JP2004157310A - 触覚出力装置 - Google Patents
触覚出力装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004157310A JP2004157310A JP2002322589A JP2002322589A JP2004157310A JP 2004157310 A JP2004157310 A JP 2004157310A JP 2002322589 A JP2002322589 A JP 2002322589A JP 2002322589 A JP2002322589 A JP 2002322589A JP 2004157310 A JP2004157310 A JP 2004157310A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fingertip contact
- fingertip
- unit
- contact unit
- output device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
【課題】指先の触覚に基づき全体画像を容易に認識でき、画像表面の材質の相違なども指先のなぞり動作により得られる場合と同様な触覚により認識させることのできる触角出力装置を提案すること。
【解決手段】触覚出力装置１は、３個の指先接触ユニット１１〜１３と手首ユニット１４を備え、各指先接触ユニット１１〜１３の指先接触面２２には表示画像に応じて突出量が変化する複数本の駆動ピン２３が取り付けられている。指先接触ユニット１１〜１３は同一平面上を前後左右にスライド可能であり、スライド時の移動抵抗を、モータ３６、４０、６７の逆起電力により流れるモータ電流を制御して調整している。表示画像の輪郭を駆動ピン２３による凹凸状態で表現でき、表示画像の表面素材の相違を各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗を増減することにより表現できる。指先接触ユニット１１〜１３に載せた各指先の感触に基づき表示画像の全体を容易に把握でき、素材表面の相違も知覚できる。
【選択図】 図２
【解決手段】触覚出力装置１は、３個の指先接触ユニット１１〜１３と手首ユニット１４を備え、各指先接触ユニット１１〜１３の指先接触面２２には表示画像に応じて突出量が変化する複数本の駆動ピン２３が取り付けられている。指先接触ユニット１１〜１３は同一平面上を前後左右にスライド可能であり、スライド時の移動抵抗を、モータ３６、４０、６７の逆起電力により流れるモータ電流を制御して調整している。表示画像の輪郭を駆動ピン２３による凹凸状態で表現でき、表示画像の表面素材の相違を各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗を増減することにより表現できる。指先接触ユニット１１〜１３に載せた各指先の感触に基づき表示画像の全体を容易に把握でき、素材表面の相違も知覚できる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者などがパソコン等の表示画面上に表示されている画像などを指先の触覚情報として認識することのできる触角出力装置および触覚出力方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者などが表示画像を触覚により認識するために用いる触覚出力装置としては、多数本の接触子がマトリックス状に配列された構成のものが知られている。この構造の触覚出力装置では、各接触子の突出量を制御することにより、表示画像の輪郭に対応する凹凸状の触覚表示面を形成し、ここを指先でなぞることにより、表示画像を指先からの触覚により認識できるようになっている。このような触覚出力装置は例えば、次の特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、従来においては、パソコン画面上に表示されている表示部材にカーソルを合わせるためのポインティング操作を指先の触覚により認識して行い得るようにした装置が例えば、次の特許文献２に開示されている。
【０００４】
さらに、接触子を駆動するための機構としてはプリンタの印字ヘッドとして用いられているインパクトドットヘッドの各印字用ワイヤを駆動するためのアクチュエータを利用することができる。このようなアクチュエータは例えば次の特許文献３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−６９５３９号公報
【特許文献２】
特開平８−１６１１１７号公報
【特許文献３】
特開平６−２２９８４１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、表示画面全体に対応する触覚画面上に多数本の接触子を配列し、これらの突出量を制御する必要がある。従って、接触子の駆動機構および駆動制御回路が大掛かりとなってしまい、装置全体が大型化し、実用的でない。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている装置では、１本の指先を接触させる大きさの触角表示面を備えているので、そこに配列されている少ない本数の接触子を駆動するための駆動機構や駆動制御回路をコンパクトにすることが可能である。しかしながら、表示画像の全体像を指先一本で認識する必要があるので、全体像を把握するのに時間が掛かり不便である。
【０００７】
さらには、これら従来技術による触覚出力装置では、物の表面を指先で「なぞる」ことにより得られるなぞり感覚を出力できない。このために、なぞりによる知覚により得られる表面の粗さなどといった感触を認識することができない。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、パソコン等の表示画像の全体を容易に把握できる小型でコンパクトな触覚出力装置および方法を提案することにある。
【０００９】
また、本発明の課題は、指先のなぞりにより得られる感触を出力可能な触覚出力装置および方法を提案することある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、指先に伝わる触覚により情報を認識させる触覚出力装置において、
少なくとも第１および第２の指先接触ユニットと、
これら第１および第２の指先接触ユニットを同一の平面上において相対移動可能に連結している第１の連結機構と、
前記第１および第２の指先接触ユニットの前記平面上における移動抵抗を制御する移動抵抗制御手段とを有し、
各指先接触ユニットは、操作者の指先を乗せるための指先接触面と、この指先接触面に配列した複数本の接触子と、各接触子を個別に駆動可能なアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の触覚出力装置によれば、複数本の指先に伝わる触覚により、表示画像を把握できるので、その全体像を容易に認識できる。また、表示画像の全体を包含するような多数本の接触子を必要としないので、その駆動機構および駆動制御回路を小型でコンパクトに構成できる。さらに、各指先接触ユニットの移動抵抗を制御できるので、指先のなぞり感覚に相当する触覚を指先に伝えることができる。
【００１２】
ここで、触覚出力装置の操作を容易に行い得るようにするためには、上記構成に加えて、
操作者の手首を載せるための手首ユニットと、
当該手首ユニットと各指先接触ユニットとを、各指先接触ユニットが前記平面上において相対移動可能な状態で連結している第２の連結機構とを有していることが望ましい。
【００１３】
次に、各指先接触ユニットを連結している上記の第１の連結機構は、第１の回転軸と、この第１の回転軸の回転に伴って当該第１回転軸に沿ってスライド可能な第１のスライドナットと、前記第１の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えた構成とすることができる。この場合には、前記第１のスライドナットが一方の前記指先接触ユニットに取り付けられ、前記第１の軸受が他方の指先接触ユニットに搭載される。
【００１４】
同様に、手首ユニットと各指先接触ユニットとの間を連結している前記第２の連結機構も、第２の回転軸と、この第２の回転軸の回転に伴って当該回転軸に沿ってスライド可能な第２のスライドナットと、前記第２の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えた構成とすることができる。この場合においては、前記第２のスライドナットが前記手首ユニットおよび各指先接触ユニットの一方に取り付けられ、前記軸受が他方に搭載される。
【００１５】
次に、前記移動抵抗制御機構として、前記第１および第２の回転軸の回転に、それぞれ制動力を付与する制動機構を用いることができる。
【００１６】
前記制動機構としては、前記第１および第２の回転軸のそれぞれに連結されたモータに発生する逆起電圧により流れる電流、あるいは各モータに流す電流を制御可能なモータ駆動回路を備えたものとすることができる。
【００１７】
ここで、前記指先接触ユニットおよび前記手首ユニットの少なくとも一つのユニットは、当該ユニットが平面上を移動する場合に、当該ユニットに移動抵抗を付加する移動抵抗付加手段を備えていることが望ましい。
【００１８】
前記移動抵抗付加手段としては、前記ユニットの移動に伴って前記平面上を転動するボールに制動をかける構成のものを用いることができる。
【００１９】
一方、上記構成の触覚出力装置を用いて対象物の表面形状および表面性状を触覚情報として出力する触覚出力方法においては、
各指先接触ユニットにおける各指先接触面から選択的に前記接触子を突出させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面凹凸状態をそれぞれ知覚させ、
各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物におけ各指先接触ユニットに対応する部位の表面荒さあるいは平滑度を知覚させることができる。
【００２０】
また、各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が、当該指先接触ユニットの移動方向に向けて隆起および陥没のいずれに変化しているのかを知覚させることができる。
【００２１】
さらに、前記触覚出力装置の移動抵抗制御手段が前記モータから構成されている場合に、前記モータに発生する逆起電圧による電流を増加させることにより各指先接触ユニットの移動抵抗を増加させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が粗面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って隆起していることを知覚させることができる。
【００２２】
また、前記モータを回転させて、各指先接触ユニットに対してその移動方向に向に推力を与えることにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が平滑面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って陥没していることを知覚させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した触覚出力装置の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態に係る触覚出力装置を示す斜視図であり、図２はその触覚マウスを示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、触覚出力装置１は、パーソナルコンピュータ２と、ここに接続されている液晶表示装置３および触覚マウス４を有している。触覚マウス４は一般的に使用されているパソコン用マウスと同様にマウスパッド５などの表面に沿って同一平面上を上下左右に移動可能である。
【００２５】
触覚マウス４は、操作者の手、例えば右手Ｈの３本の指先Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を載せるための第１、第２および第３の指先接触ユニット１１、１２、１３と、手首ｈを載せるための手首ユニット１４とを備えている。手首ユニット１４は、マウスパッド５上をスライド可能であると共に、上面が手首載置面１４ａとされている。なお、ここに載せた操作者の手首ｈに当該手首ユニット１４を固定するための固定バンドを備えたものとすることもできる。
【００２６】
各指先接触ユニット１１〜１３は後述する第１の連結機構３０および、移動抵抗付加機構９０関連の機構部分を除いてほぼ同一構造であり、マウスパッド５上をスライド可能な直方体形状のユニットケース２１と、このユニットケース２１の上面に形成されている指先接触面２２と、この指先接触面２２から垂直に突出可能な状態にマトリックス状に配列されている複数本の接触子としての駆動ピン２３と、各駆動ピン２３を個別に駆動して指先接触面２２からの突出量を制御するピンアクチュエータ２４とを備えている。ピンアクチュエータ２４は、例えば、特開平６−２２９８４１号公報に開示されているインパクトドットヘッドに組み込まれるワイヤ駆動用のアクチュエータを用いることができる。本例では、一定ピッチで６行４列状態で２４本の駆動ピン２３が配列されている。
【００２７】
各指先接触ユニット１１〜１３の間は第１の連結機構３０によって連結されており、手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３との間は第２の連結機構５０によって連結されている。これらの連結機構３０、５０によって、各指先接触ユニット１１〜１３は相対移動可能となっている。
【００２８】
まず、第２の連結機構５０について説明すると、この第２の連結機構５０は、手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している３本の回転軸５１〜５３を備えている。各回転軸５１〜５３は手首ユニット１４から放射状に延びており、それらの先端部分は、各指先接触ユニット１１〜１３に取り付けたスライドナット５４、５５、５６にねじ込まれている。各回転軸５１〜５３の手首ユニット１４の側の端部分は、手首ユニット１４に取り付けた軸受５７、５８、５９によって回転自在の状態で支持されている。各軸受５７〜５９は、垂直軸線を中心として各回転軸５１〜５３を左右にスイング可能な状態でこれらの回転軸５１〜５３を支持している。
【００２９】
また、各回転軸５１〜５３における軸受５７〜５９から突出している端部は可撓性の連結軸６１、６２、６３、例えばコイルばねからなる連結軸を介して、従動歯車６４、６５、６６に連結されている。これらの従動歯車６４〜６６は、減速歯車列（図示せず）を介して、手首ユニット１４に搭載されているモータ６７によって駆動されるようになっている。
【００３０】
手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している回転軸５１〜５３は、その外周面に螺旋溝５１ａ〜５３ａが形成されており、この螺旋溝５１ａ〜５３ａに噛み合っている螺旋溝が内周面に形成されているスライドナット５４〜５６は、回転軸５１〜５３の回転に伴って、これら回転軸５１〜５３に沿ってスライド可能である。換言すると、各指先接触ユニット１１〜１３を回転軸５１〜５３の方向に指先Ｐ１〜Ｐ３によって押すと、回転軸５１〜５３が回転して、スライドナット５４〜５６が回転軸５１〜５３に沿ってスライド可能である。よって、スライドナット５４〜５６が取り付けられている指先接触ユニット１１〜１３を回転軸５１〜５３に沿った方向にスライドさせることができる。
【００３１】
次に、各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している第１の連結機構３０は、第１の指先接触ユニット１１および第２の指先接触ユニット１２の間を連結している回転軸３１と、第２の指先接触ユニット１２と第３の指先接触ユニット１３の間を連結している回転軸３２を備えている。
【００３２】
回転軸３１における第１の指先接触ユニット１１の側の端部は軸受３４によって回転自在の状態で支持されていると共に、可撓性の連結軸３５を介してモータ３６に連結されている。軸受３４はまた、水平方向に回転軸３１をスイング可能な状態で当該回転軸３１を支持している。回転軸３１における第２の指先接触ユニット１２の側の端部は当該第２の指先接触ユニット１２に取り付けたスライドナット３７に噛み合っている。回転軸３１の外周面には螺旋溝３１ａが形成され、スライドナット３７の内周面にはこれに噛み合う螺旋溝が形成されている。スライドナット３７は、回転軸３１の回転に伴って、回転軸３１に沿ってスライド可能である。換言すると、指先接触ユニット１１あるいは１２を回転軸３１の方向に指先Ｐ１あるいはＰ２によって押すと、回転軸３１が回転して、スライドナット３７が回転軸３１に沿ってスライド可能である。よって、この回転軸３１によって連結されている第１および第２の指先接触ユニット１１、１２を、回転軸３１に沿って、相対的に接近する方向および離れる方向にスライドさせることができる。
【００３３】
第２および第３の指先接触ユニット１２、１３の間の連結している回転軸３２の両端部分も同様に支持されている。すなわち、回転軸３２における第３の指先接触ユニット１３の側の端部は軸受３８によって回転自在の状態で支持されていると共に、可撓性の連結軸３９を介してモータ４０に連結されている。軸受３８はまた、水平方向に回転軸３２をスイング可能な状態で当該回転軸３２を支持している。回転軸３２における第２の指先接触ユニット１２の側の端部は当該第２の指先接触ユニット１２に取り付けたスライドナット４２に噛み合っている。回転軸３２の外周面には螺旋溝３２ａが形成され、スライドナット４２の内周面にはこれに噛み合う螺旋溝が形成されており、スライドナット４２は、回転軸４２の回転に伴って、回転軸４２に沿ってスライド可能である。換言すると、指先接触ユニット１２あるいは１３を回転軸３２の方向に指先Ｐ２あるいはＰ３によって押すと、回転軸３２が回転して、スライドナット４２が回転軸３２に沿ってスライド可能である。よって、この回転軸３２によって連結されている第２および第３の指先接触ユニット１２、１３を、回転軸３２に沿って、相対的に接近する方向および離れる方向にスライドさせることができる。
【００３４】
ここで、第１の指先接触ユニット１１には移動抵抗付加機構９０が付設されている。本例の移動抵抗付加機構９０は、ボール９１および電磁石９２を備えている。ボール９１は鉄球９３をゴム被覆９４で覆った構造となっている。電磁石９２に通電することで、鉄球９３を吸引し、ボール９１に回転負荷をかけることができる。ボール９１は第１の指先接触ユニット１１の移動に伴って平面上を転動するので、ボール９１に回転付加を掛けることにより、第１の指先接触ユニット１１の移動抵抗を制御できる。この移動抵抗付加機構９０は、第２あるいは第３の指先接触ユニット１２、１３に付設してもよい。
【００３５】
図３は触覚出力装置１の制御系を示す概略ブロック図である。触覚出力装置１の制御系は、出力画像を生成する出力画像生成部７１と、ここで生成された出力画像を液晶表示装置の画面上に出力させるための表示制御部７２と、出力画像生成部７１で生成された出力画像に対応する触覚情報を生成する触覚情報生成部７３と、ここで生成された触覚情報に基づき各指先接触ユニット１１〜１３を駆動制御する指先接触ユニット制御部７４とを備えている。
【００３６】
指先接触ユニット制御部７４は、各ユニット１１〜１３のピンアクチュエータ２４を駆動制御することにより、各ユニット１１〜１３の指先接触面２２に配列されている各駆動ピン２３を、出力画像情報に応じて突出させる。また、モータドライバ７５、７６、７７を介して、出力情報に応じてモータ３６、４０、６７を駆動制御し、さらには、電磁石ドライバ９５を介して電磁石９２を駆動制御する。
【００３７】
液晶表示装置３の表示画面上に表示されている出力画像に、各指先接触ユニット１１、１２、１３が位置している部位をカーソルにより表示させるために、位置検出部７８において各指先接触ユニット１１〜１３の位置を検出している。また、移動方向検出部７９では、各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向を検出している。
【００３８】
触覚情報生成部７３では、移動方向検出部７９によって検出された各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向と、移動方向に沿った出力画像の部位の触覚情報とに基づき、指先接触ユニット制御部７４およびモータドライバ７５〜７７を介して各モータ３６、４０、６７を駆動制御すると共に、電磁石ドライバ９５を介して電磁石９２を駆動制御する。これにより、各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗が増減する。また、各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向に推力が付与される。
【００３９】
図４は触覚出力装置１の触覚マウス４における第１〜第３の指先接触ユニット１１〜１３による触覚情報の出力動作例を示すための説明図である。図４（ａ）に示すように、表示対象物が、平坦な矩形のガラス面８１の表面の中央部分に所定厚さのゴム板８２が貼り付けられたものであるとする。液晶表示装置３の表示面３ａにはこの画像８０が表示されている。また、各指先接触ユニット１１〜１３による触覚表示領域を示す矩形枠（カーソル）１１Ａ〜１３Ａも表示されている。
【００４０】
各手指先接触ユニット１１〜１３が、ゴム板８２よりも上側に位置しているとする。この状態において、各指先接触ユニット１１〜１３に操作者が人差し指、中指および薬指を載せ、下方にこれら指先接触ユニット１１〜１３をスライドさせ、図４（ｂ）に示すように各指先接触ユニット１１〜１３をゴム板８２の上まで移動させるものとする。
【００４１】
ここで、各指先接触ユニット１１〜１３は、平滑なガラス面８１の上を移動する間は、その移動抵抗が低減するように、モータ６７がモータドライバ７７により駆動制御される。すなわち、各指先接触ユニット１１〜１３のスライドに伴い各回転軸３１〜３３が回転するので、これらが連結されているモータ６７には逆起電圧が発生して、所定の制動力が各回転軸３１〜３３に作用する。本例では、逆起電力により流れるモータ電流を低減することにより制動力を低減している。また、場合によっては、モータ６７を回転駆動することにより、各指先接触ユニット１１〜１３に対してそれらの移動方向に推力を与え、移動抵抗を負にするようにしている。
【００４２】
これに対して、各指先接触ユニット１１〜１３がガラス面８１からゴム板８２に乗り上げる時点では、モータ６７の逆起電力により流れるモータ電流を増加させることにより回転軸３１〜３３に作用する制動力を一次的に増加させ、また電磁石９２に通電することで指先接触ユニット１１の移動抵抗を上げて、異なる素材の表面に乗り上げたことを指先に伝わる触角により認識させる。
【００４３】
さらに、図４（ｃ）に示すように、ゴム板８２の上に沿って各指先接触ユニット１１〜１３を左右にスライドさせる場合には、ガラス面８１上をこれらがスライドする場合に比べて、大きな移動抵抗が指先に伝わるように、モータ３６、４０を駆動制御する。各指先接触ユニット１１〜１３と手首ユニット１４の相対位置が変化しない場合には、電磁石９２の通電量で全体の移動抵抗を呈示でき、モータ３６、４０、６７で各指先間の剛性を提示できる。
【００４４】
このように、各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗を制御することにより、指先のなぞりにより得られる触覚と同様な刺激を各指先接触ユニット１１〜１３から各指先に与えることができる。よって、表面粗さや表面の摩擦抵抗などが相違している異質の素材が表示されていることを、操作者は、指先に伝わる「なぞり」に似た触角から認識できる。
【００４５】
また、ガラス面８１の上にゴム板８２が貼り付けられている状態は、各指先接触ユニット１１〜１３の指先接触面２２に配列されている駆動ピン２３をゴム板８２に対応した状態で所定量突出させることにより知覚させることができる。これは、従来における触覚出力装置の場合と同様である。すなわち、図４（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように、ゴム板８２に乗り上げている指先接触面２２上の駆動ピン２３は図において黒丸で示すように一定量だけ指先接触面２２から突出させ、ガラス面８１上に残っている駆動ピンの先端は図において白丸で示してあるが、指先接触面と同一の高さ位置にそのまま保持する。
【００４６】
従って、各指先接触ユニット１１〜１３を上下左右に移動させながら、各指先で指先接触面２２上の駆動ピン２３の凹凸状態を知覚することにより、ゴム板８２の輪郭を認識できる。
【００４７】
なお、上記の触覚出力装置１の触覚マウス４は３個の指先接触ユニット１１〜１３を用いているが、指先接触ユニットは２個であってもよく、４個あるいは５個とすることもできる。
【００４８】
また、手首ユニット１４を省略して複数の指先接触ユニットと、これらを相互に連結している連結機構から触覚マウスを構成することもできる。
【００４９】
さらに、各指先接触ユニットの移動抵抗を調整するための制動機構はモータを利用せずに専用の制動機構を配置してもよい。
【００５０】
さらには、上記の触覚出力装置は液晶表示装置を備えているがこれを省略することも勿論可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の触覚出力装置および方法においては、各指先接触ユニットの指先接触面に配列した接触子を指先で触ることにより出力画像などの輪郭や凹凸を知覚できる。また、各指先接触ユニットの移動抵抗を制御するようにしているので、出力画像などにおける表面素材を指先でなぞったときに得られる触覚と同様な触覚を指先に伝えることができる。各指先接触ユニット・手首ユニット間の移動抵抗は、外部摩擦部材と独立した部材、すなわち軸・スライドナット・モータからなる機構により調整されるので、移動抵抗を高精度に調整できる。よって、表面粗さの異なる素材や摩擦係数の異なる素材を認識させることができ、また、指先の移動方向に沿って表面が隆起あるいは陥没しているのかなどの表面情報も指先の触覚により認識させることが可能になる。
【００５２】
さらに、複数の指先接触ユニットを備え、各指先接触ユニットに載せた各指先に触覚を伝えるようにしているので、触覚情報により表現されている画像などの全体像を認識しやすいという利点がある。また、表示画像全体を包含する領域に接触子を配列する場合に比べて、接触子の駆動機構および駆動制御回路を小型でコンパクトに構成できるという利点もある。
【００５３】
次に、本発明では、指先接触ユニットの移動抵抗を制御するためにモータの逆起電力により流れる電流を制御するようにしているので、移動抵抗の増減を小型でコンパクトな機構により実現できる。また、モータを回転駆動することにより、指先接触ユニットをその移動方向にスライドさせることができるので、指先に伝えることのできる触角を大きく変動させることができ、表現幅を広くできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した触覚出力装置の斜視図である。
【図２】図１の触覚出力装置における触覚マウスを示す説明図、その断面構成図、および移動抵抗付加機構を示す概略構成図である。
【図３】図１の触覚出力装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図４】図１の触覚出力装置による動作例を示すための説明図である。
【符号の説明】
１ 触覚出力装置
２ パーソナルコンピュータ
３ 液晶表示装置
４ 触覚マウス
１１〜１３ 指先接触ユニット
１４ 手首ユニット
２２ 指先接触面
２３ 駆動ピン
２４ ピンアクチュエータ
３０ 第１の連結機構
３１〜３３ 回転軸
３４、３８ 軸受
３５、３９ 連結軸
３６、４０ モータ
３７、４２ スライドナット
５０ 第２の連結機構
５１〜５３ 回転軸
５４〜５６ スライドナット
５７〜５９ 軸受
６１〜６３ 連結軸
６７ モータ
７１ 出力画像生成部
７２ 表示制御部
７３ 触覚情報生成部
７４ 指先接触ユニット制御部
７８ 位置検出部
７９ 移動方向検出部
９０ 移動抵抗付加機構
９１ ボール
９２ 電磁石
９３ 鉄球
９４ ゴム被覆
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者などがパソコン等の表示画面上に表示されている画像などを指先の触覚情報として認識することのできる触角出力装置および触覚出力方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者などが表示画像を触覚により認識するために用いる触覚出力装置としては、多数本の接触子がマトリックス状に配列された構成のものが知られている。この構造の触覚出力装置では、各接触子の突出量を制御することにより、表示画像の輪郭に対応する凹凸状の触覚表示面を形成し、ここを指先でなぞることにより、表示画像を指先からの触覚により認識できるようになっている。このような触覚出力装置は例えば、次の特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、従来においては、パソコン画面上に表示されている表示部材にカーソルを合わせるためのポインティング操作を指先の触覚により認識して行い得るようにした装置が例えば、次の特許文献２に開示されている。
【０００４】
さらに、接触子を駆動するための機構としてはプリンタの印字ヘッドとして用いられているインパクトドットヘッドの各印字用ワイヤを駆動するためのアクチュエータを利用することができる。このようなアクチュエータは例えば次の特許文献３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−６９５３９号公報
【特許文献２】
特開平８−１６１１１７号公報
【特許文献３】
特開平６−２２９８４１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、表示画面全体に対応する触覚画面上に多数本の接触子を配列し、これらの突出量を制御する必要がある。従って、接触子の駆動機構および駆動制御回路が大掛かりとなってしまい、装置全体が大型化し、実用的でない。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている装置では、１本の指先を接触させる大きさの触角表示面を備えているので、そこに配列されている少ない本数の接触子を駆動するための駆動機構や駆動制御回路をコンパクトにすることが可能である。しかしながら、表示画像の全体像を指先一本で認識する必要があるので、全体像を把握するのに時間が掛かり不便である。
【０００７】
さらには、これら従来技術による触覚出力装置では、物の表面を指先で「なぞる」ことにより得られるなぞり感覚を出力できない。このために、なぞりによる知覚により得られる表面の粗さなどといった感触を認識することができない。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、パソコン等の表示画像の全体を容易に把握できる小型でコンパクトな触覚出力装置および方法を提案することにある。
【０００９】
また、本発明の課題は、指先のなぞりにより得られる感触を出力可能な触覚出力装置および方法を提案することある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、指先に伝わる触覚により情報を認識させる触覚出力装置において、
少なくとも第１および第２の指先接触ユニットと、
これら第１および第２の指先接触ユニットを同一の平面上において相対移動可能に連結している第１の連結機構と、
前記第１および第２の指先接触ユニットの前記平面上における移動抵抗を制御する移動抵抗制御手段とを有し、
各指先接触ユニットは、操作者の指先を乗せるための指先接触面と、この指先接触面に配列した複数本の接触子と、各接触子を個別に駆動可能なアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の触覚出力装置によれば、複数本の指先に伝わる触覚により、表示画像を把握できるので、その全体像を容易に認識できる。また、表示画像の全体を包含するような多数本の接触子を必要としないので、その駆動機構および駆動制御回路を小型でコンパクトに構成できる。さらに、各指先接触ユニットの移動抵抗を制御できるので、指先のなぞり感覚に相当する触覚を指先に伝えることができる。
【００１２】
ここで、触覚出力装置の操作を容易に行い得るようにするためには、上記構成に加えて、
操作者の手首を載せるための手首ユニットと、
当該手首ユニットと各指先接触ユニットとを、各指先接触ユニットが前記平面上において相対移動可能な状態で連結している第２の連結機構とを有していることが望ましい。
【００１３】
次に、各指先接触ユニットを連結している上記の第１の連結機構は、第１の回転軸と、この第１の回転軸の回転に伴って当該第１回転軸に沿ってスライド可能な第１のスライドナットと、前記第１の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えた構成とすることができる。この場合には、前記第１のスライドナットが一方の前記指先接触ユニットに取り付けられ、前記第１の軸受が他方の指先接触ユニットに搭載される。
【００１４】
同様に、手首ユニットと各指先接触ユニットとの間を連結している前記第２の連結機構も、第２の回転軸と、この第２の回転軸の回転に伴って当該回転軸に沿ってスライド可能な第２のスライドナットと、前記第２の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えた構成とすることができる。この場合においては、前記第２のスライドナットが前記手首ユニットおよび各指先接触ユニットの一方に取り付けられ、前記軸受が他方に搭載される。
【００１５】
次に、前記移動抵抗制御機構として、前記第１および第２の回転軸の回転に、それぞれ制動力を付与する制動機構を用いることができる。
【００１６】
前記制動機構としては、前記第１および第２の回転軸のそれぞれに連結されたモータに発生する逆起電圧により流れる電流、あるいは各モータに流す電流を制御可能なモータ駆動回路を備えたものとすることができる。
【００１７】
ここで、前記指先接触ユニットおよび前記手首ユニットの少なくとも一つのユニットは、当該ユニットが平面上を移動する場合に、当該ユニットに移動抵抗を付加する移動抵抗付加手段を備えていることが望ましい。
【００１８】
前記移動抵抗付加手段としては、前記ユニットの移動に伴って前記平面上を転動するボールに制動をかける構成のものを用いることができる。
【００１９】
一方、上記構成の触覚出力装置を用いて対象物の表面形状および表面性状を触覚情報として出力する触覚出力方法においては、
各指先接触ユニットにおける各指先接触面から選択的に前記接触子を突出させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面凹凸状態をそれぞれ知覚させ、
各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物におけ各指先接触ユニットに対応する部位の表面荒さあるいは平滑度を知覚させることができる。
【００２０】
また、各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が、当該指先接触ユニットの移動方向に向けて隆起および陥没のいずれに変化しているのかを知覚させることができる。
【００２１】
さらに、前記触覚出力装置の移動抵抗制御手段が前記モータから構成されている場合に、前記モータに発生する逆起電圧による電流を増加させることにより各指先接触ユニットの移動抵抗を増加させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が粗面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って隆起していることを知覚させることができる。
【００２２】
また、前記モータを回転させて、各指先接触ユニットに対してその移動方向に向に推力を与えることにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が平滑面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って陥没していることを知覚させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した触覚出力装置の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態に係る触覚出力装置を示す斜視図であり、図２はその触覚マウスを示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、触覚出力装置１は、パーソナルコンピュータ２と、ここに接続されている液晶表示装置３および触覚マウス４を有している。触覚マウス４は一般的に使用されているパソコン用マウスと同様にマウスパッド５などの表面に沿って同一平面上を上下左右に移動可能である。
【００２５】
触覚マウス４は、操作者の手、例えば右手Ｈの３本の指先Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を載せるための第１、第２および第３の指先接触ユニット１１、１２、１３と、手首ｈを載せるための手首ユニット１４とを備えている。手首ユニット１４は、マウスパッド５上をスライド可能であると共に、上面が手首載置面１４ａとされている。なお、ここに載せた操作者の手首ｈに当該手首ユニット１４を固定するための固定バンドを備えたものとすることもできる。
【００２６】
各指先接触ユニット１１〜１３は後述する第１の連結機構３０および、移動抵抗付加機構９０関連の機構部分を除いてほぼ同一構造であり、マウスパッド５上をスライド可能な直方体形状のユニットケース２１と、このユニットケース２１の上面に形成されている指先接触面２２と、この指先接触面２２から垂直に突出可能な状態にマトリックス状に配列されている複数本の接触子としての駆動ピン２３と、各駆動ピン２３を個別に駆動して指先接触面２２からの突出量を制御するピンアクチュエータ２４とを備えている。ピンアクチュエータ２４は、例えば、特開平６−２２９８４１号公報に開示されているインパクトドットヘッドに組み込まれるワイヤ駆動用のアクチュエータを用いることができる。本例では、一定ピッチで６行４列状態で２４本の駆動ピン２３が配列されている。
【００２７】
各指先接触ユニット１１〜１３の間は第１の連結機構３０によって連結されており、手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３との間は第２の連結機構５０によって連結されている。これらの連結機構３０、５０によって、各指先接触ユニット１１〜１３は相対移動可能となっている。
【００２８】
まず、第２の連結機構５０について説明すると、この第２の連結機構５０は、手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している３本の回転軸５１〜５３を備えている。各回転軸５１〜５３は手首ユニット１４から放射状に延びており、それらの先端部分は、各指先接触ユニット１１〜１３に取り付けたスライドナット５４、５５、５６にねじ込まれている。各回転軸５１〜５３の手首ユニット１４の側の端部分は、手首ユニット１４に取り付けた軸受５７、５８、５９によって回転自在の状態で支持されている。各軸受５７〜５９は、垂直軸線を中心として各回転軸５１〜５３を左右にスイング可能な状態でこれらの回転軸５１〜５３を支持している。
【００２９】
また、各回転軸５１〜５３における軸受５７〜５９から突出している端部は可撓性の連結軸６１、６２、６３、例えばコイルばねからなる連結軸を介して、従動歯車６４、６５、６６に連結されている。これらの従動歯車６４〜６６は、減速歯車列（図示せず）を介して、手首ユニット１４に搭載されているモータ６７によって駆動されるようになっている。
【００３０】
手首ユニット１４と各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している回転軸５１〜５３は、その外周面に螺旋溝５１ａ〜５３ａが形成されており、この螺旋溝５１ａ〜５３ａに噛み合っている螺旋溝が内周面に形成されているスライドナット５４〜５６は、回転軸５１〜５３の回転に伴って、これら回転軸５１〜５３に沿ってスライド可能である。換言すると、各指先接触ユニット１１〜１３を回転軸５１〜５３の方向に指先Ｐ１〜Ｐ３によって押すと、回転軸５１〜５３が回転して、スライドナット５４〜５６が回転軸５１〜５３に沿ってスライド可能である。よって、スライドナット５４〜５６が取り付けられている指先接触ユニット１１〜１３を回転軸５１〜５３に沿った方向にスライドさせることができる。
【００３１】
次に、各指先接触ユニット１１〜１３の間を連結している第１の連結機構３０は、第１の指先接触ユニット１１および第２の指先接触ユニット１２の間を連結している回転軸３１と、第２の指先接触ユニット１２と第３の指先接触ユニット１３の間を連結している回転軸３２を備えている。
【００３２】
回転軸３１における第１の指先接触ユニット１１の側の端部は軸受３４によって回転自在の状態で支持されていると共に、可撓性の連結軸３５を介してモータ３６に連結されている。軸受３４はまた、水平方向に回転軸３１をスイング可能な状態で当該回転軸３１を支持している。回転軸３１における第２の指先接触ユニット１２の側の端部は当該第２の指先接触ユニット１２に取り付けたスライドナット３７に噛み合っている。回転軸３１の外周面には螺旋溝３１ａが形成され、スライドナット３７の内周面にはこれに噛み合う螺旋溝が形成されている。スライドナット３７は、回転軸３１の回転に伴って、回転軸３１に沿ってスライド可能である。換言すると、指先接触ユニット１１あるいは１２を回転軸３１の方向に指先Ｐ１あるいはＰ２によって押すと、回転軸３１が回転して、スライドナット３７が回転軸３１に沿ってスライド可能である。よって、この回転軸３１によって連結されている第１および第２の指先接触ユニット１１、１２を、回転軸３１に沿って、相対的に接近する方向および離れる方向にスライドさせることができる。
【００３３】
第２および第３の指先接触ユニット１２、１３の間の連結している回転軸３２の両端部分も同様に支持されている。すなわち、回転軸３２における第３の指先接触ユニット１３の側の端部は軸受３８によって回転自在の状態で支持されていると共に、可撓性の連結軸３９を介してモータ４０に連結されている。軸受３８はまた、水平方向に回転軸３２をスイング可能な状態で当該回転軸３２を支持している。回転軸３２における第２の指先接触ユニット１２の側の端部は当該第２の指先接触ユニット１２に取り付けたスライドナット４２に噛み合っている。回転軸３２の外周面には螺旋溝３２ａが形成され、スライドナット４２の内周面にはこれに噛み合う螺旋溝が形成されており、スライドナット４２は、回転軸４２の回転に伴って、回転軸４２に沿ってスライド可能である。換言すると、指先接触ユニット１２あるいは１３を回転軸３２の方向に指先Ｐ２あるいはＰ３によって押すと、回転軸３２が回転して、スライドナット４２が回転軸３２に沿ってスライド可能である。よって、この回転軸３２によって連結されている第２および第３の指先接触ユニット１２、１３を、回転軸３２に沿って、相対的に接近する方向および離れる方向にスライドさせることができる。
【００３４】
ここで、第１の指先接触ユニット１１には移動抵抗付加機構９０が付設されている。本例の移動抵抗付加機構９０は、ボール９１および電磁石９２を備えている。ボール９１は鉄球９３をゴム被覆９４で覆った構造となっている。電磁石９２に通電することで、鉄球９３を吸引し、ボール９１に回転負荷をかけることができる。ボール９１は第１の指先接触ユニット１１の移動に伴って平面上を転動するので、ボール９１に回転付加を掛けることにより、第１の指先接触ユニット１１の移動抵抗を制御できる。この移動抵抗付加機構９０は、第２あるいは第３の指先接触ユニット１２、１３に付設してもよい。
【００３５】
図３は触覚出力装置１の制御系を示す概略ブロック図である。触覚出力装置１の制御系は、出力画像を生成する出力画像生成部７１と、ここで生成された出力画像を液晶表示装置の画面上に出力させるための表示制御部７２と、出力画像生成部７１で生成された出力画像に対応する触覚情報を生成する触覚情報生成部７３と、ここで生成された触覚情報に基づき各指先接触ユニット１１〜１３を駆動制御する指先接触ユニット制御部７４とを備えている。
【００３６】
指先接触ユニット制御部７４は、各ユニット１１〜１３のピンアクチュエータ２４を駆動制御することにより、各ユニット１１〜１３の指先接触面２２に配列されている各駆動ピン２３を、出力画像情報に応じて突出させる。また、モータドライバ７５、７６、７７を介して、出力情報に応じてモータ３６、４０、６７を駆動制御し、さらには、電磁石ドライバ９５を介して電磁石９２を駆動制御する。
【００３７】
液晶表示装置３の表示画面上に表示されている出力画像に、各指先接触ユニット１１、１２、１３が位置している部位をカーソルにより表示させるために、位置検出部７８において各指先接触ユニット１１〜１３の位置を検出している。また、移動方向検出部７９では、各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向を検出している。
【００３８】
触覚情報生成部７３では、移動方向検出部７９によって検出された各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向と、移動方向に沿った出力画像の部位の触覚情報とに基づき、指先接触ユニット制御部７４およびモータドライバ７５〜７７を介して各モータ３６、４０、６７を駆動制御すると共に、電磁石ドライバ９５を介して電磁石９２を駆動制御する。これにより、各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗が増減する。また、各指先接触ユニット１１〜１３の移動方向に推力が付与される。
【００３９】
図４は触覚出力装置１の触覚マウス４における第１〜第３の指先接触ユニット１１〜１３による触覚情報の出力動作例を示すための説明図である。図４（ａ）に示すように、表示対象物が、平坦な矩形のガラス面８１の表面の中央部分に所定厚さのゴム板８２が貼り付けられたものであるとする。液晶表示装置３の表示面３ａにはこの画像８０が表示されている。また、各指先接触ユニット１１〜１３による触覚表示領域を示す矩形枠（カーソル）１１Ａ〜１３Ａも表示されている。
【００４０】
各手指先接触ユニット１１〜１３が、ゴム板８２よりも上側に位置しているとする。この状態において、各指先接触ユニット１１〜１３に操作者が人差し指、中指および薬指を載せ、下方にこれら指先接触ユニット１１〜１３をスライドさせ、図４（ｂ）に示すように各指先接触ユニット１１〜１３をゴム板８２の上まで移動させるものとする。
【００４１】
ここで、各指先接触ユニット１１〜１３は、平滑なガラス面８１の上を移動する間は、その移動抵抗が低減するように、モータ６７がモータドライバ７７により駆動制御される。すなわち、各指先接触ユニット１１〜１３のスライドに伴い各回転軸３１〜３３が回転するので、これらが連結されているモータ６７には逆起電圧が発生して、所定の制動力が各回転軸３１〜３３に作用する。本例では、逆起電力により流れるモータ電流を低減することにより制動力を低減している。また、場合によっては、モータ６７を回転駆動することにより、各指先接触ユニット１１〜１３に対してそれらの移動方向に推力を与え、移動抵抗を負にするようにしている。
【００４２】
これに対して、各指先接触ユニット１１〜１３がガラス面８１からゴム板８２に乗り上げる時点では、モータ６７の逆起電力により流れるモータ電流を増加させることにより回転軸３１〜３３に作用する制動力を一次的に増加させ、また電磁石９２に通電することで指先接触ユニット１１の移動抵抗を上げて、異なる素材の表面に乗り上げたことを指先に伝わる触角により認識させる。
【００４３】
さらに、図４（ｃ）に示すように、ゴム板８２の上に沿って各指先接触ユニット１１〜１３を左右にスライドさせる場合には、ガラス面８１上をこれらがスライドする場合に比べて、大きな移動抵抗が指先に伝わるように、モータ３６、４０を駆動制御する。各指先接触ユニット１１〜１３と手首ユニット１４の相対位置が変化しない場合には、電磁石９２の通電量で全体の移動抵抗を呈示でき、モータ３６、４０、６７で各指先間の剛性を提示できる。
【００４４】
このように、各指先接触ユニット１１〜１３の移動抵抗を制御することにより、指先のなぞりにより得られる触覚と同様な刺激を各指先接触ユニット１１〜１３から各指先に与えることができる。よって、表面粗さや表面の摩擦抵抗などが相違している異質の素材が表示されていることを、操作者は、指先に伝わる「なぞり」に似た触角から認識できる。
【００４５】
また、ガラス面８１の上にゴム板８２が貼り付けられている状態は、各指先接触ユニット１１〜１３の指先接触面２２に配列されている駆動ピン２３をゴム板８２に対応した状態で所定量突出させることにより知覚させることができる。これは、従来における触覚出力装置の場合と同様である。すなわち、図４（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように、ゴム板８２に乗り上げている指先接触面２２上の駆動ピン２３は図において黒丸で示すように一定量だけ指先接触面２２から突出させ、ガラス面８１上に残っている駆動ピンの先端は図において白丸で示してあるが、指先接触面と同一の高さ位置にそのまま保持する。
【００４６】
従って、各指先接触ユニット１１〜１３を上下左右に移動させながら、各指先で指先接触面２２上の駆動ピン２３の凹凸状態を知覚することにより、ゴム板８２の輪郭を認識できる。
【００４７】
なお、上記の触覚出力装置１の触覚マウス４は３個の指先接触ユニット１１〜１３を用いているが、指先接触ユニットは２個であってもよく、４個あるいは５個とすることもできる。
【００４８】
また、手首ユニット１４を省略して複数の指先接触ユニットと、これらを相互に連結している連結機構から触覚マウスを構成することもできる。
【００４９】
さらに、各指先接触ユニットの移動抵抗を調整するための制動機構はモータを利用せずに専用の制動機構を配置してもよい。
【００５０】
さらには、上記の触覚出力装置は液晶表示装置を備えているがこれを省略することも勿論可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の触覚出力装置および方法においては、各指先接触ユニットの指先接触面に配列した接触子を指先で触ることにより出力画像などの輪郭や凹凸を知覚できる。また、各指先接触ユニットの移動抵抗を制御するようにしているので、出力画像などにおける表面素材を指先でなぞったときに得られる触覚と同様な触覚を指先に伝えることができる。各指先接触ユニット・手首ユニット間の移動抵抗は、外部摩擦部材と独立した部材、すなわち軸・スライドナット・モータからなる機構により調整されるので、移動抵抗を高精度に調整できる。よって、表面粗さの異なる素材や摩擦係数の異なる素材を認識させることができ、また、指先の移動方向に沿って表面が隆起あるいは陥没しているのかなどの表面情報も指先の触覚により認識させることが可能になる。
【００５２】
さらに、複数の指先接触ユニットを備え、各指先接触ユニットに載せた各指先に触覚を伝えるようにしているので、触覚情報により表現されている画像などの全体像を認識しやすいという利点がある。また、表示画像全体を包含する領域に接触子を配列する場合に比べて、接触子の駆動機構および駆動制御回路を小型でコンパクトに構成できるという利点もある。
【００５３】
次に、本発明では、指先接触ユニットの移動抵抗を制御するためにモータの逆起電力により流れる電流を制御するようにしているので、移動抵抗の増減を小型でコンパクトな機構により実現できる。また、モータを回転駆動することにより、指先接触ユニットをその移動方向にスライドさせることができるので、指先に伝えることのできる触角を大きく変動させることができ、表現幅を広くできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した触覚出力装置の斜視図である。
【図２】図１の触覚出力装置における触覚マウスを示す説明図、その断面構成図、および移動抵抗付加機構を示す概略構成図である。
【図３】図１の触覚出力装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図４】図１の触覚出力装置による動作例を示すための説明図である。
【符号の説明】
１ 触覚出力装置
２ パーソナルコンピュータ
３ 液晶表示装置
４ 触覚マウス
１１〜１３ 指先接触ユニット
１４ 手首ユニット
２２ 指先接触面
２３ 駆動ピン
２４ ピンアクチュエータ
３０ 第１の連結機構
３１〜３３ 回転軸
３４、３８ 軸受
３５、３９ 連結軸
３６、４０ モータ
３７、４２ スライドナット
５０ 第２の連結機構
５１〜５３ 回転軸
５４〜５６ スライドナット
５７〜５９ 軸受
６１〜６３ 連結軸
６７ モータ
７１ 出力画像生成部
７２ 表示制御部
７３ 触覚情報生成部
７４ 指先接触ユニット制御部
７８ 位置検出部
７９ 移動方向検出部
９０ 移動抵抗付加機構
９１ ボール
９２ 電磁石
９３ 鉄球
９４ ゴム被覆
Claims (12)
- 指先に伝わる触覚により情報を認識させる触覚出力装置において、
少なくとも第１および第２の指先接触ユニットと、
これら第１および第２の指先接触ユニットを同一の平面上において相対移動可能に連結している第１の連結機構と、
前記第１および第２の指先接触ユニットの前記平面上における移動抵抗を制御する移動抵抗制御手段とを有し、
各指先接触ユニットは、操作者の指先を乗せるための指先接触面と、この指先接触面に配列した複数本の接触子と、各接触子を個別に駆動可能なアクチュエータとを備えていることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項１において、
操作者の手首を載せるための手首ユニットと、
当該手首ユニットと各指先接触ユニットとを、各指先接触ユニットが前記平面上において相対移動可能な状態で連結している第２の連結機構とを有していることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項１または２において、
前記第１の連結機構は、第１の回転軸と、この第１の回転軸の回転に伴って当該第１回転軸に沿ってスライド可能な第１のスライドナットと、前記第１の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えており、
前記第１のスライドナットが一方の前記指先接触ユニットに取り付けられ、前記第１の軸受が他方の指先接触ユニットに搭載されていることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項２または３において、
前記第２の連結機構は、第２の回転軸と、この第２の回転軸の回転に伴って当該回転軸に沿ってスライド可能な第２のスライドナットと、前記第２の回転軸の端部分を回転自在かつ、前記平面方向に回動可能な状態で支持している軸受とを備えており、
前記第２のスライドナットが前記手首ユニットおよび各指先接触ユニットの一方に取り付けられ、前記軸受が他方に搭載されていることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記移動抵抗制御手段は、前記第１および第２の回転軸の回転に、それぞれ制動力を付与する制動機構であることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項５において、
前記制動機構は、前記第１および第２の回転軸のそれぞれに連結されたモータと、各モータに発生する逆起電圧により流れる電流あるいは各モータに流す電流を制御可能なモータ駆動回路とを備えたものであることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項６において、
前記指先接触ユニットおよび前記手首ユニットの少なくとも一つのユニットは、当該ユニットが平面上を移動する場合に、当該ユニットに移動抵抗を付加する移動抵抗付加手段を備えていることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項７において、
前記移動抵抗付加手段は、前記ユニットの移動に伴って前記平面上を転動するボールに制動をかけるものであることを特徴とする触覚出力装置。 - 請求項１ないし８のうちのいずれかの項に記載の触覚出力装置を用いて対象物の表面形状および表面性状を触覚情報として出力する触覚出力方法であって、
各指先接触ユニットにおける各指先接触面から選択的に前記接触子を突出させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面凹凸状態をそれぞれ知覚させ、
各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面荒さあるいは平滑度を知覚させることを特徴とする触覚出力方法。 - 請求項９において、
各指先接触ユニットの移動抵抗を調整することにより、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が、当該指先接触ユニットの移動方向に向けて隆起および陥没のいずれに変化しているのかを知覚させることを特徴とする触覚出力方法。 - 請求項１０において、
前記触覚出力装置の移動抵抗制御手段が前記モータにより構成されている場合に、前記モータに発生する逆起電圧による電流を増加させることにより各指先接触ユニットの移動抵抗を増加させて、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が粗面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って隆起していることを知覚させることを特徴とする触覚出力方法。 - 請求項１１において、
前記モータを回転駆動させて、各指先接触ユニットに対してその移動方向への推力を付与して、対象物における各指先接触ユニットに対応する部位の表面が平滑面であること、あるいは、当該表面が各指先接触ユニットの移動方向に沿って陥没していることを知覚させることを特徴とする触覚出力方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002322589A JP2004157310A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 触覚出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002322589A JP2004157310A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 触覚出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004157310A true JP2004157310A (ja) | 2004-06-03 |
Family
ID=32802733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002322589A Withdrawn JP2004157310A (ja) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | 触覚出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004157310A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108508603A (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 精工爱普生株式会社 | 头部佩戴型显示装置及其控制方法、以及记录介质 |
-
2002
- 2002-11-06 JP JP2002322589A patent/JP2004157310A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108508603A (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 精工爱普生株式会社 | 头部佩戴型显示装置及其控制方法、以及记录介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yoshida et al. | Pocopo: Handheld pin-based shape display for haptic rendering in virtual reality | |
| US7352356B2 (en) | Refreshable scanning tactile graphic display for localized sensory stimulation | |
| US20100073151A1 (en) | Tactile Display Apparatus and Method Thereof | |
| US20130215079A1 (en) | User interface with haptic feedback | |
| JP3929881B2 (ja) | 皮膚感覚提示装置 | |
| WO2011144804A1 (en) | An apparatus for a user interface and associated methods | |
| JP2016512353A (ja) | 触覚グラフィックディスプレイ | |
| JP4053532B2 (ja) | 材質感、剪断力、接触反力をユーザーに伝達する触感具現マウスインターフェース装置 | |
| Kato et al. | Double-sided printed tactile display with electro stimuli and electrostatic forces and its assessment | |
| CN113311946B (zh) | 一种面向移动终端应用的多模式指套式装置 | |
| JPH11203040A (ja) | 触力覚呈示装置 | |
| Kim et al. | Small and lightweight tactile display (SaLT) and its application | |
| WO2018143021A1 (ja) | 触覚呈示装置 | |
| Pasquero et al. | Haptically enabled handheld information display with distributed tactile transducer | |
| US10168779B2 (en) | Vehicle operating device | |
| Martinez et al. | Comparison of force and vibrotactile feedback with direct stimulation for texture recognition | |
| JP2004157310A (ja) | 触覚出力装置 | |
| Fritschi et al. | Integration of kinesthetic and tactile display: A modular design concept | |
| Kim et al. | SaLT: Small and lightweight tactile display using ultrasonic actuators | |
| JP6567087B2 (ja) | 触覚再現装置 | |
| JP2011048584A (ja) | タッチパネルディスプレイ装置 | |
| JP3937684B2 (ja) | 触感呈示装置 | |
| JP2011090628A (ja) | 柔らかさ提示装置 | |
| JP2003337645A (ja) | 触覚装置 | |
| JP5591095B2 (ja) | 触覚ディスプレイ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |