JP2009009487A - 触覚提示装置、及び、触覚提示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、触覚部の操作位置に応じて推力をフィードバックする触覚提示装置、及び、触覚提示方法に関し、触覚部の位置に応じて触覚部に推力を付加することにより操作性を向上させる触覚提示装置、及び、触覚提示方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、触覚部を駆動して、触覚を提示する触覚提示装置であって、触覚部の位置を検出する位置検出部と、位置検出部で検出した位置に応じた推力で前記触覚部を駆動する駆動部とを有し、位置検出部で検出された触覚部の位置に応じて触覚部に働かせる推力の方向及び大きさを制御することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は触覚提示装置、及び、触覚提示方法に係り、特に、触覚部の操作位置に応じて操作者に推力を提示する触覚提示装置、及び、触覚提示方法に関する。

近年、自動車には様々な機器が搭載されている。自動車に搭載されている機器は、機器毎に操作装置が異なるのが現状である。このため、運転者は、操作したい機器毎に操作する操作装置を変える必要があった。

例えば、エアコンを操作するにはエアコン操作用スイッチを操作し、オーディオを操作するにはオーディオ操作用スイッチを操作する必要があった。エアコン操作用スイッチをとオーディオ操作用スイッチとは、一カ所に設けられてはいるものの、異なる操作スイッチであり、運転者は運転中に操作を行う場合には、手探りで必要とする操作を行うための操作スイッチを探り当て、手探りで操作する必要があった。

運転者の操作性を向上させるために車載用入力装置が各種開発されている（例えば、特許文献１−４参照）。この種の車載用入力装置には、操作に応じて振動をフィードバックすることにより視認を行わずに済むようにされたものはあるが、単に、操作が行われたことを振動により認識できるにとどまっていた。

また、操作者に操作状態をフィードバックする入力装置としては、ジョイスティックやマウスなどに力覚をフィードバックすることにより、操作性を向上させた入力装置が種々開発されている（例えば、特許文献５−７参照）。
特開平１１−２７８１７３号公報 特開２０００−１４９７２１号公報 特開２００４−２７９０９５号公報 特開２００５−９６５１５号公報 特開２００６−２６８１５４号公報 特開２００５−２５０９８３号公報 特開平０６−２０２８０１号公報

しかるに、従来の力覚をフィードバックする入力装置は、単に、画面上のポインタの操作位置に応じてジョイススティックの求心力を制御したり、マウスに振動を与たりするものに留まっていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、触覚部の位置に応じて触覚部に推力を付加することにより操作性を向上させる触覚提示装置、及び、触覚提示方法を提供することを目的とする。

本発明は、触覚部を駆動して、操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、前記触覚部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出した位置に応じた推力で前記触覚部を駆動する駆動部とを有し、前記位置検出部で検出された前記触覚部の位置に応じて前記触覚部に働かせる推力の方向及び大きさを制御することを特徴とする。

また、本発明は、操作領域に応じて目標位置を設定し、前記目標位置に向かう方向に推力を働かせるように前記駆動部を制御することを特徴とする。

さらに、本発明は、目標位置を前記操作領域に応じて複数設定し、前記触覚部の位置に応じて前記目標位置を切り換えることを特徴とする。

また、本発明は、目標位置を切り換えてから所定時間経過した後に前記目標位置を元の位置に戻すことを特徴とする。

また、本発明は、触覚部の位置に応じて前記目標位置を操作範囲外に設定することを特徴とする。

また、本発明は、時刻に応じて前記目標位置を変化させることを特徴とする。さらに、本発明は、推力を制限することを特徴とする。

また、本発明は、複数の操作領域を有し、前記複数の操作領域毎に目標位置を設定し、前記操作領域毎に前記触覚部の移動が可能な操作領域を限定することを特徴とする。

また、本発明は、一つの操作領域から他の操作領域に移動するとき、前記他の操作領域が移動できる操作領域のときには、前記一の操作領域と前記他の操作領域との境界で、前記目標位置を前記一つの操作領域に設定された目標位置から前記他の操作領域に設定された目標位置に切り換え、前記他の操作領域が移動できない操作領域のときには、前記目標位置を切り換えないことを特徴とする。

本発明によれば、触覚部の位置に応じて触覚部に働かせる推力の方向及び大きさを制御することにより、触覚部に領域との境界を触覚によって知らせることができる。

図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。

本実施例の機器操作システム１００は、例えば、自動車などに搭載されて、エアコン、オーディオ、カーナビなどの操作対象機器１１４にコマンドを発行し、操作対象機器１１４を制御するためのシステムである。機器操作システム１００は、操作対象機器１１４への指示を行う触覚提示装置１１１と、ホストコンピュータ１１２、ディスプレイ１１３から構成されている。

触覚提示装置１１１について説明する。

図２は触覚提示装置１１１の斜視図、図３は触覚提示装置１１１の分解斜視図、図４は本発明の一実施例の要部のブロック構成図、図５は触覚提示装置１１１の動作説明図を示す。

触覚提示装置１１１は、いわゆる、触覚アクチュエータとよばれるものであり、固定部１２１、操作部１２２、コントローラ１２３から構成されている。触覚提示装置１１１は、例えば、車両のステアリングなどに固定される。触覚提示装置１１１は、固定部１２１に対する操作部１２２の位置情報をホストコンピュータ１１２に出力するとともに、ホストコンピュータ１１２からの駆動情報に応じて操作部１２２がＸ−Ｙ平面上で駆動するデバイスである。

固定部１２１は、フレーム１３１にマグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄをＸ−Ｙ平面上で略円環状に固定した構成とされている。マグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄは板状をなし、各マグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄはＸ−Ｙ平面に直交する方向、矢印Ｚ方向に磁極を有し、また、隣接するマグネットは互いに極性が異なるように配置されている。

操作部１２２は、回路基板１４１にホールＩＣ１４２、及び、コイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ、ドライブ回路１４４を搭載した構成とされている。

ホールＩＣ１４２は、４つのホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄが搭載されている。ホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄは、ドライブ回路１４４に接続されている。

ドライブ回路１４４は、アンプ１５１ａ、１５１ｂ、ＭＣＵ１５２、ドライバＩＣ１５３から構成されている。アンプ１５１ａは、ホール素子１４２ａの出力とホール素子１４２ｃの出力との差分を出力する。ホール素子１４２ａ及びホール素子１４２ｃは、例えば、Ｘ軸方向に配列されている。アンプ１５１ａの出力は、操作部１２２の固定部１２１に対するＸ軸方向の位置に応じた信号となる。

アンプ１５１ｂは、ホール素子１４２ｂの出力とホール素子１４２ｄの出力との差分を出力する。ホール素子１４２ｂ及びホール素子１４２ｄは、例えば、Ｘ軸方向に配列されている。アンプ１５１ｂの出力は、Ｙ軸方向の位置に応じた信号となる。

アンプ１５１ａ、１５２ｂの出力は、ＭＣＵ１５２に供給される。ＭＣＵ１５２は、アンプ１５１ａ、１５２ｂの出力から操作部１２２の固定部１２１に対する位置情報を作成し、ホストコンピュータ１１２に供給する。

また、ＭＣＵ１５２は、ホストコンピュータ１１２から供給される駆動指示に基づいてドライバＩＣ１５３に駆動信号を供給する。

ドライバＩＣ１５３は、ＭＣＵ１５２からの駆動信号に基づいてコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄに駆動電流を供給する。コイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄは、マグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄに対向した配置されている。このとき、コイル１４３ａはマグネット１３２ａとマグネット１３２ｂにまたがって配置され、コイル１４３ｂは、マグネット１３２ｂとマグネット１３２ｃにまたがって配置され、コイル１４３ｃは、マグネット１３２ｃとマグネット１３２ｄにまたがって配置され、コイル１４３ｄは、マグネット１３２ｄとマグネット１３２ａにまたがって配置されている。上記構成によりマグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ及びコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄによりＸ−Ｙ平面上で平行に駆動されるボイスコイルモータが構成される。

これにより、操作部１２１はコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄに駆動電流を流すことによりＸ−Ｙ平面上で平行移動する。

ホストコンピュータ１１２は、触覚提示装置１１１からの位置情報に基づいてディスプレイ１１３の表示及び操作対象機器１１４の動作を制御する。また、ホストコンピュータ１１２は、操作対象機器１１４からの情報に基づいて操作部１２１を駆動する駆動指示を生成し、触覚提示装置１１１に供給する。触覚提示装置１１１は、ホストコンピュータ１１２からの駆動指示に基づいて操作部１２２を駆動する。

次にホストコンピュータ１１２について説明する。

ホストコンピュータ１１２は、マイコンなどから構成されており、オーディオシステム、エアコン、カーナビゲーションシステムなどの操作対象機器１１４と所定のインタフェースを介して通信可能とされており、オーディオシステム、エアコン、カーナビゲーションシステムなどの操作対象機器１１４を統合的に制御可能としている。また、ホストコンピュータ１１２は、ディスプレイ１１３にオーディオシステム、エアコン、カーナビゲーションシステムの操作画面、システムの状態を示す状態画面などを表示する。このとき、ホストコンピュータ１１２は、コントローラ１１２からの供給される触覚提示装置１１１の操作情報によってオーディオシステム、エアコン、カーナビゲーションシステムなどの操作対象機器１１４を制御する。

図６は接触提示システム１００の処理フローチャートを示す。

ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−１で目標位置指定処理が実行され、目標位置指定コマンドを生成する。ホストコンピュータ１１２は、生成した目標位置指示コマンドをコントローラ１２３に供給する。

コントローラ１２３は、ホストコンピュータ１１２から目標位置指定コマンドが提供されると、ステップＳ２−１でドライブ回路１４４から操作部１２２の固定部１２１に対する現在位置情報を取得する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−２で現在位置と目標位置との差異に基づいて推力値計算を行う。推力値計算は、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御などの自動制御方式により行われる。現在位置を目標位置にスムーズに近づけるような推力値を計算する。例えば、現在位置が目標位置まで遠ければ、目標位置に向けて大きな推力が働くように推力値を生成し、現在位置が目標位置に近ければ、推力が小さくなるような推力値を生成する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−３で推力値からコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄに供給する駆動パルスのパルス幅、ＰＷＭ幅を計算し、ステップＳ２−４で駆動パルスをドライブ回路１４４に出力する。

ドライブ回路１４４は、コントローラ１２３から駆動パルスを受信すると、ステップＳ３−１でコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄに駆動パルスに応じた電流を供給する。操作部１２２は、ステップＳ４−１でコイル１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄに発生する磁界とマグネット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄの磁界とが作用して、推力が働く。

以上により、操作部１２２に推力が発生することになる。

次に、ホストコンピュータ１１２で行われる目標位置指定処理について説明する。

図７はホストコンピュータ１１２の目標位置指定処理のフローチャートを示す。

ホストコンピュータ１１２は、まず、ステップＳ１−１１でコントローラ１２３から操作部１２２の現在位置情報を取得する。ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−１２で操作部１２２、すなわち、ディスプレイ１１３に表示される操作画面に表示されるポインタの現在位置が操作画面上に仮想的に予め設定された区切り線を超えたか否かを判定する。

ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−１２で区切り線を越えると、ステップＳ１−１３で目標位置を現在の領域に予め設定されている目標位置に変更し、コントローラ１２３に通知する。なお、目標位置は点、あるいは、線分、あるいは、一定の領域であってもよい。

次に、ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−１４で目標位置が変更されてから一定時間経過したか否かを判定する。ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−１４で一定時間経過すると、ステップＳ１−１５で目標位置を変更前の位置に戻し、コントローラ１２３に通知する。目標位置の変更前の位置は、例えば、予め設定した基準となる所定の位置であってもよい。

以上により、ホストコンピュータ１１２は、操作部１２２、あるいは、操作画面上のポインタの位置に応じて推力を働かせる方向を決定するための目標位置を設定し、コントローラ１２３に通知する。コントローラ１２３は、ホストコンピュータ１１２から通知された目標位置と操作部１２２の現在位置とをから位置のＰＩＤ制御を行う。これによって、操作部１２２に目標位置に向かう推力を働かせることができる。

次に、接触提示システム１００における情報のやり取り、処理について説明する。

図８に接触提示システム１００の動作説明図を示す。

ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−２１で位置情報送信指示をコントローラ１２３に指示する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−２１でホストコンピュータ１１２からコマンドを受信すると、ステップＳ２−２２でホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから信号を読み取り、ステップＳ２−２３でホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから読み取った信号に基づいて操作部１２２の位置座標を取得する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−２４で位置座標をコマンド応答としてホストコンピュータ１１２に通知する。

ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−２２でコントローラ１２３から操作部１２２の位置座標を取得すると、ステップＳ１−２３で前回位置座標と今回位置座標とから操作部１２２の位置が区切り線を越えたか否か判定する。ホストコンピュータ１１２は、ステップＳ１−２３で操作部１２２が区切り線を超えた場合には、ステップＳ１−２４で現在位置座標の領域に設定された目標位置をコマンドに含めてコントローラ１２３に通知する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−２５でホストコンピュータ１１２からコマンドを受信すると、ステップＳ２−２６で再び、ホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから信号を読み取り、ステップＳ２−２７でホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから読み取った信号に基づいて操作部１２２の位置座標を取得する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−２８でコストコンピュータ１１２から通知された目標位置座標及び取得した位置座標に基づいてＰＩＤ制御により推力値を計算する。コントローラ１２３は、ステップＳ２−２９で計算により取得した推力値に基づいてドライバ回路１４４を制御する。これによって、操作部１２２に推力が発生し、位置が移動する。コントローラ１２３は、ステップＳ２−３０で再び、ホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから信号を読み取り、ステップＳ２−３１でホール素子１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄから読み取った信号に基づいて操作部１２２の位置座標を取得する。

コントローラ１２３は、ステップＳ２−３２でコストコンピュータ１１２から通知された目標位置座標及び取得した位置座標に基づいてＰＩＤ制御により推力値を計算する。コントローラ１２３は、ステップＳ２−３３で計算により取得した推力値に基づいてドライバ回路１４４を制御する。

なお、ステップＳ２−２７〜Ｓ２−３３は、コントローラ１２３による目標位置制御であり、ホストコンピュータ１１２からの指示によらず、操作部１２２の位置座標を取得し、それに応じて随時推力を変更する動作である。なお、本実施例では、ステップＳ１−２１〜Ｓ１−２４でホストコンピュータ１１２が操作部１２２の位置座標を取得し、取得した操作部１２２の位置座標に基づいて目標位置座標を変更したが、コントローラ１２３に目標位置座標を保持していれば、ホストコンピュータ１１２からの指示によらず、今トーら１２３の内部で取得した操作部１２２の位置座標に基づいて目標位置座標を変更することができる。

次に、操作部１２２の駆動方法について説明する。

図９は操作部１２２の駆動方法の一例の動作説明図を示す。図９（Ａ）は操作画面、図９（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。
同図中、Ｌ1は操作領域Ａ１の目標位置、Ｌ2は操作領域Ａ2の目標位置を示しており、Ｌ0は操作領域Ａ1と操作領域Ａ2との区切り（境界）位置を示している。

コントローラ１２３は、図９（Ａ）に示すようにポインタＰが区切り位置Ｌ0を超えると、目標位置をＬ1からＬ2、又は、Ｌ2からＬ1に切り換える。なお、ポインタＰは、画面上の操作部１２２の操作位置に応じた位置に表示されている。

例えば、ポインタＰが操作領域Ａ1にあり、区切り位置Ｌ0を超えて操作領域Ａ2に移動すると、目標位置がＬ1からＬ2に切り替わり、操作部１２２が操作領域Ａ2にあり、区切り位置Ｌ0を超えて操作領域Ａ1に移動すると、目標位置がＬ2から目標位置Ｌ1に切り替わる。

目標位置が切り替わることにより、操作部１２２に働く推力が図９（Ｂ）に示すように変化する。図９（Ｂ）に示すようにポインタＰが操作領域Ａ1内にあるときに目標位置Ｌ1に存在するときには推力は働かず、また、目標位置Ｌ1から離れると目標位置Ｌ1に向かう推力が働き、また、目標位置Ｌ1からの距離に応じて推力が大きくなる。

同様に、ポインタＰが操作領域Ａ2内にあるときに目標位置Ｌ2に存在するときには推力は働かず、また、目標位置Ｌ2から離れると目標位置Ｌ2に向かう推力が働き、また、目標位置Ｌ2からの距離に応じて推力が大きくなる。

以上により、ユーザは、操作部１２２を操作するとき、ポインタＰが区切り位置Ｌ0を横切るときに、壁があるように触覚する。これによって、操作領域Ａ1からＡ2、又はＡ2からＡ1に切り替わったことを認識できる。

図１０は操作部１２２の駆動方法の第１変形例の第１の動作状態の動作説明図、図１１は操作部１２２の駆動方法の第１変形例の第２の動作状態の動作説明図を示す。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）は操作画面、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。同図中、Ｌ10は、区切り位置、Ｌ11は操作領域Ａ11の目標位置、Ｌ12は操作領域Ａ12の目標位置を示している。

図１０はポインタＰが操作領域Ａ12に存在する第１の動作状態を示している。第１の動作状態では、目標位置がＬ10に設定される。目標位置がＬ10に設定された状態では、操作領域Ａ12の矢印Ｘ方向の長さが操作領域Ａ11の矢印Ｘ方向の長さに比べ大きく設定されている。これによって、操作領域Ａ12における操作を容易に行えるようになる。

また、操作領域Ａ12の推力の最大値ＰＷ2を操作領域Ａ11の推力の最大値ＰＷ1より大きくなるように設定している。これによって、操作部１２２に対して操作を行おうとしている操作領域Ａ12の目標位置Ｌ12方向に向かって大きな推力が働くので操作を確実に行えるようになる。

また、第１の動作状態から、操作領域Ａ11で操作を行うべく、操作部１２２の操作によりポインタＰを操作領域Ａ11内に移動させると、目標位置がＬ20からＬ10に切り換えられ、図１１に示すような第２の動作状態に遷移する。

第２の動作状態では、操作領域Ａ11の矢印Ｘ方向の長さが操作領域Ａ12の矢印Ｘ方向の長さに比べ大きく設定されている。これによって、操作領域Ａ11における操作を容易に行えるようになる。

また、操作領域Ａ11の推力の最大値ＰＷ1を操作領域Ａ12の推力の最大値ＰＷ2より大きくなるように設定している。これによって、操作部１２２に対して操作を行おうとしている操作領域Ａ11の目標位置Ｌ11方向に向かって大きな推力が働くので操作を確実に行えるようになる。また、操作領域Ａ11、Ａ12との境界での推力の変化が大きくなるので、操作領域の変更を確実に認識できる。

また、本変形例によれば、操作領域Ａ11と操作領域Ａ12とで目標位置Ｌ11、Ｌ12方向に働く推力の大きさが異なることになる。よって、ユーザは、操作部１２２に働く推力の違いによって、操作領域Ａ11、Ａ12を認識できるようになる。

図１２は、操作部１２２の駆動方法の第２変形例の動作説明図を示す。図１２（Ａ）は操作画面、図１２（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。また、同図中、図９と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例は、図９に示す駆動方法において、矢印Ｘ方向両端部での推力を制限値ｐ0に制限したものである。

本変形例によれば、操作領域Ａ1と操作領域Ａ2との区切り位置Ｌ0方向に働く推力は大きくなり、両端方向に働く推力は制限値ｐ0に制限されるため、操作領域の変更を確実に認識できる。

図１３は、操作部１２２の駆動方法の第３変形例の動作説明図を示す。図１３（Ａ）は操作画面、図１３（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。同図中、Ａ41、Ａ42は操作領域、Ａ43は画面切り換え領域、Ｌ40は操作領域Ａ41と操作領域Ａ42との区切り位置、Ｌ43は操作領域Ａ41と画面切り換え領域Ａ43との区切り位置、Ｌ41は操作領域Ａ41の目標位置、Ｌ42は操作領域Ａ42の目標位置、Ｌ44は画面切り換え領域Ａ43の目標位置を示している。

本変形例は、操作領域Ａ1の矢印Ｘ2方向の端部に画面切り換え領域Ａ43を設けた構成とされている。ポインタＰを画面切り換え領域Ａ43に移動させると、操作画面が切り替わり、異なる操作画面で操作を行うことができるようになる。このとき、画面切り換え領域Ａ43では、目標位置がＬ44に切り替わる。なお、図１３（Ｂ）に示すように画面切り換え領域Ａ43における目標位置Ｌ44に向かう推力の傾きは、他の領域Ａ41、Ａ42と同じとなるように設定されている。このため、画面切り換え領域Ａ43における目標位置Ｌ44に向かう推力の大きさは、他の領域Ａ41、Ａ42に比べて小さくなっている。

例えば、オーディオ用の音量、バランスなどの操作画面であったものがエアコンの温度、風量などを操作するための画面に切り替わる。

図１４は、操作部１２２の駆動方法の第４変形例の動作説明図、図１５は、操作部１２２の駆動方法の第４変形例の動作説明図を示す。図１４（Ａ）、図１５（Ａ）は操作画面、図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。なお、同図中、図１３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

第３変形例では、領域によらず、推力波形の傾きが同じになっており、画面切り換え領域Ａ43の矢印Ｘ方向の長さが小さいため、画面切り換え領域Ａ43で目標位置Ｌ44に向かって働く推力は小さかった。このため、十分な操作感が得られない。

そこで、本変形例では、画面切り換え領域Ａ43の目標位置をＬ45に設定する。目標位置Ｌ45は、画面切り換え領域Ａ43の外部に仮想的に設定された位置である。目標位置をＬ45に設定することによって、図１４（Ｂ）に示すように、操作領域Ａ41、Ａ42と同じ最適な推力波形が得られ、画面切り換え領域Ａ43でも操作領域Ａ41、Ａ42と同等な推力が得られる。よって、画面切り換え操作を確実に認識できるようになる。

また、一定時間経過後、図１５に示すように画面切り換え領域Ａ43の目標位置を元の目標位置である操作領域Ａ41の目標位置Ｌ41に変更するようにしてもよい。これによって、画面切り換え後、操作部１２２を自動的に操作領域に戻すことができ、操作性を向上させることができる。

なお、本実施例では、画面切り換え領域Ａ43における推力波形の傾斜を操作領域Ａ41、Ａ42と同等にしたが、画面切り換え領域Ａ43における推力波形の傾斜を操作領域Ａ41、Ａ42の推力波形の傾斜より大きくすることにより、画面切り換え領域Ａ43においても大きな推力が得られるようにしてもよい。

図１６乃至図１９は、操作部１２２の駆動方法の第５変形例の動作説明図を示す。図１６（Ａ）は操作画面、図１６（Ｂ）は位置に応じた推力の大きさを示している。

本変形例は、多数、例えば、９個の操作領域Ａ51〜Ａ59を設定し、ポインタＰの位置に応じて目標位置を設定することにより、操作領域間の移動に制限をかけるようにしたものである。例えば、図１６（Ａ）に二重線で示す操作領域間でのみ移動可能され、図１６（Ｂ）に矢印で示す移動により目標位置が変更されるように構成されている。

ここで、例えば、図１７（Ａ）に示すように、ポインタＰが破線で示すように操作領域Ａ57から操作領域Ａ54に移動した場合、操作領域Ａ57からは操作領域Ａ54への移動は禁止されているので、目標位置は操作領域Ａ57の目標位置Ｌ57に保持され、操作部１２２には目標位置Ｌ57に向かう推力が発生する。

また、図１７（Ｂ）に示すように、ポインタＰが破線で示すように操作領域Ａ57から操作領域Ａ51に移動した場合、操作領域Ａ57から直接操作領域Ａ51への移動は禁止されているので、目標位置は操作領域Ａ57の目標位置Ｌ57に保持され、操作部１２２には目標位置Ｌ57に向かう推力が発生する。

さらに、図１８（Ａ）に示すように、ポインタＰが破線で示すように操作領域Ａ57から操作領域Ａ58を通らずに操作領域Ａ55に移動した場合、操作領域Ａ57から操作領域Ａ55へは直接移動でないので、目標位置は操作領域Ａ57の目標位置Ｌ57に保持され、操作部１２２には目標位置Ｌ57に向かう推力が発生する。

また、図１８（Ｂ）に示すように、ポインタＰが破線で示すように操作領域Ａ57から操作領域Ａ58に移動した場合、操作領域Ａ57から操作領域Ａ58への移動は許可されているので、目標位置は操作領域Ａ57の目標位置Ｌ57から操作領域Ａ58の目標位置Ｌ58に移動し、操作部１２２には目標位置Ｌ58に向かう推力が発生する。

さらに、図１９に示すように、ポインタＰが破線で示すように操作領域Ａ57から操作領域Ａ58を通って、操作領域Ａ55に移動した場合、操作領域Ａ57から操作領域Ａ58、及び、操作領域Ａ58から操作領域Ａ55への移動は許可されているので、目標位置は操作領域Ａ57の目標位置Ｌ57から操作領域Ａ55の目標位置Ｌ55に移動し、操作部１２２には目標位置Ｌ55に向かう推力が発生する。

以上のようにして、操作者に良好な操作感を与えることができる。

なお、第３、第４変形例では、領域Ａ43を画面切り換え領域として用いた場合について説明しているが、領域Ａ43の使用目的はこれに限定されるものではない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 触覚提示装置１１１の斜視図である。 触覚提示装置１１１の分解斜視図である。 本発明の一実施例の要部のブロック構成図である。 触覚提示装置１１１の動作説明図を示す。 接触提示システム１００の処理フローチャートを示す。 ホストコンピュータ１１２の目標位置指定処理のフローチャートである。 接触提示システム１００の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の一例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第１変形例の第１の動作状態の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第１変形例の第２の動作状態の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第２変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第３変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第４変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第４変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第５変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第５変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第５変形例の動作説明図である。 操作部１２２の駆動方法の第５変形例の動作説明図である。

符号の説明

１００ 触覚提示システム
１１１ 触覚提示装置、１１２ ホストコンピュータ、１１３ ディスプレイ
１１４ 操作対象機器
１２１ 固定部、１２２ 操作部、１２３ コントローラ
１３１ フレーム、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ マグネット
１４１ 回路基板、１４２ ホールＩＣ
１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄ ホール素子
１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１４３ｄ コイル、１４４ コントローラ
１５１ａ、１５１ｂ アンプ、１５２ ＭＣＵ、１５３ ドライバ

Claims (18)

1. 触覚部を駆動して、操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、
   前記触覚部の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部で検出された位置に応じた推力で前記触覚部を駆動する駆動部と、
   前記位置検出部で検出された前記触覚部の位置に応じて前記触覚部に働かせる推力の方向及び大きさを制御する制御部とを有する触覚提示装置。
2. 前記制御部は、操作領域に応じて目標位置を設定し、前記目標位置に向かう方向に推力を働かせるように前記駆動部を制御する請求項１記載の触覚提示装置。
3. 前記制御部は、前記目標位置を前記操作領域に応じて複数設定し、
   前記触覚部の位置に応じて前記目標位置を切り換える請求項２記載の触覚提示装置。
4. 前記制御部は、前記目標位置を切り換えてから所定時間経過した後に前記目標位置を元の位置に戻す請求項３記載の触覚提示装置。
5. 前記制御部は、前記触覚部の位置に応じて前記目標位置を操作範囲外に設定する請求項２乃至４のいずれか一項記載の触覚提示装置。
6. 前記制御部は、時刻に応じて前記目標位置を変化させる請求項１乃至５のいずれか一項記載の触覚提示装置。
7. 前記制御部は、前記推力を制限する請求項１乃至６のいずれか一項記載の触覚提示装置。
8. 前記制御部は、複数の操作領域を有し、
   前記複数の操作領域毎に目標位置を設定し、
   前記操作領域毎に前記触覚部の移動が可能な操作領域を限定する請求項２記載の触覚提示装置。
9. 前記制御部は、一つの操作領域から他の操作領域に移動するとき、前記他の操作領域が移動できる操作領域のときには、前記一の操作領域と前記他の操作領域との境界で、前記目標位置を前記一つの操作領域に設定された目標位置から前記他の操作領域に設定された目標位置に切り換え、
   前記他の操作領域が移動できない操作領域のときには、前記目標位置を切り換えない請求項８記載の触覚提示装置。
10. 触覚部を駆動して、操作者に触覚を提示する触覚提示装置の触覚提示方法であって、
    前記触覚部の位置を検出する位置検出部と、
    前記位置検出部で検出した位置に応じた推力で前記触覚部を駆動する駆動部とを有し、
    前記位置検出部で検出された前記触覚部の位置に応じて前記触覚部に働かせる推力の方向及び大きさを制御する触覚提示装置の触覚提示方法。
11. 操作領域に応じて目標位置を設定し、前記目標位置に向かう方向に推力を働かせるように前記駆動部を制御する請求項１０記載の触覚提示方法。
12. 前記目標位置を前記操作領域に応じて複数設定し、
    前記触覚部の位置に応じて前記目標位置を切り換える請求項１１記載の触覚提示方法。
13. 前記目標位置を切り換えてから所定時間経過した後に前記目標位置を元の位置に戻す請求項１２記載の触覚提示方法。
14. 前記触覚部の位置に応じて前記目標位置を操作範囲外に設定する請求項１０乃至１３のいずれか一項記載の触覚提示方法。
15. 時刻に応じて前記目標位置を変化させる請求項１０乃至１４のいずれか一項記載の触覚提示方法。
16. 前記推力を制限する請求項１０乃至１５のいずれか一項記載の触覚提示方法。
17. 複数の操作領域を有し、
    前記複数の操作領域毎に目標位置を設定し、
    前記操作領域毎に前記触覚部の移動が可能な操作領域を限定する請求項１１記載の触覚提示方法。
18. 一つの操作領域から他の操作領域に移動するとき、前記他の操作領域が移動できる操作領域のときには、前記一の操作領域と前記他の操作領域との境界で、前記目標位置を前記一つの操作領域に設定された目標位置から前記他の操作領域に設定された目標位置に切り換え、
    前記他の操作領域が移動できない操作領域のときには、前記目標位置を切り換えない請求項１７記載の触覚提示方法。

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