JP3855561B2 - Tactile force sense presentation device and information input / output device - Google Patents

Tactile force sense presentation device and information input / output device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は触覚力覚呈示装置及び情報入出力装置に関し、詳しくは、グラフィカル・ユーザー・インターフェース(GUI)を利用した情報処理装置の表示部に表示されたボタンやウィンドウの操作感や、人が手指で物に触れたりその表面をなぞったときに感じとる触覚や力覚を、実際に物に触れずに模擬的に指先に与えるための触覚力覚呈示装置及び情報入出力装置に関する.
【0002】
【従来の技術】
目、耳、鼻、手、指などの受容器官を用いて知覚する体感情報の中で、触覚力覚情報は対象物を認知、判断する場合の最終的な決め手となる場合が多い。即ち、目の前に対象物が存在する場合、人は対象物に手や指で触れることによって対象物の表面の粗滑感や凹凸感などの感触を理解、納得し、さまざまな決定を下していると考えられている。
【0003】
これに対し、直接手指で触れることのできないテレビやパーソナルコンピュータの画面上に表示される商品や展示物などの情報、または雑誌、パンフレット、カタログ等の文書で紹介される商品等の情報を受け取った場合には、言語的・視覚的に対象を認識できても、その雰囲気を感じ取ったり体感を得ることは困難である。そのため、人は脳の中で自らの経験に基づいてこれらの情報の欠落部分を推測して補完し対象物を理解しているが、補完された情報は個人の経験に基づくものであり、実際に対象物から得られる触覚力覚とは相違する場合もある。
【0004】
また、パーソナルコンピュータにおいては、その操作を容易にするために、画面上に表示されているボタンやウィンドウを操作することによりコンピュータを操作するGUI(グラフィカル・ユーザー・インターフェース)が利用されている。このGUIでは、正しくボタンが押されているか等の操作感は画面上の色表示等の変化や音の出力により表現されているのが現状であり、実際に手指に触れているマウスやトラックボール等の入力装置から操作感を感じとることはできない。この通りGUIでの操作感の認知は、視覚情報あるいは簡単な聴覚情報によるものにとどまっており、認知の深さは触覚を伴う場合よりも浅薄になりがちである。その結果、操作時に記憶が曖昧になったり、判断の過ち、遅れを生じたりする。
【0005】
近年のインターネットなどの主に視覚による情報通信機器の発達、普及に伴い、情報機器上で画像として表示される物の表面に触れたり、なぞったりしたときの触感を得ることへの要求が大きくなるものと予想される。また、より使い易いユーザー・インターフェースへの要求も大きくなるであろう。
【0006】
従来、実際に触れることができない物の触覚力覚情報を呈示する装置が幾つか提案されている。例えば、特開平6−19385号公報に記載された模擬触覚呈示装置は、操作者が把持しボールの回転により支持面に沿って滑べらせる保持体を備えており、この保持体を把持する指に接触する部位にピンを設置し、ピンを上下させることにより指に対して触覚呈示を行っている。また、特開平7−191798号公報に記載された入力装置は、可動な球体とこの球体の回転を制御する回転制御部とを備えており、球体と回転制御部とを一緒に上下動させることにより球体に接触している指に対して触覚呈示を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平6−19385号公報に記載された模擬触覚呈示装置は、ピンの先端に指を接触させてピンの動作を感じ取るものであるため、指全体で触感を感じとることができない。また指の位置が固定されてしまうので、実際に人が指により物の表面を触れたり、なぞったりしたときに感じとる触感を違和感なく呈示することが困難である。
【0008】
また、特開平7−191798号公報に示された入力装置は、可動な球体とその回転制御部とを一緒に上下動させる構造であるため、装置が大きくなると同時に、製作コストが高くなるという問題があり、汎用装置として普及させることは難しい。
【0009】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる触覚力覚呈示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、簡単な構造で、触覚力覚を呈示すると共に情報を情報処理装置に入出力することができ、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる情報入出力装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の触覚力覚呈示装置は、仮想対象の触覚力覚を表現する触覚力覚呈示装置であって、振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、前記球体に対して運動可能な状態で、前記空洞に収納された運動子と、触覚力覚信号に応じて前記運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により前記球体を振動させる駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
本発明の触覚力覚呈示装置は、振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、球体に対して運動可能な状態で、空洞に収納された運動子と、を備えており、指で球体を回転させている状態で、駆動手段が、触覚力覚信号に応じて運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により球体を振動させて仮想対象の触覚力覚を表現するので、球体を介して微細で複雑な触覚力覚を使用者の手指に伝達することができ、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる。
【0012】
本発明の情報入出力装置は、振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、前記球体に対して運動可能な状態で、前記空洞に収納された運動子と、前記球体が回転されている状態で情報処理装置から入力された触覚力覚信号に応じて前記運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により前記球体を振動させる駆動手段と、前記球体の回転方向及び回転量を検出して回転情報を情報処理装置に出力する検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【0013】
本発明の情報入出力装置は、振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、球体に対して運動可能な状態で、空洞に収納された運動子と、を備えており、情報処理装置が検出手段から入力された球体の回転情報に応じてポインタを移動させ、画面に表示された画像上にポインタが接触したときから触覚力覚信号を出力する。球体が回転されている状態で、駆動手段が、情報処理装置から入力された触覚力覚信号に応じて前記運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により前記球体を振動させて触覚力覚が呈示される。
【0014】
このように、情報入出力装置の構造の一部である球体を利用して触覚力覚を呈示することにより、簡単な構造で、触覚力覚の呈示と情報の入出力とを行うことができる。また、球体内部に封入された運動子を運動させることにより球体を振動させて仮想対象の触覚力覚を表現するので、球体を介して微細で複雑な触覚力覚を使用者の手指に伝達することができ、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の触覚力覚呈示機能を備えた情報入出力装置の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の情報入出力装置を情報処理装置のトラックボールに適用した例である。
【0016】
図1に示すように、トラックボール10は、箱体11と、箱体11の上面に振動及び回転可能に保持された球体12と、触覚力覚信号に応じて前記球体を磁力により振動させる駆動装置14A及び14Bと、球体の回転方向及び回転量を検出する検出手段16とを備えており、駆動装置14A及び14Bと検出手段16とは入出力装置17を介して情報処理装置18に接続されている。また、情報処理装置18には、処理結果を表示するモニター20が接続されている。
【0017】
球体12は、箱体11の上面に設けられた穴部13に振動及び回転可能に保持されている。球体12の内部は空洞であり、図2に示すように、球殻24内部の空洞部26には、任意に運動することができる運動子28が封入されている。この運動子28が空洞部26中で任意に運動することにより得られる作用・反作用により球体12が振動する。運動子28は鉄等の磁性体で構成され、球体12の外部に配置された駆動装置14A及び14Bから作用する磁力によって吸引されることにより運動する。このため球殻24は外部から運動子28への磁力の伝達を妨げない透磁性材料により構成される。
【0018】
駆動装置14A及び14Bは、図1に示すように、球体12を挟むように球体12の左右に配置されている。駆動装置14Aは電磁石15Aと制御回路(図示せず)とから構成され、情報処理装置18から入出力装置17を介して入力された触覚力覚信号に応じて、制御回路が電磁石15Aへ通電する電流、電圧の大きさと方向を制御し、電磁石15Aの磁界の大きさと方向が制御される。このように制御された磁界が球体12の空洞部26に封入された運動子28に作用して運動子28の運動が制御される。なお、駆動装置14Bも駆動装置14Aと同じ構造である。
【0019】
次に、本実施の形態に係るトラックボール10の作用について説明する。
【0020】
使用者がその手指(図示せず)で球体12を回転操作すると、球体12の回転方向と回転量とが検出手段16により検出され、入出力装置17を介して情報処理装置18へ入力される。情報処理装置18へ入力された球体12の回転情報は、ポインタ30の運動としてモニター20に表示される。
【0021】
図3に示すように、ポインタ30によりモニター20に球体12の回転情報が表示される。モニター20にはポインタ30の他にコンピューターファイルを示すアイコン32が表示されており、ポインタ30がモニター20上でアイコン32と重なるとき、またはポインタ30がアイコン32から離れるときに、情報処理装置18は、入出力装置17を介して駆動装置14A及び14Bに触覚力覚信号を出力する。
【0022】
駆動装置14A及び14Bの各制御回路は、入力された触覚力覚信号に応じて電磁石へ通電する電流、電圧の大きさと方向を制御し、これにより電磁石15A及び15Bの磁界の大きさと方向が制御され、制御された磁界が球体12の空洞部26に封入された運動子28に作用して運動子28の運動が制御される。この運動子28の運動から得られる作用・反作用により球体12が振動し、その振動が球体12を回転操作する使用者の手指に伝達することにより、ポインタ30の代わりに使用者の手指がアイコン32に接触したかのような操作感が使用者に呈示される。
【0023】
また、図4に示すように、モニター20にポインタ30の他に表面に微細な凹凸を有する対象物34が表示されている場合、ポインタ30がモニター20上で対象物34の上を移動するに伴い、情報処理装置18は、ポインタ30で対象物34に触れたときの触覚力覚に応じた触覚力覚信号を、入出力装置17を介して駆動装置14A及び14Bに出力する。
【0024】
駆動装置14A及び14Bの各駆動回路は、入力された触覚力覚信号に応じて電磁石へ通電する電流、電圧の大きさと方向を制御し、これにより電磁石15A及び15Bの磁界の大きさと方向が制御され、制御された磁界が球体12の空洞部26に封入された運動子28に作用して運動子28の運動が制御される。この運動子28の運動から得られる作用・反作用により球体12が微細に振動し、その振動が球体12を回転操作する使用者の手指に伝達することにより、ポインタ30の代わりに使用者の手指で対象物34を実際になぞったときに感じとられるような「ざらつき」等のリアルな触覚力覚が使用者に呈示される。
【0025】
上記実施の形態では、球殻24内部の空洞部26に任意に運動することができる単一の運動子28が封入されている球体を用いた例を示したが、図5に示すように、球殻24内部の空洞部26に任意に運動することができる複数の運動子群28m(図5では3つの運動子)が封入されている球体を用いてもよい。運動子を複数使用することにより、これら運動子群28mのそれぞれが空洞部26内で任意に運動する作用・反作用により球体12が振動し、より微細複雑な力覚触覚を使用者の手指に呈示することができる。
【0026】
なお、本実施の形態では運動子28は球状としたが、これに限られず、たる形状や無数の突起の有する形状でもよく、表面も滑らかである必要はない。また、空洞部26の内表面も滑らかである必要はなく、粗面であってもよい。
【0027】
上記実施の形態では、図6に示すように、電磁石15A及び15Bを使用者から見て球体12の左右に配置したが、使用者から見て球体12の前後に配置してもよい。また、図7に示すように、電磁石15A、15B、15C、及び15Dを使用者から見て球体12の前後左右に配置し、15A〜Dの4つの電磁石により運動子28に作用する磁界を制御してもよい。
【0028】
なお、電磁石の個数は2個または4個に限定されるものではなく、1個、3個、あるいは5個以上とすることができる。電磁石の個数が増加することにより、球体の空洞部に封入された運動子の運動をより精密に制御することができ、球体を介して使用者の手指(図示せず)に力覚触覚をより精度よく呈示することが可能となるので、電磁石の個数は多い方が好ましい。
【0029】
また、上記実施の形態では、図1に示すように、電磁石15A及び15Bを側方から見て球体12の中心よりやや下方に同じ高さで配置したが、球体12の中心と同じ高さに配置してもよく、複数の電磁石を異なる高さで配置してもよい。電磁石の個数及び配置を多様化することにより、使用者の手指に力覚触覚をより精度よく呈示することが可能である。
【0030】
また、上記実施の形態では、球体の回転方向及び回転量を検出する検出手段16を設けて球体の回転情報の入出力を行っているが、情報入出力機能が有しない触覚力覚呈示装置として使用する場合は、このような検出手段を設ける必要はない。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の触覚力覚呈示装置は、球体内部に封入された運動子を運動させることにより球体を振動させて仮想対象の触覚力覚を表現するので、球体を介して微細で複雑な触覚力覚を使用者の手指に伝達することができ、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる。
【0032】
また、本発明の情報入出力装置は、情報入出力装置の構造の一部である球体を利用して触覚力覚を呈示することにより、簡単な構造で、触覚力覚の呈示と情報の入出力とを行うことができ、球体内部に封入された運動子を運動させることにより球体を振動させて仮想対象の触覚力覚を表現するので、球体を介して微細で複雑な触覚力覚を使用者の手指に伝達することができ、対象物の触覚力覚情報をよりリアルに表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の情報入出力装置の構造を示す概略断面図である。
【図2】本実施の形態の情報入出力装置の球体部分の構造の一例を示す概略図である。
【図3】本実施の形態の情報入出力装置の動作例を説明する図である。
【図4】本実施の形態の情報入出力装置の他の動作例を説明する図である。
【図5】情報入出力装置の球体部分の構造の他の例を示す概略図である。
【図6】本実施の形態の情報入出力装置の電磁石の配置を示す上面図である。
【図7】情報入出力装置の電磁石の他の配置例を示す上面図である。
【符号の説明】
10 トラックボール
12 球体
14A〜D 駆動装置
16 検出手段
18 情報処理装置
20 モニター
28 運動子
30 ポインタ
32 アイコン
34 対象物
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tactile force sense presentation device and an information input / output device. More specifically, the present invention relates to a feeling of operation of buttons and windows displayed on a display unit of an information processing device using a graphical user interface (GUI), The present invention relates to a tactile force sense presentation device and an information input / output device for giving a tactile sensation and force sensation when touching an object or tracing its surface to a fingertip in a simulated manner without actually touching the object.
[0002]
[Prior art]
Of the bodily sensation information perceived using the receiving organs such as the eyes, ears, nose, hands, and fingers, the tactile force sense information is often the final decisive factor when recognizing and judging an object. In other words, when an object is present in front of the eyes, a person can touch the object with his / her fingers or fingers to understand and convince the surface of the object such as rough feeling or unevenness and make various decisions. It is believed that
[0003]
On the other hand, we received information on products and exhibits displayed on the screens of televisions and personal computers that cannot be touched directly with fingers, or information on products introduced in documents such as magazines, brochures, and catalogs. In some cases, even if the object can be recognized linguistically and visually, it is difficult to feel the atmosphere or to experience it. For this reason, humans infer the missing parts of these information based on their own experience in the brain and complement them to understand the object, but the supplemented information is based on personal experience, In other cases, the tactile force sense obtained from the object may be different.
[0004]
In order to facilitate the operation of personal computers, a GUI (graphical user interface) for operating the computer by operating buttons and windows displayed on the screen is used. In this GUI, the operational feeling, such as whether the button is pressed correctly, is expressed by changes in color display on the screen and sound output, and the mouse or trackball actually touching the finger The operation feeling cannot be felt from the input device. As described above, the recognition of the operational feeling in the GUI is limited to visual information or simple auditory information, and the depth of the recognition tends to be shallower than that with tactile sensation. As a result, the memory becomes ambiguous at the time of operation, or a mistake in judgment or delay occurs.
[0005]
With the recent development and popularization of information communication devices such as the Internet, such as the Internet in recent years, the demand for obtaining a tactile sensation when touching or tracing the surface of objects displayed as images on information devices has increased. Expected. There will also be a greater demand for a user interface that is easier to use.
[0006]
Conventionally, several devices that present tactile force sense information of an object that cannot actually be touched have been proposed. For example, a simulated tactile sensation presentation apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-19385 includes a holding body that is gripped by an operator and slid along a support surface by rotation of a ball, and a finger that grips the holding body. A pin is installed at a part in contact with the finger, and a tactile sensation is presented to the finger by moving the pin up and down. The input device described in JP-A-7-191798 includes a movable sphere and a rotation control unit that controls the rotation of the sphere, and moves the sphere and the rotation control unit up and down together. The tactile sensation is presented to the finger in contact with the sphere.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the simulated tactile sensation presentation apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-19385 is such that a finger is brought into contact with the tip of the pin to sense the movement of the pin. In addition, since the position of the finger is fixed, it is difficult to present the tactile sensation that is felt when a person actually touches or traces the surface of the object with the finger.
[0008]
Further, the input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-191798 has a structure in which a movable sphere and its rotation control unit are moved up and down together, so that the size of the device increases and the manufacturing cost increases at the same time. Therefore, it is difficult to spread it as a general-purpose device.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a tactile force sense presentation device that can more realistically express tactile force sense information of an object. . Another object of the present invention is to provide a tactile force sense with a simple structure, input / output information to / from an information processing device, and more realistic representation of tactile force sense information of an object. To provide an input / output device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a haptic force sense presentation device of the present invention is a haptic force sense presentation device that represents a haptic force sense of a virtual object, and is held so as to be able to vibrate and rotate , and a cavity is provided therein. and a sphere, with movable state with respect to the spherical body, and housed exercise element to the cavity, the spherical body by action and reaction obtained by Rukoto exercised the movement element in response to tactile force sense signal Drive means for vibrating.
[0011]
A tactile force sense presentation device of the present invention includes a sphere that is held so as to be able to vibrate and rotate and has a cavity therein , and a mover housed in the cavity so as to be movable with respect to the sphere. cage, in a state that by rotating the sphere with a finger, the drive means, a tactile haptic virtual object by vibrating the sphere by action and reaction obtained by Rukoto exercised movement element in response to tactile force sense signal Since it is expressed, a fine and complex tactile force sense can be transmitted to the user's finger through the sphere, and the tactile force sense information of the object can be expressed more realistically.
[0012]
An information input / output device of the present invention includes a sphere that is held so as to be able to vibrate and rotate, and that has a cavity therein, a mover that is housed in the cavity in a state of being movable with respect to the sphere, and the sphere driving means but vibrating the sphere by action and reaction obtained by Rukoto exercised the movement element in response to tactile force sense signal inputted from the information processing apparatus in a state of being rotated, the rotation direction of the spherical body And detecting means for detecting the rotation amount and outputting the rotation information to the information processing apparatus.
[0013]
An information input / output device of the present invention includes a sphere that is held so as to be able to vibrate and rotate, and that has a cavity therein , and a mover that is movable with respect to the sphere and is housed in the cavity. The information processing apparatus moves the pointer according to the rotation information of the sphere input from the detection means, and outputs a haptic force signal from when the pointer touches the image displayed on the screen. In a state where the sphere is rotated, drive means, and the action and reaction obtained by Rukoto exercised the movement element in response to tactile force sense signal inputted from the information processing apparatus to vibrate the sphere tactile force Sense is presented.
[0014]
Thus, by presenting a tactile force sense using a sphere that is a part of the structure of the information input / output device, it is possible to present a tactile force sense and input / output information with a simple structure. . In addition, because the sphere is vibrated by moving the mover enclosed in the sphere, the haptic force sense of the virtual object is expressed, so that a minute and complex tactile force sense is transmitted to the user's finger through the sphere. The tactile force sense information of the object can be expressed more realistically.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an information input / output device having a tactile force sense presentation function according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. This embodiment is an example in which the information input / output device of the present invention is applied to a trackball of an information processing device.
[0016]
As shown in FIG. 1, the trackball 10 includes a box 11, a sphere 12 that is rotatably and rotatably held on the upper surface of the box 11, and a drive that vibrates the sphere by a magnetic force in accordance with a tactile force sense signal. Devices 14A and 14B and detection means 16 for detecting the rotation direction and the amount of rotation of the sphere are provided. The drive devices 14A and 14B and the detection means 16 are connected to the information processing device 18 via the input / output device 17. ing. The information processing apparatus 18 is connected to a monitor 20 that displays processing results.
[0017]
The spherical body 12 is held in a hole 13 provided on the upper surface of the box body 11 so as to vibrate and rotate. The inside of the sphere 12 is a cavity, and as shown in FIG. 2, a mover 28 that can arbitrarily move is enclosed in the cavity 26 inside the spherical shell 24. The spherical body 12 vibrates due to the action / reaction obtained by the movement of the moving element 28 in the cavity 26 arbitrarily. The moving element 28 is made of a magnetic material such as iron, and moves by being attracted by the magnetic force acting from the driving devices 14A and 14B arranged outside the sphere 12. For this reason, the spherical shell 24 is made of a magnetically permeable material that does not hinder the transmission of magnetic force from the outside to the moving element 28.
[0018]
As shown in FIG. 1, the driving devices 14 </ b> A and 14 </ b> B are arranged on the left and right of the sphere 12 so as to sandwich the sphere 12. The driving device 14A includes an electromagnet 15A and a control circuit (not shown), and the control circuit energizes the electromagnet 15A in accordance with a haptic force signal input from the information processing device 18 via the input / output device 17. The magnitude and direction of the current and voltage are controlled, and the magnitude and direction of the magnetic field of the electromagnet 15A are controlled. The magnetic field controlled in this way acts on the moving element 28 enclosed in the cavity portion 26 of the sphere 12 to control the movement of the moving element 28. The driving device 14B has the same structure as the driving device 14A.
[0019]
Next, the operation of the trackball 10 according to the present embodiment will be described.
[0020]
When the user rotates the sphere 12 with his / her fingers (not shown), the rotation direction and amount of rotation of the sphere 12 are detected by the detection means 16 and input to the information processing device 18 via the input / output device 17. . The rotation information of the sphere 12 input to the information processing device 18 is displayed on the monitor 20 as the movement of the pointer 30.
[0021]
As shown in FIG. 3, the rotation information of the sphere 12 is displayed on the monitor 20 by the pointer 30. In addition to the pointer 30, an icon 32 indicating a computer file is displayed on the monitor 20, and when the pointer 30 overlaps the icon 32 on the monitor 20 or when the pointer 30 leaves the icon 32, the information processing apparatus 18 The tactile force sense signal is output to the driving devices 14A and 14B via the input / output device 17.
[0022]
The control circuits of the driving devices 14A and 14B control the magnitude and direction of the current and voltage supplied to the electromagnet according to the input haptic force signal, thereby controlling the magnitude and direction of the magnetic field of the electromagnets 15A and 15B. Then, the controlled magnetic field acts on the moving element 28 enclosed in the cavity portion 26 of the sphere 12 to control the movement of the moving element 28. The sphere 12 vibrates due to the action / reaction obtained from the movement of the mover 28, and the vibration is transmitted to the finger of the user who rotates the sphere 12, so that the user's finger is replaced by the icon 32 instead of the pointer 30. The user is presented with a feeling of operation as if touching.
[0023]
As shown in FIG. 4, when the object 34 having fine irregularities on the surface is displayed in addition to the pointer 30 on the monitor 20, the pointer 30 moves on the object 34 on the monitor 20. Accordingly, the information processing device 18 outputs a tactile force sense signal corresponding to a tactile force sense when the object 34 is touched with the pointer 30 to the drive devices 14A and 14B via the input / output device 17.
[0024]
Each drive circuit of the drive devices 14A and 14B controls the magnitude and direction of the current and voltage supplied to the electromagnet according to the input haptic force signal, thereby controlling the magnitude and direction of the magnetic field of the electromagnets 15A and 15B. Then, the controlled magnetic field acts on the moving element 28 enclosed in the cavity portion 26 of the sphere 12 to control the movement of the moving element 28. The spherical body 12 vibrates finely by the action / reaction obtained from the movement of the moving element 28, and the vibration is transmitted to the finger of the user who rotates the spherical body 12, so that the user's finger is used instead of the pointer 30. The user is presented with a realistic tactile force sense such as “roughness” that can be felt when the object 34 is actually traced.
[0025]
In the above-described embodiment, an example using a sphere in which a single moving element 28 that can arbitrarily move in the hollow portion 26 inside the spherical shell 24 is shown, but as shown in FIG. A sphere in which a plurality of mover groups 28m (three movers in FIG. 5) that can arbitrarily move in the hollow portion 26 inside the spherical shell 24 may be used. By using a plurality of moving elements, the spherical body 12 vibrates due to the action / reaction of each of the moving element groups 28m arbitrarily moving in the cavity 26, and presents a finer and more complex tactile sensation to the user's fingers. can do.
[0026]
In this embodiment, the moving element 28 is spherical. However, the moving element 28 is not limited to this, and may have a barrel shape or an infinite number of protrusions, and the surface need not be smooth. Further, the inner surface of the cavity 26 does not need to be smooth and may be a rough surface.
[0027]
In the above embodiment, as shown in FIG. 6, the electromagnets 15 </ b> A and 15 </ b> B are arranged on the left and right of the sphere 12 when viewed from the user. Further, as shown in FIG. 7, electromagnets 15A, 15B, 15C, and 15D are arranged on the front, rear, left and right of the sphere 12 when viewed from the user, and the magnetic field acting on the moving element 28 is controlled by the four electromagnets 15A to D. May be.
[0028]
The number of electromagnets is not limited to two or four, but can be one, three, or five or more. By increasing the number of electromagnets, it is possible to control the movement of the mover enclosed in the hollow portion of the sphere more precisely, and more force and tactile sensation is provided to the user's fingers (not shown) via the sphere. A larger number of electromagnets is preferable because it can be presented with high accuracy.
[0029]
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the electromagnets 15 </ b> A and 15 </ b> B are arranged at the same height slightly below the center of the sphere 12 when viewed from the side, but at the same height as the center of the sphere 12. It may be arranged, and a plurality of electromagnets may be arranged at different heights. By diversifying the number and arrangement of the electromagnets, it is possible to more accurately present the haptic sense to the user's fingers.
[0030]
In the above embodiment, the detection means 16 for detecting the rotation direction and the rotation amount of the sphere is provided to input and output the rotation information of the sphere. However, as a tactile force sense presentation device that does not have an information input / output function. When used, it is not necessary to provide such detection means.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the tactile force sense presentation device according to the present invention expresses the tactile force sense of the virtual object by vibrating the sphere by moving the mover enclosed in the sphere. Thus, a complex tactile force sense can be transmitted to the user's finger, and the tactile force sense information of the object can be expressed more realistically.
[0032]
In addition, the information input / output device of the present invention presents a tactile force sense using a sphere that is a part of the structure of the information input / output device, thereby presenting the tactile force sense and inputting information. Since the sphere is vibrated by moving the mover enclosed inside the sphere, the haptic force sense of the virtual object is expressed, so the minute and complicated haptic force sense is used via the sphere. Can be transmitted to a person's finger, and the tactile force sense information of the object can be expressed more realistically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of an information input / output device of an embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the structure of a sphere portion of the information input / output device of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation example of the information input / output device of the embodiment;
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of operation of the information input / output device according to the present embodiment;
FIG. 5 is a schematic view showing another example of the structure of the spherical portion of the information input / output device.
FIG. 6 is a top view showing the arrangement of electromagnets in the information input / output device of the present embodiment.
FIG. 7 is a top view showing another arrangement example of the electromagnet of the information input / output device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Trackball 12 Sphere 14A-D Drive apparatus 16 Detection means 18 Information processing apparatus 20 Monitor 28 Moment child 30 Pointer 32 Icon 34 Object

Claims (2)

仮想対象の触覚力覚を表現する触覚力覚呈示装置であって、
振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、
前記球体に対して運動可能な状態で、前記空洞に収納された運動子と、
触覚力覚信号に応じて前記運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により前記球体を振動させる駆動手段と、
を備えた触覚力覚呈示装置。
A tactile force sense presentation device that expresses a tactile force sense of a virtual object,
A sphere that is held to vibrate and rotate and that has a cavity therein;
A mover housed in the cavity in a state of being movable with respect to the sphere;
Driving means for vibrating the sphere by action and reaction obtained by Rukoto exercised the movement element in response to tactile force sense signal,
A tactile force sense presentation device.
振動及び回転可能に保持され、内部に空洞が設けられた球体と、
前記球体に対して運動可能な状態で、前記空洞に収納された運動子と、
前記球体が回転されている状態で情報処理装置から入力された触覚力覚信号に応じて前記運動子を運動させることによって得られる作用・反作用により前記球体を振動させる駆動手段と、
前記球体の回転方向及び回転量を検出して回転情報を情報処理装置に出力する検出手段と、
を備えた情報入出力装置。
A sphere that is held to vibrate and rotate and that has a cavity therein;
A mover housed in the cavity in a state of being movable with respect to the sphere;
Driving means for vibrating the sphere by action and reaction obtained by Rukoto exercised the movement element in response to tactile force sense signal inputted from the information processing apparatus in a state in which the spherical body is rotated,
Detecting means for detecting a rotation direction and a rotation amount of the sphere and outputting rotation information to an information processing device;
An information input / output device.
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