CN101213730A - 加速度产生装置及模拟力觉产生装置 - Google Patents

Abstract

一种加速度产生装置(20)，包括：移动部件(21、25)，其在特定的直线上进行周期的平移运动；第一作用部(24)，其对于移动部件与所述的特定的直线平行地施加由于与移动部件的相对位置而大小不同的第一力；以及第二作用部(27)，其对于移动部件与所述的特定的直线平行地施加由于与移动部件的相对位置而大小不同的第二力。而且，移动部件进行正方向的加速度与负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。

Description

加速度产生装置及模拟力觉产生装置

技术领域

本发明涉及使利用者知觉如手感般的力觉的技术，特别是涉及不需要将支承其反作用力的支点及力点置于外部及人体上，作为物理的作用力的平均值保持为零而能够知觉力觉的装置。

背景技术

现代是信息膨胀的时代。但人的信息处理能力有限。不仅如此，现有的信息提供方法主要是以使用视觉及听觉为中心的方法。因此，对于视听觉的信息提供，存在所提供的信息集中在视听觉而会转移使用者的注意的问题。另外，由于将视听觉的刺激反映为运动需要意识上的解释，因此，还存在从收到信息到开始动作的延迟时间较长的问题。

为解决这样的问题，作为视听觉系统以外的信息提供系统，人们正在开发手感等的力觉系统。

以往的力觉研究可分为接地型、非接地型两类。接地型是将支承所产生的力觉的反作用的支点及力点固定在外部或人体上的方式，非接地型是不使用这样的支点、力点的方式(例如，参照非专利文献1、专利文献1)。

但是，现有的力觉产生方法存在如下问题，难以应用于移动设备及可穿戴计算机(wearable computer)等的可移动型设备领域。

例如，在将支点、力点固定在外部的接地型的情况下，难于应用于进行自由移动的移动设备及可穿戴计算机等的领域。另外，在将支点、力点设置在作用点以外的身体部位的接地型的情况下，由于所提示的力觉信息的反作用力也作用于人体，因此难于通过该力觉信息提示准确的方向信息。另外，专利文献1“冲击力产生装置及其控制装置、控制方法以及程序”是为了解决由于急剧的瞬间力的反作用而导致所述的问题而发明的，但是，可提示的力觉仅限于冲击力，而难以提示在时间上稳定的力觉。

对此，本申请的发明者提出了不设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在时间上稳定的力觉的方法(在本申请的优先权期间未公开的“特开2006-065665”)，该方法对于旋转动力使用连杆机构等，产生正负的绝对值大不相同的加速度。

非专利文献1：筧直之、矢野博昭、齐藤充、小木哲郎、广濑通考：投入型虚拟空间的力觉提示器件HapticGERA的开发及其评价，日本虚拟现实学会论文杂志，VOL.5，No.4，pp.1113-1120，2000.(筧直之，矢野博昭，斉藤充，小木哲郎，広瀬通考：投入型仮想空間にぉける力覚提示デバィスHapticGERAの開発とその評価，日本バ一チャルリァリティ学会論文誌，VOL.5，No.4，pp.1113-1120，200.)

专利文献1：特开2002-346225号公报

然而，使用连杆机构或非圆形齿轮机构的特开2006-065665的方法存在如下问题，即，当旋转动力被传递到连杆机构等时，也会产生与想要知觉力觉的方向不同方向的力矢量。该力矢量作为与想要知觉力觉的方向不同方向的振动被知觉，从而成为使力觉提示功能降低的原因。

发明内容

本发明就是鉴于这些问题而开发的，其目的是提供一种技术，该技术可以不在外部及人体上设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在长时间上稳定的力觉，并且，能够抑制与想要知觉力觉的方向不同方向的力矢量的产生，能够更明确地知觉在时间上稳定的力觉。

为了解决所述问题，本发明第一方面提供一种加速度产生装置，其具有：移动部件，其在特定的直线上进行周期的平移运动；第一作用部，其对于移动部件，在与特定的直线平行的方向施加在与特定的直线平行的方向产生的第一力；以及第二作用部，其对于移动部件，在与特定的直线平行的方向施加在与特定的直线平行的方向产生的第二力，其中，第一力的大小，由于相对第一作用部的支点的移动部件的相对位置而不同，第二力的大小，由于相对第二作用部的支点的移动部件的相对位置而不同，移动部件进行平移运动，该平移运动是，当将与特定的直线平行的一个方向设为正方向，将该正方向的相反方向设为负方向时，移动部件在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向的情况与是负方向的情况成为非对称。

通常，为了物理地产生完全的作用力，需要设置支承其反作用力的支点及力点。对此，在本发明中，不设置那样的支点及力点，作为物理的作用力的平均值为零。但是，本发明的移动部件进行正方向的加速度和负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。而且，通过该移动部件的加速度的正负的绝对值的差、作用时间的差以及人的力觉知觉的非线形性，显示所述的特定的直线上的所期望方向的模拟力觉(后面详述)。另外，本发明通过第一作用部以及第二作用部在移动部件上作用与所述的特定的直线平行的力，而实现移动部件的平移运动。此时，第一作用部以及第二作用部不产生与所述的特定的直线平行的方向以外的加速度。因此，能够抑制与所述的特定的直线方向不同方向的力矢量的产生。另外，本发明的所谓“平行”不是严格意义上的平行，而是具有能够达到本发明目的程度的幅度的概念(大致平行)。

此外，在本发明的第一方面中，第一力的大小与第二力的大小的比率，根据移动部件相对第一作用部的支点以及第二作用部的支点的相对位置而变化。由此，移动部件进行正方向的加速度与负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。

此外，在本发明的第一方面中，移动部件的正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，相对加速度变化的人体的知觉反应量的变化比率不同。由此，不设置支承反作用力的支点及力点，就能够知觉在时间上稳定的力觉。

该移动部件的平移运动是如下的运动，正方向的加速度的绝对值的最大值与负方向的加速度的最大值不同，具有该最大值大的方向的加速度的时间比具有该最大值小的方向的加速度的时间短。而且，例如，移动部件进行平移运动，该平移运动是，表示该加速度与将该加速度施加到人体上时人体所知觉的加速度的关系的S字形曲线的倾斜度，在移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点不同。通过该移动部件的加速度的正负的绝对值的差、作用时间的差以及人的力觉知觉的非线形性，能够显示所述的特定的直线上向所期望方向的模拟力觉(后面详述)。

此外，在本发明的第一方面中，优选的是第一作用部以及第二作用部的至少一方采用通过弹簧的弹性力对于移动部件施加力的结构，该加速产生装置具有使弹簧的至少一方的弹簧常数变化的弹簧常数可变部。在此，所谓的“弹簧”不限于金属材料的螺旋弹簧及板簧，而是还包含橡胶、合成树脂、空气弹簧及液体弹簧等的其它弹性体的广义的概念。

在此，通过由弹簧常数可变部使所述的弹簧常数变化，能够使第一作用部作用到移动部件上的第一力以及第二作用部作用到移动部件上的第二力的至少一方变化。由此，能够使移动部件进行的平移运动的周期及振幅变化，能够调整移动部件的加速度。而且，该调整不仅在使加速度产生装置动作前，而且也可以在移动部件进行平移运动的过程中。

此外，优选的是，本发明的第一方面的加速度产生装置，具备支架，特定的直线是以支架为基准的直线，移动部件具备在特定的直线上进行周期的平移运动的第一永久磁铁，第一作用部是弹性体，该弹性体支点相对于支架被固定，另一端被固定在移动部件上，其使移动部件在特定的直线上进行振幅运动，第二作用部是第二永久磁铁，该第二永久磁铁配置在特定的直线上的位置且支点相对于支架被固定。由此，能够实现本发明的第一方面的结构。

此外，优选的是，本发明的第一方面的加速度产生装置，具备支架，特定的直线是以所述支架为基准的直线，第一作用部具有：第一铁芯，其配置在特定的直线上；以及第一弹性体，其支点相对于支架被固定，另一端被固定在第一铁芯上，其使第一铁芯在特定的直线上进行振幅运动，第二作用部具有：第二铁芯，其配置在特定的直线上；以及第二弹性体，其支点相对述支架被固定，另一端被固定在第二铁芯上，其使第二铁芯在特定的直线上进行振幅运动，移动部件在第一铁芯与第二铁芯之间沿特定的直线进行平移运动。由此，能够实现本发明的第一方面的结构。

进而，在该结构中，更优选的是，第一弹性体以及第二弹性体的至少一方是弹簧，该加速度产生装置还具有弹簧常数可变部，该弹簧常数可变部将作为弹簧的第一弹性体以及第二弹性体的任意位置相对于支架固定。此外，也可以是如下结构，将第一弹性体以及第二弹性体的至少一方作为导电性的弹簧，该加速度产生装置还具有作为电源的弹簧常数可变部，该作为电源的弹簧常数可变部对于作为导电性的弹簧的第一弹性体以及第二弹性体施加电压。被施加电压的弹簧对应其电阻而发热。由此，弹簧的弹簧常数产生变化。其结果是，使移动部件进行的平移运动的周期及振幅产生变化，从而可以调整移动部件的加速度。而且，这些调整不仅在使加速度产生装置动作前，而且也可以在移动部件进行平移运动的过程中。

此外，优选的是，本发明第一方面的加速度产生装置，具有：支架；以及可动部，其能够变更相对支架的所述特定的直线方向的相对位置，第一作用部采用以支架为支点并对于移动部件施加第一力的结构，第二作用部采用以可动部为支点并对于移动部件施加第二力的结构。

在此，在使相对支架的可动部的相对位置在所述的特定的直线方向变化时，相对第一作用部以及第二作用部的至少一方的移动部件的相对位置一定产生变化。其结果是，作用到移动部件上的第一力和第二力的合力也能够产生变化，从而能够使移动部件的平移运动的周期以及振幅产生变化。即，只是使相对支架的可动部的相对位置变化，就能够容易调整移动部件的加速度。而且，该调整不仅在使加速度产生装置动作前，而且也可以在移动部件进行平移运动的过程中。

此外，为解决所述课题，本发明的第二方面的模拟力觉产生装置具备两台以上本发明的第一方面的加速度产生装置。由此，合成各加速度产生装置所产生的加速度，能够在二维或三维空间内任意地产生非对称的加速度。

此外，优选的是，本发明的第二方面的模拟力觉产生装置，在驱动构成该模拟力觉产生装置的规定数量的加速度产生装置时，各个加速度产生装置所产生的力矢量的总和在所有的时刻都为零。由此，能够进行控制，而根据被驱动的模拟力觉产生装置产生任意方向的力觉或完全不产生力觉。

优选的是，本发明的第二方面的模拟力觉产生装置，具有使构成该模拟力觉产生装置的多个所述加速度产生装置之间的位置关系变化的位置可变部，在构成该模拟力觉产生装置的多个加速度产生装置处于规定的位置关系时，各个加速度产生装置所产生的力矢量的总和在所有时刻都为零，在构成该模拟力觉产生装置的多个加速度产生装置处于其它的位置关系时，各个加速度产生装置所产生的力矢量的总和在至少一部分的时刻为零以外的值。由此，通过使用位置可变部使构成模拟力觉产生装置的多个加速度产生装置的位置关系变化，能够控制产生任意方向的力觉或完全不产生力觉。

此外，为了解决所述课题，本发明的第三方面的模拟力觉产生装置，具有：旋转输入轴，其传递旋转动力；动力传递部，其将传递到旋转输入轴的旋转动力变换成在特定的直线上的周期的平移运动；移动部件，其利用由动力传递部传递的动力进行在所述特定的直线上的周期的平移运动；以及对称部，其构成为与动力传递部对称，移动部件进行平移运动，该平移运动是，当将与特定的直线平行的一个方向设为正方向，将该正方向的相反方向设为负方向时，移动部件在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向的情况与是负方向的情况成为非对称，除了与特定的直线平行的方向以外，动力传递部以及对称部各自产生的力矢量的总和在所有的时刻都是零。由此，能够抑制产生与想要知觉力觉的方向不同方向的力矢量。

如上所述，本发明不在外部及人体上设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在长时间上稳定的力觉，并且，能够抑制与想要知觉力觉的方向不同方向的力矢量的产生，能够更明确地知觉在时间上稳定的力觉。

附图说明

图1A是表示第一实施方式的加速度产生装置的结构的上面图。图1B是图1A的1B-1B的剖面图；

图2A～图2C是表示加速度产生装置的动作的曲线图；

图3是表示第二实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图4是表示第三实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图5A～图5C是表示加速度产生装置的动作的曲线图；

图6是表示第四实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图7A及图7B是用于说明匝数调整机构的结构例的局部剖面图；

图8是表示第五实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图9A及图9B表示第六实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图10A～图10C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图11A～图11C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图12A～图12C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致的加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图13A～图13C是表示第七实施方式的变形的图；

图13D～图13E是表示第七实施方式的变形的图；

图14是图13A所示的结构的具体例，是表示利用第六实施方式的加速度产生装置的模拟力觉产生装置的结构的剖面图；

图15A～图15C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致的加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图16A～图16C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致的加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图17A～图17C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致的加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图18A～图18C是表示由于可动绕线筒相对支架的相对位置不同而导致的加速度产生装置的动作不同的曲线图；

图19是表示第八实施方式的加速度产生装置的结构的剖面图；

图20A是表示第九实施方式的模拟力觉产生装置的结构的剖面图。图20B是图20A的20B-20B的剖面图。

图21A是表示第十实施方式的模拟力觉产生装置的结构的剖面图。图21B是图21A的21B-21B的剖面图。

图22是例示第十一实施方式的并进型的加速度产生装置的结构的平面图；

图23A是从图22的WO方向看到的正视图，图23B是图22的25A-25A局部剖面图。

图24A及图24B是例示由电动机使旋转输入轴向WI方向旋转时的各机构的动作的图；

图25是表示组合两个加速度产生装置的模拟力觉产生装置的结构图；

图26A～图26C是表示模拟力觉产生装置的模型的示意图；

图26D～图26F是表示模拟力觉产生装置的模型的示意图；

图27是表示近似知觉反应的S字形曲线的图；

图28A是表示各被验者的极性的正确回答率的表。图28B是表示将各被验者的正确回答率的平均按每种极性表示的曲线图；

图29是表示各被验者的正确回答率的曲线图；

图30A、30B是分别表示电动机的旋转频率为10Hz、20Hz时的锤284的加速度的曲线图；

图30C、30D是分别表示电动机的旋转频率为30Hz、40Hz时的锤284的加速度的曲线图；

图31A是表示同相位串联装置的力觉知觉方位精度的实验结果的曲线图。图31B表示反相位串联装置的力觉知觉方位精度的实验结果的曲线图。

标记说明

10、40、50、60、91～94、110、201加速度产生装置

100、130、300模拟力觉产生装置

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

(原理)

首先，对于利用本发明的结构不设置支承反作用力的支点及力点而在时间上知觉稳定的力觉的原理进行说明。考虑具有一定质量的物体的平移运动。而且，该平移运动是以大的加速度在短时间内向想要提示模拟力觉的方向移动，以小的加速度在长时间内向相反方向移动的具有偏加速度的周期运动。该情况下，保持包含该物体的系统的使用者知觉向其提示方向的模拟力觉。这是利用人的知觉特性而开发的，是由于把持动作的固有知觉和触觉而产生的现象。即，肌梭(感知肌肉的收缩而引起知觉的骨骼筋中的知觉器)的反射特性有筋的长度变化时强兴奋的动反应、和被伸长的筋保持在一定长度时持续脉冲发射的静反应。另外，动反应在筋的长度变化较小而急时较强(例如，参照“大山正、今井省吾、和气典二编著：新编感觉、知觉心理学手册，诚信书店，1994.(大山正，今井省吾，和気典二編：新編 感觉.知觉心理学ハンドブック，誠信書房，1994.)”)。众所周知，这样的知觉反应通常可通过图27所示的S字形曲线(sigmoid curve)来进行近似。另外，该图的横轴表示作用在人体上的物理的加速度，纵轴表示该加速度作用在人体上时人体知觉的加速度(知觉反应量)。在物理的周期运动中，如果将加速度积分一个周期，就成为零，但即使将该S字形曲线的知觉反应量同样地进行积分，也不限于变为零。例如，在图27的f₁(x)的范围内，加速度的变化即微分值的差(f₁(a+k)-f₁(a))大于感觉值的差。反之，在f₂(x)的范围内，加速度的变化(f₁(b+k)-f₁(b))小于感觉值的差。这就意味着存在感觉上过小地评价物理加速度变化的部位和感觉上过大评价的部位。并且，意味着通过利用该感觉强度的差异，能够产生模拟力觉。

另外，在皮肤表面与运动物体的接触面上，有时由于静止摩擦系数与动摩擦系数的关系，在某加速度下平移运动的平移力超过静止摩擦力而产生滑动。因此，通过向想提示的方向施加大的加速度，也能够产生该滑动而显示出力觉。

(第一实施方式)

首先，说明本发明的第一实施方式。

(结构)

图1A是表示第一实施方式的加速度产生装置10的结构的上面图。图1B是图1A的1B-1B的剖面图。

如图1所例示，本实施方式的加速度产生装置10具有：在表背面磁极性不同的圆盘状的永久磁铁11、17(相当于“第一、第二永久磁铁”)；环状的支架12a；作为环形圆盘的支架基座12b；在圆盘的中心部具有凹陷部13a的杯状的磁轭(轭铁)13；由聚丙烯等的特殊纤维组成的线状的弹性体即多个中心悬挂件14(相当于“弹性体”)；封闭圆筒的一端(端部15b)的形状的绕线筒(绝缘材料)15；用绝缘体覆盖铜线等导线侧面的线圈16；以及圆柱状的磁轭(轭铁)18。

在磁轭13的凹陷部13a内的底面13b固接有永久磁铁17。该例中，永久磁铁17的N极侧的面固接在底面13b上。另外，在该永久磁铁17的S极侧的面(相当于与底面13b侧相反的面/“支点”)上固接磁轭18的底面18a。由此，磁轭18的支点相对于支架12a被固定。

另外，在磁轭13的表面部13c上固接有支架基座12b。另外，支架基座112b的中空部12ba配置在凹陷部13a的开口位置。在支架基座12b的磁轭13相反侧的面的边缘部分固接有支架12a。在该支架12a的内周的同一圆周上，多个中心悬挂件14的一端(相当于“支点”)以一定的间隔固接，各中心悬挂件14的另一端分别在构成“移动部件”的绕线筒15的侧面部15c的同一圆周上以一定的间隔固接。由此，绕线筒15通过各中心悬挂件14的张力配置在支架12a内的位置。并且，在该绕线筒15的内部15a的开口部侧配置磁轭18的至少一部分。在此，磁轭18的外径比绕线筒15的内径小。另外，在绕线筒15的侧面部15c上，线圈16沿绕其周围的一定的方向卷绕。还有，在绕线筒15的端部15b的外面固接有永久磁铁11。该例的情况下，永久磁铁11的S极侧的面固接在端部15b的外面。而且，永久磁铁11、17的中心轴、磁轭13的底面13b的中心轴、绕线筒15的端部15b的中心轴、磁轭18的中心轴配置在以支架12a为基准的大致同一直线A(相当于“特定的直线”)上。

(动作)

根据如上结构，绕线筒15配置在永久磁铁11和永久磁铁17的库仑力(磁极同为S而相斥的力)、中心悬挂件14的张力、和重力平衡的位置(称作“原点位置”)。而且，当向线圈16供给正弦波状的交流电流时，就会产生对应该电流方向的磁场(弗莱明的左手定律)，绕线筒15以及永久磁铁11(相当于“移动部件”)在直线A上进行周期的平移运动。

在此，绕线筒15以及永久磁铁11位于偏离原点位置的位置时，作为弹性体的中心悬挂件14(相当于“第一作用部”)的张力的合力(相当于“第一力”)在与直线A平行的方向产生。该合力对于绕线筒15以及永久磁铁11作用在与直线A平行的方向。而且，其大小根据相对于中心悬挂件14的支点的绕线筒15以及永久磁铁11的相对位置而变化。另外，永久磁铁17(相当于“第二作用部”)和永久磁铁11的库仑力(相当于“第二力”)成为与直线A平行的方向，该力对于永久磁铁11作用在与直线A平行的方向。另外，其大小根据相对于永久磁铁17的支点的绕线筒15以及永久磁铁11的相对位置变化。即，所述的“第一力”的大小与“第二力”的大小的比率根据中心悬挂件14的支点、成为磁轭18的支点的永久磁铁17、绕线筒15以及永久磁铁11的相对位置变化。由此，绕线筒15以及永久磁铁11进行正方向(与直线A平行的图1B的上方向)的加速度和负方向(与直线A平行的图1B的下方向)的加速度在一个周期中非对称的平移运动。即，绕线筒15以及永久磁铁11进行在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度为正方向的情况下和为负方向的情况下成为非对称的平移运动。更具体地说，本实施方式的绕线筒15以及永久磁铁11的平移运动，是正方向的加速度的绝对值的最大值和负方向的加速度的最大值不同，该最大值具有大的方向的加速度的时间比该最大值具有小的方向的加速度的时间短的运动。

将其由忽略重力以及线圈16的库仑力的运动方程式近似表示如下。

mx”＝-k(x-x₀)+M/x²    (1)

M＝m₁m₂/(4πμ)    (2)

其中，本实施方式的情况下，k表示中心悬挂件14的弹簧常数，m表示绕线筒15以及永久磁铁11的合计质量，x₀表示绕线筒15以及永久磁铁11位于“原点位置”时的永久磁铁11和永久磁铁17的距离，x表示永久磁铁11和永久磁铁17的距离，x”表示x的二阶微分(加速度)。另外，M是永久磁铁11和永久磁铁17的磁排斥力的比例常数，m₁、m₂分别表示永久磁铁11和永久磁铁17的磁通量，μ表示导磁率。

图2是表示加速度产生装置10的动作的曲线图，此时，m＝0.04(kg)，k＝50(N/m)，M＝0.2(N/m²)，x₀＝130×10^-3(m)，绕线筒15以及永久磁铁11的初始速度x’(0)＝0(m/s)，永久磁铁11和永久磁铁17的距离的初始值x(0)＝100×10^-3(m/s)。在此，图2A表示时间和距离x的关系，纵轴表示距离x(m)，横轴表示时间(s)。另外，图2B表示时间和速度x’的关系，纵轴表示速度x’(m/s)，横轴表示时间(s)。还有，图2C表示时间和加速度x”的关系，纵轴表示加速度x”(m/s²)，横轴表示时间(s)。另外，在图2B以及图2C中，设图1B的上方向为正，下方向为负。

如图2C所示，绕线筒15以及永久磁铁11进行正方向的加速度和负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。具体地说，正方向的加速度的最大值为500[m/s²]左右，与之相对，负方向的加速度的绝对值的最大值为其一半左右。而且，在正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，在知觉反应量相对加速度的变化的变化比率不同的情况下，即，正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围的情况下，产生如上所述的模拟力觉。换言之，在作为“移动部件”的绕线筒15以及永久磁铁11在移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点进行所述的S字形曲线的倾斜度不同的平移运动的情况下，产生如所述的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

如上所述，在本实施方式中，不设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在时间上稳定的力觉。

还有，加速度产生装置10仅通过直线A方向的单振动在该A方向产生模拟力觉。因此，几乎不产生与直线A不同的方向的力矢量。由此，能够更明确地知觉在时间上稳定的力觉。

另外，加速度产生装置10，如果不存在摩擦等损耗，而能量被完全保存，就永久地持续平移运动。因而，供给线圈16的交流电流只要是补充该损耗的程度即可。即，能够以低的耗电产生所述的模拟力觉。另外，对供给线圈16的交流电流的控制例如与通常的谐振驱动电路同样地进行。即，例如，检测在线圈16产生的感应电动势，根据该感应电动势计算绕线筒15以及永久磁铁11的速度，控制流过线圈16的交流电流，以达到指定的速度。

而且，加速度产生装置10不是将暂时产生的旋转动力变换成平移运动，而是通过向线圈16供给交流电流直接产生平移运动方向(直线A方向)的动力。因此，不需要在将旋转动力变换成平移运动的情况下所需的机构，能够实现装置的小型、轻量化。其结果，也能够将加速度产生装置10内置于移动电话等的电子设备内，从而其应用领域扩大。

另外，在本实施方式中，使用圆盘状的永久磁铁11、17；环状的支架12a；环形的圆盘即支架基座12b；在圆盘的中心部具有凹陷部13a的杯状的磁轭13；封闭圆筒的一端的形状的绕线筒15等的与B-B剖面垂直的剖面形状为圆形的部件构成加速度产生装置10，但也可以使用剖面形状为多边形等其它形状的部件构成加速度产生装置10。另外，也可以是使永久磁铁11、17的磁极颠倒的结构。并且，在本实施方式中，通过向线圈16供给交流电流而产生平移运动方向(直线A方向)的动力，也可以是利用往复式电动机及传动轴电动机产生该动力的结构。

(第二实施方式)

下面，说明本发明的第二实施方式。

第二实施方式也是利用弹簧的弹性力和永久磁铁之间的库仑力使移动部件平移运动，产生模拟力觉的实施方式。与第一实施方式的不同点只是其结构。

(结构)

图3是表示第二实施方式的加速度产生装置20的结构的剖面图。

如图3所例示，本实施方式的加速度产生装置20，具有：在表背面磁极性不同的圆盘状的永久磁铁21、27(相当于“第一、第二永久磁铁”)；堵塞圆筒的两开口部的形状的支架(绝缘材料)22；堵塞圆筒的一端的杯状的磁轭(轭铁)23；弹性体即弹簧24；封闭圆筒的一端(端部25b)的形状的绕线筒(绝缘材料)25；用绝缘体覆盖铜线等的侧面的线圈26；以及圆柱状的磁轭(轭铁)28。

在磁轭23内部的底面23a上固接有支架22的长度方向的一端22b以及永久磁铁27。该例的情况中，永久磁铁27的N极侧的面(相当于“支点”)固接在底面23b上。另外，在该永久磁铁27的S极侧的面(与底面23a侧相反的面)上固接磁轭28的底面28a。在位于支架22的长度方向的一端22c(与一端22b相反侧)的内部的支点22a上固接弹簧24的一端。该弹簧24的另一端固接永久磁铁21。该例中，永久磁铁21的N极侧的面固接在弹簧24的一端。并且，该永久磁铁21的另一面(在该例中为S极侧的面)固接绕线筒25的端部25b。还有，在该绕线筒25的内部25a的开口部侧配置磁轭28的至少一部分。在此，磁轭28的外径小于绕线筒25的内径。另外，在绕线筒25的侧面部25c上，线圈26沿绕其外周的一定的方向卷绕。并且，永久磁铁21、27的中心轴；磁轭23的中心轴；支点22a；弹簧24的向永久磁铁21的固接位置；绕线筒25的端部25b的中心轴；磁轭28的中心轴，配置在以支架22a为基准的大致同一的直线C(相当于“特定的直线”)上。

(动作)

通过如上结构，绕线筒25配置在永久磁铁21和永久磁铁27的库仑力(磁极同为S而相斥的力)和弹簧24的弹性力的平衡的位置(称作“原点位置”)。而且，当对线圈26供给正弦波状的交流电流时，就会产生对应其电流方向的磁场，绕线筒25以及永久磁铁21(相当于“移动部件”)在直线C上进行周期的平移运动。

在此，弹簧24(相当于“第一作用部”)的弹性力(相当于“第一力”)，在与直线C平行的方向产生，由此作用到绕线筒25以及永久磁铁21上的力成为与直线C平行的方向。而且，其大小根据相对于弹簧24的支点22a的绕线筒25以及永久磁铁21的相对位置变化。另外，永久磁铁27(相当于“第二作用部”)和永久磁铁21的库仑力(相当于“第二力”)在与直线A平行的方向产生，由此作用在永久磁铁21上的力也成为与直线C平行的方向。另外，其大小根据相对于永久磁铁27的支点的绕线筒25以及永久磁铁21的相对位置变化。即，所述的“第一力”的大小与“第二力”的大小的比率根据弹簧24的支点22a、永久磁铁27的支点、绕线筒25以及永久磁铁21的相对位置变化。由此，绕线筒25以及永久磁铁21进行正方向(与直线C平行的图3的右方向)的加速度和负方向(与直线C平行的图3的左方向)的加速度在一个周期中非对称的平移运动。即，绕线筒25以及永久磁铁21进行在该一个周期中的加速度的时间变化在该加速度为正方向的情况下和为负方向的情况下成为非对称的平移运动。更具体地说，本实施方式的绕线筒25以及永久磁铁21的平移运动，是正方向的加速度的绝对值的最大值和负方向的加速度的最大值不同，该最大值具有大的方向的加速度的时间比该最大值具有小的方向的加速度的时间短的运动。

如果将由忽略重力以及线圈26的库仑力的运动方程式近似表示，则与所述的式(1)(2)相同。但是，本实施方式的情况下，k表示弹簧24的弹簧常数，m表示绕线筒25以及永久磁铁21的合计质量，x₀表示绕线筒25以及永久磁铁21位于“原点位置”时的永久磁铁21和永久磁铁27的距离，x表示永久磁铁21和永久磁铁27的距离，x”表示x的二阶微分(加速度)。另外，M是永久磁铁21和永久磁铁27的磁排斥力的比例常数，m₁、m₂分别表示永久磁铁21和永久磁铁27的磁通量，μ表示导磁率。

而且，在正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，知觉反应量的相对加速度变化的变化比率不同的情况下，即，正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围的情况下，产生如上所述的模拟力觉。换言之，作为“移动部件”的绕线筒25以及永久磁铁21在移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点进行所述的S字形曲线的倾斜度不同的平移运动的情况下，产生所述的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

如上所述，在本实施方式中，不设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在长时间上稳定的力觉。

还有，加速度产生装置20仅通过直线C方向的单振动，在该C方向产生模拟力觉。因此，几乎不产生与直线C不同的方向的力矢量。由此，能够更明确地知觉在长时间上稳定的力觉。

另外，加速度产生装置20的结构为，如果不存在摩擦等损耗，而能量被完全保存，就能够永久地持续进行平移运动。因而，供给线圈26的交流电流只要是补充该损耗的程度即可。即，通过低耗电就能够产生所述的模拟力觉。再者，对供给线圈26的交流电流的控制，例如与第一实施方式同样地进行。

而且，加速度产生装置20不是将一度产生的旋转动力变换成平移运动，而是通过向线圈26供给交流电流，直接产生平移运动方向(直线C方向)的动力。因此，不需要将旋转动力变换成平移运动时所需的机构，从而能够实现装置的小型、轻量化。其结果，也可以将加速度产生装置20内置于移动电话等的电子设备内，从而扩大其应用领域。

另外，本实施方式中，使用圆盘状的永久磁铁21、27；堵塞圆筒的两开口部的形状的支架22；堵塞圆筒的一端的磁轭23；封闭圆筒的一端的形状的绕线筒25；圆柱状的磁轭28等的剖面形状为圆形的部件构成加速度产生装置20，但也可以使用剖面形状为多边形等其它形状的部件构成加速度产生装置20。另外，也可以是使永久磁铁21、27的磁极颠倒的结构。另外，本实施方式中，通过对线圈26供给交流电流产生平移运动方向(直线C方向)的动力，但也可以是利用往复式电动机及传动轴电动机产生该动力的结构。

(第三实施方式)

下面，说明本发明的第三实施方式。

第三实施方式采用如下结构，即，在由两个以上的弹簧组成的质点弹簧系中，移动部件(推杆)进行平移运动。并且，通过移动部件与根据其位置具有不同的弹簧常数的弹簧撞击，该移动部件进行在一个周期中加速度非对称的平移运动。另外，本实施方式例示的是由两个以上的弹簧组成的质点弹簧系，但本发明不限于此。

(结构)

图4是表示第三实施方式的加速度产生装置30的结构的剖面图。

如图4例示，本发明的加速度产生装置30具有：圆盘状的铁芯31a、31b(相当于“第一铁芯”、“第二铁芯”)；为堵塞圆筒的两开口部的形状的由绝缘材料构成的支架32；弹簧常数具有很大不同的弹簧34a、34b；用绝缘体覆盖铜线等的侧面的线圈36；强磁性体即可动铁芯(推杆)37(相当于“移动部件”)。

在位于支架32的长度方向的一端32c的内侧的支点32a固接有弹簧34a的一端，在该弹簧34a的另一端固接有铁芯31a的一面侧。另外，在位于支架32的长度方向的另一端的一端32d的内侧的支点32b固接弹簧34b的一端，在该弹簧34b的另一端固接铁芯31b的一面侧。铁芯31a、31b能够沿直线D进行平移运动。还有，可动铁芯37配置在支架32内部空间的铁芯31a和铁芯31b之间。该可动铁芯37不与铁芯31a、31b连接。因此，可动铁芯37能够与铁芯31a、31b独立地在其间沿支架32的长度方向的直线D(相当于以支架32为基准的“特定的直线”)进行平移运动。另外，本实施方式的铁芯31a、31b及可动铁芯37的外形比支架32的内径稍小。因此，铁芯31a、31b及可动铁芯37被支承在支架32的内壁并进行平移运动。另外，作为其它的结构例，在支架32的内部设置导轨，铁芯31a、31b及可动铁芯37也可以是被支承在该导轨上并进行平移运动的结构。

另外，在可动铁芯37进行平移运动的附近的支架32的外周，线圈36在围绕支架32的一定的方向卷绕。并且，铁芯31a、31b的中心轴、支点32a、32b、向弹簧34a、34b的铁芯31a、31b的固接位置、可动铁芯37的中心轴大致配置在直线D上。

(动作)

当将支架32的一端32d设为基准位置(x＝0)时，在初始静止状态，铁芯31a静止在x＝x_A0的位置，铁芯31b静止在x＝x_B0的位置。另外，在初始静止状态下，可动铁芯37(相当于“移动部件”)配置在偏向铁芯31a、31b的任意一方侧的位置。下面，可动铁芯37配置在偏向铁芯31a侧的位置。另外，设沿图4的直线D的右方向为正方向，左方向为负方向。

在此，当正弦波状的交流电流供给线圈36时，则产生对应该电流方向的磁场，可动铁芯37被磁化。被磁化后的可动磁铁37被拉向邻接的铁芯31a，由此，施加可动磁铁37直线D方向(负)的初速度。另外，可动磁铁37的速度例如使用线圈36产生的感应电动势进行检测，在施加可动磁铁37规定的初速度时，对线圈36的电流供给暂时被中止。

被施加初速度的可动磁铁37首先撞击铁芯31a，受到该力的铁芯31a使与其连接的弹簧34a(相当于“第一作用部”)向负方向收缩。其次，铁芯31a将收缩后的弹簧34a产生的与直线D平行的方向(正方向)的弹性力(相当于“第一力”)，对于可动磁铁37作用在与直线D平行的方向(正方向)。可动磁铁37受到该力而在直线D上向正方向移动。接着，可动磁铁37撞击铁芯31b，受到该力的铁芯31b使与其连接的弹簧34b(相当于“第二作用部”)向正方向收缩。并且，铁芯31b将收缩的弹簧34b产生的与直线D平行的方向(负方向)的弹性力(相当于“第二力”)对于可动磁铁37作用在与直线D平行的方向(负方向)。可动磁铁37受到该力，在直线D上向负方向移动。

通过重复这样的动作，可动磁铁37在直线D上进行周期的平移运动。另外，如果完全保存能量，则可动磁铁37的平移运动将永远持续。但是，实际上，由于可动磁铁37与铁芯31a、铁芯31b的撞击等会损耗能量。因此，通过与在可动磁铁37上施加初速度相同的处理，在可动磁铁37上补充能量，由此，继续进行该平移运动。

在此，弹簧34a在可动磁铁37与铁芯31a接触期间，将对应弹簧34a的收缩量的力(相当于“第一力”)与直线D平行地施加可动磁铁37，但当可动磁铁37与铁芯31a不接触时，该力不作用到可动磁铁37上。同样，弹簧34b在可动磁铁37与铁芯31b接触期间，将对应弹簧34b的收缩量的力(相当于“第二力”)与直线D平行地施加可动磁铁37，当可动磁铁37与铁芯31a不接触时，该力不作用到可动磁铁37上。即，弹簧34a、34b将由于相对各支点32a、32b的可动磁铁37的相对位置而具有很大不同的力作用在与直线D平行的方向。另外，弹簧34a、34b分别施加可动磁铁37的力的大小比率，根据可动磁铁37与弹簧34a、34b的支点32a、32b的相对位置而变化。其结果，可动磁铁37进行正方向的加速度和负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。即，可动磁铁37进行平移运动，该平移运动是在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向的情况下和负方向的情况下成为非对称。更具体地说，本实施方式的可动磁铁37的平移运动是如下的运动，既，正方向的加速度的绝对值的最大值与负方向的加速度的最大值不同，具有该最大值大的方向的加速度的时间比具有该最大值小的方向的加速度的时间短。

下面，表示可动磁铁37与铁芯31a接触时的可动磁铁37的平移运动的周期T_A和可动磁铁37与铁芯31b接触时的可动磁铁37的平移运动的周期T_B。其中，k_A、k_B分别是34a、34b的弹簧常数，m是可动磁铁37的质量。

(式1)

$T_A=2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{k_A}{m}},T_B=2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{k_B}{m}}\·\·\·\left(3\right)$

因此，包括可动磁铁37与铁芯31b的一方接触时、以及可动磁铁37与铁芯31a、31b都不接触时的可动铁芯37的周期T如下表示。另外，T_notouch表示可动铁芯37与铁芯31a、31b都不接触时的周期。

(式2)

$T=\frac{T_A}{2}+\frac{T_B}{2}+T_{\mathrm{notouch}}\·\·\·\left(4\right)$

此外，下面表示可动铁芯37的平移运动的运动方程式。

(数3)

${\mathrm{mx}}^{\&prime;\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}-k_A(x-x_{A0})& (x<x_{A0})\\ -k_B(x-x_{B0})& (x_{B0}<x)\\ 0& (x_{A0}<x<x_{B0})\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

如式(3)、(4)、(5)所示，为了将在一个周期中正负大不相同的加速度作用到可动铁芯37上，只要选择弹簧34a、34b的弹簧常数k_A、k_B以使T_A、T_B具有很大不同即可。

图5是表示加速度产生装置30的动作的曲线图，此时，m＝0.02(kg)，k_A＝1000.0(N/m)，K_B＝30(N/m)，x_A0＝20×10^-3(m)，x_B0＝40×10^-3(m)，初始静止状态时的可动磁铁37的速度x’(0)＝0(m/s)，可动磁铁37的初始位置x(0)＝20×10^-3(m)。在此，图5A表示时间和距离可动磁铁37的基准点的距离x的关系，纵轴表示距离x(m)，横轴表示时间(s)。另外，图5B表示时间与速度x’的关系，纵轴表示速度x’(m/s²)，横轴表示时间(s)。进而，图5C表示时间与加速度x”的关系，纵轴表示加速度x”(m/s²)，横轴表示时间(s)。

如图5C所示，可动磁铁37进行正方向的加速度与负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动。具体而言，相对于正方向的加速度的最大值为500(m/s²)左右，负方向的加速度的绝对值最大值为100(m/s²)左右。并且，在正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，当相对加速度的变化的知觉反应量的变化比率不同时，即，当正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围时，产生如上所述的模拟力觉。换言之，在作为“移动部件”的可动铁芯37进行在移动部件的正方向的加速度的最大值点与负方向的加速度的最大值点所述的S字形曲线的倾斜度不同的平移运动时，产生所述的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

如上所述，在本实施方式中，不设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在时间上稳定的力觉。

此外，加速度产生装置30仅通过直线D方向的单振动在该D方向产生模拟力觉。因此，几乎不产生与直线D不同的方向的力矢量。由此，能够更明确地知觉在时间上稳定的力觉。

进而，加速度产生装置30的结构是，如果不存在损耗，而能量被完全保存，就能够永久地持续平移运动。因而，供给线圈26的电流只要是补充该损耗量的程度即可。即，通过低耗电就能够产生所述的模拟力觉。

而且，加速度产生装置30不是将一度产生的旋转动力变换成平移运动，而是通过向线圈36供给交流电流直接产生平移运动方向(直线D方向)的动力。因此，不需要将旋转动力变换成平移运动时所需的机构，从而能够实现装置的小型、轻量化。其结果，能够将加速度产生装置30内置于移动电话等的电子设备内，从而扩大其应用领域。

另外，与第一、第二实施方式相同，构成本实施方式的加速度产生装置30的各部件的形状不限于至此所例示的实施方式。在本实施方式中，通过向线圈36供给电流而产生平移运动方向(直线D方向)的动力，但也可以是利用往复式电动机及传动轴电动机产生该动力的结构。

(第四实施方式)

下面，说明本发明的第四实施方式。

本实施方式是第三实施方式的变形例，设置使弹簧的至少一方的弹簧常数变化的机构(弹簧常数可变部)，通过使弹簧常数变化来控制可动铁芯的谐振频率。本实施方式采用通过改变弹簧的匝数N而使弹簧常数变化的结构。下面，以与第三实施方式的不同点为中心进行说明。

(结构)

图6是表示第四实施方式的加速度产生装置40的结构的剖面图。如图6所例示，本实施方式的加速度产生装置40具有：圆盘状的铁芯41a、41b；是堵塞圆筒的两开口部的形状的由绝缘材料构成的支架42；弹簧44a、44b(相当于“第一弹性体”、相当于“第二弹性体”)；用绝缘体覆盖铜线等的导线侧面的线圈46；强磁性体即可动铁芯(推杆)47；可分别变更弹簧44a、44b的弹簧常数的匝数调整机构48a、48b(相当于“弹簧常数可变部”)，其中，使可动铁芯与直线E平行地进行平移运动。

匝数调整机构48a、48b以外的结构与第三实施方式相同。即，铁芯44a、44b；支架42；弹簧44a、44b；线圈46；可动铁芯47以及直线E分别相当于第三实施方式的铁芯31a、31b；支架32；弹簧34a、34b；线圈36；可动铁芯37以及直线D。下面，说明匝数调整机构48a、48b的结构。

图7A、图7B是用于说明匝数调整机构48a的结构例的局部剖面图。另外，下面，只表示匝数调整机构48a的结构例，但匝数调整机构48b也具有相同的结构。另外，图7A、图7B的例子是可适用于作为弹簧44a、44b使用螺旋弹簧的情况的例子。下面，将弹簧44a、44b作为螺旋弹簧进行说明。

图7A表示匝数调整机构48a的结构之一例。该例的匝数调整机构48a在圆筒状的基座部48aa的内壁形成螺旋状的螺纹槽48ab。该螺纹槽48ab是从基座部48aa的一方的开放端到另一方的开放端连成螺旋状的槽，由该螺纹槽48ab保持弹簧44a。由此，弹簧44a的任意位置相对于支架42被固定。另外，在支架42的内壁以直线E为轴形成有可旋转地保持匝数调整机构48a的保持部42a。该例的保持部42a是将支架42的内壁面环状围绕的两条环，在该两条环之间以若干的间隙保持匝数调整机构48a。由此，匝数调整机构48a以直线E为轴沿F方向旋转，在直线E方向不移动。当使这样结构的匝数调整机构48a以直线E为轴沿F方向旋转时，被保持在其螺纹槽48ab的弹簧44a与直线E平行地被送出。另外，弹簧44a被送出的方向由螺纹槽48ab的螺旋方向、弹簧44a的卷绕方向以及匝数调整机构48a的旋转方向确定。在此，在弹簧44a中，作为弹性体发挥作用的只是位于匝数调整机构48a的铁芯41a侧的外部的部分。所以，通过匝数调整机构48a所送出的弹簧44a的方向能够调整弹簧44a中作为弹性体发挥作用的部分的长度(实际的匝数N)，由此，能够调整实际的弹簧常数。

图7B表示匝数调整机构48a的其它结构例。该例的匝数调整机构48a具有：被固接在支架42内壁的基座部48ac、可旋转地安装在该基座部48ac上的进给驱动齿轮48ad。进给驱动齿轮48ad是可以与直线E垂直的旋转轴为中心的G方向的旋转以及旋转固定的齿轮，由其齿48ae保持弹簧44a。由此，弹簧44a的任意的位置相对于支架42被固定。通过使这样的进给驱动齿轮48ad旋转，就能够将弹簧44a与直线E平行地送出，能够调整弹簧44a中作为弹性体发挥作用的部分(实际的匝数N)。由此，能够调整实际的弹簧常数。

另外，当减少弹簧实际的匝数时，则增大弹簧常数。这是由于通常弹簧常数k用以下的等式表示。

(式4)

$k=\frac{P}{\mathrm{\&delta;}}=\frac{{\mathrm{Gd}}^4}{8{\mathrm{ND}}^3}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

(K：弹簧常数(N/mm)，P：负荷(N)，δ：位移(mm)，G：弹簧材料的刚性率(N/mm²＝Mpa)，d：弹簧的线径(mm)，N：匝数，D：平均线圈直径(mm))

(本实施方式的特征)

在本实施方式中，由于可调整弹簧44a、44b的实际的弹簧常数，所以也能够调整可动铁芯47的平移运动的加速度。而且，如果是可通过电动机等驱动该匝数调整机构48a、48b的结构，不仅在加速度产生装置40的驱动前，而且也能够在驱动过程中调整可动铁芯47的平移运动的加速度。其结果，用于最佳地产生模拟的知觉的加速度的调整变得容易。

另外，能够调整弹簧44a、44b双方的实际的弹簧常数，也可以只调整弹簧44a、44b的任何一方的实际的弹簧常数。另外，使用本实施方式的匝数调整机构，也可以是调整图3的弹簧24的弹簧常数的结构。

(第五实施方式)

下面，说明本发明的第五实施方式。

本实施方式是第三实施方式的变形例，设置使弹簧的至少一方的弹簧常数变化的机构(弹簧常数可变部)，通过改变弹簧常数，控制可动铁芯的谐振频率。本实施方式采用加热弹簧而使弹簧常数变化的结构。下面，重点对与第三实施方式的不同点进行说明。

(结构)

图8是表示第五实施方式的加速度产生装置50的结构的剖面图。

如图8所例示，本实施方式的加速度产生装置50具有：圆盘状的铁芯51a、51b；是堵塞圆筒的两开口部的形状的由绝缘材料组成的支架52；导电性的弹簧54a、54b；用绝缘体覆盖铜线等的导线的侧面的线圈56；作为强磁性体的可动铁芯(推杆)57；可分别供给弹簧54a、54b电流的电源55a、55b(相当于“弹簧常数可变部”)，其中，使可动铁芯57与直线H平行地进行平移运动。

除了利用电源55a、55b分别供给弹簧54a、54b电流以外的结构，与第三实施方式相同。即，铁芯51a、51b；支架52；弹簧54a、54b；线圈56；可动铁芯57以及直线H，分别相当于第三实施方式的铁芯31a、31b；支架32；弹簧34a、34b；线圈36；可动铁芯37以及直线D。下面，只说明由电源55a、55b向弹簧54a、54b供给电流的部分。

如图8所示，电源55a向弹簧34a的端部54aa与端部54ab之间施加电压。由此，弹簧54a与其电阻对应而发热。同样，电源55b向弹簧34b的端部54ba与端部54bb之间施加电压。由此，弹簧54b与其电阻对应而发热。由此，能够改变弹簧54a、54b的弹簧常数。

另外，当弹簧的温度上升时，弹簧常数增大。如下所示，这是由于表示弹簧常数k的式(6)的弹簧的刚性率G随温度的上升而减小。

(式5)

$G=\frac{E}{2(1+\mathrm{\&gamma;})}$

(E：弹性模量，γ：泊松比)                   (7)

$E=E_0-\mathrm{ETexp}(-\frac{T_c}{T})$

(E₀：OK的弹性模量，T：温度(K)，T_c：常数)    (8)

(本实施方式的特征)

在本实施方式中，由于能够调整弹簧54a、54b的弹簧常数，所以也能够调整可动铁芯57的平移运动的加速度。而且，该调整不仅在加速度产生装置50的驱动前，而且也可以在驱动过程中。其结果，容易调整最佳地产生模拟的知觉的加速度。另外，如果电源55a、55b是可以调整供给电流量的结构，则就能进行更详细的调整，即使电源55a、55b不能够调整供给电流量，也可以通过电源55a、55b的接通、断开，而将弹簧54a、54b的弹簧常数分别调整为两个等级。

另外，其中可以调整弹簧54a、54b双方的弹簧常数，但也可以只调整弹簧54a、54b的任何一方的弹簧常数。另外，也可以使用本实施方式的结构调整图3的弹簧24的弹簧常数。

(第六实施方式)

下面，说明本发明的第六实施方式。

本实施方式可以调整第一作用部和第二作用部和移动部件的相对位置，是可以使他们的平衡点移位的实施方式。

(结构)

图9A以及9B是表示第六实施方式的加速度产生装置60的结构的剖面图。

如图9A所示，本实施方式的加速度产生装置60具有：在表背面磁极性不同的圆盘状的永久磁铁61a、67；在表背面磁极性不同且具有贯通孔61ba的圆盘状的永久磁铁61b；堵塞由绝缘材料构成的圆筒的两开口部的形状的支架62；堵塞圆筒的两开口部的形状的在其长度方向的一端63b具备贯通孔63c、并由绝缘材料构成的可动绕线筒63(相当于“可动部”)；弹簧64；以及用绝缘体覆盖铜线等的导线侧面的线圈66。

在支架62的内部容纳可动绕线筒63(相当于“可动部”)。可动绕线筒63其外形比支架62的内径稍小。可动绕线筒63在支架62的内部沿直线I(相当于以支架62为基准的“特定的直线”)方向能够滑动，并且能够固定在期望的位置。另外，在可动绕线筒63的一端63b的内壁固接有永久磁铁61a。该例中，永久磁铁61b的S极侧的面固接在一端63b的内壁，永久磁铁61b的贯通孔61ba与可动绕线筒63的贯通孔63c配置在同一直线I上。此外，弹簧64(相当于“第一作用部”)的一端固接在支架62的长度方向的端部62a的内壁(相当于“第一作用部的支点”)。该弹簧64的另一端通过永久磁铁64b的贯通孔61ba和可动绕线筒63的贯通孔63c配置在可动绕线筒63的内部63d，且被固接在永久磁铁67(相当于“移动部件”)上。该例的情况，永久磁铁67的N极侧的面被固接在弹簧64上。另外，在可动绕线筒63的另一端63a的内壁(相当于“第二作用部的支点”)固接有永久磁铁61a(相当于“第二作用部”)。该例的情况，永久磁铁61a的N极侧的面被固接在另一端63a的内壁。另外，在支架62的侧面，围绕其周围向一定的方向卷绕有线圈66。并且，支架62的中心轴、可动绕线筒63的中心轴、永久磁铁61a、61b、67的中心轴、弹簧64的两端大致配置在直线I上。

此外，永久磁铁67的外形比可动绕线筒63的内径稍小。因此，永久磁铁67被支承在可动绕线筒63的内壁并可以做平移运动。另外，例如，也可以是在可动绕线筒63的内部设置导轨，永久磁铁67被该导轨所支承并进行平移运动的结构。

利用如上的结构，可动绕线筒63能够变更相对支架62的直线I方向的相对位置。另外，弹簧64采用如下结构，以支架62的端部62a为支点产生直线I方向的“第一力”，对于永久磁铁67施加直线I方向的“第一力”。进而，永久磁铁61a采用如下结构，以可动绕线筒63的另一端63a为支点产生直线I方向的“第二力”，对于永久磁铁67施加直线I方向的“第二力”。此外，永久磁铁61b采用如下结构，以可动绕线筒63的一端63b为支点，对于永久磁铁67施加直线I方向的力。

(动作)

利用如上的结构，永久磁铁67配置在受到的永久磁铁61a、61b的库仑力(都是相斥力)与受到的弹簧64的弹性力形成平衡的位置(称作“原点位置”)。在图9A、图9B中，可动绕线筒63相对支架62的相对位置不同。该情况下，施加在永久磁铁67上的以可动绕线筒63为支点的永久磁铁61a、61b的库仑力与以支架62为支点的弹簧64的弹性力不同。其结果是，在图9A、图9B中，原点位置也不同。而且，通过如此改变相对支架62的可动绕线筒63的相对位置的设定，能够调整原点位置及永久磁铁67的加速度的位移。另外，相对支架62的可动绕线筒63的相对位置的设定，既可以在加速度产生装置60的驱动前进行，也可以在驱动过程中进行。

当对线圈66供给正弦波状的交流电流时，产生对应其电流方向的磁场，受到该磁力作用的永久磁铁67在直线I上进行周期的平移运动。

在此，通过弹簧64的弹性力作用到永久磁铁67上的力成为与直线I平行的方向。而且，其大小根据永久磁铁67和弹簧64的支点的相对位置而变化。另外，通过永久磁铁61a、61b作用到永久磁铁67上的库仑力成为与直线I平行的方向，其大小根据永久磁铁61a、61b和永久磁铁67的相对位置而变化。即，所述的“第一力”的大小和(第二力)的大小的比率根据永久磁铁67与弹簧64与永久磁铁61a、61b的相对位置而变化。由此，永久磁铁67进行正方向(与直线I平行的图9的右方向)的加速度与负方向(与直线I平行的图9的左方向)的加速度在一个周期中非对称的平移运动。即，永久磁铁67进行在其一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向时与负方向时为非对称的平移运动。更具体地说，本实施方式的永久磁铁67的平移运动是如下的运动，即，正方向的加速度的绝对值的最大值与负方向的加速度的最大值不同，具有该最大值大的方向的加速度的时间比具有该最大值小的方向的加速度的时间短。

用运动方程式近似表示如下。

(数6)

其中，本实施方式中，m表示永久磁铁67的质量，x₀表示位于“原点位置”时的永久磁铁67到端部62a的距离，x_B0表示永久磁铁67位于“原点位置”时永久磁铁61b到端部62a的距离，x_C0表示永久磁铁67位于“原点位置”时永久磁铁61a到端部62a的距离，x表示永久磁铁67到端部62a的距离。此外，k表示弹簧64的弹簧常数，M_B表示永久磁铁67与永久磁铁61b的磁排斥力的比例常数，M_C表示永久磁铁67与永久磁铁61a的磁排斥力的比例常数。

图10～图12是表示加速度产生装置60因可动绕线筒63相对支架62的相对位置产生的动作不同的曲线图。其中，图10是如下情况的曲线图，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x₀＝150×10^-3(m)，x_B0＝100×10^-3(m)，x_C0＝400×10^-3(m)，M_B＝0.3(N/m²)，M_C＝0.005(N/m²)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10^-3(m)。图11是如下情况的曲线图，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x₀＝150×10^-3(m)，x_B0＝50×10^-3(m)，x_C0＝250×10^-3(m)，M_B＝0.3(N/m²)，M_C＝0.005(N/m²)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10^-3(m)。图12是如下情况的曲线图，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x₀＝150×10^-3(m)，x_B0＝0(m)，x_C0＝300×10^-3(m)，M_B＝0.3(N/m²)，M_C＝0.005(N/m²)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10^-3(m)。在此，图10A、图11A、图12A表示时间与距离x的关系，其中，纵轴表示距离x(m)，横轴表示时间(s)。另外，图10B、图11B、图12B表示时间与速度x’的关系，其中，纵轴表示速度x’(m/s)，横轴表示时间(s)。进而，图10C、图11C、图12C表示时间与加速度x”的关系，其中，纵轴表示加速度x”(m/s²)，横轴表示时间(s)。

如图10C、图11C、图12C所示，永久磁铁67的平移运动的加速度的位移因可动绕线筒63相对支架62的相对位置而不同。即，图10C、图11C的情况下，永久磁铁67进行正方向的加速度与负方向的加速度在一个周期中非对称的平移运动，图12C的情况下，永久磁铁67进行正方向的加速度与负方向的加速度在一个周期中大致对称的平移运动。本实施方式，通过改变相对支架62的可动绕线筒63的相对位置的设定，能够调整永久磁铁67的加速度的位移。而且，在正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，相对加速度的变化的知觉反应量的变化比率不同的情况下，即，当正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，而负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围时，产生所述的模拟力觉。换言之，在作为“移动部件”的可动铁芯67进行在移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点所述的S字形曲线的倾斜度不同的平移运动时，产生所述的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

与第一实施方式相同，本实施方式也不用设置支承反作用力的支点及力点，而能够知觉在时间上稳定的力觉。并且，本实施方式通过改变相对支架62的可动绕线筒63的相对位置的设定，能够调整永久磁铁67的加速度的位移。其结果是，能够容易设定适于产生模拟力觉的加速度的位移。

另外，加速度产生装置60只通过直线I方向的单振动在该I方向产生模拟力觉。因此，几乎不产生与直线I不同的方向的力矢量。由此，能够更明确地知觉在时间上稳定的力觉。

进而，加速度产生装置60，如果不存在摩擦等的损耗，而能量被完全保存，就能够永久地持续平移运动。因此，供给线圈66的交流电流只要是能够补充该损耗量的程度即可。即，通过低耗电就能够产生所述的模拟力觉。另外，对供给线圈66的交流电流的控制，例如与通常的谐振驱动电路同样地进行。

而且，加速度产生装置60不是将一度产生的旋转动力变换成平移运动，而是通过向线圈16供给交流电流而直接产生平移运动方向(直线I方向)的动力。因此，不需要将旋转动力变换成平移运动时所需的机构，能够实现装置的小型、轻量化。其结果，能够将加速度产生装置60内置于移动电话等的电子设备内，从而扩大其应用领域。

另外，永久磁铁61b不一定是必需的。可以使用永久磁铁替代弹簧64，也可以使用弹簧替代永久磁铁61a。除此以外，不用说可对如第一实施方式所述的部件的形状及磁极的颠倒等进行变形。

(第七实施方式)

下面，说明本发明的第七实施方式。

本实施方式是具备两台以上的本发明的加速度产生装置的模拟力觉产生装置的实施方式。由此，可以实现如下结构，即，在不想产生模拟力觉时，能够极力地抑制向外部的力的产生，在不想产生模拟力觉时，能够明确地知觉模拟力觉。进而，也可以实现在二维或三维的所期望的方向上知觉模拟力觉的结构。

(变形)

图13是表示第七实施方式的变形的图。

图13A是表示模拟力觉产生装置70的图，其通过将两台本发明的加速度产生装置71、72彼此固定在直线J上而构成。这些加速度产生装置71、72构成为，其移动部件的平移运动方向都为直线J方向，其模拟力觉产生方向J1、J2彼此相反(在该图为向外的方向)。

在此，在加速度产生装置71、72的移动部件的加速度的振幅及周期相同的情况下，各自的加速度产生装置71、72产生的力矢量的总和在所有时刻均为零。其结果是，几乎不产生对于外部的力。但是，在加速度产生装置71、72的移动部件的加速度的振幅及周期彼此失衡的情况下(例如，使一方的加速度产生装置停止或使一方的加速度产生装置的移动部件的加速度的振幅及周期变化)，能够在方向J1或J2的任何一方的方向产生模拟力觉。其结果，能够容易控制模拟力觉产生的有无、产生的方向、模拟力觉的强度等。

图1 3B是表示通过将两台加速度产生装置81、82彼此以一定角度固定而构成的模拟力觉产生装置80的例示图。在此，加速度产生装置81、82构成为，其移动部件的平移运动方向分别为直线K、L(直线K与直线L具有一定的角度)方向，这些模拟力觉产生方向分别为K1、K2。此时，能够在K1+L1方向上产生两台加速度产生装置81、82分别在直线K、L方向产出的模拟力觉的合力。而且，该K1+L1方向能够根据加速度产生装置81、82的移动部件的加速度的振幅及周期的彼此的平衡而变化。另外，也可以是如下结构，即，设置使两台加速度产生装置81、82的位置关系变化的位置可变部，通过改变两台加速度产生装置81、82的位置关系(例如，各加速度产生装置81、82的可动部件的平移运动方向所形成的角度)，使该K1+L1方向变化。或者，也可以是如下结构，即，在加速度产生装置81、82处于规定的位置关系时，各加速度产生装置81、82产生的力矢量的总和在所有的时刻均为零，当加速度产生装置81、82处于其它的位置关系时，各加速度产生装置81、82产生的力矢量的总和在至少一部分的时刻为零以外的值。由此，能够容易控制模拟力觉产生的有无、产生的方向、模拟力觉的强度等。该结构，例如图13D、图13E所示。

图13D、图13E所示的模拟力觉产生装置80具有加速度产生装置81、82、基座部83。在加速度产生装置81、82上分别固接有齿轮81a、82a，各齿轮81a、82a可在彼此啮合的状态下相对于基座部83旋转。而且，通过各齿轮81a、82a向Y1、Y2方向旋转，使加速度产生装置81、82以这些旋转轴为中心分别向Y5、Y6方向旋转。由此，能够容易地切换如下状态，即，如图13D，加速度产生装置81、82分别产生的Y3、Y4方向的模拟力觉相抵消的状态；以及如图13E，在加速度产生装置81、82分别产生的Y3、Y4方向的模拟力觉的合力方向Y5产生模拟力觉的状态。

图13C是表示在连接正α面体的中心点与顶点的直线上一个一个地配置加速度产生装置91～94的模拟力觉产生装置90的例示图。另外，图13C是α＝4时的例子。各加速度产生装置91～94配置在各自的移动部件在连接正四面体的中心点与顶点的直线上平移运动的位置上，各加速度产生装置91～94从正四面体的中心点向各顶点产生模拟力觉。

在加速度产生装置91～94的移动部件的加速度的振幅及周期相同时，各自的加速度产生装置91～94所产生的力矢量的总和在所有的时刻均为零。其结果，几乎不产生对于外部的力。但是，通过使加速度产生装置91～94的移动部件的加速度的振幅及周期彼此失去平衡(例如，使一部分的加速度产生装置停止、改变一部分的加速度产生装置的移动部件的加速度的振幅及周期或者使加速度产生装置91～94之间的相对位置及方向变化)，能够使各加速度产生装置91～94间产生的力矢量的总和在至少一部分的时刻为零以外的值，从而能够在三维空间上的任意的方向上产生模拟力觉。由此，能够容易控制模拟力觉产生的有无、产生方向、模拟力觉的强度等。

下面，说明如此组合多个加速度产生装置的模拟力觉产生装置的具体的结构例。

(结构)

图14是图13A所示的结构的具体例，是表示利用第六实施方式的加速度产生装置的模拟力觉产生装置100的结构的剖面图。

如图14所示，该例的模拟力觉产生装置100具有：在表背面磁极性不同的圆盘状的永久磁铁101a、107a、107b；在表背面磁极性不同且各自具有贯通孔101aa、101ca的圆盘状的永久磁铁101a、101c；圆筒状的支架(绝缘材料)102；在其长度方向的端部103b、103c分别具备贯通孔103aa、103ca的圆筒形状的可动绕线筒(绝缘材料)103；弹簧104a、104b；用绝缘体覆盖铜线等的导线侧面的线圈106a、106b。

可动绕线筒103(相当于“可动部”)被容纳在支架102的内部。可动绕线筒103可在支架102内部沿直线N(相当于以支架102为基准的“特定的直线”)方向滑动，并且可固定在所期望的位置上。此外，永久磁铁101a、101c分别被固接在可动绕线筒103的端部103a、103c的内壁。该例中，永久磁铁101a的N极侧的面被固接在端部103a的内壁，永久磁铁101c的S极侧的面被固接在端部103c的内壁。另外，永久磁铁101a的贯通孔101aa、可动绕线筒103的贯通孔103aa、永久磁铁101c的贯通孔101ca、可动绕线筒103的贯通孔103ca配置在同一直线N上。另外，弹簧104a、104b(相当于“第一作用部”)的一端分别被固接在支架102的长度方向的端部102a、102b的各内壁。这些弹簧104a、104b的另一端分别通过可动绕线筒103的贯通孔103aa、103ca以及永久磁铁101a、101c的贯通孔101aa、101ca配置在可动绕线筒103的内部，并分别被固接在永久磁铁107a、107b(相当于“移动部件”)上。该例中，永久磁铁107a的N极侧的面被固接在弹簧104a上，并且，永久磁铁107b的S极侧的面被固接在弹簧104b上。还有，在永久磁铁107a与永久磁铁107b之间配置永久磁铁101b(相当于“第二作用部”)，永久磁铁101b的侧面固接在可动绕线筒103的内壁103b。该例的情况中，永久磁铁101b的S极侧朝向永久磁铁107a侧被固接，永久磁铁101b的N极侧朝向永久磁铁107b侧被固接。此外，在支架102的侧面，线圈106a、106b绕其周围向一定的方向卷绕。另外，线圈106a、106b配置在永久磁铁107a、107b分别存在的位置附近(对永久磁铁107a、107b施加库仑力的位置)。另外，线圈106a、106b构成为能够分别控制供给其的电流量。而且，支架102的中心轴、可动绕线筒103的中心轴、永久磁铁101a、101b、101c、107a、107b的中心轴、弹簧104a、104b的两端大致配置在直线N上。

此外，永久磁铁107a、107b的外形比可动绕线筒103的内径稍小。因此，永久磁铁107a、107b能够被支承在可动绕线筒103的内壁并能够进行平移运动。另外，例如，也可以是在可动绕线筒103的内部设置导轨，永久磁铁107a、107b被支承在该导轨上并进行平移运动的结构。

通过所述结构，可动绕线筒103可以变更相对支架102的直线N方向的相对位置。另外，弹簧104a、104b采用如下结构，即，分别以支架102的端部102a、102b为支点，对于永久磁铁107a、107b施加直线N方向的“第一力”。进而，永久磁铁101b采用如下结构，即，以可动绕线筒103的内壁103b为支点，对于永久磁铁107a、107b施加直线N方向的“第二力”。另外，永久磁铁101a、101c采用如下结构，即，分别以可动绕线筒103的端部103a、103c为支点，对于永久磁铁107a、107b施加直线N方向的力。

(动作)

所述的结构中，通过向线圈106a、106b供给交流电流，各永久磁铁107a、107b进行与第六实施方式相同的平移运动。并且，可以根据相对支架102的可动绕线筒103的相对位置的设定，控制永久磁铁107a和永久磁铁107b的加速度运动的平衡，由此，能够调整模拟力觉的有无产生、产生方向、强度。

图15～图18是表示对应相对支架102的可动绕线筒103的相对位置的模拟力觉产生装置的动作不同的曲线图。图15A、图16A、图17A、图18A表示永久磁铁107a的加速度，图15B、图16B、图17B、图18B表示永久磁铁107b的加速度，图15C、图16C、图17C、图18C表示永久磁铁107a的加速度和永久磁铁107b的加速度的合成加速度。另外，这些纵轴表示加速度(m/s²)，横轴表示时间(s)。另外，设图14的右方向为正方向，左方向为负方向。

其中，图15是如下情况的曲线图，即，m_A＝0.05(kg)，k_A＝100(N/m)，x_A0＝150×10^-3(m)，x_D0＝100×10^-3(m)，xC_D0＝400×10^-3(m)，M_D＝0.3(N/m²)，M_CA＝0.005(N/m²)，x’_A(0)＝1(m/s)，x_A(0)＝200×10^-3(m)，m_B＝0.05(kg)，k_B＝100(N/m)，x_B0＝150×10^-3(m)，x_E0＝100×10^-3(m)，x_CE0＝400×10^-3(m)，M_E＝0.3(N/m²)，M_CB＝0.005(N/m²)，x’_B(0)＝1(m/s)，x_B(0)＝200×10^-3(m)。

图16是如下情况的曲线图，即，m_A＝0.05(kg)，k_A＝100(N/m)，x_A0＝150×10^-3(m)，x_D0＝130×10^-3(m)，x_CD0＝430×10^-3(m)，M_D＝0.3(N/m²)，M_CA＝0.005(N/m²)，x’_A(0)＝1(m/s)，x_A(0)＝200×10^-3(m)，m_B＝0.05(kg)，k_B＝100(N/m)，x_B0＝150×10^-3(m)，x_E0＝70×10^-3(m)，x_CE0＝370×10^-3(m)，M_E＝0.3(N/m²)，M_CB＝0.005(N/m²)，x’_B(0)＝1(m/s)，x_B(0)＝200×10^-3(m)。

图17是如下情况的曲线图，即，m_A＝0.05(kg)，k_A＝100(N/m)，x_A0＝300×10^-3(m)，x_D0＝200×10^-3(m)，x_CD0＝400×10^-3(m)，M_D＝0.01(N/m²)，M_CA＝0.01(N/m²)，x_A’(0)＝1(m/s)，x_A(0)＝300×10^-3(m)，m_B＝0.05(kg)，k_B＝100(N/m)，x_B0＝300×10^-3(m)，x_E0＝200×10^-3(m)，x_CE0＝400×10^-3(m)，M_E＝0.01(N/m²)，M_CB＝0.01(N/m²)，x_B’(0)＝1(m/s)，x_B(0)＝300×10^-3(m)。

图18是如下情况的曲线图，即，m_A＝0.05(kg)，k_A＝100(N/m)，x_A0＝300×10^-3(m)，x_D0＝290×10^-3(m)，x_CD0＝490×10^-3(m)，M_D＝0.01(N/m²)，M_CA＝0.01(N/m²)，x_A’(0)＝1(m/s)，x_A(0)＝300×10^-3(m)，m_B＝0.05(kg)，k_B＝100(N/m)，x_B0＝300×10^-3(m)，x_E0＝110×10^-3(m)，x_CE0＝310×10^-3(m)，M_E＝0.01(N/m²)，M_CB＝0.01(N/m²)，x_B’(0)＝1(m/s)，x_B(0)＝300×10^-3(m)。

另外，m_A、m_B分别表示永久磁铁107a、107b的质量，k_A、k_B分别表示弹簧104a、104b的弹簧常数，M_CA表示永久磁铁101b与永久磁铁107a的磁排斥力的比例常数，M_CB表示永久磁铁101a与永久磁铁107a的磁排斥力的比例常数，M_D表示永久磁铁101c与永久磁铁107a的磁排斥力的比例常数，M_E表示永久磁铁101a与永久磁铁107b的磁排斥力的比例常数。另外，x_A0表示均衡状态的端部102a与永久磁铁107a的距离，x_D0表示端部102a与永久磁铁101c的距离，x_CD0表示端部102a与永久磁铁101b的距离，x_CE0表示端部102b与永久磁铁101b的距离，x_B0表示均衡状态的端部102b与永久磁铁107b的距离，x_E0表示端部102b与永久磁铁101a的距离，x_A(0)表示端部102a与永久磁铁107a的初始的距离，m_B(0)表示端部102b与永久磁铁107b的初始的距离，x_A’(0)表示x_A(0)的一阶微分值(初始速度)，x_B’(0)表示x_B(0)的一阶微分值(初始速度)。

如图15C、图16C、图17C、图18C所示，永久磁铁107的加速度与永久磁铁107b的加速度的合成加速度根据相对支架102的可动绕线筒103的相对位置而变化。因而，只调整相对支架102的可动绕线筒103的相对位置的设定，就能够调整模拟力觉产生装置100整体的合成加速度，从而能够调整产生的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

如上所述，在本实施方式中，由于采用由多个加速产生装置构成模拟力觉产生装置的结构，所以能够容易控制模拟力觉的产生的有无、产生方向、模拟力觉的强度等。

(第八实施方式)

下面，说明本发明的第八实施方式。

本实施方式是将来自传递旋转动力的旋转输入轴的输入通过偏心凸轮(偏心板)机构而引起具有非对称的加速度的平移运动的实施方式。

(结构)

图19是表示第八实施方式的加速度产生装置110的结构的剖面图。

如图19所示，本实施方式的加速度产生装置110具有：支架111；传递电动机等(未图示)的旋转动力的输入轴112；固接在旋转轴112上的进行偏心旋转的偏心凸轮113；前端部114a与偏心凸轮113接触并进行与偏心凸轮113的形状对应的平移运动的引导棒114；固接在引导棒114的另一端114b(前端部114a的另一端)上的锤115。

(动作)

通过输入轴112向P1方向旋转，偏心凸轮113也向P2方向旋转，与其连接的引导棒114做上下运动。该上下运动的加速度因偏心凸轮113的形状而不同，由于其形状而使被固接在引导棒114上的锤115的平移运动的加速度也不同。而且，通过这样的结构，在使锤115的正方向(图19的上方向)的加速度的最大值部分和负方向(图19的下方向)的加速度的最大值部分，相对加速度的变化的知觉反应量的变化比率不同的情况下，即，在正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围的情况下，产生所述的模拟力觉。

(第九实施方式)

下面，说明本发明的第九实施方式。

本实施方式是第八实施方式的变形例，其结构是，使对称的两个偏心凸轮旋转，除了与特定的直线平行的方向外，使分别产生的力矢量的总和在所有的时刻为零。

(结构)

图20A是表示第九实施方式的模拟力觉产生装置120的结构的剖面图。图20B是图20A的20B-20B的剖面图。

如图20所示，模拟力觉产生装置120具有：支架121；传递旋转动力的旋转输入轴122a、122b；同形状、同质量的两个偏心凸轮123a、123b；引导棒124；锤125；电动机126a、126b。

支架121由内部为空洞的箱形状构成，板状的轴保持部121a固接在其上面(图20的上面)内壁。在支架121的相对的两个侧面分别固接电动机126a、126b，各电动机126a、126b的旋转轴即输入轴122a、122b分别通过支架121的未图示的贯通孔插入支架121的内部。插入支架121的内部的各输入轴122a、122b的另一端分别可旋转地被保持在轴保持部121a。另外，各输入轴122a、122b配置在同轴上，但它们不联动。在位于支架121内部的各输入轴122a、122b上分别固接偏心凸轮123a、123b，各偏心凸轮123a、123b随各输入轴122a、122b的旋转而旋转。另外，在设于支架121的上面(图20的上面)的贯通孔121b中插入引导棒124。在该引导棒124的配置在支架121外部的另一端部124b固接锤125，配置在支架121内部的前端部124a由于引导棒124以及锤125的重量而形成一方的偏心凸轮123a始终接触的状态。

另外，输入轴122a相当于“传递旋转动力的旋转输入轴”，偏心凸轮123a相当于“使传递到旋转输入部的旋转动力变换成在特定的直线上的周期的平移运动的动力传递部”，锤125相当于“通过由动力传递部传递的动力而进行在特定的直线上的周期的平移运动的移动部件”，偏心凸轮123b相当于“与动力传递部对称构成的对称部”。

(动作)

电动机126a和电动机126b向同一旋转方向以同一角速度旋转。由此，输入轴122a向S1方向旋转，输入轴122b向S2方向旋转，随之，偏心凸轮123a向S3方向旋转，偏心凸轮123b向S4方向旋转。另外，设定输入轴122a、122b的旋转相位，以使在相对与图20A的纸面平行的面的偏心凸轮123a、123b各自的投影重合时，相对该面的偏心凸轮123a、123b各自的前端部123aa、123ba的投影位于直线R(相当于“特定的直线”)的投影上。由此，除了与直线R平行的方向外，偏心凸轮123a、123b各自产生的力矢量的总和在所有时刻均为零。其结果是，可在与直线R平行的方向产生力觉，而在直线R以外的方向不会产生力觉。

而且，当偏心凸轮123a向S3方向旋转时，与其连接的引导棒124做上下运动，固接在引导棒124上的锤125也进行上下运动(S5方向的平移运动)。该锤125的平移运动的加速度因偏心凸轮123a的形状而不同，本实施方式的偏心凸轮123a构成为如下形状，即，其正方向(与直线R平行的图20的上方向)的加速度的位移和负方向(与直线R平行的图20的下方向)的加速度的位移在一个周期中成为非对称的形状。由此，锤125进行加速度正方向时和负方向时为非对称的平移运动。更具体地，本实施方式的锤125的平移运动是如下的运动，即，正方向的加速度的绝对值的最大值与负方向的加速度的最大值不同，具有该最大值大的方向的加速度的时间比具有该最大值小的方向的加速度的时间短。

而且，通过这样的机构，在锤125的正方向的加速度的最大值部分和负方向的加速度的绝对值的最大值部分，相对于加速度的变化的知觉反应量的变化比率不同时，即，正方向的加速度的最大值处于图27例示的S字形曲线的f₂(x)的范围，负方向的加速度的绝对值的最大值处于f₁(x)的范围时，在直线R方向产生所述的模拟力觉。换言之，作为“移动部件”的锤125进行在移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点所述的S字形曲线的倾斜度不同的平移运动时，产生所述的模拟力觉。

(本实施方式的特征)

采用本实施方式的结构，也能够产生所述的模拟力觉。而且，本实施方式的结构中，由于产生模拟力觉的方向以外的方向的力矢量总是为零，所以，在产生模拟力觉的方向以外不会产生振动等。由此，能够更明确地识别模拟力觉。

(第十实施方式)

下面，说明本发明的第十实施方式。

本实施方式是第九实施方式的变形例，其结构为，使用一个电动机使对称的两个偏心凸轮旋转，除了与特定的直线平行的方向外，使分别产生的力矢量的总和在所有的时刻为零。

(结构)

图21A是表示第十实施方式的模拟力觉产生装置130的结构的剖面图。图21B是图21A的21B-21B的剖面图。

如图21所示，模拟力觉产生装置130具有：支架131；传递旋转动力的旋转输入轴132a、132b；同形状、同质量的两个偏心凸轮133a、133b；引导棒134；锤135；电动机136a及其旋转轴137。

支架121由内部是空洞的箱形状构成，在其上面(图21的上面)内壁固接有板状的轴保持部131a。在支架121的底面(图21的下面)固接电动机136，电动机136的旋转轴137通过支架131未图示的贯通孔插入支架131的内部。而且，在插入支架131的内部的旋转轴137的前端137a固接锥形齿轮138a。另外，在与旋转轴137垂直的直线上配置输入轴132a、132b，它们的两端部132aa、132ab以及两端部132ba、132bb可旋转地被保持在支架131的内壁以及轴保持部131a上。还有，各输入轴132a、132b的一端分别固接锥形齿轮138b、138c。这些锥形齿轮138b、138c与固接在旋转轴137上的锥形齿轮138a啮合而旋转。

在位于支架131的内部的各输入轴132a、132b上分别固接偏心凸轮133a、133b，各偏心凸轮133a、133b随着各输入轴132a、132b的旋转而旋转。另外，在设于支架131的上面(图21的上面)的贯通孔131b中插入引导棒134。在该引导棒134的配置在支架131外部的另一端134b上固接锤135，配置在支架131内部的前端部由于引导棒134以及锤135的重量，成为与一方的偏心凸轮133a始终接触的状态。

另外，输入轴132a相当于“传递旋转动力的旋转输入轴”，偏心凸轮133a相当于“将传递到旋转输入部的旋转动力变换成在特定的直线上的周期的平移运动的动力传递部”，锤135相当于“通过由动力传递部传递的动力进行特定的直线上的周期的平移运动的移动部件”，偏心凸轮133b相当于“与动力传递部对称构成的对称部”。

(动作)

当电动机136被驱动、旋转轴137向U0方向旋转时，输入轴132a向U1方向旋转，输入轴132b向U2方向旋转。而且，通过输入轴132a向U1方向旋转，偏心凸轮133a也向U3方向旋转，通过输入轴132b向U2方向旋转，偏心凸轮133b也向U4方向旋转。

另外，设定输入轴132a、132b的旋转相位，以使在相对与图21A的纸面平行的面的偏心凸轮133a、133b各自的投影重合时，相对该面的偏心凸轮133a、133b各自的前端部133aa、133ba的投影位于直线T(相当于“特定的直线”)的投影上。由此，除了与直线T平行的方向外，偏心凸轮133a、133b各自产生的力矢量的总和在所有的时刻均为零。其结果，在与直线T平行的方向上产生力觉，但并不在直线T以外的方向产生力觉。

而且，当偏向凸轮133a向U3方向旋转时，与其连接的引导棒134做上下运动，固接在引导棒134上的锤135也进行上下运动(U5方向的平移运动)。而且，根据与所述相同的原理，在直线T方向产生模拟力觉。

(本实施方式的特征)

本实施方式的结构也能够产生所述的模拟力觉。另外，本实施方式的结构中，由于产生模拟力觉的方向以外的方向的力矢量始终为零，所以，在产生模拟力觉的方向以外不会产生振动等。由此，能够进一步明确地识别模拟力觉。

(第十一实施方式)

下面，说明本发明的第十一实施方式。

本实施方式将旋转动力变换成在一个周期中加速度的位移为非对称的平移运动，通过该平移运动产生模拟力觉。而且，使用两个这样的机构的加速度产生装置，并将它们镜面对称地配置，而构成模拟力觉产生装置。

(加速度产生装置的结构)

图22是例示第十一实施方式的平移型的加速度产生装置201的结构的平面图，图23A是从图22的WO方向看的正面图，图23B是图22的23B-23B部分剖面图。另外，图23B的基座部210不是剖面图而是侧面图。

以下，使用这些图说明本实施方式的加速度产生装置201的结构。

如图22、图23所示，本实施方式的加速度产生装置201的主要构成部件有：基座部210；内置于基座部210的电动机220；传递电动机220的旋转动力的旋转输入轴221；固定在旋转输入轴221上的旋转部件230(曲轴)；与旋转输入轴221以外的旋转部件230上部分通过与该旋转输入轴221平行的第一旋转轴233可旋转地接合的第一连杆机构250；与第一旋转轴233以外的第一连杆机构250上部分，通过与该第一旋转轴233平行的第二旋转轴251可旋转地接合的第二连杆机构270；滑动机构282，该滑动机构282与第二旋转轴251以外的第二连杆机构270上部分，通过与该第二旋转轴251平行的第三旋转轴283a可旋转地接合，并且移动范围被限于一个方向(W6方向)的滑动运动；滑动支点基座241，该滑动支点基座241相对旋转输入轴221的相对位置固定；滑动支点机构242，该滑动支点机构242通过与旋转输入轴221平行的滑动支点旋转轴243可旋转地接合在滑动支点基座部241上，并可向长度方向(W7方向)滑动地保持第一连杆机构250；以及固接在旋转输入轴221上，随着其旋转而旋转的齿轮291。

该例的基座210是包括通过一个台阶构成低台部211和高台部212的阶梯状的中空体，在其底面构成有设有螺纹孔的板状的联结片213、214。在该基座210的高台部212的端部设有用于穿进传递电动机220的旋转动力的旋转输入轴221的贯通孔212a。另外，在基座210的设有贯通孔212a的相反侧的面(图23的下方向)也设有贯通孔(未图示)。电动机220，传递其旋转动力的旋转输入轴221通过这些贯通孔在向上下面外部突出的状态下被固定配置在基座210的高台部212的内部。

在从贯通孔212a突出到基座部210的上面外部的旋转输入轴221上固接圆盘状的旋转部件230的中心部。另外，在突出到基座部210的下面外部的旋转输入轴221上固接圆盘状的齿轮291。由此，旋转部件230以及齿轮291利用旋转输入轴221的旋转动力而向W1方向进行旋转运动。

柱状的第一连杆机构250的端部通过第一旋转轴233(螺杆)能够沿W2方向旋转地被安装在旋转部件230上的边缘部232。由此，第一连杆机构250在旋转输入轴221以外的旋转部件230上部分通过与旋转输入轴221平行的第一旋转轴233能够旋转地接合。在第一连杆机构250的长度方向的两侧面构成直线上的槽252。

另外，在基座部210的高台部212的表面，剖面为コ字形的部件的两端向外侧弯折成直角的形状(将该弯折的部分称作联结片)的滑动支点基座部241相对旋转输入轴221的相对位置被固定而配置。该例中，滑动支点基座部241，在从旋转输入轴221偏离基座部210的中央部侧(即，低台部211方向)的位置(更具体地，为在图22的静止状态下第一连杆机构250的旋转输入轴221侧前端附近配置的位置)通过联结片被螺栓固定。在该滑动支点基座部241的内侧中央部配置将第一连杆机构250的槽252从两侧可滑动地嵌合的滑动支点机构242。该滑动支点机构242通过滑动支点旋转轴243(螺杆等)相对于滑动支点基座部421可向W3方向旋转地被安装。另外，该滑动支点旋转轴243的位置比第一旋转轴233更靠近基座部210的中央(靠近低台部211)。由此，滑动支点机构242通过与旋转输入轴221平行的滑动支点旋转轴243(螺杆等)能够向W3方向旋转地接合在滑动支点基座部241，可保持第一连杆机构250向长度方向(W7)滑动。

在第一连杆机构250的另一端部的基座部210侧，加强部件260通过螺钉261、262被螺栓固定，通过该加强部件260，柱状的第二连杆机构270的端部通过第二旋转轴251可向W4方向旋转地被安装。

此外，在位于连接图22的旋转输入轴221和滑动支点旋转轴243的直线上的基座部210的低台部211表面，通过螺钉281a～281f螺栓固定有柱状的导轨281。在该导轨281长度方向(W6方向)的两侧面设置直线上的槽282a，在该导轨281上配置从两侧夹住这些槽282a并沿该导轨281向W6方向滑动移动的滑动机构282。在该滑动机构282的与导轨281的相反侧的面固接锤保持板283。而且，在该锤保持板283的与基座部210相反侧面的两端，通过螺钉284a、284b、285a、285b分别螺栓固定锤284、285(惯性质量)。另外，在该锤保持板283的中央部，通过第三旋转轴283a(螺杆等)可向W5方向旋转地安装第二连杆机构270的另一端部。据该结构，第二旋转轴252以外的第二连杆机构270上部分通过与该第二旋转轴251平行的第三旋转轴283a可旋转地与滑动机构282接合，该滑动机构282的移动范围通过导轨281被限定在一个方向(W6方向)的滑动运动。

图24A以及图24B是例示利用电动机220而使旋转输入轴221向W1方向旋转时的各机构的动作的图。如这些图所示，当旋转输入轴221向W1方向旋转时，被其所保持的第一旋转轴233也向W1方向旋转移动。随之，被第一连杆机构250的第一旋转轴233所保持的部分也随以该第一旋转轴233为中心的W2方向的旋转运动而进行滑动移动。随着该移动，被第一连杆机构250的第二旋转轴251部分所保持的第二机构270也随着以第二旋转轴251为中心的旋转运动而进行滑动移动。并且，随着该移动，被旋转保持在第二机构270的第三旋转轴283a部分的锤保持板283以及滑动机构282向W6方向移动。

由此，加速度产生装置201根据与所述相同的原理，产生W6方向的模拟力觉。

(模拟力觉产生装置的结构)

图25是表示组合两个如所述的加速度产生装置201的模拟力觉产生装置300的结构图。如图25所示，本实施方式的模拟力觉产生装置300将所述的两个加速度产生装置201按照与其模拟力觉产生方向平行的方式镜面对称地配置。而且，两个加速度产生装置201的齿轮291彼此啮合，它们以相同角速度向X1、X2方向旋转。由此，两个加速度产生装置201进行镜面对称的动作，在X3、X4方向产生模拟力觉。

(模拟力觉产生装置300的动作)

图26A～图26F是表示该模拟力觉产生装置300的模型的示意图。

如这些图所示，随着第一旋转轴233的圆周旋转运动(W13、W14方向)，第一连杆机构250被滑动支点旋转轴243保持滑动旋转，并且进行旋转移位运动，随之，第二旋转轴251沿大致椭圆状的轨道移动，第三旋转轴283a向W61或W62方向(W6方向)移动。该图的例子中，在图26A、图26F的时刻，第三旋转轴283a向W61方向移动，在图26C、图26C的时刻，向W62方向移动。随着该第三旋转轴283a的移动，滑动机构282、锤保持板283以及锤284、285也向W6方向移动，在电动机220恒速旋转时，这些平移运动成为在一个周期中具有正以及负的加速度的周期的加速度运动。

另外，两个加速度产生装置201彼此镜面对称地驱动。因此，产生模拟力觉的W6方向以外的方向的合力在各时刻均为零。该例中，在图26A的时刻，产生相反方向的W81以及W82方向的相同的力。在图26C、图26D、图26F的时刻，产生相反方向的W83方向以及W84方向的相同的力。由于这些力彼此相抵消，故其合力为零。另外，在所有的时刻，产生伴随齿轮291等的W13、W14方向旋转的力，但由于W13、W14方向彼此相反，因此由此产生的力的合力也为零。因此，能够大幅度控制产生模拟力觉的X3、X4方向以外的合力，从而能够明确地知觉模拟力觉。

(本实施方式的特征)

采用本实施方式的结构，也能够产生所述的模拟力觉。另外，在本实施方式的结构中，由于产生模拟力觉的方向以外方向的力矢量始终为零，故在产生模拟力觉的方向以外的方向不产生振动等。由此，能够更明确地识别模拟力觉。

另外，本实施方式中，使用齿轮291调整构成模拟力觉产生装置300的加速度产生装置201的电动机220的相位。但也可以是通过电控制调整这些电动机220的相位的结构。例如，也可以使用霍尔器件及旋转编码器获得各电动机220的相位信息，利用这些信息进行各电动机220的同步控制。

(知觉特性评价结果)

最后，说明本发明的模拟力觉产生装置的知觉特性评价结果。另外，以下是将第十一实施方式所示的旋转运动变换成质点的平移运动而构成本发明时的评价结果。

<实验一>

(实验方法)

为了只在任意的方向输出，使用直线导轨(日本汤普森公司制造的LWEF(日本トムソン社製LWFF)，导轨长度400mm)，将锤的平移方向只限定在一轴。另外，设锤的重量为20g。在本实验中，对设定从肘部到手掌的方向为正的轴进行测试。本实施方式的模拟力觉产生装置上装载ABS树脂的箱，被验者用手握住该部分。被验者是从24岁到31岁的五名男性，并利用眼罩遮挡来自视觉的信息。然后，驱动模拟力觉产生装置，让被验者回答在“前方(从肘部到手掌的方向)”或“后方(从手掌到肘部的方向)”哪一方向感觉到力觉。另外，提示力觉的秒数为2秒钟，为了防止振动成分的适应，每进行20次实验，进行1分钟左右的休息。另外，随机地改变加速度的输出极性(前方、后方)以及频率的值，并在被验者之间采用统一的顺序。频率的值从5Hz到11Hz按1Hz分为七个阶段，对于每个被验者进行10次实验(正反各5次实验)测定。

(实验结果)

实验结果如图28所示。其中，图28A是表示各被验者的极性的正确回答率的表，图28B是将各被验者的正确回答率的平均按每个极性(前方“forward”，后方“backward”，两方“total”)表示的曲线图。

如图所示，可以发现正确回答率具有随着频率的增加而提高的倾向。这是由于随着频率的增加而加速度成分的绝对值变大而引起的。而且，当频率在10Hz以上时，全部被验者的正确回答率超过80％。另外，所谓正确回答是指被验者回答的力觉与模拟力觉产生装置所产生的力觉的极性一致。

<实验二>

(实验方法)

为了只在任意的方向输出，使用直线导轨，将锤的平移方向只限定在一轴。此外，锤的重量为20g。在本实验中，对将从肘部到手掌的方向设为正的轴进行测试。在本实施方式的模拟力觉产生装置上装载ABS树脂的箱，被验者用手握住该部分。被验者是从28岁到31岁的三名男性(IT、GK、TB)和一名女性(AM)，并用眼罩遮挡来自视觉的信息。然后，驱动模拟力觉产生装置，让被验者回答在“前方(从肘部到手掌的方向)”或“后方(从手掌到肘部的方向)”哪一方向感觉到力觉。电动机的旋转频率值使用5、10、15、20、40Hz五个等级。随机地改变加速度的输出极性以及频率的值，对于每个被验者进行500次实验(在每个旋转频率条件下进行100次实验，其中，向前方的提示实验50次，向后方的提示实验50次)。对于每个被验者随机地改变加速度的输出极性以及频率的值的顺序。被验者按下把持的环形鼠标的所有按钮，来回答其所知觉到的方向是“前方(从肘部到手掌的方向)”或“后方(从手掌到肘部的方向)”哪一方向。因此，概率为50％。在按下确定被验者的回答的(确定)按钮2秒后，下一刺激每2秒提示1次。考虑到振动适应和疲劳的影响，每进行50次实验，就进行2分钟的休息。此外，计测了平移运动的锤284的加速度。

(实验结果)

图29以及图30A～30D表示实验结果。

图29是表示各被验者的正确回答率的曲线图。其中，横轴是电动机的旋转频率，纵轴是正确回答率。另外，图30A、30B、30C、30D分别是表示电动机的旋转频率为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz时的锤284的加速度的曲线图。在图30中，实线表示测定值，虚线表示模拟的理论值。

如图29所示，所有的被验者在电动机的旋转频率为10Hz时，正确回答率最高，平均正确回答率为96.5％。在40Hz时，正确回答率最低，是大致与概率相等的值。

如上所述，<实验一>、<实验二>是第十一实施方式所示的将旋转运动变换成质点的平移运动而构成本发明时的评价结果。但是，通过在正方向和负方向加速度为非对称的平移运动产生模拟力觉的原理，对于所有的实施方式都是共同的。因此，这些实验的结果即使对于第十一实施方式以外的结构也可以说是适当的。

<实验三>

在实验三中，在第十一实施方式的结构中，通过将产生模拟力觉的方向以外方向的力矢量始终设为零，能够更明确地识别模拟力觉。

(实验方法)

在该实验中，为了比较正交方向有无摇动的影响，使用由第十一实施方式说明的以反相位进行动作的两个加速度产生装置201、202构成的模拟力觉产生装置(下面称作“反相位串列装置”)、和与其不同的由以同相位进行动作的两个加速度产生装置201、202构成的模拟力觉产生装置(下面称作“同相位串列装置”)。模拟力觉产生装置被固定于相对丙烯酸树脂圆盘旋转的平齿轮上。通过使该平齿轮旋转，改变模拟力觉产生装置的方向，从而可在任意方向产生模拟力觉。

被验者用两手握住丙烯酸树酯圆盘的记号位置，进行实验而不改变把持状态。被验者的腕及手没有被固定，被验者可用能动地转动圆盘以探索方位。被验者的听觉信息由隔音保护器具限制，而视觉信息由一块遮挡板限制。被验者看着放置在该隔断板上的分度器，口头回答感觉到的力的方向。模拟力觉产生装置的模拟力觉的产生持续进行，直到被验者充分识别模拟力觉的产生方向为止。为了防止由于被验者适应模拟力觉产生装置的振动而难于知觉模拟力觉，被验者在每进行10次实验(大约55分钟)，就进行2分钟的休息。另外，考虑到被验者的疲劳，允许被验者自由地稍微休息。

(实验结果)

图31是表示力觉知觉方位精度的实验结果的曲线图。其中，图31A表示同相位串联装置的实验结果，图31B表示反相位串联装置的实验结果。在两图中，横轴表示力觉刺激的提示方向，纵轴表示被验者的回答方向。两图的黑圆点对应各实验。另外，当这些黑圆点位于图31的虚直线上时，表示对于其实验的回答是正确的。另外，从被验者看到的前方对应0度，后方对应±180度，左方对应90度，右方对应-90度。

如图31B所示，在反相位串联装置中，在大部分的实验中回答是正确的。与此相对，如图31A所示，在同相位串联装置中，产生了回答错误。这就表示，通过在反相位串联装置中使产生模拟力觉的方向以外的方向的力矢量始终为零，能够更明确地识别模拟力觉。

另外，本发明不限于所述的实施方式，另外，在不脱离本发明的宗旨范围内可以进行适当变更。

为了物理地产生完全的作用力，通常需要支承其反作用力的支点及力点，但在本发明中，作为物理的作用力的平均为0，能够利用人的力觉知觉的非线形性和作用力的正负的绝对值的差模拟地进行期望方向的力觉显示。于是，由于不需要在外部及人体上设置支点，因此，作为感觉提示器件可以应用于移动电话等的移动设备及可穿戴计算机等的领域。

Claims (14)

1.一种加速度产生装置，具有：

移动部件，其在特定的直线上进行周期的平移运动；

第一作用部，其对于所述移动部件，在与所述特定的直线平行的方向施加在与所述特定的直线平行的方向产生的第一力；以及

第二作用部，其对于所述移动部件，在与所述特定的直线平行的方向施加在与所述特定的直线平行的方向产生的第二力，

其中，所述第一力的大小，由于相对所述第一作用部的支点的所述移动部件的相对位置而不同，

所述第二力的大小，由于相对所述第二作用部的支点的所述移动部件的相对位置而不同，

所述移动部件进行平移运动，该平移运动是，当将与所述特定的直线平行的一个方向设为正方向，将该正方向的相反方向设为负方向时，所述移动部件在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向的情况与是负方向的情况成为非对称。

2.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

所述第一力的大小与所述第二力的大小的比率，根据所述移动部件相对所述第一作用部的支点以及所述第二作用部的支点的相对位置而变化。

3.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

所述移动部件的平移运动是如下的运动，正方向的加速度的绝对值的最大值与负方向的加速度的最大值不同，具有该最大值大的方向的加速度的时间比具有该最大值小的方向的加速度的时间短。

4.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

所述移动部件进行平移运动，该平移运动是，表示所述移动部件的加速度与将该加速度施加到人体上时人体所知觉的加速度的关系的S字形曲线的倾斜度，在所述移动部件的正方向的加速度的最大值点和负方向的加速度的最大值点不同。

5.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

所述第一作用部以及所述第二作用部的至少一方采用通过弹簧的弹性力对于所述移动部件施加力的结构，

该加速产生装置具有使所述弹簧的至少一方的弹簧常数变化的弹簧常数可变部。

6.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

具备支架，

所述特定的直线是以所述支架为基准的直线，

所述移动部件具备在所述特定的直线上进行周期的平移运动的第一永久磁铁，

所述第一作用部是弹性体，该弹性体支点相对于所述支架被固定，另一端被固定在所述移动部件上，其使所述移动部件在所述特定的直线上进行振幅运动，

所述第二作用部是第二永久磁铁，该第二永久磁铁配置在所述特定的直线上的位置且支点相对于所述支架被固定。

7.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中

具备支架，

所述特定的直线是以所述支架为基准的直线，

所述第一作用部具有：

第一铁芯，其配置在所述特定的直线上；以及

第一弹性体，其支点相对于所述支架被固定，另一端被固定在所述第一铁芯上，其使所述第一铁芯在所述特定的直线上进行振幅运动，

所述第二作用部具有：

第二铁芯，其配置在所述特定的直线上；以及

第二弹性体，其支点相对于所述支架被固定，另一端被固定在所述第二铁芯上，其使所述第二铁芯在所述特定的直线上进行振幅运动，

所述移动部件在所述第一铁芯与所述第二铁芯之间沿所述特定的直线进行平移运动。

8.如权利要求7所述的加速度产生装置，其中

所述第一弹性体以及所述第二弹性体的至少一方是弹簧，

该加速度产生装置还具有弹簧常数可变部，该弹簧常数可变部将作为弹簧的所述第一弹性体以及所述第二弹性体的任意位置相对于所述支架固定。

9.如权利要求7所述的加速度产生装置，其中，

所述第一弹性体以及所述第二弹性体的至少一方是导电性的弹簧，

该加速度产生装置还具有作为电源的弹簧常数可变部，该作为电源的弹簧常数可变部对于作为导电性的弹簧的所述第一弹性体以及所述第二弹性体施加电压。

10.如权利要求1所述的加速度产生装置，其中，

具有：支架；以及可动部，其能够变更相对所述支架的所述特定的直线方向的相对位置，

所述第一作用部采用以所述支架为支点并对于所述移动部件施加所述第一力的结构，

所述第二作用部采用以所述可动部为支点并对于所述移动部件施加所述第二力的结构。

11.一种模拟力觉产生装置，其具备两台以上的权利要求1所述的加速度产生装置。

12.如权利要求11所述的模拟力觉产生装置，其特征在于，

在驱动构成该模拟力觉产生装置的规定数量的所述加速度产生装置时，各个所述加速度产生装置所产生的力矢量的总和在所有的时刻都为零。

13.如权利要求11所述的模拟力觉产生装置，其特征在于，

具有使构成该模拟力觉产生装置的多个所述加速度产生装置之间的位置关系变化的位置可变部，

在构成该模拟力觉产生装置的多个所述加速度产生装置处于规定的位置关系时，各个所述加速度产生装置所产生的力矢量的总和在所有时刻都为零，

在构成该模拟力觉产生装置的多个所述加速度产生装置处于其它的位置关系时，各个所述加速度产生装置所产生的力矢量的总和在至少一部分的时刻为零以外的值。

14.一种模拟力觉产生装置，具有：

旋转输入轴，其传递旋转动力；

动力传递部，其将传递到所述旋转输入轴的旋转动力变换成在特定的直线上的周期的平移运动；

移动部件，其利用由所述动力传递部传递的动力进行在所述特定的直线上的周期的平移运动；以及

对称部，其构成为与所述动力传递部对称，

所述移动部件进行平移运动，该平移运动是，当将与所述特定的直线平行的一个方向设为正方向，将该正方向的相反方向设为负方向时，所述移动部件在一个周期中的加速度的时间变化在该加速度是正方向的情况与是负方向的情况成为非对称，

除了与所述特定的直线平行的方向以外，所述动力传递部以及所述对称部各自产生的力矢量的总和在所有的时刻都是零。

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