JP2016057764A - 触覚呈示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者の操作指に適した触覚を呈示することができる触覚呈示装置を提供する。【解決手段】触覚呈示装置１は、操作指９によって操作面１２０になされた操作に伴う圧力Ｐを検出し、操作面１２０に設定された座標と検出された圧力Ｐとを関連付けた圧力情報Ｓ２を出力する圧力検出部１２と、圧力検出部１２から出力された圧力情報Ｓ２に基づいて操作面１２０に接触した操作指９の面積ＳＡを算出する面積算出部１４と、圧力検出部１２から出力された圧力情報Ｓ２に基づいて操作面１２０を移動する操作指の速度Ｖを算出する速度算出部１６と、圧力検出部１２に振動を付加する振動部１８と、圧力Ｐ、操作指９の面積ＳＡ、及び操作指９の速度Ｖに基づいて操作指９と操作面１２０との摩擦力Ｆを生成して触覚を呈示するように振動部１８を制御する制御部２２と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、触覚呈示装置に関する。

従来の技術として、押圧による入力を受け付ける入力部と、入力部に対する押圧荷重を検出する荷重検出部と、入力部を振動させる振動部と、荷重検出部により検出される押圧荷重が、入力部への入力を受け付ける所定の基準を満たした際に、入力部を押圧している押圧物を滑らせるために浮揚力を発生させるように振動部の駆動を制御する制御部と、を備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この入力装置は、振動部を駆動して摩擦力を低減させることで、操作者に対して押下感を呈示して、入力操作が完了したことを認識させることができる。

特許第４８７５０５０号公報

しかし近年、指先のように変形し易い物体に関する摩擦力は、垂直荷重に比例すること、見かけの接触面積によらないこと、動摩擦力は速度によらず一定であること等のクーロンの摩擦法則に従わないことが知られている。従って、押圧荷重に基づいて振動部の振動を制御する従来の入力装置は、十分な押下感を呈示できない可能性がある。

従って、本発明の目的は、操作者の操作指に適した触覚を呈示することができる触覚呈示装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作指によって操作面になされた操作に伴う圧力を検出し、操作面に設定された座標と検出された圧力とを関連付けた圧力情報を出力する圧力検出部と、圧力検出部から出力された圧力情報に基づいて操作面に接触した操作指の面積を算出する面積算出部と、圧力検出部から出力された圧力情報に基づいて操作面を移動する操作指の速度を算出する速度算出部と、圧力検出部に振動を付加する振動部と、圧力、操作指の面積、及び操作指の速度に基づいて操作指と操作面との摩擦力を生成して触覚を呈示するように振動部を制御する制御部と、を備えた触覚呈示装置を提供する。

本発明によれば、操作者の操作指に適した触覚を呈示することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、図１（ｃ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置のブロック図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置が算出する見かけの面積と速度について説明するための操作面の概略図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の表示画像の概略図であり、図３（ｂ）は、Ｘ軸方向の摩擦力に関する概略図であり、図３（ｃ）は、Ｙ軸方向の摩擦力に関する概略図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置が生成する摩擦力と振動振幅の関係の一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、圧力、見かけの接触面積及び速度と生成される摩擦力に関して定性的に示した表である。 図５は、実施の形態に係る触覚呈示装置の動作に関するフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る触覚呈示装置は、操作指によって操作面になされた操作に伴う圧力を検出し、操作面に設定された座標と検出された圧力とを関連付けた圧力情報を出力する圧力検出部と、圧力検出部から出力された圧力情報に基づいて操作面に接触した操作指の面積を算出する面積算出部と、圧力検出部から出力された圧力情報に基づいて操作面を移動する操作指の速度を算出する速度算出部と、圧力検出部に振動を付加する振動部と、圧力、操作指の面積、及び操作指の速度に基づいて操作指と操作面との摩擦力を生成して触覚を呈示するように振動部を制御する制御部と、を備えて概略構成されている。

この触覚呈示装置は、圧力、操作指の面積、及び操作指の速度に基づいて、操作指と操作面との摩擦力を生成するので、圧力に基づいて摩擦力を生成する構成と比べて、操作指に適した触覚を呈示することができる。なお以下では、操作指による操作について説明するが、操作指に限定されず、操作者の体の一部でも良い。

[実施の形態]
（触覚呈示装置１の全体構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、図１（ｃ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置のブロック図である。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｃ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

触覚呈示装置１は、一例として、車両に搭載された電子機器の入力装置として機能する。また触覚呈示装置１は、例えば、操作指の滑りを良くすると共に、触覚として操作面を押し下げるような押し下げ感を呈示するように構成されている。

具体的には、触覚呈示装置１は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、操作指９によって操作面１２０になされた操作に伴う圧力Ｐを検出し、操作面１２０に設定された座標と検出された圧力Ｐとを関連付けた圧力情報Ｓ_２を出力する圧力検出部１２と、圧力検出部１２から出力された圧力情報Ｓ_２に基づいて操作面１２０に接触した操作指９の面積Ｓ_Ａを算出する面積算出部１４と、圧力検出部１２から出力された圧力情報Ｓ_２に基づいて操作面１２０を移動する操作指の速度Ｖを算出する速度算出部１６と、圧力検出部１２に振動を付加する振動部１８と、圧力Ｐ、操作指９の面積Ｓ_Ａ、及び操作指９の速度Ｖに基づいて操作指９と操作面１２０との摩擦力Ｆを生成して触覚を呈示するように振動部１８を制御する制御部２２と、を備えて概略構成されている。

また触覚呈示装置１は、例えば、画像を表示する表示部１０と、触覚呈示装置１が電気的に接続された電子機器と信号や情報をやり取りする通信部２０と、を有している。圧力検出部１２は、図１（ｂ）に示すように、この表示部１０に重ねて配置される。なお以下では、面積Ｓ_Ａは、見かけの接触面積Ｓ_Ａと記載する。また、図１（ｂ）では、圧力検出部１２は、操作面１２０の表面側（例えば、透明な板の表）に配置されているが、操作面１２０の裏面１２１側（例えば、透明な板の裏）に配置されても良いし、操作面１２０に埋め込まれていても良い（例えば、透明な板の中）。

（表示部１０の構成）
表示部１０は、例えば、液晶ディスプレイである。この表示部１０は、例えば、制御部２２から出力される表示制御信号Ｓ_１に基づいて表示画面１００に画像を表示するように構成されている。この表示制御信号Ｓ_１は、例えば、通信部２０を介して入力した表示情報Ｓ_６に基づいて生成される。表示情報Ｓ_６は、表示部１０に表示させる画像の情報である。

図１（ａ）では、アイコン１０２及びアイコン１０３が表示画面１００に表示された一例を示している。アイコン１０２及びアイコン１０３は、各種のデータや処理機能を絵又は文字として表示画面１００に表示され、これが圧力検出部１２により選択決定されることで、割り当てられた機能を操作対象となる電子機器に実行させるものである。

アイコン１０２には、一例として、「決定」の画像が表示されている。このアイコン１０２の領域内に操作指９が接触すると、対象となる機能が実行される。このアイコン１０２は、操作指９で押しボタンのように押し下げても、圧力検出部１２が下がる訳ではないので、押し下げ感は、操作者には伝わらない。しかし触覚呈示装置１は、このアイコン１０２の領域内に操作指９が到達した際に適切な摩擦力を生成して押し下げ感の呈示を可能としている。

アイコン１０３には、一例として、「戻る」の画像が表示されている。このアイコン１０３の領域内に操作指９が到達すると、例えば、現在の表示画面１００に表示された画像が切り替わって、直前の画像に戻る。触覚呈示装置１は、操作指９がアイコン１０３に到達した際にも押し下げ感を呈示する。

なお触覚呈示装置１は、表示部１０と圧力検出部１２とが離れて設置されても良い。また触覚呈示装置１は、表示部１０を備えた構成ではなく、他の電子機器の表示装置を利用する構成であっても良い。

（圧力検出部１２の構成）
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置が算出する見かけの面積と速度について説明するための操作面の概略図である。この操作面１２０には、直交座標であるＸＹ座標が設定されている。Ｘ軸は、一例として、座標Ｘ_０〜座標Ｘ_１４を有している。Ｙ軸は、一例として、座標Ｙ_０〜座標Ｙ_８を有している。このＸＹ座標の原点は、図２（ａ）の紙面に示すように、操作面１２０の左下となる。

圧力検出部１２は、例えば、圧電体、抵抗膜等を利用した圧力センサである。この圧力検出部１２は、一例として、図２（ａ）に示すように、操作面１２０に格子状に設定されたＸＹ座標系における圧力を周期的に検出するように構成されている。

この操作面１２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、触覚呈示装置１が入れられた筐体２の上面に形成されたベゼル２１で形成される開口２５に露出する面である。

圧力検出部１２は、操作指９が操作面１２０に及ぼす圧力と、圧力が検出された座標と、に基づく圧力情報Ｓ_２を生成して出力するように構成されている。つまり圧力検出部１２は、圧力分布を検出して圧力情報Ｓ_２を生成するように構成されている。

また圧力検出部１２は、しきい値１２３を有し、検出された圧力がしきい値１２３より大きい座標に基づいて操作指９が検出されたとする検出点１２６を算出する。この検出点１２６の座標は、圧力情報Ｓ_２に含まれる。この検出点１２６は、一例として、加重平均を用いて算出される。なお上述の圧力分布は、しきい値１２３より大きい圧力の分布である。また摩擦力の算出に用いる圧力Ｐは、一例として、検出点１２６における圧力であるものとするが、これに限定されず、最も大きい圧力、見かけの接触面積Ｓ_Ａの重心における圧力等であっても良い。

なお圧力検出部１２は、下方に設置された表示部１０の表示を透過するように構成されている。

（面積算出部１４の構成）
面積算出部１４は、一例として、図２（ａ）に示すように、圧力情報Ｓ_２に基づいて圧力が検出された領域１２５を操作指９の見かけの接触面積Ｓ_Ａとするように構成されている。この領域１２５は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に斜線で模式的に示す領域である。

この領域１２５は、例えば、しきい値１２３よりも大きい圧力を検出した座標群、つまり上述の圧力分布で定まる領域である。

図２（ａ）では、一例として、座標Ｘ_２〜座標Ｘ_４、及び座標Ｙ_４〜座標Ｙ_６で囲まれる領域１２５を見かけの接触面積Ｓ_Ａとしている。また図２（ｂ）では、一例として、座標Ｘ_４〜座標Ｘ_６、及び座標Ｙ_４〜座標Ｙ_６で囲まれる領域１２５を見かけの接触面積Ｓ_Ａとしている。従って、見かけの接触面積Ｓ_Ａは、実際に操作面１２０に接触している面積とは限らない。

面積算出部１４は、算出した見かけの接触面積Ｓ_Ａに基づいて面積情報Ｓ_３を生成して制御部２２に出力する。

（速度算出部１６の構成）
速度算出部１６は、連続して検出された操作指９の座標間の距離、及び距離を移動する時間に基づいて操作指９の速度Ｖを算出するように構成されている。つまり速度算出部１６は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、検出点１２６の速度Ｖを算出する。

また速度算出部１６は、圧力検出部１２が出力した圧力情報Ｓ_２を履歴情報１６０として時系列的に保持するように構成されている。速度算出部１６は、この履歴情報１６０に含まれる検出点１２６の座標を保持して距離を算出すると共に、圧力情報Ｓ_２を取得した時間間隔、つまり圧力検出部１２の検出周期を、当該距離を移動する時間として速度Ｖを算出する。

速度算出部１６は、算出した速度Ｖの情報である速度情報Ｓ_４を生成して制御部２２に出力する。

（振動部１８の構成）
振動部１８は、例えば、圧電素子、ボイスコイル等のアクチュエータを用いて構成されている。本実施の形態の振動部１８は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、圧電素子を用いて構成される第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂを有している。

この圧電素子の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ乳酸等が用いられる。なお、第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂは、例えば、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層バイモルフ型、金属板の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜が形成される単層ユニモルフ型、金属板の一方面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層ユニモルフ型、金属板の両面に、上記の材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層バイモルフ型のアクチュエータであっても良い。

この第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ベゼル２１の下方であって圧力検出部１２の短手方向の裏面１２１に、対向して取り付けられている。

なお振動部１８の数は、２つに限定されず、少なくとも１つの圧電素子により構成されても良い。また振動部１８の配置は、圧力検出部１２の短手方向に限定されず、長手方向でも良く、触覚呈示装置１の仕様によって適宜変更可能である。

第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂは、制御部２２から出力された駆動信号Ｓ_５に基づいて超音波振動するように構成されている。第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂは、例えば、操作面１２０上にスクイーズ膜効果によるスクイーズ膜を形成するために、同じ位相で超音波振動する。なお第１の振動子１８ａ及び第２の振動子１８ｂは、一例として、２０ｋＨｚ以上で振動する。

このスクイーズ膜効果とは、操作面１２０が超音波振動することにより、操作面１２０上に空気層（スクイーズ膜）を形成するものである。操作指９と操作面１２０との摩擦力は、操作指９と操作面１２０との間にスクイーズ膜が介在することで低減される。

従って摩擦力Ｆは、スクイーズ膜効果を利用することで制御可能である。本実施の形態の触覚呈示装置１は、圧力Ｐ、操作指９の見かけの面積Ｓ_Ａ、及び操作指９の速度Ｖに基づいて所望の摩擦力Ｆを生成することを可能としている。

（通信部２０の構成）
通信部２０は、触覚呈示装置１と電気的に接続された電子機器から表示情報Ｓ_６を入力すると共に、電子機器に操作情報Ｓ_７を出力する。操作情報Ｓ_７は、例えば、検出点１２６の情報である。

（制御部２２の構成）
図３（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の表示画像の概略図であり、図３（ｂ）は、Ｘ軸方向の摩擦力に関する概略図であり、図３（ｃ）は、Ｙ軸方向の摩擦力に関する概略図である。図４（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置が生成する摩擦力と振動振幅の関係の一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、圧力、見かけの接触面積及び速度と生成される摩擦力に関して定性的に示した表である。図３（ｂ）は、縦軸が摩擦力であり、横軸がＸ軸である。図３（ｃ）は、横軸が摩擦力であり、縦軸がＹ軸である。また図４（ａ）は、縦軸が摩擦力Ｆであり、横軸が振動部１８の振動振幅である。

制御部２２は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２２が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また制御部２２は、例えば、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行うと共に、駆動信号Ｓ_５を生成する。

制御部２２は、例えば、ＲＯＭにテーブル２２０及びしきい値２２１を格納している。このテーブル２２０は、図４（ａ）に示す曲線２２５に基づいて摩擦力と振動振幅とが関連付けられている。曲線２２５は、例えば、実験、シミュレーションにより求められる。以下では、まず、表示情報Ｓ_６に基づいた摩擦力の生成について説明する。

制御部２２は、図４（ａ）に示すように、圧力検出部１２が検出した圧力Ｐ、面積算出部１４が算出した見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度算出部１６が算出した速度Ｖに基づいて生成する摩擦力Ｆを決定し、曲線２２５と当該摩擦力Ｆに基づいて振動振幅Ａを決定する。そして制御部２２は、当該振動振幅Ａに基づいて駆動信号Ｓ_５を生成して振動部１８に出力する。

より具体的には、制御部２２は、押し下げ感を呈示する操作面１２０の領域の情報を有し、操作指９が当該領域に到達した際の圧力Ｐ、操作指９の見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖに応じた摩擦力Ｆを生成する。速度Ｖは、到達した際の操作指９の座標と、到達する直前の操作指９の座標とに基づいて算出される。また領域の情報とは、通信部２０を介して取得する表示情報Ｓ_６に基づいている。

この表示情報Ｓ_６は、上述のように、表示部１０に表示する画像の情報である。押し下げ感を呈示する領域とは、一例として、図３（ａ）に示すアイコン１０２及びアイコン１０３で囲まれる領域である。制御部２２は、例えば、図３（ａ）に示すような表示画像１０５が表示される場合、表示情報Ｓ_６に基づいて座標Ｘ_ａ〜座標Ｘ_ｂ、座標Ｙ_ａ〜座標Ｙ_ｂで囲まれる領域がアイコン１０２の領域であるとする。

アイコン１０２の左側からなぞり操作が行われる場合、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、アイコン１０２に到達するまでの摩擦力が、Ｘ軸に沿った方向になされた際にＦ_１であり、Ｙ軸に沿った方向になされた際にＦ_３であったとすると、到達してからの摩擦力は、Ｆ_１よりも小さいＦ_２、Ｆ_３よりも小さいＦ_４となるように生成される。この摩擦力Ｆ_２及び摩擦力Ｆ_４は、上述のように、アイコン１０２に到達した際の圧力Ｐ、操作指９の見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖに応じた摩擦力である。

上述の摩擦力Ｆ_２及び摩擦力Ｆ_４は、一例として、次の式（１）により算出される。この式（１）は、一例として、高橋良和等「各種依存性を考慮した滑り型免震支承の数値モデルに関する一考察、応用力学論文集、Vol.8,pp.701-708,2005」を参考にしている。

Ｓ_Ａ：見かけの接触面積
ａ、ｋ：圧力に関する係数
ｎ、ｂ：速度に関する係数
ｐ：見かけの圧力（測定された圧力Ｐを見かけの接触面積Ｓ_Ａで割った値）

制御部２２は、図３（ａ）に示すように、操作指９がＸ軸に沿ってアイコン１０２に到達する場合、上述の式（１）に基づいて摩擦力Ｆ２を算出し、この摩擦力Ｆ２と曲線２２５との交点の振動振幅Ａをテーブル２２０により求める。制御部２２は、この振動振幅Ａに基づく駆動信号Ｓ_５を振動部１８に出力し、振動部１８を振動させて押し下げ感を呈示する。

またしきい値２２１は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖのしきい値である。つまり制御部２２は、圧力Ｐ、操作指９の見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖのいずれか１つがしきい値２２１より大きい場合、押し下げ感を呈示する領域に到達していなくても摩擦力Ｆを生成する。

図４（ｂ）の表１は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖと生成する摩擦力Ｆとの関係を定性的に表したものである。この表１に示すように、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖのいずれか１つがしきい値２２１よりも大きい場合、操作指９と操作面１２０との摩擦力が大きい、すなわち、操作指９の滑りが良くない。従って、制御部２２は、操作指９の滑りを良くするため、つまり摩擦力を低減するため、振動によるスクイーズ膜を形成させて摩擦力を低減させる。

なお変形例として、触覚呈示装置１は、操作がなされる前から滑りを良くするために、振動していても良い。この際、制御部２２は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖのいずれか１つがしきい値２２１よりも大きい場合、振動振幅をさらに大きくして摩擦力を低減させる。

以下に、触覚呈示装置１の動作を図５のフローチャートに従って説明する。操作指９によってなぞり操作が行われた場合について説明する。

（動作）
触覚呈示装置１の圧力検出部１２は、車両の電源が投入されると、周期的に圧力情報Ｓ_２を出力する。制御部２２は、圧力情報Ｓ_２を取得すると（Ｓ１）、圧力情報Ｓ_２に基づいて操作の有無を判定する。

制御部２２は、操作がなされたと判定すると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、圧力情報Ｓ_２を速度算出部１６に出力する（Ｓ３）。速度算出部１６は、圧力情報Ｓ_２に基づいて、操作指９が検出された座標から履歴情報１６０を生成して記憶する。また制御部２２は、圧力情報Ｓ_２に基づいた操作情報Ｓ_７を生成して通信部２０を介して出力する（Ｓ４）。

次に、制御部２２は、次の周期の圧力情報Ｓ_２を取得すると（Ｓ５）、圧力情報Ｓ_２に基づいて操作の有無を判定する。

制御部２２は、操作がなされたと判定すると（Ｓ６：Ｙｅｓ）、圧力情報Ｓ_２を面積算出部１４及び速度算出部１６に出力する（Ｓ７）。面積算出部１４は、圧力情報Ｓ_２に基づいて見かけの接触面積Ｓ_Ａを算出し、面積情報Ｓ_３を制御部２２に出力する。速度算出部１６は、圧力情報Ｓ_２及び履歴情報１６０に基づいて操作指９の速度Ｖを算出し、速度情報Ｓ_４を制御部２２に出力する。

次に、制御部２２は、圧力情報Ｓ_２及び表示情報Ｓ_６に基づいて検出された操作指９の座標がアイコン等の押し下げ感を呈示する領域に到達しているか否かを判定する。制御部２２は、領域に操作指９が到達している場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、上述の式（１）に基づいて摩擦力Ｆを算出し、押し下げ感を呈示するための摩擦力Ｆに対応する振動振幅Ａをテーブル２２０から決定する（Ｓ９）。

制御部２２は、振動振幅Ａに基づいて駆動信号Ｓ_５を生成し、振動部１８に出力する。振動部１８は、駆動信号Ｓ_５に基づいて圧力検出部１２に振動を付加して触覚を呈示する（Ｓ１０）。また制御部２２は、圧力情報Ｓ_２に基づいた操作情報Ｓ_７を生成して通信部２０を介して出力する（Ｓ１１）。

ここで、ステップ２及びステップ６において、制御部２２は、操作が検出されなかった場合（Ｓ２、Ｓ６：Ｎｏ）、ステップ１に戻って次の周期の圧力情報Ｓ_２を取得する。

またステップ８において、制御部２２は、操作が領域内に検出されない場合（Ｓ８：Ｎｏ）、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖの少なくとも１つがしきい値２２１より大きいか否かを判定する。制御部２２は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖの少なくとも１つがしきい値２２１より大きい場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、上述の式（１）に基づいて摩擦力Ｆを算出し、この摩擦力Ｆに対応した滑りを良くする振動振幅Ａをテーブル２２０に基づいて決定し（Ｓ１３）、ステップ１０に処理を進めて触覚を呈示する。

なお上述のステップの順番は、一例であって、部分的に入れ替えることが可能である。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る触覚呈示装置１は、操作者の操作指に適した摩擦力による触覚を呈示することができる。具体的には、触覚呈示装置１は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖに基づいて摩擦力Ｆを生成するので、圧力のみに基づいて摩擦力を生成する構成と比べて、操作指９に適した触覚を呈示することができる。

触覚呈示装置１は、操作指９が押し下げ感を呈示する領域に到達すると、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖに基づいて摩擦力Ｆを生成するので、圧力のみに基づいて押し下げ感を呈示する構成と比べて、操作者が認識し易い押し下げ感を呈示することができる。

触覚呈示装置１は、圧力Ｐ、見かけの接触面積Ｓ_Ａ、及び速度Ｖに基づいて操作指９の滑りを判定し、滑りが悪い場合、滑りを良くする摩擦力を生成することができる。

触覚呈示装置１は、クーロンの摩擦法則に従わず、検出対象が変形する場合でも適切な触覚を呈示するので、指のサイズ、硬さ、なぞる速度等の個人差による触覚のばらつきを抑制することができる。

上述の実施の形態及び変形例に係る触覚呈示装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…触覚呈示装置、２…筐体、９…操作指、１０…表示部、１２…圧力検出部、１４…面積算出部、１６…速度算出部、１８…振動部、１８ａ…第１の振動子、１８ｂ…第２の振動子、２０…通信部、２１…ベゼル、２２…制御部、２５…開口、１００…表示画面、１０２…アイコン、１０３…アイコン、１０５…表示画像、１２０…操作面、１２１…裏面、１２３…しきい値、１２５…領域、１２６…検出点、１６０…履歴情報、２２０…テーブル、２２１…しきい値、２２５…曲線

Claims (5)

1. 操作指によって操作面になされた操作に伴う圧力を検出し、前記操作面に設定された座標と検出された前記圧力とを関連付けた圧力情報を出力する圧力検出部と、
   前記圧力検出部から出力された前記圧力情報に基づいて前記操作面に接触した前記操作指の面積を算出する面積算出部と、
   前記圧力検出部から出力された前記圧力情報に基づいて前記操作面を移動する前記操作指の速度を算出する速度算出部と、
   前記圧力検出部に振動を付加する振動部と、
   前記圧力、前記操作指の面積、及び前記操作指の速度に基づいて前記操作指と前記操作面との摩擦力を生成して触覚を呈示するように前記振動部を制御する制御部と、
   を備えた触覚呈示装置。
2. 前記面積算出部は、前記圧力情報に基づいて圧力が検出された領域を前記操作指の面積とする、
   請求項１に記載の触覚呈示装置。
3. 前記速度算出部は、連続して検出された前記操作指の座標間の距離、及び前記距離を移動する時間に基づいて前記操作指の速度を算出する、
   請求項１又は２に記載の触覚呈示装置。
4. 前記制御部は、しきい値を有し、前記圧力、前記操作指の面積、及び前記操作指の速度の少なくとも１つが前記しきい値より大きい場合、前記圧力、前記操作指の面積、及び前記操作指の速度に基づいた触覚を呈示する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
5. 前記制御部は、前記摩擦力を生成させる前記操作面の領域の情報を有し、前記操作指が前記領域に到達した際の前記圧力、前記操作指の面積、及び前記速度に応じた前記摩擦力を生成する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。

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