CN113168223A - 触觉提示设备、电子设备、配件和保持设备 - Google Patents

触觉提示设备、电子设备、配件和保持设备 Download PDF

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山岸麻美
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Abstract

[目的]本发明的目的是提供一种能够实现可安装性的改善的触觉提示设备、电子设备、配件和保持设备。[解决手段]根据本技术的实施方式的触觉提示设备包括配戴单元、泵单元和控制单元。所述配戴单元安装在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触部分的至少一部分是可变形的。所述泵单元包括流路，所述流路连接至所述配戴单元，并且向所述配戴单元供给用于使表面材料变形的流体。所述控制单元控制所述泵单元的驱动。

Description

触觉提示设备、电子设备、配件和保持设备
技术领域
本技术涉及利用流体压力的触觉提示设备，并涉及包括该触觉提示设备的电子设备、配件和保持设备。
背景技术
例如，配戴在人体上的装置，诸如耳机，需要以恒定的按压力固定，以便稳定地安装。然而，过高的按压力会导致长时间配戴时不舒适，而过低的按压力会导致配戴不稳定。因此，在一些入耳式耳机等中使用诸如S(小)、M(中)和L(大)之类的具有不同尺寸的部件。在手表表带等中，根据每个用户并通过固定扣舌的孔位置或表带长度来调节配戴压力。
例如，专利文献1公开了一种耳机，该耳机能够通过确保以一定压力将驱动器单元压向用户的耳朵的力来防止驱动器单元的位置偏移。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2008-263643号公报
发明内容
技术问题
近年来，对于可穿戴电子设备，期望从稳定性、舒适性等角度出发来改善可配戴性(可穿戴性)。
鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种能够实现可配戴性的改善的触觉提示设备、电子设备、配件和保持设备。
解决问题的技术方案
根据本技术的实施方式的触觉提示设备包括配戴单元、泵单元和控制单元。
所述配戴单元配戴在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的。
所述泵单元包括与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使表面材料变形的流体。
所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
因此，能够实现可配戴性的改善。
配戴单元可进一步包括可变体积的结构部，所述可变体积的结构部能够在流体的压力下使表面材料变形。
所述表面材料可具有多个区域，所述多个具有在受到流体压力时的伸长率不同。
所述结构部可具有可与流路连通的环形压力可变腔室。
所述结构部可具有能够单独控制内部压力的多个压力可变腔室。
所述触觉提示设备可进一步包括设置在所述配戴单元中并且能够呈现除触觉之外的感觉的电子装置。
所述触觉提示设备可进一步包括检测流体的压力的第一检测器，其中所述控制单元可基于所述第一检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
所述触觉提示设备可进一步包括检测配戴单元的运动或方向的第二检测器，其中所述控制单元可基于所述第二检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
所述配戴单元可进一步包括检测器检测表面材料或流体的温度的温度检测器、和调节单元调节表面材料或流体的温度的温度调节单元。
所述控制单元可基于来自外部设备的通知信息来控制泵单元的驱动。
所述流体可以是空气。
所述触觉提示设备可应用于诸如头戴式耳机、入耳式耳机、颈部扬声器、头戴式显示器、AR眼镜、VR眼镜、手表和助听器之类的电子设备。
所述触觉提示设备可应用于诸如眼镜、手套、鞋子、帽子、皮带或衣服之类的配件。
根据本技术的实施方式的保持设备包括配戴单元、泵单元和控制单元。
所述配戴单元配戴在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的。
所述泵单元包括与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使表面材料变形的流体。
所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
附图说明
[图1]根据本技术的第一实施方式的触觉提示设备的示意性构造图。
[图2]根据本技术的第二实施方式的触觉提示设备的示意性侧视截面图。
[图3]图2的触觉提示设备的平面图。
[图4]根据比较例的耳机单元的示意性构造图。
[图5]图5的耳机的操作的说明图。
[图6]图2的触觉提示设备的操作的说明图。
[图7]示出图2的触觉提示设备的构造的变形例的主要部分的平面图。
[图8]根据本技术的第三实施方式的触觉提示设备的示意性侧视截面图。
[图9]描述人体的颞部的骨骼结构的图。
[图10]图8的触觉提示设备的操作的说明图。
[图11]根据本技术的第四实施方式的触觉提示设备的示意性侧视截面图。
[图12]示出行走时头部位置的变化(a)与耳机的位置偏移(b)之间的关系的说明图。
[图13]示出施加到头部的向上和向下加速度与施加到耳机的惯性力之间的关系的试验结果
[图14]示出图11的触觉提示设备的控制示例的流程图。
[图15]根据本技术的第五实施方式的触觉提示设备的整体视图，其中(a)示出了从正面的透视图；(b)示出了侧视图；以及(c)示出了从背面的透视图。
[图16]示出图15的触觉提示设备的内部结构的示意性侧视截面图。
[图17]示出典型的鞋子的截面结构的图
[图18]根据本技术的第六实施方式的触觉提示设备的主要部分的示意性侧视截面图。
具体实施方式
[本技术概述]
作为一个实施方式，根据本技术的触觉提示设备被配戴在人体(头部、腕部等)上，并且其配戴单元被构造为可通过流体(空气、液体)的压力而变形。例如，根据用户的身体形状、用户的运动状态(静止、剧烈运动)、用户所需的佩戴舒适性等，使配戴单元的形状、硬度和接触状态最优化，以实现稳定的配戴性、舒适的配戴性或稳定的附加功能(隔音、隔热等)。
在根据本技术的实施方式的触觉提示设备中，在独立的移动电子设备内部设置有小型泵。泵将要配戴在人体上的部分通过流路连接。与人体接触的区域的一部分或整个区域由可变形材料形成。通过泵的吸入/输出操作来控制材料的变形，从而调节与人体的接触状态并实现佩戴舒适性和稳定性。此外，还可以通过控制温度来进一步提高舒适性。
在此，触觉是指提示给用户的触觉，并且例如是指穿戴感、手感、振动等。
本技术可以应用于提示视觉、听觉、味道、气味等的电子设备。电子设备的示例包括头戴式耳机、入耳式耳机、颈部扬声器、头戴式显示器、AR眼镜、VR眼镜、手表、助听器等。此外，本技术还可以应用于诸如皮带、敷料、口罩、衣服(例如，夹克、裤子、衬衫、内衣、袜子)等的配件。
下面将参照附图描述根据本技术的实施方式。
[触觉提示设备]
<第一实施方式>
图1是示出根据本技术的第一实施方式的触觉提示设备100的示意性构造图。
根据本实施方式的触觉提示设备100包括配戴单元10、泵单元20和控制单元30。
配戴单元10被构造为可配戴在人体上。将配戴单元10配戴在例如用户的头部的物体T1上。例如，配戴单元10设置在诸如头戴式耳机或入耳式耳机之类的电子设备中的人体配戴单元(耳廓配戴单元)上。配戴单元10包括表面材料11，该表面材料11与物体T1的接触区域的至少一部分是可变形的。
表面材料11构成配戴单元10的外表面的一部分，并且通常构成与物体T1的接触表面。表面材料11没有特别限制，只要其是可变形材料即可。表面材料11的示例包括诸如膜材料(诸如布和皮革)和块状材料(诸如海绵)之类的各种材料。
配戴单元10具有结构部12，该结构部12能够通过从泵单元20供给的流体的压力使表面材料11朝向物体T1变形，如图中的箭头a所示。结构部12例如可以是可变体积空间部分或袋状物体，其用于通过接收从泵单元20供给的流体来向表面材料11施加背压，或者可以是圆柱体单元等，其用于通过接收流体来向表面材料11施加变形应力。
泵单元20具有与配戴单元10相连的流路21。泵单元20被构造为小型泵，该小型泵能够将用于使表面材料11变形的流体供给至配戴单元10或将流体从配戴单元10排出。流体可以是气体或液体。在本实施方式中，空气(外部空气)用作流体。
泵单元20例如包括与外部空气连通的第一端口、经由流路21与结构部12连通的第二端口、在第一端口和第二端口之间传输流体的泵室、以及在第一端口和第二端口之间切换流体传输方向的阀机构等。
控制单元30控制泵单元20的驱动。控制单元30通常被构造为包括CPU、存储器等的微型计算机。控制单元30通过控制泵单元20中的流体的吸入和输出来控制配戴单元10的表面材料11的变形量。具体地，控制泵单元20的驱动，使得施加至表面材料11的压力是预定值或预定范围。因此，可以实现表面材料11对物体T1的期望的按压力。
可以根据物体T1的形状和位置来适当地设置表面材料11对物体T1的按压力。此外，本技术不限于使整个表面材料11变形的构造，并且可以仅将表面材料11的一部分构造为可变形的。在这种情况下，不仅可以通过压力而且可以通过变形部分来控制与物体T1的接触面积。此外，按压力不必是固定的，而是可以随时间改变。
控制单元30可以控制泵单元20的驱动，以便能够通过表面材料11向物体T1(即用户)呈现除按压力以外的触觉。例如，控制单元30可以基于来自外部装置的通知信息来控制泵单元20的驱动。在这种情况下，例如，可以向用户呈现具有预定频率的振动触感，用于通知用户所携带的智能手机的来电。
配戴单元10可包括如图1所示的各种内置传感器13。传感器13例如可以是压力检测器131，该压力检测器131检测从泵单元20供给至配戴单元10的流体的压力。在这种情况下，控制单元30可以基于压力检测器131的输出来控制泵单元20的驱动，从而将引入到配戴单元10中的流体的压力调节至期望的压力。
作为压力检测器的代替或补充，传感器13可以是温度检测器132，其检测配戴单元10中的流体的温度。如图1所示，配戴单元10可进一步包括能够调节流体或表面材料11的温度的温度调节部14。在这种情况下，控制单元30可以基于温度检测器132的输出执行控制以调节温度调节部14，使得流体或表面材料11具有期望的温度。例如，可以采用加热器或热电转换元件(诸如珀尔帖元件)作为温度调节部14。
触觉提示设备100可进一步包括向泵单元20和控制单元30供电的电源单元40。电源单元40通常是电池。该电池可以是可充电二次电池，或者可以是太阳能电池。
例如，如上所述构造的触觉提示设备100安装在头戴式耳机中的驱动器单元中或入耳式耳机中的耳廓配戴单元中。因此，可以优化配戴压力，从而可以确保稳定的配戴性和舒适的配戴性。此外，即使长时间使用，也可以减轻疲劳感和压力感。此外，可以防止由于配戴位置等的偏移而导致的隔音性和音质等的劣化。
配戴单元10的表面材料11的变形量可以是固定值，或者可以根据用户的喜好而可变地调整。因此，可以根据用户的姿势和运动状态来获得适当的配戴压力。
此外，设置在配戴单元10中的温度调节部14使得可以加热表面材料11，从而即使在室外空气温度较低的室外使用时，也可以将其用作防寒装置。
如上所述构造的触觉提示设备100不限于耳机等，并且可以应用于其他电子设备，诸如颈部扬声器、头戴式显示器、增强现实(AR)眼镜、虚拟现实(VR)眼镜、混合现实(MR)眼镜、替代现实(SR)眼镜、手表和助听器。
或者，如上所述构造的触觉提示设备100不限于电子设备，并且可以类似地应用于诸如眼镜、手套、鞋子、帽子、皮带、衣服等的配件。
此外，根据本实施方式的触觉提示设备100可被构造为能够通过期望的按压力来保持除人体以外的物体的保持设备。例如，本技术还可以被应用为用于包装物品的包装材料的一部分或整个包装材料。在这种情况下，例如，可以适当地保护诸如精密装置和艺术品之类的物品在运输过程中免受振动和冲击。
<第二实施方式>
图2是根据本技术的第二实施方式的触觉提示设备200的示意性截面侧视图，图3是其平面图。应注意，与第一实施方式的那些部件相对应的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
根据本实施方式的触觉提示设备200构成了作为电子设备的头戴式耳机中的左和右耳机单元。左耳机单元和右耳机单元分别设置在头带(未示出)的两端，在此，将描述位于一侧(例如左侧)的耳机单元。
触觉提示设备200包括配戴单元10、发声器201和容纳作为电子装置的发声器201的壳体202。发声器201通常被构造为具有振动膜、音圈马达等的电磁动圈扬声器。壳体202可被构造为配戴单元10的一部分。
配戴单元10由壳体202支撑。配戴单元10具有包括弹性层211和结构部212的多层结构。弹性层211由诸如海绵之类的可发泡缓冲材料、诸如低回弹性聚氨酯之类的合成橡胶等构成，并且其表面(配戴表面)涂覆有诸如合成皮革之类的表面材料11。弹性层211形成为如图2所示的环形。
结构部212设置在弹性层211与壳体202之间。结构部212是由弹性材料制成的可变体积袋状物体，并且被构造为能够通过接收来自泵单元20的流体压力而使弹性层211和表面材料11变形。即，结构部212形成能够与从泵单元20供给的流体的流路连通的环形压力可变腔室C。结构部212的外径和内径通常与弹性层211的外径和内径相同。弹性层211和结构部212的各自内周表面形成将从发声器201产生的声音引导到用户耳朵的声路S1。
泵单元20和控制单元30设置在壳体202内的预定位置处。泵单元20基于来自控制单元30的命令将流体输送至压力可变腔室C或从压力可变腔室C排出流体。
图4是根据比较例的耳机单元1的示意性构造图。如图4所示，根据比较例的耳机单元1不包括结构部212，并且弹性层211由壳体202支撑。当具有这种构造的耳机单元1被配戴在用户的头部上时，如图5所示，弹性层211根据用户的颞部T2的形状而变形，同时在各个部分的压缩量不均匀。结果，由于存在按压力强和弱的区域，所以难以在弹性层211的整个圆周上以恒定的按压力将耳机单元1配戴在用户的头部上。
头戴式耳机需要以恒定的按压力固定至用户的头部，以实现稳定的配戴。然而，如果按压力过强，则长时间配戴时会产生不适感，如果按压力过弱，则配戴不稳定，会导致漏音和隔音性能劣化。此外，在具有降噪功能的耳机中，由于隔音性能的劣化，导致降噪性能降低。
相比之下，在根据本实施方式的触觉提示设备200中，结构部212设置在弹性层211和壳体202之间，并且被构造为使得流体压力可以从泵单元20被引入到结构部212中的压力可变腔室C中。由于压力可变腔室C形成为与弹性层211的形状相对应的环形，因此结构部212变形(膨胀或收缩)，使得在弹性层211的压缩量较大的区域中的结构部212的厚度小于在弹性层211的压缩量较小的区域中的结构部212的厚度，如图6所示。因此，触觉提示设备200能够以恒定的按压力固定至颞部T2，从而能够优化弹性层211的形状和硬度、与颞部T2的接触状态等，并且能够实现稳定的可配戴性、舒适的佩戴感、减少声音泄漏、由于隔音性的增强而提高降噪性能等。
引入到压力可变腔室C中的流体压力的大小不受特别限制，并且可以根据用户头部的大小、头带或弹性层211的弹力等任意地设置。流体压力可以固定在预设压力或者可以根据用户的操作而动态地改变。或者，如图2所示，检测压力可变腔室C的压力的压力传感器51(第一检测器)可配戴在配戴单元10或壳体202中，并且可以基于传感器的输出通过控制单元30来控制泵单元20的驱动，以使压力可变腔室C的压力是预定值。
构成结构部212的压力可变腔室C不限于如上所述的在整个圆周上连通的环形体，并且多个(在该示例中图示为四个)压力可变腔室C1、C2、C3和C4可以布置成环形，如图7所示。在这种情况下，通过分别布置与各个压力可变腔室C1至C4对应的泵单元20来分别控制每个压力可变腔室C1至C4的内部压力。同样，通过这种构造，可以获得与上述相似的作用和效果。此外，可以仅选择性地控制任意的压力可变腔室以使其膨胀或收缩，从而可以优化按压力，使得无论用户的姿势如何(例如，向上或向下)，都可以获得稳定的佩戴感。应注意，压力可变腔室的划分数量不限于四个，并且可以是两个、三个、或五个、或更多个。
在以上描述中，已经将触觉提示设备200应用于耳机单元的情况作为示例进行了描述，但是不限于此。例如，触觉提示设备200也可以应用于头戴式显示器(HMD)。在这种情况下，作为发声器201的替代，显示图像的显示面板被用作电子装置。同样在该示例中，配戴单元210可以在用户的眼睛前面提供最佳的贴合感。
<第三实施方式>
图8是根据本技术的第三实施方式的触觉提示设备300的示意性截面侧视图。应注意，与第二实施方式的那些部分相对应的部分将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
根据本实施方式的触觉提示设备300构成了作为电子设备的头戴式耳机中的左和右耳机单元。左耳机单元和右耳机单元分别设置在头带(未示出)的两端，在此，将描述位于一侧(例如左侧)的耳机单元。
根据本实施方式的触觉提示设备300与第二实施方式的不同之处在于：配戴单元10具有作为结构部312的单层结构。结构部312是与第二实施方式的结构部212类似的可变体积的袋状物体，并且形成能够与从泵单元20供给的流体的流路连通的环形压力可变腔室C。
表面材料11形成结构部312的表面，并且可通过压力可变腔室C中的压力而变形。特别地，在该实施方式中，表面材料11具有在受到流体压力时的伸长率不同的多个区域。在图8的示例中，表面材料11的内周部11a由具有比外周部11b更高的伸长率的材料构成。因此，当将流体压力引入到压力可变腔室C中时，表面材料11的内周部11a变形比外周部11b大。因此，触觉提示设备300主要具有通过表面材料11的内周部11a将耳部从外周向内周包裹的力，而不是从侧面推压颞部的力。结果，可以抑制配戴时的压迫感并确保良好的佩戴感。此外，可以抑制结构部312的厚度增加，因此可以抑制由于发声器201与耳道之间的距离变化而引起的音质下降。
作为使表面材料11的内周部11a的伸长率比外周部11b的伸长率高的方法，通常使用由与外周部11b的材料不同的材料形成内周部11a的技术。例如，在表面材料11是弹性膜的情况下，将具有不同弹性模量的膜接合在一起。例如，在表面材料11由相同材料构成的情况下，采用具有单层的内周部11a和具有多层结构的外周部11b。在表层材料为针织物的情况下，采用编织成易拉长的内周部11a和编织成几乎不拉长的外周部11b。
本技术不限于其中表面材料11在内周部11a整个圆周上由高伸长率的材料构成的示例，并且内周部11a的仅一部分区域可以由高伸长率的材料构成。例如，如图9所示，在耳道P1的下方，在颞骨下部的乳突P2与下颌骨的上部的下颌升支突P3之间存在凹部P4。因此，在配戴触觉提示设备300时与凹部P4接触的内周部11a可以由比其他区域更高的伸长率的材料构成。因此，如图10所示，产生了从耳朵的后侧向前侧施加的按压力，因此可以提供具有较小压迫感的佩戴感。此外，可以有效地抑制凹部P4附近的声音泄漏。
<第四实施方式>
图11是根据本技术的第四实施方式的触觉提示设备400的示意性截面侧视图。应注意，与第二实施方式的那些部分相对应的部分将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
根据本实施方式的触觉提示设备400构成了作为电子设备的头戴式耳机中的左和右耳机单元。左耳机单元和右耳机单元分别设置在头带(未示出)的两端，在此，将描述位于一侧(例如左侧)的耳机单元。
根据本实施方式的触觉提示设备400进一步包括加速度传感器52。加速度传感器52是检测配戴单元10的运动和方位的检测器(第二检测器)，并且设置在配戴单元10或壳体202中。加速度传感器52将检测信号输出至控制单元30，并且控制单元30基于来自加速度传感器52的检测信号来确定用户的运动和姿势。作为加速度传感器52的替代或补充，可以使用另一惯性传感器，诸如角速度传感器、地磁传感器等。除了加速度传感器52之外，触觉提示设备400还可以包括检测压力可变腔室C的内部压力的压力传感器51(参见图2)。
在触觉提示设备400中，如图7所示，结构部312(压力可变腔室C)可由多个压力可变腔室C1至C4构成。在这种情况下，如稍后所描述的，可以基于加速度传感器52等的输出来单独控制任意压力可变腔室。压力可变腔室的数量、各个压力可变腔室的布置等没有特别限制，并且可以任意设置。
加速度传感器52的检测轴通常被设定为平行于重力方向。因此，检测佩戴触觉提示设备400的用户在行走或奔跑时作用于用户头部上的重力方向的变化。例如，如图12(a)所示，在用户正常行走时，头部产生向上和向下的加速度，并且头部的高度位置改变。作为一个示例，向上的加速度是0.5G，向下的加速度是0.75G至1G。由于在高于正常行走中的速度的快速行走、跑步等中时的着陆冲击大于在行走中的着陆冲击，因此向下的加速度例如等于或大于2G。由于由该加速度引起的惯性力，触觉提示设备400可能从用户的头部偏移。
鉴于此，制备具有不同重量的四个耳机1至4作为包括触觉提示设备400的耳机，并且基于加速度传感器52的输出来评估在行走过程中的耳机的惯性力。结果示于图13中。在此，如图12(b)所示，将从触觉提示设备400施加到用户的颞部的按压力(左右触觉提示设备400对头部的夹持力)设定为2.5N，将触觉提示设备400(表面材料11)与颞部(皮肤或头发)之间的静摩擦系数(μ)设定为约0.5(保持力为1.25N，即，按压力为(2.5N)×μ(0.5))。此外，将耳机1的重量设定为340g，将耳机2的重量设定为290g，将耳机3的重量设定为255g，并将耳机4的重量设定为187g。
如图13所示，相对较轻的耳机3和4在正常行走(0.75G至1G)过程中不会引起位置偏移，而相对较重的耳机1和2可能会引起位置偏移。另一方面，在快速行走(2G或更大)时，等于或大于保持力的惯性力作用在所有四种类型的耳机1至4上，因此易于发生位置偏移。尽管可以通过增加触觉提示设备400的按压力(耳机的夹持力)来抑制位置偏移，但是由于夹持而使用户感到疼痛，并且妨碍了佩戴舒适性。
因此，在本实施方式中，构造为通过基于加速度传感器52的输出来控制压力可变腔室C的内部压力，能够抑制由于惯性力引起的触觉提示设备400的位置偏移。通常，当检测到的加速度超过预定的加速度阈值时，控制泵单元20的驱动以增加压力可变腔室C的内部压力。当检测到的加速度减小到加速度阈值以下时，压力可变腔室C的内部压力减小到初始设定值。因此，通过仅在极有可能发生位置偏移时增加触觉提示设备400的按压力(保持力)，可以在确保佩戴舒适性的同时防止触觉提示设备400的位置偏移。
这样的控制还可以应用于用户头部的倾斜等于或大于预定角度的情况。例如，当头部在前后方向上大幅度倾斜时，由于触觉提示设备400的惯性力或其自身重量而可能发生位置偏移。因此，基于加速度传感器52的输出，当触觉提示设备400相对于重力方向倾斜预定量或更多时，通过执行控制以增加压力可变腔室C的内部压力，能够防止由于头部的倾斜而引起的触觉提示设备400的位置偏移。
此外，在将压力可变腔室C划分为多个压力可变腔室C1至C4的情况下，还可以根据加速度的方向来单独控制任意压力可变腔室(参见图14)。在这种情况下，可以仅在需要的部分处增加按压力(保持力)，因此与在配戴单元10的整个圆周上增加按压力的情况相比，可以进一步改善佩戴舒适性。
图14是示出在控制单元30中执行的泵单元20的驱动控制过程的示例的流程图。
当将耳机配戴在用户的头部上时，控制器30驱动泵单元20以对压力可变腔室C加压以维持期望的穿戴状态(步骤101)。在这种状态下，如上述第一实施方式中所描述的，通过结构部212(压力可变腔室C)的作用，在配戴单元10的整个区域上获得恒定的按压力。
随后，控制单元30基于加速度传感器52的输出来监控作用在配戴单元10上的加速度的状态(步骤102)。因此，可以检测出头部的运动。应注意，在设置压力传感器51的情况下，可以基于压力传感器51的输出来监控压力可变腔室C的内部压力的状态。在这种情况下，可以了解由于压力可变腔室C的内部压力变化而施加到头部的加速度的变化。
随后，控制单元30确定检测到的加速度是否已超过加速度阈值，该加速度阈值是引起触觉提示设备400的位置偏移的加速度值(步骤103)。加速度阈值是根据耳机的重量而不同的值，并且是通过试验等预先确定的。
随后，控制单元30确定在触觉提示设备400中需要调节按压力(保持力)以防止位置偏移的位置(步骤104)。根据图13的试验例，向下加速度大于向上加速度，因此，向下加速度可能超过加速度阈值，并且触觉提示设备400的位置向下偏移。在将压力可变腔室C划分为多个压力可变腔室C1至C4的情况下，为了防止触觉提示设备400的向下位置偏移，控制与压力可变腔室相对应的泵单元20的驱动，使得位于重力方向下侧的压力可变腔室(图7的示例中的压力可变腔室C3和C4)的内部压力增加(步骤105)。因此，产生了将触觉提示设备400向上推动的按压力，并且抑制了触觉提示设备400的向下位置偏移。
应注意，同时，可以控制与压力可变腔室相对应的泵单元20的驱动，使得位于重力方向上侧的压力可变腔室(图7的示例中的压力可变腔室C1和C2)的内部压力减小(步骤105)。因此，可以在抑制触觉提示设备400的向下位置偏移的同时，进一步提高佩戴舒适性。
重复执行以上对压力可变腔室C1至C4的内部压力控制，直到触觉提示设备400的穿戴状态达到期望的穿戴状态为止(步骤106)。期望的穿戴状态例如是指在加速度降低到等于或小于加速度阈值之后，恢复到配戴开始时的穿戴状态的状态。
<第五实施方式>
图15(a)至(c)示出了根据本技术的第五实施方式的触觉提示设备500的整体视图，并且(a)示出了从正面的透视图；(b)示出了侧视图；以及(c)示出了从背面的透视图。图16是示出触觉提示设备500的内部结构的示意性侧视截面图。根据本实施方式的触觉提示设备500构成作为电子设备插入到耳道中的入耳式耳机。在此，将描述位于一侧(例如左侧)的耳机。
触觉提示设备500具有插入到耳道中的插入部510和配戴在对耳轮上的配戴单元520，并且它们由在流体压力下可径向膨胀的弹性材料构成。插入部510的表面和配戴单元530的表面构成与用户的耳朵接触的表面材料。
应注意，在图15中，在上部示出膨胀之前的状态(初始时间)，在下部示出膨胀之后的状态(配戴时间)，并且以实线表示的圆形或弧形部分代表膨胀范围。此外，在图16中，用虚线表示插入部510和配戴单元520的膨胀范围。
触觉提示设备500进一步包括支撑插入部510和配戴单元520的主体部530。主体部530容纳发声器531、泵单元532、流路切换阀533、控制单元534、第一压力传感器535、第二压力传感器536、加速度传感器537等。
发声器531通常是电磁动圈扬声器，并将所产生的声音通过形成在插入部510内的声路538传输到耳道。泵单元532将流体(空气)供应至形成在插入部510内部且在声路538外部的环形第一压力可变腔室C5以及形成在配戴单元520内部的环形第二压力可变腔室C6。切换阀533在第一压力可变腔室C5和第二压力可变腔室C6之间切换来自泵单元20的流体的供给目的地。控制单元534被构造为控制发声器531、泵单元532、切换阀533等的驱动的驱动电路板。控制单元534被构造为能够基于第一压力传感器535、第二压力传感器536和加速度传感器537的输出来控制泵单元532和切换阀533的驱动。第一压力传感器535设置在连接泵单元532和第一压力可变腔室C5的流路中，并检测第一压力可变腔室C5的内部压力。第二压力传感器536设置在连接泵单元532和第二压力可变腔室C6的流路中，并检测第二压力可变腔室C6的内部压力。加速度传感器537检测作用在触觉提示设备500上的加速度的方向和大小。
在如上所述构造的根据本实施方式的触觉提示设备500中，当插入部510插入到耳道中时，控制单元534控制泵单元532和切换阀533以将流体供应到第一压力可变腔室C5。因此，第一压力可变腔室C5被加压并膨胀，并且插入部510的表面与耳道的内壁紧密接触。基于第一压力传感器535的输出，在第一压力可变腔室C5的内部压力达到预定压力之后，控制单元534停止对第一压力可变腔室C5的加压以维持其内部压力。
控制单元534对泵单元532的驱动时序没有特别限制，并且可以是用户进行输入操作的时刻，或者可以是控制单元534基于第一压力传感器535的输出确定当插入部510插入到耳道中时第一压力可变腔室C5的内部压力增加的时刻。
控制单元534控制泵单元532和切换阀533以将流体供应到第二压力可变腔室C6。因此，第二压力可变腔室C6被加压并膨胀，并且配戴单元520的表面与对耳轮紧密接触。基于第二压力传感器536的输出，在第二压力可变腔室C6的内部压力达到预定压力之后，控制单元534停止对第二压力可变腔室C6的加压以维持其内部压力。第二压力可变腔室C6的加压既可以在第一压力可变腔室C5的加压之后进行，也可以与第一压力可变腔室C5的加压同时进行。
控制单元534基于加速度传感器537的输出来检测作用在触觉提示设备500上的加速度的方向和大小。控制单元534基于加速度传感器537的输出来检测用户头部的倾斜度或运动的幅度。在控制单元534确定由于触觉提示设备500的自身重量、惯性力等而可能发生位置偏移或脱落的情况下，控制单元534执行控制以对第一压力可变腔室C5或第二压力可变腔室C6的至少一者加压。因此，触觉提示设备500的配戴稳定性得以提高，并且可以防止位置偏移或脱落。此外，由于仅当检测到预定大小或以上的加速度等时才执行对压力可变腔室C5和C6加压的控制，因此可以防止佩戴感的舒适性受到损害。
<第六实施方式>
接下来，将描述本技术的第六实施方式。在上述第二至第五实施方式中，已经描述了其中将触觉提示设备主要应用于耳机的示例，但是本技术不限于此。本技术还可以应用于诸如鞋子和服装之类的配件。在下文中，将描述本技术在鞋子中的应用示例。
图17是典型的鞋子90的主要部分的截面图，鞋子90具有鞋底91和设置在鞋底91上的鞋垫92。在具有这种构造的鞋子90中，取决于脚F的形状、站立方式和体重的施加方式，负荷集中在鞋垫92的一部分上，并且引起疼痛和不适。在该实施方式中，如图18所示，将根据本技术的触觉提示设备应用于鞋垫，以便抑制由鞋垫92的不均匀变形引起的疼痛和不适。
图18是根据本技术的第六实施方式的触觉提示设备600的主要部分的截面图。如图所示，根据本实施方式的触觉提示设备600包括：鞋垫60、具有多个压力可变腔室C的结构部61、与各个压力可变腔室对应地设置的多个泵单元62、以及能够独立地控制多个泵单元62的控制单元63。
鞋垫60被构造为具有与脚F的后部接触的表面材料的配戴单元。多个压力可变腔室C设置在鞋垫60和鞋底91之间，并以预定图案布置在鞋垫60的几乎整个下表面上。压力可变腔室C的形状和压力可变腔室C的数量没有特别限制，并且可以根据鞋垫60的形状、尺寸等任意地设置，例如，压力可变腔室C从鞋垫60的脚趾侧到脚跟侧布置成一排或多排。
触觉提示设备600具有检测每个压力可变腔室C的内部压力的多个压力传感器64。控制单元63基于多个压力传感器的输出来分别控制多个泵单元62。通常，控制单元63根据用户的身体形状(脚F的形状)或状态(休息、剧烈运动等)分别控制每个压力可变腔室C的形状，从而实现鞋垫60的最佳形状、硬度和接触状态。因此，可以实现稳定的可配戴性、舒适的穿着感觉、通过站立或体重施加方式的偏差校正来减轻疼痛和进行姿势校正等。
控制方法没有特别限制，并且例如，可以根据每个压力可变腔室C的尺寸和压力来控制每个压力可变腔室C的内部压力。更具体地，当每个压力可变腔室C的尺寸(高度)小于预定值时，具有相对较高的内部压力的压力可变腔室被选择性地加压。此外，当每个压力可变腔室C的尺寸(高度)等于或大于预定值时，具有相对较低的内部压力的压力可变腔室被选择性地减压。应注意，可以基于供应到压力可变腔室C等的流体的流量来估计压力可变腔室C的尺寸(高度)。
应注意，本技术还可以采用以下构造。
(1)一种触觉提示设备，包含：
配戴单元，所述配戴单元安装在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的；
泵单元，所述泵单元具有与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使所述表面材料变形的流体；和
控制单元，所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
(2)根据(1)所述的触觉提示设备，其中
所述配戴单元进一步具有可变体积的结构部，所述可变体积的结构部能够在所述流体的压力下使所述表面材料变形。
(3)根据(2)所述的触觉提示设备，其中
所述表面材料具有多个区域，所述多个区域在受到所述流体的压力时的伸长率不同。
(4)根据(2)或(3)所述的触觉提示设备，其中
所述结构部具有能够与所述流路连通的环形压力可变腔室。
(5)根据(2)或(3)所述的触觉提示设备，其中
所述结构部具有能够单独控制内部压力的多个压力可变腔室。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的触觉提示设备，进一步包括：
电子装置，所述电子装置设置在所述配戴单元中并且能够呈现除触觉之外的感觉。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的触觉提示设备，进一步包含：
检测所述流体的压力的第一检测器，其中
所述控制单元基于所述第一检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的触觉提示设备，进一步包含：
检测所述配戴单元的运动或方向的第二检测器，其中
所述控制单元基于所述第二检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的触觉提示设备，其中
所述配戴单元进一步包含：
检测所述表面材料或所述流体的温度的温度检测器；和
调节所述表面材料或所述流体的温度的温度调节单元。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的触觉提示设备，其中
所述控制单元基于来自外部设备的通知信息来控制所述泵单元的驱动。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的触觉提示设备，其中
所述流体是空气。
(12)一种电子设备，包括根据(1)至(11)中任一项所述的触觉提示设备。
(13)根据(12)所述的电子设备，其为头戴式耳机、入耳式耳机、颈部扬声器、头戴式显示器、AR眼镜、VR眼镜、手表或助听器。
(14)一种配件，包括根据(1)至(11)中任一项所述的触觉提示设备。
(15)根据(14)所述的配件，其为眼镜、手套、鞋子、帽子、皮带或衣服。
(16)一种保持设备，包含：
配戴单元，所述配戴单元安装在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的；
泵单元，所述泵单元具有与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使所述表面材料变形的流体；和
控制单元，所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
附图标记
10 配戴单元
11 表面材料
13 传感器
14 温度调节单元
20、532 泵单元
21 流路
30、534 控制单元
51、535、536 压力传感器
52 加速度传感器
61、212、312 结构部
100、200、300、400、500、600 触觉提示设备
201 发声器
131 压力检测器
132 温度检测器
C、C1、C2、C3、C4、C5、C6 压力可变腔室
T1 目标物体

Claims (16)

1.一种触觉提示设备，包含：
配戴单元，所述配戴单元安装在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的；
泵单元，所述泵单元具有与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使所述表面材料变形的流体；和
控制单元，所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
2.根据权利要求1所述的触觉提示设备，其中
所述配戴单元进一步具有可变体积的结构部，所述可变体积的结构部能够在所述流体的压力下使所述表面材料变形。
3.根据权利要求2所述的触觉提示设备，其中
所述表面材料具有多个区域，所述多个区域在受到所述流体的压力时的伸长率不同。
4.根据权利要求2所述的触觉提示设备，其中
所述结构部具有能够与所述流路连通的环形压力可变腔室。
5.根据权利要求2所述的触觉提示设备，其中
所述结构部具有能够单独控制内部压力的多个压力可变腔室。
6.根据权利要求1所述的触觉提示设备，进一步包含：
电子装置，所述电子装置设置在所述配戴单元中并且能够呈现除触觉之外的感觉。
7.根据权利要求1所述的触觉提示设备，进一步包含：
检测所述流体的压力的第一检测器，其中
所述控制单元基于所述第一检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
8.根据权利要求1所述的触觉提示设备，进一步包含：
检测所述配戴单元的运动或方向的第二检测器，其中
所述控制单元基于所述第二检测器的输出来控制所述泵单元的驱动。
9.根据权利要求1所述的触觉提示设备，其中所述配戴单元进一步包含：
检测所述表面材料或所述流体的温度的温度检测器；和
调节所述表面材料或所述流体的温度的温度调节单元。
10.根据权利要求1所述的触觉提示设备，其中
所述控制单元基于来自外部设备的通知信息来控制所述泵单元的驱动。
11.根据权利要求1所述的触觉提示设备，其中
所述流体是空气。
12.一种电子设备，包含根据权利要求1所述的触觉提示设备。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其为头戴式耳机、入耳式耳机、颈部扬声器、头戴式显示器、AR眼镜、VR眼镜、手表或助听器。
14.一种配件，包括根据权利要求1所述的触觉提示设备。
15.根据权利要求14所述的配件，其为眼镜、手套、鞋子、帽子、皮带或衣服。
16.一种保持设备，包含：
配戴单元，所述配戴单元安装在目标物体上并且包括表面材料，所述表面材料与所述目标物体的接触区域的至少一部分是可变形的；
泵单元，所述泵单元具有与所述配戴单元相连的流路，并且向所述配戴单元供给用于使所述表面材料变形的流体；和
控制单元，所述控制单元控制所述泵单元的驱动。
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