(57)【要約】【課題】  スタイラス型装置及び磁気面の間に力フィードバックを生成する。【解決手段】  電磁デバイス又は自由に回転するボールを備えたスタイラスを有する装置において、このスタイラスは、電磁デバイス又は回転ボールに磁界を付与することができるコントローラに機能的に結合され、その結果、スタイラスと表面との間に力が生成されることになる。さらに、表面上で力フィードバック・スタイラスを移動させ、力フィードバック・スタイラスに結合されるコントローラを介して力フィードバック装置を制御し、少なくとも表面上の特徴に対して決定される力を、力フィードバック装置を介して力フィードバック・スタイラスに付与するようにして、力フィードバック・スタイラスを使用する。【選択図】    図１
2005317006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気デバイスが先端に配置されたスタイラス型装置と、
前記スタイラス型装置及び磁気面に結合されるコントローラであって、前記スタイラス型装置のユーザに皮膚感覚をもたらすためにスタイラス型装置及び磁気面の間に磁界を生成することができるコントローラと、
を含み、
前記コントローラによって生成される磁界が、磁気面上のスタイラス型装置の位置、及び磁気面に表示されるオブジェクトのうちの１つに基づいて変化する、
スタイラス型装置及び磁気面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置。
【請求項２】
磁気面に表示される前記オブジェクトが、磁気面に表示されるパターン、磁気面に表示される１つ以上の特徴、及び、磁気面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
磁気面上の前記１つ以上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記スタイラス型装置が、接続ワイヤを使用して、あるいは、ワイヤを使用せずにコントローラに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記磁気面が、複数のスタイラス型装置に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記皮膚感覚が、磁気面に表示されるオブジェクトに基づいて強度変化する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ユーザにもたらされる皮膚感覚が、振動、パルス、停止に類似した感覚、ブレーキ型感覚、熱さ感覚、及び、冷たさ感覚の１つ以上から成る、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
一端にボールを配置したスタイラス型装置と、
前記スタイラス型装置及び表面に結合され、該スタイラス型装置に信号を送信することができるコントローラであって、前記信号が前記表面上のスタイラス型装置の位置と、該表面に表示されるオブジェクトに基づいている、コントローラと、
を含み、
前記コントローラがスタイラス型装置に信号を送信しないとき、前記ボールがスタイラス型装置の一端で自由に回転することができ、
前記スタイラス型装置が力フィードバック装置を有し、該力フィードバック装置は、表面上のスタイラス型装置の一端で前記ボールが自由に回転しないように、該ボールに力を加えるために前記コントローラから信号を受信することができる、
スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置。
【請求項９】
前記表面に表示されるオブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記表面上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記スタイラスが、ワイヤ及びワイヤレス接続装置のうちの１つを使用してコントローラに結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記表面が複数のスタイラスに機能的に結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記ボールが目の粗いテクスチャを有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記力フィードバック装置が、ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドである、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記力フィードバック装置が、ボールをブロックすることができる電磁ブレーキである、請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
表面上で力フィードバック装置を有するスタイラス型装置を移動させ、
前記スタイラス型装置及び表面に機能的に結合されるコントローラで力フィードバック装置を制御し、
前記力フィードバック装置を介して前記スタイラス型装置及び表面の間に力を付加すること、
を含み、
前記力が表面に表示されるオブジェクトによって決定される、
スタイラス型装置に機能的に結合される表面を含む装置において力フィードバックを生成する方法。
【請求項１７】
前記力が磁力であり、前記表面が磁気面である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面が、コンピュータモニタ、テレビモニタ、及びビデオモニタのうちの１つである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記表面に表示される前記オブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
表面上の前記１つ以上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記力フィードバック装置が電磁石を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記力フィードバック装置が自由に回転できるボールを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記ボールが目の粗いテクスチャを有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記力フィードバック装置が、前記ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記力フィードバック装置が、前記ボールをブロックすることができる電磁ブレーキである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記スタイラス型装置が、ワイヤ及びワイヤレス接続装置のうちの１つを使用して前記コントローラによって制御される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記表面が複数のスタイラスに機能的に結合される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記輪郭が自由形式の輪郭である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
力フィードバック装置を有し、表面上で移動可能とされるスタイラス型装置と、
前記スタイラス型装置及び表面に機能的に結合されるコントローラであって、スタイラス型装置及び表面の間に力を加えるように力フィードバック装置に信号を送信することができるコントローラと、
を含み、
前記力フィードバック装置によって加えられた力が、表面に表示されるオブジェクトによって決定される、
スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック生成システム。
【請求項３０】
前記力が磁力である、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記表面が磁気面である、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記表面が、コンピュータモニタ、テレビモニタ、及びビデオモニタのうちの１つである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
前記表面に表示されたオブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３４】
前記力フィードバック装置が電磁石を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３５】
前記スタイラス型装置が、一端で自由に回転することができるボールを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記ボールが目の粗いテクスチャを有する、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記力フィードバック装置が、ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドである、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
前記スタイラス型装置が、ワイヤ及びワイヤレス接続装置の１つを使用してコントローラによって制御される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３９】
前記力フィードバック装置が、ボールをブロックすることができる電磁ブレーキである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４０】
前記表面が複数のスタイラスに機能的に結合される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記表面上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つである、請求項３３に記載のシステム。
【請求項４２】
前記輪郭が自由形式の輪郭である、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
力フィードバックを生成し、表面上でスタイラス型装置を移動させるための指示を付与するプログラムであって、プロセッサによって実行されるときに、前記指示が、該プロセッサに対し、
力フィードバック装置を有する前記スタイラス型装置を表面上に移動させ、
前記スタイラス型装置及び前記表面に機能的に結合されるコントローラで力フィードバック装置を制御し、
前記力フィードバック装置を介して、前記スタイラス型装置及び表面の間に、該表面に表示されるオブジェクトによって決定される力を付加すること
を含む動作を実行させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ユーザによってコンピュータ及び機械装置とインタフェースすることに関し、より詳しくは、ユーザに触覚に関するフィードバックを提供するコンピュータシステム及び電子装置とインタフェースするために使用される装置に関する。即ち、本発明は、スタイラス型装置及び磁気面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置、スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置、スタイラス型装置に機能的に結合される表面を含む装置において力フィードバックを生成する方法、スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック生成システム、ならびに、力フィードバックを生成し、表面上でスタイラス型装置を移動させるための指示を付与するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人々は毎日、各種機能を実現するために種々のアプリケーションにおいて電子装置及び機械装置とインタフェースで接続する。したがって、より自然であり、取り扱い易く、有益なインタフェースが常に必要とされている。現在、例えば、ゲーム、シミュレーション、及びアプリケーションプログラムなどのコンピュータ生成環境とインタフェースで接続することは、入力装置を使用して一般に実行され、入力装置としてはマウスやトラックボールなどがあり、これらはグラフィック環境内でカーソルを制御し、こうしたアプリケーションに入力を提供するために使用されることが多い。
【０００３】
一部のアプリケーションでは、力フィードバックや触覚フィードバックなどのインタフェース装置が、さらにユーザに提供される。こうした装置は、「触覚型のフィードバック」装置として知られている。例えば、ジョイスティック、マウス、ゲームパッド、及び他の種類の装置の触覚型バージョンは、ゲームや、別のアプリケーションの間などに、グラフィック環境内に発生しているイベントや、インタラクション（対話）に基づいて特定の結果をユーザに出力することができる。
【０００４】
特許文献１にはマウスを用いた位置指示方式が記載されており、マウスに触覚反応を発生させるアクチュエータを設け、カーソルがディスプレイ画面上の所定の画像位置に達したとき、アクチュエータを駆動して衝撃或いは振動をマウスを持つ手に伝え、触覚で感知できる。特許文献２は、人が対象物に触れたときに感じる対象物の凹凸や硬軟などの触力覚情報を扱う触力覚呈示装置に関し、触力覚情報を複数の触感覚器によって同時に認知することができる。特許文献３の、人の手指が触れる部分の動作を受感することによる情報伝達を行うシステム又は装置では、呈示子が２方向へ様々な動作をすることによって情報が伝達される。特許文献４の触覚呈示装置は、実際にそのものが無くても擬似的に体感者に触覚を与えることができ、触覚を体感するものが指で触れたりなぞったりする移動可能な触覚呈示面が複数形成された呈示部材を含む簡単な構造で、対象物の微細な表面状態または触感を提示できる。
【特許文献１】特開平４−２８６０１５号公報
【特許文献２】特開平１１−２０３０４０号公報
【特許文献３】特開２０００−３３０６８８号公報
【特許文献４】特開２０００−２６７７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、こうしたインタフェース装置には、数多くの制限がある。例えば、こうした１つの装置によってもたらされる主な皮膚感覚は振動であり、一例としてユーザがタッチ面の特定の領域上を移動することを妨げることのできる力は、ユーザとタッチ面との間に生成されない。
【０００６】
例えば磁力フィードバックシステムなどの他の装置では、スタイラスを二次元表面上で移動させることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態は、請求項１に記載された、スタイラス型装置及び磁気面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置である。この装置は、電磁気デバイスが先端に配置されたスタイラス型装置と、上記スタイラス型装置及び磁気面に結合されるコントローラであって、上記スタイラス型装置のユーザに皮膚感覚をもたらすためにスタイラス型装置及び磁気面の間に磁界を生成することができるコントローラと、を含み、上記コントローラによって生成される磁界が、磁気面上のスタイラス型装置の位置、及び磁気面に表示されるオブジェクトのうちの１つに基づいて変化することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の装置において、磁気面に表示される上記オブジェクトが、磁気面に表示されるパターン、磁気面に表示される１つ以上の特徴、及び、磁気面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の装置において、磁気面上の上記１つ以上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の装置において、上記スタイラス型装置が、接続ワイヤを使用して、あるいは、ワイヤを使用せずにコントローラに結合されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の装置において、上記磁気面が複数のスタイラス型装置に結合されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１に記載の装置において、上記皮膚感覚が磁気面に表示されるオブジェクトに基づいて強度変化することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、上記請求項１に記載の装置において、ユーザにもたらされる皮膚感覚が、振動、パルス、停止に類似した感覚、ブレーキ型感覚、熱さ感覚、及び、冷たさ感覚の１つ以上から成ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の種々の例示的な実施の形態によると、請求項８に記載された、スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック装置が提供され、この装置は、一端にボールを配置したスタイラス型装置と、上記スタイラス型装置及び表面に結合され、該スタイラス型装置に信号を送信することができるコントローラであって、上記信号が上記表面上のスタイラス型装置の位置と、該表面に表示されるオブジェクトに基づいている、コントローラと、を含み、上記コントローラがスタイラス型装置に信号を送信しないとき、上記ボールがスタイラス型装置の一端で自由に回転することができ、上記スタイラス型装置が力フィードバック装置を有し、該力フィードバック装置は、表面上のスタイラス型装置の一端で上記ボールが自由に回転しないように、該ボールに力を加えるために上記コントローラから信号を受信することができることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記表面に表示されるオブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つであることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、上記請求項９に記載の装置において、上記表面上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記スタイラスが、ワイヤ及びワイヤレス接続装置のうちの１つを使用してコントローラに結合されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記表面が複数のスタイラスに機能的に結合されることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記ボールが目の粗いテクスチャを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記力フィードバック装置が、ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、上記請求項８に記載の装置において、上記力フィードバック装置が、ボールをブロックすることができる電磁ブレーキであることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の種々の例示的な実施の形態によると、請求項１６に記載された、スタイラス型装置に機能的に結合される表面を含む装置において力フィードバックを生成する方法が提供され、該方法は、表面上で力フィードバック装置を有するスタイラス型装置を移動させ、上記スタイラス型装置及び表面に機能的に結合されるコントローラで力フィードバック装置を制御し、上記力フィードバック装置を介して上記スタイラス型装置及び表面の間に力を付加すること、を含み、上記力が表面に表示されるオブジェクトによって決定されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記力が磁力であり、上記表面が磁気面であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１８に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記表面が、コンピュータモニタ、テレビモニタ、及びビデオモニタのうちの１つであることを特徴とする。
【００２５】
請求項１９に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記表面に表示される上記オブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つであることを特徴とする。
【００２６】
請求項２０に記載の発明は、上記請求項１９に記載の方法において、表面上の上記１つ以上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００２７】
請求項２１に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記力フィードバック装置が電磁石を含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項２２に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記力フィードバック装置が自由に回転できるボールを含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項２３に記載の発明は、上記請求項２２に記載の方法において、上記ボールが目の粗いテクスチャを有することを特徴とする。
【００３０】
請求項２４に記載の発明は、上記請求項２２に記載の方法において、上記力フィードバック装置が、上記ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドであることを特徴とする。
【００３１】
請求項２５に記載の発明は、上記請求項２２に記載の方法において、上記力フィードバック装置が、上記ボールをブロックすることができる電磁ブレーキであることを特徴とする。
【００３２】
請求項２６に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記スタイラス型装置が、ワイヤ及びワイヤレス接続装置のうちの１つを使用して上記コントローラによって制御されることを特徴とする。
【００３３】
請求項２７に記載の発明は、上記請求項１６に記載の方法において、上記表面が複数のスタイラスに機能的に結合されることを特徴とする。
【００３４】
請求項２８に記載の発明は、上記請求項２０に記載の方法において、上記輪郭が自由形式の輪郭であることを特徴とする。
【００３５】
さらにまた、本発明の種々の例示的な実施の形態によると、請求項２９に記載された、スタイラス型装置及び表面の間に力フィードバックを生成するための力フィードバック生成システムが提供され、該システムは、力フィードバック装置を有し、表面上で移動可能とされるスタイラス型装置と、上記スタイラス型装置及び表面に機能的に結合されるコントローラであって、スタイラス型装置及び表面の間に力を加えるように力フィードバック装置に信号を送信することができるコントローラと、を含み、上記力フィードバック装置によって加えられた力が、表面に表示されるオブジェクトによって決定されることを特徴とする。
【００３６】
請求項３０に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記力が磁力であることを特徴とする。
【００３７】
請求項３１に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記表面が磁気面であることを特徴とする。
【００３８】
請求項３２に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記表面が、コンピュータモニタ、テレビモニタ、及びビデオモニタのうちの１つであることを特徴とする。
【００３９】
請求項３３に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記表面に表示されたオブジェクトが、表面に表示されるパターン、表面に表示される１つ以上の特徴、及び、表面上のスタイラス型装置によって実行される動作のタイプのうちの１つであることを特徴とする。
【００４０】
請求項３４に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記力フィードバック装置が電磁石を含むことを特徴とする。
【００４１】
請求項３５に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記スタイラス型装置が、一端で自由に回転することができるボールを含むことを特徴とする。
【００４２】
請求項３６に記載の発明は、上記請求項３５に記載のシステムにおいて、上記ボールが目の粗いテクスチャを有することを特徴とする。
【００４３】
請求項３７に記載の発明は、上記請求項３５に記載のシステムにおいて、上記力フィードバック装置が、ボールと接触した状態で入ることができるソレノイドであることを特徴とする。
【００４４】
請求項３８に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記スタイラス型装置が、ワイヤ及びワイヤレス接続装置の１つを使用してコントローラによって制御されることを特徴とする。
【００４５】
請求項３９に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記力フィードバック装置が、ボールをブロックすることができる電磁ブレーキであることを特徴とする。
【００４６】
請求項４０に記載の発明は、上記請求項２９に記載のシステムにおいて、上記表面が複数のスタイラスに機能的に結合されることを特徴とする。
【００４７】
請求項４１に記載の発明は、上記請求項３３に記載のシステムにおいて、上記表面上の特徴が、輪郭、マップ、擬似シート、領域、及び、多数の形状を備えたデザインのうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００４８】
請求項４２に記載の発明は、上記請求項４１に記載のシステムにおいて、上記輪郭が自由形式の輪郭であることを特徴とする。
【００４９】
なおまた、本発明の種々の例示的な実施の形態によると、請求項４３に記載された、力フィードバックを生成し、表面上でスタイラス型装置を移動させるための指示を付与するプログラムが提供され、該プログラムは、プロセッサによって実行されるときに、上記指示が、該プロセッサに対し、力フィードバック装置を有する上記スタイラス型装置を表面上に移動させ、上記スタイラス型装置及び上記表面に機能的に結合されるコントローラで力フィードバック装置を制御し、上記力フィードバック装置を介して、上記スタイラス型装置及び表面の間に、該表面に表示されるオブジェクトによって決定される力を付加することを含む動作を実行させることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明のシステム及び方法の種々の実例は、添付の図面を参照して詳細に述べられる。
【００５１】
本発明のこれら及びその他の特徴と効果は、本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明に述べられ、又は、この説明から明らかである。
【００５２】
図１は、本発明の種々の例示的な実施の形態による電磁気スタイラス・システム１００の実例である。図１において、電磁気スタイラス１１０は、電磁気エレメント１２０が設けられ、機能的にコントローラ１３０に結合されている。例えば、図に示すように、コントローラ１３０としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータが使用される。種々の例示的な実施の形態によると、スタイラス１１０は１つ以上の接続ワイヤ１６０を使用してコントローラ１３０に結合されることもできる。他の例示的な実施の形態によると、スタイラス１１０はワイヤレスでコントローラ１３０に結合されてもよい。一例として鉄製ホワイトボードなどの磁気面１４０上で動作される場合、コントローラ１３０によって力フィードバックを動的に生成可能であり、スタイラス１１０が特定の位置において抵抗と接触している感覚をユーザに与える。コントローラ１３０によって生成される磁界を変化させることによって、ユーザは、スタイラス１１０の表面１４０への異なる引き付ける力を感じることがある。
【００５３】
種々の例示的な実施の形態によると、コントローラ１３０によって生成される力フィードバックは、表面１４０の上のスタイラス１１０の位置と、多くのパラメータとの組み合わせに基づいている。種々の例示的な実施の形態によると、こうしたパラメータは、表面１４０に表示される特定のパターン、又は、特徴、あるいは表面１４０上のスタイラス１１０の特定の作用を含むことができる。種々の例示的な実施の形態によると、表面１４０に表示される特徴は、輪郭、マップ、擬似シート（「仮想シート」）、領域、及び、種々の直線や曲線を備えたデザインの１つ以上を含むことができる。
【００５４】
スタイラス１１０及び表面１４０の間に力が生成されるとき、種々の例示的な実施の形態によれば、スタイラス１１０は、該スタイラス１１０を操作しているユーザに、少なくとも表面１４０上のスタイラス１１０の位置にしたがって皮膚感覚（触覚に基づく感覚）をもたらす。例えば、種々の例示的な実施の形態で、この皮膚感覚は、スタイラス１１０の振動又はパルス、スタイラス１１０における熱さ又は冷たさの生成、又は、スタイラス１１０のブレーキ型感覚や、停止に類似した感覚であればよい。種々の例示的な実施の形態によると、表面１４０及びコントローラ１３０は、複数のスタイラス１１０に機能的に結合可能である。
【００５５】
さらに、スタイラス１１０の位置は、２次元位置検出装置１７０を使用して追跡することができる。したがって、位置検出装置１７０を使用することによって、コントローラ１３０は表面１４０上でスタイラス１１０を容易に見つけることができ、その特定の位置においてスタイラス１１０及び表面１４０の間に付加される適切な引き付ける力を決定することができる。さらに、プロジェクタ１５０は、ホストコンピュータの画面（スクリーン）を表面１４０上に投影するために使用できる。
【００５６】
さらに、コントローラ１３０をスタイラス１１０と位置検出装置１７０との両方にリンクするワイヤ１６０は、ワイヤレス接続に置き換えることもでき、スタイラスの有用性を向上させる。さらに、ワイヤレス接続は、複数のユーザが同時にスタイラス１１０と容易に対話（インタラクト）することも可能にする。
【００５７】
なお、本発明において用いることのできるコンピュータは、例えば、データや指示情報を入力する入力部、プロセッサによる実行の際の作業領域を形成すると共にプログラムや処理対象としてのデータを格納する記憶部、処理内容や処理結果を表示画面上に表示する表示部、及びデータを出力する出力部などを含む。プロセッサは、プログラムを読み出し実行することにより、処理対象のデータ等に対し当該プログラムの手順に対応した処理をする。
【００５８】
図２は、本発明の種々の例示的な実施の形態による、ブロッキング・ボールチップを使用する力フィードバック・スタイラス・システムを示している。種々の例示的な実施の形態によると、ブロッキング・ボールを備えたスタイラスは、非磁気表面上で使用することができる。上記のような電磁気的性質を有する先端を備えた力フィードバック・スタイラスは非磁気表面上で使用できないために、別のタイプのスタイラスが必要とされる。図２において、スタイラス２１０は、該スタイラス２１０の先端で自由に回転できる回転ボール２３０を備えている。回転ボール２３０が自由に回転できるとき、ユーザは、スタイラス２１０をどの表面上においても自由に移動させることができるが、回転ボール２３０がスタイラス２１０の先端で自由に回転することができない場合、スタイラス２１０は表面２４０上で移動することができない。
【００５９】
スタイラスと、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示面などの表面２４０との間に力を生成するために、ボール２３０の自由回転を制約するために、ブレーキシステムがスタイラス２１０内部に設置される。種々の例示的な実施の形態によるブレーキシステムは、シリアルポート２５０に接続され、ボール２３０上に一定の圧力を付加するためにスタイラス内部で移動可能であるソレノイド２２０である。コントローラ２６０によって送信される信号からソレノイド２２０を介して生成される圧力が、ボール２３０に加えられると、ボール２３０がスタイラス２１０の先端内で自由に回転できないという結果となる。種々の例示的な実施の形態によると、コントローラ２６０は、スタイラス２１０及び表面２４０の両方に機能的に結合される。さらに、ボール２３０がスタイラス２１０の先端内で自由に回転する能力は、ソレノイド２２０によって付加される圧力の量と、コントローラ２６０から発生される信号に依存する。したがって、ボール２３０がスタイラス２１０の先端内で自由に回転できないとき、スタイラス２１０は表面２４０上で移動できないようにされている。
【００６０】
例えばＰＤＡなどの非磁気表面２４０上で動作される場合、力フィードバックはコントローラ２６０によって動的に生成可能であり、スタイラス２１０が特定の位置で抵抗に接触している感覚をユーザに与える。コントローラ２６０によって生成されるボール・ブロッキング力を変化させることによって、ユーザは、表面２４０へのスタイラス２１０の異なる引き付ける力を感じることがある。本発明の種々の例示的な実施の形態によると、ボール２３０は目の粗いテクスチャを有する。
【００６１】
種々の例示的な実施の形態によると、コントローラ２６０によって生成される力フィードバックは、表面２４０上のスタイラス２１０の位置と、多数のパラメータとの組み合わせによるものである。種々の例示的な実施の形態によると、スタイラス２１０及び表面２４０の間における力の生成の原因となるパラメータは、一例として、表面２４０に表示される特定のパターンや特徴、又は、表面２４０上のスタイラス２１０の特定の作用である。種々の例示的な実施の形態によると、表面２４０に表示される特徴は、輪郭、マップ、擬似シート（「仮想シート」）、領域、及び、種々の直線と曲線を備えたデザインである。スタイラス２１０及び表面２４０の間に力が生成されるとき、種々の例示的な実施の形態によれば、スタイラス２１０を操作しているユーザは、該スタイラス２１０がユーザに保持されるときに表面２４０の特定の領域上を移動できないような皮膚感覚を有する。さらに、種々の例示的な実施の形態によると、この皮膚感覚は、スタイラス２１０の振動やパルス、スタイラス２１０に生成される熱さや冷たさ、又は、スタイラス２１０のブレーキ型感覚や停止に類似した感覚であればよい。種々の例示的な実施の形態によると、表面２４０及びコントローラ２６０は、複数のスタイラス２１０に機能的に結合可能である。
【００６２】
あるいはまた、スタイラス２１０の位置は、２次元位置検出装置を使用して追跡することができる。したがって、この位置検出装置を使用することによって、コントローラ２６０は、表面２４０上のスタイラス２１０を容易に見つけ出すことができ、その特定の位置でスタイラス２１０及び表面２４０の間に加えられる適切な引き付ける力を決定することができる。さらに、プロジェクタは、ホストコンピュータの画面を表面２４０上に投影するために使用可能である。
【００６３】
さらに、コントローラ２６０をスタイラス２１０及び位置検出装置に接続しているワイヤ２７０は、ワイヤレス接続に置き換えることもでき、スタイラスの有用性を向上させる。さらに、ワイヤレス接続は、複数のユーザが同時に表面２４０上のスタイラス２１０と容易に対話（インタラクト）することも可能にする。さらに、種々の例示的な実施の形態によると、複数のスタイラス２１０を、同一表面２４０上で使用することができる。
【００６４】
種々の例示的な実施の形態によれば、このようなスタイラスは、種々の表面に対して使用可能であり、回転ボール２３０上に圧力を加えるためにスタイラス２１０内でソレノイド２２０を変位する電磁界を生成するコントローラによって、力フィードバックは生成可能である。
【００６５】
あるいはまた、ボールチップ２３０及びタッチスクリーン２４０の間に摩擦を加えるために、特別な画面プロテクタをタッチスクリーン２４０上に配置することもできる。
【００６６】
上記の教示に基づいて、本発明の種々の例示的な実施の形態による力フィードバック・スタイラスにより、以下のタスクを実行することが可能になる。本発明の種々の例示的な実施の形態による力フィードバック・スタイラス１１０は、ホワイトボードの表面１４０が用いられる場合に、オブジェクトの大きさをシミュレートすることを可能にする。このとき、電磁石１２０が作動され、２次元位置検出装置１７０が、例えばスタイラス１１０が一枚の紙の縁にあるというような情報を送信する。これに対して、スタイラスがその紙の外側に移動しないようにするために、例えば、仮想の紙を「引き伸ばす」ために、スタイラス１１０とホワイトボード１４０との間に強い磁力を及ぼすように、２次元位置検出装置１７０からコントローラ１３０に指示する。
【００６７】
さらに、本発明の種々の例示的な実施の形態によれば、表面上に描画される仮想オブジェクトの境界を感じることができる。例えば、スタイラスが表面の特定の領域内にある場合に限り、引き付ける力が作動する。さらに、例えばユーザが特定の領域を記入しなければならない用途において、本発明の種々の例示的な実施の形態によるシステムは、例えば、スタイラス１１０及び表面１４０の間に高い引き付ける力を生成するので、スタイラス１１０を特定の領域の外側に移動させることがほぼ不可能である。種々の例示的な実施の形態による１つのアプリケーションは、自由形式インクで領域をペイントすることであり、この場合、力によって特定の領域の外側に移動することがより困難になる。種々の例示的な実施の形態による別のアプリケーションは、スクロールバーに関し、ここで、関連性がありそうな情報、又は、興味のありそうな情報、例えば文書における強調表示されたサーチ項目などがその時点で表示されているときに、スクロールバーを移動させることがより困難となる。
【００６８】
種々の例示的な実施の形態による別のアプリケーションは、表面１４０に描画された曲線上でスタイラス１１０を移動させているユーザを案内することである。種々の例示的な実施の形態によるこの効果を使用して、自由形式インク注釈システムにおいて、ユーザがラインに沿ってテキストを強調表示するのに役立つようにすることもできる。この効果はまた、種々の例示的な実施の形態によれば、関連したストロークの選択を簡単にするために使用することもできる。力フィードバックは、システムがこうしたストロークをグループ化されているとして認識したことをユーザに通知すると共に、さらに、ユーザに同じグループ内のストロークの選択を続けさせることにもなる。
【００６９】
上記のような種々の例示的な実施の形態による、オブジェクトの大きさをシミュレートすることは、身振りインタフェースで指令されるＶＣＲ（ビデオデッキ）制御などにおいて使用可能であり、例えば、左側のストロークが時間を巻き戻すことになり、右側のストロークが時間を先に進めることになる。この場合、力フィードバックは、興味ある資料（マテリアル）の一部を時系列で示すことになる。こうした興味ある資料の一部は、種々の例示的な実施の形態によると、自由形式インクの垂直のキャンバス内で特定のインクストロークのような特定のユーザ照会と一致するものであってもよい。
【００７０】
図３は、本発明の種々の例示的な実施の形態による力フィードバック・スタイラスを使用する方法を示すフローチャートである。この方法は、ステップＳ１００から開始し、ステップＳ２００に続く。ステップＳ２００において、スタイラスは表面に近づけられ、種々の例示的な実施の形態によって、表面上を移動可能とされる。制御は、ステップＳ３００に進む。ステップＳ３００において、スタイラスはコントローラを介して制御され、表面上のスタイラスの位置を決定し、その表面上のスタイラスの位置と、表面に表示される特定のパターンや特徴など、表面に表示されるオブジェクトとの関係を決定する。種々の例示的な実施の形態によると、表示されるパターンや特徴は、輪郭、マップ、擬似シート、領域、又は、多数の線描を備えたデザインでもよい。
【００７１】
次に、制御はステップＳ４００に進む。ステップＳ４００において、表面上のスタイラスの位置に基づいて、更に、表面に表示された特定のパターンやデザインに基づいて、コントローラによってスタイラスに力が加えられる。種々の例示的な実施の形態によると、このコントローラは、スタイラスのユーザにデザインの特定の部分に記入することを強いることがあり、したがって、記入するように設計されていないデザインの他の部分にユーザが記入しようとする場合、スタイラスに対し力フィードバックを生成するだけである。種々の例示的な実施の形態によると、コントローラによって生成される力は、スタイラス及び表面の間で加えられる力によって明示され、このとき、ユーザは、該ユーザがスタイラスを適用することが想定されている以外の領域でスタイラスを移動させることが困難であることを認識する。例えば、特定の輪郭を追跡する場合、ユーザの手が輪郭から離れてスタイラスを案内しようとする場合、ユーザは、輪郭からそれることは認められない。
【００７２】
種々の例示的な実施の形態によると、生成された力は、ユーザが感知できる皮膚感覚をもたらす。種々の例示的な実施の形態において、皮膚感覚は、スタイラスの振動、スタイラスから生成される熱や冷たさ、スタイラスから生じるノイズなどであり得る。次に、制御はステップＳ５００に進み、方法は終了する。種々の例示的な実施の形態によると、力の強度とユーザによって感知される強度は、ユーザ案内によるスタイラスがあるべき位置からどの程度離れているかに依存する。したがって、ユーザが追跡されることになっている輪郭の上部に正確にスタイラスを案内する場合に力は存在せず、ユーザが表面の外にスタイラスを案内する場合に、力は最大となる。
【００７３】
図４は、本発明の種々の例示的な実施の形態による、スタイラス及び表面の間に力フィードバックを生成するシステムを示すブロック図である。本発明の種々の例示的な実施の形態によると、コントローラ３１０は、スタイラス３２０及び表面３３０に機能的に結合される。スタイラス３２０は、表面３３０上で移動することができる。さらに、種々の例示的な実施の形態によると、コントローラ３１０は、表面３３０上のスタイラス３２０の位置を検出することができ、表面３３０に表示されたオブジェクトに基づいて、スタイラス３２０及び表面３３０の間に力を生成する。種々の例示的な実施の形態によると、スタイラス３２０及び表面３３０の間でコントローラ３１０によって生成された力は、例えば、直線、輪郭、写真、形状、線描、及び、デザインなどの表面３３０上の特定のパターンに依存する。
【００７４】
本発明が例示的な実施の形態に関連して説明されているが、こうした実施の形態は、制限するためではなく、説明のためと見なすべきである。種々の修正変更や代替物などは、本発明の精神及び範囲内で実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の種々の例示的な実施の形態による電磁気力フィードバック・スタイラス装置の実例を示す図である。
【図２】本発明の種々の例示的な実施の形態による、ブロッキング・ボールチップを使用した力フィードバック・スタイラス装置の実例を示す図である。
【図３】本発明の種々の例示的な実施の形態による力フィードバック・スタイラスを使用する方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の種々の例示的な実施の形態による、スタイラス及び表面の間に力フィードバックを生成するシステムを示すブロック図である。
【図１】
2005317006.tif 000003
【図２】
2005317006.tif 000004
【図３】
2005317006.tif 000005
【図４】
2005317006.tif 000006