(57)【要約】      （修正有）【課題】描画時にペン先が振動する場合、描かれる線がギザギザにならないように、振動に起因して描画が困難になることを抑制することのできる描画装置を提供する。【解決手段】描画装置と描画対象との接触を検知する接触検知部５と、前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す描画モードが設定され、前記描画装置と前記描画対象との接触が検知され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、駆動部２を駆動させる駆動制御部を更に備える。【選択図】図１
2014222492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画装置の筐体の先端部から１０〜８０ｍｍの範囲の前記筐体に、前記描画装置を振動させる駆動部を備える
ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記描画装置と描画対象との接触を検知する接触検知部と、
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す描画モードが設定され、前記描画装置と前記描画対象との接触が検知され、かつ前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されている場合に、前記駆動部を駆動させる駆動制御部を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は
前記描画装置が前記描画対象に対して描画の軌跡を残す設定である描画モードでない場合、前記描画装置と描画対象との接触が検知されていない場合、及び前記描画装置の前記描画対象における移動が検知されていない場合の少なくとも１つを満たす場合に、前記駆動部の駆動を停止させる
ことを特徴とする請求項２記載の描画装置。
【請求項４】
前記駆動部は、振動の周波数のピークを１０〜３００Ｈｚに少なくとも１つ有する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の描画装置。
【請求項５】
前記駆動部と前記描画装置の筐体との間に、前記駆動部による振動の伝達を緩和する緩衝材が設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の描画装置。
【請求項６】
前記駆動部は回転振動子であり、前記回転振動子は回転の向きを交互に繰り返して振動する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記駆動制御部は、選択された描画装置の種類に応じて、前記駆動部を振動させる振動パターンを制御する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の描画装置。
【請求項８】
前記描画装置の移動時にランダムノイズ音を発生させる音出力部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の描画装置。
【請求項９】
前記音出力部を制御する音制御部を更に備え、音制御部は、検知された前記描画装置の移動の速度、加速度、及び移動方向の少なくとも１つに応じて、前記ランダムノイズ音の振動の大きさ、及び振動数の少なくとも１つを変化させる
ことを特徴とする請求項８に記載の描画装置。
【請求項１０】
前記音制御部は、選択された描画装置の種類に応じて、前記ランダムノイズ音の振動の大きさ、及び振動数の少なくとも１つを変化させる
ことを特徴とする請求項９に記載の描画装置。
【請求項１１】
描画装置の筐体の先端部から１０〜８０ｍｍの範囲の前記筐体に、前記描画装置を振動させる駆動部を備える描画装置と、
前記描画装置により描画がされる描画対象を備えた表示装置と、
前記描画装置、及び前記表示装置との間で通信する情報処理装置と、
を備える描画システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画装置及び描画システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タブレットのような携帯端末においては、画面に直接指やタッチペンなどで接触して操作する際に、適度な振動を与え、疑似的に描画の触覚を発生させる技術が知られている。例えば、ユーザが指で画面をなぞる際、画面に水平な方向に適度な振動を加えることで、凹凸に近似した感触をユーザに体感させる技術が知られている。また、画面上でボタンを操作するといった動作に対するフィードバックや、画面の端部、特定の領域の提示に触覚を利用する方法も進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５５９９３号公報
【特許文献２】特開２００８−１４６５６０号公報
【特許文献３】特開２００９−２１７８１６号公報
【特許文献４】特表２０１１−５２７７９２号公報
【特許文献５】米国特許第８２５３６８６号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】松崎伸樹，木下繁，香山恒，刀根幸子：筆記具の書き心地について,  第４７回応用物理学界関係連合講演会講演予稿集,  ２０００，  ｐ４６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらは、紙とタッチペンの摩擦に起因する振動をペン先と画面の接触部との間で実現しようとしていた。しかし、描画時にペン先が振動すると滑らかな線を描こうとしても、描かれる線がギザギザになる可能性がある。
【０００６】
本発明の実施形態は、振動に起因して描画が困難になることを抑制することのできる描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
描画装置及び描画システムに係る実施形態は、描画装置の筐体の先端部から１０〜８０ｍｍの範囲の前記筐体に、前記描画装置を振動させる駆動部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の描画装置のハードウェア構成を示す図。
【図２】実施形態のタッチペンの振動制御にかかる処理の流れを示すフロー図。
【図３】タッチペンが描画の際に受ける振動を説明する図。
【図４】タッチペンと手の位置との関係を示す図。
【図５】実施形態の駆動部の配置態様の一例を示す図。
【図６】（ａ）実施形態のタッチペンにおける駆動部の配置態様を示す図。（ｂ）タッチペンと駆動部との拡大図。
【図７】（ａ）実施形態のタッチペンにおける駆動部の配置態様の別例を示す図。（ｂ）タッチペンと駆動部との拡大図。
【図８】実施形態のタッチペンの駆動部が設けられる位置を説明する図。
【図９】手の皮膚上の触覚の器官受容器の特性を示す図。
【図１０】ヒトの聴覚特性を示す図。
【図１１】鉛筆とボールペンの描画の際の振動のパワーを示す図。
【図１２】実施形態の被描画装置の画面における描画エリアを示す図。
【図１３】実際にボールタッチペンや鉛筆と紙が出す音のスペクトルを示したグラフ。
【図１４】運筆速度と周波数とごとの音量の変化を示すグラフ。
【図１５】実施形態の別例の描画装置の全体構成を示す図。
【図１６】タッチペンの書き心地の良さと、摩擦の体感との関係を示す図。
【図１７】各実施形態の描画装置の計算部の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
一般にタブレット等のガラス面にペンを接触させて文字や図形を描くが（以下、単に描画と称する）、ガラス面ではペンが滑りやすく、書き心地が良くない。これに対し、ペン先の素材をエラストマ（加硫ゴムなど）やフェルトなどを用いたり、抵抗感を増強するフィルムをタブレット等のガラス面に頒布したりしている。
【００１０】
また、画面をなぞる際の摩擦の感覚を体感させる技術も存在しており、指先でのなぞり動作時の摩擦感を実現している。同様にペンタブレット型インターフェースの場合も、画面側に超音波による表面弾性波を発生させてタッチペン移動方向に抵抗を与え、ざらつきを実現する技術も知られている。この場合、表面弾性波によって、画面をタッチペン移動方向とその逆方向に振動させると、タッチペン移動に対する移動しにくさと移動しやすさが交互に現れ、これが摩擦として感じられる。この他にも、画面と接触しているタッチペンの面積に応じて画面の振動強度を変えることで適度な摩擦感を実現する方法や、紙とタッチペンの摩擦による振動の挙動をシミュレーションによって求め、それと同様の振動を画面の振動によってタッチペンに伝達する方法なども知られている。また、振動制御情報を外部から受けて回転振動子、または、リニア振動子を振動させ、かつポインタの移動速度に応じて、その振動を変調させるスタイラスも開示されている。
【００１１】
しかし、描画時にペン先が振動する場合、描かれる線がギザギザになり滑らかな線が描画し難い。また、ペンを持つ場合のペンと手の接触箇所は、指でペンを抑える部分（コンタクトポイント１）と筆記具を固定する部分（コンタクトポイント２）の２か所である。人間工学的な評価によれば、書き心地の良いペンの重心は、このコンタクトポイント２付近が良いとの知見がある（非特許文献１）。すなわち、描画時の書き心地を向上するには、描画時のペン先の振動がコンタクトポイント１に伝えられ、かつ、筆記具を固定する箇所であるコンタクトポイント２への振動は抑えられるのが望ましい。しかし、そのような特性を持つペンは開発されてこなかった。ここで、コンタクトポイント１に伝える振動は、タッチペンで図や文字を描いているか否かの情報だけで良い。例えば、筆記速度に合わせて振動を変調させる等、不要な処理で代用されていた。そこで、本実施形態は振動に起因して描画が困難になることを抑制することのできる描画装置を提供する。
【００１２】
以下、本実施形態に係る描画装置を図面を参照して説明する。図１は、描画装置のハードウェア構成を示す図である。図１に示されるように、描画装置１には、駆動部２、電源３、計算部４（駆動制御部）、接触検知部５を備えている。以下、描画装置をタブレット用のインターフェース装置の一例であるタッチペンを例に説明する。タッチペン１は、デジタイザなどの被描画装置１０の画面に対して描画を行うデバイスである。被描画装置１０は、描画がされた座標を検出して、タッチペン１の移動を検知する移動検知部１１を備えている。そして、タッチペン１の接触検知部５による接触の検知信号と、移動検知部１１からの位置信号とが、有線、又は無線回線を通じて情報処理装置であるホストＰＣ２０へと送信される。
【００１３】
接触検知部５は、画面とペン先の接触を判定し、タッチペン１内のペン芯５ｂと、ペン芯５ｂの端部に取り付けられた導電性ゴム５ａとを含んでいる。なお接触検知部５としては、例えばスイッチや、タッチペン接触時にタッチペン１にかかる力により筐体や芯が変形することを利用する歪センサー等を利用することもできる。タッチペン１が画面と接触すると、ペン芯５ｂが画面に押されることで、ペン芯５ｂの反対側にある導電性ゴム５ａが圧迫され、抵抗値が変化し、接触が検知される。また、導電性ゴム５ａの代わりにプッシュスイッチを用いても良い。電源３は、駆動部２や計算部４、接触検知部５などに対して電力を供給する。計算部４は、タッチペン１に設けられた駆動部２の振動の制御のほか、その他タッチペン１の描画モードの判定や、移動検知部１１や、接触検知部５などで取得された情報に基づいた判定、後述するノイズ音の出力の制御等を行う。
【００１４】
また、移動検知部１１は、被描画装置１０の画面上でのペン先位置の時間変化を検知することでタッチペンの位置を検出する。タッチペン１の画面上での位置は常にホストＰＣ２０に送られている。通常、数十から１００Ｈｚ程度のサンプリング周期でペン先の位置が移動検知部１１により計測される。したがって、ホストＰＣ２０に送信されたペン先位置情報の変化を調べることにより、タッチペン１の移動が検出される。なお、タッチペン１の画面内の絶対位置は不要で、マウス同様、あくまでも相対的な動きのみ取れれば良い。なお、ペン先に取り付けられた小型カメラやＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）、加速度センサー、及びジャイロセンサーによっても、タッチペン１の移動検出が可能である。
【００１５】
駆動部２は、タッチペン１を振動させるハードウェアであり、モーターやピエゾ素子が利用できる。通常、タッチペン１では、描画の際に適度な抵抗感があると書き味がよいと感じられる。例えば、ペン芯、シートの組を３種類用意し（Ｔｙｐｅ−Ａ：アンチグレアシート＋フェルト芯、Ｂ：ガラス＋プラスチック芯、Ｃ：軟質フィルム＋フェルト芯）、書き心地に対する擬態語と書きやすさを被験者約３０名にアンケートした結果が図１６である。図１６（ｂ）に示す書きやすさ観点から、最もよいものがＴｙｐｅ−Ａ、次にＴｙｐｅ−Ｂであることがわかる。ユーザは例えば図１６（ａ）から、Ｔｙｐｅ−Ａ、Ｂのように適度な摩擦感のあるもの（たとえばスベスベ、サラサラ、ツルツル）が好まれる傾向にあることがわかる。従ってタッチペン１に適度な摩擦感を付与するとよい。駆動部２はタッチペン１に適度な摩擦感を付与するために設けられている。駆動部２がモーターの場合、順転、逆転を交互かつ小刻みに切り替えることで振動を作るとよい。偏芯した重りを使っても振動可能であるが、この場合、モーター軸に対する触れ回り振動があり、場合によってはタッチペン１全体が振動してしまう。タッチペン１全体が大きく振動する場合、書き心地が悪くなる可能性がある。後述するが振動が適切な範囲である場合により適度な摩擦感を付与することが可能になるため、一方向への回転（順転）とその逆方向に回転（逆転）とを交互に繰り返す方法が好ましい。
【００１６】
図２は、計算部４におけるタッチペン１の振動制御にかかる処理の流れを示すフロー図である。計算部４は、まずタッチペン１が描画モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。描画モードとは、タッチペン１に設けられた描画モードスイッチを押すことにより起動し、実際に被描画装置１０の画面上に描画した軌跡を残すことができるようになるモードである。なお、描画モードへの切替方法としては、他に被描画装置１１の画面上の描画モードスイッチを押したり、画面の描画エリアにペン先が入ると自動的に描画モードになったりするようにしてもよい。
【００１７】
描画モードであると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、計算部４は、接触検知部５と、ホストＰＣ２０に送信されている移動検知部１１の出力を調べ、ペン先が画面に接触しているか否か（ステップＳ１０２）、タッチペン１が画面上を移動しているか否か（ステップＳ１０３）をそれぞれ判定する。
【００１８】
ペン先が画面に接触しており（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、かつタッチペン１が画面上を移動していると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、計算部４は、タッチペン１の振動フラグがＯｆｆであるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。振動フラグとは、タッチペン１を振動させるか否かを決定するための設定情報である。ペン１の振動フラグがＯｆｆであると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、振動フラグをＯＮ状態へと変更し、再度ステップＳ１０１へと戻るとともに、ステップＳ１０５へと移行する（ステップＳ１１０）。そして、計算部４は、所定の振動パターンの信号を生成し（ステップＳ１０５）、駆動部２に振動パターン信号を送信することで動作させる（ステップＳ１０６）。一方、振動がＯｆｆ状態でないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０１へと戻る。
【００１９】
一方、描画モードでないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ペン先が画面に接触していないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ペン先が移動していないと判定された場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、計算部４は、タッチペン１の振動フラグがＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。タッチペン１の振動フラグがＯＮ状態であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、計算部４は、振動フラグをＯｆｆに変更して、ステップＳ１０１へと戻るとともに、ステップＳ１０８へと移行する（ステップＳ１１１）。そして、計算部４は、停止信号を生成し（ステップＳ１０８）、振動Ｏｆｆ信号を駆動部２へと送信することで、駆動部２の動作を静止させる（ステップＳ１０９）。これによって、ペン先が画面に接触して動いている場合にのみ、実際に画面には筆跡が描画され、指先に描画に伴う振動が伝達される。そして、振動によって指先の皮膚感覚とタッチペン１を動かす手の運動感覚が体感され、タッチペン１が接触している画面のざらつきを感じさせることができる。一方、タッチペン１の振動フラグがＯＮ状態でないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０１へと戻る。
【００２０】
なお、ホストＰＣ２０側で描画モードであるかいなかの判定（ステップＳ１０１）、ペン先が移動中であるか否かの判定（ステップＳ１０３）、ペン先が画面と接触しているか否かの判定（ステップＳ１０２）を行う場合、ホストＰＣ２０でステップＳ１０５とステップＳ１０８のタッチペン１の振動パターンの生成を行い、タッチペン１の計算部４に無線、有線で送信するようにすればよい。そして、振動パターンを受信したタッチペン１は、駆動部２の振動動作の実行、又は静止処理を行う。
【００２１】
一方、タッチペン１側で、ペン先が移動中であるか否かの判定（ステップＳ１０３）、及びペン先が画面と接触しているか否かの判定（ステップＳ１０２）の少なくとも一方を行う場合、ホストＰＣ２０側で描画モードであるか否かの判定（ステップＳ１０１）と、タッチペン１が振動フラグがＯＮ状態、又はＯＦＦ状態であるかの判定（ステップＳ１０４、ステップＳ１０７）をそれぞれ行い、それぞれの判定結果をタッチペン１の計算部４に送信するようにする。
【００２２】
その上で、タッチペン１内の計算部４がホストＰＣ２０から取得した情報であるその時の振動ＯＮ、又はＯＦＦの状況と合わせて、実際の振動パターン、又は、振動静止パターンを生成し（ステップＳ１０５、Ｓ１０８）、駆動部２を動作／停止させる（ステップＳ１０６、Ｓ１０９）。特に、タッチペン１側で、ペン先が移動中であるか否かの判定（ステップＳ１０３）、及びペン先が画面と接触しているか否かの判定（ステップＳ１０２）の両方を行う場合は、ホストＰＣ２０からタッチペン１内の計算部４に伝送する情報は、描画モードであるか否かのみである。すなわち、モード変更時にのみ、そのモードを伝送すれば良い。この時も、タッチペン１内の計算部４で駆動部２の動作を決定する。
【００２３】
次に、タッチペン１における駆動部２が設けられる位置について説明する。図３は、ペン先と画面との間の振動とユーザの描画時のざらつき感を説明するための図である。図３（ａ）はペン先が画面を押す力を時間ごとに表示したものである。例えば、被描画装置側が振動した場合、ユーザにはペン先が画面を垂直に押す力に対して反作用として働く指への感触にも付加される（図３（ｂ））。ペン先と画面との間の振動はこのように指が感じる描画に伴う摩擦の感覚に影響がある。そのため、駆動部はペン先を振動させるようにタッチペン１の先端部であるペン先付近に配置されていた。ここで、図４はタッチペン１を持つ手の指、特に右手利きの場合の例である。ここからわかるように、タッチペン１を抑える人差指や親指の腹に振動が伝われば、描画時のざらつき感（すなわち書き心地）を感じられる。タッチペン１の持ち方によっては、親指でタッチペン１を抑えるケースもあるが、この時は親指の腹でも同じ効果が得られる。重要なのは、タッチペン１を支える人差指根元部分には振動が伝わりにくいようにすることである。人差指根元部が振動すると、タッチペン１全体が振動している感触となり、タッチペン１で紙に描いている感覚にならない。一方、実用上の課題として、特に文字の記載など手書きの際は、ユーザの意図しない振動がペン先に生ずると書きにくくなる。従って、できるだけ簡単な仕組みで、タッチペン１を抑える指のみに、描画時に振動が伝わるのが良い。
【００２４】
図５はタッチペン１への駆動部の配置態様の一例を示す図である。図５においては、駆動部としてモーターのような回転によって振動を生じさせる回転振動子１２をタッチペン１のペン先とは反対側の端部に設けている。回転振動子１２は、回転の軸がタッチペン１の軸に平行になるように配置すると、ペン軸回りの振れまわり振動となり、タッチペン１を支える人差指付根付近に振動が伝わってしまう。なお、回転振動子１２は、図中で示される一方の方向と、他方の方向と交互に回転を繰り返すようにすることが望ましい。このように、交互に回転振動子１２が回転する形態の場合、１０〜３００Ｈｚの周波数を小型な装置で実現できるため好ましい。適切な周波数を付与することより適度な摩擦感を付与することが可能になる。従って、この場合、回転振動子１２の軸をタッチペンの軸とは平行に置かずに、回転面が図５の矢印のような向きに設けることで、人差指腹部には振動が伝わり、人差指根元部には振動が伝わりにくくなる。また、ペン芯とタッチペン１筐体の間に緩衝材１３を配置することにより、ペン芯に振動を伝わりにくくすることができる。
【００２５】
図６は別のタッチペン１への駆動部の配置態様の一例を示す図である。この例では、図６（ａ）に示されるように、タッチペン１を抑える人差指と親指の腹部の少なくとも一方が当たる位置に駆動部である振動子１５が設けられている。すなわち、また、振動子１５とタッチペン１の筐体の間には緩衝材１４を設けることが望ましい。図６（ｂ）はタッチペンと駆動部の拡大図であるが、駆動部である振動子１５より内側に緩衝材１４を設けることで、タッチペン１全体に振動が伝達し、描画のしやすさが低下することを抑制できるようになる。また、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、振動子１５と、リング状部材１７を設けるようにしてもよい。タッチペン１の周囲にリング状部材１７がはめられており、振動子１５からの振動がリング状部材１７に対して伝達される。すると、リング状部材１７全体が振動するため、タッチペン１をどの角度で保持しても指に振動が伝わるようにすることができるようになる。また、タッチペン支持部の箇所数だけ振動子の数を要しないため、部品点数の減少させることもできる。また、リング状部材１７とタッチペン１の筐体との間には、緩衝材１６が設けられている。なお、振動子で指に直接的に振動を伝達する方法では、振動方向はどの方向であってもよい。
【００２６】
図８は、タッチペン１にあって駆動部の設ける位置を説明する図である。図８（ａ）に示されるように、タッチペン１を保持する利用者は、人差し指と、親指とからなる第１コンタクトポイント９と、人差し指の付け根にあたる第２コンタクトポイント８とでタッチペン１を保持する。なお、第１コンタクトポイント９と、第２コンタクトポイント８の位置は、タッチペン１の持ち方によって異なり、例えば図８（ｂ）のように、最もペン先に近い位置で持つ場合と、図８（ｃ）のように、ペン先から離れた位置で持つ場合とによって異なってくる。駆動部である振動子が設けられる位置は、これらの第１コンタクトポイント１と第２コンタクトポイント８との間であることが望ましい。
【００２７】
振動子を設ける位置をより具体的に説明する。上述のようにタッチペン１を持つ位置が人によって異なる。一般的な成人男性の手の大きさは８０ｍｍ程度である。従って、振動子が設けられている位置はタッチペン１の筐体の先端部（ペン先）から１０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲であることが望ましい。８０ｍｍ以上となった場合、駆動部が直接人差指の根元部と触れてしまう可能性があることから望ましくない。また、１０ｍｍ未満とした場合、ペン先に直接振動が加わるため、書き心地を損ねてしまう可能性がある。
【００２８】
次に、駆動部２の振動信号の詳細について説明する。図９に手の皮膚上の触覚の器官受容器の特性を示す。皮膚の手掌面内には機械受容器があり、皮膚変形刺激に対する応答の時間変化の違いと、受容野の広さの特徴から次のように分類される。刺激の強度に応じる遅順応型（Slowaly  Adapting:SA）と刺激の時間変化に応じる速順応型（Fast  Adapting:FA）、また、受容野が狭いＩ型と広いＩＩ型とにわけられる。ＮＰ−１(ＳＡ−１)はメルケル細胞（Merkel  cell）、ＮＰ−２（ＳＡ−２)はルフィニ終末(Ruffini  endings)、ＮＰ−３（ＦＡ−１)はマイナー小体(Meisnner  vorpuscles)、Ｐ(ＳＡ−１)はパチニ小体(Pacinian  corpuscles)である。手書き時の皮膚感覚に関係する特性としては、速度検出と、加速度検出とがある。速度検出は、４０Ｈｚ付近に感度のピークが存在する。また、加速度検出は、２５０〜２８０Ｈｚに感度のピークが存在している。
【００２９】
一方、図１０は、ヒトの聴覚特性を示した図である。グラフの縦軸は音圧レベルを表し、横軸は周波数を表す。実際にヒトの耳に聞こえる音量である０〜１２０ホンのそれぞれに対して、各周波数に対してどの音圧レベルが当てはまるかが割り当てられたグラフとなっている。図１０では、同じ音圧レベルであっても、周波数が高くなるほど体感としては大きく聞こえるようになることが示されている。ヒトの聴覚特性は低音域では感度が鈍いが３００Ｈｚ以上では感度が高い。静かな部屋の暗騒音の音圧レベルが４０ｄＢ程度あることを考えると、音を意識させずにすむ体感の音量である３０ボン以下にし、かつ、振動のみ知覚させる場合、その振動の周波数は１０〜３００Ｈｚに持つ少なくとも１つのピークを持つようにすることが望ましい。なお、１０Ｈｚ未満とすると、振動が感じにくくなるため、周波数は少なくとも１０Ｈｚ程度あることがよい。
【００３０】
なお、タッチペンとしては、様々な種類のタッチペン、例えば、鉛筆やボールタッチペン、マジック等に仮想的に変化させられる用途も存在する。例えば、ユーザが鉛筆を選択すれば、鉛筆の触感が、ボールタッチペンを選択すればボールタッチペンの触感が得られるようなものである。例えば、図１１（ａ）は描画の手段に鉛筆を用い、紙に描画を行う場合の周波数に対するパワーの例である。同様に図１１（ｂ）は描画の手段にボールタッチペンを用い、紙に描画を行う場合の例である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを比較すると、ボールタッチペンの方が振動のパワーが大きい。従って、ユーザがボールタッチペンを選択した場合は、振動がやや大きく、鉛筆を選択した場合は振動やや小さくなるように計算部４は駆動部２を制御するようにする。また、選択されたタッチペンに応じて画面上の表示も変化させると、仮想的にペンの種類を区別した描画が可能となる。
【００３１】
なお、図１２に示されるように、被描画装置１０の画面上の領域を、描画エリアＡ、描画エリアＢ、およびボタン選択エリアに分割するようにすることもできる。この場合、描画エリアＡと描画エリアＢとでは、それぞれ描画の動作に対して異なる振動パターンを付与するようにしてもよい。また、ボタン選択エリアに接触された場合には、振動させないようにしてもよい。この場合、計算部４、あるいはホストＰＣ２０が取得した移動検知部１１の位置情報から、生成する振動パターンを変更することで実現することができるようになる。そして、縦線と横線、色、太さなどを含めた線の種類、タッチペンの軌跡であるストロークの方向（運筆方向）、表示されたオブジェクトの位置等に応じて振動パターンを変えてもよい。例えば、タッチペンと画面との抵抗をストロークの方向に応じて変えることで、仮想的な紙の方向性や紙質の違いなど新しい触感の書き心地を提供することができる。また、仮想的な領域をタッチペンでの書き心地によって区切ることも可能になる。
【００３２】
また、描画装置１は音出力部を備えていてもよい。音出力部は計算部４に更に備えられた音制御部により制御される。例えば、上記の振動に加え、ランダムノイズ音を移動しているタッチペン１の位置に応じて出力させることで、よりリアリティを増すことができる。図１３は、実際に鉛筆（図１３（ａ））とボールペン（図１３（ｂ））とを用いた場合の、紙が出す音のスペクトルを示したグラフである。簡単には、周波数に対するパワーを示しており、周波数や振幅数が不規則なランダムノイズ音であることがわかる。このランダムノイズ音はタッチペンの移動速度に応じて音量や、周波数帯域などを変化させることで描く感触を演出できる。例えば、図１４（ａ）は紙にボールタッチペン（Ｚｅｂｒａ（登録商標）：ＦＬＯＳ）で線を描いた時の音のデータで、運筆速度を変えて計測したものである（縦軸：振幅、横軸：時間、運筆速度は左からそれぞれ、約２０ｍｍ／ｓ、約６０ｍｍ／ｓ、約９０ｍｍ／ｓ、約１３０ｍｍ／ｓ）。また、図１４（ｂ）は、それぞれの運筆速度ごとの周波数解析結果である。この図から、このボールタッチペンは１〜２ＫＨｚ中心に１００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの範囲で、速度によって音圧レベルに差異が発生していることがわかる。したがって、計算部４が１〜２ＫＨｚ中心に１００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの範囲で、運筆速度に応じて、音圧レベルを上下させるように算出を行うとよい。計算部４は速度が大きいほど振幅が大きくなるいように調整する。この場合、速度が約２倍になるごとに1０〜１５ｄＢ音を大きくすれば良い。なお、タッチペン位置に応じた音は、２つのスピーカーでの位相差を変化させることで実現できる。音の制御を行うことによってよりリアリティの高い書き心地を得られる。上記はタッチペンの移動速度を例に記載したが、移動の検知の方法により加速度や移動方向（ストロークの方向）などを用いてもよい。
【００３３】
また、ランダムノイズとしてはピンクノイズ、レッドノイズ、ブラウンノイズ等、低域側のパワーが大きいノイズを用いると実際のタッチペンの音に近い感覚になる。この音を振動と同様、タッチペンの種類によって変更することで、より多種のタッチペンの表現が可能となる。ペンの種類の変更にあたっては、例えばタッチペン１やタブレットの画面にペン選択のボタンを設け、ボタンを押すごとに、鉛筆モード、ボールペンモード、マーカーモード、マジックモードのように切り替えるようにすればよい。
【００３４】
なお、ここで述べた振動の制御方法は、既存の電子タッチペンにアタッチメントを介して実現することも可能である。例えば、図１５に示されるように、アタッチメント３０として、振動の開始と終了の情報を受ける受信装置３１と、受信装置３１の出力に基づいて一定の振動を与える駆動部３４と、電池３３、計算部３２を有する。そして、スタイラス１８の重心より後方に取り付け可能なアタッチメント３０により、既存の電子タッチペンやボールタッチペンにここで述べたのと同様の機能を付与することができる。例えば、ＷＡＣＯＭ  Ｃｉｎｔｉｑ（登録商標）などの既存のデジタイザのタッチペンあるいはスタイラスに、このタッチペンを覆う形で取り付けることが可能である。
【００３５】
（計算部４）
図１７は、上記実施形態の描画装置の計算部４の一例を示す図である。上記実施形態の計算部４は、タッチペン１に内蔵されていてもよいし、被描画装置１０やホストＰＣ２０等に備えられてもよい。
【００３６】
被描画装置１０やホストＰＣに備えられる場合、ＣＰＵなどの制御装置１００２と、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置１００４と、ＨＤＤなどの外部記憶装置１００６と、駆動部２や音出力部を制御するための情報を出力する出力装置１００８、タッチペン１の移動距離や軌跡等の情報を取得する取得装置９１０と、を備えており、通常のコンピュータを利用した構成となっている。更に、タッチペン１からの移動距離や軌跡等の情報の取得等を行う情報処理装置を持っていてもよい。特に、無線等で行う場合には、タッチペン１、被描画装置１０、ホストＰＣなどに無線通信装置１０１２を備えてもよい。
【００３７】
上記実施形態の計算部４で実行される処理はプログラムとして記憶されていてもよい。対象となるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。
【００３８】
また、上記実施形態の計算部で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の無線通信装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記各実施形態及び各変形例の無線通信装置で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。
【００３９】
上記実施形態の計算部で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵがＨＤＤからプログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現されるようになっている。
【００４０】
なお、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００４１】
例えば、上記実施形態のフローチャートにおける各ステップを、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実施し、あるいは実施毎に異なった順序で実施してもよい。
【００４２】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１  タッチペン
２  駆動部
３  電源
４  計算部
５  接触検知部
５ａ  導電性ゴム
５ｂ  ペン芯
１０  被描画装置
１１  移動検知部
１２  回転振動子
１３  緩衝材
１４  緩衝材
１５  振動子
１６  緩衝材
１７  リング状部材
１８  スタイラス
２０  ホストＰＣ
３０  アタッチメント
３１  受信装置
３２  計算部
３３  電池
３４  駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１３】
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