Top > Search of Japanese Patents > APPLICATION FORCE ESTIMATION METHOD, APPLICATION FORCE ESTIMATION PROGRAM, AND COMPUTER INPUT DEVICE

APPLICATION FORCE ESTIMATION METHOD, APPLICATION FORCE ESTIMATION PROGRAM, AND COMPUTER INPUT DEVICE meetings

Patent code P140011142
File No. 13009
Posted date Dec 4, 2014
Application number P2013-147781
Publication number P2015-021747A
Patent number P6161157
Date of filing Jul 16, 2013
Date of publication of application Feb 2, 2015
Date of registration Jun 23, 2017
Inventor
  • (In Japanese)栗田 雄一
  • (In Japanese)辻 敏夫
  • (In Japanese)氣比田 晃士
Applicant
  • Hiroshima University
Title APPLICATION FORCE ESTIMATION METHOD, APPLICATION FORCE ESTIMATION PROGRAM, AND COMPUTER INPUT DEVICE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To conveniently estimate application force based on image information on the tip of an elastic body without using a force sensor or a large-scale device.
SOLUTION: A computer input device (10) comprises: an image acquisition part (11) which acquires an image of a contact part between a fingertip (100) and a sensor surface (110); an image processing part (12) which extracts contours of the image of the contact part and generates a contact surface image; an eccentricity calculation part (13) which calculates x eccentricity representing eccentricity of the contact surface image in an x direction of the sensor surface to be generated by variation of force to be applied to the fingertip in a state where the fingertip contacts the sensor surface; and an application force calculation part (14) which represents infinitesimal displacement of the fingertip in the x direction by the x eccentricity in a contact theory of Hertz, and calculates force in the x direction to be applied to the fingertip.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

科学技術の発展により、デバイスの小型化が進んでいる。コンピュータ入力デバイスなどのインタフェースデバイスにおいても小型化されることによって既存の製品に組み込んだり、新たな製品の開発といったさまざまな応用が考えられる。また、インタフェースデバイスが利用可能な入力として位置情報を用いるものと力情報を用いるものがあるが、位置情報による入力は動作を行うためのスペースが必要となるため、小さなデバイスでは力情報による入力が適している。

力情報を取得する方法として、力センサーを使用せず、画像情報から指先印加力を算出する方法が数多く提案されている。例えば、指先に装置を装着し、指先内部の静脈の変化を計測することで指先印加力の算出を行っている(例えば、非特許文献1参照)。また、一定の照明条件下において爪の色の変化から指先印加力の算出を行っている(例えば、非特許文献2参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、センサー面に接触する弾性体の先端に印加される力を推定する印加力推定技術に関し、特に、人の指先を使ってポインティング操作などの入力を行うコンピュータ入力デバイスに好適な印加力推定技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
弾性体の先端とセンサー面との接触部分の画像を取得し、
前記接触部分の画像の輪郭を抽出して接触面画像を生成し、
前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のx方向への前記接触面画像の偏心を表すx偏心度を算出し、
Hertzの接触理論に基づいて、前記弾性体の先端において前記センサー面の法線方向に印加される力を算出するとともに、Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記x方向への微小変位を前記x偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記x方向の力を算出する
ことを特徴とする印加力推定方法。

【請求項2】
 
前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のy方向への前記接触面画像の偏心を表すy偏心度をさらに算出し、
Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記y方向への微小変位を前記y偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記y方向の力をさらに算出する、請求項1に記載の印加力推定方法。

【請求項3】
 
前記弾性体が人の指である、請求項1および2のいずれか一つに記載の印加力推定方法。

【請求項4】
 
画像取得部によって取得された弾性体の先端とセンサー面との接触部分の画像の輪郭を抽出して接触面画像を生成する画像処理手段、
前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のx方向への前記接触面画像の偏心を表すx偏心度を算出する偏心度算出手段、および
Hertzの接触理論に基づいて、前記弾性体の先端において前記センサー面の法線方向に印加される力を算出するとともに、Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記x方向への微小変位を前記x偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記x方向の力を算出する印加力算出手段として、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする印加力推定プログラム。

【請求項5】
 
前記偏心度算出手段が、前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のy方向への前記接触面画像の偏心を表すy偏心度を算出するものを、さらに有しており、
前記印加力算出手段が、Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記y方向への微小変位を前記y偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記y方向の力を算出するものを、さらに有している、請求項4に記載の印加力推定プログラム。

【請求項6】
 
前記弾性体が人の指である、請求項4および5のいずれか一つに記載の印加力推定プログラム。

【請求項7】
 
弾性体の先端とセンサー面との接触部分の画像を取得する画像取得部と、
前記接触部分の画像の輪郭を抽出して接触面画像を生成する画像処理部と、
前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のx方向への前記接触面画像の偏心を表すx偏心度を算出する偏心度算出部と、
Hertzの接触理論に基づいて、前記弾性体の先端において前記センサー面の法線方向に印加される力を算出するとともに、Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記x方向への微小変位を前記x偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記x方向の力を算出する印加力算出部とを備えている
ことを特徴とするコンピュータ入力デバイス。

【請求項8】
 
前記偏心度算出部が、前記弾性体の先端が前記センサー面に接触している状態で前記弾性体の先端に印加される力が変化することによって生じる前記センサー面のy方向への前記接触面画像の偏心を表すy偏心度を算出するものを、さらに有しており、
前記印加力算出部が、Hertzの接触理論において前記弾性体の先端の前記y方向への微小変位を前記y偏心度で表して、前記弾性体の先端に印加される前記y方向の力を算出するものを、さらに有している、請求項7に記載のコンピュータ入力デバイス。

【請求項9】
 
前記弾性体が人の指である、請求項7および8のいずれか一つに記載のコンピュータ入力デバイス。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2013147781thum.jpg
State of application right Registered


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close