JP2004319255A - 擬似触覚呈示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出し得る擬似触覚呈示装置を提供する。
【解決手段】擬似触覚呈示装置２０では、電流制御部２４により、碁盤目状に配した複数の電極３２のうち選択される２以上の電極３２を組み合わせてなる所定の組合せ電極３２間に電流を印加し、これにより印加された電流に基づいて所定の組合せ電極３２間における電気特性の変化を電気特性検出部２６により検出する。これにより、擬似的に触覚刺激を呈示する電流を印加する複数の電極３２と別個の電極を設けることなく、触覚刺激を与える電極３２と同一の電極を用いて、当該電極３２間に接触した指Ｆ等の導電体の位置を検出することができる。したがって、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電極を碁盤目状に配し、当該電極間に接触した皮膚に電極を介して電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示する擬似触覚呈示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヒトの指先に電気刺激を与え、指先が何かに触れている感覚（触覚）を擬似的に与える技術として、例えば、特許文献１に開示される「電気刺激を用いた触覚呈示方法及び装置」が提案されている。
【０００３】
この特許文献１に開示される技術は、バーチャルリアリティ技術の一つで、皮膚表面に一次元状あるいは二次元状の複数のアレイ電極を設け、このアレイ電極の重み付け変化によって神経軸索の延びる方向に対応して選択的に神経軸索を刺激するとともに、刺激深度を変化させて皮膚表面に対して深度の異なる神経軸索を選択的に刺激するものである。しかしこのような技術は、バーチャルリアリティには利用されていても、例えば、ディスプレィ装置等の画面表面に接触した指の位置を検出するいわゆるタッチパネルには応用されていない。
【０００４】
一方、かかるタッチパネルの技術分野においては、指の位置を検出する技術として、例えば、抵抗膜式のものや静電容量式のもの等が従来より知られており、タッチパネルとディスプレィ装置とを合わせた実用例として、銀行のＡＴＭ端末装置等がある。一般には、ディスプレィ画面にボタン等の様々な図形を表示し、利用者がその表示部分を画面上から指先等で触れることにより、当該ボタン等の操作を可能にしている。しかしこのような従来のタッチパネルとディスプレィ装置との複合技術では、ディスプレィ画面のボタン等は画面表示された画像にすぎず、当該ボタン等は仮想的なもので実体を伴うものではない。そのため、画面表示されたボタン等に触れても現実のボタンに触れるような感覚（触覚）を利用者に与えることはできない。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献２に開示される「タッチパネルの押圧感発生装置」や特許文献３に開示される「携帯型電子機器、電子機器、振動発生器、振動による報知方法および報知制御方法」では、ディスプレィ装置の画面そのものを振動させることによって画面に表示されたボタン等を操作している感覚を利用者に与える技術を提案している。
【０００６】
【特許文献１】
国際公開第ＷＯ０１／３８９５８Ａ１号パンフレット（表紙、第１頁〜第２０頁、図１〜図１６）
【特許文献２】
特開２００１−３５０５９２号公報（第２頁〜第４頁、図１〜図４）
【特許文献３】
特開２００２−１４９３１２号公報（第２頁〜第４１頁、図１〜図８５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２、３に開示される従来のタッチパネルによると、ディスプレィ装置の画面表面には実際には凹凸がないため、画面そのものに振動を与えたとしても、画面表面を触れた指先や掌による触覚だけでは、画面上のどの位置やどの範囲にボタン等が表示されているかは視覚に頼らなければ判断することができない。そのため、画面上の画像と利用者の指等との位置関係を目視により確認する必要があった。これは、特に、車載用のナビゲーションの画面をタッチパネルとした場合においては、利用者である運転者が、画面表示されたボタン等の位置を確認する際に視線を画面に移さなければならないという課題発生の要因となるものである。
【０００８】
また、特許文献２、３に開示される従来のタッチパネルでは、画面自体の振動により、何らかの操作感を与えることはできても、画面全体が振動するため、ボタン等の範囲を利用者に明確に提示することはできないという課題がある。さらに、特許文献３には、ディスプレィ装置の表示画面の４隅を個別に振動させて、画面上の共振点を調整することにより、画面上の特定領域のみを振動させることができる技術も開示されているが、このような特定領域のみの振動だけでは、任意の位置、大きさまたは範囲あるいは形状に表示されたボタン等の図形に一致した領域だけを振動させることは極めて困難であると考えられる。
【０００９】
さらに、特許文献１に開示される技術を、特許文献２、３に開示される技術に単に組み合わせただけでは、電気刺激用の電流を印加する電極と位置検出用の電流を印加する電極との双方を必要とする。そのため、タッチパネルに設けられる電極や配線のレイアウト設計を困難にするばかりか、両電極の配置密度の限界から微細な位置関係における位置の検出や触覚刺激の呈示を行い難いという技術的な課題が発生する。また、電気刺激および位置検出の双方の機能を個別回路により構成する必要も生ずる。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出し得る擬似触覚呈示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の擬似触覚呈示装置では、複数の電極を碁盤目状に配し、当該電極間に接触した皮膚に前記電極を介して電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示する擬似触覚呈示装置であって、前記碁盤目状に配した複数の電極のうちから選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させる電極切替部と、前記所定の組合せ電極の電極間に接触した導電体により当該電極間が導通した場合、当該電極間に電流を印加する電流制御部と、前記電流制御部により印加された電流に基づいて前記所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を検出する電気特性検出部と、前記複数の電極のうち、所定の領域内に存在する電極を特定する所定領域内電極特定部と、を備え、前記所定の領域内の前記電極間に所定値以上の電流を印加し、前記所定の領域外の前記電極間に前記所定値未満の電流を印加することを技術的特徴とする。
【００１２】
ここにいう「所定値以上の電流」とは、ヒトの皮膚（表皮、真皮、皮下組織および各種の付属器官からなるもの、以下同じ。）に擬似的に触覚刺激を与え得る電流値のことをいい、「所定値未満の電流」とは、ヒトの皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるに到らない電流値のことをいう。なお、当該「所定値」とは、このような触覚刺激を与えるために最小限必要な電流値を指す。また、「導電体」とは、電気の伝導率が比較的大きな物質の総称をいい、一般に概念される金属、半導体等のほか、ヒトの皮膚をも含めた概念である。
【００１３】
請求項１の発明では、電極切替部により、碁盤目状に配した複数の電極のうちから選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させ、このように変化する所定の組合せ電極の電極間に接触した導電体により当該電極間が導通した場合、電流制御部により当該電極間に電流を印加し、電流制御部により印加された電流に基づいて所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を電気特性検出部により検出する。そして、所定領域内電極特定部により、複数の電極のうち所定の領域内に存在する電極を特定し、電流制御部により、当該所定の領域内の電極間に所定値以上の電流を印加し、また所定の領域外の電極間に所定値未満の電流を印加する。これにより、複数の電極の電極間における電気特性の変化に基づいて、当該電極間に皮膚等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、擬似的に触覚刺激を呈示する電流を印加する複数の電極と別個の電極を設けることなく、触覚刺激を与える電極と同一の電極を用いて、当該電極間に接触した導電体の位置を検出することができる。また、当該所定の領域内の電極間に所定値以上の電流を印加するので、当該所定の領域内においては当該電極間に接触した皮膚の位置検出と同時に当該皮膚に擬似的に触覚刺激を呈示することもできる。さらに、所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させるので、全ての電極に電流を印加する場合に比べて少ない電流で当該電極間に皮膚等の導電体が接触したか否かを判断することができる。したがって、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出することができる。
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項２の擬似触覚呈示装置では、複数の電極を碁盤目状に配し、当該電極間に接触した皮膚に前記電極を介して電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示する擬似触覚呈示装置であって、前記碁盤目状に配した複数の電極のうち選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の電極間に電流を印加可能な電流制御部と、前記電流制御部により印加された電流に基づいて前記所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を検出する電気特性検出部と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明では、電流制御部により、碁盤目状に配した複数の電極のうち選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の電極間に電流を印加し、これにより印加された電流に基づいて所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を電気特性検出部により検出する。これにより、複数の電極の電極間における電気特性の変化に基づいて、当該電極間に皮膚等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、擬似的に触覚刺激を呈示する電流を印加する複数の電極と別個の電極を設けることなく、触覚刺激を与える電極と同一の電極を用いて、当該電極間に接触した導電体の位置を検出することができる。したがって、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出することができる。
【００１６】
また、請求項３の擬似触覚呈示装置では、請求項２において、前記電気特性検出部は、前記所定の組合せ電極の電極間に流れる電流値の変化または前記電極間のインピーダンスの変化を検出することを技術的特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明では、電気特性検出部は、所定の組合せ電極の電極間に流れる電流値の変化または電極間のインピーダンスの変化を検出する。これにより、複数の電極の電極間における電流値の変化またはインピーダンスの変化に基づいて、当該電極間に皮膚等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、擬似的に触覚刺激を呈示する電流を印加する複数の電極と別個の電極を設けることなく、触覚刺激を与える電極と同一の電極を用いて、当該電極間に接触した導電体の位置を検出することができる。したがって、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出することができる。
【００１８】
さらに、請求項４の擬似触覚呈示装置では、請求項２または３に記載の擬似触覚提示装置において、前記所定の組合せ電極を、前記複数の電極のうちから２以上の電極を組み合わせて選択し、前記所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させる電極切替部を有することを技術的特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明では、電極切替部により、所定の組合せ電極を、複数の電極のうちから２以上の電極を組み合わせて選択し、所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させる。これにより、全ての電極に電流を印加する場合に比べ、少ない電流で当該電極間に皮膚等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、無駄な電力を消費することなく省電力システムを構築することができる。
【００２０】
さらにまた、請求項５の擬似触覚呈示装置では、請求項２〜４のいずれか一項に記載の擬似触覚提示装置において、前記複数の電極のうち、所定の領域内に存在する電極を特定する所定領域内電極特定部を備え、前記所定の領域内の前記電極間に所定値以上の電流を印加し、前記所定の領域外の前記電極間に前記所定値未満の電流を印加することを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明では、所定領域内電極特定部により、複数の電極のうち所定の領域内に存在する電極を特定し、電流制御部により、当該所定の領域内の電極間に所定値以上の電流を印加し、また所定の領域外の電極間に所定値未満の電流を印加する。これにより、当該所定の領域内の電極間に所定値以上の電流を印加するので、当該所定の領域内においては当該電極間に接触した皮膚の位置検出と同時に当該皮膚に擬似的に触覚刺激を呈示することもできる。
【００２２】
また、請求項６の擬似触覚呈示装置では、請求項１または５において、前記複数の電極は、透明部材で構成され、かつ、画像を表示するディスプレィ装置の画面前面に配置される透明の電極板に担持されており、前記所定領域内電極特定部は、前記ディスプレィ装置に表示される画像の位置、大きさまたは範囲に関する情報に基づいて前記所定の領域を特定することを技術的特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明では、複数の電極は、透明部材で構成され、かつ、画像を表示するディスプレィ装置の画面前面に配置される透明の電極板に担持される。また所定領域内電極特定部は、ディスプレィ装置に表示される画像の位置、大きさまたは範囲に関する情報に基づいて所定の領域を特定する。これにより、ディスプレィ装置に表示される画像の位置や大きさ等に応じた所定の領域が所定領域内電極特定部により特定されるので、このような領域内においては当該電極間に接触した皮膚の位置検出と同時に当該皮膚に擬似的に触覚刺激を呈示することもできる。したがって、ディスプレィ装置では、画面上の画像（例えばボタンの図形）が、任意の位置、大きさまたは範囲に表示されても、当該画像の領域内では、電極間に接触した皮膚の位置検出と同時に当該皮膚に擬似的に触覚刺激が呈示されるので、かかるディスプレィ装置の利用者は、画面前面に配置される透明の電極板の当該電極を指等で触れることにより、画面上の画像（例えばボタンの図形）の位置、大きさ、範囲を擬似的な触覚により知ることができる。そして、当該電極に触れた指等の接触位置も検出できるので、利用者による操作情報の入力も可能にすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の擬似触覚呈示装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０の構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように、擬似触覚呈示装置２０は、電極板３０に碁盤目状に設けられた複数の電極３２を介して当該電極３２間に接触した皮膚に電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示するとともに、当該皮膚が触れた電極板３０の位置を検出するもので、主に、電極切替部２２、電流制御部２４、電気特性検出部２６、システム制御部２８、電極板３０により構成されている。
【００２５】
電極切替部２２は、電気特性検出部２６を介して、電流制御部２４と電極３２との間に介在するもので、後述するシステム制御部２８から与えられる電極切替指令に基づいて、指示された電極３２への信号線と電流制御部２４の出力とを接続する機能を有するものである。
【００２６】
即ち、図２に示すように、電極切替部２２は、直列に接続された２つのスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）からなるスイッチ部２２ａを電極３２の数だけ備えており、このスイッチ部２２ａを電気特性検出部２６に接続される信号線ＳとグランドＧとの間に接続し、さらにこのスイッチ部２２ａの中点Ｎに、電極３２に接続される信号線ＳＬを接続するように構成されている。これにより、スイッチ部２２ａの切替状態によって電極３２に接続される信号線ＳＬを信号線ＳまたはグランドＧに接続することができるので、システム制御部２８からの電極切替指令により、電極３２を個々に正極または負極に設定することができる（ここで負極とは、グランドＧ、即ち接地を意味し、以降に記述される「負極」は同様にグランドＧを意味する）。
【００２７】
例えば、図３（Ｂ） に示すように、電極３２ａに接続されるスイッチ部２２ａのうちスイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（１，１）をオン状態、スイッチＬｏｗ＿ＳＷ（１，１） をオフ状態に設定し、電極３２ｂに接続されるスイッチ部２２ａのうちスイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（１，２）をオフ状態、スイッチＬｏｗ＿ＳＷ（１，２） をオン状態に設定する。これにより、電極３２ａは正極に、また電極３２ｂは負極にそれぞれ設定されるので、例えば、指Ｆ等の皮膚（以下、単に「指Ｆ」という）が両電極３２ａ、３２ｂ間に接触した場合には、電気特性検出部２６の信号線Ｓから、スイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（１，１）およびスイッチＬｏｗ＿ＳＷ（１，２） を介してグランドＧに電流が流れ、電流ループＩが形成される（図３（Ｂ） に示す矢印）。
【００２８】
つまり、図３（Ａ） に示すような電極板３０に碁盤目状に設けられた複数の電極３２を、ｊ行ｋ列の２次元配列、電極（ｊ，ｋ） と表現し、またこれらの電極３２に接続された各スイッチをスイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（ｊ，ｋ）、Ｌｏｗ＿ＳＷ（ｊ，ｋ） と表現したとき、電極（ｊ，ｋ） が正極（スイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（ｊ，ｋ）をオン）に、また電極（ｊ，ｋ＋１） が負極（スイッチＬｏｗ＿ＳＷ（ｊ，ｋ＋１） をオン）に設定されると、両電極３２間が指Ｆの接触により導通した場合には、図３（Ｂ） に示すように、指Ｆを介して電極（ｊ，ｋ） から電極（ｊ，ｋ＋１） にグランドＧへ向かう電流ループＩが形成される。
【００２９】
なお、図３（Ａ） および図３（Ｂ） に示す電極３２ａ、３２ｂは、隣り合う電極３２同士を区別するために添え字ａ、ｂを付して説明したにすぎず、両者とも、このような添え字ａ、ｂのない他の電極３２と異なるものではない。また図１には、電極切替部２２から電極３２に接続される信号線ＳＬが５本描かれているが、これは便宜上このように表現しているもので、実際には電極３２の数だけ配線されていることに留意されたい。
【００３０】
電流制御部２４は、電極３２間が導通した場合、当該電極３２間に電流を印加する機能を有するもので、例えばカレントミラー回路等により実現されるものである。即ち、図３（Ａ） および図３（Ｂ） を参照して説明したように、電流制御部２４では、例えば、隣り合った電極３２ａ、３２ｂ同士が所定の組合せ電極αとして、一方の電極３２ａが正極、他方の電極３２ｂが負極となるように電極切替部２２により設定されると、当該組合せ電極α間に接触した指Ｆにより両電極３２ａ、３２ｂ間が導通するので、所定の目標電流が当該指Ｆを介して各電極３２間を流れるように電流制御されている。
【００３１】
本実施形態では、図２に示すように、電流制御部２４として、例えば、システム制御部２８から与えられる電流指令に基づくディジタルデータをＤ／Ａコンバータ２４ａによりアナログの電圧値に変換し、さらに電圧−電流変換回路２４ｂにより当該電圧値を電流値に変換した後、カレントミラー回路を構成する定電流制御回路２４ｃにより、所定の目標電流が当該指Ｆを介して電極３２間を流れるように電流制御可能に構成している。この電流制御部２４により電極３２に印加される電圧、電流は、例えば、＋３００Ｖ、２ｍＡに設定され、前述した［従来の技術］の欄に記載の特許文献１（国際公開第ＷＯ０１／３８９５８Ａ１号パンフレット、図１２、図１３等）に詳細に説明されている。
【００３２】
電気特性検出部２６は、電流制御部２４により印加された電流に基づいて所定の組合せ電極αの電極３２間における電気特性の変化を検出する機能を有するものである。例えば、所定の組合せ電極αに接触した指Ｆにより両電極３２間が導通した場合には、電流制御部２４により印加された電流が当該指Ｆを介して当該電極３２間を流れるので、この電流が流れたか否かを検出する。また、所定の組合せ電極αに接触する指Ｆは、電気的な等価回路として抵抗とコンデンサとの並列回路として働くので（図３（Ｂ） ）、当該指Ｆが電極３２間に触れることにより変動する当該電極３２間のインピーダンス（抵抗成分、リアクタンス成分等）の変化を検出する。
【００３３】
本実施形態では、図２に示すように、電気特性検出部２６として、インピーダンス計測部２６ａを備えており、電流制御部２４により所定の組合せ電極αに印加される電流値をモニタし、指Ｆに印加されている電圧値を計測することによって、指Ｆの皮膚インピーダンスを算出する。また、これにより求められた当該指Ｆの皮膚インピーダンスに関するインピーダンス情報がシステム制御部２８に出力され得るように、インピーダンス計測部２６ａはシステム制御部２８に接続されている。
【００３４】
システム制御部２８は、マイクロコンピュータを中心にＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、各種インタフェイス装置等により構成される制御装置で、電流制御部２４で出力すべき所定の目標電流を指示する電流指令値を演算し電流制御部２４に出力したり、また同時に電極板３０上のどの電極３２へ電流を印加すべきかを指示する電極切替指令を演算して電極切替部２２に出力したりしている。例えばシステム制御部２８では、電気特性検出部２６から入力されるインピーダンス情報に基づいて、電極３２間に流すべき電流波高値（目標電流値）、電流をパルス状に与える際の周波数やパルス幅を制御する。これにより、指Ｆに与える擬似的な触覚の感覚を様々にまた任意に設定することができる。なお、システム制御部２８による電極切替指令によって電流を印加する電極３２の選択位置を経時的に変化するように切り替えることを「走査」と以下表現する場合がある。
【００３５】
また、システム制御部２８は、複数の電極３２のうち、所定の領域内に存在する電極を特定する「所定領域内電極特定部」としても機能している。即ち、図４に示すように、ディスプレィ装置５０に対してボタンスイッチ等の操作盤のイメージ画像を画面５２に表示するように指示する情報に基づいて、複数のボタン画像が表示された画像領域βをスイッチ操作されるべき領域（所定の領域）として、特定する。例えば、システム制御部２８では、電極切替部２２に出力する電極切替指令と電流制御部２４に出力する電流指令とを制御することにより、このような画像領域β内の電極３２間には所定値以上の電流（ヒトの皮膚に擬似的に触覚刺激を与え得る電流）を印加し、当該画像領域β外の電極３２間には所定値未満の電流（ヒトの皮膚に擬似的に触覚刺激を与えることなく電気特性の変化を検出し得る電流）を印加する。
【００３６】
これにより、例えば、利用者の指Ｆがその画像領域β内の画面５２に触れたときには、指Ｆに擬似的な触覚を感ずるような電気刺激を呈示することができるので、ボタンを操作している感覚を利用者に与えられる。なお、「ヒトの皮膚に擬似的に触覚刺激を与え得る電流」とは、電極３２間に指Ｆが触れたときに当該指Ｆに流れる電流により微量な電気刺激が感じられる程度の電流値に設定された電流のことをいう。また、図４に示す複数の画像領域βを囲む破線による領域γは、電極３２に接触した指Ｆの位置を検出する接触検出領域を示す。
【００３７】
さらに、システム制御部２８には電気特性検出部２６が接続されているので、この電気特性検出部２６から得られるインピーダンス情報を受けることにより、電極切替部２２へ指示した所定の組合せ電極αの電極３２間に指Ｆが触れたか否かを検出することができる。即ち、システム制御部２８では、電極板３０上の電極３２の配置が予め分かっているので、電気特性検出部２６からのインピーダンス情報を受け取ることにより、指示している電極３２の電極板３０上の位置が指Ｆが触れた位置であるとして認識することできる。
【００３８】
電極板３０は、透明部材からなり、ディスプレィ装置５０の画面５２の前面に配置されている。この電極板３０には、図３（Ａ） に示すように、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度の半径に設定された円形の微小な電極３２が複数個、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度の間隔で碁盤目状に配置されており、この電極３２は、例えば透明導電膜等によりなる。本実施形態では、電極３２を碁盤目状に配置したが、例えば、互い違いの千鳥状や六方細密状であっても良い。
【００３９】
このように擬似触覚呈示装置２０を構成することによって、システム制御部２８からディスプレィ装置５０へボタン等の操作パネルのイメージ画像を表示するように指令が出力されると、同時に電流制御部２４へ、電極３２に印加すべき目標の電流指令が出力され、また電極切替部２２には電流制御部２４の出力を所定の組合せ電極αへ接続するように電極切替指令が出力される。これにより、電流を流すべき所定の組合せ電極αの選択が経時的に順次切替えるよう指示される。
【００４０】
一方、ディスプレィ装置５０の画面５２に表示されるボタン画像に対応する電極板３０の領域β内の電極３２においては、この領域β以外に存在する電極３２よりも高い目標電流値として所定値以上の電流が与えられる。また、電流を流すべき電極３２間に指Ｆが触れたことによる電気特性の変化（例えばインピーダンスの変化）は電気特性検出部２６により検出される。
【００４１】
これにより、ディスプレィ装置５０の画面５２にボタン画像が表示されている画像領域β（所定の領域）内に指Ｆが触れたときに、電気刺激により擬似的な触覚を与えて利用者に指Ｆが画像領域β上にあることを認識させることができる。またこれと同時に指Ｆが画面５２上のどの位置を触れているかを検出することができる。そして、さらに画像領域β以外の領域に指Ｆが触れた場合には、その指Ｆに流れる電流が電気刺激を与えない程度に低く設定されているので、当該指Ｆに擬似的な触覚を与えることなく、その触れた位置を検出することができる。
【００４２】
ここで、図４〜図７を参照して、システム制御部２８により制御されて電流制御部２４に出力される電流指令の一例を説明する。
図４に示すように、ディスプレィ装置５０の画面５２には、ボタンスイッチ等の操作盤のイメージ画像が表示されており、この画面５２を覆う電極板３０には複数のボタン画像の範囲を画像領域β、またこれらのボタン画像を取り囲む接触検出走査領域γがそれぞれ設定されている。そのため、システム制御部２８では、画像領域β内に存在する電極３２には高い目標電流値を印加可能な電流指令を電流制御部２４に与え、画像領域β外の接触検出領域γに存在する電極３２には低い電流値を印加可能な電流指令を電流制御部２４に与える制御を行う。システム制御部２８から電流制御部２４に出力される電流指令は、電気特性検出部２６から入力されるインピーダンス情報に基づいて演算され、電流制御部２４から所定の周波数あるいはデューティ比に設定された矩形波を出力し得るものである。
【００４３】
電流制御部２４から出力される電流信号として、例えば、図５に示す触覚呈示信号および接触位置検出信号が挙げられる。図５に示すタイミングチャートは、画像領域β内または接触検出領域γ内で電流を印加する電極３２の選択位置を経時的に変化するように切り替えるタイミング（以下「走査タイミング」という）をその走査領域ごとに横軸に示したものである。そのため、当該タイミングチャートの横軸は時間軸ではないことに留意されたい。
【００４４】
例えば、図５に示す触覚呈示信号のパルス７Ａは、図７（Ａ） に示す複数の電極３２のうち所定の組合せ電極α（電極（１，１） 、（１，２） 、（１，３） 、（２，１） 、（２，２） 、（２，３） 、（３，３） 、（３，２） 、（３，３） ）を選択しこれらに印加するものであることを示す。同様に、触覚呈示信号のパルス７Ｂは、図７（Ｂ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，２） 、（１，３） 、（１，４） 、（２，２） 、（２，３） 、（２，４） 、（３，２） 、（３，３） 、（３，４） ）を選択し、また触覚呈示信号のパルス７Ｃは、図７（Ｃ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，３） 、（１，４） 、（１，５） 、（２，３） 、（２，４） 、（２，５） 、（３，３） 、（３，４） 、（３，５） ）を選択し、さらに触覚呈示信号のパルス７Ｄは、図７（Ｄ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，４） 、（１，５） 、（２，４） 、（２，５） 、（３，４） 、（３，５） ）を選択し、それぞれそれらに印加するものであることを示す。
【００４５】
また、図５に示す接触位置検出信号のパルス６Ａについては、図６（Ａ） に示す複数の電極３２のうち所定の組合せ電極α（電極（１，１） 、（１，２） ）を選択し、これらに印加するものであることを示す。同様に、接触位置検出信号のパルス６Ｂは、図６（Ｂ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，２） 、（１，３） ）を選択し、接触位置検出信号のパルス６Ｃは、図６（Ｃ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，３） 、（１，４） ）を選択し、接触位置検出信号のパルス６Ｄは、図６（Ｄ） に示す所定の組合せ電極α（電極（１，４） 、（１，５） ）を選択し、それぞれそれらに印加するものであることを示す。
【００４６】
図５に示すように、触覚呈示信号として、例えば、触覚呈示走査区間においてはパルス幅１００μｓｅｃ 〜２００μｓｅｃ 程度のパルス（矩形波）を数１０Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度の周波数で出力するように設定されている。一方、接触位置検出信号は、位置検出走査区間においてパルス幅５０μｓｅｃ 〜１００μｓｅｃ 程度のパルス（矩形波）を数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数で出力するように設定されている。
【００４７】
このように触覚呈示信号の周波数が数１０Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度に設定されているのは、触覚呈示にはこの程度の周波数で充分であり、また周波数が高いと触覚神経が電気刺激に反応しないからである。一方、接触位置検出信号の周波数が数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度に設定されているのは、周波数が低いとこの接触位置検出信号に対しても触覚神経が反応し得るからである。
【００４８】
また、触覚呈示走査区間と位置検出走査区間とは、時分割制御されており、触覚呈示走査区間の合間をぬって接触位置検出信号が出力されるように時分割された出力制御が行われている。これにより、両信号が重複して電流制御部２４から出力されることがないように制御されている。なお、触覚呈示信号のパルス波高値は、例えば１ｍＡ〜５ｍＡに設定されており、接触位置検出信号は、触覚呈示信号よりも低く指Ｆの接触によるループ電流Ｉを検出できる程度の電流値に設定されている。
【００４９】
なお、図４に示す接触検出領域γは、画像領域βよりも僅かに広く当該画像領域βを包含し得る程度の範囲に設定されている。また、画像領域βは、前述した触覚呈示走査区間において走査される範囲に相当し、接触検出領域γから画像領域βを除いたものが位置検出走査区間において走査される範囲に相当する。これらの該当する領域においては、該当する電極切替部２２のスイッチ部２２ａがオン状態となり、該当する区間の電流、パルス幅および周波数により制御される。
【００５０】
また、画像領域βに呈示される触覚呈示信号は、所定のボタン押し操作検出処理により当該ボタンが押されたと判断すると、短時間だけ振動感覚を呈示し、クリック感を与える。所定のボタン押し操作検出処理としては、例えば、電流ループＩの形成された電極３２の対の数をカウントすることで、当該画像領域βに触れた指Ｆの接触面積が増加したことを判断すると、当該ボタンが利用者によりボタン押し操作がされたことを検出する処理等がある。
【００５１】
さらに、図６に示すように、電流を流すべき所定の組合せ電極αは、図６（Ａ） →図６（Ｂ） →図６（Ｃ） →図６（Ｄ） の順番に、図５に示す接触位置検出信号のパルスに同期して電極板３０の横方向に一つづつ経時的にずらして行くように電極切替部２２により制御される。即ち、電極切替部２２では、図８に示すようなタイミングチャートで各スイッチ部２２ａのオン／オフ状態を制御する。図８のＡのタイミングではスイッチＨｉｇｈ＿ＳＷ（１，１）およびＬｏｗ＿ＳＷ（１，２） をオン状態にすることによって、図６（Ａ） に示すように電極（１，１） が正極に、また電極（１，２） が負極に設定される。同様に図８のＢのタイミングでは図６（Ｂ） の状態に、図８のＣのタイミングでは図６（Ｃ） の状態となる。これらの各状態は、図５に示す接触位置検出信号の６Ａ、６Ｂ、６Ｃにそれぞれ同期している。なお、接触位置検出の電流を流すべき所定の組合せ電極は、隣接する２つの電極３２の組を正負とする組合せに限られるものではなく、例えば、隣接する４つの電極３２を交互に正負にする組合せと採っても良い。
【００５２】
また、触覚呈示の電流を流すべき所定の組合せ電極は、例えば、図７に示すように、一つの電極３２を正極とし、その周囲８つの電極３２を負極とする組合せを採る。この場合、図９に示すタイミングチャートで各スイッチ部２２ａのオン／オフ制御が行われる。図９のＤのタイミングで図７（Ａ） の状態が、また図９のＥのタイミングで図７（Ｂ） の状態が実現できる。このように一つの正極と周囲８つの負極の組合せ等、その電極３２の組合せによって皮膚に与える電気刺激による擬似触覚を種々変化させることができる。これらの各状態は、図５に示す触覚呈示信号の７Ａ、７Ｂにそれぞれ同期している。
【００５３】
次に、図５に示す触覚呈示信号および接触位置検出信号を生成する電流印加信号制御処理について図１０〜図１２を参照して説明する。なお、この電流印加信号制御処理は、前述したシステム制御部２８のマイクロコンピュータにより所定のプログラムが実行されることにより情報処理されるものである。
【００５４】
図１０に示すように、電流印加信号制御処理では、まずステップＳ１０１により初期設定処理が行われる。この処理は、本電流印加信号制御処理で使用される各種変数やフラグあるいは作業領域等をマイクロコンピュータのレジスタやＲＡＭに確保したり、所定の初期値に設定するものである。
【００５５】
次のステップＳ１０２では、Ａタイマを更新する処理が行われる。Ａタイマは、接触位置の検出周期を決定するもので、本ステップにおいて、例えばＡタイマの値がインクリメント（Ａ＋１→Ａ）により更新される。
【００５６】
続くステップＳ１０３では、Ａタイマが所定時間に到達したか否かを判断する処理が行われる。即ち、前のステップＳ１０２によりＡタイマの更新処理が行われているので、これによりＡタイマが接触位置の検出周期である所定時間に達しているか否かを判断する。なお、この接触位置の検出周期は、図５に示す接触位置検出信号の周期Ｔｐ に対応するものである。このステップにより所定時間に達していると判断された場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、続くステップＳ１０４によりＡタイマをリセットする処理が行われる。一方、所定時間に達していると判断されない場合には（Ｓ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０２に戻り、再度、Ａタイマの更新処理を行う。
【００５７】
ステップＳ１０５では、呈示Ｆ１フラグがセットされているか否かを判断する処理が行われる。呈示Ｆ１フラグは、電極３２間に指Ｆが接触したか否かを示す指標で、電気特性検出部２６から送られてくるインピーダンス情報に基づいて、例えば、電極３２間に指Ｆが接触したと判断された場合には「１」、そうでない場合には「０」がセットされる（図１２に示すＳ１２１〜Ｓ１２６）。呈示Ｆ１フラグがセットされていると判断された場合には（Ｓ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０６に処理を移行し、呈示Ｆ１フラグがセットされていると判断されない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、ステップＳ１２０に処理を移行する（Ｓ１２０以降は図１２に記載）。
【００５８】
続くステップＳ１０６では、呈示Ｆ２フラグがセットされているか否かを判断する処理が行われる。呈示Ｆ２フラグは、呈示開始処理に移行するか否かを指示する指標で、例えば、触覚呈示処理を行っている最中には「１」がセットされ、触覚呈示処理を行っていない場合には「０」がセットされる。呈示Ｆ２フラグがセットされていると判断された場合には（Ｓ１０６でＹｅｓ）、既に触覚呈示処理が行われ触覚呈示信号が出力されているので、図１１に示すステップＳ１１２に処理を移行してステップＳ１１３〜Ｓ１１９により触覚呈示信号を停止させる処理等を行う。これらの処理は後述する。一方、呈示Ｆ２フラグがセットされていると判断されない場合には（Ｓ１０６でＮｏ）、呈示開始処理に移行する必要があるので、次のステップＳ１０７に移行して呈示Ｆ２フラグをセットする。
【００５９】
ステップＳ１０７により呈示Ｆ２フラグがセットされると、続くステップＳ１０８により触覚呈示する電極位置をセットする処理が行われ、さらにステップＳ１０９により当該電極３２のスイッチをオンする処理、そしてステップＳ１１０により所定電流を出力する処理が行われる。これにより、図５および図７に示すように、当該位置設定された所定の組合せ電極αの電極３２間（例えば図７（Ａ） 中の電極（１，１） 、（１，２） 、（１，３） 、（２，１） 、（２，２） 、（２，３） 、（３，３） 、（３，２） 、（３，３） ）に触覚呈示信号（例えば図５中のパルス７Ａ）が出力される。
【００６０】
続くステップＳ１１１では、Ｂタイマをセットする処理が行われる。Ｂタイマは、触覚呈示処理を継続する時間、即ち所定電流を出力し続ける時間を決定するもので、このステップにより初期値の０（ゼロ）が設定される。ステップＳ１１１によりＢタイマの初期値がセットされると、ステップＳ１０２に戻り、再度、Ａタイマを更新する処理等が行われる。
【００６１】
次に図１１を参照してステップＳ１１２〜Ｓ１１９による処理内容を説明する。ステップＳ１１２は、図１０に示すステップＳ１０６による判断により、呈示Ｆ２フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ１０６でＹｅｓ）に行われるもので、Ｂタイマを更新する処理が行われる。即ち、所定電流を出力し続けている時間を計時するため、本ステップにより、例えばＢタイマの値がインクリメント（Ｂ＋１→Ｂ）により更新される。
【００６２】
続くステップＳ１１３では、Ｂタイマの値が図５に示す触覚呈示信号の触覚呈示走査区間内の該当電極３２を走査する期間Ｔｉ に等しいか否かを判断する処理が行われる。例えば、図７（Ａ） に示す所定の組合せ電極αの電極（１，１） 、（１，２） 、（１，３） 、（２，１） 、（２，２） 、（２，３） 、（３，３） 、（３，２） 、（３，３） について電流を印加する走査が完了するまでの期間が当該走査期間Ｔｉ に相当する。このステップによりＢタイマの値が走査期間Ｔｉ に等しいと判断された場合には（Ｓ１１３でＹｅｓ）、これらの電極３２については電流を印加する走査期間が満了しているため、ステップＳ１１４に処理を移行し電流を印加する電極の位置を更新する処理を行う。一方、Ｂタイマの値が走査期間Ｔｉ に等しいと判断されない場合には（Ｓ１１３でＮｏ）、ステップＳ１１７に処理を移行し、Ｂタイマの値が触覚呈示信号のパルス幅Ｔｉｗと等しいか判断する処理に移行する。
【００６３】
ステップＳ１１４では、触覚呈示する電極位置を更新する処理が行われる。前述した図７の例では、電極の位置を図７（Ａ） から図７（Ｂ） に更新するため、電流の印加対象を電極（１，２） 、（１，３） 、（１，４） 、（２，２） 、（２，３） 、（２，４） 、（３，２） 、（３，３） 、（３，４） に変更する。
【００６４】
ステップＳ１１５では、ステップＳ１１４により更新された電極位置が触覚呈示走査区間の終端、つまり最後にあたるか否かを判断する処理が行われる。そして、このステップにより更新された電極位置が触覚呈示走査区間の終端であると判断された場合には（Ｓ１１５でＹｅｓ）、ステップＳ１１６に処理を移行して触覚呈示走査区間の始端に戻すため電極位置をリセットし、図１０に示すステップＳ１０９に処理を戻す。一方、更新された電極位置が触覚呈示走査区間の終端であると判断されない場合には（Ｓ１１５でＮｏ）、ステップＳ１１４により更新された電極位置で電流を印加すれば良いので、ステップＳ１１６による処理を行うことなく、図１０に示すステップＳ１０９に処理を戻す。
【００６５】
図１０に示すステップＳ１０９では、既に説明したように、当該位置の電極３２のスイッチをオンする処理が行われ、そしてステップＳ１１０により所定電流を出力する処理が行われる。これにより、図５および図７に示すように、当該位置設定された所定の組合せ電極αの電極３２間（例えば図７（Ｂ） 中の電極（１，２） 、（１，３） 、（１，４） 、（２，２） 、（２，３） 、（２，４） 、（３，２） 、（３，３） 、（３，４） ）に触覚呈示信号（例えば図５中のパルス７Ｂ）が出力される。
【００６６】
ステップＳ１１３により、Ｂタイマの値が走査期間Ｔｉ に等しいと判断されない場合には（Ｓ１１３でＮｏ）、ステップＳ１１７により、Ｂタイマの値が触覚呈示信号のパルス幅Ｔｉｗと等しいか判断する処理が行われる。即ち、図５に示す触覚呈示信号のパルス幅ＴｉｗとＢタイマの値が等しい場合には（Ｓ１１７でＹｅｓ）、当該電極については電流の印加期間が満了しているため、ステップＳ１１８に処理を移行し印加している電流を停止する処理を行った後、図１０に示すステップＳ１０２に処理を戻す。
【００６７】
一方、Ｂタイマの値がパルス幅Ｔｉｗに等しいと判断されない場合には（Ｓ１１７でＮｏ）、ステップＳ１１９に処理を移行し、さらにＢタイマの値が０以上パルス幅Ｔｉｗ未満であるか否かを判断する処理を行う。そして、ステップＳ１１９により、Ｂタイマの値が０以上パルス幅Ｔｉｗ未満であると判断された場合には（Ｓ１１９でＹｅｓ）、図１０に示すステップＳ１０２に処理を戻す。ステップＳ１１９により、Ｂタイマの値が０以上パルス幅Ｔｉｗ未満であると判断されない場合には（Ｓ１１９でＮｏ）、当該Ｂタイマの値はパルス幅Ｔｉｗ超過、走査期間Ｔｉ 未満であると判断されるので、図１２に示すステップＳ１２０に処理を移す。
【００６８】
図１２に示すステップＳ１２０〜Ｓ１２６による処理では、接触位置検出信号により電極３２に接触している指Ｆの位置を検出する。
ステップＳ１２０により接触位置検出信号による走査位置を更新する処理が行われる。例えば、走査位置カウンタをインクリメント（＋１）することにより、現在の接触位置検出信号を印加している所定の組合せ電極αの位置から隣の所定の組合せ電極αの位置に更新される（図６（Ａ） に示す電極（１，１）、（１，２）から図６（Ｂ） に示す電極（１，２）、（１，３）等）。
【００６９】
続くステップＳ１２１では、ステップＳ１２０により更新された走査位置が検出位置走査区間の終端、つまり最後にあたるか否かを判断する処理が行われる。そして、このステップにより更新された電極位置が検出位置走査区間の終端であると判断された場合には（Ｓ１２１でＹｅｓ）、ステップＳ１２２に処理を移行して検出位置走査区間の始端に戻すため電極位置をリセットし、ステップＳ１２３に処理を移行する。一方、更新された電極位置が検出位置走査区間の終端であると判断されない場合には（Ｓ１２１でＮｏ）、ステップＳ１２０により更新された電極位置で電流を印加すれば良いので、ステップＳ１２３に処理を移行して当該電極３２のスイッチ部２２ａをオン状態にする。
【００７０】
ステップＳ１２３では、走査位置の所定の組合せ電極αに対して電極切替部２２によりスイッチ部２２ａをオン状態にする処理が行われる。これにより、当該電極３２には接触位置検出信号による電流が印加される。
【００７１】
次のステップＳ１２４では、電流ループが形成されているか否かを判断する処理が行われる。即ち、電流を印加されている電極３２間に指Ｆが触れている場合には、図３（Ｂ） を参照して説明したように、当該指Ｆを介して電流ループＩが形成されるため、電気特性検出部２６から送られてくるインピーダンス情報に基づいてこの電流ループＩの有無を検出する。
【００７２】
そして、電流ループＩが形成されていると判断された場合には（Ｓ１２４でＹｅｓ）、利用者の指Ｆが当該電極３２間に触れていると判断できるので、ステップＳ１２５に移行して呈示Ｆ１フラグを「１」にセットし、続くステップＳ１２６により当該検出位置をメモリ装置に記憶する処理を行った後、図１０に示すステップＳ１０２に処理を戻す。一方、電流ループＩが形成されていると判断されない場合には（Ｓ１２４でＮｏ）、利用者の指Ｆが当該電極３２間に触れていないと判断できるので、図１０に示すステップＳ１０２に処理を戻す。
【００７３】
なお、利用者が、電極板３０上の電極３２に全く触れていない場合には、例えば、図４に示す接触検出領域γの全てを走査しても指Ｆの接触が検出されないので、そのような状態が所定回数継続したときには、呈示Ｆ１フラグを「０」等にセットして呈示Ｆ１フラグをクリアする処理が行われる。これにより、呈示Ｆ１フラグの自動クリア処理が可能になる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０によると、電流制御部２４により、碁盤目状に配した複数の電極３２のうち選択される２以上の電極３２を組み合わせてなる所定の組合せ電極αの電極３２間に電流を印加し、これにより印加された電流に基づいて所定の組合せ電極αの電極３２間における電気特性の変化を電気特性検出部２６により検出する。これにより、複数の電極３２の電極３２間における電気特性の変化に基づいて、当該電極３２間に指Ｆ等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、擬似的に触覚刺激を呈示する電流を印加する複数の電極３２と別個の電極を設けることなく、触覚刺激を与える電極３２と同一の電極を用いて、当該電極３２間に接触した指Ｆ等の導電体の位置を検出することができる。したがって、任意の位置、大きさまたは範囲において接触した皮膚に擬似的に触覚刺激を与えるとともに当該接触した位置をも検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０によると、電気特性検出部２６は、所定の組合せ電極αの電極３２間に流れる電流値の変化または電極３２間のインピーダンスの変化を検出するので、複数の電極３２の電極３２間における電流値の変化またはインピーダンスの変化に基づいて、当該電極３２間に指Ｆ等の導電体が接触したか否かを判断することができる。
【００７６】
さらに、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０によると、電極切替部２２により、所定の組合せ電極αを、複数の電極３２のうちから２以上の電極を組み合わせて選択し、所定の組合せ電極αの選択位置を経時的に変化させる。これにより、全ての電極３２に電流を印加する場合に比べ、少ない電流で当該電極３２間に指Ｆ等の導電体が接触したか否かを判断することができるので、無駄な電力を消費することなく省電力システムを構築することができる。
【００７７】
さらにまた、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０によると、システム制御部２８により、複数の電極３２のうち画像領域β内に存在する電極を特定し、電流制御部２４により、当該画像領域β内の電極３２間に所定値以上の電流を印加し、また画像領域β外の電極３２間に所定値未満の電流を印加する。これにより、当該画像領域β内の電極３２間に所定値以上の電流を印加するので、当該画像領域β内においては当該電極３２間に接触した指Ｆの位置検出と同時に当該指Ｆに擬似的に触覚刺激を呈示することもできる。
【００７８】
また、本実施形態に係る擬似触覚呈示装置２０によると、複数の電極３２は、透明導電膜等の透明部材で構成され、かつ、画像を表示するディスプレィ装置５０の画面５２の前面に配置される透明の電極板３０に担持される。またシステム制御部２８は、ディスプレィ装置５０に表示される画像の位置、大きさまたは範囲に関する情報に基づいて画像領域βを特定する。これにより、ディスプレィ装置５０に表示される画像の位置や大きさ等に応じた画像領域βがシステム制御部２８により特定されるので、このような領域内においては当該電極３２間に接触した指Ｆの位置検出と同時に当該指Ｆに擬似的に触覚刺激を呈示することもできる。したがって、ディスプレィ装置５０では、画面５２上の画像（例えばボタンの図形）が、任意の位置、大きさまたは範囲に表示されても、当該画像領域β内では、電極３２間に接触した指Ｆの位置検出と同時に当該指Ｆに擬似的に触覚刺激が呈示されるので、かかるディスプレィ装置５０の利用者は、画面５２の前面に配置される透明の電極板３０の当該電極３２を指Ｆ等で触れることにより、画面５２上の画像（例えばボタンの図形）の位置、大きさ、範囲を擬似的な触覚により知ることができる。そして、当該電極３２に触れた指Ｆ等の接触位置も検出できるので、利用者による操作情報の入力も可能にすることができる。
【００７９】
つまり、（１） 碁盤目状に配した複数の電極３２の特定の場所に触れたときに利用者に擬似的な触覚を与え、かつ指Ｆが触れたことを検知することができる。
（２） 触覚を与える電極３２が、指Ｆを検出するための電極３２を兼ねているので、簡易な装置で触覚を与えることと、指Ｆの位置の検出を同時に行うことができる。
（３） 触覚を与える装置と独立した指位置検出のための装置を付加する必要がない。
（４） 電極切替部２２により、触覚を与え、また指Ｆの位置を検出するために電流を流す対象とする電極３２を順次切替えるので、一つまたは少数の電流制御部２４で数多くの電極３２へ電流を印加することができ、装置全体をコンパクトに構成することができる。
（５） 電気刺激を与える画像領域βを特定するシステム制御部２８により、電極板３０の任意の領域を仮想スイッチ領域として特定することができる。
（６） 電気刺激を与えたい画像領域β以外は低い電流値を流すようにするので、特定した画像領域β以外では触覚を与えずに指Ｆが触れた位置を検出することができる。
（７） 画像を表示するディスプレィ装置５０の画面５２の前面に電極３２として透明電極を設け、画像にてボタンスイッチ状の画像を表示させ、同時にその画像領域βに指Ｆが触れたときに触覚を与えることができるので、画像により画面５２上にボタンスイッチがあることを視覚的に利用者に知らせるとともに、指Ｆで触れたときに触覚的にも当該ボタンスイッチの存在を知らせることにより操作性の良いタッチパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る擬似触覚呈示装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本実施形態に係る擬似触覚呈示装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ） は擬似触覚呈示装置の電極板の一例を示す模式的説明図で、図３（Ｂ） は、電極切替部のスイッチ部の設定例および電極間に接触した指を介して形成される電流ループ回路の例を示す説明図である。
【図４】ディスプレィ装置の画面上に設定される画像領域および接触検出領域の例を示す説明図である。
【図５】触覚呈示信号および接触位置検出信号の出力タイミングの例を触覚呈示走査区間ごとおよび接触位置検出走査区間ごとに示すタイミングチャートである。
【図６】接触位置検出用に設定された所定の組合せ電極の選択位置の推移状態例を示す説明図で、図６（Ａ） →図６（Ｂ） →図６（Ｃ） →図６（Ｄ） の順番に経時的に推移する様子を表している。
【図７】触覚呈示用に設定された所定の組合せ電極の選択位置の推移状態例を示す説明図で、図７（Ａ） →図７（Ｂ） →図７（Ｃ） →図７（Ｄ） の順番に経時的に推移する様子を表している。
【図８】接触位置検出用に設定された所定の組合せ電極に対する接触位置検出信号の出力タイミングの例を電極ごとに示すタイミングチャートである。
【図９】触覚呈示用に設定された所定の組合せ電極に対する触覚呈示信号の出力タイミングの例を電極ごとに示すタイミングチャートである。
【図１０】触覚呈示信号および接触位置検出信号を生成する電流印加信号制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す電流印加信号制御処理のフローチャートの続き（Ｓ１１２〜Ｓ１１９）である。
【図１２】図１０に示す電流印加信号制御処理のフローチャートの続き（Ｓ１２０〜Ｓ１２６）である。
【符号の説明】
２０ 擬似触覚呈示装置
２２ 電極切替部
２４ 電流制御部
２４ａ Ｄ／Ａコンバータ
２４ｂ 電圧−電流変換回路
２４ｃ 定電流制御回路
２６ 電気特性検出部
２６ａ インピーダンス計測部
２８ システム制御部（所定領域内電極特定部）
３０ 電極板
３２ 電極（複数の電極）
５０ ディスプレィ装置
５２ 画面
Ｆ 指
α 所定の組合せ電極
β 画像領域（所定の領域）
γ 接触検出領域
Ｉ 電流ループ

Claims (6)

1. 複数の電極を碁盤目状に配し、当該電極間に接触した皮膚に前記電極を介して電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示する擬似触覚呈示装置であって、
   前記碁盤目状に配した複数の電極のうちから選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させる電極切替部と、
   前記所定の組合せ電極の電極間に接触した導電体により当該電極間が導通した場合、当該電極間に電流を印加する電流制御部と、
   前記電流制御部により印加された電流に基づいて前記所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を検出する電気特性検出部と、
   前記複数の電極のうち、所定の領域内に存在する電極を特定する所定領域内電極特定部と、を備え、
   前記所定の領域内の前記電極間に所定値以上の電流を印加し、前記所定の領域外の前記電極間に前記所定値未満の電流を印加することを特徴とする擬似触覚呈示装置。
2. 複数の電極を碁盤目状に配し、当該電極間に接触した皮膚に前記電極を介して電流を印加し、擬似的に触覚刺激を呈示する擬似触覚呈示装置であって、
   前記碁盤目状に配した複数の電極のうち選択される２以上の電極を組み合わせてなる所定の組合せ電極の電極間に電流を印加可能な電流制御部と、
   前記電流制御部により印加された電流に基づいて前記所定の組合せ電極の電極間における電気特性の変化を検出する電気特性検出部と、
   を備えることを特徴とする擬似触覚呈示装置。
3. 前記電気特性検出部は、前記所定の組合せ電極の電極間に流れる電流値の変化または前記電極間のインピーダンスの変化を検出することを特徴とする請求項２記載の擬似触覚呈示装置。
4. 請求項２または３に記載の擬似触覚提示装置において、前記所定の組合せ電極を、前記複数の電極のうちから２以上の電極を組み合わせて選択し、前記所定の組合せ電極の選択位置を経時的に変化させる電極切替部を有することを特徴とする擬似触覚提示装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の擬似触覚提示装置において、前記複数の電極のうち、所定の領域内に存在する電極を特定する所定領域内電極特定部を備え、
   前記所定の領域内の前記電極間に所定値以上の電流を印加し、前記所定の領域外の前記電極間に前記所定値未満の電流を印加することを特徴とする擬似触覚呈示装置。
6. 前記複数の電極は、透明部材で構成され、かつ、画像を表示するディスプレィ装置の画面前面に配置される透明の電極板に担持されており、
   前記所定領域内電極特定部は、前記ディスプレィ装置に表示される画像の位置、大きさまたは範囲に関する情報に基づいて前記所定の領域を特定することを特徴とする請求項１または５に記載の擬似触覚呈示装置。

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