JP7605937B1 - 入力デバイスおよび情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの満足度を確保しながら消費電力を低減する。【解決手段】変換器はデジタル振動信号をアナログ振動信号に変換し、振動子はアナログ振動信号に基づいて振動し、コントローラは接触検出部への接触に応じてデジタル振動を変換器に出力し、デジタル振動信号のサンプリング周波数を所定の基準周波数よりも低い周波数に制御可能とする。本実施形態は、入力デバイスとしても、入力デバイスとホストシステムを備える情報処理システムとしても実現することができる。【選択図】図１

Description

本願は、入力デバイスおよび情報処理システム、特に入力デバイスの制御に関する。

ハプティックペン（haptic pen）は、触覚フィードバック機能（haptic feedback）を有するデジタルペンである。デジタルペンは、手書き文字などの描画処理および記録に用いられる入力デバイスである。デジタルペンは、電子ペン、スマートペン、スタイラス、などとも呼ばれる。触覚フィードバックは、文字等を表示するタッチパネルへの接触に応じて振動子を振動させて実現される。また、触覚フィードバック機能に対する制御によりユーザビリティの改善が図られている。例えば、特許文献１には、対話型ディスプレイ装置と共に使用するための対話型スタイラスについて記載されている。

特表２０１７－５３７３９５号公報

入力デバイスには、振動波形を示す振動信号を予め記憶したメモリを備え、ペン先の接触に応じて振動信号を振動子に出力するものがある。かかるメモリとして消費電力が少ないＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）が、しばしば用いられる。一般にＳＲＡＭの記憶容量は少ないため、複雑な波形を示す振動信号を扱うことが困難になりがちである。そこで、入力デバイスに予め振動信号を保存したＭＣＵ（Micro Computing Unit）を備え、接触に応じてデジタルの振動信号をアナログの振動信号に変換して振動子に出力することが検討されてきた。しかしながら、一般にデジタル信号のサンプリング周波数が高いほど、データ転送に係る消費電力が増加しがちである。他方、入力デバイスの搭載可能な小型のバッテリでは容量が限られている。消費電力が大きいと充電を繰り返さなければならないため、利便性が損なわれかねない。

本願は上記の課題を解決するためになされたものであり、本願の一態様に係る入力デバイスは、デジタル振動信号をアナログ振動信号に変換する変換器と、前記アナログ振動信号に基づいて振動する振動子と、接触検出部への接触に応じて前記デジタル振動信号を前記変換器に出力するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記デジタル信号のサンプリング周波数を所定の基準周波数よりも低い周波数に制御可能とする。

上記の入力デバイスは、複数の振動種別のデジタル振動信号を記憶し、前記振動種別ごとにサンプリング周波数が設定された記憶媒体を備え、前記コントローラは、ホストシステムからの通知情報で指示される振動種別のデジタル信号を当該振動種別に対応するサンプリング周波数で前記変換器に出力してもよい。

上記の入力デバイスにおいて、音声成分が多い振動種別のデジタル信号ほど、高いサンプリング周波数が設定されてもよい。

上記の入力デバイスにおいて、前記コントローラは、ホストシステムからの通知情報に基づいてユーザの年齢に対応する前記サンプリング周波数を設定してもよい。

本願の他の態様に係る情報処理システムは、前記ホストシステムと、上記の入力デバイスと、を備えてもよい。

上記の情報処理システムにおいて、前記ホストシステムは、予め設定されたユーザ設定情報から前記年齢を示す年齢情報を取得し、当該年齢情報を前記通知情報に含めて前記入力デバイスに出力してもよい。

上記の情報処理システムにおいて、ユーザの顔画像に基づいて前記ユーザの年齢を推定し、前記年齢を示す年齢情報を前記通知情報に含めて前記入力デバイスに出力してもよい。

本願の実施形態によれば、ユーザの満足度を確保しながら消費電力を低減することができる。

本実施形態に係る情報処理システムの外観構成例を示す外観図である。 本実施形態に係る情報処理システムの概略構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る筆記具種別情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る振動制御の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る周波数設定情報を例示する図である。 本実施形態に係る筆記具種別情報の他の例を示す図である。 本実施形態に係るサンプリング周波数設定処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係るサンプリング周波数設定処理の他の例を示すフローチャートである。

以下、本願の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る情報処理システムＳ１の構成例について説明する。以下の説明では、情報処理装置１がタブレット端末であり、入力デバイス３０が触覚提示機能を有するデジタルペンである場合を主とする。デジタルペンは、ペン形状の操作媒体であり、筆記デバイスとして構成される。本願では、デジタルペンを、単に「ペン」と呼ぶことがある。

図１は、本実施形態に係る情報処理システムＳ１の外観構成例を示す外観図である。
情報処理システムＳ１は、情報処理装置１と入力デバイス３０とを備える。
情報処理装置１は、タッチスクリーン２０を有し、筐体の表面の大部分を覆う。筐体には、情報処理装置１のその他の部材が収容される。
入力デバイス３０は、ユーザに把持され、タッチスクリーン２０の表面に接触しながら移動されることで、文字、記号、図形などのデータ入力または編集に用いられる。タッチスクリーン２０は、ディスプレイ２１の表示面とタッチセンサ２２の検出面を重畳して構成される。ディスプレイ２１は、表示面に各種の表示画面を視認可能に表示する。タッチセンサ２２は、検出面への入力デバイス３０の接触を検出する。情報処理装置１は、入力デバイス３０のタッチセンサ２２への接触の有無を監視し、接触を検出した接触位置を特定し、入力動作に基づくデータ入力または編集を実行する。情報処理装置１は、接触位置の軌跡、または、その軌跡から導出される図形を表す表示画面をディスプレイ２１に表示させる（筆記入力、描画入力とも呼ばれることがある）。

入力デバイス３０は、タッチセンサ２２への接触に応じてデジタルの振動信号（以下、「デジタル振動信号」と呼ぶ）をアナログの振動信号（以下、「アナログ振動信号」と呼ぶ）に変換し、変換されたアナログ振動信号に基づいて振動する。入力デバイス３０は、デジタル振動信号のサンプリング周波数を所定の基準周波数よりも低い周波数に制御可能とする。後述するように、サンプリング周波数は、振動信号の種別に応じて、またはユーザの年齢に基づく最高可聴周波数に応じて変更可能とする。

図２は、本実施形態に係る情報処理システムＳ１の概略構成例を示すブロック図である。
情報処理装置１は、ホストシステム１０、タッチスクリーン２０および無線Ｉ／Ｆ（interface）２８を備える。
ディスプレイ２１は、ホストシステム１０から入力される表示データに基づいて各種の表示画面を表示する。
タッチセンサ２２は、自部への接触の有無を検出する。タッチセンサ２２は、接触を検出した接触位置を示す入力データを生成し、生成した入力データをホストシステム１０に出力する。

ホストシステム１０は、情報処理装置１の機能全体を制御するコンピュータシステムである。ホストシステム１０は、表示処理部１０２と、デバイス設定部１０４と、振動制御部１１０とを備える。

表示処理部１０２は、タッチセンサ２２からの入力データで指示される接触位置に従ってデータ入力または編集を行う。このデータ入力または編集が、描画処理に相当する。表示処理部１０２は、例えば、一定時間ごとに入力される入力データで指示される接触位置を特定し、接触位置の時系列を形成する。表示処理部１０２は、形成した接触位置の時系列に基づいて移動軌跡を生成し、生成した移動軌跡をなす図形を含む表示画面を示す表示データを生成する。表示処理部１０２は、生成した表示データをディスプレイ２１に出力する。これにより、表示処理部１０２は、ディスプレイ２１に入力動作に基づく移動軌跡を表示させる。

デバイス設定部１０４は、タッチセンサ２２またはその他の入力デバイスからの入力データに基づいて入力デバイス３０に関する機能を設定する。デバイス設定部１０４は、例えば、デバイス設定画面（図示せず）をディスプレイ２１に表示させる。デバイス設定画面は、情報処理装置１と有線または無線で接続される各種のデバイスの機能を設定するための表示画面である。デバイス設定画面には、例えば、振動提示を可能とする振動提示可能デバイス（入力デバイス３０を含む）に対する振動提示の要否、などの振動設定に用いられる。振動設定には、音声提示に関する音声設定が含まれてもよい。音声設定には、例えば、音量を指示するための画面部品が配置されてもよい。音量は、振動信号に対する振幅もしくは振幅基準値に対する利得に対応する。
デバイス設定部１０４は、設定された振動設定を振動制御部１１０に出力する。

デバイス設定部１０４は、振動の種別（以下、「振動種別」と呼ぶことがある）を設定可能としてもよい。入力デバイス３０は、タッチセンサ２２への接触に応じて振動を発生する際、例えば、現実の筆記具による筆記により生ずる振動を模擬（シミュレート）する。その場合、振動種別は、筆記具の種別（以下、「筆記具種別」と呼ぶことがある）を用いて特定される。
デバイス設定部１０４は、設定された振動種別を示す情報を振動設定に含めて振動制御部に通知してもよい。振動種別の具体例については後述する。

デバイス設定部１０４は、例えば、予めホストシステム１０に設定されたユーザプロファイルを参照して、ユーザの生年月日を特定し、特定した生年月日から、その時点までの期間に相当する年数をユーザの年齢として特定する。ユーザプロファイルは、例えば、情報処理装置１の初期設定時にユーザの操作入力に応じて取得される。
デバイス設定部１０４は、ユーザの頭部を表す画像（顔画像）を示す画像データを取得し、取得した画像データに対して公知の画像認識技術を用いてユーザの年齢を推定してもよい。デバイス設定部１０４は、例えば、カメラ２６（図４）にユーザの顔画像を撮像させて、撮像させた顔画像を示す画像データを取得する。
デバイス設定部１０４は、ユーザの年齢を示す年齢情報を振動設定に含めて振動制御部１１０に通知してもよい。

デバイス設定部１０４の機能は、例えば、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）のデバイス設定ＡＰＩ（Application Programming Interface）関数を実行して実現されうる。デバイス設定部１０４の機能は、実行されるアプリケーションプログラム（application program、本願では、「アプリ」と呼ぶことがある）に従って当該ＡＰＩ関数を呼び出して実現される。上記の筆記音種別は、既存のデバイス設定ＡＰＩのパラメータを用いて指示されうる。なお、本願では、プログラムの実行とは、プログラムに記述された各種の指令で指示される処理を実行するとの意味を含む。

振動制御部１１０は、タッチセンサ２２からの入力データに基づいて入力デバイス３０の振動を制御する。振動制御部１１０は、入力データに示される接触に応じて振動制御情報を生成し、生成した振動制御情報を無線Ｉ／Ｆ２８を用いて入力デバイス３０に出力する。振動制御部１１０の機能は、例えば、入力デバイス３０のデバイスドライバを実行して実現されてもよい。

振動制御部１１０は、タッチセンサ２２への接触を示す入力データに基づいて、タッチセンサ２２への接触を示す接触通知を振動制御情報に含めて入力デバイス３０に出力する。振動制御部１１０は、タッチセンサ２２に接触が検出された接触位置の情報を接触位置情報として振動制御情報に含めて入力デバイス３０に出力してもよい。
また、振動制御部１１０は、デバイス設定部１０４から入力される振動設定を示す通知情報を無線Ｉ／Ｆ２８を用いて入力デバイス３０に出力する。振動制御部１１０は、例えば、振動設定を更新する都度、通知情報を出力する。振動制御部１１０は、更新前後の振動設定の差分を示す情報を通知情報に含め、それ以外の部分を含めずに出力してもよい。振動制御部１１０は、通知情報を振動制御情報に含めて入力デバイス３０に出力してもよいし、振動制御情報とは別個に出力してもよい。

無線Ｉ／Ｆ２８は、所定の通信方式を用いて、入力デバイス３０と無線で各種のデータを送受信する。通信方式は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１で規定された近距離無線通信方式に係る低消費電力の通信モードである。これにより、入力デバイス３０の消費電力を節約することができる。

次に、入力デバイス３０のハードウェア構成例について説明する。入力デバイス３０は、無線Ｉ／Ｆ３２、ＭＣＵ３４、ＤＡＣ３６、アンプ３８、振動子４０およびバッテリ４２を備える。
無線Ｉ／Ｆ３２は、上記の通信方式を用いて、情報処理装置１と無線で各種のデータを送受信する。

ＭＣＵ（Micro Computer Unit）３４は、入力デバイス３０の機能を制御する。ＭＣＵ３４は、プロセッサと、各種のメモリと入出力インタフェースを備える。ＭＣＵ３４はホストシステム１０の動作状態とは独立に稼働する。ＭＣＵ３４のプロセッサは所定のプログラムを実行して、ＭＣＵ３４の機能を発揮する。メモリには、ＲＡＭ３４ｓなどの揮発性メモリとＲＯＭなどの不揮発性メモリが含まれる。ＲＡＭ３４ｓは、プロセッサの作業領域として用いられる。ＭＣＵ３４の起動時に予め不揮発性メモリに記憶された各種のデジタル振動信号、その他の設定情報が読み出され、ＲＡＭ３４ｓに保存される。

ＲＡＭ３４ｓには、振動種別ごとに振動信号が記憶されてもよい。ＲＡＭ３４ｓには、振動種別ごとにサンプリング周波数と振動信号の所在を示す振動種別情報が保存されてもよい。振動種別情報は設定情報の一部をなす。基準周波数は、ＲＡＭ３４ｓおよびＤＡＣ３６のサンプリング周波数の定格値に相当する。基準周波数は、あらゆる年齢のユーザにとり聴取可能な可聴音を十分に表現可能なサンプリング周波数、例えば、４４ｋＨｚ～４８ｋＨｚであればよい。

ＭＣＵ３４には、ホストシステム１０から無線Ｉ／Ｆ３２を経由して振動制御情報が入力される。また、ＭＣＵ３４には、振動制御情報に含めて、または、振動制御情報とは別個にホストシステム１０から通知情報が入力される。通知情報で振動種別が指示される場合、ＭＣＵ３４は、予めＲＡＭ３４ｓに記憶された振動種別情報を参照して、指示された振動種別に対応するサンプリング周波数と振動信号の所在を特定する。振動制御情報にタッチセンサ２２への接触を示す接触通知が含まれるとき、ＭＣＵ３４は、特定した振動信号を読み出し、特定したサンプリング周波数で読み出した振動信号をＤＡＣ３６に出力する。

ＲＡＭ３４ｓに記憶されている設定情報には、周波数設定情報が含まれてもよい。周波数設定情報は、ユーザの年齢ごとにサンプリング周波数を示す情報である。周波数設定情報の具体例については、後述する。
ホストシステム１０から入力される通知情報に年齢情報が含まれる場合には、ＭＣＵ３４は、年齢情報に示されるユーザの年齢を含む年齢層を特定する。ＭＣＵ３４は、周波数設定情報を参照し、特定した年齢層に対応する年齢別サンプリング周波数を特定する。ＭＣＵ３４は、上記の手法により特定した振動信号を読み出し、特定した年齢別サンプリング周波数で読み出した振動信号をＤＡＣ３６に出力する。

無線Ｉ／Ｆ３２、ＭＣＵ３４およびＤＡＣ３６には、所定の伝送方式（例えば、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）規格）に従ってデジタル信号が伝送される。無線Ｉ／Ｆ３２とＭＣＵ３４の間では間欠的にデータが伝送されるため、データ伝送に要する消費電力は比較的少ない。ＭＣＵ３４からＤＡＣ３６の間は、継続的にデジタル振動信号が伝送されるため消費電力が多い。デジタル信号は、基準電位よりも有意に高い高電圧（H: High）と基準電位と有意差を有しない低電圧（L: Low）の少なくとも２つの状態の時系列で表現されることがある。例えば、Ｉ２Ｃ規格に基づくデータ伝送に用いられる信号線は、バッテリ４２から供給される電源電圧がプルアップ抵抗を経由して印加され、信号線の電位が高電圧と低電圧との間で変化することでデジタル信号を伝送する。そのため、デジタル振動信号のサンプリング周波数が高いほど信号線の電位が頻繁に切り替わるので、その過程で失われる電力が多くなりがちである。言い換えれば、デジタル振動信号のサンプリング周波数を低くすることで消費電力を低減することができる。

ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）３６は、ＭＣＵ３４から入力されるデジタルの振動信号をアナログ振動信号に変換する。ＤＡＣ３６は、変換したアナログ振動信号をアンプ３８に出力する。
アンプ（amplifier）３８は、ＤＡＣ３６から入力されるアナログ振動信号の振幅を調整し、振幅を調整したアナログ振動信号を振動子４０に出力する。アンプ３８は、振動子４０を駆動するための駆動回路として構成されてもよい。アンプ３８は、ＤＡＣ３６と一体に構成された回路素子として構成されてもよい。
振動子４０は、アンプ３８から入力されるアナログ振動信号に従って振動を発生するアクチュエータである。振動子４０は、例えば、ピエゾ素子などの圧電素子を備える。
バッテリ４２は、予め蓄電され、入力デバイス３０の各部、具体的には、無線Ｉ／Ｆ３２、ＭＣＵ３４、ＤＡＣ３６およびアンプ３８の動作に要する電力を供給する。

次に、本実施形態に係る情報処理装置１のハードウェア構成例について説明する。図３は、本実施形態に係る情報処理装置１のハードウェア構成例を示すブロック図である。情報処理装置１は、プロセッサ１１、メインメモリ１２、フラッシュメモリ１３、タッチスクリーン２０、オーディオシステム２４、カメラ２６および無線Ｉ／Ｆ２８を備える。

プロセッサ１１は、情報処理装置１全体の機能を制御する。プロセッサ１１として、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）が用いられる。プロセッサ１１は、所定のプログラムを実行し、メインメモリ１２と、その他のハードウェアと協働し、ホストシステム１０の機能、即ち、表示処理部１０２、デバイス設定部１０４および振動制御部１１０の機能の実現に用いられる。
を奏する。

メインメモリ１２は、プロセッサ１１の作業領域、即ち、実行プログラム、各種設定データの読み込み領域、プログラムの実行により取得した処理データの書き込み領域として利用される書き込み可能メモリである。メインメモリ１２は、例えば、複数個のＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）チップを含んで構成される。実行プログラムには、ＯＳ、周辺機器等を制御するための各種デバイスドライバ、各種サービス／ユーティリティ、アプリ、などが含まれる。

フラッシュメモリ１３には、予めＯＳ、各種デバイスドライバ、各種サービス／ユーティリティ、アプリ、および、各種データを記憶させておく。
ディスプレイ２１は、プロセッサ１１から出力される表示データに基づく各種の表示画面を表示する。ディスプレイ２１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのいずれであってもよい。

タッチセンサ２２は、表示画面に接触した物体（本願では、主に入力デバイス３０）と、その接触位置を検出する。タッチセンサ２２は、接触を検出した接触位置を示す入力データをホストシステム１０に出力する。タッチセンサ２２は、例えば、静電容量圧力センサである。タッチセンサ２２は、表示画面に接触した物体の接触圧力を検出する。タッチセンサ２２は、検出した接触圧力の情報を入力データに含めてホストシステム１０に出力してもよい。タッチセンサ２２は、接触した物体の傾き、即ち、ペン角度を検出してもよい。タッチセンサ２２が３軸の圧力センサである場合には、振動制御部１１０（図２）により個々の軸方向の圧力に対する方向余弦を用いてペン角度を特定することができる。タッチセンサ２２は、特定したペン角度の情報を入力データに含めてホストシステム１０に出力してもよい。

オーディオシステム２４は、音声信号に対する処理、入力、出力、記録、再生、符号化、および、復号などの処理を行う。オーディオシステム２４は、例えば、オーディオＩＣ（Integrated Circuit）を備える。オーディオシステム２４には、マイクロホン（図示せず）とスピーカ（図示せず）の一方または両方と有線または無線で接続される。

カメラ２６は、所定の視野内に所在する各種の物体の像を撮影し、撮影された画像を示す画像データをプロセッサ１１に出力する。カメラ２６は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）カメラなどのいずれであってもよい。

次に、本実施形態に係る振動種別情報の具体例について説明する。図４は、本実施形態に係る筆記具種別情報を例示する。図示される筆記具種別情報は、振動種別情報の一例である。図４の例では、筆記具種別情報は、振動種別ごとに、筆記具種別、サンプリング周波数および振動信号のファイル名のセットを含んで構成される。筆記具種別は、振動種別を示す。より具体的には、ボールペン、消しゴム、鉛筆およびマーカが振動種別として指示される。これは、筆記動作により現実の筆記具と紙などの表示媒体との摩擦により筆記具に生ずる振動と、その振動により生ずる音声の周波数特性（スペクトル）が筆記具種別により異なることに基づく。なお、「音なし」とは、厳密には筆記具種別ではないが、振動種別の一環として含まれる。「音なし」とは、有意な音声成分を含まず、主に触覚提示を目的とする振動種別に相当する。

サンプリング周波数は、基準周波数以下であって、その振動信号による主成分を表現可能な周波数であればよい。振動には、ユーザにおいて触覚として知覚される振動成分と音声として知覚される音声成分が含まれる。一般に、筆記具種別に応じて振動に含まれる振動成分と音声成分の比率が異なる。図４の例では、サンプリング周波数は、その振動種別に係る振動信号に含まれる音声成分の比率が高い種別の振動ほど高くなるように設定される。例えば、振動信号において比較的高い周波数における音声成分を主とする鉛筆、マーカに対するサンプリング周波数は、４０ｋＨｚである。但し、この周波数は、基準周波数として設定される４８ｋＨｚよりも低い。振動信号において音声成分が少なく、振動成分を主とするボールペン、消しゴムに対するサンプリング周波数は、５００Ｈｚである。なお、「音なし」は、振動信号に音声成分が含まれないため、さらに低いサンプリング周波数として、４００Ｈｚと設定されている。この設定は、人間の触覚において、主に２００Ｈｚよりも低い周波数の振動を感知可能とするが、より高い周波数の振動が感知できなくなることに基づく。

次に、本実施形態に係る振動制御の一例について説明する。図５は、本実施形態に係る振動制御の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０２）入力デバイス３０のＭＣＵ３４には、ホストシステム１０から無線Ｉ／Ｆ３２を経由して振動制御情報が入力される。
（ステップＳ１０４）ＭＣＵ３４は、振動制御情報に筆記具種別を示す通知情報が含まれるか否かを判定する。含まれると判定されるとき（ステップＳ１０４ ＹＥＳ）、ステップＳ１０６の処理に進む。含まれないと判定されるとき（ステップＳ１０４ ＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に進む。

（ステップＳ１０６）ＭＣＵ３４は、予め設定された筆記具種別情報を参照し、通知情報で指示された筆記具種別に対応するサンプリング周波数と振動信号を特定する。
（ステップＳ１０８）ＭＣＵ３４は、タッチセンサ２２への接触を示す接触通知を含む振動制御情報を待ち受ける。ＭＣＵ３４は、接触通知が入力されるか否かを判定し、接触通知が入力されるとき（ステップＳ１０８ ＹＥＳ）、ステップＳ１１０の処理に進む。接触通知が入力されないとき（ステップＳ１０８ ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。

（ステップＳ１１０）ＭＣＵ３４は、特定した振動信号をＲＡＭ３４ｓから読み出し、特定したサンプリング周波数でＤＡＣ３６に出力する。
（ステップＳ１１２）ＤＡＣは、ＭＣＵ３４から入力されるデジタル振動信号をアナログ振動信号に変換し、変換したアナログ振動信号を、アンプ３８を経由して振動子４０に出力する。振動子４０は、アンプ３８から入力されるアナログ振動信号に基づいて駆動される。

なお、筆記具種別の情報が取得されない場合には、ＭＣＵ３４は、予め設定されたデフォルトの筆記具種別（例えば、「音なし」）に係る振動信号およびサンプリング周波数を振動信号のＤＡＣ３６への出力に用いてもよい。

次に、本実施形態に係る周波数設定情報の具体例について説明する。図６は、本実施形態に係る周波数設定情報を例示する。図示される周波数設定情報は、年齢層ごとに最高可聴周波数と年齢別サンプリング周波数のセットを含んで構成される。年齢別サンプリング周波数として、対象とする年齢層の標準的なユーザにより音声として聴取可能な最高可聴周波数以下の音声成分を十分表現可能であって、基準周波数よりも極力低い周波数が設定される。年齢別サンプリング周波数は、サンプリング定理により最高可聴周波数の２倍より、やや高い周波数、例えば、２．２～２．６倍に設定されればよい。図６の例では、４０代のユーザの最高可聴周波数は１４ｋＨｚ、年齢別サンプリング周波数は３０ｋＨｚと設定されている。

なお、一部の振動種別について振動信号のサンプリング周波数は、年齢別サンプリング周波数よりも高くなることがある。図４に例示される筆記具種別のうち、鉛筆とマーカの振動信号のサンプリング周波数は４０ｋＨｚとなり、図６に例示される年齢別サンプリング周波数１７ｋＨｚ～３７ｋＨｚのいずれよりも高い。仮に、ＭＣＵ３４が４０ｋＨｚでサンプリングされた鉛筆の振動信号をＲＡＭ３４ｓから読み出し、ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数（例えば、４５歳のユーザに対して３０ｋＨｚ）でＤＡＣ３６に出力すると、振動子４０が生成する振動波形は、全体として年齢別サンプリング周波数に反比例して時間方向に伸縮する。これに応じて、振動波形の周波数特性は、全体として年齢別サンプリング周波数に比例して周波数方向に伸縮する。そのため、却ってユーザに違和感がもたされる可能性が生じる。

ステップＳ１０６（図５）の処理において、ＭＣＵ３４は、通知情報で指示される振動種別に対応するサンプリング周波数として、ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数以下となる周波数を特定する場合がある。その場合、ステップＳ１１０の処理において、ＭＣＵ３４は、その振動種別に対応する振動信号を読み出し、その振動種別に対応するサンプリング周波数で読み出した振動信号をＤＡＣ３６に出力する。

他方、ステップＳ１０６の処理において、通知情報で指示される振動種別に対応するサンプリング周波数として、ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数より高い周波数を特定する場合がある。その場合には、ステップＳ１１０の処理において、ＭＣＵ３４は、その振動種別に対応する振動信号を読み出し、読み出した振動信号のサンプリング周波数を、振動波形が極力変化しないように、公知の周波数変換法を用いて、その振動種別に対応するサンプリング周波数から年齢別サンプリング周波数に変換（ダウンサンプリング）する。ＭＣＵ３４は、周波数変換により得られた振動信号を、その年齢別サンプリング周波数に従ってＤＡＣ３６に出力する。

その他、振動波形を表現するための基本とするサンプリング周波数（例えば、図４に示す筆記具種別ごとのサンプリング周波数）が年齢別サンプリング周波数の値域（例えば、図６に例示される年齢別サンプリング周波数）を含むか、または、その年齢別サンプリング周波数の値域よりも高い振動種別に対しては、その振動種別について共通の振動波形を複数通りのサンプリング周波数でそれぞれサンプリングされた振動信号を予めＲＡＭ３４ｓに記憶しておいてもよい。複数通りのサンプリング周波数は、年齢別サンプリング周波数の値域を含んで分布するように予め設定しておく。図７の筆記具種別情報の例では、鉛筆とマーカのそれぞれについて、７通りのサンプリング周波数でサンプリングされた振動信号がＲＡＭ３４ｓに記憶される。７通りのサンプリング周波数は、図６に例示される年齢別サンプリング周波数と等しくなるように設定される。これら複数通りのサンプリング周波数は、必ずしも年齢別サンプリング周波数の候補の一部または全部と等しくなくてもよく、年齢別サンプリング周波数の値域を網羅（カバー）していればよい。

そこで、ステップＳ１０６（図５）の処理では、ＭＣＵ３４は、通知情報で指示された筆記具種別に対応する複数のサンプリング周波数のうち、ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数以下となる１通りのサンプリング周波数（ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数以下となるサンプリング周波数が２通り以上存在する場合には、例えば、そのうち最も年齢別サンプリング周波数に近いサンプリング周波数）を特定する。
そして、ステップＳ１１０の処理において、ＭＣＵ３４は、特定した筆記具種別のうち、特定したサンプリング周波数に対応する振動信号を読み出し、そのサンプリング周波数で読み出した振動信号をＤＡＣ３６に出力する。
図６の例では、４５歳のユーザに対しては、年齢別サンプリング周波数は３０ｋＨｚとなる。図７の例では、筆記具種別としてマーカが通知される場合には、ＭＣＵ３４は、マーカの振動信号に対応するサンプリング周波数を３０ｋＨｚと定め、データファイル“prm_htp_05_30”に格納された振動信号を、そのサンプリング周波数でＲＡＭ３４ｓから読み出し、ＤＡＣ３６に出力する。

次に、本実施形態に係るサンプリング周波数設定処理の一例について説明する。図８は、本実施形態に係るサンプリング周波数設定処理の一例を示すフローチャートである。但し、図８では、振動種別に応じたサンプリング周波数の設定、接触通知に応じた振動子の駆動に係る処理について割愛されている。

（ステップＳ２０２）ホストシステム１０のデバイス設定部１０４は、予め設定されたユーザプロファイルに基づいてユーザの年齢を特定し、特定した年齢を示す年齢情報を振動設定に含めて振動制御部１１０に通知する。
（ステップＳ２０４）振動制御部１１０は、デバイス設定部１０４から通知された年齢情報を通知情報に含め、無線Ｉ／Ｆ２８を用いて入力デバイス３０に出力する。
（ステップＳ２０６）入力デバイス３０のＭＣＵ３４には、ホストシステム１０から無線Ｉ／Ｆ３２を用いて年齢情報を含む通知情報が入力され、年齢情報に示されるユーザの年齢を特定する。ＭＣＵ３４は、予めＲＡＭ３４ｓに記憶された周波数設定情報を参照して、特定した年齢を含む年齢層に対応する年齢別サンプリング周波数を特定する。上記のように特定された年齢別サンプリング周波数は、読み出された振動信号のＤＡＣ３６への出力または読み出し対象とする振動信号の特定に用いられる。

なお、図８に例示される周波数設定情報において、最高可聴周波数の情報が含まれなくてもよい。周波数設定情報は、年齢もしくは年齢層ごとに年齢別サンプリング周波数を与えることができれば、必ずしもデータテーブルとして構成されなくてもよい。周波数設定情報は、年齢を入力値として年齢別サンプリング周波数を関数値として算出するための関数として定義されてもよい。

図８の処理は、ホストシステム１０のデバイス設定部１０４が、ユーザプロファイルを用いてユーザの年齢を定める場合を例にしたが、これには限られない。デバイス設定部１０４は、図８に示すようにユーザの頭部を表す画像（顔画像）を示す画像データを取得し、取得した画像データに対して公知の画像認識処理を実行し、ユーザの年齢を推定してもよい。図９は、本実施形態に係るサンプリング周波数設定処理の他の例を示すフローチャートである。

（ステップＳ３０２）デバイス設定部１０４は、タッチセンサ２２から入力データに基づいて、カメラ２６にユーザの顔画像を撮影させる。デバイス設定部１０４は、カメラ２６から撮影させた顔画像を示す画像データを取得する。
（ステップＳ３０４）デバイス設定部１０４は、取得した画像データに対して画像認識処理を実行してユーザの年齢を推定する。デバイス設定部１０４は、推定した年齢を示す年齢情報を振動設定に含めて振動制御部１１０に通知する。その後、ステップＳ３０６、Ｓ３０８の処理に進む。ステップＳ３０６、Ｓ３０８の処理は、ステップＳ２０４、Ｓ２０６と同様であるため、それらの説明を援用する。

なお、ユーザプロファイル、その他、タッチセンサ２２からの入力データに基づいて定まる年齢と画像データに基づいて定まる年齢とが異なる場合が生じうる。その場合、デバイス設定部１０４は、いずれか一方、例えば、入力データに基づいて定まる年齢またはいずれか低い方の年齢を示す年齢情報を採用し、他方を棄却してもよい。
また、ＭＣＵ３４は、入力デバイス３０の接触圧力、ペン角度または移動速度に基づいてゲインを定め、アンプ３８に通知してもよい。アンプ３８は、予め設定されたゲインに代え、ＭＣＵ３４から通知されたゲインを用いてＤＡＣ３６から入力されるアナログ振動信号の振幅を調整する。ＭＣＵ３４は、例えば、接触圧力、ペン角度または移動速度が大きいほど、大きくなるようにゲインを定める。接触圧力およびペン角度は、ホストシステム１０から入力される振動制御信号で搬送される振動制御情報で通知されることがある。移動速度は、振動制御情報で通知される接触位置の時間微分をもって導出される。

図８、図９は、ホストシステム１０のデバイス設定部１０４においてユーザの年齢を定め、入力デバイス３０のＭＣＵ３４がユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数を定める場合を例示するが、これには限られない。デバイス設定部１０４は、自部に予め設定した周波数設定情報を参照して、ユーザの年齢に対応する年齢別サンプリング周波数を定めてもよい。その場合、デバイス設定部１０４は、年齢別サンプリング周波数を示す振動設定を振動制御部１１０に通知し、通知情報として入力デバイス３０に出力してもよい。入力デバイス３０のＭＣＵ３４は、ホストシステム１０から入力される通知情報に示される年齢別サンプリング周波数を特定し、振動信号のＤＡＣ３６への出力に用いる。ここで、ＲＡＭ３４ｓへの周波数設定情報の設定、ＭＣＵ３４によるユーザの年齢に基づく年齢別サンプリング周波数の特定するための処理が省略されてもよい。

また、振動種別情報を参照して特定されるサンプリング周波数と、周波数設定情報を参照して特定される年齢別サンプリング周波数とが異なる場合が生じうる。その場合、ＭＣＵ３４は、いずれか低い方のサンプリング周波数を振動信号の出力のために採用し、他方のサンプリング周波数を棄却してもよい。

上記の説明では、情報処理装置１がタブレット端末装置である場合を主としたが、これには限られない。情報処理装置１は、パーソナルコンピュータなど、入力デバイス３０を用いて情報入力を可能とする、その他の形態の情報通信機器であってもよい。
また、ディスプレイ２１とタッチセンサ２２の一方または両方は、情報処理装置１の他の部材と有線または無線で接続できれば、情報処理装置１とは別体であってもよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る入力デバイス３０は、デジタル振動信号をアナログ振動信号に変換する変換器（例えば、ＤＡＣ３６）と、アナログ振動信号に基づいて振動する振動子４０と、接触検出部（例えば、タッチセンサ２２）への接触に応じてデジタル振動信号を変換器に出力するコントローラ（例えば、ＭＣＵ３４）とを備える。コントローラは、デジタル振動信号のサンプリング周波数を所定の基準周波数よりも低い周波数に制御可能とする。
また、本実施形態に係る情報処理システムＳ１は、入力デバイス３０とホストシステム１０を備える。
この構成によれば、コントローラから変換器に伝送されるデジタル振動信号のサンプリング周波数を基準周波数よりも低い周波数に制御可能となる。デジタル振動信号のサンプリング周波数が基準周波数に固定される場合よりも低くなるので、デジタル振動信号の伝送に係る消費電力を低減することができる。そのため、少容量のバッテリを用いて、入力デバイス３０の可用性を向上させることができる。

また、入力デバイス３０は、複数の振動種別のデジタル振動信号を記憶し、振動種別ごとにサンプリング周波数が設定された記憶媒体（例えば、ＲＡＭ３４ｓ）を備えてもよい。コントローラは、ホストシステム１０からの通知情報で指示される振動種別のデジタル振動信号を当該振動種別に対応するサンプリング周波数で変換器に出力してもよい。
この構成によれば、ホストシステム１０から通知される振動種別のデジタル振動信号が、その振動種別に対応するサンプリング周波数で変換器に出力される。振動種別ごとに、その特性が有効に発揮される範囲でできるだけ低いサンプリング周波数を設定しておくことで、ユーザに対して実効的な使用感を与えながら消費電力を節減することができる。

また、音声成分が多い振動種別のデジタル振動信号ほど、高いサンプリング周波数が設定されてもよい。
一般に振動種別に応じて音声成分の比率が異なり、音声が知覚される可聴周波数は触覚が知覚される周波数よりも高い。音声成分が多い振動種別の振動信号ほど高いサンプリング周波数で振動信号が提供されるので、入力デバイス３０の振動により生じる音声成分によりユーザに与える印象を損なわない。音質を維持しながらデジタル振動信号のサンプリング周波数を低く設定することで、消費電力を節減することができる。

また、コントローラは、ホストシステム１０からの通知情報に基づいてユーザの年齢に対応するサンプリング周波数を設定してもよい。
この構成により、ユーザの年齢に基づいてサンプリング周波数が設定される。ユーザの年齢に応じて知覚できる可聴周波数の音声成分が入力デバイス３０の振動により提示されるので、ユーザに与える印象を妨げずに入力デバイス３０の消費電力を節約することができる。

ホストシステム１０は、予め設定されたユーザ設定情報（例えば、ユーザプロファイル）から年齢を示す年齢情報を取得し、取得した年齢情報を通知情報に含めて入力デバイス３０に出力してもよい。
この構成により、予め設定されたユーザ設定情報に基づいて年齢情報が取得され、入力デバイス３０に通知される。そのため、特段の操作を行わずにユーザ設定情報を活用して、ユーザの年齢に応じたサンプリング周波数が入力デバイス３０に設定される。

ホストシステム１０は、ユーザの顔画像に基づいてユーザの年齢を推定し、推定した年齢を示す年齢情報を通知情報に含めて入力デバイス３０に出力してもよい。
この構成により、ユーザの顔画像から年齢情報が取得される、入力デバイス３０に通知される。そのため、特段の操作を行わずにユーザの顔画像に基づいて推定される年齢に応じたサンプリング周波数を入力デバイス３０に設定することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述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。上述の実施形態において説明した各構成は、任意に組み合わせることができる。

Ｓ１…情報処理システム、１…情報処理装置、１０…ホストシステム、１１…プロセッサ、１２…メインメモリ、１３…フラッシュメモリ、２０…タッチスクリーン、２１…ディスプレイ、２２…タッチセンサ、２４…オーディオシステム、２６…カメラ、２８…無線Ｉ／Ｆ、３０…入力デバイス、３２…無線Ｉ／Ｆ、３４…ＭＣＵ、３６…ＤＡＣ、３８…アンプ、４０…振動子、４２…バッテリ、１０２…表示処理部、１０４…デバイス設定部、１１０…振動制御部

Claims (7)

1. 振動波形を示すデジタル振動信号をアナログ振動信号に変換する変換器と、
   前記アナログ振動信号に基づいて振動する振動子と、
   接触検出部への接触に応じて前記デジタル振動信号を前記変換器に出力するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記デジタル振動信号を前記変換器に前記アナログ振動信号に変換させるサンプリング周波数を、当該サンプリング周波数の定格値である基準周波数よりも低い周波数であって、
   前記振動波形の主成分を表現可能な周波数に制御可能とする
   入力デバイス。
2. 複数の振動種別の振動波形を示すデジタル振動信号を記憶し、前記振動種別ごとにサンプリング周波数が設定された記憶媒体を備え、
   前記コントローラは、
   ホストシステムからの通知情報で指示される振動種別のデジタル振動信号を当該振動種別に対応するサンプリング周波数で前記変換器に出力する
   請求項１に記載の入力デバイス。
3. 音声成分が多い振動種別のデジタル振動信号ほど、高いサンプリング周波数が設定される
   請求項２に記載の入力デバイス。
4. 前記コントローラは、
   ホストシステムからの通知情報に基づいてユーザの年齢に対応する前記サンプリング周波数を設定する
   請求項１に記載の入力デバイス。
5. 前記ホストシステムと、
   請求項４に記載の入力デバイスと、を備える
   情報処理システム。
6. 前記ホストシステムは、
   予め設定されたユーザ設定情報から前記年齢を示す年齢情報を取得し、当該年齢情報を前記通知情報に含めて前記入力デバイスに出力する
   請求項５に記載の情報処理システム。
7. 前記ホストシステムは、
   ユーザの顔画像に基づいて前記ユーザの年齢を推定し、前記年齢を示す年齢情報を前記通知情報に含めて前記入力デバイスに出力する
   請求項５に記載の情報処理システム。

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