JP2017073101A - 触力覚情報提示システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 触力覚情報提供システムは、触力覚提示装置が、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成する。物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示する。
導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィープ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成する。
【選択図】図8
Description
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィーブ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる触力覚電子デバイス。
触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。
触力覚ディスプレイのシステムは、パネル、ディスプレイで触力覚圧覚、触覚、力覚を備える触力覚を再現する。指の動きに合わせて変位もしくは変位パターン、波形が制御される。平板な物体であるのに深さ感のある立体的な感触が得られる。異なる方向の変位、変位パターン、波形であるのに圧覚・力覚が提示される。ボタン、スライダー、ダイヤル、スウイッチに適用してもよい。
センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。
人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形や錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報が提示される。感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。
触力覚アクチュエータは、並進と回転について、6自由度を有しており、変位、振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御できる。また、変位、変位パターン、波形、振動の刺激以外でも電気刺激、クーロン力等の刺激を制御できる。
該図において、この装置は、基材上にアクチュエータ、その上にタッチパネル及び物体の変位、圧力、加速度等を検知し、位置、回転、テンソルを計測するセンサを備える。タッチパネルは、y方向に変位するが、ボタンのz方向にへこみ・押込みが感じられる。
Y方向の変位は、所望の触感・感触に合わせた、様々な変位パターンが存在している。直線的な増加・減少や、正弦波的な振動、基本周波数成分の組合せにとどまらず、シンセサイザーで楽器の音色や音楽を創造するかのように、任意波形のデザイン、振幅変調、周波数変調、畳み込み、およびその組合せなどによって、様々な触感・感触を表現することができる。
また、中間の方向もあるので、その組合せは、無限となる。並進的な変位の他に、回転的な変位の場合もある。
触力覚アクチュエータは、波形振幅、振動振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御することで、任意の方向に、任意の変位・波形パターンを生成できる。
図28は、波形を非対称に加減速することができる力覚を発生する加減速波形を示す。図29は、パネルを短時間波形変動させてクリック感を出す場合、1波形ごとに周波数を変えて感触を変える加速スウイープ(クリック感)波形を示す。パターン減速波形とパターン加速波形を発生させる。図30は、波形の位相は固定で加減速位置を入れ替える加減速シフト波形、加減速位置は固定で波形の位相を入れ替える位相シフト波形の概略図を示す。波形は、速度、位相波形が制御される。
錯触力覚デバイス107は、図32(b)の回転開始の初期位相(θi)を変えることにより、偏心回転子で合成される運動量の変化によって誘起される錯触力覚の方向1202を、初期位相(θi)の方向に制御することができる。例えば、図32(c)のように初期位相(θi)を変えることにより、平面内360°の任意の方向に誘起できる。
このとき、錯触力覚インタフェース装置101自身の重さが重い場合、錯触力による上向きの力感覚1202と重力による下向きの力感覚1204とが打ち消されて浮き上がる浮力感覚1202が得られにくく、重く感じられてしまうことがある。その時には、錯触力覚による上向き方向を重力方向の反対方向から僅かにずらして錯触力覚1203を誘起させることで、重力による浮上感覚の減少・阻害を抑制することができる。
重力方向と反対方向に提示したい場合には、重力方向と180°+α°及び180°−α°とわずかに鉛直からずれた方向に交互に錯触力覚を誘起する方法もある。
図33(a)は、錯触力覚デバイス107において回転力を発生する方法を模式的に示したものであり、図33(d)は、並進力を発生する方法を模式的に示したものである。図33(a)の2つの偏心錘814の回転は、位相180°遅れて同じ方向に回転している。これに対して、図33(d)では、お互いに反対方向に回転している。
(3)図33(e)のように、反対方向に一定角速度で同期回転させた場合、初期位相θi1201を制御することで任意の方向に直線的に振動する力(単振動)が合成できる。
錯触力覚インタフェース装置101において、図33(c)及び図33(f)のように、人間の感覚特性に合わせて回転速度(角速度)及び位相同期を的確に制御すれば、2種類の角速度(ω1、ω2)の組み合わせだけでも錯触力覚を誘起できるため、制御回路を簡潔にすることができる。
図35(b)は、図8と同様に、物理量に対して閾値2206を有する人間の感覚特性を示した模式図であり、この特性を考慮して錯触力覚インタフェース装置を制御することにより、物理的には存在していない感覚が錯触力覚として誘起されることを示している。
図35(c)のように、加えた力に対する応力特性が非線形特性を示す物性を有する材料を変位・振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挟んだ時にも、同様な錯触力覚が誘起される。
また、図35(d)のように、感覚特性は、筋肉を伸ばす時と縮める時など、変位が増加する時と減少する時において等方的でなく、ヒステリシス的感覚特性を示す場合が多い。筋肉が引っ張られるとその直後に筋肉が強く収縮する。このように強いヒステリシス特性を発生させることで、同様な錯触力覚の誘起が促進される。
以上のことは、マスキーとマスカーが同一の刺激の場合(マスキーの回転子がマスカーでもある場合)にも起こり得る。
図40(a)は、仮想平板1100上で仮想物体(錯触力覚インタフェース装置101)を移動させた時に働く仮想平板から仮想物体への抗力1103及び移動に対する抗力1102を示している。
粘弾性材料を用いた手法では異なる応力−変形特性の材質(2403,2404)を張り付けるが、図41(a)のように、印加電圧で粘弾性特性が変化する材料1707を用いてもよい。印加電圧を制御することで粘弾性係数を変化(図41(b))させて、偏心回転子によって発生された周期的に変化する運動量の掌への伝達率を、偏心回転子の回転位相と同期させて変化させることで、偏心回転子が図41(c)のように一定の回転速度で回転(定速度回転)していたとしても、図41(d)のように粘弾性の特性を時間的に動作点B及び動作点Aにおける特性値になるように変化させることで掌・指先に伝わる運動量を制御できるため、偏心回転子の回転速度を加減速したことと同じ効果が得られる。
本装置では、モータ1704の制御を、モータ1704のフィードバック特性を制御するモータフィードバック(FB)特性制御器と錯触力覚誘起パターンをモータ制御信号に変換する制御信号生成器に分けて制御する。本発明では、モータ回転の位相パターンθ(t)=F(u,II,VI,R)の同期を制御することが肝要であり、時間的に高精度に同期制御する必要がある。そのため手法の一例として、ここではサーボモータの制御用パルス列による位置制御を示す。位置制御としてステップモータを用いた場合には、急な加減速のために簡単に脱調・制御不能になることが多い。そこで、ここではサーボモータによるパルス位置制御を説明する。モータフィードバック(FB)制御特性の制御とパルス位置制御法によるモータ制御に分離することで、錯触力覚インタフェース装置101を多数同期制御して利用する本発明では、異なるモータを使用した場合のモータ制御信号の一貫性、錯触力覚誘起パターン生成の高速化、及び同期制御すべき制御モータ数の増加に容易に対応ができるスケーラビリティが確保される。また、個人差の補正も容易となる。
本方式では、パルス数によってモータの回転位相をフィードバック制御しており、例えば、1パルスによって1.8°モータが回転する。なお、回転方向は、方向制御信号により、正転・反転が選択される。このパルス制御手法を用いることにより、2つ以上のモータの位相関係を保ちながら、任意の加減速パターン(回転速度、回転加速度)を任意の位相のタイミングで制御する。
図43(a)や図43(b)のように、接着テープ1301やハウジング1302の指挿入部1303を用いて指先533に装着する。また、指533の間に装着したり(43(c))、指533で挟んで(43(d))使用してもよい。ハウジング1302は、変形が少ない硬い材料でもよいし、変形が容易な材料でもよいし、粘弾性を持ったスライム状でもよい。これらの装着方法の変形態として、図43も考えられる。柔軟な接着及びハウジングによって、錯触力覚デバイスの2つの基本ユニットの位相を制御することにより、左右上下の力覚に加え、膨張感覚、圧縮・圧迫感覚も表現することができる。このように、接着テープ、指挿入部を有するハウジングのように、錯触力覚インタフェース装置101を身体などに装着させるものを装着部と呼ぶ。装着部は、上記の接着テープ、指挿入部を有するハウジングの他に、シート型、ベルト型、タイツのように、物や身体に装着できるものならばどのような形態のものでもよい。同様な方法で、指先、掌、腕、大腿など、体の至る所に装着される。
なお、本明細書で扱う粘弾性材料及び粘弾性特性という用語は、粘性及び又は弾性の特性を有するものを示す。
図44(a)では、錯触力覚デバイス107が加速度センサ108にノイズ振動として検出されてしまうため、これらを指533に対して反対方向に配置することで、振動の加速度センサ108への影響を低減させている。また、錯触力覚デバイス107の制御信号をもとに加速度センサ108で検出されるノイズ振動をキャンセリングすることによってもノイズ混入の低減を図っている。
図44(d)では、実物体を触りながら錯触力感覚をも知覚する錯触力覚インタフェース装置101である。実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加している。従来のデータグローブでは、触力覚の提示に指にワイヤを装着して指を引っ張ることにより力覚を提示していた。データグローブを用いて実物体を触りながらも触力覚提示を行うと、実物体から指が離れてしまったり、把持が阻害されるなど、実物体とバーチャル物体の感触を複合することが難しい。錯触力覚インタフェース装置101では、このようなことがなく、実物体をしっかりと把持・触れながらもバーチャルな感触も付加する複合感覚(ミックス・リアリティ)を実現している。
図44(a)〜図44(e)では、部品構成を示すために、錯触力覚インタフェース装置101が厚くなっているが、各部品はシート状の薄型にも対応できる。
例えば図45(b)のように、釣りゲームに応用した場合、魚による釣り竿の引っ張りに合わせてインタフェースの形状3001を反らせることにより、錯触力覚905によって誘起された釣り糸の張力感覚が更に強調される。このときに錯触力覚なしにインタフェースを変形しただけでは、このようなリアルな魚の引きを体感することはできなく、錯触力覚にインタフェースの変形が加わることでリアリティが向上する。また、図30(c)のように錯触力覚デバイスの基本ユニットを空間的に並べることにより、形状変形用モータ3002なしに変形効果を生じさせることができる。
形状の変形は、形状変形用モータ3002に限らず、形状記憶合金や圧電素子を用いた駆動装置といった形状を変化させることができる機構ならばどんなものでもよい。
図46(a)の偏心回転子の偏心錘814とそれを駆動する偏心モータ815の代わりに、図46(b)〜図46(e)では錘2302と伸縮材2303を使用している。例えば、図46(b)及び図46(d)は、錘2302を支える伸縮材2303が、それぞれ、8つの場合と、4つの場合の平面図、正面図、側面図を示している。それぞれ図において、対となる伸縮材2303を収縮・膨張させることにより、錘を任意の方向に移動させることができる。その結果、並進的及び回転的な変位・振動を発生させることができる。重心の並進移動や回転トルクを発生・制御できる加減速機構を有するものならば、どのような構造でも代替品として利用できる。
指先での操作の他、掌で操作できる。
図55は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、リング型、リング用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャルボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダー、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。
タッチパネルに複数個のアクチュエータが取り付けられている。アクチュエータは、アレイ状であってもよい。タッチパネルにアクチュエータが集積化されていてもよい。複数モジュールから構成されたユニット、集積されたアレイタイプ、表面に配置された球体・立体タイプ、その球体・立体の中にも詰まったソリッド・タイプがあげられる。このように、アクチュエータ・アレイとして集積することで、平面、曲面、立体などの様々な形状や大きさの触力覚情報提示システムを構成することができる。
触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。
指や身体等の接触、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、動き等の変位、回転、速度、加速度、圧力、力をフォトデバイス、歪、しなり、抵抗、導電、静電容量、音波、レーザ等を用いたセンサで計測する。
センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。これにより、ボタン感、摩擦感、凸凹感といった触力覚の感覚、痛覚、および、バーチャル物体の存在感・感触が表現される。
触力覚に関する瞬間的な変化のデジタル表現は可能である。
タッチパネルに触れる前のタッチパネル付近での動作をモニタすることでタッチパネルに接した時のリアルタイム応答特性の向上を図ることができる。動きなどの変位、回転、速度、加速度、圧力、力を非接触センサ等で計測する。よって衝突感、衝撃感が表現される。
触力覚に関する接し状態をデジタル表現できる。指の接し角度、接した面積、指の湿り気、等の接し状態をモニタして、その状態を反映した制御が可能にで、よってなぞり感表現を向上できる。
触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。
指や身体等の接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量、刺激及びその刺激のタッチパネル上の空間バランス、強度分布、時間変化による触力覚及び錯触力覚を提示する。よって、刺激の空間バランス、強度分布、時間変化による、力、物体、存在感の移動、伝搬、形状変化の感覚(ファントム・センセーション)が可能になり、硬質パネルにおける物体、存在感を提示できる。また、硬質パネルにも関わらず、物体、立体物、およびその存在感を提示することができる。
フォトインタラプトは、距離、変化を検出して、ボタンの押し込み感覚(沈み込みピッチ、深さ)を知覚する。よって硬質パネルにおけるボタン感覚をデジタル表現することで用途や好みに合わせて適応的に質感、感触表現を瞬時に変えることができる。
これら構造により、触力覚の感覚強度及びその効果を増加させることができる。図71の構造では、タッチパネル、アクチュエータ部分を浮かせた、6自由度の変位・振動の3Dスピーカ機構によりタッチパネルを通して、指、身体に伝達する物理量、刺激量を増やすことができ、物理量、刺激量の増加に伴う、また、図72のアクチュエータ部分をタッチパネルの両端に、また図73では、慣性アクチュエータがタッチパネルの両端側に取り付けられている構造を備えることにより、タッチパネルを通して、指、身体に伝搬する物理量、刺激量を増やすことができる。触力覚の感覚量を増加し、さらに押し込み感覚量、沈み込みピッチ、深さ感覚を増加する。IoT用デバイスに適用できる。実装場所を選びことなしに感覚量、効率を増加できる
図75は、図74と同じ配置を示す。図76は、タッチパネルの両端にそれぞれアクチュエータが配設されているため、スマートフォン等の薄型機器に実装が可能である。
基本的な移動感覚・運動感覚を提示する。
各パネルごとの変位方向の位相制御を行い、移動刺激による単なる変位以外の移動・運動感覚の表現できる。固定式パネルによる回転感覚を提示する。
各パネルごとに変位方向の位相制御と知覚・認知層における感覚合成して、マルチタッチ感覚を合成制御して、膨張感、圧迫感、ねじれ感を得て、膨張感、圧迫感を提示する。固定式パネルによる変形感覚を得る。
パネル毎に異なる成分[触覚・力覚]の再生する感覚合成制御を行う。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御を行い、Z方向による触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。
パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を再生する。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御、Z方向の圧覚を生成・制御を行い、パネルによる触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。
パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。合成の仕方はこれに限らない。触覚・力覚の相互マスキングなどの相互効果を避ける。
子音・母音を提示する。
図86は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。
パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。重なっている場合と、重ならない部分がある場合。合成の仕方はこれに限らない。
触覚・力覚の相互マスキングなどの総合効果を避ける。
子音・母音を提示する。
パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。
波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。
図88は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。
パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。
波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。
中央近くほどパネル振幅が大きく。遠ざかると小さくなる。
山頂での感覚(引き戻し・追い越し感覚)を提示する。パネルによる尖った勾配凸感覚を提示する。図90は、触力覚における半円柱凸感覚を提示する。刺激・変位の強度・振幅を制御する。山越え(引き戻し・追い越し)を提示する。パネルによる凸感覚を提示する。
パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。
誘導区間終了時に、クリック変位する。エッジの存在感、ボタンの浮き上がり感が得られる。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切替わる。
エッジ部分に、マスキング変位(振動)を生じる。エッジの存在感、平面パネルでのボタンの段差・凹み感を得る。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。
パネルからポインタを操作してボタン間を移動、ポインタかボタン領域から出ると次のボタンまで誘導、誘導区間中央に近くほど@パネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)、誘導区間中央で力覚方向を切換わる。スライダー感覚を得る。
指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせ、往復運動。スライダー感覚。
図101は、スウィープ時の静摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。
指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(パネル面から指を浮かす)。スライダー感覚。
指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(切断変位)。スライダー感覚。
図103は、スウィープ時の動摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。
指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせる。摩擦が張力限界を超えた時、接触固定が外れる。スライダー感覚。
―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。
へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。
―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。
図107は、シャッターボタンの押込感覚を制御して提示する。閾値を複数設定することで半押しなどの感覚を表現する。カメラのシャッターのような半押し感覚。シャッターフォーカスの保持感覚。
ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。
図114は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。
ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。
図115は、ノッチ用パルス閾値を不等間隔に制御する。
ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。
押下圧力時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。
閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。
押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。
閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現
図118は、押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。波形の適応を制御する。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。
閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。押す下圧力上昇時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。
図123は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。
図124は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にパルス幅振幅制御する。
図125は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に波形制御する。
図126は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にマスキング制御する。
図128は、押し込み感覚ボタンを位相制御して押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える
閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現
図133は、パネルからポインタを操作してダイヤルを加速度感で回す。
ダイヤルの接線と平行にパネルを振幅させて加速感を実現する。滑り表現ではさらにダイヤル回転方向に力覚を出すように制御する。
図135は、パネルからポインタを操作してダイヤルを水平加速感で回す。
ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させて水平加速感を表現する。
図136は、パネルからポインタを操作してダイヤルを可変感触で回す。
ダイヤルの接線と任意の角度にパネルを振幅させて可変感触を表現する。
各位置ごとに変位方向の位相を変化させることでさまざまな感触が生成される。
図137は、パネルからポインタを操作してダイヤルをランダム感で回す。
ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させてランダム感を表現する。
図140は、ボリュームの円周上の操作感、実際に回転ボリュームを回転させた時の円周誘導感、抵抗感をもって動作感覚を表現できる。
一定の位置位相ごとに求心的触力覚と、抵抗的触力覚とを交互もしくは時間、排他的に提示すると同時にボリュームを回転させる時の円周的動作感覚を実現する。
一定の位置位相ごとにクリック変位を与え、クリック変位によるロータリー・ボリューム感、確定用のクリック変位によってボタン押し込み感、平面パネルでのボリューム操作・確定・スウイッチ感覚を実現する。
位置位相ごとに変位方向、変位のさせ方を制御する。変位は、3D方向に制御可能である。様々なダイヤル感触、手応えを実現し、警告、注意を促す、方向提示の使い分け。開いたパネルで適宜、適時、適所に様々なダイヤル感触、手応えを提示する。状況に合わせて、適時的に感触、手応えを制御する。
X軸、Y軸の波形合成でパネル面の任意軸に対する振幅を生成する。
図149は、錯触力誘起関数生成器を使用して個人の特性を測定するシステムを示す。
図151は、個人のプロファイリングをダイヤル、ポインタを使用して実現する。筆跡判定のように操作プロファイル、生理情報によって分析して個人ID、心理状態、健康状態、疲労度を推定する。
応用例のように、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダー、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。様々な感触を提示することができるため、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能であり、差し込み感、めり込み感、深さ感、戻され感、浮き上がり感、収束感、残響感、方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、ツルツル感、ヌメヌメ感、ヌルヌル感、ザラザラ感、でこぼこ感、チクチク感、コチコチ感、コツコツ感、プニュプニュ感といった触感・感触といった付加価値を製品に付加することができる。
Claims (9)
- 物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる触力覚情報提供システム。 - 前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御されることを特徴とする請求項1記載の触力覚情報提供システム。
- 前記物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成することを特徴とする請求項1記載の触力覚情報提供システム。
- 物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる触力覚情報提供システム。 - 前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御されることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。
- 前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示することを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。
- 前記触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元誘導をさせることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。
- 前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。
- 物体と、該物体は、実物体または仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィープ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる触力覚情報提供システム。
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