JP2020057031A - Tactile presentation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、指などの操作体が接触したときに、温冷情報や振動情報を呈示する触覚呈示装置に関する。 The present invention relates to a tactile sensation providing device that presents hot / cold information or vibration information when an operating body such as a finger comes into contact.
特許文献1においては、ボイスコイルまたは圧電体等の振動発生による触覚呈示装置と、温覚を呈するペルチェ素子と、皮膚温を測定するセンサとが台座上に載置された装置が開示されている。触覚呈示装置とセンサは台座上にそれぞれ直接載置され、ペルチェ素子は触覚呈示装置上に載置される。この構成より、触覚の呈示に、振動だけでなく温度の影響も付加することで、より高い表現力をもった触覚伝達装置を実現することが可能であるとしている。
特許文献1に記載の装置において呈示された、触覚や温覚を確実に伝導させるためには、指を装置に確実に接触させ続けるために指を覆った装着部材を用いることが考えられる。しかしながら、このような装着部材を用いた場合、装置で呈示された触覚や温覚は、装置と接触する指の腹だけでなく、装着部材を通じて指のほかの部分まで伝わりやすくなってしまう。このため、指の腹以外の部分に伝わる、触覚や温覚がノイズとなってしまうことから、指の腹へ伝導させようとしている触覚や温覚が正確かつ迅速に伝わりにくくなってしまい、リアルな触覚呈示が難しくなるおそれがあった。
In order to surely transmit the tactile sensation and the warm sensation presented in the device described in
そこで本発明は、操作体のうち、触覚呈示面に接触した操作面以外の部分に対する触覚の伝導を抑えることができ、操作面にリアルな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を目的とする。 Therefore, the present invention provides a tactile sensation presentation device that can suppress conduction of a tactile sensation to a portion other than the operation surface in contact with the tactile sensation presentation surface of the operation tool, and can present a realistic tactile sensation on the operation surface. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明の触覚呈示装置は、振動情報を呈示する振動素子と、振動素子上に設けられ、触覚呈示面に温冷情報を呈示する温冷呈示素子と、触覚呈示面に対する接触状態を維持するように操作体を保持する保持部材とを備え、保持部材は、触覚呈示面に接触した、操作体の操作面以外の被保持部に伝導される振動情報を減衰させる振動減衰部を備えることを特徴としている。
これにより、操作体の被保持部への振動情報の伝導を抑えることができ、振動情報の伝導を操作面へ集中させることができることから、意図した触覚を操作体に対してリアルに、正確かつ適時に呈示することが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problem, a tactile presentation device of the present invention includes a vibration element that presents vibration information, a heating / cooling presentation element that is provided on the vibration element, and presents hot / cold information on a tactile presentation surface, and a tactile presentation device. A holding member that holds the operating body so as to maintain a contact state with the surface, wherein the holding member attenuates vibration information that is in contact with the tactile sensation providing surface and is transmitted to a held portion other than the operating surface of the operating body. It is characterized by having a vibration damping unit.
As a result, the transmission of vibration information to the held portion of the operation body can be suppressed, and the transmission of vibration information can be concentrated on the operation surface. It can be presented in a timely manner.
本発明の触覚呈示装置においては、上記被保持部に対する温冷情報の伝導を抑える温度減衰部を備えることが好ましい。
これにより、操作体の被保持部への温冷情報の伝導を抑えることができ、温冷情報の伝導を操作面へ集中させることができることから、意図した触覚を操作体に対してリアルに、正確かつ適時に呈示することが可能となる。
It is preferable that the tactile sensation presentation device of the present invention includes a temperature attenuating unit that suppresses transmission of hot / cold information to the held unit.
Thereby, the transmission of the heating / cooling information to the held portion of the operating body can be suppressed, and the transmission of the heating / cooling information can be concentrated on the operation surface. It can be presented accurately and in a timely manner.
本発明の触覚呈示装置において、保持部材は、操作体のうちの少なくとも被保持部に接触していることが好ましい。
これにより、操作体の操作面の触覚呈示面に対する接触状態を維持で、これにより、操作体に対する触覚の呈示を確実に行うことができる。
In the tactile sense presentation device of the present invention, it is preferable that the holding member is in contact with at least the held portion of the operating tool.
Thereby, the contact state of the operation surface of the operation tool with the tactile sensation presentation surface is maintained, so that the tactile sensation can be reliably presented to the operation tool.
本発明の触覚呈示装置において、振動減衰部は、振動情報を減衰させる弾性材料を有することが好ましい。
これにより、操作体の被保持部への余分な振動情報の伝導を抑えることができるため、操作体へ呈示される振動情報をノイズの少ないものとすることができる。
In the tactile sensation presentation device of the present invention, it is preferable that the vibration damping unit has an elastic material that attenuates vibration information.
Thereby, transmission of unnecessary vibration information to the held portion of the operating body can be suppressed, so that the vibration information presented to the operating body can be reduced in noise.
本発明の触覚呈示装置において、温度減衰部は、温冷情報の伝導をさえぎる断熱性材料を有することが好ましい。
これにより、操作体の被保持部への余分な温冷情報の伝導を抑えることができるため、操作体へ呈示される温冷情報をノイズの少ないものとすることができる。
In the tactile sensation presentation device of the present invention, it is preferable that the temperature attenuating section has a heat insulating material that blocks transmission of thermal information.
This can suppress unnecessary transmission of hot / cold information to the held portion of the operating tool, so that the hot / cool information presented to the operating tool can be reduced in noise.
本発明の触覚呈示装置において、保持部材は、弾性と断熱性を有する樹脂材料からなることが好ましい。
これにより、操作体の被保持部へ振動情報と温冷情報が伝導されることを抑えられるため、操作体に対してノイズの少ない触覚を呈示することができる。
In the tactile sense presentation device of the present invention, the holding member is preferably made of a resin material having elasticity and heat insulation.
This suppresses the transmission of the vibration information and the warm / cold information to the held portion of the operating tool, so that a tactile sensation with less noise can be presented to the operating tool.
本発明の触覚呈示装置において、温冷呈示素子はペルチェ素子であることが好ましい。
これにより、効率よく温冷情報を呈示させることができる。
In the tactile sense presentation device of the present invention, the warm / cold presentation element is preferably a Peltier element.
Thereby, the heating / cooling information can be efficiently presented.
本発明の触覚呈示装置において、ペルチェ素子と振動素子との間には伝導部材が配置され、伝導部材は、ペルチェ素子が温冷情報を呈示した際に発生する熱を振動素子に伝導させる熱伝導部材と、振動素子が呈示した振動情報をペルチェ素子に伝導させる振動伝導部材とを備えることが好ましい。
これにより、ペルチェ素子の表面に振動素子による振動情報を効率よく伝えることができ、また、ペルチェ素子からの熱を振動素子へ効率よく伝導させることにより放熱効果を高めることができ、切り替えの速い触覚呈示が可能となる。
In the tactile sense presentation device of the present invention, a conduction member is disposed between the Peltier element and the vibration element, and the conduction member conducts heat generated when the Peltier element presents warm / cold information to the vibration element. It is preferable to include a member and a vibration conduction member that transmits vibration information presented by the vibration element to the Peltier element.
As a result, the vibration information from the vibration element can be efficiently transmitted to the surface of the Peltier element, and the heat radiation effect can be enhanced by efficiently conducting the heat from the Peltier element to the vibration element. Presentation is possible.
本発明の触覚呈示装置において、伝導部材は粘着性を有し、ペルチェ素子を振動素子に結合していることが好ましい。
これにより、振動素子が呈示した振動情報をペルチェ素子に確実に伝えることができ、また、ペルチェ素子で発生した熱を効率よく放熱させることができる。
In the tactile sense presentation device of the present invention, it is preferable that the conductive member has adhesiveness and the Peltier element is connected to the vibration element.
Thereby, the vibration information presented by the vibration element can be reliably transmitted to the Peltier element, and the heat generated by the Peltier element can be efficiently radiated.
本発明の触覚呈示装置において、振動素子は金属のカバーを備えており、伝導部材は、金属のカバーとペルチェ素子を結合していることが好ましい。
これにより、ペルチェ素子で発生した熱を効率的に放熱させることができる。
In the tactile sensation presentation device of the present invention, it is preferable that the vibration element has a metal cover, and the conductive member couples the metal cover and the Peltier element.
Thereby, the heat generated in the Peltier element can be efficiently radiated.
本発明によると、操作体のうち、触覚呈示面に接触した操作面以外の部分に対する触覚の伝導を抑えることができ、操作面にリアルな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ができる。 According to the present invention, it is possible to provide a tactile sensation providing device that can suppress conduction of a tactile sensation to a portion other than the operation surface in contact with a tactile sensation providing surface, and can provide a realistic tactile sensation on the operation surface. Can be.
以下、本発明の実施形態に係る触覚呈示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図1は、本実施形態に係る触覚呈示装置10の概略構成を示す側面図、図2は、図1に示す触覚呈示装置10の平面図、図3は、図1に示す触覚呈示装置10を上方から見た斜視図、図4は、接触検知部24に指Fを接触させたときの側面図、図5は、触覚呈示装置10の機能ブロック図である。図1〜図4には、基準座標としてX−Y−Z座標が示されている。以下の説明において、Z方向上側から下側を見た状態を平面視ということがあり、Z方向はX−Y面に直交する方向である。図2においては、説明の便宜上、保持部材41、42、43を破線で示している。
Hereinafter, a tactile sense presentation device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a
図1に示すように、触覚呈示装置10は、支持体30上に触覚生成部20が配置されるとともに、図3に示すように、支持体30に3つの保持部材41、42、43を設けた構成を備える。
As shown in FIG. 1, the tactile
図1に示すように、触覚生成部20は、振動素子21、伝導部材22、ペルチェ素子23、及び、接触検知部24を備える。振動素子21は支持体30上に載置され、この振動素子21上には、伝導部材22を介して、温冷呈示素子としてのペルチェ素子23が載置されている。さらに、ペルチェ素子23の表面23a上には、操作情報取得部としての接触検知部24が設けられている。
As shown in FIG. 1, the tactile
3つの保持部材41、42、43は、その弾性によって、触覚生成部20の接触検知部24に接触した指の接触状態を維持する。これらの保持部材41、42、43は、平面視矩形状の触覚生成部20の長手方向(図示Y方向)において一定の間隔で順に配置され、それぞれが、触覚生成部20の幅方向(図示X方向)に沿って帯状に延びている。第1の保持部材41と第3の保持部材43は、帯状体の長手方向の一方の端部41A、43Aが、支持体30の側面31に対して接着等によってそれぞれ固定されており、Z方向上側に凸となり、かつ、触覚生成部20の接触検知部24との間に空間S1(図1)を形成するように湾曲して延びている。さらに、他方の端部である先端部41B、43BがX方向において前記側面31に対向する側面32側までそれぞれ延びている。また、第2の保持部材42は、帯状体の一方の端部42Aが、上記側面32に固定されており、Z方向上側に凸となり、かつ、触覚生成部20の接触検知部24との間に空間S1を形成するように湾曲して延び、他方の端部である先端部42Bが前記側面31側まで延びている。保持部材41、42、43と支持体30との固定は接着などによって行う。
The three holding
3つの保持部材41、42、43は、弾性と断熱性を有した材料、例えばゴム材、スポンジ材、ウレタン材、又は、ばね材で構成され、接触検知部24との間の空間S1に操作者の指Fが挿入されたときに、指Fを上から接触検知部24側へ押しつけるような弾性力を有する。これにより、指Fと接触検知部24とを確実に互いに接触させ、かつ、この接触状態を維持させることができ、接触検知部24上に呈示した細かな触覚を指Fに正確かつ迅速に伝達することが可能となる。また、第1の保持部材41及び第3の保持部材43と、第2の保持部材42とが支持体30の異なる側面に固定されているため、バランスよく指Fを押さえることができる。さらにまた、保持部材41、42、43がY方向において間隔をおいて配置されているため、接触検知部24との間の空間に指Fを挿入しやすく、また、指Fに与える圧迫感を少なくすることができる。
なお、保持部材の形状、数、及び、配置は、空間S1に挿入した指と接触検知部24との接触状態を維持できるように保持できれば、図1〜図4に示すものに限定されない。
The three holding
The shape, number, and arrangement of the holding members are not limited to those shown in FIGS. 1 to 4 as long as the holding members can be held so as to maintain the contact state between the finger inserted into the space S1 and the
図4に示すように、3つの保持部材41、42、43は、指Fの両側面Fsと上面F1(外面、背面)に接触している一方で、指の腹(内面、掌面)F2には接触していない。ここで、指Fの両側面Fsと上面F1は、保持部材41、42、43によって保持される被保持部であり、指の腹F2は、操作体としての指において、接触検知部24に接する操作面である。
As shown in FIG. 4, the three holding
保持部材41、42、43は弾性を有しており、その弾性によって、振動減衰部として、振動素子21から上記被保持部へ伝わる振動を減衰させる。また、保持部材41、42、43は、断熱性を有する材料で構成され、その断熱性により、温度減衰部として、ペルチェ素子23から上記被保持部へ伝わる熱をさえぎる。ここで、保持部材41、42、43は、被保持部へ伝わる熱量を小さくできれば、断熱性材料に代えて、熱伝導率の低い材料を用いることもできる。
The holding
このような構成によれば、振動素子21で発生させた振動情報と、ペルチェ素子23で発生させた温冷情報とは、保持部材41、42、43を介して指の側面Fsや上面F1に伝わりづらくなり、振動情報と温冷情報は、指の腹F2に集中して伝導される。このため、振動情報や温冷情報が、指の腹F2以外の部分からノイズ成分として伝わることが抑えられることから、振動や温感又は冷感が、設定どおりに正確かつクリアに、迅速に、操作面に伝導され、これによりリアルな触覚呈示が可能となる。
According to such a configuration, the vibration information generated by the
図5に示すように、接触検知部24による検知結果は制御部12へ出力され、制御部12は、振動素子駆動回路25とペルチェ素子駆動回路26のそれぞれに対して、互いに独立した制御信号を出力する。
As shown in FIG. 5, the detection result by the
振動素子21は、例えば、振動子が金属製のケース又はカバーの内部で板バネなどの弾性部材によって、振動自在に支持された構成を備える。振動子にはコイルが巻かれており、ケース内には前記コイルに対向する磁石が固定されている。振動制御部としての制御部12から、振動素子駆動回路25に対して制御信号を与えると、振動素子駆動回路25は振動素子21におけるコイルに対して駆動信号としての交流電流を与える。これによって、振動素子21の振動子が振動し、振動情報を呈示することが可能となる。
The
制御部12が振動素子駆動回路25に制御信号を与えると、これに基づいて振動素子駆動回路25は振動素子21に対して駆動信号を出力する。この駆動信号は、例えば、駆動パルスの周波数、パルス幅、振幅を設定することができ、これによって、触覚生成部20の表面には、様々な細やかな触覚が呈示される。
また、制御部12が振動素子駆動回路25に与える制御信号は、接触検知部24における検知結果などに応じて変更することができる。
When the
Further, the control signal given by the
振動素子21としては、振動子が磁石で形成され、振動子に対向するコイルがケース内に固定されていてもよい。また、振動素子21を圧電素子で構成し、制御部12からの制御信号にしたがって振動する構成としてもよい。
As the vibrating
伝導部材22は、例えば両面テープのような粘着性のテープ材である。伝導部材22は、振動素子21の上面を覆うように配置される。伝導部材22は、その粘着性によって、振動素子21上に固定され、かつ、その上に配置されたペルチェ素子23を固定する。このように、伝導部材22によって振動素子21とペルチェ素子23が互いに結合される。
The
伝導部材22は、熱伝導部材として、ペルチェ素子23が温冷情報を呈示した際に発生する熱を振動素子21の金属製のケースへ伝導する。さらに、伝導部材22は、振動伝導部材として、振動素子21が呈示した振動情報をペルチェ素子23に伝導する。
The
このように伝導部材22が粘着性及び振動伝導性を有するため、ペルチェ素子23を経て接触検知部24の表面(図1においてZ方向の上側の面)に、振動素子21が呈示した振動情報が効率よく伝えられる。さらに、伝導部材22が熱伝導性を有するため、ペルチェ素子23で発生した熱を自身で拡散できるとともに、ペルチェ素子23の裏面(Z方向下側の面)から振動素子21の特に金属製のケースへ熱を効率よく伝導させ、金属製のケースをヒートシンクとして利用することで放熱効率を高めることができる。
Since the
温冷呈示素子としてのペルチェ素子23は、例えば、Z方向において対向する2枚の金属板の接合部にペルチェ素子駆動回路26から直流電流を与えたときのペルチェ効果の熱の移動を利用したものであり、電流方向に応じて2枚の金属板の表面における熱量が変化する。ペルチェ素子駆動回路26からペルチェ素子23に与えられる駆動信号としての電流は、制御部12から与えられる制御信号に基づいて生成される。ペルチェ素子23に与える電流の方向と電流量を制御することで、ペルチェ素子23に触れた指に温かい温度や冷たい温度を感じさせることが可能となり、細やかな温冷情報を呈示することができる。
ここで、温冷呈示素子としては、ペルチェ素子のほかに、トムソン効果を用いた熱電素子を用いることもでき、また、温冷呈示素子に代えて、温感情報を呈示する素子、例えばヒータを用いることもできる。
The
Here, in addition to the Peltier element, a thermoelectric element using the Thomson effect can also be used as the warm / cold presenting element, and an element that presents thermal sensation information, such as a heater, is used instead of the warm / cold presenting element. It can also be used.
図1に示すように、ペルチェ素子23の表面23aには、接触検知部24が固定されている。この接触検知部24は、ペルチェ素子23の熱を、操作体としての指に伝達できるように薄い構造となっている。
As shown in FIG. 1, a
接触検知部24は、その上面が操作体としての指が接触可能な触覚呈示面を構成しており、ペルチェ素子23の上に貼られた樹脂フィルムの基板を有している。この樹脂フィルムの基板は、熱伝導を容易にするように薄い物が使用されている。接触検知部24は、静電検知部であり、前記基板に互いに絶縁された複数の電極層が設けられた相互容量検知型、又は、前記基板に単一の電極層が設けられた自己容量検知型である。電極と操作体である指との間の静電容量の変化、又は複数の電極間の静電容量の変化により、接触検知部24に指が触れたことを検知できる。さらに、相互容量検知型では、接触検知部24のどの座標位置に指が触れたのかも検知も可能であり、操作情報取得部として、所定の経過時間ごとに接触位置を検知することによって指の動きを含む操作情報を検知することができる。
The
上述のように、接触検知部24による検知結果は制御部12へ出力され、制御部12は、検知結果に基づいて、(1)振動情報を呈示させるために振動素子駆動回路25へ制御信号を与え、(2)温冷情報を呈示させるためにペルチェ素子駆動回路26へ制御信号を与える。この結果、振動素子21の駆動によって生じた振動情報と、ペルチェ素子23で生成された温冷情報とを含む触覚が接触検知部24に触れた指に対して呈示される。
As described above, the detection result by the
なお、触覚生成部20が押釦として機能するように構成されている場合には、押釦を押すことで、支持体30側のスイッチやセンサが動作して、押釦が押されたことが検知されるものであってもよい。この場合には、支持体30側のスイッチやセンサが検知部として機能するため、ペルチェ素子23の表面の接触検知部24を省略してもよい。
また、接触検知部24に温度センサを設け、ペルチェ素子23の表面温度を測定し、測定した温度と設定温度との差に基づいてペルチェ素子23に与える制御信号を調整することが好ましい。
When the tactile
Further, it is preferable that a temperature sensor is provided in the
図2に示すように、平面視において、接触検知部24を設けた領域、すなわち触覚呈示面の外形形状は、操作体としての指の操作面に対応する接触領域Aとほぼ一致している。ここで、指の操作面は指の腹であり、上記接触領域Aは指の腹が接触検知部24に接触する範囲に対応する。接触検知部24を設けた領域は、上記接触領域Aに対して面積や外形形状が同一であることが最も好ましいが、接触領域Aの方が広くてもよいし、接触検知部24の領域の方が広くても良い。ただし、指が接触検知部24に接触する面積は50%以上の面積となることが好ましい。
As shown in FIG. 2, in plan view, the region where the
次に、触覚呈示装置10の操作と触覚呈示の例について説明する。
接触検知部24に指が接触したことが検知されたとき、制御部12は、検知結果に応じて、(1)ペルチェ素子23に温冷情報を呈示させるために、ペルチェ素子駆動回路26に対して温冷制御信号を与え、(2)振動素子21に振動情報を呈示させるために振動素子駆動回路25に対して振動制御信号を与える。
Next, an example of operation of the
When it is detected that the finger has come into contact with the
ペルチェ素子駆動回路26では、与えられた温冷制御信号にしたがって駆動信号が生成され、ペルチェ素子23に与えられる。これによって、ペルチェ素子23の表面23aにおいて、熱量が変化し、これによって、接触検知部24を伝わって指で感じる温度が上下し、指に温冷情報が呈示される。
In the Peltier
振動素子駆動回路25では、与えられた振動制御信号にしたがって駆動信号が生成され、振動素子21に与えられる。これにより、振動素子21において振動が発生し、振動素子21での振動は伝導部材22、ペルチェ素子23、及び、接触検知部24を経て、振動情報として指に与えられる。
In the vibration
以上のように構成されたことから、上記実施形態の触覚呈示装置10によれば、呈示操作面としての接触検知部24に接触した指に対して、振動情報と温冷情報を任意に組み合わせた情報を与えることができるため、より細かく、複雑な触覚を呈示することができる。さらに、弾性と断熱性を備えた保持部材41、42、43によって指Fを保持しているため、振動情報と温冷情報が指の腹F2以外の被保持部には伝導されにくくなり、指の腹F2に集中して伝導される。したがって、指の腹F2以外の部分から振動や温感・冷感がノイズ成分として伝わることが抑えられるため、所定の振動や温感又は冷感が、正確かつクリアに、迅速に、操作面に伝導される。また、指に伝導された振動を逃がしてしまったり、指の熱を放散してしまうこともない。したがって、リアルな触覚呈示が可能となる。
With the configuration described above, according to the tactile
以下に変形例について説明する。
図6は、第1変形例に係る触覚呈示装置50の概略構成を示す斜視図である。図1〜図4に示すような、3つの帯状の保持部材41、42、43に代えて、図6に示すように触覚生成部20及び支持体30を包む筒状の保持部材51を用いることもできる。この保持部材51は、上記保持部材41、42、43と同様の弾性と断熱性を備えた材料で構成され、下部が支持体30の側面31、32や底面(不図示)に接着等によって固定されている。保持部材51の上部は、触覚生成部20の接触検知部24との間に空間S2を形成しており、触覚生成部20の長手方向(図6のY方向)に沿った方向の両端部51a、51bがそれぞれ開放されている。保持部材51は空間S2を外側へ広げることが可能な伸縮性を有しており、保持部材51を押し広げながら空間S2内に指を挿入すると、保持部材51が収縮しようとする弾性力によって、挿入した指は触覚生成部20の接触検知部24側へ押しつけられ、これによって、指と接触検知部24との接触状態が維持される。
なお、図6に示すような、触覚生成部20、支持体30、及び、保持部材51の構成を複数用意し、それぞれに操作者の複数の指を同時に挿入すると、さらに複雑でリアルな触覚呈示を行うことができる。この場合、それぞれの保持部材51を手袋状に互いに結合させると、操作者が各指を挿入しやすくなる。
また、上記両端部51a、51bの一方を閉じて袋状(サック状)としてもよい。
Hereinafter, modified examples will be described.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a tactile
In addition, as shown in FIG. 6, a plurality of configurations of the tactile
Alternatively, one of the
図7は、第2変形例に係る触覚呈示装置60の概略構成を示す斜視図である。保持部材としては、図1〜図4に示す保持部材41、42、43に代えて、図7に示すような、面ファスナー状の保持部材70を用いることもできる。この保持部材70は、触覚生成部20の接触検知部24の上方においてX方向に沿って延びるように配置されたベルト部71と、支持体30の側面32に対して接着等によって固定された保持部72とを備える。ベルト部71は、弾性と断熱性を備えた材料で構成され、X方向の一方の端部71Aが支持体30の側面31に対して接着等によって固定されている。ベルト部71の他方の端部である先端部71Bの内面71C、すなわち触覚生成部20側の面と、保持部72の外面とのうちの一方はフック状に起毛された領域を有し、他方はループ状に起毛された領域を有しており、これらの領域どうしを互いに押しつけあうことによって、ベルト部71の先端部71Bと保持部72とが結合される。ベルト部71は、触覚生成部20の接触検知部24との間に空間S3を形成している。この保持部材70においては、破線で示すように先端部71Bを保持部72から離して上側へめくった状態で空間S3内に指を挿入して指を触覚生成部20の接触検知部24上に載せた後に、指の上からベルト部71を被せ、さらに、指に対して下向きの力を掛けるように先端部71Bを下側へ下げて内面71Cを保持部72に結合させる。これによって、ベルト部71の弾性と面ファスナーの結合力に基づいて、接触検知部24に対する指の接触状態が維持される。
FIG. 7 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a tactile
上記実施形態、上記第1変形例、及び、上記第2変形例の保持部材は、支持体30に固定していたが、接触検知部24に対する指の接触を確保できれば、支持体30以外の部材、例えば振動素子21に固定するようにしてもよい。
The holding members of the above-described embodiment, the first modified example, and the second modified example are fixed to the
また、保持部材は、全体が振動減衰部及び温度減衰部を構成しなくてもよく、例えば、支持体30との固定部分及び/又はその周辺のみに弾性と断熱性を持たせて振動減衰部及び温度減衰部として機能させてもよい。
さらに、温度減衰部としては、保持部材の内面のみに断熱性材料を配置する構成も可能である。
また、指のうちで、振動を感じやすい領域に対応する範囲に振動減衰部及び温度減衰部を設け、又は、この領域における振動減衰や温度減衰の効果が高まるように、保持部材を構成するとよい。例えば、この領域に振動減衰や温度減衰の効果が高い材料を配置する。
Further, the holding member does not have to constitute the vibration damping portion and the temperature damping portion as a whole. For example, only the portion fixed to the
Further, as the temperature attenuating section, a configuration in which a heat insulating material is disposed only on the inner surface of the holding member is also possible.
Further, among the fingers, a vibration damping portion and a temperature damping portion may be provided in a range corresponding to a region where vibration is easily felt, or a holding member may be configured so that the effect of vibration damping and temperature damping in this region is enhanced. . For example, a material having a high effect of vibration damping and temperature damping is arranged in this region.
また、触れた手や指(操作体)に温かい温度を感じさせるように温刺激を与える温刺激部としてのペルチェ素子と、冷たい温度を感じさせるように冷刺激を与える冷刺激部としてのペルチェ素子とを交互に並置した場合、痛覚の生じない温度刺激の組み合わせ(20°Cと40°Cなど)でも痛覚が生起する(Thermal Grill Illusion)。例えば4°C/s以上などある程度以上の強い温刺激と冷刺激を、上述の温刺激部と冷刺激部のそれぞれから同時に呈示することで、痛覚を生じさせることができる。 In addition, a Peltier element as a warm stimulating section for giving a warm stimulus to make a touched hand or finger (operating body) feel a warm temperature, and a Peltier element as a cold stimulating section for giving a cold stimulus to feel a cold temperature Are alternately juxtaposed, a pain sensation occurs even with a combination of temperature stimuli that does not cause pain (such as 20 ° C. and 40 ° C.) (Thermal Gill Illution). For example, a pain sensation can be generated by simultaneously presenting a strong warm stimulus and a cool stimulus of a certain degree or more, such as 4 ° C./s or more, from each of the warm stimulus unit and the cold stimulus unit.
さらにまた、ペルチェ素子に接触することによる温冷刺激前の指の皮膚温度(順応温度)は、温感と冷感の感じやすさ(閾値)に影響を与える。ここで、順応温度とは、温感を呈示したいときは、ペルチェ素子に接触した指先の温度が高い方が温感を感じやすくなり、冷感を呈示したいときは、ペルチェ素子に接触した指先の温度が低い方が冷感を感じやすくなる温度のことである。別言すれば、指は、順応温度が高いほど温刺激を感じやすくなり、また、順応温度が低いほど冷刺激を感じやすくなる。したがって、温度検知素子(不図示)により指の皮膚温度を正確に把握し、その結果を元にペルチェ素子を駆動させ皮膚温度を上昇させる、もしくは下降させると、小さな温度変化で温冷刺激を明瞭に呈示できる。例えば、温感を呈示したい場合、指先温度が32°Cであれば、2°C高い34°Cにすると「温かい」と感じ、また、指先温度が35°Cであるときは、1°C高い36°Cにするだけで「温かい」と感じる。一方、冷感を呈示したい場合、指先温度が32°Cであれば、1°C低い31°Cにすると「冷たい」と感じ、また、指先温度が29°Cの場合、0.5°C低い28.5°Cにするだけで「冷たい」と感じる。
以上、本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
Furthermore, the skin temperature (adaptation temperature) of the finger before the thermal stimulation due to contact with the Peltier element affects the ease (threshold) of feeling warm and cool. Here, the adaptation temperature means that when the user wants to present a sense of warmth, the higher the temperature of the fingertip in contact with the Peltier element, the more easily the user feels the sense of warmth. The lower the temperature, the easier it is to feel a cool sensation. In other words, the higher the adaptation temperature, the easier it is to sense a warm stimulus, and the lower the adaptation temperature, the easier it is to sense a cold stimulus. Therefore, when the skin temperature of the finger is accurately grasped by the temperature detecting element (not shown) and the Peltier element is driven to raise or lower the skin temperature based on the result, the warm / cold stimulus is clarified by a small temperature change. Can be presented. For example, when the user wants to present a feeling of warmth, if the fingertip temperature is 32 ° C., the user feels “warm” when the fingertip temperature is 35 ° C. and 2 ° C. higher, and 1 ° C. when the fingertip temperature is 35 ° C. It feels “warm” just by raising the temperature to 36 ° C. On the other hand, when the user wants to show a cool feeling, if the fingertip temperature is 32 ° C, the user feels “cold” when the fingertip temperature is 31 ° C, which is lower by 1 ° C, and 0.5 ° C if the fingertip temperature is 29 ° C. It feels “cold” just at a low 28.5 ° C.
As described above, the present invention has been described with reference to the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be improved or changed within the purpose of improvement or the scope of the present invention.
以上のように、本発明に係る触覚呈示装置は、操作体の操作面にリアルな触覚呈示を行える点で有用である。 As described above, the tactile sense presentation device according to the present invention is useful in that a realistic tactile sense presentation can be performed on the operation surface of the operating tool.
10 触覚呈示装置
12 制御部
20 触覚生成部
21 振動素子
22 伝導部材
23 ペルチェ素子
23a 表面
24 接触検知部
25 振動素子駆動回路
26 ペルチェ素子駆動回路
30 支持体
31、32 側面
41、42、43 保持部材
41A、42A、43A 端部
41B、42B、43B 先端部
50 触覚呈示装置
51 保持部材
51a、51b 端部
60 触覚呈示装置
70 保持部材
71 ベルト部
71A 端部
71B 先端部
71C 内面
72 保持部
A 接触領域
F 指(操作体)
F1 上面
F2 指の腹
Fs 指の側面
S1、S2、S3 空間
DESCRIPTION OF
F1 Upper surface F2 Finger pad Fs Finger side surface S1, S2, S3 Space
Claims (10)
前記振動素子上に設けられ、触覚呈示面に温冷情報を呈示する温冷呈示素子と、
前記触覚呈示面に対する接触状態を維持するように操作体を保持する保持部材とを備え、
前記保持部材は、前記触覚呈示面に接触した、前記操作体の操作面以外の被保持部に伝導される前記振動情報を減衰させる振動減衰部を備えることを特徴とする触覚呈示装置。 A vibration element that presents vibration information;
A heating / cooling presentation element provided on the vibration element, for presenting heating / cooling information on a tactile sense presentation surface,
A holding member that holds an operating body so as to maintain a contact state with the tactile sense presentation surface,
The tactile sensation providing device, wherein the holding member includes a vibration damping unit that attenuates the vibration information that is in contact with the tactile sensation providing surface and is transmitted to a held part other than the operation surface of the operation tool.
前記伝導部材は、前記ペルチェ素子が温冷情報を呈示した際に発生する熱を前記振動素子に伝導させる熱伝導部材と、前記振動素子が呈示した振動情報を前記ペルチェ素子に伝導させる振動伝導部材とを備える請求項7に記載の触覚呈示装置。 A conductive member is arranged between the Peltier element and the vibration element,
A heat conducting member that conducts heat generated when the Peltier element presents warm / cold information to the vibrating element; and a vibration conducting member that conducts vibration information presented by the vibrating element to the Peltier element. The tactile presentation device according to claim 7, comprising:
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