JP2007531095A - タッチ式インターフェース - Google Patents

Abstract

本発明によるタッチ式インターフェースは、使用者の指の肉厚部分によって触知できる複数のピン（４）がなす層（５）を具備している。複数のピン（４）は、回転可能なものとして、なおかつ、適切なシステムを使用することによってそれらピンどうしの間隔を調節可能なものとして、具現されている。複数のピンには、様々な触感をシミュレートし得るよう、複数のエッジを設けることができる。

Description

本発明は、タッチ式（あるいは、触覚式）インターフェースに関するものである。

例えば、そのようなインターフェースは、シミュレーションや、または、仮想環境技術、において使用される。そのようなインターフェースを使用することにより、例えば、操作者は、特定の触覚を感じることができる。様々なタイプのインターフェースが、存在する。本明細書においては、限りなく現実的な接触印象を与え得るインターフェースについて、また、とりわけ、ざらついた表面や他の凹凸表面といったような表面の探索について、説明する。

公知のインターフェースは、非特許文献１に記載されているように、１つのネットワークを形成するようにして配置された複数のアクチュエータを備えているとともに、複数の先端が上向きとされており、これにより、インターフェース上に配置された操作者の指の肉厚部分に対して接触することができる。アクチュエータは、指の肉厚部分に対して様々な力や様々な動きを印加することによって、凹凸表面に対して接触しているかのような幻想を与える。各アクチュエータの周期的な動きは、マトリクスによって生成された凹凸パターンを移動させることができ、仮想表面上における指の動きをシミュレートすることができる。接触印象は、うまく再現される。しかしながら、このインターフェースは、多数のアクチュエータを使用しているために、かなり複雑なものである。さらに、力や動きを正確な値に調節することが困難でもある。

また、携帯式のインターフェースが存在する（非特許文献２）。このインターフェースにおいては、単一のロールが、指の肉厚部分の下に配置される。そして、このロールが、指に対して平行な軸線回りに回転駆動され、これにより、皮膚に対して横方向の力が印加される。このようなインターフェースは、表面上において指を移動させることによって生成される印象をシミュレートするのに好適である。しかしながら、凹凸や触感の感触を生成するには、適していない。
"Electromagnetically Driven High-Density Tactile Interface Based on a Multi-Layer Approach", by Benali-Khoudja et al., MHS, pp. 147-152, Nagoya (Japan) 2003 "Exos slip display research and development" by Chen and Marcus, DSC, vol. 55-1, Dynamic Systems and Control, volume 1, ASME 1994

本発明の主題は、非特許文献１の場合と同様に様々な印象を与え得るようなインターフェースでありながらも、構成がより単純化されているような、なおかつ、調整がより容易であるような、インターフェースである。

一般的な形態においては、本発明による新規なインターフェースは、それぞれ対応する支持体上に取り付けられている好ましくは互いに平行なものとして取り付けられている一列をなす複数の回転ピンであるとともに、使用者が指をその上面上に配置することとなる層を形成している一列をなす複数の回転ピンと；支持体どうしの間隔を調節するための間隔調節機構と；を具備している。

複数のピンがなす層は、２次元的マトリクスとして配置された複数のアクチュエータの場合と比較して、実に様々な触覚的印象をもたらすことができる。インターフェース制御システムとして、２つの可能な調節手段が存在する。支持体の間隔が可変であることにより、表面の様々な触感をシミュレートすることができる。ピンの回転速度を異なる速度へと変更し得ることにより、シミュレーション対象をなす表面上における動きの印象を再現することができる。

複数のピンには、様々なエッジを設けることができる。これにより、シミュレーション対象をなす様々な触感を強調することができ、特に、凹凸の頻度に関する様々な触感を強調することができる。

インターフェースに関する格別に有利な実施形態は、支持体が、案内路上をスライドするものとされ、なおかつ、間隔調節機構が、支持体とこれら支持体に関する駆動手段との間に、平行六面体構成の連結構造を備えている場合に、得られる。

他の有利な構成は、インターフェースが、支持体を可動状態でもって支持しているフレームと；このフレーム上に固定された少なくとも１つのピン駆動用モータと；このモータと複数のピンとの間に設置されたトランスミッションと；を具備し、トランスミッションが、モータに対して隣接した第１ユニバーサルジョイントと、ピンに対して隣接した第２ユニバーサルジョイントと、これら第１および第２ユニバーサルジョイントの間に配置された伸縮式伝達バーと、を備えていることを特徴としている。

最後に、インターフェースは、複数のピンがなす層の下方に配置された温度変更モジュールを具備することができる。これにより、使用者は、熱に関する印象を感じることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１には、本発明の一実施形態が斜視図によって示されている。基本的に、図１は、インターフェース機構を取り囲むケーシング１を示している。ケーシング１の上面上には、中央凹所２が形成されている。この中央凹所２上に、使用者が指を置くようになっている。凹所２の中央の切欠３は、複数のピン４を露出させている。複数のピン４は、後述するように、触感に関するシミュレーションをもたらすものである。

図２は、ケーシング１を取り外した状態で、インターフェースを示している。複数のピン４は、互いに平行なものとして配置されている。これにより、水平層５を形成している。複数のピン４は、約１ｍｍといったような小さな直径を有しているとともに、１．５ｍｍ〜３ｍｍという範囲の可変間隔（あるいは、可変とされたｃ／ｃ間隔）を有している（したがって、ピン４どうしは、かなり近接している）。複数のピン４は、それぞれ対応する支持体６上に取り付けられている。各支持体６は、ベース７と、一対をなす起立部８と、を有している。各ピン４は、図示していないベアリングを介して、起立部８の端部どうしの間で回転することができる。起立部８は、ネットワークの中心に向けて収束するようにして、傾斜している。これにより、支持体６のベース７は、ピンどうしが互いに接近しているにしても、ピン４よりも幅が広いものとすることができる。したがって、より頑丈なものとすることができる。複数のピン４は、斜めトランスミッション１０を使用して、モータ９によって回転駆動される。斜めトランスミッション１０を使用する理由は、モータ９の直径がピン４の直径よりも大きいからである。斜めトランスミッション１０は、モータ９に対して隣接した第１ユニバーサルジョイント１１と、入れ子式バー（あるいは、伸縮式バー）１２と、ピン４に対して隣接した第２ユニバーサルジョイント１３と、を備えている。図示の実施形態においては、複数のピン４を、互いに独立に制御することができる。この構成は、必須ではなく、１つの共通のモータを使用してすべてのトランスミッション１０を制御することができる。例えば、プーリと、単一のモータに対して付設されたベルト手段と、を使用することによって、すべてのトランスミッション１０を制御することができる。この場合、各ピンの速度比は、一定である。モータ９とトランスミッション１０とは、それらのサイズのために、複数のピン４がなす層５の両サイドに配置されている。モータ９は、フレーム１４上に固定されている。支持体６のベース７には、貫通穴が形成されている。平行なスライド部材１５が、それら貫通穴内を貫通している。スライド部材１５は、フレーム１４上に固定されている。複数のベース７が、スライド部材上にわたってスライドすることにより、支持体６は、フレーム１４上において可動とされてい
る。スライド部材１５の端部に挿入されたスプリング１６は、支持体６を、中央位置に戻るように引っ張っている。しかしながら、複数の支持体６のうちの、中央に位置している１つの支持体は、係止体や同様の手段を使用することによって、スライド部材１５に沿った方向において、保持されている。

図３は、支持体６を示す底面図である。図示の機構は、平行六面体システム１７を備えている。平行六面体システム１７は、複数のブランチ１８から構成されている。ブランチ１８どうしは、それぞれの端部のところにおいて互いに関節結合されている。各ブランチ１８は、それぞれの中央位置のところにおいては、回転中心１９によってそれぞれ対応する支持体６に対して関節結合されている。さらに、ブランチ１８は、互いに逆向きの傾斜状況とされた２つの層を構成しており、それぞれの関節結合によって組み立てられており、これにより、単一の閉塞した破線を形成している。２つの支持体６が互いに離間されたときには、平行六面体が開き、すべての他の支持体６も、また、互いに離間する向きにどうする。したがって、１つの共通の機構を使用することによって、すべてのピン４の間隔を調節することができる。図２に示すように、モータ２０が、ウォームネジ２１を駆動し、これにより、１つの支持体６に対して固定されたナット２２が駆動される。

複数のピン４は、剛直なネジ山から、または、小さなロッドから、構成することができる。ピンは、円形横断面形状を有することができる、あるいは、好ましくは、ピンは、複数のエッジすなわち条痕を有することができる。これにより、何らかの凹凸表面や、何らかの表面状況を、シミュレートすることができる。ピン４は、星形形状または多角形形状をなす横断面形状を有することができる。複数のピンは、様々なピン４からなる複数組をなすものとすることができる。また、ピンを交換することによって、インターフェースの各サービスに関して最も適切な組をなす複数のピンを使用することができる。

タッチ式インターフェースに対して、さらに、加熱モジュールを、付設することができる。これにより、仮想表面上において、温度差をシミュレートすることができる。図４に示すように、ペルチェ効果に基づいて機能するプレート２７を設けることができる。このプレート２７は、層５の下方に配置される。関連する放熱器２８を、フレーム１４に対して固定することができる。放熱器２８は、熱の放散を補助する。

本発明によるタッチ式インターフェースの利点に注目されたい。本発明によるタッチ式インターフェースにおいては、様々な形状や様々なプロファイルや様々な横断面形状のものへと、複数のピンを容易に変更することができる。さらに、ピンの回転速度やピンどうしの間隔も、容易に変更することができる。

本発明によるタッチ式インターフェースを示す斜視図である。 本発明によるインターフェースを、外側ケーシングを取り外した状態で示す斜視図である。 ピン離間機構を示す斜視図である。 本発明による格別の見地を示す斜視図である。

符号の説明

４ ピン、回転ピン
５ 層
９ モータ
１０ トランスミッション
１４ フレーム

Claims (6)

1. タッチ式インターフェースであって、
   それぞれ対応する支持体上に取り付けられている一列をなす複数の回転ピン（４）であるとともに、使用者が指の肉厚部分をその上面上に配置することとなる層（５）を形成している一列をなす複数の回転ピン（４）と；
   前記支持体どうしの間隔を調節するための間隔調節機構（６）と；
   を具備していることを特徴とするタッチ式インターフェース。
2. 請求項１記載のタッチ式インターフェースにおいて、
   前記複数のピンが、互いに平行なものとされていることを特徴とするタッチ式インターフェース。
3. 請求項１または２記載のタッチ式インターフェースにおいて、
   前記複数のピンには、エッジが設けられていることを特徴とするタッチ式インターフェース。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチ式インターフェースにおいて、
   前記支持体が、案内路上をスライドするものとされ、
   前記間隔調節機構が、前記支持体とこれら支持体に関する駆動手段との間に、平行六面体構成の連結構造を備えていることを特徴とするタッチ式インターフェース。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチ式インターフェースにおいて、
   前記支持体を可動状態でもって支持しているフレーム（１４）と；
   このフレーム上に固定された少なくとも１つのピン駆動用モータ（９）と；
   このモータと前記複数のピンとの間に設置されたトランスミッション（１０）と；
   を具備し、
   前記トランスミッション（１０）が、
   前記モータに対して隣接した第１ユニバーサルジョイントと、
   前記ピンに対して隣接した第２ユニバーサルジョイントと、
   これら第１および第２ユニバーサルジョイントの間に配置された伸縮式伝達バーと、
   を備えていることを特徴とするタッチ式インターフェース。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチ式インターフェースにおいて、
   前記複数のピンがなす前記層の下方に配置された温度変更モジュールを具備していることを特徴とするタッチ式インターフェース。

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