JP2014167775A - Tactile sensation presentation device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触覚呈示装置および電子機器に関する。 The present invention relates to a tactile sense presentation device and an electronic apparatus.
触覚子の一端が取り付けられた形状記憶合金に対するパルス電圧のオンオフを制御し、制御に応じた形状記憶合金の伸縮によって触覚子を振動させることにより、触覚子の他端に接触している操作者に触覚を与える装置が知られている(特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2008−262478号公報
An operator in contact with the other end of the tactile sensation by controlling on / off of the pulse voltage with respect to the shape memory alloy to which one end of the tactile sensation is attached and vibrating the tactile sensation by expansion and contraction of the shape memory alloy according to the control. A device for giving a tactile sensation is known (see Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-262478
振動による連続的な変化を感じさせるのではなく、へこみ感といった定常的な感触を、操作者の操作箇所に応じて与えることができなかった。 Rather than letting it feel a continuous change due to vibration, it was not possible to give a steady feel such as a dent feeling according to the operation location of the operator.
本発明の第1の態様における触覚呈示装置は、少なくとも操作者の接触面側が弾性体によって形成された基材と、基材に巻き付けられ、区分された複数の通電部に対して選択的に通電して収縮させるように電源とグランドが接続されている形状記憶合金とを備える。 The tactile sensation providing apparatus according to the first aspect of the present invention is configured to selectively energize a base material in which at least an operator's contact surface side is formed of an elastic body, and a plurality of energized sections that are wound around the base material and divided. And a shape memory alloy to which a power source and a ground are connected so as to be contracted.
本発明の第2の態様における電子機器は、上記の触覚呈示装置を備える。なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 An electronic device according to a second aspect of the present invention includes the above-described tactile sense presentation device. It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
本実施形態における以下の各実施例に係る触覚呈示装置は、線状に加工された形状記憶合金の収縮、伸長を利用して、接触する操作者の指等に凹凸感を付与する装置である。収縮する形状記憶合金が弾性部材に食い込むと、弾性部材は形状記憶合金に沿って溝状に締め付けられ、弾性部材に接触している操作者は、当該溝状の変形をへこみ感(凹状感)として感知する。また、収縮が解除されて伸長すると元の平面に戻るので、へこみ感は解消する。形状記憶合金の収縮、伸長は、当該形状記憶合金への通電により制御する。形状記憶合金に通電すると、当該形状記憶合金は、発生する熱により収縮する。通電を停止すると放熱して元の長さまで伸長する。ここで、「形状記憶合金が弾性部材に食い込む」とは、形状記憶合金が、弾性部材を弾性破壊することなく、弾性体を変形させ、弾性部材に沈み込むことである。形状記憶合金が弾性部材に食い込むことによって、当該弾性部材は物理的な形状としての溝が一定時間にわたって形成される。このように形成された溝は、その一定時間にわたって、操作者に溝としてのへこみ感を知覚させることができる。すなわち、触覚呈示装置は、操作者へ、形成された形状をそのような形状として感じさせる定常的なへこみ感を知覚させることができる。 The tactile sensation presenting apparatus according to each of the following examples in the present embodiment is an apparatus that imparts a sense of unevenness to the operator's finger or the like that makes contact using the contraction and extension of the shape memory alloy processed into a linear shape. . When the shrinking shape memory alloy bites into the elastic member, the elastic member is tightened in a groove shape along the shape memory alloy, and the operator who is in contact with the elastic member feels the groove-like deformation depressed (concave feeling). Sense as. Further, when the contraction is released and the film expands, the original plane is restored, and the dent feeling is eliminated. Shrinkage and elongation of the shape memory alloy are controlled by energizing the shape memory alloy. When the shape memory alloy is energized, the shape memory alloy shrinks due to the generated heat. When energization is stopped, the heat is dissipated and extended to the original length. Here, “the shape memory alloy bites into the elastic member” means that the shape memory alloy deforms the elastic body and sinks into the elastic member without elastically destroying the elastic member. When the shape memory alloy bites into the elastic member, the elastic member is formed with a groove as a physical shape over a certain period of time. The groove formed in this way can make an operator perceive a dent feeling as a groove over a certain period of time. That is, the tactile sensation providing apparatus can make the operator perceive a steady dent feeling that makes the formed shape feel as such a shape.
なお、形状記憶合金の線径、弾性部材の素材などの選択によっては、急峻な溝形状を実現することもできる。接触する指に対する溝幅を一定の割合以下に調整すれば、物理的な形状が溝形状であっても、操作者は生体反応として凸状に感じる場合があることが知られている。したがって、以下の各実施例における触覚呈示装置は、へこみ感を付与することを前提として説明するが、形状記憶合金の線径などの選択によってはつばくみ感(凸状感)を付与することもできることに留意すべきである。以下に、各実施例の構成と特徴を順次説明する。 A steep groove shape can also be realized depending on the selection of the shape memory alloy wire diameter, the material of the elastic member, and the like. It is known that if the groove width with respect to the touching finger is adjusted to a certain ratio or less, even if the physical shape is a groove shape, the operator may feel convex as a biological reaction. Therefore, although the tactile sensation presentation apparatus in each of the following embodiments will be described on the premise that it gives a dent feeling, depending on the selection of the shape memory alloy wire diameter, etc., it may also give a feeling of tingling (convex feeling). It should be noted that it can be done. Hereinafter, the configuration and characteristics of each embodiment will be described in order.
図1は、第1実施例に係る触覚呈示装置100を説明する説明図である。図1(a)は、結線構造を単純化して示した斜視図であり、図1(b)は、一部が変形した状態を示す側面図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a tactile
基材110は、操作者の指が接触する側を構成する弾性体111と、弾性体111を支持、固定する支持体112とを含む。弾性体111は、弾力のある半円筒形を成し、例えば絶縁性のシリコンゴムにより形成されている。支持体112は、弾性体111よりも高硬度素材である例えばポリカーボネイトにより、板状に形成されている。図示するように、弾性体111のうち円筒軸を含む平面と、支持体112の板面とが、後述する圧力センサ130を部分的に挟み込んで重ね合わされ、例えば接着剤により固定されている。
The
SMA(Shape Memory Alloy)線120は、例えばチタンとニッケルの合金を線状に加工した形状記憶合金である。SMA線120は、円筒軸方向に予め定められた周期間隔となるように、基材110の表面に巻き付けられている。周期間隔は、操作者の指が弾性体111に接触する約10mm四方を少なくとも一ラインが交差するように、すなわち10mm以下に定められることが好ましい。
The SMA (Shape Memory Alloy)
本実施例においては、SMA線120が基材110を1周するごとに、電源線150とグランド線160が交互に接続されている。また、それぞれの電源線150にはスイッチ140が接続されており、それぞれのスイッチ140にはアドレス線170が接続されている。アドレス線170は、選択回路に接続されており、選択回路は、アドレス線170を介して、任意のスイッチ140の開閉を実行する。
In this embodiment, the
アドレス線170を介してあるスイッチ140が閉じられると、当該スイッチ140が接続されている電源線150から、一周前のグランド線160までと一周先のグランド線160までの2周分のSMA線120に電流が流れる。すると、当該2周分のSMA線120が収縮して弾性体111に食い込み、弾性体111は溝状にへこむ。具体的には、図1(b)に示すように、SMA線120によって締め付けられた部分は半円筒形の頂点部において溝状にΔdだけ沈み込み、これに応じてその周囲も全体的に窪む。
When a
一方、スイッチ140が開いた状態であれば、当該スイッチ140が接続されている電源線150から、一周前のグランド線160までと一周先のグランド線160までの2周分のSMA線120には電流が流れない。したがって、当該2周分のSMA線120は収縮することなく、したがって、弾性体111もへこむことがない。
On the other hand, if the
弾性体111は、SMA線120の収縮により上記のように変形するが、支持体112は、剛性の高い板状部材であるので、SMA線120が収縮しても変形することはない。したがって、弾性体111のうち支持体112に隣接する部分においてはそれほど収縮力を受けず、支持体112から離れた上記の頂点部近傍が最も収縮力を受ける。すなわち、弾性体111は、操作者の接触が想定される頂点部近傍が最も変位する。
The
このように、触覚呈示装置100は、グランド線160が接続されるSMA線120の2周分ごとに区分される。換言すれば、SMA線120は、その巻き付け周期において2周分ごとに区分されて、それぞれが通電部を構成していると言える。すなわち、電源線150とスイッチ140は、それぞれの通電部ごとにひとつずつ設けられ、それぞれの通電部は、選択回路によるスイッチ140の選択に応じて、選択的かつ独立的に収縮することができる。
As described above, the tactile
なお、ここで言う巻き付け周期は、SMA線120を基材110に対して螺旋状に1周させた場合を1周期とする繰り返し単位である。また、一周の起点と終点の巻き軸方向に対する距離を1ピッチとする。本実施例においては、2周期ごとにSMA線120をグランド線160と接続して、ひとつの通電部を2周期で構成したが、例えば10周期、100周期で構成しても良い。この場合、ピッチを狭くすれば、すなわちSMA線120を密に巻回すれば、食い込む溝幅を広くしたり、ギザギザ状の溝にしたりすることもできる。
In addition, the winding period said here is a repeating unit which makes one cycle the case where the
なお、このようにグランド線160が接続される単位ごとに通電部が構成されている場合は、互いに隣接する通電部がグランド線160を共有しているとみなすことができる。つまり、それぞれの通電部が両端に各々グランド線160を有さなくても、隣接する通電部の一組が一つのグランド線160を共有すれば良い。このように、隣接する通電部の少なくとも一組がグランド線160を共有すれば、配線を簡素に構成することができる。
When the energization unit is configured for each unit to which the
圧力センサ130は、それぞれの通電部に対応して設けられている。具体的には、圧力センサ130は、当該通電部を成すSMA線120が上記の頂点部を通過する位置の直下に、弾性体111と支持体112の間に挟み込まれて設置される。圧力センサ130は、例えばひずみゲージが用いられる。
The
それぞれの通電部は、対応する圧力センサ130と共に触覚部を構成する。操作者がある触覚部における弾性体111の表面領域に触れると、圧力センサ130が当該接触に応じた出力信号を、検出回路線180を介して検出回路に出力する。検出回路は、いずれの触覚部で接触を検出したかを同定して、検出結果を制御部に引き渡す。制御部は、検出結果を受け取ると、これに同期して、選択回路を介して当該触覚部を構成する通電部に接続されたスイッチ140を閉じる。すると、当該通電部を成すSMA線120に電流が流れ、操作者が触れた弾性体111の表面領域がへこむ。これにより、操作者は、弾性体111の表面を軽く触れただけで、大きなへこみ感を感じる。弾性体111が操作者の押圧によるへこみ量以上にへこむと、操作者は、へこみ感を引き込まれ感として感知し得る。
Each energization unit constitutes a tactile sense unit together with a
制御部は、例えば1秒程度の予め定められた時間が経過したらスイッチ140を開く。すると、当該通電部を成すSMA線120は放熱して元の長さにまで戻る。すなわち、締め付けられていた弾性体111は元の形状に戻る。このとき、操作者がまだ弾性体111の表面を触れていれば、弾性体111には、その押圧による変形のみが残る。
The control unit opens the
なお、SMA線120が巻き付けられた弾性体111の接触面は、SMA線120ごと保護膜により被覆されると良い。この場合、保護膜は、弾性体111の弾力性を妨げないことが好ましい。保護膜は、例えばラバー塗装により形成される。
Note that the contact surface of the
図2は、第2実施例に係る触覚呈示装置200を説明する説明図である。図2(a)は、結線構造を単純化して示した斜視図であり、図2(b)は、図2(a)のA断面における変形の様子を示した断面図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a tactile
基材210は、操作者の指が接触する側を構成する弾性体211と、弾性体211を支持、固定する支持体212とを含む。基材210は、弾性体211を外周側とし、支持体212を内周側とする円環形状を成す。弾性体211は、例えば導電性シリコンゴムにより形成されており、全体がグランド電位となるように、グランド線260により接地されている。支持体212は、弾性体211よりも高硬度素材である例えばポリカーボネイトにより形成されている。図示するように、外周側の弾性体211と内周側の支持体212は、円環軸を中心軸とする円筒面で互いに接し、圧力センサ230を部分的に挟み込んで重ね合わされ、例えば接着剤により固定されている。なお、図2(a)においては、図1(a)と異なり、A断面に対応する位置の圧力センサ230のみを示している。
The
SMA線220は、上記のSMA線120と同様の線状素材である。SMA線220は、円環形状の周方向に予め定められた周期間隔となるように、基材210の表面に巻き付けられている。周期間隔は、第1実施例と同様に、10mm以下に定められることが好ましい。
The
本実施例においては、SMA線220が基材210を1周するごとに電源線250が接続されている。電源線250が接続される接続ポイント221は、支持体212側に設定されている。SMA線220は、接続ポイント221において摺動しないように、支持体212の表面に、例えば接着剤により固定されている。それぞれの電源線250にはスイッチ240が接続されており、それぞれのスイッチ240には、第1実施例と同様に、アドレス線が接続されている。アドレス線は、選択回路に接続されており、選択回路は、アドレス線を介して、任意のスイッチ240の開閉を実行する。なお、図2においては、図の見やすさの観点から、アドレス線の描画を省略している。
In this embodiment, the
アドレス線を介してあるスイッチ240が閉じられると、当該スイッチ240が接続されている電源線250から、約1/4周前の下部接地ポイント222までと約1/4周先の上部接地ポイント223までの約半周分のSMA線220に電流が流れる。なお、各接地ポイントは、絶縁体により形成される支持体212の表面を通過するSMA線220が、導電体により形成される弾性体211に到達する位置であり、支持体212と弾性体211の境界地点である。
When a
電流が流れる約半周分のSMA線220は、発熱により収縮する。しかし、当該電流が流れている部分は、剛性の高い支持体212の表面に位置しているので、支持体212に食い込むことはない。SMA線220は、接続ポイント221ごとに固定されているので、1周先までのおよび1周前までのSMA線220の長さとしては、この収縮分だけ短くなる。すると、図2(b)に示すように、電流が流れていない部分(弾性体211の表面に位置する部分)が弾性体211に食い込み、弾性体211の表面を窪ませる。
The
このように、SMA線220は、その巻き付け周期において、下部接地ポイント222から接続ポイント221を通って上部接地ポイント223までの約半周分を通電部としつつ、接続ポイント221から前後1周分の収縮作用により弾性体211を締め付ける。電源線250とスイッチ240は、それぞれの通電部ごとにひとつずつ設けられ、それぞれの通電部は、選択回路によるスイッチ240の選択に応じて、選択的かつ独立的に収縮することができる。
As described above, the
圧力センサ230は、それぞれの通電部に対応して設けられており、操作者が弾性体211の表面を触れてからへこみ感を感じるまでのプロセスは、第1実施例と同様である。また、SMA線220が巻き付けられた弾性体211の接触面に、SMA線220ごと保護膜により被覆されると良いことも第1実施例と同様である。
The
なお、弾性体211と支持体212のいずれを導電体とするかは、適宜変更し得る。上記においては弾性体211を導電体としたが、支持体212を導電体として、共通のグランド電位としても良い。この場合、電源線とグランド線の関係は上記の例と逆になる。
Note that which of the
このように、円環形状を成す触覚呈示装置200によれば、立体形状としての円環が操作者に回転方向を示唆する上に、例えば円周方向へ順次SMA線220を収縮させれば、操作者へ明示的に回転を知覚させることができる。また、触覚呈示装置200を電子機器に適用する場合において、電子機器に多く採用されている回転ダイヤルなどの回転型操作部材と相性が良い。すなわち、触覚呈示装置200と回転型操作部材とを連動させることにより、操作者は、電子機器への入力に対する応答を触覚で受けることができる。
Thus, according to the tactile
次に第1実施例および第2実施例の応用例について説明する。上記の実施例においては、一本のSMA線を螺旋状に巻き付ける場合を説明したが、巻き付けるSMA線は一本に限らない。基材に複数のSMA線が巻き付けられていても良い。複数のSMA線を巻き付ける場合は、互いに交差しないように、一方のSMA線が螺旋状に一周する周期の間から他方のSMA線を巻き付けはじめるようにピッチを揃えつつ位相をずらして平行に巻き付けることができる。また、螺旋状に一周するピッチを異ならせたり、巻き付け方向を逆転させたりして、互いに交差するように巻き付けることもできる。 Next, application examples of the first and second embodiments will be described. In the above embodiment, the case where one SMA wire is wound spirally has been described, but the number of SMA wires to be wound is not limited to one. A plurality of SMA wires may be wound around the substrate. When winding a plurality of SMA wires, wrap them in parallel with a phase shift while aligning the pitch so that the other SMA wire begins to be wound from the period in which one SMA wire makes a round turn so as not to cross each other. Can do. Moreover, it can also wind so that it may mutually cross | intersect by changing the pitch which makes one round of a spiral, or reversing a winding direction.
図3(a)は、2本のSMA線を互いに交差させる場合を説明する説明図である。特に、図示する触覚呈示装置300は、心棒としての支持体312と、支持体312の全周を覆う弾性体311とから成る円筒形状の基材310を有する。そして円筒軸方向に沿って、第1SMA線321と第2SMA線322とが、互いに交差するように螺旋状に巻き付けられている。電源線、グランド線、圧力センサなどの結線構造は、支持体312の内部を経由して基材310から外部に引き出されている。
FIG. 3A is an explanatory diagram for explaining a case where two SMA lines intersect each other. In particular, the tactile
第1SMA線321と第2SMA線322は、それぞれ電源線、グランド線を接続する箇所以外は絶縁被覆されており、互いに交差する箇所においてショートしない。したがって、制御部は、第1SMA線321が区分された複数の通電部と、第2SMA線322が区分された複数の通電部のそれぞれに対して、独立して電流を流すことができる。このように構成された触覚呈示装置300によれば、操作者は、弾性体311の表面の1箇所に触れたとしても、制御部による通電制御により、複数種類のへこみ感を感知することができる。
The
なお、第1SMA線321と第2SMA線322を互いに交差させる場合、交差する点において、交互に弾性体311に接するように巻き付けられることが好ましい。すなわち、図3(a)において、実線で示した紙面手前側では第1SMA線321が弾性体311に接してその上を第2SMA線322が通過するように交差し、逆に破線で示した紙面奥側では第2SMA線322が弾性体311に接してその上を第1SMA線321が通過するように交差して巻き付けられている。このように巻き付けると、弾性体311への食い込み量を互いに等しくすることができる。
When the
図3(b)は、図3(a)の触覚呈示装置300に更に多くのSMA線を巻き付けて構成した触覚呈示装置301を説明する説明図である。図示するように、第1SMA線321と第2SMA線322に加え、第1SMA線321に平行な第3SMA線323、第5SMA線325、第7SMA線327と、第2SMA線322に平行な第4SMA線324、第6SMA線326、第8SMA線328とを有する。このように構成された触覚呈示装置301によれば、操作者は、弾性体311の表面の1箇所に触れたとしても、例えば触れた10mm四方の面積に多くのSMA線が交差しているので、制御部による通電制御により、変化に富んだへこみ感を感知することができる。
FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating a
更に別の実施例について説明する。図4は、第3実施例に係る触覚呈示装置400を説明する概説明図である。図4(a)は、結線構造を単純化して示した斜視図であり、図4(b)は、図4(a)のB断面における変形の様子を示した断面図である。
Still another embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic explanatory view for explaining a tactile
基材410は、操作者の指が接触する側を構成する弾性体411と、弾性体411を支持、固定する支持体412とを含む。基材410は、全体として中空円筒形を円筒軸方向に2つに割った形状を成す。弾性体411は外周側に配置され、支持体412は内周側に配置されている。ただし、支持体412は、弾性体411の上端部を覆う上端面部413と下端部を覆う下端面部414を有する。なお、本実施例では電子機器への適用のしやすさの観点から半円筒形状として説明するが、全周を有する円筒形状(円環形状)であっても良い。
The
弾性体411は、例えば絶縁性のシリコンゴムにより形成されている。支持体412は、弾性体411よりも高硬度素材である例えばポリカーボネイトにより形成されている。図示するように、外周側の弾性体411と内周側の支持体412は、円筒軸を中心軸とする円筒面で互いに接し、圧力センサ430を部分的に挟み込んで重ね合わされ、例えば接着剤により固定されている。なお、図4(a)においては、図1(a)と異なり、B断面に対応する位置の圧力センサ430のみを示している。
The
SMA線420は、上記のSMA線120と同様の線状素材である。SMA線420は、円筒形状の周方向に予め定められた周期間隔となるように、基材410の表面に巻き付けられている。特にここでは、弾性体411の表面において円筒軸と平行になるように巻き付けられている。周期間隔は、第1実施例と同様に、10mm以下に定められることが好ましい。
The
本実施例においては、巻き付けられたSMA線420のうち、上端面部413を通過する位置でそれぞれ電源線450が接続されており、下端面部414を通過する位置でそれぞれグランド線460が接続されている。電源線450が接続される接続ポイントでは、SMA線420は、支持体412の表面に対して固定されていない。したがって、当該接続ポイントにおいてSMA線420は、支持体412の表面を摺動できる。一方、グランド線460が接続される接続ポイントでは、SMA線420は、支持体412の表面に対して例えば接着剤により固定されている。
In the present embodiment, of the
それぞれの電源線450にはスイッチ440が接続されており、それぞれのスイッチ440には、第1実施例と同様に、アドレス線が接続されている。アドレス線は、選択回路に接続されており、選択回路は、アドレス線を介して、任意のスイッチ440の開閉を実行する。なお、図4においては、図の見やすさの観点から、アドレス線の描画を省略している。
A
アドレス線を介してあるスイッチ440が閉じられると、当該スイッチ440が接続されている電源線450から、隣接する2つのグランド線460の接続ポイントまで電流が流れる。すなわち全体として約1周分のSMA線420に電流が流れる。
When a
電流が流れる約1周分のSMA線420は、発熱により収縮する。ここで、上記の通り、電源線450との接続ポイントは摺動できるので、固定されている2つのグランド線460の接続ポイント間の約1周分全体として収縮が作用する。収縮したSMA線420は、弾性体411の表面に食い込む。
The
上記の通り、弾性体411の両端部は、上端面部413と下端面部414によって覆われているが、図4(b)に示すように、弾性体411は、SMA線420の食い込み量に相当するΔd分だけそれぞれの端面部から突出するように配置されている。上端面部413と下端面部414は、支持体412の一部であるので剛性が高く、SMA線420がこれらに食い込むことはない。したがって、図4(b)の点線で示すように、SMA線420の収縮により、弾性体411には、円筒軸方向に沿った、深さが均一な溝が形成される。
As described above, both ends of the
このように、SMA線420は、その巻き付け周期において、2つのグランド線460の接続ポイント間の約1周分を通電部として弾性体411を締め付ける。電源線450とスイッチ440は、それぞれの通電部ごとにひとつずつ設けられ、それぞれの通電部は、選択回路によるスイッチ440の選択に応じて、選択的かつ独立的に収縮することができる。
As described above, the
圧力センサ430は、それぞれの通電部に対応して設けられており、操作者が弾性体411の表面を触れてからへこみ感を感じるまでのプロセスは、第1実施例と同様である。また、SMA線420が巻き付けられた弾性体411の接触面に、SMA線420ごと保護膜により被覆されると良いことも第1実施例と同様である。
The
上記の第3実施例においては、弾性体411の両端部を、上端面部413と下端面部414によって覆う構成を説明したが、このような端面部を設けることなく、弾性体411を異方性素材とすることによっても、同様の作用を得ることができる。具体的には、弾性体411を、巻き付けられたSMA線420が沿う方向の弾性率が、これと直交する方向の弾性率よりも高い異方性を有する素材とすれば良い。このような素材として、例えば、向きを揃えた針状のガラス繊維を混在させたシリコンゴムが挙げられる。このような素材による弾性体411を採用すれば、SMA線420が径方向のみに食い込みやすくすることができ、円筒軸方向に沿った、深さが均一な溝を実現することができる。
In the third embodiment, the configuration in which both end portions of the
弾性体411は、指先で接触される場合に限らず、例えば掌で複数の通電部を跨ぐように接触される場合もあり得る。電子機器の、掌で接触されるような箇所に配設する場合において、例えばグリップ部などの曲面で構成された筐体へ配設する場合において、半円筒形状を成す触覚呈示装置400は適用性に優れる。
The
図5は、第4実施例に係る触覚呈示装置500を説明する概説明図である。触覚呈示装置500は、第3実施例における触覚呈示装置400のSMA線420の巻き付け方を変更した装置であるので、両者の違いを中心に説明する。なお、触覚呈示装置500において触覚呈示装置400と同様の構成については、同符番を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic explanatory view for explaining a tactile
SMA線520は、上記のSMA線420と同様の線状素材である。SMA線520は、円筒形状の周方向に予め定められた周期間隔となるように、基材410の表面に巻き付けられているが、第3実施例とは異なり、弾性体411の表面において円筒軸方向に対して斜交するように巻き付けられている。具体的には、円筒軸方向に対して30度から60度を成すように、巻き付けられている。
The
圧力センサ530は、このように斜交して巻き付けられたSMA線520の方向に沿うような形状が採用され、それぞれの通電部に対応して弾性体411と支持体412の間に設置されている。特に、本実施例においては、指が接触する約10mm四方を複数の通電部が交差するように設置することが好ましい。このように設置すれば、SMA線520の巻き付け角度、対応する通電部への通電順、通電時間などの組み合わせにより、変化に富む触覚を操作者に付与することができる。例えば、円筒軸方向に沿った上下方向への変化、あるいは円周方向に沿った左右方向への変化としての触覚を与えることができる。
The
また、図3を用いて説明したように、複数のSMA線を巻き付けても良い。例えば、1本目のSMA線を45度方向に巻き付け、2本目のSMA線を−45度方向に巻き付けて互いに交差させれば、その通電の組み合わせにより、上下左右方向への独立した触覚を容易に提供できる。なお、このように複数のSMA線を巻き付ける場合は、一つの圧力センサを複数の通電部が共有するように構成しても良い。あるいは、一つの通電部でも、他のSMA線と交差する領域とそれ以外の領域を分けて、それぞれに独立した圧力センサを設置しても良い。 Further, as described with reference to FIG. 3, a plurality of SMA wires may be wound. For example, if the first SMA wire is wound in the 45 ° direction and the second SMA wire is wound in the −45 ° direction and crosses each other, independent tactile sensation in the vertical and horizontal directions can be easily achieved by the combination of the energization. Can be provided. When a plurality of SMA wires are wound in this way, a single pressure sensor may be shared by a plurality of energization units. Alternatively, even in a single energization unit, a region intersecting with another SMA line and a region other than that may be divided, and independent pressure sensors may be installed respectively.
以上で説明した各実施例における触覚呈示装置およびその変形例としての触覚呈示装置は、様々な電子機器に組み込まれてその機能を発揮する。以下にその一例を説明する。 The tactile sensation presentation apparatus in each embodiment described above and the tactile sensation presentation apparatus as a modification thereof are incorporated in various electronic devices and exhibit their functions. One example will be described below.
図6は、図4を用いて説明した触覚呈示装置400を代表例として、当該触覚呈示装置400を電子機器としての撮像装置600に適用した場合の、撮像装置600の外観図である。触覚呈示装置400は、撮像装置600の背面部に配置されている。特に、操作者が把持するグリップ部において、右手親指が位置する領域に配置されている。
FIG. 6 is an external view of the
撮像装置600の背面部には、表示部としての液晶モニタ610が設けられており、液晶モニタ610は、撮影画像の表示の他にも、メニュー項目等の情報表示も行う。ここでは、メニュー項目表示として、操作者が絞り値を選択する場面を想定して説明する。
A liquid crystal monitor 610 serving as a display unit is provided on the rear surface of the
図示するように、操作者が選択し得る項目値620が、液晶モニタ610の長手方向(左右方向)に沿って順に「4.0…5.6…8.0…」のように表示されている。選択し得る値は、表示されている値に限らず、「4.0」よりも小さな「2.8」、「2.0」といった値が存在し、また、「8.0」よりも大きな「11」、「16」といった値が存在する。すなわち、操作者は、数値を左右方向にスクロールすることにより、これらの値を表示させることができる。
As shown in the drawing, item values 620 that can be selected by the operator are displayed in the order of “4.0... 5.6... 8.0” along the longitudinal direction (left-right direction) of the
触覚呈示装置400は、図示するように、SMA線420が液晶モニタ610の短手方向(上下方向)に沿って平行に巻き付けられている。操作者が、例えば図注矢印で示すように左側から右側へ順にその表面をなぞると、それぞれの通電部に対応する圧力センサがその接触を検出して、制御部へ検出結果を引き渡す。制御部は、操作者が左側から右側へ、すなわち右方向への指示を行ったと判断して、液晶モニタ610に表示している数値を右方向へ順次スクロールする。このとき、制御部は、このスクロール表示動作に連動して、左側の通電部から順に右側の通電部へ連続的に通電/遮断を繰り返す(右端まで到達したら再び左端から通電を行う)。すると、触覚呈示装置400に指を載せている操作者は、スクロール表示による視覚に連動した連続的な触覚(へこみ感)を感知する。そして、操作者は、選択したい値が中央に配置されたら、OKボタン630を押下して選択を実行する。
In the tactile
このように、触覚呈示装置を搭載した電子機器は、これまで操作者の視覚のみに依存していた表示項目の変化を、触覚によっても認識させることができる。なお、上記の例では、触覚呈示装置を入力部材としても利用したが、入力部材を別に設けても良い。 In this way, an electronic device equipped with a tactile sensation presentation apparatus can recognize changes in display items that have been dependent only on the visual perception of the operator by tactile sense. In the above example, the tactile sense presentation device is used as an input member, but an input member may be provided separately.
次に、触覚呈示装置を組み込んだ電子機器の構成を簡単に説明する。図7は、触覚呈示装置710を組み込んだ電子機器700のブロック図である。ここでは、撮像機能を有する電子機器を想定して説明する。
Next, the configuration of an electronic device incorporating the tactile presentation device will be briefly described. FIG. 7 is a block diagram of an
電子機器700は、触覚呈示装置710、全体の制御を統括する制御部としてのCPU730、レンズおよび撮像素子などを含む撮像部740、取得した画像およびメニュー項目などを表示する表示部750、制御プログラム等を記憶するメモリ760を備える。
The
触覚呈示装置710は、圧力センサおよび検出回路などを含む検出部720を有する。操作者が触覚呈示装置710に触れると、検出部720は、その検出結果をCPU730へ引き渡す。CPU730は、操作者が接触した位置に対応する通電部への通電を触覚呈示装置710へ指示する。触覚呈示装置710は、これに応じて通電を実行する。
The tactile
また、撮像部740によって取得された画像データをCPU730が処理して表示部750へ連続的にスクロールさせながら表示させる場合は、CPU730は、同時に触覚呈示装置710へ指示して、スクロールに連動した通電を実行させる。これらの処理は、CPU730が、メモリ760に記憶されている制御プログラムを読み出して実行する。
In addition, when the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
100 触覚呈示装置、110 基材、111 弾性体、112 支持体、120 SMA線、130 圧力センサ、140 スイッチ、150 電源線、160 グランド線、170 アドレス線、180 検出回路線、200 触覚呈示装置、210 基材、211 弾性体、212 支持体、220 SMA線、221 接続ポイント、222 下部接地ポイント、223 上部接地ポイント、230 圧力センサ、250 電源線、240 スイッチ、260 グランド線、300 触覚呈示装置、301 触覚呈示装置、310 基材、311 弾性体、312 支持体、321 第1SMA線、322 第2SMA線、323 第3SMA線、324 第4SMA線、325 第5SMA線、326 第6SMA線、327 第7SMA線、328 第8SMA線、400 触覚呈示装置、410 基材、411 弾性体、412 支持体、413 上端面部、414 下端面部、420 SMA線、430 圧力センサ、440 スイッチ、450 電源線、460 グランド線、500 触覚呈示装置、520 SMA線、530 圧力センサ、600 撮像装置、610 液晶モニタ、620 項目値、630 OKボタン、700 電子機器、710 触覚呈示装置、720 検出部、730 CPU、740 撮像部、750 表示部、760 メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Tactile sense presentation apparatus, 110 base material, 111 elastic body, 112 support body, 120 SMA line, 130 pressure sensor, 140 switch, 150 power supply line, 160 ground line, 170 address line, 180 detection circuit line, 200 tactile sense presentation apparatus, 210 base material, 211 elastic body, 212 support body, 220 SMA line, 221 connection point, 222 lower ground point, 223 upper ground point, 230 pressure sensor, 250 power line, 240 switch, 260 ground line, 300 tactile display device, 301 haptic presentation device, 310 base material, 311 elastic body, 312 support, 321 1st SMA line, 322 2nd SMA line, 323 3rd SMA line, 324 4th SMA line, 325 5th SMA line, 326 6th SMA line, 327 7th SMA Line, 328 8th MA line, 400 tactile display device, 410 base material, 411 elastic body, 412 support, 413 upper end surface part, 414 lower end surface part, 420 SMA line, 430 pressure sensor, 440 switch, 450 power supply line, 460 ground line, 500 tactile display Device, 520 SMA line, 530 pressure sensor, 600 imaging device, 610 liquid crystal monitor, 620 item value, 630 OK button, 700 electronic device, 710 tactile display device, 720 detection unit, 730 CPU, 740 imaging unit, 750 display unit, 760 memory
Claims (13)
前記基材に巻き付けられ、区分された複数の通電部に対して選択的に通電して収縮させるように電源とグランドが接続されている形状記憶合金と
を備える触覚呈示装置。 A base material on which at least the contact surface side of the operator is formed of an elastic body;
A tactile sensation presentation device comprising a shape memory alloy to which a power source and a ground are connected so as to selectively energize and contract a plurality of divided energization portions wound around the base material.
前記弾性体と前記支持体のうち少なくとも一方は導電性素材により形成され、前記グランドに接続されている請求項1から3のいずれか1項に記載の触覚呈示装置。 The substrate has the elastic body and a support,
4. The tactile sense presentation device according to claim 1, wherein at least one of the elastic body and the support is formed of a conductive material and connected to the ground. 5.
複数の前記形状記憶合金のうち少なくとも一組は、互いに交差するように前記基材に巻き付けられている請求項1から4のいずれか1項に記載の触覚呈示装置。 A plurality of the shape memory alloys are wound around the substrate;
5. The tactile sensation providing apparatus according to claim 1, wherein at least one set of the plurality of shape memory alloys is wound around the base material so as to cross each other.
前記検出部による検出に同期して前記形状記憶合金に通電する制御部とを備える請求項1から10のいずれか1項に記載の触覚呈示装置。 A detection unit for detecting the contact operation of the operator;
The tactile sensation providing apparatus according to claim 1, further comprising: a control unit configured to energize the shape memory alloy in synchronization with detection by the detection unit.
前記制御部は、前記形状記憶合金への通電と前記表示部に表示される映像の変化を連動させる請求項12に記載の電子機器。 With a display,
The electronic device according to claim 12, wherein the control unit links an energization to the shape memory alloy and a change in an image displayed on the display unit.
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