JP2015079289A - Tactile feedback device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To present a tactile sense to a user, while reducing adverse effect of an ultrasonic wave on a user.SOLUTION: In a target position for presenting a tactile sense to a user, the tactile sense is presented to the user by controlling relative driving timing between a plurality of ultrasonic wave elements so as to generate interference between ultrasonic waves from an ultrasonic wave element array 22 having the ultrasonic wave elements. A cover section 32 is formed between the ultrasonic wave element array 22 and the target position. The cover section 32 has an opening formed in a part where the ultrasonic wave output from the ultrasonic wave element array 22 travels toward the target position. The area of the opening is smaller than that of the ultrasonic wave element array 22.

Description

本発明は、超音波の音圧によってユーザーに触覚を提示する技術に関する。   The present invention relates to a technique for presenting a tactile sensation to a user using ultrasonic sound pressure.

多数(例えば100個以上)の超音波素子を配列しておき、それらの素子の駆動タイミング(あるいは出力する超音波の位相)を調整してやれば、多数の超音波素子から出力される超音波を干渉させることによって、空間上の所望の位置に大きな音圧を発生させることができる。そして、ユーザーの皮膚の周辺で大きな音圧を発生させれば、あたかも物体が皮膚に触れているかのような感覚をユーザーに提示することができる(特許文献1)。この技術は、物体が存在しない空間においてユーザーに触感を提示することができるので、アミューズメント機器などの種々の分野への適用が期待されている。   If a large number (for example, 100 or more) of ultrasonic elements are arranged and the drive timing (or the phase of the ultrasonic wave to be output) is adjusted, the ultrasonic waves output from the multiple ultrasonic elements interfere with each other. By doing so, a large sound pressure can be generated at a desired position in the space. If a large sound pressure is generated around the user's skin, the user can be presented with a sensation as if an object is touching the skin (Patent Document 1). Since this technology can present a tactile sensation to the user in a space where no object exists, it is expected to be applied to various fields such as an amusement machine.

特開2003−29898号公報JP 2003-29898 A

しかし、上記の提案されている技術では、触感を提示するに際して、ユーザーの身体のうち触覚を提示する必要のない位置にまで超音波があたってしまうことがあるので、ユーザーの身体に悪影響を与えかねないという問題があった。   However, in the proposed technique described above, when the tactile sensation is presented, the ultrasonic wave may be applied to a position in the user's body where the tactile sensation is not required. There was a problem that could be.

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に鑑みてなされたものであり、ユーザーの身体に対する超音波の悪影響を抑えつつ、ユーザーに触覚を提示することが可能な技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of conventional techniques, and an object thereof is to provide a technique capable of presenting a tactile sensation to a user while suppressing the adverse effects of ultrasonic waves on the user's body. .

上述した課題を解決するために、本発明の触覚提示装置は、複数の超音波素子が配列された超音波素子アレイを備える。そして、ユーザーに対して触覚を提示しようとする目標位置で該複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こすように、該複数の超音波素子の間での相対的な駆動タイミングを制御することで、ユーザーに触覚を提示する。超音波素子アレイと目標位置との間にはカバー部が設けられ、カバー部において、超音波素子アレイから出力された超音波が目標位置に向かって進行する箇所には、開口部が形成されている。この開口部の面積は、超音波素子アレイの面積より小さく設定されている。   In order to solve the above-described problem, a haptic presentation device of the present invention includes an ultrasonic element array in which a plurality of ultrasonic elements are arranged. Then, the relative drive timing between the plurality of ultrasonic elements is set so that the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements are intensifying interference at a target position where a tactile sensation is to be presented to the user. The tactile sense is presented to the user by controlling. A cover portion is provided between the ultrasonic element array and the target position, and an opening is formed in the cover portion where the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array travels toward the target position. Yes. The area of the opening is set smaller than the area of the ultrasonic element array.

こうすれば、超音波素子アレイから出力される超音波のうち、目標位置に向かわない超音波、すなわち、触覚の提示に寄与しない超音波がユーザー側に伝播することを、カバー部によって抑制することができる。この結果、超音波素子アレイから出力された超音波がユーザーにあたることを抑制することができるので、ユーザーに対する超音波の悪影響を抑えつつ、ユーザーに触覚を提示することが可能となる。   In this way, the ultrasonic wave that does not go to the target position among the ultrasonic waves output from the ultrasonic element array, that is, the ultrasonic wave that does not contribute to the presentation of the tactile sensation is suppressed by the cover unit. Can do. As a result, since it is possible to suppress the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array from hitting the user, it is possible to present a tactile sensation to the user while suppressing the adverse effect of the ultrasonic wave on the user.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、カバー部に形成された開口部の面積は、目標位置が設定される範囲の面積より大きく設定されていることとしてもよい。   In the above-described tactile sense presentation device of the present invention, the area of the opening formed in the cover part may be set larger than the area of the range where the target position is set.

目標位置(ユーザーに対して触覚を提示しようとする目標位置)は1箇所だけではなく、所定の範囲に亘って複数箇所に設定される可能性がある。そこで、開口部の面積を、目標位置が設定される範囲の面積より大きく形成することによって、該範囲内の何れの位置に目標位置が設定されていても、該目標位置に超音波を伝播させることが可能となる。この結果、ユーザーに対する超音波の悪影響を抑えつつ、複数箇所の目標位置で触覚を提示することが可能となる。   There is a possibility that the target position (target position where a tactile sensation is to be presented to the user) is set not only at one place but at a plurality of places over a predetermined range. Therefore, by forming the area of the opening larger than the area of the range in which the target position is set, the ultrasonic wave is propagated to the target position regardless of the position of the target position. It becomes possible. As a result, it is possible to present tactile sensations at a plurality of target positions while suppressing the adverse effects of ultrasonic waves on the user.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、カバー部は、本体部と、本体部の超音波素子アレイ側に設けられた吸音部とを有し、この吸音部は超音波を吸収する材料(いわゆる吸音材)で形成されていることとしてもよい。   In the above-described tactile sense presentation device of the present invention, the cover portion includes a main body portion and a sound absorbing portion provided on the ultrasonic element array side of the main body portion, and the sound absorbing portion is a material that absorbs ultrasonic waves. It may be formed of (so-called sound absorbing material).

ユーザー側への超音波の伝播がカバー部によって抑制されたとしても、その超音波がカバー部で反射してユーザーにあたってしまう可能性がある。そこで、カバー部において、本体部の超音波素子アレイ側に吸音部を設ける。こうすれば、超音波素子アレイからカバー部に到達した超音波を吸音部で吸収することができ、カバー部の超音波素子アレイ側で超音波が反射することを抑制することができる。この結果、超音波のユーザーへの悪影響を更に抑えつつ、ユーザーに触覚を提示することが可能となる。   Even if the propagation of the ultrasonic wave to the user side is suppressed by the cover part, the ultrasonic wave may be reflected by the cover part and hit the user. Therefore, in the cover part, a sound absorbing part is provided on the ultrasonic element array side of the main body part. By so doing, the ultrasonic wave reaching the cover part from the ultrasonic element array can be absorbed by the sound absorbing part, and the ultrasonic wave can be prevented from being reflected on the ultrasonic element array side of the cover part. As a result, it becomes possible to present a tactile sensation to the user while further suppressing the adverse effects of the ultrasonic waves on the user.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、カバー部は、本体部と、本体部の目標位置側に設けられた吸音部とを有し、この吸音部は超音波を吸収する材料(いわゆる吸音材)で形成されていることとしてもよい。   In the above-described tactile sense presentation device of the present invention, the cover portion includes a main body portion and a sound absorbing portion provided on the target position side of the main body portion, and the sound absorbing portion is a material that absorbs ultrasonic waves (so-called so-called). It may be formed of a sound absorbing material.

カバー部の開口部を抜けて目標位置側に伝播した超音波は、ユーザーの指で反射した後にカバー部の目標位置側で反射して、ユーザーにあたってしまう可能性がある。そこで、カバー部において、本体部の目標位置側に吸音部を設ける。こうすれば、ユーザーの指で反射した後にカバー部に到達した超音波を吸音部で吸収することができ、カバー部の目標位置側で超音波が反射することを抑制することができる。この結果、超音波のユーザーへの悪影響を更に抑えつつ、ユーザーに触覚を提示することが可能となる。   The ultrasonic wave that has passed through the opening of the cover part and propagated to the target position side may be reflected on the target position side of the cover part after being reflected by the user's finger and hit the user. Therefore, in the cover part, a sound absorbing part is provided on the target position side of the main body part. By so doing, the ultrasonic wave reaching the cover part after being reflected by the user's finger can be absorbed by the sound absorbing part, and the ultrasonic wave can be prevented from being reflected on the target position side of the cover part. As a result, it becomes possible to present a tactile sensation to the user while further suppressing the adverse effects of the ultrasonic waves on the user.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、超音波素子アレイの側方に、カバー部に対向する空間を設けることとしてもよい。   In the tactile sense presentation device of the present invention described above, a space facing the cover portion may be provided on the side of the ultrasonic element array.

こうすれば、超音波素子アレイから側方に出力された超音波や、カバー部で反射した超音波を逃がす空間を確保でき、これらの超音波が開口部に到達することを抑制することができる。この結果、超音波のユーザーへの悪影響を更に抑えつつ、ユーザーに触覚を提示することが可能となる。   By doing this, it is possible to secure a space for escaping the ultrasonic waves output from the ultrasonic element array to the side and the ultrasonic waves reflected by the cover portion, and to suppress the arrival of these ultrasonic waves to the opening. . As a result, it becomes possible to present a tactile sensation to the user while further suppressing the adverse effects of the ultrasonic waves on the user.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、複数の項目を表示する表示部を設け、複数の項目それぞれに対応する複数の目標位置(ユーザーに対して触覚を提示しようとする目標位置)を設定する。そして、複数の目標位置のうち、ユーザーの指が存在する目標位置で、複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こす(触覚を提示する)と共に、該目標位置(提示された触覚)に対応する項目をユーザーに報知することとしてもよい。   In the above-described tactile sense presentation device of the present invention, a display unit that displays a plurality of items is provided, and a plurality of target positions corresponding to the plurality of items (target positions where a tactile sensation is to be presented to the user) are displayed. Set. Then, among the plurality of target positions, at the target position where the user's finger exists, the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements cause interference (presenting a tactile sense), and the target position (presented tactile sense) ) May be notified to the user.

こうすれば、超音波のユーザーへの悪影響を抑えながらも、表示部において触覚を提示可能な項目をユーザーに確認させつつ、提示されている触覚に対応する項目をユーザーに認識させることが可能となる。   In this way, it is possible to allow the user to recognize items corresponding to the displayed tactile sensation while allowing the user to check items that can present tactile sensation on the display unit while suppressing the adverse effects of ultrasound on the user. Become.

また、上述した本発明の触覚提示装置においては、複数の項目を表示する表示部を設け、複数の項目それぞれに対応する複数の目標位置(ユーザーに対して触覚を提示しようとする目標位置)を、表示部に表示されている複数の項目のそれぞれに近接させて設定する。そして、複数の目標位置のうち、ユーザーの指が存在する目標位置で、複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こす(触覚を提示する)こととしてもよい。   In the above-described tactile sense presentation device of the present invention, a display unit that displays a plurality of items is provided, and a plurality of target positions corresponding to the plurality of items (target positions where a tactile sensation is to be presented to the user) are displayed. The setting is made close to each of the plurality of items displayed on the display unit. Then, among the plurality of target positions, at the target position where the user's finger exists, the interference from the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements may be caused (presenting a tactile sense).

こうすれば、超音波のユーザーへの悪影響を抑えながらも、目標位置(ひいては目標位置にある存在するユーザーの指)および表示部(触覚を提示可能な項目)をユーザーに同時に目視させることができ、提示されている触覚に対応する項目を直感的に認識させることが可能となる。   In this way, it is possible to allow the user to simultaneously view the target position (and thus the user's finger at the target position) and the display unit (items that can present tactile sensation) while suppressing the adverse effects of ultrasound on the user. It is possible to intuitively recognize items corresponding to the presented tactile sensations.

本実施例の触覚提示装置10の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the tactile sense presentation apparatus 10 of a present Example. 超音波素子パネル20を側方からみた説明図である。It is explanatory drawing which looked at the ultrasonic element panel 20 from the side. 触覚提示装置10の構成要素の配置状況を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an arrangement state of components of the tactile sense presentation device 10. FIG. カバー部32周辺を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the cover part 32 periphery. 表示部16に表示される内容を例示する図である。4 is a diagram illustrating content displayed on a display unit 16; FIG. 第1変形例における触覚提示装置の構成要素の配置状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning condition of the component of the tactile sense presentation apparatus in a 1st modification. 第2変形例における触覚提示装置の構成要素の配置状況を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning condition of the component of the tactile sense presentation apparatus in a 2nd modification.

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、車両に設けられた触覚提示装置の実施例について説明する。
A.実施例 :
図1には、本実施例の触覚提示装置10の構成が示されている。本実施例の触覚提示装置10は、車両に搭乗している運転者(ユーザー)の指に触覚を提示する装置である。図示されるように、触覚提示装置10は、CPU11を中心として、CPU11が実行するプログラム等が記憶されているROM12、CPU11の作業領域であるRAM13がバス14を介して接続されている。
また、バス14には、車両のインストルメントパネルに設けられた表示部(例えば液晶ディスプレイ)16が、表示用インターフェース15を介して接続されている。表示部16には、CPU11によってROM12から読み出された複数のメニュー項目(項目)が表示される。メニュー項目としては、例えば、GPS装置における目的地を運転者が選択するためのメニュー項目や、楽曲再生装置における楽曲を運転者が選択するためのメニュー項目が表示される。
また、バス14には、運転者の指の位置を検出するためのカメラ18が、カメラ用インターフェース17を介して接続されている。CPU11は、カメラ18によって撮像された画像における指の座標や大きさを解析することによって、運転者の指の位置を検出する。
Hereinafter, in order to clarify the contents of the present invention described above, an embodiment of a tactile sense presentation device provided in a vehicle will be described.
A. Example :
FIG. 1 shows the configuration of a tactile sense presentation device 10 of the present embodiment. The tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment is a device that presents a tactile sensation to the finger of a driver (user) who is on the vehicle. As shown in the figure, the tactile sense presentation device 10 has a CPU 11 as a center and a ROM 12 that stores programs executed by the CPU 11 and a RAM 13 that is a work area of the CPU 11 are connected via a bus 14.
In addition, a display unit (for example, a liquid crystal display) 16 provided on the instrument panel of the vehicle is connected to the bus 14 via a display interface 15. A plurality of menu items (items) read from the ROM 12 by the CPU 11 are displayed on the display unit 16. As the menu item, for example, a menu item for the driver to select a destination in the GPS device and a menu item for the driver to select a music in the music playback device are displayed.
Further, a camera 18 for detecting the position of the driver's finger is connected to the bus 14 via a camera interface 17. The CPU 11 detects the position of the driver's finger by analyzing the coordinates and size of the finger in the image captured by the camera 18.

また、本実施例の触覚提示装置10は、超音波素子パネル20を備えている。超音波素子パネル20は、所定の周波数(例えば30kHz〜100kHz)の超音波を出力する超音波素子21が複数配列された超音波素子アレイ22を備えている。また、超音波素子パネル20には、超音波を出力させる超音波素子21を選択するための素子選択回路23が接続されている。そして、この素子選択回路23には、超音波素子21(超音波素子アレイ22)から出力される超音波を生成(発振)するための超音波発振回路24が接続されている。
CPU11は、超音波発振回路24に超音波の生成を指示するとともに、素子選択回路23に超音波を出力する複数の超音波素子21を所定のタイミングで選択させることによって、複数の超音波素子21から互いに位相を異ならせて超音波を出力させる(複数の超音波素子の間での相対的な駆動タイミングを制御する制御手段)。すると、複数の超音波素子21から出力された超音波同士が強め合う干渉を起こし、超音波素子アレイ22(超音波素子パネル20)の上方における所定の位置(目標位置)の音圧が増大される。
図2は、超音波素子アレイ22(超音波素子パネル20)を側方からみた説明図である。本実施例の触覚提示装置10では、図2に示すように、目標位置Pの音圧を増大させる。従って、目標位置Pに存在する運転者の指は、増大された音圧によって触覚受容器が刺激され、運転者に触覚が提示される。音圧を増大させる位置は、超音波を出力させるべくCPU11が選択する素子21や、選択された超音波素子21の超音波の出力タイミング(干渉する超音波同士の位相のズレ)に応じて決まる。従って、CPU11は、音圧を増大させるべき位置(運転者に対して触覚を提示しようとする目標位置P)に応じて、素子選択回路23および超音波発振回路24に命令を送信する(素子選択回路23および超音波発振回路24を駆動する)。尚、詳しくは後述するが、目標位置Pの位置は、表示部16に表示されるメニュー項目に対応して設定されている。
Further, the tactile sense presentation device 10 of the present embodiment includes an ultrasonic element panel 20. The ultrasonic element panel 20 includes an ultrasonic element array 22 in which a plurality of ultrasonic elements 21 that output ultrasonic waves having a predetermined frequency (for example, 30 kHz to 100 kHz) are arranged. The ultrasonic element panel 20 is connected to an element selection circuit 23 for selecting an ultrasonic element 21 that outputs ultrasonic waves. The element selection circuit 23 is connected to an ultrasonic oscillation circuit 24 for generating (oscillating) ultrasonic waves output from the ultrasonic elements 21 (ultrasonic element array 22).
The CPU 11 instructs the ultrasonic oscillation circuit 24 to generate ultrasonic waves, and causes the element selection circuit 23 to select a plurality of ultrasonic elements 21 that output ultrasonic waves at a predetermined timing, whereby a plurality of ultrasonic elements 21 are selected. Output ultrasonic waves with different phases from each other (control means for controlling the relative drive timing among a plurality of ultrasonic elements). Then, the ultrasonic waves output from the plurality of ultrasonic elements 21 cause intensifying interference, and the sound pressure at a predetermined position (target position) above the ultrasonic element array 22 (ultrasonic element panel 20) is increased. The
FIG. 2 is an explanatory view of the ultrasonic element array 22 (ultrasonic element panel 20) seen from the side. In the tactile sense presentation device 10 of the present embodiment, the sound pressure at the target position P is increased as shown in FIG. Therefore, the tactile receptor of the driver's finger existing at the target position P is stimulated by the increased sound pressure, and a tactile sensation is presented to the driver. The position where the sound pressure is increased is determined according to the element 21 selected by the CPU 11 to output the ultrasonic wave and the output timing of the ultrasonic wave of the selected ultrasonic element 21 (the phase shift between the interfering ultrasonic waves). . Therefore, the CPU 11 transmits a command to the element selection circuit 23 and the ultrasonic oscillation circuit 24 according to the position where the sound pressure should be increased (target position P where the tactile sensation is to be presented to the driver) (element selection). The circuit 23 and the ultrasonic oscillation circuit 24 are driven). As will be described in detail later, the position of the target position P is set corresponding to the menu item displayed on the display unit 16.

図3は、車両内における触覚提示装置10の構成要素の配置状況を示す説明図である。図3に示すように、運転席の側方に設置されたアームレスト30には上方が開口した凹部31が形成されており、凹部31には、上方に超音波の出力方向を向けて、超音波素子アレイ22(超音波素子パネル20)が設けられている。従って、超音波素子アレイ22は、超音波素子アレイ22の上方に設定された目標位置Pの音圧を増大させる。また、凹部31において、超音波素子アレイ22と目標位置Pとの間には、超音波素子アレイ22の上方を覆うカバー部32が設けられている。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement state of components of the tactile sense presentation device 10 in the vehicle. As shown in FIG. 3, the armrest 30 installed on the side of the driver's seat is formed with a concave portion 31 having an upper opening, and the ultrasonic wave is directed upward in the concave portion 31. An element array 22 (ultrasonic element panel 20) is provided. Therefore, the ultrasonic element array 22 increases the sound pressure at the target position P set above the ultrasonic element array 22. In the recess 31, a cover portion 32 is provided between the ultrasonic element array 22 and the target position P to cover the upper side of the ultrasonic element array 22.

図4(a)は、カバー部32周辺を拡大して示す説明図である。図4(a)には、複数の目標位置Pが図示されているが、これは表示部16に表示される複数のメニュー項目に対応して設定される複数の目標位置Pである。ここでは、複数の目標位置Pを図示することで、目標位置Pが設定される範囲を示している。
図4(a)に示すように、カバー部32には、超音波素子アレイ22から出力された超音波が目標位置Pに向かって進行する箇所に開口部32hが形成されている。そして、開口部32hの面積a2は、超音波素子アレイ22の面積a1より小さく形成(設定)されている。こうすれば、図4(b)に示すように、超音波素子アレイ22から出力される超音波のうち、目標位置Pに向かわない超音波、すなわち、触覚の提示に寄与しない超音波が運転者側に伝播することを、カバー部32によって抑制することができる。この結果、超音波素子アレイ22から出力された超音波が運転者にあたることを抑制することができるので、運転者に対する超音波の悪影響を抑えつつ、運転者に触覚を提示することが可能となる。
また、図4(a)に示すように、開口部32hの面積a2は、目標位置Pが設定される範囲の面積a3より大きく形成(設定)されている。こうすれば、図4(b)に示すように、目標位置Pが設定される範囲内の何れの位置に目標位置Pが設定されていても、該目標位置Pに超音波を伝播させることが可能となる。この結果、運転者に対する超音波の悪影響を抑えつつ、複数箇所の目標位置Pで触覚を提示することが可能となる。
FIG. 4A is an explanatory diagram showing an enlarged view of the periphery of the cover portion 32. FIG. 4A shows a plurality of target positions P, which are a plurality of target positions P set in correspondence with a plurality of menu items displayed on the display unit 16. Here, by showing a plurality of target positions P, a range in which the target positions P are set is shown.
As shown in FIG. 4A, the cover portion 32 is formed with an opening portion 32 h where the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array 22 travels toward the target position P. The area a2 of the opening 32h is formed (set) smaller than the area a1 of the ultrasonic element array 22. In this way, as shown in FIG. 4B, among the ultrasonic waves output from the ultrasonic element array 22, the ultrasonic waves that do not go to the target position P, that is, the ultrasonic waves that do not contribute to the tactile sensation are displayed. Propagation to the side can be suppressed by the cover portion 32. As a result, since it is possible to suppress the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array 22 from hitting the driver, it is possible to present a tactile sensation to the driver while suppressing the adverse effect of the ultrasonic wave on the driver. .
Further, as shown in FIG. 4A, the area a2 of the opening 32h is formed (set) larger than the area a3 of the range in which the target position P is set. In this way, as shown in FIG. 4B, regardless of the position within the range where the target position P is set, the ultrasonic wave can be propagated to the target position P. It becomes possible. As a result, it becomes possible to present tactile sensations at a plurality of target positions P while suppressing adverse effects of ultrasonic waves on the driver.

また、図4に示すように、カバー部32は、合成樹脂等で形成された本体部32aと、本体部32aの超音波素子アレイ22側に設けられた吸音部32aを有しており、この吸音部32aは、グラスウールや発砲ウレタン等の超音波を吸収する材料(いわゆる吸音材)で形成されている。ここで、運転者側への超音波の伝播がカバー部32によって抑制されたとしても、伝播を抑制された超音波がカバー部32の超音波素子アレイ22側で反射すると、その反射した超音波が(乱反射する等して)運転者にあたってしまう可能性がある。この点、本実施例の触覚提示装置10は、本体部32aの超音波素子アレイ22側に吸音部32bを設けているので、カバー部32に到達した超音波を吸音部32bで吸収することができ、カバー部32の超音波素子アレイ22側で超音波が反射することを抑制することができる。この結果、超音波の運転者への悪影響を更に抑えつつ、運転者に触覚を提示することが可能となる。
また、図4に示すように、カバー部32は、本体部32aの目標位置P側に吸音部32cを有しており、この吸音部32cも、吸音部32bと同様に、グラスウールや発砲ウレタン等の超音波を吸収する材料(いわゆる吸音材)で形成されている。ここで、カバー部32の開口部32hを抜けて目標位置P側に伝播した超音波は、運転者の指で反射した後にカバー部32の目標位置P側で反射して、運転者にあたってしまう可能性がある。この点、本実施例の触覚提示装置10は、カバー部32において、本体部32aの目標位置P側に吸音部32cを設けているので、運転者の指で反射した後にカバー部32に到達した超音波を吸音部32cで吸収することができ、カバー部32の目標位置P側で超音波が反射することを抑制することができる。この結果、超音波の運転者への悪影響を更に抑えつつ、運転者に触覚を提示することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 4, the cover part 32 has the main-body part 32a formed with the synthetic resin etc., and the sound-absorbing part 32a provided in the ultrasonic element array 22 side of the main-body part 32a. The sound absorbing portion 32a is formed of a material that absorbs ultrasonic waves (so-called sound absorbing material) such as glass wool or foamed urethane. Here, even if the propagation of the ultrasonic wave to the driver side is suppressed by the cover part 32, if the ultrasonic wave whose propagation is suppressed is reflected on the ultrasonic element array 22 side of the cover part 32, the reflected ultrasonic wave May hit the driver (by irregular reflection, etc.). In this regard, the tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment includes the sound absorbing portion 32b on the ultrasonic element array 22 side of the main body portion 32a, so that the ultrasonic wave reaching the cover portion 32 can be absorbed by the sound absorbing portion 32b. It is possible to suppress reflection of ultrasonic waves on the ultrasonic element array 22 side of the cover portion 32. As a result, it becomes possible to present a tactile sensation to the driver while further suppressing adverse effects of the ultrasonic waves on the driver.
Moreover, as shown in FIG. 4, the cover part 32 has the sound absorption part 32c in the target position P side of the main-body part 32a, and this sound absorption part 32c is also glass wool, foaming urethane, etc. similarly to the sound absorption part 32b. It is made of a material that absorbs the ultrasonic waves (so-called sound absorbing material). Here, the ultrasonic wave propagated to the target position P side through the opening 32h of the cover part 32 may be reflected on the target position P side of the cover part 32 after being reflected by the driver's finger and hit the driver. There is sex. In this respect, the tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment includes the sound absorbing portion 32c on the target position P side of the main body portion 32a in the cover portion 32, and thus reaches the cover portion 32 after being reflected by the driver's finger. Ultrasonic waves can be absorbed by the sound absorbing part 32c, and reflection of ultrasonic waves on the target position P side of the cover part 32 can be suppressed. As a result, it becomes possible to present a tactile sensation to the driver while further suppressing adverse effects of the ultrasonic waves on the driver.

また、図4において、超音波素子アレイ22の側方には、カバー部32(吸音部32b)に対向する空間gが設けられている。したがって、超音波素子アレイ22から側方に出力された超音波や、吸音部32bで吸収されずに反射した超音波を逃がす空間を確保でき、これらの超音波が開口部32hに到達することを抑制することができる。また、この空間gは、超音波素子アレイ22から側方に出力された超音波が、吸音部32bに到達する前に他の部材にあたらないように設けられている。したがって、超音波素子アレイ22から出力された超音波が、超音波素子アレイ22の側方に配置された部材に直接到達することを防止でき、ひいては、該部材に反射した超音波が開口部32hに到達することを防止することができる。これらの結果、超音波の運転者への悪影響を更に抑えつつ、運転者に触覚を提示することが可能となる。   In FIG. 4, a space g facing the cover portion 32 (sound absorbing portion 32 b) is provided on the side of the ultrasonic element array 22. Therefore, it is possible to secure a space for releasing the ultrasonic waves output from the ultrasonic element array 22 to the side and the ultrasonic waves reflected without being absorbed by the sound absorbing portion 32b, and that these ultrasonic waves reach the opening portion 32h. Can be suppressed. The space g is provided so that the ultrasonic waves output from the side from the ultrasonic element array 22 do not hit other members before reaching the sound absorbing portion 32b. Therefore, it is possible to prevent the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array 22 from directly reaching a member arranged on the side of the ultrasonic element array 22, and the ultrasonic wave reflected on the member is opened 32h. Can be prevented. As a result, it is possible to present a tactile sensation to the driver while further suppressing adverse effects of the ultrasonic waves on the driver.

また、図3において、目標位置Pの前方(車両の進行方向)に向かって斜め上方には、運転者の指を撮像するためのカメラ18が設けられている。本実施例の触覚提示装置10では、CPU11(図1参照)がカメラ18で撮像された指の画像を解析することで、目標位置Pに指が存在するか否かを判断するので、該カメラ18は、少なくとも目標位置P(に存在する運転者の指)を撮像できる位置に設けられている。また、インストルメントパネル40には、表示部16が設けられている。   In FIG. 3, a camera 18 for imaging the driver's finger is provided obliquely above the front of the target position P (the traveling direction of the vehicle). In the tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment, the CPU 11 (see FIG. 1) analyzes the finger image captured by the camera 18 to determine whether or not the finger is present at the target position P. 18 is provided at a position where at least the target position P (the driver's finger existing at the target position P) can be imaged. The instrument panel 40 is provided with a display unit 16.

図5は、表示部16に表示される内容を例示する図である。図5に示す例では、運転者が選択可能な項目として「項目A」,「項目B」,「項目C」,「項目D」,「項目E」,「項目F」が表示部16に表示されている。ここで、本実施例の触覚提示装置10の目標位置Pの位置は、表示部16に表示されるメニュー項目に対応して設定される。例えば、図5に示すように、「項目A」,「項目B」,「項目C」,「項目D」,「項目E」,「項目F」が表示部16に表示されている場合は、各メニュー項目に対応させて、6箇所の目標位置P(目標位置Pa,目標位置Pb,目標位置Pc,目標位置Pd,目標位置Pe,目標位置Pf、図示省略)が超音波素子アレイ22(超音波素子パネル20)の上方に設定される。   FIG. 5 is a diagram illustrating contents displayed on the display unit 16. In the example shown in FIG. 5, “Item A”, “Item B”, “Item C”, “Item D”, “Item E”, and “Item F” are displayed on the display unit 16 as items that can be selected by the driver. Has been. Here, the position of the target position P of the tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment is set corresponding to the menu item displayed on the display unit 16. For example, as shown in FIG. 5, when “item A”, “item B”, “item C”, “item D”, “item E”, “item F” are displayed on the display unit 16, Corresponding to each menu item, six target positions P (target position Pa, target position Pb, target position Pc, target position Pd, target position Pe, target position Pf, not shown) are arranged in the ultrasonic element array 22 (super It is set above the sonic element panel 20).

このような状態において、CPU11は、カメラ18に撮像された画像に基づき運転者の指の位置を検出し、該指が目標位置Pa〜Pfの何れかに存在するか否かを判断する(検出手段)。ここで、CPU11は、カメラ18によって撮像された運転者の指の画像を解析することによって、該指の位置を、所定の位置を原点とする3次元座標として検出する。また、各メニュー項目(項目A〜F)に対応する目標位置Pa〜Pfは、所定の位置を原点とする3次元座標の範囲として予めROM12に記憶されている。従って、運転者の指が目標位置Pa〜Pfの何れかに存在するか否かを判断する処理は、運転者の指の3次元座標が、目標位置Pa〜Pfのうち何れかの3次元座標の範囲に含まれるか否かを判断することによって行われる。   In such a state, the CPU 11 detects the position of the driver's finger based on the image captured by the camera 18, and determines whether or not the finger exists at any one of the target positions Pa to Pf (detection). means). Here, the CPU 11 analyzes the image of the driver's finger captured by the camera 18 to detect the position of the finger as three-dimensional coordinates with the predetermined position as the origin. Further, the target positions Pa to Pf corresponding to the menu items (items A to F) are stored in the ROM 12 in advance as a three-dimensional coordinate range having a predetermined position as the origin. Therefore, the process of determining whether or not the driver's finger is present at any one of the target positions Pa to Pf is based on whether the three-dimensional coordinate of the driver's finger is any one of the target positions Pa to Pf. It is performed by determining whether or not it is included in the range.

その結果、運転者の指が目標位置Pa〜Pfのうち何れかに存在する場合は、CPU11は、素子選択回路23および超音波発振回路24を駆動することによって、該指が存在する目標位置P(Pa〜Pfの何れか)の音圧を増大させる(運転者の指の位置の音圧を増大させる)。さらに、図5に示すように、表示部16において、運転者の指が存在する目標位置P(ここでは目標位置Pb)に対応するメニュー項目(ここでは項目B)の色彩を変更したり、形状を変更したりする等して、そのメニュー項目の表示態様を変化させる。すなわち、そのメニュー項目(ここでは項目B)に対応する触覚が提示されていること(そのメニュー項目に対応する目標位置Pに指が存在すること)を運転者に報知する(報知手段)。   As a result, when the driver's finger exists at any one of the target positions Pa to Pf, the CPU 11 drives the element selection circuit 23 and the ultrasonic oscillation circuit 24 to thereby target the position P where the finger exists. Increase the sound pressure (any of Pa to Pf) (increase the sound pressure at the position of the driver's finger). Further, as shown in FIG. 5, the display unit 16 changes the color of the menu item (here, item B) corresponding to the target position P (here, the target position Pb) where the driver's finger exists, The display mode of the menu item is changed by changing the menu item. That is, the driver is notified that a tactile sensation corresponding to the menu item (here, item B) is presented (a finger is present at the target position P corresponding to the menu item) (notification means).

以上のように、本実施例の触覚提示装置10は、超音波の運転者への悪影響を抑えながらも、表示部16において触覚を提示可能なメニュー項目(ここではメニュー項目A〜F)を運転者に確認させつつ、提示されている触覚に対応するメニュー項目(ここではメニュー項目B)を運転者に認識させることが可能となる。   As described above, the tactile sense presentation device 10 according to the present embodiment drives menu items (here, menu items A to F) that can present tactile sensations on the display unit 16 while suppressing the adverse effect of ultrasonic waves on the driver. The driver can recognize the menu item (here, menu item B) corresponding to the presented tactile sensation while allowing the driver to check.

B.第1変形例 :
次に、本発明の変形例について説明する。上述した実施例では、表示部16をインストルメントパネル40に設けることで、触覚を提示可能なメニュー項目を運転者に確認させることとした。これに対して、第1変形例では、目標位置Pの前方に表示部16が設けられている。
B. First modification:
Next, a modified example of the present invention will be described. In the embodiment described above, the display unit 16 is provided on the instrument panel 40 so that the driver can confirm menu items that can present tactile sensations. On the other hand, in the first modification, the display unit 16 is provided in front of the target position P.

図6は、第1変形例における触覚提示装置の構成要素の配置状況を示す説明図である。図6に示すように、第1変形例では、目標位置Pの前方に表示部16が設けられている。また、超音波素子アレイ22(超音波素子パネル20)は、超音波の出力方向(超音波素子21の出力軸線)を表示部16側に傾けて設けられており、表示部16に表示された複数のメニュー項目のそれぞれに近接する領域が目標位置Pa〜Pf(図示省略)として設定されている。そして、該目標位置Pa〜Pfに運転者の指が存在する場合に、該目標位置Pa〜Pfの音圧を増大させる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an arrangement state of components of the tactile presentation device in the first modification. As shown in FIG. 6, in the first modification, a display unit 16 is provided in front of the target position P. The ultrasonic element array 22 (ultrasonic element panel 20) is provided with the ultrasonic output direction (the output axis of the ultrasonic element 21) inclined toward the display unit 16, and is displayed on the display unit 16. An area close to each of the plurality of menu items is set as target positions Pa to Pf (not shown). When the driver's finger exists at the target positions Pa to Pf, the sound pressure at the target positions Pa to Pf is increased.

こうすると、超音波の運転者への悪影響を抑えながらも、目標位置Pa〜Pfに存在する指および表示部16(触覚を提示可能なメニュー項目)を運転者に同時に目視させることができ、提示されている触覚に対応するメニュー項目を直感的に認識させることが可能となる。   In this way, while suppressing the adverse effect of the ultrasonic wave on the driver, the finger and the display unit 16 (menu items capable of presenting a tactile sense) existing at the target positions Pa to Pf can be simultaneously viewed by the driver. It is possible to intuitively recognize the menu item corresponding to the tactile sensation being performed.

また、超音波の出力方向(超音波素子21の出力軸線)を表示部16側に傾けて超音波素子アレイ22を設けた結果、該超音波素子アレイ22は、運転者から遠ざかる方向に超音波を出力するように、すなわち、超音波素子21の軸線が運転者から遠ざかる方向に向けられて設けられることとなる。したがって、超音波素子アレイ22から出力された超音波が運転者にあたることを更に抑制することができるので、運転者に対する超音波の悪影響を更に抑えつつ、運転者に触覚を提示することが可能となる。   Further, as a result of providing the ultrasonic element array 22 by tilting the output direction of the ultrasonic wave (the output axis of the ultrasonic element 21) toward the display unit 16, the ultrasonic element array 22 is ultrasonicated in a direction away from the driver. Is output, that is, the axis of the ultrasonic element 21 is directed in a direction away from the driver. Therefore, since it is possible to further suppress the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array 22 from hitting the driver, it is possible to present a tactile sensation to the driver while further suppressing the adverse effect of the ultrasonic wave on the driver. Become.

C.第2変形例 :
次に、本発明の第2変形例について説明する。第2変形例では、第1変形例の表示部16に代えて3次元表示装置(3次元ディスプレイ)50が設けられている。
C. Second modification:
Next, a second modification of the present invention will be described. In the second modification, a three-dimensional display device (three-dimensional display) 50 is provided instead of the display unit 16 of the first modification.

図7は、第2変形例における触覚提示装置の構成要素の配置状況を示す説明図である。図7に示すように、第2変形例の触覚提示装置では、第1変形例において表示部16が設けられていた位置に3次元表示装置50が設けられている。3次元表示装置50は、3次元表示装置50に対向する空間(以下「結像領域Q」)に表示内容を結像させる。すなわち、運転者にとっては、3次元表示装置50の表示内容が結像領域Qに浮かんでいるようにみえる。そして、結像領域Qのうち、それぞれのメニュー項目A〜Fが結像されている領域に、目標位置Pa〜Pfが設定されており、該目標位置Pa〜Pfに運転者の指が存在する場合に、該目標位置Pa〜Pfの音圧を高める。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement state of components of the tactile presentation device in the second modification. As shown in FIG. 7, in the tactile sense presentation device of the second modified example, a three-dimensional display device 50 is provided at the position where the display unit 16 was provided in the first modified example. The three-dimensional display device 50 forms an image of display content in a space facing the three-dimensional display device 50 (hereinafter “imaging region Q”). That is, it seems to the driver that the display content of the three-dimensional display device 50 is floating in the imaging region Q. Then, target positions Pa to Pf are set in areas where the respective menu items A to F are imaged in the imaging area Q, and the driver's finger exists at the target positions Pa to Pf. In this case, the sound pressure at the target positions Pa to Pf is increased.

こうすると、空間中に結像されたメニュー項目の位置に運転者の指が存在するときに、触覚を提示することができるので、運転者に、実際にメニュー項目に触れることに伴って触覚が提示されるように感じさせることが可能となる。   In this way, when the driver's finger is present at the position of the menu item imaged in the space, a tactile sensation can be presented. It is possible to make it feel like it is presented.

以上、実施例および変形例の触覚提示装置について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。   As described above, the tactile sense presentation devices according to the embodiments and the modifications have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.

例えば、上述した実施例および変形例では、触覚提示装置が車両に設けられた場合について説明したが、種々のユーザーインターフェースとして利用することが可能である。例えば、アミューズメント施設において、ビデオゲーム中に表示されるメニュー項目をユーザーに選択させる装置に適用することも可能である。   For example, in the above-described embodiments and modifications, the case where the tactile sensation presentation device is provided in the vehicle has been described. However, it can be used as various user interfaces. For example, in an amusement facility, the present invention can be applied to a device that allows a user to select a menu item displayed during a video game.

また、上述した実施例および変形例では、メニュー項目に対応する触覚を提示する場合について説明したが、これに限らず、種々のものに対応する触覚を提示することとしてもよい。例えば、表示部16に果物等の物体を表示して該物体の表面の手触りを触覚として提示してもよいし、表示部16にピアノ等の楽器を表示して該楽器の操作感を触覚として提示してもよい。   In the above-described embodiments and modifications, the case where the tactile sense corresponding to the menu item is presented has been described. However, the present invention is not limited to this, and tactile sense corresponding to various items may be presented. For example, an object such as fruit may be displayed on the display unit 16 and the touch of the surface of the object may be presented as a tactile sensation, or an instrument such as a piano may be displayed on the display unit 16 and the operational feeling of the instrument may be used as a tactile sensation. May be presented.

また、上述した実施例および変形例では、目標位置Pa〜Pfに対応させて互いに異なる触覚を提示することとしてもよい。   In the above-described embodiment and modification, different tactile sensations may be presented in correspondence with the target positions Pa to Pf.

10…触覚提示装置、 11…CPU、
12…ROM、 13…RAM、
14…バス、 15…表示用インターフェース、
16…表示部、 17…カメラ用インターフェース、
18…カメラ、 20…超音波素子パネル、
21…超音波素子、 22…超音波素子アレイ、
23…素子選択回路、 24…超音波発振回路、
30…アームレスト、 31…凹部、
32…カバー部、 32a…本体部、
32b…吸音部、 32c…吸音部、
40…インストルメントパネル、 50…3次元表示装置、
P(Pa〜Pf)…目標位置、 Q…結像領域
g…空間
10 ... tactile presentation device, 11 ... CPU,
12 ... ROM, 13 ... RAM,
14 ... bus, 15 ... display interface,
16 ... Display unit, 17 ... Camera interface,
18 ... Camera, 20 ... Ultrasonic element panel,
21 ... ultrasonic element, 22 ... ultrasonic element array,
23 ... Element selection circuit, 24 ... Ultrasonic oscillation circuit,
30 ... Armrest, 31 ... Recess,
32 ... cover part, 32a ... main body part,
32b ... sound absorbing part, 32c ... sound absorbing part,
40 ... instrument panel, 50 ... 3D display,
P (Pa to Pf): target position, Q: imaging region g: space

Claims (7)

超音波を出力することによってユーザーに触覚を提示する触覚提示装置であって、
超音波を出力する複数の超音波素子が配列された超音波素子アレイと、
前記ユーザーに対して触覚を提示しようとする目標位置で前記複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こすように、該複数の超音波素子の間での相対的な駆動タイミングを制御する制御手段と、
前記超音波素子アレイと前記目標位置との間に設けられて該超音波素子アレイを覆うカバー部と
を備え、
前記カバー部は、前記超音波素子アレイから出力された超音波が前記目標位置に向かって進行する箇所に開口部が形成されており、
前記開口部の面積は、前記超音波素子アレイの面積よりも小さく設定されている触覚提示装置。
A tactile presentation device that presents a tactile sensation to a user by outputting ultrasonic waves,
An ultrasonic element array in which a plurality of ultrasonic elements that output ultrasonic waves are arranged;
Control the relative drive timing between the plurality of ultrasonic elements so that the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements intensify and interfere with each other at a target position where a tactile sensation is to be presented to the user. Control means to
A cover portion provided between the ultrasonic element array and the target position and covering the ultrasonic element array,
The cover portion has an opening formed at a location where the ultrasonic wave output from the ultrasonic element array travels toward the target position,
The tactile sensation presentation apparatus, wherein an area of the opening is set smaller than an area of the ultrasonic element array.
請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記開口部の面積は、前記目標位置が設定される範囲の面積より大きく設定されている触覚提示装置。
The haptic presentation device according to claim 1,
The tactile sense presentation device in which the area of the opening is set larger than the area of the range in which the target position is set.
請求項1または請求項2に記載の触覚提示装置であって、
前記カバー部は、
本体部と、
前記本体部の前記超音波素子アレイ側に設けられ、前記超音波を吸収する材料で形成された吸音部と
を有する触覚提示装置。
The haptic presentation device according to claim 1 or 2,
The cover part is
The main body,
A tactile sensation presentation apparatus comprising: a sound absorbing portion provided on the ultrasonic element array side of the main body portion and formed of a material that absorbs the ultrasonic waves.
請求項1または請求項2に記載の触覚提示装置であって、
前記カバー部は、
本体部と、
前記本体部の前記目標位置側に設けられ、前記超音波を吸収する材料で形成された吸音部と
を有する触覚提示装置。
The haptic presentation device according to claim 1 or 2,
The cover part is
The main body,
A tactile sensation presentation device comprising: a sound absorbing portion provided on the target position side of the main body portion and formed of a material that absorbs the ultrasonic waves.
請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の触覚提示装置であって、
前記超音波素子アレイの側方に、前記カバー部に対向する空間が設けられた触覚提示装置。
A tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 4,
A tactile sense presentation device in which a space facing the cover portion is provided on a side of the ultrasonic element array.
請求項1ないし請求項5の何れか一項に記載の触覚提示装置であって、
複数の項目を表示する表示部を備え、
前記目標位置は、前記複数の項目のそれぞれに対応して設定されており、
前記複数の目標位置のうち、前記ユーザーの指が存在する前記目標位置を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ユーザーの指が存在する前記目標位置で前記複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こすように、該複数の超音波素子の間での相対的な駆動タイミングを制御する手段であり、
前記複数の項目のうち、前記ユーザーの指が存在する前記目標位置に対応する項目を前記ユーザーに報知する報知手段を備える触覚提示装置。
A tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 5,
A display unit for displaying a plurality of items is provided.
The target position is set corresponding to each of the plurality of items,
A detecting means for detecting the target position where the user's finger is present among the plurality of target positions;
The control means is configured to perform a relative drive timing between the plurality of ultrasonic elements so that the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements generate constructive interference at the target position where the user's finger exists. Is a means of controlling
A tactile sensation presentation apparatus comprising notification means for notifying the user of an item corresponding to the target position where the user's finger is present among the plurality of items.
請求項1ないし請求項5の何れか一項に記載の触覚提示装置であって、
複数の項目を表示する表示部を備え、
前記目標位置は、前記複数の項目のそれぞれに対応すると共に、前記複数の項目のそれぞれに近接させて設定されており、
前記複数の目標位置のうち、前記ユーザーの指が存在する前記目標位置を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ユーザーの指が存在する前記目標位置で前記複数の超音波素子からの超音波が強め合う干渉を起こすように、該複数の超音波素子の間での相対的な駆動タイミングを制御する手段である触覚提示装置。
A tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 5,
A display unit for displaying a plurality of items is provided.
The target position corresponds to each of the plurality of items and is set close to each of the plurality of items,
A detecting means for detecting the target position where the user's finger is present among the plurality of target positions;
The control means is configured to perform a relative drive timing between the plurality of ultrasonic elements so that the ultrasonic waves from the plurality of ultrasonic elements generate constructive interference at the target position where the user's finger exists. A tactile sense presentation device which is a means for controlling.
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