JP2012168775A

JP2012168775A - 電子装置、信号変換方法およびプログラム

Info

Publication number: JP2012168775A
Application number: JP2011029736A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Akasaka; 敏赤坂
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】対象物の触感を示す触感信号の周波数が、振動部により所望の振動量が得られる周波数帯域から外れていても、振動部から所望の振動量を得る。
【解決手段】対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部１０と、触感信号の波形を半波整流する整流部２１と、半波整流波形の包絡線を抽出する抽出部２２と、抽出部２２により抽出された包絡線を示す信号の包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換部２３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置、信号変換方法およびプログラムに関する。

従来、様々な触感を提示できる触感提示装置が開発されてきた。特許文献１には、発振基板の表面の振動により触感刺激を提示する触感提示装置であって、複数の発振基板を平面状に配列してなる触感刺激提示部と、触感刺激提示部を構成する各発振基板の表面を振動させる駆動手段と、駆動手段に駆動信号を供給する信号発生器と、触感刺激提示部で再現しようとする触感のパターンである触感パターンに応じて信号発生器での信号供給を制御する触感パターン制御部と、を備える触感提示装置が開示されている。

特開２００３−３０８１５２号公報

ここで電子装置が、所定の周波数帯域のみで振動することができる振動部（例えば、狭帯域型リニアモータ）を振動させることで自装置の操作者に触感を提示する場合を想定する。触感検出部により検出された触感を示す触感信号の周波数が、振動部により所望の振動量が得られる周波数帯域から外れている場合、その触感信号を、振動部を駆動する駆動信号として振動部に供給しても所望の振動量が得られず、自装置の操作者に触感を提示することができないという問題があった。

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、対象物の触感を示す触感信号の周波数が、振動部により所望の振動量が得られる周波数帯域から外れていても、振動部から所望の振動量を得ることを可能とする電子装置、信号変換方法およびプログラムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様である電子装置は、対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部と、前記触感信号を半波整流する整流部と、前記整流部により半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出部と、前記抽出部により抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様である信号変換方法は、対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部を備える電子装置が実行する信号変換方法であって、前記触感信号を半波整流する整流手順と、前記整流手順により半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出手順と、前記抽出手順により抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換手順と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様であるプログラムは、対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部を備える電子装置のコンピュータに、前記触感信号を半波整流する整流ステップと、前記整流ステップにより半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換ステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、対象物の触感を示す触感信号の周波数が、振動部により所望の振動量が得られる周波数帯域から外れていても、振動部から所望の振動量を得ることができるので、振動部の振動から操作者がその対象物の触感を得ることができる。

本発明の実施形態における電子装置のブロック構成図である。本実施形態における抽出部の入力信号の波形と出力信号の波形の一例である。本実施形態における整流部の入力信号の波形と出力信号の波形の一例である。本実施形態における変換部の入力信号の波形と出力信号の波形の一例である。本実施形態におけるフィルタ部の入力信号の波形と出力信号の波形の一例である。本実施形態における電子装置の処理の流れを示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態における電子装置１のブロック構成図である。
電子装置１は、触感検出部１０と、周波数変換部２０と、振動部３０とを備える。周波数変換部２０は、整流部２１と、抽出部２２と、変換部２３と、フィルタ部２４とを備える。

まず、本発明の実施形態における電子装置１の概要について説明する。電子装置１は、触感検出部１０により検出された対象物の触感を示す触感信号から、その触感信号の波形を半波整流し、半波整流した波形の包絡線を示す信号を抽出し、包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する。

これによれば、電子装置１は、対象物の触感を示す触感信号の周波数が０から数ＫＨｚと、その触感信号によって変化したとしても、その触感を所定の周波数の信号に変換することができる。これにより、振動部３０の駆動周波数が所定の周波数に定まっていても、振動部３０は、変換された所定の周波数の信号に基づいて自装置の筐体を振動させることができるので、触感信号を再現することができる。

続いて、電子装置１が備える各機能ブロックの処理について説明する。触感検出部１０は、対象物の触感を示す触感信号を検出し、検出した触感信号を整流部２１に出力する。触感検出部１０としては、例えばマイクロフォンまたは加速度センサなどが設けられている。

触感検出部１０としてマイクロフォンが設けられている場合、マイクロフォンは、操作者により対象物（例えば、生地）の表面がなぞられたときの音を検出し、検出した音の信号を触感信号として周波数変換部２０に出力する。これにより、触感検出部１０は、対象物の表面の凹凸による触感の違いを、音で抽出することができる。

触感検出部１０として加速度センサが設けられている場合、加速度センサは、操作者の手により対象物（例えば、生地）の表面がなぞられることによって生じる操作者の手の振動を検出し、その手の振動を示す信号を触感信号として周波数変換部２０に出力する。これにより、触感検出部１０は、対象物の表面の凹凸による触感の違いを、手の振動で抽出することができる。

整流部２１は、対象物の触感を示す触感信号を半波整流し、半波整流した整流信号を抽出部２２に出力する。抽出部２２は、整流部２１により半波整流された整流信号の波形の包絡線（エンベローブ）を抽出し、該包絡線を示す信号を生成し、生成した包絡線を示す信号を変換部２３に出力する。

変換部２３は、抽出部２２により抽出された包絡線信号を、包絡線を振幅とする所定の周波数ｆ０の信号に変換し、変換した包絡線を振幅とする所定の周波数ｆ０の信号をフィルタ部２４に出力する。上記変換部２３による変換は、抽出部２２により抽出された包絡線信号に対して振幅変調することと等価である。

フィルタ部２４は、変換部２３により変換された信号のうち、所定の周波数ｆ１（ｆ１≧ｆ０）以下の信号を通過させるフィルタ（例えば、カットオフ周波数がｆ１のローパスフィルタ）をかけ、フィルタ後の信号を振動部３０に出力する。これにより、フィルタ部２４は、所定の周波数ｆ１よりも高い周波数のノイズ成分を変換部２３により変換された信号から除去することができる。

振動部３０は、フィルタ部２４から入力されたフィルタ後の信号を駆動信号として、駆動信号に基づき振動する。これにより、振動部３０は、自装置の筐体を振動させることができる。振動部３０としては、例えば狭帯域型リニアモータなどが設けられている。

続いて、図２を用いて整流部２１の処理について説明する。図２は、本実施形態における整流部２１の入力信号の波形４１と出力信号の波形４２の一例である。縦軸は電圧で、横軸は時間である。同図において、整流部２１の入力信号である触感信号の波形４１の一例と、整流部２１の出力信号である半波整流された整流信号の波形４２の一例とが示されている。

このように、整流部２１は、入力された触覚信号を示す信号を半波整流することにより、触覚信号のうち正の信号のみを抽出する。なお、整流部２１は、入力された触覚信号のうち負の信号のみを抽出してもよい。

続いて、図３を用いて抽出部２２の処理について説明する。図３は、本実施形態における抽出部２２の入力信号の波形４２と出力信号の波形４３の一例である。縦軸は電圧で、横軸は時間である。同図において、抽出部２２の入力信号である半波整流後の信号の波形４２の一例と、抽出部２２の出力信号である整流信号の包絡線を示す信号の波形４３の一例とが示されている。

抽出部２２の入力信号は、整流部２１から供給された触覚信号の半波整流後の信号である。抽出部２２の出力信号は、整流信号の包絡線を抽出した信号である。

続いて、図４を用いて変換部２３の処理について説明する。図４は、本実施形態における変換部２３の入力信号の波形４３と出力信号の波形４４の一例である。縦軸は電圧で、横軸は時間である。同図において、変換部２３の入力信号である整流信号の波形４３の一例と、変換部２３の出力信号である包絡線を振幅とする所定の周波数の信号の波形４４の一例とが示されている。

変換部２３の入力信号は、抽出部２２により抽出された半波整流波形の包絡線信号である。変換部２３の出力信号は、包絡線を振幅とする所定の周波数ｆ０（例えば、１６０Ｈｚ）の信号である。
このように、変換部２３は、入力された整流信号の包絡線上の点を振幅とし、所定の周波数ｆ０で振動する信号を生成する。

続いて、図５を用いてフィルタ部２４の処理について説明する。図５は、本実施形態におけるフィルタ部２４の入力信号の波形４４と出力信号の波形４５の一例である。縦軸は電圧で、横軸は時間である。同図において、フィルタ部２４の入力信号である包絡線を振幅とする所定の周波数の信号の波形４４の一例と、フィルタ部２４の出力信号の波形であってカットオフ周波数ｆ１でローパスフィルタされた後の信号（フィルタ後の信号）の波形４５の一例とが示されている。

同図に示されるように、変換部２３の形式、性能によっては、包絡線を振幅とする所定の周波数の信号の波形４４の一部には、当該所定の周波数よりも高い周波数の成分５１ａおよび５１ｂが含まれるときがある。フィルタ後の信号の波形４５では、その波形から当該所定の周波数よりも高い周波数の成分５１が除去され、それぞれ高い周波数成分を含まない波形５２ａおよび５２ｂに置き換わっていることが示されている。

フィルタ部２４の入力信号は、変換部２３により生成された包絡線を振幅とする所定の周波数ｆ０の信号である。フィルタ部２４の出力信号は、入力信号に対して、入力信号に対して所定の周波数ｆ１以下の信号を通過させるフィルタが掛けられた後の信号である。

このように、フィルタ部２４は、入力信号に対して所定の周波数ｆ１以下の信号を通過させるフィルタを掛け、フィルタ後の信号を生成する。これにより、フィルタ部２４は、フィルタ後の信号から所定の周波数ｆ１を越える周波数成分を除去することができるので、フィルタ後の信号を振動部の所定の入力周波数範囲に収め、高調波成分がノイズ音として振動部から発生することを防止する。その結果、自装置の操作者に触感検出部１０により検出された触感を提示することができる。

図６は、本実施形態における電子装置１の処理の流れを示したフローチャートである。まず、触感検出部１０は、対象物の触感を示す触感信号を検出する（ステップＳ１０１）。次に、整流部２１は、触感信号の波形信号を半波整流する（ステップＳ１０２）。次に、抽出部２２は、半波整流された波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する（ステップＳ１０３）。

次に、変換部２３は、抽出部２２により抽出された包絡線信号を、包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する（ステップＳ１０４）。次に、フィルタ部２４は、変換部２３により変換された信号のうち、所定の周波数以下の信号を通過させるフィルタをかける（ステップＳ１０５）。次に、振動部３０は、フィルタ部２４によるフィルタ後の信号に基づいて振動する（ステップＳ１０６）。以上で、本フローチャートの処理を終了する。

以上、電子装置１は、抽出部２２が包絡線を示す信号を抽出し、抽出された信号に対して、変換部２３が振幅変調する構成を取ることにより、対象物の触感を示す触感信号の周波数が０から数ＫＨｚと、その触感信号によって変化したとしても、その触感信号を所定の周波数の信号に変換することができる。これにより、振動部３０の駆動周波数が所定の周波数に定まっていても変換部２３により常にその所定の周波数に変換されるので、振動部３０は、変換された所定の周波数の信号に基づいて自装置の筐体を振動させることができる。その結果、電子装置１は、所定の周波数の振動で、触感信号を再現することができる。

なお、本実施形態の電子装置１を構成する各機能ブロックを電子回路で構成してもよい。その場合、抽出部２２の出力電圧をバッファし、バッファした電圧を変換部２３に出力する第１のバッファ部と、変換部２３の出力電圧をバッファし、バッファした電圧をフィルタ部２４に出力する第２のバッファ部と、を備えていてもよい。

また、本実施形態の電子装置１は、自装置内にある触感検出部１０により検出された触感信号を用いたが、これに限らず、自装置外にある触感検出部１０により検出された触感信号を用いてもよい。
また、本実施形態の電子装置１は、自装置内にある振動部３０を振動させたが、これに限らず、自装置外にある振動部３０を振動させてもよい。

また、本実施形態の電子装置１は、フィルタ部２４の出力信号であるフィルタ後の信号を振動部３０の駆動信号として振動部３０に供給したが、これに限らず、変換部２３の出力信号である包絡線を振幅とする所定の周波数ｆ０の信号を振動部３０の駆動信号として振動部３０に供給してもよい。

また、本実施形態の電子装置１の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、電子装置１に係る上述した種々の処理を行ってもよい。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…電子装置１０…触感検出部２０…周波数変換部２１…整流部２２…抽出部２３…変換部２４…フィルタ部３０…振動部

Claims

対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部と、
前記触感信号を半波整流する整流部と、
前記整流部により半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出部と、
前記抽出部により抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする電子装置。
前記変換部により変換された信号のうち、所定の周波数以下の信号を通過させるフィルタ部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記変換部により変換された信号に基づく駆動信号に基づいて振動する振動部を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子装置。
対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部を備える電子装置が実行する信号変換方法であって、
前記触感信号の波形を半波整流する整流手順と、
前記整流手順により半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出手順と、
前記抽出手順により抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換部と、
を有することを特徴とする信号変換方法。
対象物の触感を示す触感信号を検出する触感検出部を備える電子装置のコンピュータに、
前記触感信号の波形を半波整流する整流ステップと、
前記整流ステップにより半波整流された整流信号の波形の包絡線を抽出し、該包絡線を示す信号を生成する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された包絡線を振幅とする所定の周波数の信号に変換する変換ステップと、
を実行させるためのプログラム。