JP2017033130A - Force-sensing guide device - Google Patents

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Kenji Murase
健治 村瀬
半田 拓也
Takuya Handa
拓也 半田
清水 俊宏
Toshihiro Shimizu
俊宏 清水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force-sensing guide device that can be further downsized, and allows force sensing to guide fingers of users in a mode high in operability as to information to be presented on a display.SOLUTION: A force-sensing guide device 1 according to the present invention comprises: a tactile display 31 that supports a display unit 34 having oscillators 37a, 37b, 37c and 37d via a damper 36, and allows impact actuation of the oscillator to relatively move the display unit 34 on a two-dimensional plane; a tactile presentation control unit 22 that controls so as to present prescribed information on the display unit 34; a finger position coordinate calculation unit 23 that measures a finger position coordinate indicative of a finger position of a user in the display unit 34; a target position coordinate management unit 24 that manages presence or absence of guide completion of the target position coordinate set in presented information; an inter-coordinate vector calculation unit 25 that conducts a vector difference between the finger position coordinate and the target position coordinate to obtain a force-sensing guide vector; and a force-sensing guide control unit 26 that conducts the impact actuation on the basis of force-sensing guide vector, and conducts a guide control of the finger position of the user.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ディスプレイで提示される情報に関してユーザーの指を力覚で誘導する力覚誘導装置に関する。   The present invention relates to a force sense guidance device that guides a user's finger with a force sense regarding information presented on a display.

視覚障害者等のユーザーに対する情報提示方法として、アクチュエータ等で駆動されるピンを多数配列したピンマトリクスによる触覚ディスプレイにより、点字に加え、図形情報を提示可能とすることが知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。   As a method for presenting information to a user such as a visually impaired person, it is known that graphic information can be presented in addition to Braille by a tactile display using a pin matrix in which a large number of pins driven by an actuator or the like are arranged (for example, (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

ただし、視覚情報である図形情報は視覚障害者等のユーザーにとって触覚のみでの把握が困難であるため、音声ガイドが併せて用いられることが多い。   However, since graphic information that is visual information is difficult for a user such as a visually impaired person to grasp only by tactile sense, a voice guide is often used together.

一方、近年、このような触覚ディスプレイを用いた力覚提示装置に対して、その触覚情報を提示する際にリンク機構を有するマニピュレータを用いてユーザーの指を誘導するよう力覚を提示する力覚誘導システムを構成し、ユーザーに対するより迅速な情報把握を可能にする技法が開示されている(例えば、特許文献2、非特許文献2参照)。   On the other hand, in recent years, a force sense that presents a force sense to guide a user's finger using a manipulator having a link mechanism when presenting the tactile information to a force sense presentation device using such a tactile display. A technique for configuring a guidance system and enabling a user to grasp information more quickly has been disclosed (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 2).

これら特許文献2や非特許文献2に開示される力覚誘導システムでは、触覚情報として提示された図やグラフなどの情報をユーザーが触察する前に、力覚誘導システムがユーザーの指を力覚的に誘導して、情報の構成やグラフの軌跡等を教示することができる。   In these haptic guidance systems disclosed in Patent Literature 2 and Non-Patent Literature 2, the haptic guidance system haptics the user's finger before the user touches information such as a figure or a graph presented as haptic information. Can be guided to teach the structure of information, the trajectory of the graph, and the like.

しかしながら、この力覚誘導システムでは、当該誘導のための力覚の提示にリンク機構を有するマニピュレータを用いているため、そのシステムが高価となることや大型化することが避けられない。さらにマニピュレータと指を固定しなくてはならないため、操作性も悪くなる。   However, in this haptic guidance system, since a manipulator having a link mechanism is used to present a haptic sense for the guidance, it is inevitable that the system becomes expensive and large. Furthermore, since the manipulator and the finger must be fixed, the operability is also deteriorated.

一方、一般的な視覚用のディスプレイに対して力覚を提示する技法として、そのディスプレイの表示面上に設置したパッドやパネルなどをワイヤ等で牽引することで力覚を発生させるものが知られている(例えば、非特許文献3,4参照)。   On the other hand, as a technique for presenting a force sensation to a general visual display, a technique for generating a force sensation by pulling a pad or panel installed on the display surface of the display with a wire or the like is known. (For example, see Non-Patent Documents 3 and 4).

このようなパッドを用いた技法では、パッドを牽引するためのワイヤがディスプレイ上に存在することになるため、触察時の障害となりうる。また、パネルを牽引する技法ではディスプレイの額縁の幅を大きくしてパネルの可動範囲を確保する必要があり、装置の大型化を避けることができず、その構造上、触覚ディスプレイへの応用が難しい。   In such a technique using the pad, since a wire for pulling the pad exists on the display, it can be an obstacle at the time of touching. Also, in the technique of pulling the panel, it is necessary to secure the movable range of the panel by increasing the width of the display frame, and it is not possible to avoid an increase in the size of the device, and it is difficult to apply it to a tactile display due to its structure. .

ところで、小型なアクチュエータを実現するインパクト駆動機構が知られている(例えば、非特許文献5参照)。非特許文献5に開示されるインパクト駆動機構は、圧電素子等の急激な変形に伴う慣性力及び移動体とシャフト間のスティックスリップ現象を利用して、駆動力を発生させるものである。   Incidentally, an impact drive mechanism that realizes a small actuator is known (for example, see Non-Patent Document 5). The impact driving mechanism disclosed in Non-Patent Document 5 generates a driving force by utilizing an inertial force accompanying rapid deformation of a piezoelectric element or the like and a stick-slip phenomenon between a moving body and a shaft.

また、インパクト駆動機構の他の例として、静電気力を利用した撃力を利用したものもある(例えば、非特許文献6参照)。   Further, as another example of the impact drive mechanism, there is one using an impact force using an electrostatic force (see, for example, Non-Patent Document 6).

特許第4294668号明細書Japanese Patent No. 4294668 特開2014−2668号公報JP 2014-2668 A

Fernando Vidal-Verdu and Moustapha Hafez, “Graphical Tactile Displays for Visually-Impaired People", IEEE Trans.On Neural Syst.&Rehabilitation,Vol.15, No.1(2007)Fernando Vidal-Verdu and Moustapha Hafez, “Graphical Tactile Displays for Visually-Impaired People”, IEEE Trans. On Neural Syst. & Rehabilitation, Vol. 15, No. 1 (2007) 坂井 忠裕、他、“2次元情報の触覚提示における力覚誘導方式と効果”、電子情報通信学会技術研究報告、MVE, マルチメディア・仮想環境基礎 112(474), pp.311-316, 2013年3月4日発行Tadahiro Sakai, et al., “Tactile guidance method and effect in tactile presentation of 2D information”, IEICE Technical Report, MVE, Multimedia and Virtual Environment Fundamentals 112 (474), pp.311-316, 2013 Issued March 4 田村理乃、他、“タッチパネルのための力覚インタフェースSPIDAR-tabletとその力覚計算方法の開発”、日本バーチャルリアリティ学会論文誌 16(3), pp.363-366, 2011年9月30日発行Rino Tamura, et al., "Development of haptic interface SPIDAR-tablet for touch panel and its haptic calculation method", Transactions of the Virtual Reality Society of Japan 16 (3), pp.363-366, September 30, 2011 則枝真、佐藤誠、“パネル駆動型力覚提示タッチパネルとその力覚制御手法の提案”、情報処理学会インタラクション2012、2012年3月15日発行Makoto Norieda and Makoto Sato, “Proposal of panel-driven haptic touch panel and its haptic control method”, Information Processing Society of Japan Interaction 2012, March 15, 2012 樋口 俊郎、他、“圧電素子の急速変形を利用したマイクロロボットアーム”、日本ロボット学会誌、Vo1 8, No.4, pp 479-482, 2010年8月25日発行Toshiro Higuchi, et al., “Micro Robot Arm Using Rapid Deformation of Piezoelectric Elements”, Journal of the Robotics Society of Japan, Vo1 8, No.4, pp 479-482, August 25, 2010 桂井 宏明、他、“DC静電インパクト駆動機構の動作特性”、精密工学会学術講演会講演論文集 2006S(0), 875-876, 2007年1月31日Hiroaki Katsui, et al., “Operational Characteristics of DC Electrostatic Impact Drive Mechanism”, Proceedings of the Japan Society for Precision Engineering 2006S (0), 875-876, January 31, 2007

触覚ディスプレイにて触覚情報を提示する際に、ユーザーの指を誘導するよう力覚を提示することは、触覚のみでの把握が困難な図形情報等の提示の際に有効である。   When presenting tactile information on a tactile display, presenting a force sense to guide a user's finger is effective when presenting graphic information or the like that is difficult to grasp only by tactile sense.

しかしながら、上述したように、従来技法では、例えば、特許文献2や非特許文献2に開示されるように構成すると、そのシステムが高価となることや大型化することが避けられない。さらにマニピュレータと指を固定しなくてはならないため、操作性も悪くなる。   However, as described above, in the conventional technique, for example, when configured as disclosed in Patent Literature 2 and Non-Patent Literature 2, it is inevitable that the system becomes expensive and large. Furthermore, since the manipulator and the finger must be fixed, the operability is also deteriorated.

また、このような触覚ディスプレイに対して、非特許文献3,4の技法を応用し、マニピュレータの代用としてワイヤ等で牽引することで力覚を発生させるよう構成するとしても、触察時の障害となりうる。また、パネルを牽引する技法ではディスプレイの額縁の幅を大きくしてパネルの可動範囲を確保する必要があり、装置の大型化を避けることができず、その構造上、触覚ディスプレイへの応用が難しい。   Moreover, even if it is configured to generate a force sense by pulling with a wire or the like as a substitute for a manipulator by applying the techniques of Non-Patent Documents 3 and 4 to such a tactile display, it is an obstacle at the time of touching. It can be. Also, in the technique of pulling the panel, it is necessary to secure the movable range of the panel by increasing the width of the display frame, and it is not possible to avoid an increase in the size of the device, and it is difficult to apply it to a tactile display due to its structure. .

また、非特許文献5,6に開示されるように、小型なアクチュエータを実現するインパクト駆動機構が知られているが、このようなインパクト駆動機構により触覚ディスプレイで提示される触覚情報に対してユーザーの指を力覚で誘導するよう構成する技法は知られておらず、確立されていない。   In addition, as disclosed in Non-Patent Documents 5 and 6, an impact drive mechanism that realizes a small actuator is known. However, the user can respond to tactile information presented on a tactile display by such an impact drive mechanism. Techniques for constructing the finger to hapticly guide are not known and have not been established.

また、触覚ディスプレイに限らず、一般的な視覚用のディスプレイにおいても、このようなインパクト駆動機構によりディスプレイで提示される情報に対してユーザーの指を力覚で誘導するよう構成する技法は知られておらず、確立されていない。   In addition, not only a tactile display but also a general visual display, a technique is known in which a user's finger is guided by a force sense with respect to information presented on the display by such an impact drive mechanism. Not established.

本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、より小型化を可能とし操作性の高い態様で、ディスプレイで提示される情報に関してユーザーの指を力覚で誘導する力覚誘導装置を提供することにある。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a force sense guidance device that guides a user's finger with a force sense with respect to information presented on a display in a manner that enables further miniaturization and high operability. It is in.

本発明の力覚誘導装置は、ディスプレイで提示される情報に関してユーザーの指を力覚で誘導する力覚誘導装置であって、振動子を有する表示部をダンパーを介して支持し、該表示部を前記振動子のインパクト駆動により2次元平面上で相対移動可能とするディスプレイと、所定の情報を前記表示部に提示するよう制御する情報提示制御手段と、前記表示部におけるユーザーの指位置を示す指位置座標を計測する指位置座標計測手段と、提示された情報に設定されている目標位置座標の誘導完了の有無を管理する目標位置座標管理手段と、前記指位置座標と前記目標位置座標とをベクトル差分して力覚誘導ベクトルを求める座標間ベクトル算出手段と、前記力覚誘導ベクトルを基に前記振動子を制御して、前記表示部に対するインパクト駆動を行い、前記表示部に対して前記ユーザーの指位置を前記目標位置座標へと力覚で強制的に相対移動させるよう誘導制御する力覚誘導制御手段と、を備えることを特徴とする。   A force sense guidance device according to the present invention is a force sense guidance device that guides a user's finger with a force sense with respect to information presented on a display, and supports a display unit having a vibrator via a damper. A display that enables relative movement on a two-dimensional plane by impact driving of the vibrator, information presentation control means for controlling to present predetermined information on the display unit, and a finger position of the user on the display unit Finger position coordinate measuring means for measuring finger position coordinates; target position coordinate managing means for managing whether or not the target position coordinates set in the presented information are completed; and the finger position coordinates and the target position coordinates. An inter-coordinate vector calculating means for obtaining a haptic guidance vector by vector difference between the two, and controlling the vibrator based on the haptic guidance vector to drive the impact on the display unit Performed, characterized in that it and a force induction control means for inducing controlled to forcibly move relative to the finger position of the user relative to the display unit in the force to the target location coordinates.

また、本発明の力覚誘導装置において、前記力覚誘導制御手段は、前記インパクト駆動として、当該ユーザーの指と前記表示部又は前記ピンとの間で生じる予め想定された静止摩擦力を超える駆動力で、前記表示部に対し逆誘導方向へ前記第1速度の駆動を行った後、当該静止摩擦力以下の駆動力で、前記表示部を誘導方向へ前記第2速度の駆動を行うよう前記振動子を制御することを特徴とする。   In the haptic guidance device according to the present invention, the haptic guidance control means may be configured such that, as the impact driving, the driving force exceeding a presumed static friction force generated between the user's finger and the display unit or the pin. Then, after driving the display unit at the first speed in the reverse guiding direction, the vibration is performed so that the display unit is driven at the second speed in the guiding direction with a driving force equal to or less than the static frictional force. It is characterized by controlling the child.

また、本発明の力覚誘導装置において、前記ディスプレイは、前記表示部の挿通孔に突出又は非突出の状態を提示可能な複数のピンを配列したピンマトリクスを有し、前記ピンマトリクスと前記表示部とが互いに相対移動可能に構成されていることを特徴とする。   Further, in the haptic guidance device of the present invention, the display has a pin matrix in which a plurality of pins capable of presenting a projecting state or a non-projecting state is arranged in the insertion hole of the display unit, and the pin matrix and the display The portions are configured to be movable relative to each other.

また、本発明の力覚誘導装置において、前記ピンは、弾性変形可能な弾性材料よりなることを特徴とする。   In the haptic induction device of the present invention, the pin is made of an elastic material that can be elastically deformed.

また、本発明の力覚誘導装置において、前記ディスプレイは、前記表示部の挿通孔に突出又は非突出の状態を提示可能な複数のピンを配列したピンマトリクスを有し、前記ピンマトリクスと前記表示部とが2次元的相対移動不能に構成されていることを特徴とする。   Further, in the haptic guidance device of the present invention, the display has a pin matrix in which a plurality of pins capable of presenting a projecting state or a non-projecting state is arranged in the insertion hole of the display unit, and the pin matrix and the display The two-dimensional relative movement is impossible.

また、本発明の力覚誘導装置において、前記ディスプレイは、当該表示部の2次元平面に対する法線方向への振動を付与して伝搬可能にする超音波振動子を有し、前記力覚誘導制御手段は、前記第1速度の駆動時に前記超音波振動子による超音波振動を前記表示部の2次元平面上に伝搬させるよう制御する手段を有することを特徴とする。   Further, in the haptic guidance device of the present invention, the display includes an ultrasonic transducer that can propagate by imparting vibration in a normal direction to the two-dimensional plane of the display unit, and the haptic guidance control. The means includes means for controlling the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator to propagate on a two-dimensional plane of the display unit when driving at the first speed.

本発明によれば、ディスプレイで提示される情報に対してユーザーの指を力覚で誘導する力覚誘導装置の小型化、及びその操作性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, size reduction of the force sense guidance apparatus which guides a user's finger with force sense with respect to the information shown on a display, and its operativity can be improved.

本発明による第1実施形態の力覚誘導装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a force sense guidance device of a 1st embodiment by the present invention. 本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the force sense presentation unit in the force sense guidance device of 1st Embodiment by this invention. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットにおけるインパクト駆動機構を設けた力覚誘導式の触覚ディスプレイの概略構成を示す図である。(A), (b), (c) shows a schematic configuration of a haptic guidance type tactile display provided with an impact driving mechanism in the haptic presentation unit in the haptic guidance device of the first embodiment according to the present invention. FIG. 本発明による第1実施形態の力覚誘導装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the force sense guidance apparatus of 1st Embodiment by this invention. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における触覚情報の提示例を示す図である。(A), (b), (c) is a figure which shows the example of presentation of the tactile information in the force induction apparatus of 1st Embodiment by this invention, respectively. 本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における提示した触覚情報に対する力覚による誘導例を示す図である。It is a figure which shows the example of guidance by the force sense with respect to the tactile information shown in the force sense guidance apparatus of 1st Embodiment by this invention. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットにおける一実施例のインパクト駆動機構による力覚による誘導時の動作例を示す図である。(A), (b), (c) shows the operation example at the time of guidance by force sense by the impact drive mechanism of one example in the force sense presentation unit in the force sense guidance device of the first embodiment according to the present invention, respectively. FIG. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第1実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットにおける他の実施例のインパクト駆動機構による力覚による誘導時の動作例を示す図である。(A), (b), (c) is an example of operation at the time of guidance by force sense by the impact drive mechanism of another example in the force sense presentation unit in the force sense guidance device of the first embodiment according to the present invention. FIG. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第2実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットにおけるインパクト駆動機構を設けた力覚誘導式の触覚ディスプレイの概略構成を示す図である。(A), (b), (c) shows the schematic structure of the haptic guidance type tactile display provided with the impact drive mechanism in the haptic presentation unit in the haptic guidance device of the second embodiment according to the present invention. FIG. (a),(b),(c)は、それぞれ本発明による第2実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットにおける一実施例のインパクト駆動機構による力覚による誘導時の動作例を示す図である。(A), (b), (c) shows the operation example at the time of guidance by force sense by the impact drive mechanism of one example in the force sense presentation unit in the force sense guidance device of the second embodiment according to the present invention, respectively. FIG. 本発明による第3実施形態の力覚誘導装置における力覚提示ユニットの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the force sense presentation unit in the force sense guidance device of 3rd Embodiment by this invention.

以下、図面を参照して、本発明による各実施形態の力覚誘導装置1を例示して説明する。   Hereinafter, with reference to the drawings, the haptic induction device 1 of each embodiment according to the present invention will be described as an example.

〔第1実施形態〕
まず、本発明による第1実施形態の力覚誘導装置1を説明する。図1は、第1実施形態の力覚誘導装置1の概略構成を示す図である。本実施形態の力覚誘導装置1は、制御ユニット2と、力覚提示ユニット3とを備える。
[First Embodiment]
First, the haptic induction device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a force sense guidance device 1 according to the first embodiment. The force sense guidance device 1 of this embodiment includes a control unit 2 and a force sense presentation unit 3.

力覚提示ユニット3は、触覚ディスプレイ31の本体に対して支持体33を介して指位置検出器32が支持されて構成されている。触覚ディスプレイ31の本体は、その上面に表示部34が設けられ、この表示部34にピンマトリクス35が設けられている。このピンマトリクス35がユーザーの指に対して触覚情報を提示するための表示画面を形成している。   The force sense presentation unit 3 is configured such that a finger position detector 32 is supported on a main body of the tactile display 31 via a support 33. The main body of the tactile display 31 is provided with a display unit 34 on the upper surface, and a pin matrix 35 is provided on the display unit 34. The pin matrix 35 forms a display screen for presenting tactile information to the user's finger.

支持体33は、その一端部が触覚ディスプレイ31の本体の一側端部に取着され、上方(z軸方向)に延びた後、表示部34の2次元平面(x,y軸平面)に対して略水平となるように屈曲しており、その他端部には指位置検出器32が設けられている。図2を参照して後述するが、指位置検出器32は、1つ又は複数の赤外LED321と、ビデオカメラ322とを備え、ユーザーの指位置を検出する機器であり、表示部34上のピンマトリクス35のほぼ中央部と対向するように配置されている。尚、指位置検出器32は、ユーザーの指位置を検出可能であれば他の形態でもよく、例えば一般的なタッチパネルに用いられる人体の静電容量方式のタッチ検出に基づいて検出することや、マトリクス状に圧力センサを配列して構成することもできる。   One end of the support 33 is attached to one end of the main body of the tactile display 31 and extends upward (in the z-axis direction), and then on the two-dimensional plane (x, y-axis plane) of the display unit 34. It is bent so as to be substantially horizontal with respect to the other end, and a finger position detector 32 is provided at the other end. As will be described later with reference to FIG. 2, the finger position detector 32 includes one or a plurality of infrared LEDs 321 and a video camera 322, and is a device that detects the user's finger position. The pin matrix 35 is disposed so as to face the substantially central portion. The finger position detector 32 may be in any other form as long as it can detect the user's finger position. For example, the finger position detector 32 may detect based on capacitive touch detection of a human body used in a general touch panel, The pressure sensors can be arranged in a matrix.

ここで、本発明に係る触覚ディスプレイ31では、その触覚ディスプレイ31の本体の上面に設けられる表示部34の四辺が触覚ディスプレイ31の本体の額縁(表示部34を挟む周囲の額縁)に対して伸縮可能なバネやゴム等のダンパー部材36により支持されている。これにより表示部34が、触覚ディスプレイ31の本体に対して、その上面における2次元平面(x,y軸平面)で任意方向に所定量、振動可能(相対移動可能)となっている。   Here, in the tactile display 31 according to the present invention, the four sides of the display unit 34 provided on the upper surface of the main body of the tactile display 31 extend and contract with respect to the frame of the main body of the tactile display 31 (the surrounding frame sandwiching the display unit 34). It is supported by a damper member 36 such as a possible spring or rubber. Thus, the display unit 34 can vibrate (relatively move) by a predetermined amount in an arbitrary direction on the two-dimensional plane (x, y axis plane) on the upper surface of the main body of the tactile display 31.

そして、表示部34の下面側の四辺の各端部に、x軸方向及びy軸方向にてそれぞれ一対となる振動子37a,37bと、振動子37c,37dが配置され、触覚ディスプレイ31の本体内に設置されている。一対の振動子37a,37bは、表示部34を触覚ディスプレイ31の本体(表示部34を挟む周囲の額縁)に対してy軸方向に相対移動可能に振動を与えることが可能であり、一対の振動子37c,37dは、表示部34を触覚ディスプレイ31の本体(表示部34を挟む周囲の額縁)に対してx軸方向に相対移動可能に振動を与えることが可能である。このような振動子37a,37b,37c,37dは、例えば、圧電素子や、アルプス電気株式会社製フォースリアクタ(登録商標)等の電磁駆動式の振動子とすることができる。   A pair of vibrators 37 a and 37 b and vibrators 37 c and 37 d in the x-axis direction and the y-axis direction are disposed at each end of the four sides on the lower surface side of the display unit 34, and the main body of the tactile display 31. It is installed inside. The pair of vibrators 37a and 37b can vibrate the display unit 34 such that the display unit 34 can move relative to the main body of the tactile display 31 (a frame around the display unit 34) in the y-axis direction. The vibrators 37c and 37d can vibrate the display unit 34 so as to be relatively movable in the x-axis direction with respect to the main body of the tactile display 31 (a frame around the display unit 34). Such vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d can be, for example, piezoelectric elements or electromagnetically driven vibrators such as Force Reactor (registered trademark) manufactured by Alps Electric Co., Ltd.

そして、振動子37a,37b,37c,37dは、詳細に後述するように、本発明に係るインパクト駆動による振動を付与するインパクト駆動機構を構成するものであり、触覚ディスプレイの表示部34で提示される触覚情報についてユーザーの指を力覚で誘導可能とする。但し、該振動子はインパクト駆動による振動を与えることができればよく、一対ではなく単体で構成してもよい。このように、触覚ディスプレイ31は、表示部34、ピン352、ピン駆動部353(353a)、及び振動子37a,37b,37c,37dを備え、表示部34と触覚ディスプレイ31の本体(表示部34を挟む周囲の額縁)は2次元平面上で相対移動可能な構造を有している。そして、以下に説明する制御ユニット2により、振動子37a,37b,37c,37dによるインパクト駆動で当該表示部34の相対移動を制御可能とする。   The vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d constitute an impact driving mechanism that imparts vibration by impact driving according to the present invention, as will be described in detail later, and are presented on the display unit 34 of the tactile display. The user's finger can be guided by force with respect to tactile information. However, the vibrator is only required to be able to give vibration by impact driving, and may be configured as a single unit instead of a pair. As described above, the tactile display 31 includes the display unit 34, the pin 352, the pin driving unit 353 (353a), and the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d, and the display unit 34 and the main body (display unit 34) of the tactile display 31. The frame surrounding the frame) has a structure capable of relative movement on a two-dimensional plane. The control unit 2 described below makes it possible to control the relative movement of the display unit 34 by impact driving using the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d.

制御ユニット2は、力覚提示ユニット3に対して所定のケーブルを介して接続され、その表示部34に触覚情報を提示するとともに、ユーザーの指位置を検出し、該指位置を表示部34における目標座標位置へと力覚で強制的に相対移動させるよう表示部34を制御する機能部である。尚、制御ユニット2と力覚提示ユニット3とを別個のユニットとして説明するが、制御ユニット2を力覚提示ユニット3内に収容して一体化させてもよい。   The control unit 2 is connected to the force sense presentation unit 3 via a predetermined cable, presents tactile information on the display unit 34, detects the user's finger position, and displays the finger position on the display unit 34. This is a functional unit that controls the display unit 34 to forcibly move relative to the target coordinate position by force. Although the control unit 2 and the force sense presentation unit 3 are described as separate units, the control unit 2 may be accommodated in the force sense presentation unit 3 and integrated.

制御ユニット2は、触覚提示・力覚誘導データDB21と、触覚提示制御部22と、指位置座標計測部23と、目標位置座標管理部24と、座標間ベクトル算出部25と、力覚誘導制御部26とを備える。   The control unit 2 includes a tactile sense presentation / force sense guidance data DB 21, a tactile sense control unit 22, a finger position coordinate measurement unit 23, a target position coordinate management unit 24, an inter-coordinate vector calculation unit 25, and a force sense guidance control. Part 26.

触覚提示・力覚誘導データDB21は、表示部34に触覚情報を提示するための触覚提示データ及びユーザーの指位置を力覚で強制的に相対移動させるための該触覚提示データに予め設定される目標位置座標を保持するデータベースである。   The tactile sense presentation / force sense guidance data DB 21 is preset with tactile sense presentation data for presenting tactile information on the display unit 34 and the tactile sense presentation data for forcibly moving the finger position of the user with force sense. It is a database that holds target position coordinates.

触覚提示制御部22は、操作者(或いはユーザーでもよい)の外部指示に応じて、触覚提示データ・力覚誘導DB21から表示部34に触覚情報を提示するための触覚提示データを取り出し、ピンマトリクス35による触覚情報を提示するよう制御する。   The tactile sense presentation control unit 22 takes out tactile sense presentation data for presenting tactile information from the tactile sense presentation data / force guidance DB 21 to the display unit 34 in accordance with an external instruction from an operator (or a user), and a pin matrix. Control to present the haptic information by 35.

指位置座標計測部23は、力覚提示ユニット3に指示して、指位置検出器32を経てユーザーの指位置を示すx,y座標(指位置座標)の情報を検出させて取得し、目標位置座標算出部24及び座標間ベクトル算出部25に出力する。   The finger position coordinate measurement unit 23 instructs the force sense presentation unit 3 to detect and acquire information on x and y coordinates (finger position coordinates) indicating the user's finger position via the finger position detector 32, and This is output to the position coordinate calculation unit 24 and the inter-coordinate vector calculation unit 25.

目標位置座標管理部24は、提示された触覚情報に設定されている目標位置座標の誘導完了の有無を管理し、目標位置座標の情報を座標間ベクトル算出部25に出力する。   The target position coordinate management unit 24 manages whether or not the guidance of the target position coordinates set in the presented tactile information has been completed, and outputs the target position coordinate information to the inter-coordinate vector calculation unit 25.

座標間ベクトル算出部25は、指位置座標計測部23から得られる指位置座標と、目標位置座標管理部24から得られる目標位置座標とをベクトル差分して力覚誘導ベクトル(x軸方向、y軸方向へとそれぞれ誘導する向きと大きさの情報)を求め、この力覚誘導ベクトルを力覚誘導制御部26に出力する。   The inter-coordinate vector calculation unit 25 performs a vector difference between the finger position coordinates obtained from the finger position coordinate measurement unit 23 and the target position coordinates obtained from the target position coordinate management unit 24, thereby generating a force sense vector (x-axis direction, y Information on the direction and size of each of which is guided in the axial direction), and outputs the haptic guidance vector to the haptic guidance control unit 26.

力覚誘導制御部26は、座標間ベクトル算出部25から得られる力覚誘導ベクトルを基に、振動子37a,37b,37c,37dに対するインパクト駆動の制御情報を生成し、力覚提示ユニット3における触覚ディスプレイ31の本体部に出力する。   The haptic guidance control unit 26 generates control information for impact driving for the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d based on the haptic guidance vector obtained from the inter-coordinate vector calculation unit 25. Output to the main body of the tactile display 31.

この制御ユニット2をそれぞれコンピュータで機能させることができ、当該コンピュータに、本発明に係る各構成要素を実現させるためのプログラムは、当該コンピュータの内部又は外部に備えられるメモリに記憶される。コンピュータに備えられる中央演算処理装置(CPU)などの制御で、各構成要素の機能を実現するための処理内容が記述されたプログラムを、適宜、メモリから読み込んで、制御ユニット2の各構成要素の機能をコンピュータに実現させることができる。ここで、各構成要素の機能をハードウェアの一部で実現してもよい。   The control unit 2 can be caused to function by a computer, and a program for causing the computer to realize each component according to the present invention is stored in a memory provided inside or outside the computer. A program in which processing content for realizing the function of each component is described under the control of a central processing unit (CPU) provided in the computer is appropriately read from the memory, and each component of the control unit 2 is read. The function can be realized by a computer. Here, the function of each component may be realized by a part of hardware.

図2は、本発明による第1実施形態の力覚誘導装置1における力覚提示ユニット3の概略構成を示す断面図である。指位置検出器32は、表示部34上のピンマトリクス35と対向する面に、ビデオカメラ322が設けられ、このビデオカメラ322の周辺に1つ又は複数の赤外LED321が設けられている(図示する例では、赤外LED321を2個示している)。赤外LED321は、ピンマトリクス35による表示画面の全体に赤外光を照射するよう配置され、ビデオカメラ322は、ピンマトリクス35による表示画面の全体を撮影可能に配置されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the force sense presentation unit 3 in the force sense guidance device 1 according to the first embodiment of the present invention. The finger position detector 32 is provided with a video camera 322 on a surface facing the pin matrix 35 on the display unit 34, and one or a plurality of infrared LEDs 321 are provided around the video camera 322 (illustrated). In this example, two infrared LEDs 321 are shown). The infrared LED 321 is arranged to irradiate the entire display screen by the pin matrix 35 with infrared light, and the video camera 322 is arranged so that the entire display screen by the pin matrix 35 can be photographed.

尚、ビデオカメラ322には、赤外LED321の照射する赤外光の波長を透過し、可視光などの他の波長域をカットするフィルタ(赤外光通過フィルタ)が設けられており、ビデオカメラ322は、ピンマトリクス35の表面などから反射される赤外光を撮影するよう構成されている。   Note that the video camera 322 is provided with a filter (infrared light passing filter) that transmits the wavelength of infrared light irradiated by the infrared LED 321 and cuts other wavelength regions such as visible light. 322 is configured to capture infrared light reflected from the surface of the pin matrix 35 or the like.

ピンマトリクス35は、表示部34にマトリクス状に配列された挿通孔351に対して、それぞれ突出/非突出に制御可能なピン352がマトリクス状に配列されて構成される。   The pin matrix 35 is configured by arranging, in a matrix, pins 352 that can be controlled to project / not project with respect to the insertion holes 351 arranged in a matrix on the display unit 34.

ピン352における突出/非突出の状態は、表示部34の下面側に配置されるピン駆動部353によって駆動され、制御部311の制御により、ピンマトリクス35における適宜のピン352の突出/非突出の状態が制御される。また、制御部311は、制御ユニット2における触覚提示制御部22からの触覚情報の提示に関する制御情報を基にピン352の突出/非突出の状態を制御する。また、制御部311と制御ユニット2とを一体化して力覚提示ユニット3内に収容してもよい。   The projecting / non-projecting state of the pins 352 is driven by a pin driving unit 353 arranged on the lower surface side of the display unit 34, and the appropriate projection / non-projecting of the pins 352 in the pin matrix 35 is controlled by the control unit 311. The state is controlled. Further, the control unit 311 controls the protruding / non-projecting state of the pin 352 based on the control information related to the presentation of the tactile information from the tactile presentation control unit 22 in the control unit 2. Further, the control unit 311 and the control unit 2 may be integrated and accommodated in the force sense presentation unit 3.

このように、ピン352における突出/非突出の状態の組み合わせで、そのピン352の凹凸による触感的に認識可能な文字や図形、画像などの情報を触覚情報として提示することができる。したがって、制御ユニット2における触覚提示制御部22により、触覚情報をピンマトリクス35による表示画面に表示可能となる。   As described above, information such as characters, figures, images, and the like that can be tactilely recognized by the projections and depressions of the pin 352 can be presented as tactile information by a combination of protruding / non-projecting states of the pin 352. Therefore, the haptic information can be displayed on the display screen by the pin matrix 35 by the haptic presentation control unit 22 in the control unit 2.

そして、ユーザーは、触覚情報が表示されているピンマトリクス35に指先で触れると、ピン351の凹凸を指先で知覚することにより、ピンマトリクス35に表示された触覚情報を認識(触知)することができる。   When the user touches the pin matrix 35 on which the tactile information is displayed with the fingertip, the user recognizes (tactile) the tactile information displayed on the pin matrix 35 by perceiving the unevenness of the pin 351 with the fingertip. Can do.

また、ユーザーの指先によるタッチ位置を検出可能とするために、ユーザーの指fの爪先などの先端部に、識別可能な形状で赤外光を乱反射させるマーカーfaを取り付けるのが好適である。このようなマーカーfaは、赤外LED321から照射された赤外光をビデオカメラ322の方向に反射させることができ、ビデオカメラ322の撮像情報の解析により、ピンマトリクス35による表示画面上でのマーカーfaの位置をほぼリアルタイムで特定することができる。   In addition, in order to be able to detect the touch position by the user's fingertip, it is preferable to attach a marker fa for irregularly reflecting infrared light in an identifiable shape to the tip of the user's finger f. Such a marker fa can reflect the infrared light emitted from the infrared LED 321 in the direction of the video camera 322, and the marker on the display screen by the pin matrix 35 by analyzing the imaging information of the video camera 322. The position of fa can be specified almost in real time.

尚、赤外LED321の点灯制御や、ビデオカメラ322の撮像情報の解析は、制御部311の制御により行われ、制御部311は、ビデオカメラ322の撮像情報の解析を経てユーザーの指位置を示すx,y座標(指位置座標)の情報を生成する。また、制御部311は、制御ユニット2における指位置座標計測部23からの指示により、指位置座標の情報を指位置座標計測部23に出力する。   The lighting control of the infrared LED 321 and the analysis of the imaging information of the video camera 322 are performed by the control of the control unit 311. The control unit 311 indicates the finger position of the user through the analysis of the imaging information of the video camera 322. Information on x and y coordinates (finger position coordinates) is generated. Further, the control unit 311 outputs information on the finger position coordinates to the finger position coordinate measurement unit 23 in accordance with an instruction from the finger position coordinate measurement unit 23 in the control unit 2.

そして、制御部311は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26からのインパクト駆動の制御情報を基に、触覚ディスプレイの表示部34で提示される触覚情報を力覚誘導で補助するために、インパクト駆動による振動を与えるよう振動子37a,37b,37c,37dを駆動制御する。   Based on the impact drive control information from the haptic guidance control unit 26 in the control unit 2, the control unit 311 assists the haptic information presented on the display unit 34 of the haptic display with the haptic guidance. The vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d are driven and controlled so as to give vibration by impact driving.

次に、図3を参照して、本発明に係る振動子37a,37b,37c,37dによるインパクト駆動について説明する。図3(a)は、力覚誘導式の触覚ディスプレイの概略構成を示す斜視図であり、図3(b)は、その平面図であり、図3(c)は、ピンマトリクス35を構成する表示部34上の挿通孔351と、突出/非突出の状態が制御可能なピン352との相対関係を示す図である。   Next, with reference to FIG. 3, the impact driving by the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d according to the present invention will be described. 3A is a perspective view showing a schematic configuration of a force-sensing tactile display, FIG. 3B is a plan view thereof, and FIG. 3C constitutes a pin matrix 35. It is a figure which shows the relative relationship of the insertion hole 351 on the display part 34, and the pin 352 which can control a protrusion / non-protrusion state.

図3(a),(b)に示すように、表示部34の下面側の四辺の各端部に、x軸方向及びy軸方向にてそれぞれ一対となる振動子37a,37bと、振動子37c,37dが設けられている。そして、一対の振動子37a,37bは、表示部34を触覚ディスプレイ31の本体に対してy軸方向に相対移動可能に振動(図示Vy)を与えることが可能であり、一対の振動子37c,37dは、表示部34を触覚ディスプレイ31の本体に対してx軸方向に相対移動可能に振動(図示Vx)を与えることが可能である。前述したように、このような振動子37a,37b,37c,37dは、例えば、圧電素子や、アルプス電気株式会社製フォースリアクタ(登録商標)等の電磁駆動式の振動子、或いは非特許文献5に示されるような撃力による非対称性を利用したものでもよい。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a pair of vibrators 37a and 37b in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively, at each end of the four sides on the lower surface side of the display unit 34, and the vibrator 37c and 37d are provided. The pair of vibrators 37a and 37b can apply vibration (Vy in the drawing) so that the display unit 34 can move relative to the main body of the tactile display 31 in the y-axis direction. 37d can apply vibration (Vx in the drawing) so that the display unit 34 can move relative to the main body of the tactile display 31 in the x-axis direction. As described above, such vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d are, for example, piezoelectric elements, electromagnetically driven vibrators such as Force Reactor (registered trademark) manufactured by Alps Electric Co., Ltd., or Non-Patent Document 5. It is also possible to use the asymmetry due to the impact as shown in FIG.

即ち、詳細に後述するが、インパクト駆動を実現するにあたり、2段階の速度制御で、振動方向によってその加速度を変化(偏加速)させることが可能なものであれば、任意の振動子を利用することができるが、より好適には振動の変位を大きくとれるものが望ましい。そのため、振動の変位を大きくとれる電磁駆動式を用いるのが望ましく、例えば電磁駆動式の振動子にて偏加速を生成するには、入力信号を制御(例えばデューティー比を偏らせる)すればよい。   That is, as will be described later in detail, any vibrator can be used as long as the acceleration can be changed (biased acceleration) depending on the vibration direction by two-stage speed control in realizing impact driving. However, it is more preferable that the vibration displacement can be increased. Therefore, it is desirable to use an electromagnetic drive type that can take a large displacement of vibration. For example, in order to generate partial acceleration with an electromagnetic drive type vibrator, the input signal may be controlled (for example, the duty ratio is biased).

また、図3(c)に示すように、ピンマトリクス35を構成する表示部34上の挿通孔35の孔径dhは、突出/非突出の状態が制御可能なピン352の断面径dpよりもインパクト駆動による表示部34の振動が可能な程度に大きくし、ピン352間のピッチpは、挿通孔35の孔径dhよりも大きくする。   Further, as shown in FIG. 3C, the hole diameter dh of the insertion hole 35 on the display unit 34 constituting the pin matrix 35 has an impact larger than the cross-sectional diameter dp of the pin 352 capable of controlling the protruding / non-projecting state. The display 34 is driven to be vibrated to the extent possible, and the pitch p between the pins 352 is made larger than the hole diameter dh of the insertion hole 35.

このようにピンマトリクス35を構成し、振動子37a,37b,37c,37dを表示部34の四辺の各端部に配置し、x,y軸方向に駆動することで、その組み合わせにより2次元平面内の任意の方向へのインパクト駆動が可能となる。   In this way, the pin matrix 35 is configured, and the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d are arranged at the respective ends of the four sides of the display unit 34, and driven in the x and y axis directions. Impact driving in any direction is possible.

次に、図4を参照して、本発明による第1実施形態の力覚誘導装置の動作を説明する。図4は、本発明による第1実施形態の力覚誘導装置1の動作を示すフローチャートである。   Next, with reference to FIG. 4, operation | movement of the force sense guidance apparatus of 1st Embodiment by this invention is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the force sense guidance device 1 according to the first embodiment of the present invention.

まず、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における触覚提示制御部22により、操作者等の外部指示に応じて、触覚提示・力覚誘導データDB21から表示部34に触覚情報を提示するための触覚提示データを取り出し、ピンマトリクス35による触覚情報を提示するよう制御する(ステップS1)。   First, the haptic guidance device 1 uses the haptic presentation control unit 22 in the control unit 2 to present haptic information from the haptic presentation / haptic guidance data DB 21 to the display unit 34 in accordance with an external instruction from an operator or the like. The tactile sense presentation data is taken out and controlled so as to present tactile information by the pin matrix 35 (step S1).

例えば、図5(a),(b)は、それぞれ表示部34におけるピンマトリクス35に触覚情報が提示された状態を斜視図及び平面図で簡易的に示しており、図5(c)は、ピン352が表示部34から突出した状態となり、触覚情報が提示される様子を示している。図5に示すように、触覚提示・力覚誘導データDB21に格納されている触覚提示データを基に、ピン352が表示部34から突出し、触覚情報が提示される。   For example, FIGS. 5A and 5B simply show a state where tactile information is presented on the pin matrix 35 in the display unit 34 in a perspective view and a plan view, respectively, and FIG. The pin 352 protrudes from the display unit 34, and the tactile information is presented. As shown in FIG. 5, based on the tactile presentation data stored in the tactile presentation / force tactile guidance data DB 21, the pin 352 protrudes from the display unit 34 to present tactile information.

続いて、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における目標位置座標管理部24から、ユーザーの指位置を力覚で強制的に相対移動させる目標位置座標を取得する(ステップS2)。   Subsequently, the force sense guidance device 1 acquires the target position coordinates for forcibly moving the user's finger position by force sense from the target position coordinate management unit 24 in the control unit 2 (step S2).

続いて、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における指位置座標計測部23により、力覚提示ユニット3に指示して、指位置検出器32を経てユーザーの指位置を示すx,y座標(指位置座標)の情報を検出させ取得する(ステップS3)。   Subsequently, the force sense guidance device 1 instructs the force sense presentation unit 3 by the finger position coordinate measurement unit 23 in the control unit 2 and passes the finger position detector 32 to indicate x, y coordinates ( Information (finger position coordinates) is detected and acquired (step S3).

続いて、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における座標間ベクトル算出部25により、指位置座標計測部23から得られる指位置座標と、目標位置座標管理部24から得られる目標位置座標とをベクトル差分して力覚誘導ベクトルを求める(ステップS4)。   Subsequently, the force sense guidance device 1 uses the inter-coordinate vector calculation unit 25 in the control unit 2 to obtain the finger position coordinates obtained from the finger position coordinate measurement unit 23 and the target position coordinates obtained from the target position coordinate management unit 24. A vector difference is used to obtain a haptic guidance vector (step S4).

ここで、座標間ベクトル算出部25は、求めた力覚誘導ベクトルの値から指が目標座標に達しているか否かを判別し(ステップS5)、指が目標座標に達していない際に(ステップS5:No)、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26により、座標間ベクトル算出部25から得られる力覚誘導ベクトルを基に、振動子37a,37b,37c,37dに対するインパクト駆動の制御情報を生成し、力覚提示ユニット3における触覚ディスプレイ31の本体部に出力する。   Here, the inter-coordinate vector calculation unit 25 determines whether or not the finger has reached the target coordinate from the value of the obtained force sense vector (step S5), and when the finger has not reached the target coordinate (step S5). S5: No), the haptic induction device 1 is based on the haptic induction vector obtained from the inter-coordinate vector calculation unit 25 by the haptic induction control unit 26 in the control unit 2, and the vibrators 37a, 37b, 37c, 37d. Control information for driving the impact on the haptic display unit 3 is output to the main body of the tactile display 31 in the force sense presentation unit 3.

これにより、力覚提示ユニット3では、表示部34に触覚情報が提示され、ユーザーの指位置を基に表示部34がインパクト駆動により振動し、ユーザーの指位置を表示部34上にて力覚で強制的に相対移動させるよう作動する。   Accordingly, in the haptic presentation unit 3, tactile information is presented on the display unit 34, the display unit 34 vibrates by impact driving based on the user's finger position, and the user's finger position is displayed on the display unit 34. Operates to force relative movement.

指が目標座標に達するまで(ステップS5:Yes)、力覚誘導装置1は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26により、インパクト駆動の制御情報を生成し、力覚提示ユニット3における触覚ディスプレイ31の本体部に出力する(ステップS3乃至ステップS6)。   Until the finger reaches the target coordinates (step S5: Yes), the haptic guidance device 1 generates impact drive control information by the haptic guidance control unit 26 in the control unit 2, and the haptic display in the haptic presentation unit 3 31 is output to the main body 31 (steps S3 to S6).

指が目標座標に達すると(ステップS5:Yes)、力覚誘導装置1は、目標位置座標管理部24から次の目標座標の有無を判別し(ステップS7)、次の目標座標が無くなるまで力覚誘導装置1は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26により、インパクト駆動の制御情報を生成し、力覚提示ユニット3における触覚ディスプレイ31の本体部に出力する(ステップS2乃至ステップS7)。   When the finger reaches the target coordinates (step S5: Yes), the haptic guidance device 1 determines the presence / absence of the next target coordinate from the target position coordinate management unit 24 (step S7), and the force until the next target coordinate disappears. The haptic guidance device 1 generates impact drive control information by the haptic guidance control unit 26 in the control unit 2 and outputs it to the main body of the tactile display 31 in the haptic presentation unit 3 (steps S2 to S7).

例えば、図6に示すように表示部34におけるピンマトリクス35に触覚情報が提示されており、ピンマトリクス35に触覚情報が提示された開始位置Opから最終位置Oeまでを誘導する際に、力覚誘導装置1は、以下の手順でユーザーの指を誘導する。
(1)第1目標座標(開始位置Op)と指位置を順次ベクトル差分して力覚誘導ベクトルv0(図示せず)を求め、指を第1目標座標に誘導する。
(2)指が第1目標座標に誘導されると、第2目標座標と指位置を順次ベクトル差分して力覚誘導ベクトルv1を求め、指を第2目標座標に誘導する。
(3)指が第2目標座標に誘導されると、第3目標座標と指位置を順次ベクトル差分して力覚誘導ベクトルv2を求め、指を第3目標座標に誘導する。
(4)指が第3目標座標に誘導されると、第4目標座標と指位置を順次ベクトル差分して力覚誘導ベクトルv3を求め、指を第4目標座標に誘導する。
(5)指が第4目標座標(最終位置Oe)に誘導され、誘導完了となる。
For example, as shown in FIG. 6, tactile information is presented on the pin matrix 35 in the display unit 34, and force guidance is used when guiding from the start position Op to the final position Oe where the tactile information is presented on the pin matrix 35. The guiding device 1 guides the user's finger in the following procedure.
(1) The first target coordinates (start position Op) and the finger position are sequentially vector-differenced to obtain a force sense vector v0 (not shown), and the finger is guided to the first target coordinates.
(2) When the finger is guided to the first target coordinate, the haptic guidance vector v1 is obtained by sequentially subtracting the second target coordinate and the finger position, and the finger is guided to the second target coordinate.
(3) When the finger is guided to the second target coordinate, the third target coordinate and the finger position are sequentially vector-differed to obtain a force sense vector v2, and the finger is guided to the third target coordinate.
(4) When the finger is guided to the third target coordinate, the fourth target coordinate and the finger position are sequentially vector-differed to obtain the force sense vector v3, and the finger is guided to the fourth target coordinate.
(5) The finger is guided to the fourth target coordinate (final position Oe), and the guidance is completed.

そして、図7に、本発明に係る一実施例のインパクト駆動機構(振動子37a,37b,37c,37d)による力覚による誘導時の動作例を示している。まず、図7(a)には、指が表示部34上で接触し静止している状態を示しており、この状態から、例えばx軸方向に点在する表示部34から突出したピン352‐1,352‐2,352‐3の順で指を誘導したい場合に、その誘導方向へのインパクト駆動は、x軸方向における一対の振動子37c,37dを駆動制御する。本発明に係るインパクト駆動は、逆誘導方向への急速駆動(図7(b)参照)と誘導方向への緩速駆動(図7(c)参照)を一組の駆動手順とし、これを繰り返すことで指を誘導する。   FIG. 7 shows an operation example at the time of guidance by force sense by the impact drive mechanism (vibrators 37a, 37b, 37c, 37d) of one embodiment according to the present invention. First, FIG. 7A shows a state where the finger is in contact with the display unit 34 and is stationary, and from this state, for example, the pins 352-protruding from the display units 34 scattered in the x-axis direction. When it is desired to guide the finger in the order of 1,352-2 and 352-3, the impact driving in the guiding direction drives and controls the pair of vibrators 37c and 37d in the x-axis direction. In the impact driving according to the present invention, rapid driving in the reverse guiding direction (see FIG. 7B) and slow driving in the guiding direction (see FIG. 7C) are set as one set of driving procedures, and this is repeated. Then guide your finger.

より具体的には、図7(a)に示す状態から、指と表示部34との間で生じる予め想定された静止摩擦力を超える駆動力で、表示部34を逆誘導方向へと急速駆動する(図7(b)参照)。すると、指は、表示部34上を滑り、表示部34に対して相対移動する。このとき、指に働く慣性力により、表示部34の変位に比べ指位置の変位は限りなく小さいものとなる。尚、指と表示部34との間で生じる静止摩擦力は、指の表示部34に対する押圧力や表示部34の材質や形状に依存することから、予め想定される最大静止摩擦力を超える駆動力を表示部34に対して付与するよう一対の振動子37c,37dを駆動制御すればよい。   More specifically, from the state shown in FIG. 7A, the display unit 34 is rapidly driven in the reverse guiding direction with a driving force that exceeds a presumed static friction force generated between the finger and the display unit 34. (See FIG. 7B). Then, the finger slides on the display unit 34 and moves relative to the display unit 34. At this time, due to the inertial force acting on the finger, the displacement of the finger position is extremely small compared to the displacement of the display unit 34. Since the static friction force generated between the finger and the display unit 34 depends on the pressing force of the finger on the display unit 34 and the material and shape of the display unit 34, the driving exceeds the presumed maximum static friction force. What is necessary is just to drive-control a pair of vibrator | oscillators 37c and 37d so that force may be provided with respect to the display part 34. FIG.

続いて、図7(b)に示す状態から、指と表示部34との間で生じる静止摩擦力以下の駆動力で、表示部34を誘導方向へと緩速駆動する(図7(c)参照)。すると、指は、表示部34上の位置を維持して表示部34に対して更なる相対移動はしない。結果として、図7(c)のインパクト駆動を経た新たな静止状態は、図7(a)に示す静止状態の位置から指を強制的に誘導させた状態となる。   Subsequently, from the state shown in FIG. 7B, the display unit 34 is slowly driven in the guiding direction with a driving force equal to or less than the static friction force generated between the finger and the display unit 34 (FIG. 7C). reference). Then, the finger maintains the position on the display unit 34 and does not move further relative to the display unit 34. As a result, the new stationary state that has undergone impact driving in FIG. 7C is a state in which the finger is forcibly guided from the position of the stationary state illustrated in FIG.

尚、図7に示す例では、指が表示部34と接触するようピン352間のピッチpが十分に設けられている例を説明したが、指が表示部34と接触しないピン352間のピッチpで構成する場合には、ピン352を弾性変形可能な材料で構成すればよい。特に、ピン352を長めに構成し、挿通孔351に対してピン352が弾性変形するのに十分な空間(遊び)を設けておくのが好適である。   In the example illustrated in FIG. 7, the example in which the pitch p between the pins 352 is sufficiently provided so that the finger is in contact with the display unit 34 is described, but the pitch between the pins 352 where the finger is not in contact with the display unit 34 is described. In the case of p, the pin 352 may be made of an elastically deformable material. In particular, it is preferable that the pin 352 is configured to be long and a space (play) sufficient for the pin 352 to elastically deform with respect to the insertion hole 351 is provided.

例えば、図8に、本発明に係るピン352を弾性変形可能な材料で構成した他の実施例のインパクト駆動機構(振動子37a,37b,37c,37d)による力覚による誘導時の動作例を示している。まず、図8(a)には、指が表示部34上で接触し静止している状態を示しており、この状態から、例えばx軸方向に点在する表示部34から突出したピン352‐1,352‐2,352‐3の順で指を誘導したい場合に、その誘導方向へのインパクト駆動は、x軸方向における一対の振動子37c,37dを駆動制御する。本例におけるインパクト駆動においても、逆誘導方向への急速駆動(図8(b)参照)と誘導方向への緩速駆動(図8(c)参照)を一組の駆動手順とし、これを繰り返すことで指を誘導する。   For example, FIG. 8 shows an operation example at the time of induction by force sense by the impact drive mechanism (vibrators 37a, 37b, 37c, 37d) of another embodiment in which the pin 352 according to the present invention is made of an elastically deformable material. Show. First, FIG. 8A shows a state where the finger is in contact with the display unit 34 and is stationary, and from this state, for example, pins 352-protruding from the display units 34 scattered in the x-axis direction. When it is desired to guide the finger in the order of 1,352-2 and 352-3, the impact driving in the guiding direction drives and controls the pair of vibrators 37c and 37d in the x-axis direction. Also in the impact driving in this example, rapid driving in the reverse guiding direction (see FIG. 8B) and slow driving in the guiding direction (see FIG. 8C) are set as one set of driving procedures, and this is repeated. Then guide your finger.

より具体的には、図8(a)に示す状態から、指とピン352との間で生じる予め想定された静止摩擦力を超える駆動力で、表示部34を逆誘導方向へと急速駆動する(図8(b)参照)。すると、表示部34のインパクト駆動がピン352に伝達されてピン352が弾性変形し、指は、ピン352‐1上を滑ってピン352‐2上に移り、表示部34に対して相対移動する。このとき、指に働く慣性力により、表示部34の変位に比べ指位置の変位は限りなく小さいものとなる。尚、指とピン352との間で生じる静止摩擦力は、指のピン352に対する押圧力やピン352の材質や形状に依存することから、予め想定される最大静止摩擦力を超える駆動力を表示部34に対して付与するよう一対の振動子37c,37dを駆動制御すればよい。   More specifically, from the state shown in FIG. 8A, the display unit 34 is rapidly driven in the reverse guiding direction with a driving force that exceeds a presumed static frictional force generated between the finger and the pin 352. (See FIG. 8 (b)). Then, the impact drive of the display unit 34 is transmitted to the pin 352, the pin 352 is elastically deformed, the finger slides on the pin 352-1, moves onto the pin 352-2, and moves relative to the display unit 34. . At this time, due to the inertial force acting on the finger, the displacement of the finger position is extremely small compared to the displacement of the display unit 34. Since the static friction force generated between the finger and the pin 352 depends on the pressing force of the finger against the pin 352 and the material and shape of the pin 352, the driving force exceeding the presumed maximum static friction force is displayed. What is necessary is just to drive-control a pair of vibrator | oscillators 37c and 37d so that it may provide with respect to the part 34. FIG.

続いて、図8(b)に示す状態から、指とピン352との間で生じる静止摩擦力以下の駆動力で、表示部34を誘導方向へと緩速駆動する(図7(c)参照)。すると、指は、ピン352‐2上の位置を維持して表示部34に対して更なる相対移動はしない。結果として、図8(c)のインパクト駆動を経た新たな静止状態は、図8(a)に示す静止状態の位置から指を強制的に誘導させた状態となる。   Subsequently, from the state shown in FIG. 8B, the display unit 34 is slowly driven in the guiding direction with a driving force equal to or less than the static friction force generated between the finger and the pin 352 (see FIG. 7C). ). Then, the finger maintains the position on the pin 352-2 and does not move further relative to the display unit 34. As a result, the new stationary state that has undergone the impact driving in FIG. 8C is a state in which the finger is forcibly guided from the position of the stationary state illustrated in FIG.

ここで、指と表示部34と接触するようピン352間のピッチpが十分に設けられている際の誘導は容易であり、更にピン352を弾性変形可能な材料で構成することで、より容易に指を強制的に誘導させることができる。このため、ピン352を弾性変形可能な材料で構成すればピン352間のピッチpが任意の状態で、指を強制的に誘導させることができる。   Here, guidance when the pitch p between the pins 352 is sufficiently provided so as to come into contact with the finger and the display unit 34 is easy, and further, the pins 352 are made of an elastically deformable material, which makes it easier. Can be forced to guide the finger. For this reason, if the pins 352 are made of an elastically deformable material, the finger can be forcibly guided with the pitch p between the pins 352 being arbitrary.

以上のように構成した第1実施形態の力覚誘導装置1であれば、触覚ディスプレイ31で提示される触覚情報に対してユーザーの指を力覚で誘導することができ、その小型化、及びその操作性を向上させることができる。   If it is force sense guidance device 1 of a 1st embodiment constituted as mentioned above, a user's finger can be guided by force sense to tactile information presented on tactile display 31, and the size reduction and The operability can be improved.

〔第2実施形態〕
次に、本発明による第2実施形態の力覚誘導装置1を説明する。第2実施形態の力覚誘導装置1は、表示部34の下面に(例えば、その四隅に)、ピエゾ素子を用いた超音波用振動子などの超音波振動子38がさらに配置されている点を除き、第1実施形態と同様である。図9(a),(b)は、表示部34の下面の四隅に超音波振動子38が設けられている様子を示しており、図9(c)は、超音波振動子38が表示部34に対してz軸方向への振動を与え、表示部34上に伝搬させる様子を示している。
[Second Embodiment]
Next, a force sense guidance device 1 according to a second embodiment of the present invention will be described. In the haptic induction device 1 of the second embodiment, ultrasonic transducers 38 such as ultrasonic transducers using piezoelectric elements are further arranged on the lower surface of the display unit 34 (for example, at the four corners). Is the same as in the first embodiment. FIGS. 9A and 9B show a state in which the ultrasonic transducers 38 are provided at the four corners of the lower surface of the display unit 34, and FIG. A state in which vibration in the z-axis direction is given to 34 and propagated on the display unit 34 is shown.

力覚提示ユニット3の制御部311は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26からのインパクト駆動の制御情報を基に、インパクト駆動による振動を与えるよう振動子37a,37b,37c,37dを駆動制御する際に、その急速駆動と緩速駆動の2段階の駆動のうち、急速駆動の間のみ、超音波振動子38によるz軸方向への振動を与えるよう制御する。   The control unit 311 of the force sense presentation unit 3 drives the vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d so as to apply vibration by impact drive based on the impact drive control information from the force sense control unit 26 in the control unit 2. At the time of control, control is performed so as to apply vibration in the z-axis direction by the ultrasonic transducer 38 only during the rapid drive out of the two stages of the rapid drive and the slow drive.

例えば、図10に、第2実施形態におけるインパクト駆動機構(振動子37a,37b,37c,37d)による力覚による誘導時の動作例を示している。まず、図10(a)には、指が表示部34上で接触し静止している状態を示しており、第1実施形態と同様に、この状態から、例えばx軸方向に点在する表示部34から突出したピン352‐1,352‐2,352‐3の順で指を誘導したい場合に、その誘導方向へのインパクト駆動は、x軸方向における一対の振動子37c,37dを駆動制御する。本発明に係るインパクト駆動においても、逆誘導方向への急速駆動(図10(b)参照)と誘導方向への緩速駆動(図10(c)参照)を一組の駆動手順とし、これを繰り返すことで指を誘導する。   For example, FIG. 10 shows an operation example at the time of guidance by force sense by the impact driving mechanism (vibrators 37a, 37b, 37c, 37d) in the second embodiment. First, FIG. 10A shows a state in which the finger is in contact with the display unit 34 and is stationary. From this state, for example, the display is scattered in the x-axis direction as in the first embodiment. When it is desired to guide the finger in the order of the pins 352-1, 352-2, and 352-3 protruding from the portion 34, the impact drive in the guide direction drives and controls the pair of vibrators 37c and 37d in the x-axis direction. To do. Also in the impact driving according to the present invention, a rapid driving in the reverse guiding direction (see FIG. 10B) and a slow driving in the guiding direction (see FIG. 10C) constitute a set of driving procedures. Guide your finger by repeating.

より具体的には、図10(a)に示す状態から、指と表示部34との間で生じる予め想定された静止摩擦力を超える駆動力で、表示部34を逆誘導方向へ急速駆動する(図10(b)参照)。このとき、超音波振動子38によるz軸方向への振動も付与する。すると、指と表示部34との間で生じる予め想定される静止摩擦力を低下させることができ、指が表示部34に対して滑りやすくなる。このため、指は、表示部34上を容易に滑り、表示部34に対して相対移動する。   More specifically, from the state shown in FIG. 10A, the display unit 34 is rapidly driven in the reverse guiding direction with a driving force exceeding a static friction force assumed in advance between the finger and the display unit 34. (See FIG. 10B). At this time, vibration in the z-axis direction by the ultrasonic transducer 38 is also applied. Then, it is possible to reduce a presumed static frictional force generated between the finger and the display unit 34, and the finger is easily slipped with respect to the display unit 34. Therefore, the finger easily slides on the display unit 34 and moves relative to the display unit 34.

続いて、図10(b)に示す状態から緩速駆動する際には、超音波振動子38によるz軸方向への振動を停止させ、第1実施形態と同様に、指と表示部34との間で生じる静止摩擦力以下の駆動力で、表示部34を誘導方向へと緩速駆動する(図10(c)参照)。すると、指は、表示部34上の位置を維持して表示部34に対して更なる相対移動はしない。結果として、図10(c)のインパクト駆動を経た新たな静止状態は、図10(a)に示す静止状態の位置から指を強制的に誘導させた状態となる。   Subsequently, when driving slowly from the state shown in FIG. 10B, the vibration in the z-axis direction by the ultrasonic transducer 38 is stopped, and the finger, the display unit 34, and the like, as in the first embodiment, are stopped. The display unit 34 is slowly driven in the guiding direction with a driving force equal to or less than the static friction force generated between the two (see FIG. 10C). Then, the finger maintains the position on the display unit 34 and does not move further relative to the display unit 34. As a result, the new stationary state that has undergone the impact driving in FIG. 10C is a state in which the finger is forcibly guided from the position of the stationary state illustrated in FIG.

以上のように構成した第2実施形態の力覚誘導装置1であれば、容易にインパクト駆動による誘導が可能となり、その小型化、及びその操作性を向上させることができる。   If it is the force sense guidance device 1 of 2nd Embodiment comprised as mentioned above, guidance by impact drive will be attained easily and the size reduction and the operativity can be improved.

〔第3実施形態〕
次に、本発明による第3実施形態の力覚誘導装置1を説明する。第3実施形態の力覚誘導装置1は、図1に示す第1実施形態の概略構成とほぼ同様に構成することができるが、表示部34をピン駆動部353とは独立して振動させるよう構成する代わりに、表示部34に一体化させて振動させるピン駆動部353aを構成する点で相違する。
[Third Embodiment]
Next, a force sense guidance device 1 according to a third embodiment of the present invention will be described. The force sense guidance device 1 of the third embodiment can be configured in substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the display unit 34 is vibrated independently of the pin drive unit 353. Instead, it is different in that a pin driving unit 353a that is vibrated by being integrated with the display unit 34 is configured.

図11は、本発明による第3実施形態の力覚誘導装置1における力覚提示ユニット3の概略構成を示す断面図である。尚、第1実施形態と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。即ち、図11に示すように、ピン352における突出/非突出の状態を駆動するピン駆動部353aが、表示部34の下面側に配置されるとともに、表示部34と一体化させている。そして、制御部311は、制御ユニット2における力覚誘導制御部26からのインパクト駆動の制御情報を基に、触覚ディスプレイの表示部34で提示される触覚情報を力覚誘導で補助するために、インパクト駆動による振動を与えるよう振動子37a,37b,37c,37dを駆動制御する。   FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the force sense presentation unit 3 in the force sense guidance device 1 according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component similar to 1st Embodiment. That is, as shown in FIG. 11, the pin driving unit 353 a that drives the protruding / non-projecting state of the pin 352 is disposed on the lower surface side of the display unit 34 and integrated with the display unit 34. Based on the impact drive control information from the haptic guidance control unit 26 in the control unit 2, the control unit 311 assists the haptic information presented on the display unit 34 of the haptic display with the haptic guidance. The vibrators 37a, 37b, 37c, and 37d are driven and controlled so as to give vibration by impact driving.

すると、表示部34は、ピン駆動部353aと一体となってインパクト駆動による振動が行われる。このように構成することで、ピンマトリクス35を構成する表示部34上の挿通孔351は、ピン352の突出/非突出の状態が制御可能な程度の孔径でよくなり、且つピン352の材質を弾性材料とせずとも誘導することが可能となる。即ち、第3実施形態の場合、ピン352の材質や孔径を考慮せずに、インパクト駆動の振幅を定めることができる。   Then, the display unit 34 is vibrated by impact driving together with the pin driving unit 353a. With this configuration, the insertion hole 351 on the display unit 34 constituting the pin matrix 35 can have a hole diameter that allows the protruding / non-projecting state of the pin 352 to be controlled, and the material of the pin 352 can be changed. It is possible to guide without using an elastic material. That is, in the case of the third embodiment, the amplitude of impact driving can be determined without considering the material and hole diameter of the pin 352.

更には、第2実施形態と第3実施形態を組み合わせた実施形態とすることもできる。   Furthermore, it can also be set as the embodiment which combined 2nd Embodiment and 3rd Embodiment.

以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した例では、主として、触覚ディスプレイを例に説明したが、本発明は、触覚ディスプレイに限らず、一般的な視覚用のディスプレイにも適用することができる。   The present invention has been described above with reference to specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical concept thereof. For example, in the above-described example, a tactile display has been mainly described as an example. However, the present invention is not limited to a tactile display but can be applied to a general visual display.

即ち、上述した例では、触覚ディスプレイ31として、表示部34、ピン352、ピン駆動部353(353a)、及び振動子37a,37b,37c,37d、更に好適例として超音波振動子38を備え、表示部34と触覚ディスプレイ31の本体(表示部34を挟む周囲の額縁)は2次元平面上で相対移動可能な構造を有しているが、同様に、視覚用のディスプレイにも適用する際には、同一の参照番号を付して説明するに、表示部34及び振動子37a,37b,37c,37d、更に好適例として超音波振動子38を備え、表示部34と視覚用のディスプレイの本体(表示部34を挟む周囲の額縁)は2次元平面上で相対移動可能な構造を有するよう構成することができる。尚、本発明に係るディスプレイは、当該振動子により「2次元平面上で相対移動可能」に構成することに加え、当該超音波振動子を備えるよう構成したときは、「当該2次元平面に対し法線方向に振動伝搬可能」に構成される点に留意する。   That is, in the above-described example, the tactile display 31 includes the display unit 34, the pin 352, the pin driving unit 353 (353a), the transducers 37a, 37b, 37c, and 37d, and more preferably, the ultrasonic transducer 38. The display unit 34 and the main body of the tactile display 31 (the surrounding frame sandwiching the display unit 34) have a structure capable of relative movement on a two-dimensional plane. Similarly, when applied to a visual display, too. Are provided with the display unit 34 and transducers 37a, 37b, 37c, 37d, and more preferably an ultrasonic transducer 38, and the display unit 34 and the body of the visual display are described. (A frame around the display unit 34) can be configured to have a structure capable of relative movement on a two-dimensional plane. The display according to the present invention is configured to be “relatively movable on the two-dimensional plane” by the vibrator, and when configured to include the ultrasonic vibrator, Note that it is configured to be able to propagate vibration in the normal direction.

本発明によれば、ディスプレイで提示される情報に対してユーザーの指を力覚で誘導することができ、その小型化、及びその操作性を向上させることができるため、ディスプレイ上での提示情報へ誘導する用途に有用である。   According to the present invention, it is possible to guide a user's finger with a sense of force with respect to information presented on the display, and it is possible to improve the downsizing and operability thereof. Useful for guiding to

1 力覚誘導装置
2 制御ユニット
21 触覚提示・力覚誘導データDB
22 触覚提示制御部
23 指位置座標計測部
24 目標位置座標管理部
25 座標間ベクトル算出部
26 力覚誘導制御部
3 力覚提示ユニット
31 触覚ディスプレイ
32 指位置検出器
33 支持体
34 表示部
35 ピンマトリクス
36 ダンパー部材
37a,37b,37c,37d 振動子
38 超音波振動子
311 制御部
321 赤外LED
322 ビデオカメラ
351 挿通孔
352 ピン
353,353a ピン駆動部
1 Force sense guidance device 2 Control unit 21 Tactile sense presentation / force sense guidance data DB
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Tactile sense presentation control part 23 Finger position coordinate measurement part 24 Target position coordinate management part 25 Coordinate vector calculation part 26 Force sense guidance control part 3 Force sense presentation unit 31 Tactile display 32 Finger position detector 33 Support body 34 Display part 35 Pin Matrix 36 Damper member 37a, 37b, 37c, 37d Vibrator 38 Ultrasonic vibrator 311 Control unit 321 Infrared LED
322 Video camera 351 Insertion hole 352 Pin 353, 353a Pin drive unit

Claims (6)

ディスプレイで提示される情報に関してユーザーの指を力覚で誘導する力覚誘導装置であって、
振動子を有する表示部をダンパーを介して支持し、該表示部を前記振動子のインパクト駆動により2次元平面上で相対移動可能とするディスプレイと、
所定の情報を前記表示部に提示するよう制御する情報提示制御手段と、
前記表示部におけるユーザーの指位置を示す指位置座標を計測する指位置座標計測手段と、
提示された情報に設定されている目標位置座標の誘導完了の有無を管理する目標位置座標管理手段と、
前記指位置座標と前記目標位置座標とをベクトル差分して力覚誘導ベクトルを求める座標間ベクトル算出手段と、
前記力覚誘導ベクトルを基に前記振動子を制御して、前記表示部に対するインパクト駆動を行い、前記表示部に対して前記ユーザーの指位置を前記目標位置座標へと力覚で強制的に相対移動させるよう誘導制御する力覚誘導制御手段と、
を備えることを特徴とする力覚誘導装置。
A force sensation induction device for guiding a user's finger with a force sense regarding information presented on a display,
A display that supports a display unit having a vibrator via a damper, and the display unit can be relatively moved on a two-dimensional plane by impact driving of the vibrator;
Information presentation control means for controlling to present predetermined information on the display unit;
Finger position coordinate measuring means for measuring finger position coordinates indicating the user's finger position on the display unit;
Target position coordinate management means for managing the presence / absence of completion of guidance of the target position coordinates set in the presented information;
An inter-coordinate vector calculating means for obtaining a haptic guidance vector by performing a vector difference between the finger position coordinates and the target position coordinates;
The vibrator is controlled based on the force-sensing vector to perform impact driving on the display unit, and the finger position of the user is forcibly relative to the target position coordinates with respect to the display unit. Haptic guidance control means for performing guidance control so as to move;
A haptic guidance device comprising:
前記力覚誘導制御手段は、前記インパクト駆動として、当該ユーザーの指と前記表示部又は前記ピンとの間で生じる予め想定された静止摩擦力を超える駆動力で、前記表示部に対し逆誘導方向へ前記第1速度の駆動を行った後、当該静止摩擦力以下の駆動力で、前記表示部を誘導方向へ前記第2速度の駆動を行うよう前記振動子を制御することを特徴とする、請求項1に記載の力覚誘導装置。   The force sensation guidance control means, as the impact drive, in a reverse guidance direction with respect to the display unit with a driving force exceeding a presumed static friction force generated between the user's finger and the display unit or the pin. The vibrator is controlled to drive the second speed in the guiding direction of the display unit with a driving force equal to or less than the static frictional force after driving the first speed. Item 2. The force sense guidance device according to Item 1. 前記ディスプレイは、前記表示部の挿通孔に突出又は非突出の状態を提示可能な複数のピンを配列したピンマトリクスを有し、前記ピンマトリクスと前記表示部とが互いに相対移動可能に構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の力覚誘導装置。   The display has a pin matrix in which a plurality of pins capable of presenting a projecting or non-projecting state is arranged in the insertion hole of the display unit, and the pin matrix and the display unit are configured to be movable relative to each other. The haptic induction device according to claim 1, wherein the haptic induction device is provided. 前記ピンは、弾性変形可能な弾性材料よりなることを特徴とする、請求項3に記載の力覚誘導装置。   The haptic induction device according to claim 3, wherein the pin is made of an elastic material that is elastically deformable. 前記ディスプレイは、前記表示部の挿通孔に突出又は非突出の状態を提示可能な複数のピンを配列したピンマトリクスを有し、前記ピンマトリクスと前記表示部とが2次元的相対移動不能に構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の力覚誘導装置。   The display has a pin matrix in which a plurality of pins capable of presenting a projecting or non-projecting state is arranged in the insertion hole of the display unit, and the pin matrix and the display unit are configured so that the two-dimensional relative movement is impossible. The haptic induction device according to claim 1, wherein the haptic induction device is provided. 前記ディスプレイは、当該表示部の2次元平面に対する法線方向への振動を付与して伝搬可能にする超音波振動子を有し、
前記力覚誘導制御手段は、前記第1速度の駆動時に前記超音波振動子による超音波振動を前記表示部の2次元平面上に伝搬させるよう制御する手段を有することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の力覚誘導装置。
The display has an ultrasonic transducer that can propagate by imparting vibration in a normal direction to the two-dimensional plane of the display unit,
The haptic guidance control means includes means for controlling the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator to propagate on a two-dimensional plane of the display unit when the first speed is driven. The force sense guidance device according to any one of 1 to 5.
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