JP2020112978A - 触覚提示装置、触覚提示システムおよび触覚提示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ満足度を向上できる触覚提示装置を提供する。【解決手段】この触覚提示装置は、物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素と、気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素とを有する。【選択図】図３

Description

本技術は、例えば拡張現実（ＡＲ）などにおいて利用可能な触覚提示装置、触覚提示システムおよび触覚提示方法に関する。

近年、拡張現実（ＡＲ）などにおけるコンピュータグラフィックスによる物体に対するユーザの手による操作に対して、その物体の大きさ、硬さ、弾力性などの特性に応じた触覚をフィードバックする操作の研究開発が行われている。

例えば、特許文献１には、多くの個別流体チャンパを用いた手袋型の触覚フィードバックデバイスが開示される。個別流体チャンパは、電気粘性流体を封入したマイクロチャンパであり、このマイクロチャンパの両端に電界を印加することによって電気粘性流体の粘度を変化させ、物体の硬さを提示する。

特許文献２には、手の甲側に装着されるタイプの力触覚ディスプレイハンドが開示される。この力触覚ディスプレイハンドは、空気圧の印加によって長さ方向に延びる空気圧アクチュエータを使ってユーザに力触覚を提示する。

特表２０１３−５１５３２９号 特開２００４−２９９９９号

しかしながら、従来、ユーザの手に装着される触覚提示装置は、性能、機能、サイズ、価格などの様々な面でユーザの十分な満足度が得られるものではなく、汎用化に向けてさらなる改良が期待されている。

以上のような事情を鑑み、本技術の目的は、性能、機能、サイズ、価格などの様々な面でのユーザ満足度を向上できる触覚提示装置、触覚提示システムおよび触覚提示方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本技術に係る触覚提示装置は、物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素を具備する。
これにより、性能、機能、サイズ、価格などの様々な面でのユーザ満足度の高い触覚提示装置を実現できる。

前記第１の触覚提示要素は、ユーザの手の甲側に配置されることが好ましい。これにより、ユーザの手の自由度が向上し、全体的な操作性が向上する。

本技術に係る触覚提示装置は、前記第１の袋体内に対する排気量を可変する第１の可変部をさらに具備するものであってよい。排気量を可変することによって、仮想物体の様々な硬さを提示することができる。

前記第１の触覚提示要素が、ユーザの手の親指と人差し指に当たるように設けられ、かつ前記仮想物体の把持動作に対して抵抗感を増強するためのエラ部が、前記親指と人差し指にそれぞれ当たる部分の間に架け渡して設けられたものであってもよい。

本技術に係る触覚提示装置は、気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素をさらに具備するものであってよい、
これにより、仮想物体の硬さに加えて弾力を提示することができる。

前記第２の触覚提示要素はユーザの掌側に配置されることが好ましい。

本技術に係る触覚提示装置は、前記第２の袋体内に対する給気量を可変する第２の可変部をさらに具備するものであってよい。

本技術に係る触覚提示装置は、
ユーザが前記仮想物体に触れたことを振動で提示する振動デバイスをさらに具備するものであってよい。

本実施形態の触覚提示装置１を３方向から視た側面図である。 図１の触覚提示装置１を含む触覚提示システム１００の構成を示すブロック図である。 図１の触覚提示装置１における触覚提示部１３の構成を示す断面図である。 触覚提示部１３における硬さの提示原理を説明するための図である。 触覚提示部１３における弾力の提示原理を説明するための図である。 硬さと脱気量との相関を示すグラフである。 弾力と給気量との相関を示すグラフである。 仮想物体の硬さと弾力の各属性に対する触覚提示部１３の制御をまとめた図である。 仮想物体に対するユーザの手２の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の流れを時間に沿って示した図である。 ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵによる上記の制御の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態の触覚提示装置１Ａの外観図である。 第２の実施形態の触覚提示装置１Ａを含む触覚提示システム１００Ａの構成を示すブロック図である。 仮想物体に対するユーザの手２の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の流れを時間に沿って示した図である。 ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵによる上記の制御の流れを示すフローチャートである。 硬さと振動の大きさ（振幅）との関係を示すグラフである。 弾力と振動の周波数との関係を示すグラフである。 触覚提示装置の変形例１の外観図である。 触覚提示装置の変形例２の外観図である。 触覚提示装置の変形例３の外観図である。 図１９の変形例３の触覚提示装置の手の甲側の側面図である。 触覚提示装置の変形例４の構成を示すブロック図である。

以下、本技術の実施の形態を図面をもとに説明する。
＜第１の実施形態＞
［触覚提示装置］
図１は、本実施形態の触覚提示装置１を３方向から視た側面図である。
この触覚提示装置１は、ＶＲ／ＡＲグラス３０を装着したユーザの手２に装着され、ＶＲ／／ＡＲ空間内の仮想物体をユーザが把持した際の触覚をユーザに提示する。

図２は、触覚提示装置１を含む触覚提示システム１００の構成を示すブロック図である。
触覚提示システム１００は触覚提示装置１とＶＲ／ＡＲグラス３０とを含む。ＶＲ／ＡＲグラス３０は特許請求の範囲の「制御部」に相当する。
触覚提示装置１は、ＶＲ／ＡＲ空間内の仮想物体を把持する動作に対する触覚の一つとして硬さを提示するための第１の触覚提示要素１１と仮想物体の把持動作に対して当該仮想物体の弾性をユーザに提示可能な第２の触覚提示要素１２とで構成される触覚提示部１３と、第１のポンプ１４と、第２のポンプ１５と、第１の可動弁１６と、第２の可動弁１７と、コントローラ１８と、無線モジュール２０とを有する。図１に示したように、触覚提示部１３は、第１のポンプ１４、第２のポンプ１５、第１の可動弁１６、第２の可動弁１７およびコントローラ１８を搭載した制御ユニット１９とともに、例えばバンドなどの装着具３を用いてユーザの手２に装着される。なお、第１のポンプ１４と、第１の可動弁１６と、コントローラ１８は特許請求の範囲の「第１の可変部」に相当し、第２のポンプ１５、第２の可動弁１７およびコントローラ１８は「第２の可変部」に相当する。

図３は触覚提示部１３の構成を示す断面図である。
触覚提示部１３は、第１の触覚提示要素１１と第２の触覚提示要素１２とを有する。本実施形態において、第１の触覚提示要素１１と第２の触覚提示要素１２は互いに接着層２２を介して重ね合せられる。

第１の触覚提示要素１１は、物体１１ａを入れた気密柔軟性を有する第１の袋体１１ｂで構成される。第１の袋体１１ｂに収容される物体１１ａとしては、多数の粒子、布などが挙げられる。第１の触覚提示要素１１は、図４に示すように、第１の袋体１１ｂ内のエアーが第１のポンプ１４によって排気され、内部が減圧されることによって、第１の袋体１１ｂ内の物体１１ａ同士が凝縮し、第１の触覚提示要素１１全体の剛性が増大する。第１の触覚提示要素１１全体の剛性が増大することによって、仮想物体を把持する際の指の動きに対する抵抗感が生じ、この抵抗感が仮想物体の硬さとしてユーザに提示される。

第１の袋体１１ｂはエアーパイプ１１ｃおよび第１の可動弁１６を通じて第１のポンプ１４の排気系と接続される。第１の可動弁１６は、第１の袋体１１ｂとの接続を第１のポンプ１４の排気系と給気系との間で切り替える弁である。すなわち、第１の可動弁１６によって第１の袋体１１ｂが第１のポンプ１４の排気系と接続される時は、第１の袋体１１ｂ内のエアーが第１のポンプ１４によって排気され、第１の可動弁１６によって第１の袋体１１ｂが第１のポンプ１４の給気系と接続される時は第１の袋体１１ｂ内にエアーが導入される。

第２の触覚提示要素１２は、気密柔軟性を有する第２の袋体１２ａで構成される。第２の袋体１２ａは、図５に示すように、内部にエアーがエアーパイプ１２ｃおよび第２の可動弁１７を通じて第２のポンプ１５によって供給され、内部が増圧されることによって、第２の触覚提示要素１２全体の弾性が増大する。第２の触覚提示要素１２の全体的な弾力が増大することによって、仮想物体を把持する動作において指を通してユーザが感じる弾力感によって、仮想物体がもつ弾力がユーザに提示されるようになっている。

第２の袋体１２ａはエアーパイプ１２ｃおよび第２の可動弁１７を通じて第２のポンプ１５と接続される。第２の可動弁１７は、第２の袋体１２ａとの接続を第２のポンプ１５の排気系と給気系との間で切り替える。すなわち、第２の可動弁１７によって第２の袋体１２ａが第２のポンプ１５の給気系と接続される時は、第２の袋体１２ａ内にエアーが導入され、第２の可動弁１７によって第２の袋体１２ａが第２のポンプ１５の排気系と接続される時は、第１２袋体内のエアーが排気される。

上記の第１のポンプ１４、第２のポンプ１５、第１の可動弁１６および第２の可動弁１７はそれぞれ個別にコントローラ１８によって制御される。すなわち、コントローラ１８は第１のポンプ１４および第２のポンプ１５のオン／オフの切り替え制御を個別に行うことが可能である。また、コントローラ１８は第１の可動弁１６の排気／給気の切り替え、排気量および印加量の制御を個別に行うことが可能である。

コントローラ１８は、無線モジュール２０を通じて、例えばＶＲ／ＡＲグラス３０など、ＶＲまたはＡＲをサポートしたウェアラブルデバイスより送信された第１の触覚提示要素１１および第２の触覚提示要素１２の制御のための制御情報を受信し、この制御情報に基づいて、第１の触覚提示要素１１および第２の触覚提示要素１２の制御を行うことが可能である。ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体を配置したＶＲ／ＡＲ空間内でのユーザの手の位置、動きを検出する。ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体に対して予め定義された属性情報と、ユーザの手の位置および動きの検出結果などに基づいて、第１の触覚提示要素１１および第２の触覚提示要素１２の制御のための制御情報を生成し、触覚提示装置１に無線送信する。触覚提示装置１は、ＶＲ／ＡＲグラス３０からの制御情報を無線モジュール２０を使って受信する。触覚提示装置１のコントローラ１８は、受信した制御情報に基づいて、第１のポンプ１４、第２のポンプ１５、第１の可動弁１６および第２の可動弁１７を制御する触覚提示要素１１および第２の触覚提示要素１２を制御し、ユーザに仮想物体の属性に応じた触覚を提示する。

（仮想物体の属性について）
仮想物体の属性としては、例えば、その仮想物体の硬さ（以下、単に「硬さ」と呼ぶ。）、弾力などの情報が定義されている。説明の簡単のため、硬さ情報は、「硬い」と「柔らかい」の２種類で表現し、弾力情報は「弾力が強い」、「弾力が弱い」、「弾力が無い」の３種類で表現することとする。もちろん、硬さ、弾力の各々についてより高い分解能で情報が与えられてもよい。

例えば、スポンジや縫いぐるみなどは、「柔らかく弾力が弱い」という属性を有する。
缶入りドリンクなどは、「硬く弾力が無い」という属性を有する。
風船などは、「柔らかく弾力が強い」という属性を有する。
テニスボールなどは、「硬く弾力が強い」という属性を有する。

図６は、「硬さ」と「脱気量」との相関を示すグラフである。このように第１の触覚提示要素１１によって提示される「硬さ」は「排気量」を多くするほど高くなる。したがって、「柔らかい硬さ」を提示する場合には、「硬い硬さ」を提示する際の「排気量」よりも少ない範囲において対象仮想物体の柔らかさに見合った「排気量」で第１の触覚提示要素１１からエアーを排気すればよい。

図７は、「弾力」と「給気量」との相関を示すグラフである。このように第２の触覚提示要素１２によって提示される「弾力」は「給気量」を多くするほど高くなる。したがって、「弱い弾力」を提示する場合には、「強い弾力」を提示する際の「給気量」よりも少ない範囲において対象仮想物体の弾力に見合った「給気量」で第２の触覚提示要素１２にエアーを導入すればよい。

図８は、仮想物体の硬さと弾力の各属性に対する触覚提示部１３の制御をまとめた図である。
仮想物体がスポンジや縫いぐるみのような「柔らかく弾力の弱い」ものである場合、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、「柔らかい」という属性に対応する排気量だけ第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからエアーを排気するための制御情報と、「弾力が弱い」という属性に対応する給気量だけ第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａ内にエアーを導入するための制御情報を触覚提示装置１に送信する。これにより、触覚提示装置１を通してユーザに、スポンジや縫いぐるみなどを手に持った際の「柔らかく弾力の弱い」触覚が提示される。

仮想物体が缶入りドリンクのような「硬く弾力の無い」ものである場合、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、「硬い」という属性に対応する排気量だけ第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからエアーを排気するための制御情報と、「弾力が無い」という属性に対応する給気量だけ第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａ内にエアーを導入するための制御情報を触覚提示装置１に送信する。これにより、触覚提示装置１を通してユーザに、
缶入りドリンクなどを手に持ったときのような「硬く弾力の無い」触覚が提示される。

仮想物体が風船のような「柔らかく弾力の強い」ものである場合、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、「柔らかい」という属性に対応する排気量だけ第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからエアーを排気するための制御情報と、「弾力が強い」という属性に対応する給気量だけ第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａ内にエアーを導入するための制御情報を触覚提示装置１に送信する。これにより、触覚提示装置１を通してユーザに、風船などを手に持った際の「柔らかく弾力の強い」触覚が提示される。

そして仮想物体がテニスボールのような「硬く弾力の強い」ものである場合、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、「硬い」という属性に対応する排気量だけ第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからエアーを排気するための制御情報と、「弾力が強い」という属性に対応する給気量だけ第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａ内にエアーを導入するための制御情報を触覚提示装置１に送信する。これにより、触覚提示装置１を通してユーザに、テニスボールなどを手に持ったときのような「硬く弾力の強い」触覚が提示される。

次に、仮想物体に対するユーザの手の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の詳細を説明する。
図９は仮想物体に対するユーザの手２の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の流れを時間に沿って示した図である。
図１０はＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵによる上記の制御の流れを示すフローチャートである。
ここでは仮想物体が風船である場合を想定する。

ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体を配置したＶＲ／ＡＲ空間における仮想物体と触覚提示装置１を装着したユーザの手との位置関係を追跡する。ＶＲ／ＡＲ空間において仮想物体とユーザの手との距離が所定の値以上である間は、触覚提示装置１の制御量を零とする。したがって、この期間、触覚提示装置１の第１の触覚提示要素１１および第２の触覚提示要素１２それぞれは初期状態にある。第１の触覚提示要素１１の初期状態において第１の袋体１１ｂ内に一定のエアーが導入された状態にあり、第１の触覚提示要素１１の全体的な剛性は低い状態にある。一方、第２の触覚提示要素１２の初期状態において第２の袋体１２ａ内へは第２のポンプ１５からのエアーは給気されていないか、あるいは一定量（少量）導入された状態にある。

ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ＶＲ／ＡＲ空間において仮想物体とユーザの手との距離が所定の値未満になったとき、ユーザが仮想物体に触れようとしている動作として検出する（ステップＳ１０１）。ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ユーザが仮想物体に触れようとしている動作を検出すると、各仮想物体の属性情報を保存した記憶部から、該当する仮想物体の属性情報を読み込む（ステップＳ１０２）。

次に、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ＶＲ／ＡＲ空間内でのユーザの指の位置を検出し（ステップＳ１０３）、仮想物体の位置にユーザの指の位置が一致したところで（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、仮想物体の属性情報である硬さに応じた排気量分のエアーを第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂから排気するための制御情報と、仮想物体のもう一つの属性情報である弾力に応じた給気量分のエアーを第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａに導入するための制御情報を生成し、これらの制御情報を触覚提示装置１に無線送信する。これにより、触覚提示装置１００の触覚提示部１３における第１の触覚提示要素１１の硬さと第２の触覚提示要素１２の弾力が決まる（ステップＳ１０６、１０７）。

その後、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体のサイズ情報とユーザの例えば親指と人差し指との距離などに基づいて、ユーザの手の指が仮想物体に喰い込んだことを認識すると（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、その喰い込み量に応じた追加給気量分のエアーを第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａに給気するための制御情報を生成し、触覚提示装置１に無線送信する。これにより、ユーザの手の指が仮想物体に喰い込むにつれて高くなる弾力の触覚提示が行われる（ステップＳ１０９）。

このエアーの追加給気は、ユーザの手の指が仮想物体に喰い込んで行く間、その喰い込み量に対応して、かつ、予め決められた総給気量の上限値を超えない範囲内で行われる。

その後、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ユーザの手が仮想物体から離れたことを検出すると（ステップＳ１１０）、減圧状態にある第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂ内にエアーを一気に供給して初期状態に戻すための制御情報と、高圧状態にある第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａ内からエアーを一気に排気して初期状態に戻すための制御情報を触覚提示装置１に送信する。これにより、触覚提示装置１の第１の触覚提示要素１１と第２の触覚提示要素１２は共に初期状態に戻る（ステップＳ１１１、１１２）。

（仮想物体が非弾性体である場合の動作）
上記は、仮想物体が風船など、属性として弾力を有するものである場合の動作の流れである。仮想物体が、テニスボールのように「柔らかく弾力が強い」ものである場合にも同様の処理となる。この場合、「硬さ」を第１の触覚提示要素１１の制御によって提示するために、第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからの排気量は風船など「柔らかく弾力が強い」仮想物体の場合よりも多くすればよい。
また、仮想物体が、スポンジや縫いぐるみのように、「柔らかく弾力が弱い」ものである場合には、第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａへの給気量を風船など「柔らかく弾力が強い」仮想物体の場合よりも少なくすればよい。
さらに、仮想物体が、缶入りドリンクのように「硬く弾力が無い」ものである場合には（ステップＳ１０５のＮｏ）、第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂからの排気量の制御のみを行い（ステップＳ１１３）、第２の触覚提示要素１２の第２の袋体１２ａは初期状態のままして給気量制御を省いても構わない。この場合も、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ユーザの手が仮想物体から離れたことを検出すると（ステップＳ１１４）、減圧状態にある第１の触覚提示要素１１の第１の袋体１１ｂ内にエアーを一気に供給して初期状態に戻すための制御情報を生成して、触覚提示装置１に無線送信する（ステップＳ１１５）。

以上説明したように、本実施形態の触覚提示装置１は、物体１１ａを入れた気密柔軟性を有する第１の袋体１１ｂで構成される簡単な構造の第１の触覚提示要素１１を用いて仮想物体の硬さを提示することができる。しかも第１の触覚提示要素１１により提示される硬さは第１の袋体１１ｂからの排気量により容易に可変することができる。加えて、本実施形態の触覚提示装置１は、気密柔軟性を有する第２の袋体１２ａで構成される簡単な構造の第２の触覚提示要素１２を用いて仮想物体の弾力を提示することができる。この第２の触覚提示要素１２により提示される弾力も第２の袋体１２ａへの給気量により簡単に可変できる。これにより、小型で、安価であり、硬さ、弾力をともに良好にかつ同時に提示可能な触覚提示装置が提供される。

＜第２の実施形態＞
次に、本技術に係る第２の実施形態を説明する。
図１１は、第２の実施形態の触覚提示装置１Ａの外観図である。
図１２は、第２の実施形態の触覚提示装置１Ａを含む触覚提示システム１００Ａの構成を示すブロック図である。
この触覚提示装置１Ａは、ＶＲ／ＡＲ空間でユーザの指が仮想物体に触れたこと、ユーザの指が仮想物体から離れたことを振動により提示するための振動デバイス２５を触覚提示装置１に追加して構成されたものである。振動デバイス２５は、例えば第１のポンプ１４、第２のポンプ１５、第１の可動弁１６、第２の可動弁１７およびコントローラ１８を搭載した制御ユニット１９に搭載され得る。振動デバイス２５には、ボイスコイルモータ、ＬＲＡ（Ｌｉｎｅａｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ）、ピエゾ素子、偏心モータ、電気刺激デバイスなどを採用し得る。

ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、ＶＲ／ＡＲ空間でユーザの指が仮想物体に触れたことを検出したとき、およびユーザの指が仮想物体から離れたことを検出したときに振動デバイス２５を駆動するための制御情報を触覚提示装置１Ａに無線送信する。この制御情報を受け取った触覚提示装置１Ａのコントローラ１８は、駆動回路２６を制御して振動デバイス２５に駆動信号を供給することによって振動デバイス２５が駆動され、制御ユニット１９が振動する。

ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体の属性に対応した振動波形で振動デバイス２５を駆動するように振動波形情報を触覚提示装置１Ａに送信してもよい。例えば、スポンジや縫いぐるみなどのように「柔らかく弾力が弱い」仮想物体に対しては、高い周波数で振幅が小さい振動波形などが好適であり、缶入りドリンクなどのように「硬く弾力が無い」仮想物体に対しては高い周波数で振幅が大きい振動波形などが好適である。また、風船などのように「柔らかく弾力が強い」仮想物体に対しては低い周波数で振幅の小さい振動波形などが好適であり、テニスボールなどのように「硬く弾力が強い」仮想物体に対しては低い周波数で振幅の大きい振動波形などが好適と考えられる。もちろん、これらは一例であり、仮想物体の硬さや弾力の違いをユーザが直感的に判別できるような振動波形を採用してよい。また、仮想物体の種類や硬さと弾力の組み合わせに対してユーザが任意に振動波形を設定できるようにしてもよい。

次に、仮想物体に対するユーザの手の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の詳細を説明する。
図１３は仮想物体に対するユーザの手２の位置や動きに対する触覚提示部１３の制御の流れを時間に沿って示した図である。
図１４はＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵによる上記の制御の流れを示すフローチャートである。
ここでは仮想物体が風船である場合を想定する。

図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１からステップＳ２１５までの動作は、第１の実施形態の図１０のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１５までの動作と同じである。
本実施形態では、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵがＶＲ／ＡＲ空間でユーザの指が仮想物体に触れたことを検出したとき（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、振動デバイス２５を駆動するための制御情報を触覚提示装置１Ａに無線送信することによって、触覚提示装置１Ａの振動デバイス２５を振動させる（ステップＳ２２１）。この際、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体の属性である硬さと弾力の情報に基づいて振動波形を設定し、振動波形情報を含む制御情報を送信する。

図１５は硬さと振動の大きさ（振幅）との関係を示すグラフ、図１６は弾力と振動の周波数との関係を示すグラフである。このように仮想物体の硬さが高いほど振動の大きさ（振幅）は大きくなるように設定され、仮想物体の弾力が低いほど振動の周波数は高くなるように設定される。

また、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵがＶＲ／ＡＲ空間でユーザの指が仮想物体から離れたことを検出したときも（ステップＳ２１０のＹｅｓ、ステップＳ２１４のＹｅｓ）、振動デバイス２５を駆動するための制御情報を触覚提示装置１Ａに無線送信することによって、触覚提示装置１Ａの振動デバイス２５を振動させる（ステップＳ２２２、ステップＳ２２３）。この際、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体の属性である硬さと弾力の情報に基づいて振動波形を設定し、振動波形情報を含む制御情報を送信する。このときも、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、仮想物体の属性である硬さと弾力の情報に基づいて振動波形を設定し、振動波形情報を含む制御情報を送信する。

なお、ここではユーザの指が仮想物体に触れた時と離れた時とで同じ波形の振動を発生させることとしたが、仮想物体に触れた時と離れた時とで例えば、振動時間、振幅、周波数などを変えてもよい

このようにユーザの指が仮想物体に触れた時と離れた時に触覚提示装置１Ａにおいて振動が発生するようにしたことによって、それぞれのタイミングをユーザが体感することができ、操作性が向上する。さらに、その振動波形が仮想物体の硬さ及び弾力を反映することによって、例えば、属性の異なる複数の仮想物体がＶＲ／ＡＲ空間内に近接混在するような場合に、ユーザが触れた一つの仮想物体を振動波形から感知することができ、さらなる操作性の向上が期待できる。

＜変形例１＞
次に、本技術に係る触覚提示装置の変形例を説明する。
図１７は触覚提示装置の変形例１の外観図である。この触覚提示装置１Ｂは、指毎に独立して触覚提示部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅが設けられる。それぞれの触覚提示部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、第１の触覚提示要素１１と第２の触覚提示要素１２とを重ねあわせて構成されるもの、あるいは第１の触覚提示要素１１のみで構成されるものであってよい。この触覚提示装置１Ｂの制御ユニット１９には、各触覚提示部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに個別にエアーの排気と給気を行う可動弁とポンプが個々の触覚提示部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅに対応して複数設けられる。

各々の触覚提示部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの排気量及び給気量、さらには排気／給気の選択は、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵからの制御情報に基づいてコントローラ１８により個別に制御される。これにより、仮想物体の形状や仮想物体の握り方などに応じて、よりリアリティに飛んだ触角をユーザに提示することができる。例えば、サイズの小さかったり細い仮想物体を掴んだ二本の指にそれぞれ対応する２つの触覚提示部に対してのみ排気を行って硬さを提示したりすることができる。

＜変形例２＞
図１８は触覚提示装置の変形例２の外観図である。
ここまで説明してきた触覚提示装置は、掌側に触覚提示装置の第１の触覚提示要素１１と第２の触覚提示要素１２が重ねて配置されるため、掌側の厚みが大きくなりがちであるとともに、弾力を提示する第２の触覚提示要素１２と実際の掌との間に、硬さの提示のための第１の触覚提示要素１１が存在するために、第２の触覚提示要素１２が提示する弾力がユーザの手につたわりにくい可能性がある。

変形例２の触覚提示装置１Ｃは、硬さを提示するための第１の触覚提示要素１１と弾力を提示するための第２の触覚提示要素１２とを分離し、第１の触覚提示要素１１をユーザの手の甲側に、第２の触覚提示要素１２を掌側に配置したものである。これにより、掌側の厚みが大きくなることを抑えられるとともに、第２の触覚提示要素１２が提示する弾力をユーザが掌で直接的に感知することが可能な触覚提示装置が実現される。

＜変形例３＞
図１９は触覚提示装置の変形例３の外観図である。
この触覚提示装置１Ｄにおいて、ユーザの手の甲側には硬さの提示のための第１の触覚提示要素１１が配置されるが、掌側には何も配置しないで掌を露出するようにしたものである。すなわち、この触覚提示装置１Ｄは仮想物体の硬さのみをユーザに触覚提示するように構成される。ユーザの掌が露出されることによって、ユーザの手による操作自由度が損なわれることがない。

さらに、図２０に示すように、この触覚提示装置１Ｄにおいて、第１の触覚提示要素１１は、手の親指と人差し指に当てて装着され、第１の触覚提示要素１１の親指にあたる部分と人差し指にあたる部分との間には、親指と人差し指とで物を把持する動作に対する抵抗感を増強するためのエラ部１１ｅが追加される。これにより、ユーザが手で仮想物体を親指と人差し指とで把持する動作に対してよりリアルな触覚を提示することができる。

＜変形例４＞
図２１は本技術に係る触覚提示装置の変形例４の構成を示すブロック図である。
この触覚提示装置１Ｅは、ユーザの手指の位置や動きの検出に用いられるセンサー２７を有する。センサー２７には、カメラ、加速度センサー、ジャイロセンサー、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔセンサー）などを用いることができる。

コントローラ１８は、センサー２７の出力からユーザの手指の位置や動きを検出し、検出データを無線モジュール２０を使ってＶＲ／ＡＲグラス３０に送信する。ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは、触覚提示装置１Ｅより受信したセンサー２７の検出データに基づいて仮想物体とユーザの手の位置関係を認識し、既述したような制御情報を生成して、触覚提示装置１Ｅに無線送信する。

＜変形例５＞
弾力を提示可能な第２の触覚提示要素１２は、排気と給気とを連続して可及的に高速に切り替えることによって、振動をユーザに提示することができる。例えば、ユーザの手の動きから振動発動条件（ビーム光線を発射するジェスチャなど）をＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵが認識し、第２の触覚提示要素１２を振動させるための振動波形を含む制御情報を触覚提示装置に送信する。このとき、ＶＲ／ＡＲグラス３０のＣＰＵは認識したジェスチャの種類や仮想物体の属性、さらには仮想物体とユーザの手指との位置関係などに対応した振動波形を選択する。

［本技術の別の構成］
本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１） 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素
を具備する触覚提示装置。

（２）前記（１）に記載の触覚提示装置であって、
前記第１の触覚提示要素が、ユーザの手の甲側に配置される
触覚提示装置。

（３）前記（１）または（２）に記載の触覚提示装置であって、
前記第１の袋体内に対する排気量を可変する第１の可変部を
さらに具備する触覚提示装置。

（４）前記（１）から（３）のいずれかに記載の触覚提示装置であって、
前記第１の触覚提示要素が、ユーザの手の親指と人差し指に当たるように設けられ、かつ前記仮想物体の把持動作に対して抵抗感を増強するためのエラ部が、前記親指と人差し指にそれぞれ当たる部分の間に架け渡して設けられた
触覚提示装置。

（５）前記（１）から（４）のいずれかに記載の触覚提示装置であって、
気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素
をさらに具備する触覚提示装置。

（６）前記（１）から（５）のいずれかに記載の触覚提示装置であって、
前記第２の触覚提示要素が、ユーザの掌側に配置される
触覚提示装置。

（７）前記（１）から（６）のいずれかに記載の触覚提示装置であって、
前記第２の袋体内に対する給気量を可変する第２の可変部を
さらに具備する触覚提示装置。

（８）前記（１）から（７）のいずれかに記載の触覚提示装置であって、
ユーザが前記仮想物体に触れたことを振動で提示する振動デバイスをさらに具備する
触覚提示装置。

（９） 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素を有する触覚提示装置と、
前記仮想物体の属性として定義された硬さに応じて前記排気量を制御する制御部と
を具備する触覚提示システム。

（１０）前記（９）に記載の触覚提示システムであって、
前記触覚提示装置は、気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素をさらに具備し、
前記制御部は、前記仮想物体の別の属性として定義された弾力に応じて前記給気量を制御する
触覚提示システム。

（１１）前記（９）または（１０）に記載の触覚提示システムであって、
前記制御部は、前記仮想物体の前記属性に基づいて前記振動デバイスの振動波形を決定する
触覚提示システム。

その他、本技術は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１…触覚提示装置
１１…第１の触覚提示要素
１１ａ…物体
１１ｂ…第１の袋体
１１ｅ…エラ部
１２…第２の触覚提示要素
１２ａ…第２の袋体
１３…触覚提示部
１４…第１のポンプ
１５…第２のポンプ
１６…第１の可動弁
１７…第２の可動弁
１８…コントローラ
１９…制御ユニット
２５…振動デバイス
３０…ＡＲグラス
１００…触覚提示システム

Claims (13)

1. 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素
   を具備する触覚提示装置。
2. 請求項１に記載の触覚提示装置であって、
   前記第１の触覚提示要素が、ユーザの手の甲側に配置される
   触覚提示装置。
3. 請求項２に記載の触覚提示装置であって、
   前記第１の袋体内に対する排気量を可変する第１の可変部を
   さらに具備する触覚提示装置。
4. 請求項３に記載の触覚提示装置であって、
   前記第１の触覚提示要素が、ユーザの手の親指と人差し指に当たるように設けられ、かつ前記仮想物体の把持動作に対して抵抗感を増強するためのエラ部が、前記親指と人差し指にそれぞれ当たる部分の間に架け渡して設けられた
   触覚提示装置。
5. 請求項１に記載の触覚提示装置であって、
   気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素
   をさらに具備する触覚提示装置。
6. 請求項５に記載の触覚提示装置であって、
   前記第２の触覚提示要素が、ユーザの掌側に配置される
   触覚提示装置。
7. 請求項６に記載の触覚提示装置であって、
   前記第２の袋体内に対する給気量を可変する第２の可変部を
   さらに具備する触覚提示装置。
8. 請求項７に記載の触覚提示装置であって、
   ユーザが前記仮想物体に触れたことを振動で提示する振動デバイスをさらに具備する
   触覚提示装置。
9. 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素を有する触覚提示装置と、
   前記仮想物体の属性として定義された硬さに応じて前記排気量を制御する制御部と
   を具備する触覚提示システム。
10. 請求項９に記載の触覚提示システムであって、
    前記触覚提示装置は、気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素をさらに具備し、
    前記制御部は、前記仮想物体の別の属性として定義された弾力に応じて前記給気量を制御する
    触覚提示システム。
11. 請求項１０に記載の触覚提示システムであって、
    前記触覚提示装置は、振動デバイスをさらに具備し、
    前記制御部は、前記仮想物体の前記属性に基づいて前記振動デバイスの振動波形を決定する
    触覚提示システム。
12. 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素を有する触覚提示装置の前記排気量を、前記仮想物体の属性として定義された硬さに応じて制御する
    触覚提示方法。
13. 物体を入れた気密柔軟性を有する第１の袋体を有し、前記第１の袋体内からの排気量により、仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の硬さを提示可能な第１の触覚提示要素と、気密柔軟性を有する第２の袋体を有し、前記第２の袋体内への給気量により、前記仮想物体のユーザによる把持動作に対する当該仮想物体の弾力を提示可能な第２の触覚提示要素とを有する触覚提示装置の、前記排気量を前記仮想物体の属性として定義された硬さに応じて制御するとともに、前記給気量を前記仮想物体の別の属性として定義された弾力に応じて制御する
    触覚提示方法。

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