.
  • FIG. the computer 2 may be configured by various types of computers such as a desktop personal computer, a tablet personal computer, a smart phone, a server computer, etc., in addition to the notebook personal computer.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer 2.
  • the computer 2 comprises a CPU (Central Processing Unit) 101 , a storage device 102 , an input device 103 , an output device 104 and a communication device 105 .
  • CPU Central Processing Unit
  • the CPU 101 is a processor that controls each part of the computer 2 and reads and executes various programs stored in the storage device 102 . Processing executed by the computer 2, which will be described later, is realized by the CPU 101 executing a program stored in the storage device 102. FIG.
  • the storage device 102 includes a main storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and an auxiliary storage device such as a hard disk, and stores the operating system of the computer 2, various programs for executing various applications, and A device that serves to store data used by the programs of
  • main storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory)
  • auxiliary storage device such as a hard disk
  • the input device 103 is a device that receives a user's input operation and supplies it to the CPU 101, and includes, for example, a keyboard, a mouse, and a touch panel.
  • the output device 104 is a device that outputs the processing result of the CPU 101 to the user, and includes, for example, a display and a speaker.
  • the communication device 105 is a device for communicating with external devices including the position detection device 3, the cameras 4a to 4c, the head mounted display 5, and the controller 6, and exchanges data with these devices under the control of the CPU 101. send and receive
  • the computer 2 periodically detects the positions and tilts of the head mounted display 5, the controller 6, and the position detection device 3 based on the images captured by the cameras 4a to 4c, thereby tracking their movements.
  • Position and tilt detection is specifically performed using one or more LEDs attached to the surfaces of the head-mounted display 5, the controller 6, and the position detection device 3, respectively. That is, the computer 2 is configured to detect the position and tilt of each device by detecting the light emitted by these LEDs in the images captured by the cameras 4a to 4c.
  • the computer 2 generates an XR space and a 3D object to be displayed therein based on the movement of each device being tracked and the state of each switch (described later) provided on the controller 6, and generates the generated XR space and A process of rendering a 3D object and transmitting it to the head mounted display 5 is performed.
  • the head-mounted display 5 plays a role of displaying the XR space including one or more 3D objects by displaying the rendered image transmitted from the computer 2 .
  • the position detection device 3 is composed of a tablet arranged on the upper surface of the desk 60 at a position corresponding to the front side of the computer 2 when viewed from the user.
  • the position detection device 3 does not necessarily have to be placed at this position, and may be placed within reach of the user sitting on the desk chair 61 .
  • the position detection device 3 and the computer 2 may be configured by an integrated device such as a tablet terminal.
  • the position detection device 3 has a function of periodically detecting the position of the pen tip of the controller 6 on the touch surface and sequentially transmitting the detected position to the computer 2 .
  • the computer 2 generates and renders stroke data that constitutes a 2D object or a 3D object based on the transmitted positions. This rendering includes a process of controlling the thickness or transparency of the line to be drawn according to the pen pressure value described later.
  • a specific method of position detection by the position detection device 3 is not particularly limited, it is preferable to use, for example, an active electrostatic method or an electrostatic induction method.
  • the cameras 4a to 4c are image capturing devices for capturing still images or moving images, respectively, and are configured to sequentially supply images obtained by capturing to the computer 2.
  • the camera 4a is positioned facing the user with the desk 60 interposed therebetween, the camera 4b is positioned above the user's left side, and the camera 4c is positioned above the user's right side.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the user holds the controller 6 with his/her right hand.
  • 4(a) and 4(b) are perspective views of the controller 6 viewed from different angles
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the controller 6 corresponding to line AA shown in FIG. 6A and 6B are exploded perspective views showing the internal structure of the controller 6 viewed from different angles
  • FIG. 7 is a schematic block diagram showing functional blocks of the controller 6. As shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the controller 6 will be described in detail with reference to these figures.
  • the controller 6 includes a pen portion 6p formed in a pen shape and a pen portion 6p having a longitudinal direction intersecting the axial direction of the pen portion 6p. and a fixed grip portion 6g.
  • the controller 6 is gripped in such a manner that the grip portion 6g is gripped with the thumb, index finger, and middle finger.
  • the axial direction of the pen portion 6p will be referred to as the x direction
  • the direction in the plane formed by the x direction and the longitudinal direction of the grip portion 6g and perpendicular to the x direction will be referred to as the z direction
  • a direction orthogonal to each of the x-direction and the z-direction is called a y-direction.
  • a nib 6pa is provided at the pen tip of the pen portion 6p, and left and right pressure pads 6pbL and 6pbR and left and right shift buttons 6pcL and 6pcR are provided on the side surfaces. and a USB (Universal Serial Bus) connector 6pd.
  • the grip portion 6g is provided with a tact top button 6ga, a dial button 6gb, a grab button 6gc, left and right tact buttons 6gdL and 6gdR, and a concave portion 6ge. In addition to these, as shown in FIGS.
  • the pen portion 6p contains a pen tip electrode 6pe, a printed circuit board assembly 6pf, and a flexible printed circuit board 6pg. is arranged, and a haptic element 6gf, a battery 6gg, and a main board 6gh are arranged inside the grip portion 6g.
  • the printed circuit board assembly 6pf is a core part of the controller 6, and the controller 6 is manufactured by mounting other parts on the printed circuit board assembly 6pf as a finished product.
  • the controller 6 functionally includes a processing circuit 50, a writing pressure sensor 51, a wireless communication circuit 52, and a power supply circuit 53.
  • the processing circuit 50 is configured by an integrated circuit mounted in the printed circuit board assembly 6pf
  • the wireless communication circuit 52 and the power supply circuit 53 are configured by integrated circuits mounted on the flexible printed circuit board 6pg.
  • a processing circuit 50 functions as a central processing unit of the controller 6, and includes pressure pads 6pbL, 6pbR, shift buttons 6pcL, 6pcR, tact top button 6ga, dial button 6gb, grab button 6gc, tact buttons 6gdL, 6gdR, pen pressure.
  • the processing according to the signal received from the position detection device 3 or the computer 2 includes processing for generating and returning a signal according to the received signal and control of the haptic element 6gf.
  • Processing circuitry 50 also controls the lighting state of each of one or more LEDs mounted on the surface of controller 6 .
  • the wireless communication circuit 52 is a circuit that performs wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) and wireless LAN (Local Area Network).
  • the processing circuit 50 uses this wireless communication circuit 52 to communicate with the computer 2 shown in FIG.
  • the nib 6pa is a substantially rod-shaped member that constitutes the pen tip, and is arranged so that the tip slightly protrudes from the housing of the pen part 6p while being biased toward the tip.
  • the rear end of the nib 6pa is in contact with the writing pressure sensor 51.
  • the writing pressure sensor 51 is a sensor that detects the pressure applied to the tip of the nib 6pa by detecting this movement, and plays a role of notifying the processing circuit 50 of the detected pressure value as a "writing pressure value". .
  • the pen tip electrode 6pe is a conductor arranged so as to surround the nib 6pa as shown in FIGS. 5, 6(a) and 6(b). is electrically connected to The processing circuit 50 transmits and receives signals to and from the position detection device 3 via the pen tip electrode 6pe.
  • the position detection device 3 detects the position of the nib 6pa on the touch surface and obtains the writing pressure value from the processing circuit 50 based on the signals thus transmitted and received.
  • the USB connector 6pd is a connector that can be connected with a USB cable, and is connected to the processing circuit 50 and the power supply circuit 53 .
  • the processing circuit 50 is configured to update its firmware externally via a USB cable.
  • the power supply circuit 53 is configured to charge the battery 6gg with power supplied from the outside through the USB cable.
  • the power supply circuit 53 and the battery 6gg are connected by wiring extending from the flexible printed circuit board 6pg to the main board 6gh.
  • the charged battery 6gg serves to provide operating power to components within the controller 6, including processing circuitry 50 and haptic elements 6gf.
  • the battery 6gg would be provided at a position within the pen portion 6p.
  • battery 6gg is provided at a position within grip portion 6g.
  • the battery 6gg is positioned below the printed circuit board assembly 6pf arranged in the pen portion 6p (seeing from the printed circuit board assembly 6pf, the pen portion 6p on the far side from the axial direction).
  • the battery 6gg is positioned between the haptic element 6gf and the recess 6ge.
  • the portion of the pen portion 6p and the grip portion 6g above the portion gripped by the user can be made lighter than before, so that the user can grip the grip portion 6g to move the controller 6. It is possible to reduce the sense of incongruity when performing an operation.
  • Each of the pressure pads 6pbL and 6pbR includes a touch sensor for detecting that the user's finger is touching the surface and the position of the finger within the surface, and a pressure sensor for detecting pressure applied to the surface.
  • the detection results of the pressure pads 6pbL and 6pbR are supplied to the computer 2 through the processing circuit 50 and used for various processing.
  • the pressure detected by the pressure sensor is used for selection and drawing on the application. For example, like the pen pressure value described above, it is used to control the thickness or transparency of lines to be drawn according to the pressure.
  • the information indicating whether or not there is a touch detected by the touch sensor is used to determine whether the output of the pressure sensor is on or off, and to perform a light double-tap.
  • the pressure pads 6pbL and 6pbR are arranged symmetrically with respect to the xz plane at positions closer to the pen tip than the grip 6g on the upper surface of the pen portion 6p. be.
  • a user holding the controller 6 with the right hand operates the pressure pad 6pbL with the thumb and the pressure pad 6pbR with the index finger, as can be understood from FIG.
  • the shift buttons 6pcL and 6pcR, the grab button 6gc, and the tact buttons 6gdL and 6gdR are switches that can be turned on and off.
  • the shift buttons 6pcL and 6pcR are assigned to application menus, respectively.
  • a grab button 6gc is used to grab and move an object.
  • the tact buttons 6gdL and 6gdR are used for button assistance such as the right mouse button.
  • the processing circuitry 50 is also configured to detect the operating states of these switches and to supply information based on the detected states to the computer 2 or the position detection device 3 .
  • the computer 2 and the position detection device 3 each perform processing according to the information thus supplied.
  • the shift buttons 6pcL and 6pcR are positioned on the upper surface of the pen portion 6p between the pressure pads 6pbL and 6pbR and the grip portion 6g so as to be symmetrical with respect to the xz plane.
  • the grab button 6gc is arranged at a position near the lower end of the pen tip side surface of the grip portion 6g.
  • the tactile buttons 6gdL and 6gdR are arranged symmetrically with respect to the xz plane at positions overlapping the pen portion 6p when viewed in the z direction on the side surface of the pen tip side of the grip portion 6g.
  • the user holding the controller 6 with the right hand presses the grab button 6gc with the middle finger, the tact button 6gdR with the index finger, and the tact button 6gdL with the thumb. , respectively.
  • the tact top button 6ga is a switch that functions as a power button when pressed for a long time.
  • the dial button 6gb is a rotatable ring-shaped member, and is configured to output the amount of rotation as an operating state. This rotation amount is used, for example, to rotate the selected object. Specific structures of the tact top button 6ga and the dial button 6gb will be described later in detail with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the processing circuit 50 is also configured to detect operating states of the tact top button 6ga and the dial button 6gb, and to supply information based on the detected states to the computer 2 or the position detecting device 3.
  • FIG. The computer 2 and the position detection device 3 each perform processing according to the information thus supplied.
  • the dial button 6gb is arranged at the upper end portion of the grip portion 6g (the end portion closer to the pen portion 6p in the axial direction of the longitudinal direction end portions of the grip portion 6g).
  • the tact top button 6ga is arranged in the hollow portion of the dial button 6gb.
  • the user holding the controller 6 with the right hand rotates the dial button 6gb and presses the tact top button 6ga with the thumb.
  • the tact top button 6ga and the dial button 6gb are positioned so that they cannot be operated unless the user intentionally lifts the thumb up to the upper end of the grip portion 6g, they are normally exposed without being hidden by the user's hand. ing.
  • the concave portion 6ge is a portion configured so that when the user grips the controller 6, the portion from the base of the index finger to the base of the thumb is just fitted. It is formed so as to open toward it. By providing the recess 6ge in the controller 6, fatigue of the user using the controller 6 is reduced.
  • a haptic element 6gf shown in FIGS. 5, 6(a), 6(b), and 7 is an element that operates for haptics, and is configured by, for example, a vibrating element. As shown in FIG. 5, the haptic element 6gf is arranged in the grip portion 6g in the vicinity of the portion that is gripped by the user. In other words, the haptic element 6gf is provided in the grip portion 6g at a position adjacent to the pen portion 6p. Opposite the grip portion 6g from the haptic element 6gf is a recess 6ge which, as can be seen from FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view of the controller 6 including a section of the pressure pad 6pbL.
  • 9 is a cross-sectional view of the controller 6 taken along line AA shown in FIG. 8, and
  • FIG. 10(a) is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL shown in FIG. .
  • the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL will be described below with reference to these drawings, but as can be understood from FIG. 9, the pressure pad 6pbR also has a similar structure.
  • the pressure pad 6pbL includes a surface member 10, an electrostatic touch sensor 11, a pressure-sensitive sensor 13, and an elastic body 12. It has a configuration arranged on an installation stand 30 fixed to the housing. As shown in FIG. 9, the installation table 30 has a cylindrical shape, and the pressure pad 6pbL is arranged on its outer peripheral surface. Note that the elastic body 12 is omitted in FIG. 10(a). This point also applies to FIGS. 10(b) to 10(d), which will be described later.
  • the surface member 10 is a member whose surface is formed in a shape that is easy for the user to press, for example, from plastic.
  • the electrostatic touch sensor 11 is a self-capacitance or mutual-capacitance touch sensor, and in the example of FIG. mounted on top.
  • the electrostatic touch sensor 11 may be configured by printing conductive ink on the lower surface of the surface member 10 .
  • the capacitive touch sensor 11 serves to detect the touch of the user's finger on the surface of the surface member 10 and the position of the finger within the surface of the surface member 10 .
  • the elastic body 12 is an elastic member having one end fixed to the surface member 10 and the other end fixed to the installation table 30, and is typically composed of a spring as shown in FIG.
  • the elastic body 12 may be composed of other types of elastic bodies such as rubber.
  • the pressure sensor 13 is a sensor whose resistance value changes depending on the pressing force, and is fixed to the surface (peripheral surface) of the installation table 30 .
  • the pressure sensor 13 both a sensor with a stroke (sensor whose shape changes when pressed) and a sensor without a stroke (sensor whose shape does not change when pressed) can be used. However, it is particularly preferable to use the latter from the viewpoint of preventing the controller 6 itself from moving with the movement of the finger.
  • the surface member 10, the electrostatic touch sensor 11 (and the rigid flexible substrate, etc.), and the pressure sensor 13 are fixed to each other, and are configured to be movable in the normal direction of the surface of the surface member 10 within a predetermined range. and is urged outward by the elastic body 12 . Due to this biasing, a gap is formed between the pressure sensor 13 and the mounting base 30 when no force is applied to the surface of the surface member 10 . On the other hand, when the user presses the surface member 10 to move the pressure sensor 13 downward, the pressure sensor 13 is pressed by the mounting table 30 and the resistance value of the pressure sensor 13 changes.
  • the processing circuit 50 shown in FIG. 7 acquires the detection result of the pressure pad 6pbL by acquiring the detection result of the electrostatic touch sensor 11 and the resistance value of the pressure sensor 13 (hereinafter referred to as "pressure value"). do. Then, information indicating the obtained detection result is generated and supplied to the computer 2 .
  • FIG. 10(b) is a diagram schematically showing another example of the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL.
  • a rigid flexible substrate or film on which the electrostatic touch sensor 11 is mounted may be attached to the upper surface (outer surface) of the surface member 10 .
  • the electrostatic touch sensor 11 may be configured by printing conductive ink on the upper surface of the surface member 10 .
  • FIG. 10(c) is a diagram schematically showing still another example of the cross-sectional structure of the pressure pad 6pbL.
  • FIG. 10(d) is a plan view of the pressure pad 6pbL according to the example of FIG. 10(c). However, the illustration of the surface member 10 is omitted in FIG. 10(d).
  • a rigid flexible substrate or film on which the electrostatic touch sensor 11 is mounted is formed in a square shape, and is attached to the upper surface of the installation table 30 so that the pressure sensor 13 is positioned in the central hollow portion. there is By doing so, even if it is difficult to dispose the electrostatic touch sensor 11 on the surface of the surface member 10, the electrostatic touch sensor 11 can be used.
  • the electrostatic touch sensor 11 may be configured by printing conductive ink on the upper surface of the installation table 30 .
  • the processing circuit 50 of the controller 6 transmits information detected by the pressure pads 6pbL and 6pbR, that is, information detected by the electrostatic touch sensor 11 of the pressure pad 6pbR and the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbR, through the wireless communication circuit 52. , information detected by the electrostatic touch sensor 11 of the pressure pad 6pbL, or information detected by the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbL is transmitted to the computer 2. Then, the computer 2 detects by the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbR based on the information detected by the electrostatic touch sensor 11 of the pressure pad 6pbR or the information detected by the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbR.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of processing executed by the computer 2 that receives information indicating the detection results of the pressure pads 6pbL and 6pbR from the processing circuit 50.
  • FIG. It is preferable that the processing shown in FIG. However, it may be executed by a program other than the device driver, such as an application.
  • the computer 2 acquires the detection results of the electrostatic touch sensors 11 of the pressure pads 6pbL and 6pbR by referring to the information supplied from the processing circuit 50 (step S2). Then, by referring to the acquired detection result, it is determined whether or not a right electrostatic touch or a left electrostatic touch has been detected (step S3).
  • step S3 the computer 2 that determines that neither the right electrostatic touch nor the left electrostatic touch has been detected returns to step S2 to continue processing.
  • the computer 2 having determined that the left electrostatic touch has been detected, turns off the right electrostatic touch and the left electrostatic touch, and turns on the left pressure-sensitive touch (step S4).
  • the pressure value of the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbL is obtained by referring to the information supplied from the processing circuit 50 (step S5), and it is determined whether or not the obtained pressure value exceeds a predetermined threshold value. (step S6).
  • the computer 2 which has determined that it exceeds the pressure value in this determination, outputs the acquired pressure value to the application as the pen pressure value (step S7), and then returns to step S5 to acquire the next pressure value. On the other hand, if the computer 2 determines that it is not exceeded in the determination of step S6, it returns to step S1 and repeats the process.
  • step S3 The processing of the computer 2 when it is determined in step S3 that the right electrostatic touch has been detected is the same as when the left electrostatic touch has been detected, except for the difference between the left and right.
  • the computer 2 turns off the right electrostatic touch and the left electrostatic touch, and turns on the right pressure-sensitive touch (step S8).
  • the pressure value of the pressure sensor 13 of the pressure pad 6pbR is obtained by referring to the information supplied from the processing circuit 50 (step S9), and it is determined whether or not the obtained pressure value exceeds a predetermined threshold value. (step S10).
  • the computer 2 which has determined that it exceeds the pressure value in this determination, outputs the obtained pressure value to the application as the writing pressure value (step S11), and then returns to step S9 to obtain the next pressure value. On the other hand, if the computer 2 determines that it is not exceeded in the determination of step S10, it returns to step S1 and repeats the process.
  • one of the pressure sensors 13 of the pressure pads 6pbL and 6pbR touched first by the user is enabled, while the other pressure sensor 13 is disabled. Therefore, the user can operate the controller 6 having the pressure pads 6pbL and 6pbR without stress. More specifically, when the pressure-sensitive sensor 13 having no stroke is used as described above, the pressure-sensitive sensor 13 may react even if the user does not consciously press it. This is stressful for the user, but according to the processing described with reference to FIG. Since the pressure sensor 13 is enabled, it is possible to suppress the reaction of the pressure sensor 13 as described above and reduce the user's stress.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the tact top button 6ga and the dial button 6gb.
  • 13(a) to 13(d) are exploded perspective views showing the structures of the tact top button 6ga and the dial button 6gb.
  • the dial button 6gb includes an encoder 20 and a rotating body 21, and the tact top button 6ga includes a tact switch 22, a cover 23, an elastic body 24, a pusher 25, and a lens .
  • An LED 27 that is one of the above-described one or more LEDs (one or more LEDs to be detected by the computer 2) is installed on the upper surface of the pusher 25 .
  • the rotator 21 is a ring-shaped member arranged around the center of the installation table 31, and configured to be rotatable around the center by user operation.
  • the encoder 20 is a device for detecting the amount of rotation of the rotating body 21, and as shown in FIG.
  • the outer circumference of the encoder 20 is engaged with the inner circumference of the rotating body 21, and the encoder 20 is configured to detect the amount of rotation of the rotating body 21 through this engagement.
  • the cover 23 is a member that covers the upper surface of the encoder 20 and is fixed to the installation base 31 and the encoder 20 .
  • the tactile switch 22 is a switch that can be turned on and off by pressing, and is arranged in the center of a substantially circular mounting base 31, as shown in FIG. 13(a).
  • the elastic body 24 is an elastic member having one end fixed to the upper surface of the cover 23 and the other end fixed to the lower surface of the pusher 25, and is typically constituted by a spring as shown in FIG. 13(b). be.
  • the elastic body 24 may be composed of other types of elastic bodies such as rubber.
  • the pusher 25 is a hard member for transmitting the pressing force on the surface of the lens 26 to the tact switch 22 .
  • the lens 26 is a hemispherical member made of a transparent and hard material, and constitutes the upper surface of the tact top button 6ga. Constructing the lens 26 from a transparent material allows the LEDs 27 located under the lens 26 to be visible from the outside of the controller 6, thereby allowing the computer 2 to see the LEDs 27 in the images of the cameras 4a-4c. This is so that the light of the
  • the pusher 25 and the lens 26 are fixed to each other, configured to be movable in the normal direction of the installation table 30 within a predetermined range, and urged outward by the elastic body 24 . Due to this biasing force, the tact switch 22 is not pressed by the pusher 25 when no force is applied to the lens 26 . On the other hand, when the user presses the lens 26 and the lens 26 and the pusher 25 move downward, the tactile switch 22 is pushed by the pusher 25, and the on/off state of the tact switch 22 is switched.
  • the processing circuit 50 shown in FIG. 7 acquires the operation states of the tact top button 6ga and the dial button 6gb by acquiring the amount of rotation detected by the encoder 20 and the on/off state of the tact switch 22. Then, information indicating the acquired operation state is generated and supplied to the computer 2 .
  • the battery 6gg which is a heavy component, is arranged not in the pen portion 6p but in the grip portion 6g. Therefore, since the weight balance is improved, it is possible to reduce the sense of discomfort felt by the user when performing operations by gripping the grip portion 6g.
  • the haptic element 6gf is provided on the opposite side of the grip portion 6g when viewed from the concave portion 6ge. Become.
  • the pen-type controller 6 with a grip since the pressure pads 6pbL and 6pbR including the electrostatic touch sensor 11 and the pressure sensor 13 are provided, the surface of the pressure pads 6pbL and 6pbR is touched by the user's finger. and the position of the finger within the surface, as well as the pressure exerted on the surface of the pressure pads 6pbL, 6pbR, and using the results of the detection for the rendering of the 3D object. becomes possible.
  • the tact top button 6ga is provided at the upper end of the grip portion 6g which is normally exposed without being hidden by the user's hand.
  • the placement of the LED 27 makes it possible to reduce the possibility that the computer 2 will fail to track the controller 6 .
  • one of the pressure sensors 13 of the pressure pads 6pbL and 6pbR touched first by the user is enabled, while the other pressure sensor 13 is disabled. Therefore, the user can operate the controller 6 having the pressure pads 6pbL and 6pbR without stress.

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Abstract

【課題】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。 【解決手段】本発明によるグリップ付きペン型コントローラ6は、ペン形状に形成されたペン部6pと、ペン部6pの軸方向と交差するグリップ部6gと、グリップ部6g内に配置されるバッテリ6ggと、を含む。

Description

コントローラ及びコンピュータ
 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 (16)

  1.  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。
  2.  前記バッテリは、前記グリップ部の長手方向に沿って、前記グリップ部内に配置される、
     請求項1に記載のコントローラ。
  3.  前記グリップ部は、前記ペン部の軸方向から近い第1の端部を含む第1の部分及び前記ペン部の軸方向から遠い第2の端部を含む第2の部分を有し、
     前記バッテリは、前記グリップ部の前記第2の部分内に配置される
     請求項1又は2に記載のコントローラ。
  4.  前記ペン部は、回路を有し、
     前記バッテリは、前記回路に電力を供給する、
     請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコントローラ。
  5.  ハプティクス素子をさらに有し、
     前記ハプティクス素子は、前記グリップ部内に配置される、
     請求項1又は2に記載のコントローラ。
  6.  前記ハプティクス素子は、前記グリップ部内においてユーザが握る部分の近傍に配置される、
     請求項5に記載のコントローラ。
  7.  前記ハプティクス素子は、前記ペン部と隣接する前記グリップ部内の位置に配置される、
     請求項5又は6に記載のコントローラ。
  8.  前記グリップ部は、前記ペン部のペン先側に位置する第1の側面および前記ペン部のペンリア側に位置する第2の側面を有し、
     前記ハプティクス素子は、前記第1の側面の近傍に配置される、
     請求項5乃至7のいずれか一項に記載のコントローラ。
  9.  前記グリップ部は、前記ペン部の軸方向から近い第1の端部を含む第1の部分および前記ペン部の軸方向から遠い第2の端部を含む第2の部分を有し、
     前記ハプティクス素子は、前記グリップ部の前記第2の部分内に配置される
     請求項5乃至8に記載のコントローラ。
  10.  前記グリップ部は、前記第2の側面の近傍に設けられる凹部を有する、
     請求項8に記載のコントローラ。
  11.  前記バッテリは、前記ハプティクス素子と前記凹部との間に配置される
     請求項10記載のコントローラ。
  12.  前記ペン部は、静電タッチセンサ及び感圧センサを含むプレッシャーパッドを有する、
     請求項1乃至11のいずれか一項に記載のコントローラ。
  13.  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、
     請求項1乃至11のいずれか一項に記載のコントローラ。
  14.  前記グリップ部はユーザによって押圧可能に構成されたボタンを有し、
     前記ボタンは、
      オンオフ可能に構成されたタクトスイッチと、
      コンピュータによる当該コントローラの検出のためのLEDと、を含む、
     請求項1乃至13のいずれか一項に記載のコントローラ。
  15.  前記ボタンの上面は透明部材によって構成され、
     前記LEDは前記透明部材の下に配置される、
     請求項14に記載のコントローラ。
  16.  請求項13に記載の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。
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