JP4168752B2

JP4168752B2 - Information sensing device, information transmission system, and storage medium storing program for controlling information sensing device

Info

Publication number: JP4168752B2
Application number: JP2003000098A
Authority: JP
Inventors: 克己坂巻; 一之塚本; 浩一郎岡村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: JP2003263271A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、人の手指等の触覚を通じてさまざまの情報の伝達を行う触覚による情報伝達システム又は触覚による情報受感装置に係り、特に人の手指が触れる部分の動作を受感することによる情報伝達を行うシステム又は装置に関する。
【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。つまり、対象物に手や指で触ることによって対象物の表面の粗滑感や凹凸感あるいは重さなどの感触を理解・納得し、後にさまざまな決定を下していると考えられる。
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、又は、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は、言語的・視覚的に対象を認識できても、その雰囲気や体感までを感じ取ることは困難である。そのため、人は脳の中でこれらの情報の欠落部分を推測して保管し納得している。
従って、視覚のみの単一様式の情報による認知の深さは、触覚を伴う場合よりも浅薄になりがちであり、その結果、記憶としてのあいまいさや判断の過ちをおかすなどの問題点がある。
【０００３】
しかしながら、これまでの情報通信機器の発達・普及はインターネット等主に視覚によるものが中心となっており、視覚と従来から一般的であった聴覚とによる情報伝達が普及しつつある。したがって、視覚による情報通信機器が充分に発達し普及した後には、触覚による情報伝達への要求が大きくなるものと予想される。
【０００４】
触覚を通じて情報の伝達を行う手段として、視覚障害者が用いる点字が古くから知られている。また、地図等の図形的な形状情報を伝達し又は認識させる手段としては、原型となる型をもとにプレス複製した半立体的な樹脂製のドキュメントも知られている。
さらに、このような文字情報又は形状情報を電子情報機器によって伝達しようという試みもなされており、例えば特開昭５９−１６８４８３号公報、特開平２−５０８１号公報、特開平５−３３３７６５号公報、実開平５−９６８６３号公報、米国特許第５６２５５７６号に記載されているものがある。
【０００５】
特開昭５９−１９８４８３号公報、特開平２−５０８１号公報、特開平５−３３３７６５号公報に記載されている装置は、点字を表示するものであり、複数のピンが作動し、突出した状態又は後退した状態に制御されることによって点字コードを出力するようになっている。
また、実開平５−９６８６３号公報に記載の装置は、三次元ディスプレイとして機能するものであり、複数のマトリックス状に配列されたピンの各々が駆動源によって上下方向に駆動され、それぞれの高さ方向の位置が制御されるようになっている。したがって、複数のピンの集合によって文字、図形等が立体的に表示される。
【０００６】
米国特許第５６２５５７６号に記載の装置は、指先に触覚情報を呈示する構成となっており、リンク機構を用いたロボットマニュピレータを備え、マニュピレータの先端部分に指を挿入するサックが設けられている。そして、操作者は上記サックに指先を入れ、コンピュータの画面上に現れるポインタを参照しながら指を動作することにより、画面上の物体の形状や硬軟感を感じ取ることができるようになっている。
【０００７】
一方、表示された画像と手や指に感じる振動とを対応づけて使用者に知覚させる入力装置が知られている（ソニー社製製品名ＤＵＡＬＳＨＯＣＫ）。この装置は、振動の周波数や間隔を選択することで様々な感覚を擬似的に発生させるものである。
【０００８】
また、ディスプレイに表示されたポインタで画像等を選択するマウスに対し、マウスパッドから電磁気力を与えて、マウスを駆動する装置が公表されている（技術名ＦＥＥＬｉｔＭＯＵＳＥ、イマージョン社製）。これは、マウスの移動に応じてポインタと重なる箇所の表示画像の質感や、ボタンやウィンドウといった仮想物の凹凸に対応した振動などを、触覚により使用者に情報を伝達するものである。このデバイスの構造は、触感に応じた演算を行うためのプロセッサを内蔵した専用のマウスパッド上に専用のマウスを置き、このマウスを電磁気的な機構を用いて動かすものと推測されるが、その構造の詳細は開示されていない。
【０００９】
また特開平７−１９１７９８号には、入力装置に設けられた球体を回転制御することで触覚情報を入力者にフィードバックする装置が開示されている。
この装置は、球体に使用者の指又は手が接触した状態で、該球体を回転駆動し、あたかも所定の形状の上を指を滑らせている、又は所定の形状のものが動いているといった触感を与えるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の装置では次のような問題点がある。
特開昭５９−１９８４８３号公報、特開平２−５０８１号公報、特開平５−３３３４６５号公報に記載の装置は、ピン等が突出した状態と後退した状態との二値的な表現能力しか持たないため、点字というコード情報で表現しなければならない。したがって、すべての情報は言語を通じて伝達することになり、アナログ的な輪郭線のような形態や感覚的に把えられる動作を表現することができない。
【００１１】
また、特開平５−９６８６３号公報に記載の装置は、多数のピンの位置を制御する構造となっているので、立体的な形状等を表現することができるものの、静止状態で利用することを前提としており、動的な表現はできない。
また、この装置は多数のピンが独立して動作し、それぞれを制御する必要があるので、構造が複雑になるとともに、煩雑な制御を行う必要がある。
【００１２】
また、米国特許第５６２５５７６号に記載の装置は、一つの指先に触力覚情報を呈示するもので、形状や硬軟感の呈示は可能であるが、操作者が手首や腕を自分で動作させ、その移動延長上に反力を感じ取るというものである。つまり、仮想空間のなかを手が情報を探し歩くというものであり、操作者が能動的な動作をしない限り情報は獲得できないものである。
また、複数の方向の駆動力を得るために各方向毎に設けた電磁モータの回転を複数の揺動腕（アーム）のスイング回転に変換する構成となっており、複数方向への駆動機構に大きな容積を必要としている。さらに、本構成は駆動源であるモータから人が触知するアーム先端までの距離が長く、各所に連結部材を介して力を伝達しているため、細かな振動や変位を呈示することが困難である。したがって、大まかな形状・輪郭や硬軟感は表現できるものの細かな周波数の動き等を呈示することは困難である。
【００１３】
一方、上記のように触覚によって感受することができる情報を呈示するためには、多くの場合呈示子を電子的な情報に基づいて動作させることになる。呈示子を動作させるための駆動源としてはソレノイド等従来から知られているものを使用することができるが、装置を小型化し、自由に動的な呈示をも可能とするためには、駆動装置も小型化し、動作の制御が容易なものが望まれる。そして、本願発明に係る装置のように、呈示子を２方向に動作させることを考えると、従来の駆動装置ではそれぞれの方向に駆動装置を設け、これらの作動により、呈示子に平面内での動きを付与することになる。
【００１４】
また、振動の周期や振幅を変化させることで触感を再現する装置では、その振動波が方向性のない単なる振動であるため、触感の微妙な再現には限界があり、手、腕あるいは身体全体で感じられるのと同程度の刺激を与えるのに止まっている。
【００１５】
また、マウスを電磁気力によって動かす装置では、手全体および手のひら全体で感じる触感を表現するのには適するが、手のひらは微妙な触感を識別できないため、微妙な触感を与えるのにもマウスをかなり大きく移動しなければならない。また、マウスをはじめとするポインティングデバイスは、小さな入力動作でディスプレイ上の大きな距離ポインタを移動させられることが、入力作業を効率化するのに大きな利点となるが、上記方式のマウスは触感を与えるためにマウス全体を移動させる必要があり、小さな入力動作を犠牲にしなければならない。また、専用のマウスパッド上で作業しなければならず、使用上の制約が多い。
【００１６】
さらに、球体を回転させて入力者に触覚をフィードバックする装置においては、球体の回動に伴って球体と接する指の腹の部分が徐々にずれていってしまうことになる。このため、入力者には球体の丸みという形状感が触覚情報に重畳されて伝達されてしまい、触覚の再現性が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型であっても十分な触感を使用者に与えることができ、さらにはポインティングデバイスとして使用した場合には、ポインティングデバイスとしての利点を損ねることなく、触感という新たな情報を使用者に提供できる情報受感装置を提供することである。また、上記に加え、このデバイスを用いた情報伝達システム、及びこのデバイスを駆動するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題点を解決するために、本発明は、指先が載置され、該指先の接触面とほぼ平行な方向への移動が可能に支持された受感部と、前記受感部の変位方向を示す情報を含む動作信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に入力された前記動作信号に応じて、前記受感部を移動させる駆動部を備えたことを特徴とする情報受感装置を提供する。
【００１９】
この情報受感装置では、指先が載置された受感部が、動作信号に基づいて指先の接触面とほぼ平行な方向に移動するので、触感の鋭い指先が上記受感部に誘導され、触力覚が与えられる。したがって、指先の持つ高い感度の触感を有効に利用して、受感部の動きが小さくとも、豊かな触感、力感が与えられる。
このとき、指先は受感部との間の摩擦力で誘導されるので、使用者は触感を感じたくないと考えたときには、受感部から指をはなせば容易に誘導から開放されるために、無理に指を動かされつづけるといった危険がなく、また誤作動が発生したときも安全である。
【００２０】
また、使用者の操作に応じて位置情報を取得する位置情報入力手段を備えるものとすることができる。この場合には、本情報受感装置が接続された装置に対して位置情報を提供するポインティングデバイスとして用いることができる。使用者の動作によって位置情報を入力する方式としては、マウスのようにポインティングデバイスを動かしてその相対移動量を検出するもの（ボール＋ロータリーエンコーダ）、パッド上での指の接触位置の時間変化を検出して移動方向を検出して座標と対応づける方法（感圧パット上の押圧位置の検知）、スティックの傾斜方向・傾斜時間などに基づき位置を算出する方式（感圧センサによるスティックの曲げ方向の検出）など、ポインティングデバイスとして用いられる公知の方法を用いることができる。位置情報は、直接的に座標を示す場合に限らず、所定の処理を施すことによって位置を求めることができる情報であってもよい。
【００２１】
なお、この接続は有線接続であってもよいし、無線接続であってもよく、信号入力部又は信号出力部はその形態に対応したインターフェースを備える。また、ノートパソコンのように位置入力装置が本体に内蔵されている場合は、内部にインターフェースを設けて接続すればよい。
【００２２】
上記有線接続で情報の入出力を行う場合は、電気的信号を導電線を介して伝達する場合の他、光ケーブルを用い、光信号によって伝達することができる。
また、無線接続は、電磁波による情報伝達の他、光、超音波等を利用するものであってもよい。
【００２３】
上記情報受感装置は、使用者の操作に基づく受感部の変位あるいは受感部の変位と連動した部位の変位を検知する変位検知手段を備え、この変位検知手段の検知情報を前記信号出力手段を介して出力するように構成すれば、使用者が触感を感じている指先で受感部を変位させる操作をすることによって、この検知情報をこのデバイスに接続された装置に伝達することができる。
【００２４】
このような装置では、触覚による情報の受感と指先の動作による動作信号の出力を行うことができる。
つまり、受感部が駆動力によって駆動されることによって受感部から触覚による情報を感知するとともに、使用者が指先を動かすことによって受感部を移動させ、これによって情報例えば指先の動作を信号として出力するものである。具体的な装置の形態としては、例えば、外力によって受感部が強制的に変位されたときに、変位に比例した復元力を作用させるような制御等が可能となる。より具体的には、マウスのクリックボタン上に情報受感装置の受感部を設けたものが考えられる。また、２ボタンマウスのボタン間に配置されたスクロール用のローラを受感部とし、ローラは回転駆動させるとともに、動作信号に基づいて回転軸方向に移動する機構を設けることもできる。このように構成することで、使用者は触感よる情報の受感と応答とを即座に行うことができる。また、受感部の変位を検知して受感部の予定した移動量と比較することで使用者に適した変位量に設定したり、または、使用者ごとの個人情報として保持し次の使用者を特定するのにも用いることができる。
【００２５】
また、受感部を、載置された指を曲げる方向とこれに直交する指を振る方向に変位させるように構成することで、使用者の指を自由度の高い指の曲げ動作と指の振り動作とをするように誘導する。このとき、変位量が大きいと指は受感部の変位に追従できなくなり、使用者は次の動作に迅速に移れない。従って、この変位量を３ｃｍ以下とすることで、微妙な触感を的確に伝達することができる。
【００２６】
また、受感部を、それぞれが互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の、Ｚ軸方向に磁束を発生させる磁界発生手段と、前記磁界発生手段によって生じる磁束と、巻線の一部が前記Ｘ軸方向に横切るように配置された１つ以上のコイルを含む第１のコイル群と、前記磁界発生手段によって生じる磁束と、巻線の一部が前記Ｙ軸方向に横切るように配置された１つ以上のコイルを含む第２のコイル群とを有し、前記第１のコイル群と第２のコイル群には前記動作信号に応じて駆動電流が供給され、前記受感部は、前記駆動電流の供給による前記第１のコイル群と第２のコイル群とに作用する力によって変位するように、前記第１のコイル群と第２のコイル群とに接合されてなるものとすることができる。
【００２７】
このような情報受感装置では、第１のコイル群に通電することにより、この第１のコイル群にＹ軸方向の駆動力が作用する。また第２のコイル群に通電することにより、Ｘ軸方向の駆動力が作用する。したがって、第１のコイル群と第２のコイル群とを受感部に接合し、第１のコイル群及び第２のコイル群への通電制御を行うことにより、受感部にＸＹ平面内の任意の方向に駆動力を作用させることが可能となる。また、上記コイルをＸＹ平面方向に平たく巻き回したものとすることにより、Ｚ軸方向の寸法を小さくし、安定した状態で駆動させることができる。さらに、第１のコイル群と第２のコイル群とを重ねて配置することもでき、小さい寸法で大きな駆動力を得ることも可能となる。
【００２８】
なお、本発明において、磁界発生手段は磁石を用いるのが望ましいが、上記第１及び第２のコイル群とは別のコイル又はコイル群によって磁界を発生させるものであってもよい。
【００２９】
また、前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群は、少なくとも一方が２以上のコイルを有し、前記第１のコイル群が有するコイルの少なくとも２つが、Ｘ方向にコイル中心が異なる位置に設けられるか、又は前記第２のコイル群が有するコイルの少なくとも２つが、Ｙ方向にコイル中心が異なる位置に設けられ、前記第１のコイル群又は第２のコイル群に含まれる２以上のコイルに異なる電流が供給されるものとしてもよい。
【００３０】
この場合には、第１のコイル群に含まれる２以上のコイルに、例えば異なる量の電流を供給することにより、それぞれのコイルに作用するＹ軸方向の駆動力に差を設けることができる。また、Ｙ軸方向の駆動力を逆方向にすることもできる。そして、駆動力に差が設けられた２以上のコイルがＸ軸方向にずれた位置に設けられていることにより、偶力が作用し、コイル保持部にＺ軸回りの回転駆動力を発生させることができる。
また、第２のコイル群に含まれる２以上のコイルに供給する電流量を制御し、Ｘ軸方向の駆動力に差を設けても同様に機能させることができる。さらに、第１のコイル群と第２のコイル群との双方が２以上のコイルを含むものとし、双方のコイル群にそれぞれ回転駆動力を発生させてもよい。
【００３１】
また、前記第１のコイル群に含まれるコイルと第２のコイル群に含まれるコイルとが、共通の磁界発生手段によって発生される磁束を横切るように配置してもよい。
【００３２】
このような場合には、第１のコイル群に含まれるコイルと第２のコイル群に含まれるコイルとは磁束を横切る方向が異なり、これらの方向が直角となっているので共通の磁束すなわち一方向の磁束のみでもＸ軸方向及びＹ軸方向の駆動力を発生させることができる。したがって、装置を簡単な構造で小型化するとともに大きな駆動力を得ることも可能となる。
【００３３】
また、前記磁界発生手段は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に配列された複数の磁界発生部材を有し、これらの互いに隣り合う磁界発生部材はＺ軸の逆方向に磁束を発生するものであり、前記コイルは、巻線の中心をはさんで対向する部分が、それぞれ上記逆方向の磁束を横切るように配置されているものとしてもよい。
【００３４】
このような駆動力発生装置では、コイルの巻線の中心をはさんで対向する部分に逆方向の電流が生じるが、これらの部分が横切る磁束の方向も逆となっているので、コイルの対向する部分には同方向の駆動力が作用することになる。したがって、１つのコイルに大きな駆動力が発生することになり、小型で大きな駆動力が得られる装置とすることができる。
【００３５】
上記のような情報受感装置は、情報処理装置とともに用い、この情報処理装置から該情報受感装置の信号入力部を介して前記動作信号が入力されるものとし、触覚による情報伝達システムとして使用することができる。
【００３６】
このような情報伝達システムでは、情報受感装置の信号入力部を介して情報処理装置から動作信号が入力され、この信号に基づいて受感部を変位させる駆動力が作用し、情報受感装置が動作する。これにより受感部は情報処理装置と連動して様々な動作が可能となる。そして、受感部に人体の一部を接触させている受感者は、受感部の動きを感じ取ることができ、その動作のパターンや動作のタイミング、変位等により様々な情報を得ることができる。なお、この信号入力部と情報処理装置は、有線接続あるいは無線接続により信号の伝達をする。
【００３７】
なお、前記受感部は、使用者の指先が接触しているときに、これを検知し、前記情報処理装置に接触検知信号を伝達する接触検知センサを設けてもよい。
【００３８】
この装置では、接触検知センサにより人体の一部が接触しているか否かを検知することができ、この接触検知センサから出力される接触検知信号に基づいて、指先の接離に伴う負荷変動時に対応することができる。すなわち、人体の一部が離れ、負荷が急減したときに負荷に対応して駆動力を低減したり、駆動を停止する等の制御が可能となる。
【００３９】
また、本発明の情報受感装置に位置情報入力手段を設け、入力された位置情報を情報処理装置に入力し、この位置情報に対応した動作信号を情報処理装置から情報受感装置に出力するものとすることができる。
【００４０】
このように位置情報入力手段から入力された位置情報に対応した動作信号を使用することで、情報処理装置内に記憶されている情報によって設定されている仮想空間と触感とを対応づけることができる。したがって使用者は触感で仮想空間の構造を知覚することができる。このとき、情報伝達システムが表示装置を含む場合には、表示装置に表示される画像情報を視覚的に取得すると同時に、情報受感装置からは触覚によって情報を得ることができる。したがって、受感者は視覚からの情報と触覚からの情報とによる認識・理解を行うことが可能となり、視覚や聴覚のみによる場合とは異質の情報取得が可能となる。また、表示装置を用いない場合でも、使用者に触感により仮想空間を知覚させることが可能となり、視覚情報に相当する触覚情報を指先に提示することも可能になる。事例として、従来、点字でしか文字を認知できなかった視覚障害者が、通常の言葉・文字を連続動作で認知することも可能になる。また、視覚情報を見ながら情報処理装置上で所定の操作をすることが困難な状況において、触感による情報を得ながら操作を行うということも可能となる。
【００４１】
さらに、表示装置を備えるものでは、表示装置に表示された画像内にポインタを重ねて表示する機能を有するものとし、該画像内のポインタの位置と対応した動作信号に基づいて前記受感部を駆動するものとすることができる。
【００４２】
このような触覚による情報伝達システムでは、画像表示装置に表示された画像内のポインタの位置と対応した触覚を受感部から取得することができ、画像からの視覚的情報と触覚とをより密接に関連づけて認識することが可能となる。また、ポインタを画像内で移動したときに、ポインタのある位置と対応した触覚を得ることが可能となり、表示された画像と複数の触覚とに基づいた認識が可能となる。
【００４３】
また、このような情報では、情報受感装置によって触覚による情報を取得しながら、画像中のポインタを移動し、このポインタの位置と対応した触覚を連続的に感じ取ることもできる。したがって、情報受感装置の受感部から、表示装置に示された画像上で連続的に変化する形態と対応した触覚を得ることが可能となる。
【００４４】
さらにこのような情報伝達システムでは、ネットワークを介して遠隔地から送信されてくる情報に基づいて情報受感装置を動作させることができ、離れた場所にいる者の間で触覚による情報の伝達も可能となる。
なお、この情報の伝達は、いわゆるリアルタイムで行うこともできるし、一旦情報を記憶させておき、後に触覚情報を感受することもできる。また、ネットワークを介して伝達される情報は触覚に関する動作信号のみであってもよいし、表示情報だけ伝達し、この表示情報を受信した情報処理装置側で、得られた表示画像に動作信号を対応づけてもよい。
【００４５】
上記のような情報伝達システムにおいて、情報受感装置を駆動するための動作信号は、受感部の静止、移動量、移動時の速度、加速度等を任意に制御することができ、時間の経過とともにこれらの量を変化させることもできる。例えば、受感部を動作させる位置又は領域を示す空間座標データを含むもの、又は座標をパラメーターとする関数を含むもの等とすることができるし、移動時の速度または加速度を定める時間データを含むものであってもよい。このような動作信号に基づいて受感部が駆動されることにより、手指を受感部に載せておくだけで、受感部から所定の動作が指に伝達され、使用者は指の動きから情報を認知することができる。
【００４６】
また、情報処理装置に設定された仮想空間内での触力覚の呈示位置あるいは呈示領域の範囲外にポインタが外れそうになったときに、受感部が呈示位置あるいは呈示領域の境界に近接する感覚を与える様に動作させるようにしてもよい。これにより、画面を見なくても、自身の指が情報の呈示がある領域にあるかないか判別可能となり、所定の情報呈示領域からポインタの位置が外れることなく情報を認知することが可能になる。このように視覚を使わない認知手段は、視線を外せない、そらせられない作業環境下、例えば、聴衆やカメラに対してのスピーチ中、機械作業中、ファインダを覗いてのビデオカメラ撮影等、における情報獲得法としても有効である。
【００４７】
また、ディスプレイに表示されたテキスト情報あるいは図形や写真等の画像情報と触覚情報とがリンクされた箇所でポインタを重なったときに受感部を動作させたり、あるいは、リンク部分との距離に応じて受感部を変位させてもよい。これにより、文書中の着目ポイントや、インターネットホームページにおけるHyper Textのように他のテキスト情報や画像情報あるいは別のホームページにリンクするようにしたテキストや図形領域にカーソルが重なった場合に、触刺激によって感知が可能となる。
【００４８】
また、受感部の変位量、速度又は加速度等を視覚化して表示装置に表示させれば、表示装置に表示された画像内のポインタの位置と対応した触刺激を受感部から取得するとともに、画像からはこの触刺激と対応した視覚的情報を得ることができる。このように視覚的情報と触覚とを同時に感知することにより、これらの感覚をより密接に関連づけて認識することが可能となる。また、触刺激の出力状態を視覚的に表示することにより、ポインタと対象物との関係、すなわち仮想空間に設定された対象物と指とがどのように擬似的に接触しているかを視覚的に認知することが可能になる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である情報受感装置を示す概略構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中におけるＡ−Ａ線での断面図である。
この情報受感装置は、側縁部が上方に突出した板状の基部２と、この基部に固着された磁石と、複数のコイルが固着され、前記磁石上で水平方向に移動可能に支持された受感部１と、この受感部１を基部２と連結する弾性部材３とで主要部が構成されている。
【００５０】
上記弾性部材３は受感部１の周囲に４か所設けられており、一端が受感部１に、もう一端が基部２の側縁部に接合されている。この受感部１は、コイルが通電されていない状態では、弾圧部材によって基準位置に保持されているが、図１の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とすると、後述するようなＸ軸、Ｙ軸方向の変位、あるいは回転方向の変位を許容するように支持されている。
【００５１】
図２は、上記受感部１の駆動部であって、本願に係る発明の一実施形態である駆動力発生装置を示す概略構成図である。
この駆動部は、図２（ａ）に示すように、磁界発生手段として基部２上に固定配置された４つの磁石１２，１３，１４，１５を備えている。これらの磁石１２，１３，１４，１５は、受感部１の中央部を原点として便宜的にＸＹ直交座標系を考えると、第一象限から第二象限、第三象限、第四象限にそれぞれ配置されている。これらの磁石による磁界の方向は、基部２の表面に対して垂直方向に発生しており、磁石１２と磁石１４は、上部がＳ極、下部がＮ極に分極している。磁石１３と磁石１５は、その反対で上部がＮ極、下部がＳ極に分極している。
【００５２】
上記磁石１２，１３，１４，１５は、図２（ｂ）に示すように、基部２の上に固定されており、その上に受感部１が移動可能に支持されている。受感部１には４つのコイル１６，１７，１８，１９が固着されており、コイル１６は第一象限と第四象限とを跨ぐ位置に配置され、磁石１２と磁石１５の磁界に対して電流がほぼＸ軸と平行に横切るように固定されている。同様にコイル１７は、第二象限と第三象限とを跨ぐ位置に配置され、磁石１３と磁石１４の磁界に対して電流がＸ軸方向に交差するように置かれている。これに対し、コイル１８は、第一象限と第二象限とを跨ぐ位置に配置され、磁石１２と磁石１３の磁界に対して電流がＹ軸方向に交差するように固定されている。コイル１９もコイル１８と同様である。このとき上記コイル１６，１７が第１のコイル群で、上記コイル１８，１９が第２のコイル群となっている。これらのコイル１６，１７，１８，１９は受感部１に一体化されており、この受感部１が弾性部材３により基部と連結され、移動可能となっている。
そして、コイル１６，１７，１８，１９にはそれぞれ独立して電流を供給する駆動電源１０と、この駆動電源１０による出力電流又は電圧を制御する制御装置１１とが備えられている。
【００５３】
上記受感部１及び磁石１２，１３，１４，１５との間には、両者が摺動可能なように、摺動部２２、２３がそれぞれ設けられている。これらの摺動部２２，２３には低摩擦材料であるフッ素樹脂層（例えばポリテトラフルオロエチレン）を用いている。上記摺動部の材料は、上記フッ素樹脂に限定されるものではなく、これ以外にも潤滑油を含浸した樹脂や金属を用いることができる。また、潤滑油を摺動部２２，２３の間に塗布しても構わない。また、非磁性体を用いた球体を介在させ、この球体のころがりによって受感部を移動させてもよい。
【００５４】
上記受感部１の上面は、図２（ｂ）に示すように、人の指や手の平などの受容器官が接離可能となるように平坦に仕上げられている。本実施形態では、この受感部１の上面の中央部付近に指先を載せる構成となっている。
【００５５】
この受感部１の表面層２１の中央部付近には、図３に示すように、人の指先が触ったことを検知する感圧部２６が設けられている。この感圧部２６は指先が接触したときにその接触圧力を検知するものである。接触を検知する方法として圧力を電気抵抗の変化に変換する方法を用いている。すなわち、感圧部２６は、シリコーンゴムと導電性粉末とを混合した材料を用いた感圧導電性ゴム２７を備えており、その両側に導電性プラスチック層２８，２９を備えている。そして、これらの導電性プラスチック層２８、２９間に電圧が印加され、この感圧部２６に指先が触ったときの接触圧によって電気抵抗が低下することで接触の有無を検知している。そして、この接触検知信号を制御装置１１に伝達し、この信号に基づき駆動電源１０が制御されるようになっている。
【００５６】
この他に、接触を検出する方法として、図示は省略するが、受感部に所定の電荷を維持しておく電荷蓄積部を設け、人の指の接触によってその電荷を人の指に流出させることで電荷変化量を検出し、接触を検知することもできる。また、可撓性の二つの電極を相互間の距離が可変となるように支持し、電極間に存在する静電容量が接触時の圧力によって変化するのを検知するものでもよい。
【００５７】
一方、図２（ｂ）に示すように、基部２には受感部１との間の相対変位量を検知する変位検知センサ３０，３１が設けられている。この変位検知センサ３０，３１には光反射型のフォトインタラプタを用いている。これは受感部１の下側面に光学模様３５を設けておき、図４に示すように、この面に対してＬＥＤ３２から射出された光３３が光学模様３５に反射するのをフォトトランジスタ３４によって検知するものである。これにより、光学模様３５から得られる光の濃淡による電圧変化を例えばコレクタ出力形式回路で検出し、その周波数をもとに受感部１の移動量に換算する。このような変位検知センサをＸ軸、Ｙ軸方向に設置すれば平面移動する受感部１の移動量を検出できる。この変位信号は制御装置１１に伝達され、駆動電源１０が制御されるようになっている。なお、上記光学模様３５は、等間隔の濃淡模様が一般的であるが、市松模様を細かく配置したものやラダーパターンでもよい。
【００５８】
光学的なパターンを読み取り移動量を検出する別の方法として、レーザースペックルを用いた方式も採用できる。これは、受感部の表面に細かい凹凸状態を形成しておき、そこにレーザー光を当て干渉によって光の濃淡のスペックル模様を生じさせ、その模様を２次元イメージセンサで観察し、模様の移動量を計測するものである。また、上記方法とは別に、受感部自身に接触する回転体を設け、その回転量をエンコーダを用いて検出することも可能である。この方法はマウスの移動量検出方法と同様のものである。
【００５９】
上記のような駆動力発生装置において、上記磁石１２，１３，１４，１５は保磁力と残留磁束密度が大きい方がよく、材質として、現在ハードディスクの駆動用などに使用されている希土類のネオジ磁石が適当であるが、他の磁石を用いることも可能である。コイル１６，１７，１８，１９は、銅線を用いるのが一般的であるが、自重を小さくするために銅クラッドアルミ線を用いてもよい。この場合、銅単体の線に比較して４割以下に軽量化することができる。
【００６０】
次に、図１に示す情報受感装置の動作について説明する。
コイル１６，１７，１８，１９は、フレミングの左手の法則（電流を中指、磁界を人差し指として、推力が親指方向となる）に基づいて作動する。コイル１６について考えると、図２に示すように、基部２の垂直方向であるｚ軸方向の磁界中に電流がＸ軸方向に通過することでＹ軸方向への推力を生じる。このため、コイル１６に時計周りの電流を流すと、コイル１６は＋Ｙ軸方向に推力を発生する。電流の向きを変更すれば推力の方向は変化でき、電流値を可変とすることでその推力も変化させることができる。
【００６１】
コイル１６と同様に、Ｙ軸方向に推力を発生させるコイル１７は、コイル１６と同方向に推力を発生させるためには反時計方向に電流を流せばよい。
従って、コイル１６とコイル１７は同一方向に推力を発生するように電流を印加することができる。その方法としては、両コイルを直列にひとつの回路として結線する方法が実装上最も容易である。他の方法として、コイルを個々に結線し、各々に所定の方向に電流を印加してもよい。
また、コイル１８、１９についても同様の作用でＸ軸方向の推力を発生させることができる。
【００６２】
さらに、推力を発生させる方向が単にＸ軸やＹ軸方向ではなく、例えばＺ軸をほぼ中心として回転する方向の力を生成することもできる。この場合、コイル１６に時計方向の電流、コイル１７にも時計方向の電流を印加すれば、両者はお互いに反対方向に移動しようとするため、結果的に回転モーメントが受感部１には作用する。この場合、同量の電流を符号を逆にして印加すれは、Ｚ軸を中心とした回転力となるが、電流量をコイル１６とコイル１７とで変えると、回転中心を意図的にずらすことができる。
【００６３】
このようなＸ軸方向とＹ軸方向の推力は、制御装置１１により駆動電源１０を制御することで任意のタイミングで発生させることができる。このような推力により受感部１がＸＹ平面内で様々な方向に動作する。そして、この受感部１に指先を接触させている受感者は、受感部１の動きを感じ取ることができる。この作用を利用して、各種の仮想表面イメージを再生することが可能である。この例については後述する。
【００６４】
図５は、上記のような情報受感装置で用いられる接触検知手段を示す概略構成図である。
受感部４１の表面層４３には、外部からの光４５ａを受けることによって、抵抗の変化を生じる受光素子４４が埋め込まれている。通常、人の手や指が接触しない状態では、外部からの光４５ａを受けて非接触状態であることを検知する。また基部４２には、外部からの光４５ｂをほぼ同条件で受ける位置に別の受光素子４６が埋め込まれている。
【００６５】
このような装置では、指先が受感部４１に接触したときに受光素子４４は暗くなったことを検出し、別の受光素子４６は変化がないことにより、受感部４１に指が触ったことがわかる。双方の受光素子４４，４６が暗さを検出した場合は、外部からの光が無くなったと判断して誤動作をしない。したがって、受感部４１に指先が接触したことを検知したときにその信号に基づいて駆動部を駆動させ、受感部４１から指先が離れたことを検知したときは、その信号に基づいて駆動を停止するように駆動電源を制御することができる。
【００６６】
次に、図１に示す情報受感装置を用い、コイルと磁石による駆動力を測定した結果について説明する。
この実験で用いた個々のコイルのサイズは、コイル線径が0.15[mm]、コイル断面積が1 ×2[mm²]、縦が16[mm]、横が8[mm] の大きさである。磁石には、厚さが2[mm] のネオジ磁石を用いている。これらのコイルと磁石による駆動力を測定した結果を図６に示す。
【００６７】
この図に示すように、印加電圧の増加に対して線形性よく駆動力も増加していることがわかる。また、１ [V]につき約18[gf]の駆動力を発生し、5[V]印加で約90[gf]の駆動力を生じることがわかる。これを電流値に換算すると、コイル抵抗が約10［Ω］であるから、0.5[A]となり、電力は2.5[W]である。
この駆動力に関しては、指先がキーボードやマウスの操作ボタンを扱うのと同等かそれ以上のある程度の強さで受感部に触れている場合、この情報受感装置によって指先に20〜40[gf]の面内（接線）方向の駆動力を与えると、指先に十分な面内変位を誘導できることが確認できている。従って、上記駆動力が得られれば情報受感装置として機能的に十分であると言える。
【００６８】
図７は、上記情報受感装置における受感部の駆動状態を説明する図である。
この情報受感装置は、コイル１６，１７，１８，１９に駆動電源１０から独立して制御された種々の電流を供給し、受感部１の動作パターンや、動作タイミング、変位等により様々な情報を受感者に認識させることができる。例えば、図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す各種のアナログ的な波形を再生することが可能である。図７（ａ）は指が対象をこする動作であり、図７（ｂ）は滑らかな表面をなぞる動作、図７（ｃ）はザラザラ面をなぞる感じを再現するものである。図７（ｄ）の波形は実物の触覚情報の再現というより、記号的な情報の再現として考えられる。従来の点字に変わる新しい表現手法として、これらの触覚情報波形を各種用意すれば、数値や記号、コマンドとして使うことも可能である。
【００６９】
図８は、受感部１の動きによって形状感を再生する例を示す図である。
図８（ａ）のような隙間５３をおいて配置された板５１と板５２とで構成される素材情報５０の上をなぞり、この隙間５３の存在を触覚として再生するものである。この場合、受感部１は、図８（ｂ）に示すリサージュ波形的ななぞり波形５４の動きを指先に与える。指先は、この動きに追従して動かされるが、図中の２個所の不連続点５５によって、指先に段差感を実感させることができる。その結果、画面中で表示される図８（ａ）の画像との密接な関連づけにより、隙間５３の存在を認知できる。
【００７０】
図９は、本願発明の他の実施形態である情報受感装置で用いられるコイルの単体を示す図である。
このコイル７０は、断面図を見て分かるように、厚さが厚く幅の狭い部分７０ａと、厚さは半分にして幅を倍にした部分７０ｂとを備えている。このような形状とすることで、コイル一つ分の厚さで第一のコイル群と第二のコイル群とを重ねることが可能になる。
【００７１】
図１０は、図９に示すコイルの使用例であって、本願発明の他の実施形態である情報受感装置を示す概略構成図である。
この情報受感装置は、基部６２上に４つの磁石７２，７３，７４，７５を備えており、これらの磁石の上部に、４つのコイル７６，７７，７８，７９が固着された受感部６１が基部６２に対して移動可能に支持されている。これらのコイル７６，７７，７８，７９は、それぞれ図９に示す形状と同じものであり、図１０（ｂ）に示すように、各コイルには互いに重なる部分が生じている。
【００７２】
このとき、コイルの幅や厚さが図２（ｂ）に示すような均一な形状であると、そのままでは、Ｙ軸方向に駆動力を発生する第一のコイル群であるコイル１６，１７と、Ｘ軸方向に駆動力を発生する第二のコイル群であるコイル１８，１９のいずれかを上下段違いに配置することになる。その結果、コイルと磁石間の空隙が異なり、同一電圧を印加してもＸ軸方向とＹ軸方向の駆動力に差が生じる。この対策として、予め駆動方向によって印加電圧に補正を加えれば両軸方向のバランスを取ることは可能であるが、基本的に差をなくすためには第一のコイル群と第二のコイル群とを同一面内に配置することが望ましい。
【００７３】
図１０に示す装置では、コイル７６，７７，７８，７９が重なる部分で、コイル厚が変化しているため、図１０（ｂ）に示すように、コイルの巻線数は変えずにそれぞれコイルを重ねても、全体としてコイル単体分の厚みに収めることができる。この駆動力発生装置の駆動方法については図２の場合と同様であり、受感部を任意に駆動させることができる。
【００７４】
図１１は、本願発明の情報受感装置で用いることができる駆動力発生装置の他の例を示す概略構成図である。
この駆動力発生装置は、磁界発生手段として、Ｓ極を上部に配置した磁石８２と、その周囲にＮ極を上部に配置した磁石８３とを備えている。これらの磁石８２，８３の上には、４つのコイル８６，８７，８８，８９が固着された受感部８４が基部に対して移動可能に支持されている。そしてコイル８６，８７と、コイル８８，８９とがそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向の駆動力を発生する。この装置が図２に示す装置と異なるのは、Ｘ軸方向に並べたコイルがＸ軸方向への推力を発生し、Ｙ軸方向に並べたコイルがＹ軸方向の推力を発生させる配列の組み合わせとなっている点である。このような駆動力発生装置においても、各コイルに印加する電流を制御することにより、受感部８４を任意に駆動することができる。
【００７５】
図１２は、駆動力発生装置で用いられる磁石及びコイルの他の配置例を示す概略構成図である。
図１２（ａ）は駆動力発生装置の最小単位を示すものであり、一つの磁石１０１と、その上部にＸ軸方向、Ｙ軸方向に推力を発生する２つのコイル１０２とを配置したものである。図９（ｂ）では２つの磁石１０３を配列し、これらの磁石の上部に、Ｙ軸方向に推力を発生する２つのコイル１０４を同方向に直列状に配置するとともに、Ｘ軸方向に推力を発生するコイルを１つ配置したものである。図９（ｃ）では２つの磁石１０５の上部に、３つのコイル１０６を直列状ではなくＹ軸方向にコイル中心をずらして配置したものである。このように磁石及びコイルのレイアウトはさまざまなものが適用できる。なお、各図における太い矢印は、それぞれのコイルが発生させる駆動力の方向を示したものである。
【００７６】
図１３は、複数のコイル及び磁石を用いた駆動力発生装置における磁石及びコイルの配置例を示す概略構成図である。
ここでは磁石１０７の配列を３行３列にし、それに伴い、磁界と交差させる電流を流すコイル１０８の数を増やしている。機能的には、小さなコイルでも数を増やして、磁石１０７とコイル１０８とをマトリクス状に配置することで、大きなコイルと同等の駆動力を発生することができる。また、コイルが小さく薄くできる分、磁石との距離を短くすることができ、駆動力の効率を向上することができると考えられる。また図１４では、図１３の配列部の真ん中にも磁石１０９とコイル１１０とを配置してさらに高密度にした例である。図１３及び図１４における太い矢印は、それぞれのコイルが発生させる駆動力の方向を示しており、各コイルに印加する電流を制御することで任意の方向及び大きさの駆動力を発生させることができる。
【００７７】
図１５は、多数のコイル及び磁石を用いた駆動力発生装置の他の例を示す概略構成図である。
この装置では、基部１１１上に磁界発生手段である磁石１１２がマトリクス状に数多く配置され、その上に４つのコイル１１３を備えたコイル保持部１１４が移動可能に支持されている。そして、磁石１１２をマトリクス状に配列した範囲内で、コイル保持部１１４がある磁石から隣の磁石へと移動するようになっている。つまり、コイル１１３が電磁力によって移動し、磁界が変化する位置まで移動した時点に合わせてコイル１１３に流す電流の向きを反転させることで、隣の磁石が発生している磁界によってさらに連続して移動できるようになる。従って、図１５に示すように磁石１１２の配置を磁界が交互に反転するように配列することで、コイル保持部１１４は２次元的に複数の磁界中を連続的に移動できるようになり、変位を大きくとることができる。
【００７８】
図１６は、本願発明の他の実施形態である情報受感装置を示す概略構成図である。
この情報受感装置は、今までに説明した受感部１２１を複数個備え、複数の指の触覚によって情報を受感させるものであり、各指の先がくる位置に受感部を配置し、それぞれの指に対して触覚情報を再生させるものである。このように複数の受感部１２１を配置し、指から指へ時間的な遅れを伴って受感部を駆動し、情報を呈示することで、対象物が指の下を通過している感触を再生することができる。また、一回の触覚情報で指先全体に受感させることができるので、より多くの情報を伝達することができる。
【００７９】
図１７は、本願に係る発明の一実施形態である情報伝達システムの概略構成を示すブロック図である。
この情報伝達システムでは、マイクロ回路化されたＣＰＵ２０２と、ＯＳなどの固定情報を格納したＲＯＭや可変情報を格納するＲＡＭに相当する主メモリー２０３と、フレキシブル・ディスク装置やハード・ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＭＯ装置などからなる外部記憶装置２０４と、ＣＲＴや液晶など画像を表示する画像ディスプレィ２０５と、入力手段であるキーボード２０６と、マウス、タッチパッド（フィンガーパッドとも呼ばれる）、トラックボールなどのポインターの移動を行なえるポインティング手段２０７と、受感部２５３を備えた情報受感装置２０８と、ネットワークで外部との通信を行う通信装置２０９とがバスでつながっている。そして、他の通信装置２１１やＣＰＵ２１２などを備えた情報伝達システム２１０と交信可能に構成されている。
【００８０】
図１８は、上記情報伝達システムで用いられる情報受感装置と、表示画面上でポインタを動かすためのポインティング手段とを備える受感操作部の一実施形態を示す概略断面図である。
図１８（ａ）は、操作前の状態を示すもので、情報受感装置２０８が、把持部２２３に取り付けられた支持部材２２２によって弾性撓みが可能になるように支持されている。情報受感装置２０８の下部には入力操作スイッチ２２４と、信号処理回路２２５とが配置されており、図１８（ｂ）に示すように、情報受感装置２０８を矢印２２９の方向に押圧することで入力操作スイッチ２２４をオン・オフし、ＣＰＵ側にその信号を送出することができる。つまり、クリックボタンとして機能するようになっている。また、座標情報を検知するための検知手段２２６が机やマウスパッドなどのベース面２２８に対して回転可能に設けられ、その回転情報を処理回路２２７によってＣＰＵ側に送出する。これによって表示画面上のポインタを動かすことができる。
【００８１】
したがって、入力操作スイッチ２２４、信号処理回路２２５、検知手段２２６、処理回路２２７により、図１７に示すポインティング手段２０７が構成されている。本例では、接触回転式の座標入力機構を示したが、光学的にベース面の濃淡を検知して移動量を求める、ベース面と検知手段とが非接触式の光学式マウスでも構わない。
【００８２】
図１８（ｃ）は、操作者が指に対象物に応じた触覚刺激を受感している状態を示している。指が接触している面の面内方向、すなわち、矢印２３０に示す方向に、対象物に応じてゆっくりした移動から高周波の振動まで、広範囲の擬似的な触覚刺激を与えることができる。また、この状態のままで、図１８（ｂ）に示す入力操作を行なうことも可能である。
【００８３】
図１９は、上記情報伝達システムにおける信号の流れを示したブロック図である。以下、信号の流れについてこの図を用いて説明する。
この情報伝達システムでは、ＣＰＵ２０２の中に表示情報処理部２４８が設定されている。さらに、表示情報処理部２４８からの表示情報と、表示領域に関する例えば図形枠、レイアウト枠、ウィンドウ境界等の境界情報と、ポインティング手段２０７からの座標情報とによって、所定の触覚情報を逐次生成する信号生成部２４７が設定されている。また、その触覚情報信号をうけて、駆動力発生装置２５２、受感部２５３等を備えた情報受感装置２０８に対して駆動すべき変位量や振動周波数、あるいは制御ゲインを演算して駆動信号を作る制御部２４６が設定されている。ここで、信号はデジタル情報からA/D コンバータ２４５を介してアナログの電圧情報に変換され、駆動回路２４３により実際に駆動力発生装置２５２を駆動する。このとき、触覚情報を呈示する受感部２５３の変位は位置センサ２５１によって検出され、制御部２４６に戻されてフィードバック制御を働かせる。
【００８４】
ポインティング手段２０７から得た座標情報はＣＰＵ２０２で表示情報とされ、ポインタの形態で画像ディスプレィ２０５に表示される。
このシステムで処理される表示情報は、図１９で示すように、通信装置２０９を経由して外部のコンピュータからも入力することができる。従って、インターネット上で閲覧や入手ができる情報もこのシステムで表示する対象に含まれる。さらに、CD-ROMなどで流通するコンテンツ情報についても外部記憶装置２０４を利用することで入力できることは言うまでもない。
【００８５】
図２０は、上記触覚による情報伝達システムの使用例を示す概略構成図である。
このシステムでは、図２０（ａ）に示すように、情報受感装置２０８を備えた受感操作部２４２を用いてコンピュータの画像ディスプレィ２０５に画像出力された対象物２６２の触覚情報を得るものである。受感操作部２４２の移動量は公知のマウスの移動量検出と同様の方法で行い、その移動量をディスプレィ２０５中でポインタ２６３の移動量として表示する。そして、ポインタ２６３が対象情報の上を走査する、あるいはなぞる行為により、それと同期して情報受感装置２０８を駆動し、受感部の動きにより対象物２６２の粗滑感や凹凸感を再生するものである。この対象物２６２は特に表面状態に特徴を持つものに限定されるのではなく、文字や記号などのパターンをこの情報受感装置２０８により指先を誘導することで、なぞるような感覚で認知させることにも使うことができる。
【００８６】
図２０（ｂ）は、画像ディスプレィ２０５に表示された対象物の触覚情報を再生する例を示したものであり、対象物２６２として表面上に細かい凸部２６５が多数配列されている素材を想定している。図２０（ｃ）は、その対象物２６２の部分断面図である。ポインタ２６３で対象物２６２の再生表面上をなぞっていくと、凸部２６５にポインタ２６３が到達する度に、そこを回避して迂回するようにポインタ２６３及び受感部が動こうとする。あるいは、ある程度の抵抗を伴って凸部２６５を乗り越すように抵抗感を受感部に付与することも可能である。この指先の微妙な迂回動作や乗り越し動作を、情報受感装置２０８の動きにより認識することができる。
【００８７】
図２１は、上記情報伝達システムを用いた操作手順について説明するフローチャート図である。
このシステムでは、受感操作部２４２を使用者が掴んで画像ディスプレィ２０５上に表示された対象物２６２の上をポインタで移動する操作を例として説明する。図２１中の右側は使用者の動作の流れを、左側は情報伝達システムの状態を示している。
【００８８】
「操作スタート」２８０は、使用者が受感操作部２４２を持って作業を開始する段階である。「ポインタの移動」２８１は、使用者がポインティング手段の移動操作（２８２）により、画面上で位置を表示するポインタを移動させ、目的の画像部に向かう段階で、この時点では、情報伝達システムの受感部２５３は動作しない。
【００８９】
そして「画像面に入れる」２８３ことによって、ポインタ位置が特定の境界領域に入ったことをコンピュータがポインタの位置座標から認識し、「ポインタの形態変化」２８４の状態に入る。これはＣＰＵ側が触覚刺激を呈示するエリアに入ったことを視覚的に認識できるように通常のマーク（例：矢印）であるポインタの形態を別の形態（例：指の形）に変化させるものである。
【００９０】
同時に、「画像に対応して情報受感装置が複数方向に変位駆動」２８５する状態に入り、対象物の凹凸表現画像と対応して受感部２５３に駆動振動と変位を与える。この駆動状態は、該当する画像領域中をポインタが移動する間は継続する。これにより、使用者は画像情報をポインタでなぞりながら触覚情報を指に受けることができる（２８６）。そして、使用者がポインティング手段を移動することで画面中のポインタが画像領域外に出ると（２８７）、この触力覚刺激の呈示は終了する（２８８）。
【００９１】
なお、この情報伝達システムと離れた場所にある情報処理装置と通信手段により接続し、同じ触覚情報を複数の場所で呈示させたり、遠くから情報受感装置の動きを通信手段により伝達することで、操作者がその対象物の触覚情報を遠隔地で得ることもできる。
また、受感部を駆動する電源は、接続されたコンピュータ側から供給してもよいが、無線接続する場合には情報受感装置に、例えばバッテリーなどの電源を内蔵したほうがよい。
【００９２】
図２２は本願発明にかかる情報伝達システムの他の実施例を示すもので、対象情報の粗滑感呈示や硬軟感の呈示とは用途が異なる情報伝達システムである。すなわち、本発明にかかる情報受感装置を用いて、指先に文字情報や記号・符号情報を出力しようとするものである。
この情報伝達システムでは、受感操作部３２０が情報処理装置３１９に接続され、情報処理装置には記憶手段として外部記憶装置であるCD-ROMドライブが組み込まれている。触力覚情報信号は、CD-ROM３２２から情報処理装置３１９の主記憶装置に読み込まれる。そして、受感操作部３２０の外面部に指が載置される受感部３２１があり、ここに指を置き呈示開始ボタン３２３をONさせると、この受感部３２１が、予め決められた位置データとその移動時間に基づいて稼動し、出力すべき情報３２４を動きで操作者の指に伝達する。操作者は、時系列的に指先に再現される触覚情報によって、文字や予め設定しておいた触刺激による符号の認知をすることができる。また、納得いくまで何回でもリピートできるようにすることもできる。
【００９３】
この場合、特に記憶手段はCD-ROMである必要はなく、磁気ディスク、スマートメディア、磁気カード、あるいは、バーコードなど紙やカードなど各種媒体に印刷された記憶コードから読み取るものであっても構わない。
さらに、本実施例では、ディスプレィ上の視覚情報と合わせて出力する以外に、ディスプレィが無い状態でも、受感部の稼動は可能であり、視覚に依存しないで各種情報を認知することが可能になる。
また、触力覚情報信号は通信によって遠隔地から入手することも可能であり、その点で、操作者が別々の場所に２人存在し、お互いの発信した触力覚情報を交信することも出来る。この場合、本情報伝達システムが触覚情報を発信するための入力手段すなわち指先の移動情報を入力する手段を兼ねることが出来るため、例えば、操作者Ａが自分の指で受感部を動かし、その移動情報を発信し、それを別の場所で操作者Ｂが指でその動きを受信することが可能になる。
【００９４】
図２３は、図２２に示す情報伝達システムの動作を示す部分拡大図で、アルファベット文字の「Ａ」を指先で認知する場合の動作例である。図２３（ａ）は、受感部３２１がホームポジション３３０の時で、これから「Ａ」を書き始める。まず、図２３（ｂ）に示すように「Ａ」の頂点に基準点がある位置３３１に受感部を移動し、ここから図２３（ｃ）に示す様に、左側斜線をなぞる位置３３２に移動する。この様にして全部のなぞり動作が終了したあと、また、ホームポジションに戻り、次の情報についての動作を開始する。この時に、文字として存在する線をなぞる工程と、線から次の線へ移動する工程があるが、これを区別するために、線をなぞる移動速度を両者で変化させたり、文字として存在する線の時には微振動を重畳させるなど触刺激を変化させることで区別は明確となる。
【００９５】
図２４は、本願に係る発明の他の実施形態を示したもので、この情報伝達システム３００は、表示手段であるディスプレィ３０１と情報受感装置３０２がパソコン本体３０３に接続されている。情報受感装置３０２はポインティング手段であるマウス部分３０４と一体的に構成されている。この情報伝達システムは、触力覚刺激を情報受感装置に呈示するとともに、その触力覚刺激を視覚情報としてグラフィック・ユーザー・インターフェース画面３０５（以下、省略してＧＵＩと称す）上に表示することができるものである。
【００９６】
この情報伝達システムは次のように動作する。
カーソル３１０がＧＵＩ画面中にあり、ある画像情報（この場合アイコン図）の上に重なる時、重なった事を触覚で認知できるように画像情報とカーソル座標の関係から、触力覚信号を駆動信号に変換して情報受感装置３０２が擬似触覚に相当する駆動をする。
この場合、アイコンに高さ方向の厚みがあるように指先にはこのアイコンを乗り越えようとする擬似粗滑感を付与することができる。また、アイコンをクリックして場所を移動させようとする場合に、アイコンに慣性感を持たせることも可能で、この慣性感を、例えばファイル容量の大きさと関連つけてその値が可変としても良い。
同時に、ディスプレィ上３０１で、状態表示部３０６を設けることによって発生している触刺激を変位量、速度、加速度又はこれらの関数等として視覚的にも表現する。
【００９７】
図２５は、図２４の状態表示部３０６を拡大したものであり、仮想のアイコン高さに相当する量をバーグラフとして、経時的にバー３０７の長さが可変になるよう表示する。
【００９８】
図２６は状態表示の他の実施例であり、触覚刺激を出力する画像が仮想的に高さ情報を有しているとしているときに、バーグラフ３０８として仮想の凹凸量を表現するものである。
【００９９】
図２７も状態表示部の他の実施例である。情報受感装置が発生する駆動力を矢印の形３０９で表現したもので、それぞれx,y 方向の力の増減によって、矢印の色を変化させる様にした。なお、表示された画面上で触力覚の表示対象物と関係ない位置にカーソルがある時は、上記状態表示部の矢印は変化しない。
【０１００】
図２８は、状態表示部の他の実施例でポインタ（カーソル）の拡大図ある。これは、図２４におけるカーソル３１０自身に状態表示部３１１を付加したもので、このポインタの中心が触感情報を有する対象物に接近する、重なる、あるいは交差した場合に、感じるべき反力を、周囲に設けた矢印の色の変化として表現する。
【０１０１】
次に、図２８の矢印の表示方法を説明する。
図２９は、図２８で示した矢印が変化する場合を説明する図である。この図では、表示されている対象物３１２に対し、右斜め上３１３からポインタが移動して重なる場合３１３を示している。この場合、画面水平方向の触刺激と、画面上下方向の触刺激を合成したものになるため、図２８に示す様に水平と上下の双方の矢印が彩色される。4 本の矢印の向きは各軸のプラスマイナス方向を示している。
【０１０２】
図３０は、本願発明に係る情報伝達システムで、インターネットのホームページに関連づけられた触力覚呈示を説明する概略図である。インターネット上では通常ハイパーテキストを用いて、ハイパーリンク（単にリンクとも言う）が関連文書や関連ＵＲＬに対し設定されている。図中のリストはＨＴＭＬ（Hyper Text
Markup Language）ドキュメントである。
【０１０３】
ここで昨今のホームページを観察すると、最近のページは掲載されているテキストや画像情報量が多く、また、リンクを各所に張っているものが多い。そして、テキストが密度濃く掲載されている場合（特に英文のページは文字フォントが小さいものが多い）、視線を移動して文書を読む事は目の疲れやストレスの要因になっていた。特に、特定の言葉、あるいは画像にリンク先があるか否か判別したい場合、カーソルの形状が変化することで初めて認知できるため、特に視線を集中している必要性があった。
本実施例は、この様な従来技術の問題点を解消することができ、図３０でリンクが張ってある語句（便宜上、アンダーラインを引いてある）の上にカーソルが来ると、情報受感装置に触刺激を与えるようになっている。。
【０１０４】
図３１は、図３０の例において触刺激を与える領域を示したものである。リンクが張ってある語句の呈示領域（４００）、（４０１）、（４０２）に入ると情報受感装置が触刺激を与える。そして、語句によって、例えば、商品情報（４０１）の場合の触刺激の動かし方と、個人情報や連絡先アドレス（４０２）にリンクする場合の動かし方に予め差異を付けておく事で、指先で多様な情報判別をすることが可能になる。
【０１０５】
また、上記語句を囲む領域からカーソルが外れそうになる場合に、例えば領域の境界に近づく場合には、情報受感装置の受感部の移動量、あるいは移動速度を変化させることで、リンク情報の存在範囲を分かりやすくユーザーに認知させることができる。その結果、認知効率を向上させるだけでなく、視覚だけに頼らない、ストレスを軽減できる人に優しいインターフェースとして適用できる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の情報受感装置では、駆動力発生装置が手や指に対しその移動方向を誘導し、同時に触覚情報を手の代表的な受容器官である指先等に呈示することができる。従って、能動的に指を移動するだけの従来技術に比べて本発明は指を載置することで受動的に情報を獲得することができるという効果がある。
そして、指先という敏感な箇所に触覚を与えるため、小さな動きであるにもかかわらず、使用者に豊かな触感を使用者に感じさせることができ、一方で小さな動きで済むために高い周波数の振動でも受感部を変位させることができ、多彩な表現が可能となる。
【０１０７】
また、磁界発生手段とコイルとを組み合わせて、受感部の駆動機構とすることで、従来の回転型モータとアーム型の伝達機構ではサイズ的に達成不可能であった、小型、薄型の情報受感装置を実現することができ、指先に対して触覚の呈示が可能になる。
このことによって、従来用いている入力装置のボタンやスイッチ類に新機能として本願発明に係る情報受感装置を追加することも可能になり、その結果、従来にはなかった双方向性という新しい効用を持つ情報入出力装置が可能になる。
【０１０８】
また、本願発明の情報伝達システムでは、指先等が載置される比較的小さな面積の情報受感装置を用いながら、画像ディスプレィに表示した広範囲の面積の表示情報に対して二次元的な触覚刺激を呈示することが可能になる。そして、凹凸感や粗滑感に相当する触覚情報を、指先を二次元的に自在に変位させることで、指先への反力刺激として与えることができる。このため、従来のような単純な振動だけでなく、ゆっくりした変位のなぞり運動と高周波の振動を組み合わせることにより、各種の触覚情報をより正確に再現することができる。
【０１０９】
また、情報受感装置と入力手段とを同じ受感操作部に設けることにより、使用者は指を置き替えることなく双方向の動作を行なうことが可能になる。また通信手段を接続することにより、遠隔地から送信されてくる情報に基づいて触覚による情報受感装置を動作させることができ、離れた場所にいる者の間で触覚情報を伝達することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である情報受感装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す情報受感装置で用いられる駆動力発生装置を示す概略構成図である。
【図３】図１に示す情報受感装置で用いられる接触検知センサを示す拡大図である。
【図４】図１に示す情報受感装置で用いられる変位検知センサを示す概略構成図である。
【図５】図１に示す情報受感装置で用いられる接触検知センサの他の例を示す概略構成図である。
【図６】図２に示す駆動発生装置のコイルに印加する電圧と駆動力との関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す情報受感装置の受感部で再生する動作の例を示す図である。
【図８】図１に示す情報受感装置で形状感を再生する例を示す図である。
【図９】図２に示す駆動力発生装置で用いられるコイルの他の例を示す図である。
【図１０】駆動力発生装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１１】駆動力発生装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１２】駆動力発生装置で用いられる磁石及びコイルの配置例を示す概略構成図である。
【図１３】駆動力発生装置で用いられる磁石及びコイルの他の配置例を示す概略図である。
【図１４】図１３に示す磁石及びコイルの配置の変形例を示す概略図である。
【図１５】駆動力発生装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１６】本願発明の他の実施形態である情報受感装置を示す概略構成図である。
【図１７】本願発明の一実施形態である情報伝達システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示す情報伝達システムで用いられる受感操作部を示す概略構成図である。
【図１９】図１７に示す情報伝達システムの詳細な構成及び信号の流れを示すブロック図である。
【図２０】図１７に示す情報伝達システムの使用例を示す概略図である。
【図２１】図２０に示す情報伝達システムの動作を示すフローチャート図である。
【図２２】本願発明に係る情報伝達システムの他の例を示す概略構成図である。
【図２３】図２２の情報伝達システムの機能を説明する概略図である。
【図２４】本願発明に係る情報伝達システムの他の例を示す概略構成図である。
【図２５】図２４に示す触力覚呈示装置の状態指示部を示す概略図である。
【図２６】状態指示部の別の実施例を示す概略図である。
【図２７】状態指示部のさらに別の実施例を示す概略図である。
【図２８】ポインタ部に状態指示部を設けた実施例を示す概略図である。
【図２９】状態指示部の表示方法を説明する概略構成図である。
【図３０】本願発明に係る情報伝達システムのディスプレイに表示されたインターネットホームページの例を示す概略図である。
【図３1 】図３０に示すインターネットホームページの触覚情報呈示領域を表わした概略図である。
【符号の説明】
１，４１受感部
２，４２基部
３弾性部材
１０駆動電源
１１制御装置
１２，１３，１４，１５，７２，７３，７４，７５，８２，８３磁石
１６，１７，１８，１９，７０，７６，７７，７８，７９コイル
２１，４３受感部の表面層
２２，２３摺動部
２６感圧部
２７感圧導電性ゴム
２８，２９導電性プラスチック層
３０，３１変位検知センサ
３２ＬＥＤ
３３光
３４フォトトランジスタ
４４，４６受光素子
５１，５２板
５３隙間
５４なぞり波形
５５不連続点
８６，８７，８８，８９コイル
１０１，１０３，１０５，１０７，１０９磁石
１０２，１０４，１０６，１０８，１１０コイル
１１１基部
１１２磁石
１１３コイル
１１４コイル保持部
１２１受感部
２２２支持部材
２２３把持部
２２４入力操作スイッチ
２２５信号処理回路
２２６検知手段
２２７処理回路
２２８ベース面
２２９押圧方向を示す矢印
２３０振動方向を示す矢印
２６２対象物
２６３ポインタ
２６５凸部
３００情報伝達システム
３０１ディスプレィ
３０２情報受感装置
３０３パソコン本体
３０４マウス部分
３０５グラフィック・ユーザー・インターフェース画面
３０６状態表示部
３０７バー
３０８バーグラフ
３０９状態表示部
３１０カーソル
３１１状態表示部
３１２対象物
３１３ポインタの移動方向
３１９情報処理装置
３２０受感操作部
３２１受感部
３２２ＣＤ−ＲＯＭ
３２３呈示開始ボタン
３２４出力情報
３３０動作部ホームポジション
３３１「Ａ」の頂点に基準点が重なる位置
３３２「Ａ」の左側斜線をなぞる位置
４００ハイパーテキストの企業情報とのリンクが設定された領域
４０１ハイパーテキストの商品情報とのリンクが設定された領域
４０２ハイパーテキストの個人情報とのリンクが設定された領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tactile information transmission system or a tactile information sensing device that transmits various information through tactile sensations such as a human finger, and in particular, information transmission by sensing a motion of a part touched by a human finger. It is related with the system or apparatus which performs.
[0002]
[Prior art]
Of the bodily sensation information that is perceived using the receptive organs such as the eyes, ears, nose, hands, and fingers, the tactile sense is often the final decisive factor when recognizing and judging an object. In other words, it is thought that by touching the object with a hand or a finger, it is understood and convinced that the surface of the object is rough, uneven, or heavy, and various decisions are made later.
On the other hand, 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 Even if the object can be recognized linguistically and visually, it is difficult to sense the atmosphere and body sensation. For this reason, humans guess and store missing parts of this information in the brain.
Accordingly, the depth of recognition based on information in a single visual style tends to be shallower than that with tactile sensation. As a result, there are problems such as ambiguity as memory and mistakes in judgment.
[0003]
However, the development and popularization of information communication equipment so far has been mainly based on the visual system such as the Internet, and information transmission using visual and conventional auditory information is becoming widespread. Therefore, it is expected that the demand for tactile information transmission will increase after the visual information communication equipment is sufficiently developed and spread.
[0004]
Braille used by visually impaired people has long been known as a means for transmitting information through touch. Further, as a means for transmitting or recognizing graphic shape information such as a map, a semi-three-dimensional resin document that is press-replicated based on an original mold is also known.
Furthermore, attempts have been made to transmit such character information or shape information by electronic information equipment. For example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-168483, 2-5081, and 5-333765, There are some which are described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-96863 and US Pat. No. 5,625,576.
[0005]
The devices described in JP-A-59-198483, JP-A-2-5081, and JP-A-5-333765 display Braille, and a plurality of pins are operated and protruded. Alternatively, the braille code is output by being controlled in the retracted state.
The device described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-96863 functions as a three-dimensional display, and each of a plurality of pins arranged in a matrix is driven in the vertical direction by a driving source, and the height of each pin is arranged. The position of the direction is controlled. Therefore, a character, a figure, etc. are displayed in three dimensions by a set of a plurality of pins.
[0006]
The device described in US Pat. No. 5,625,576 is configured to present tactile information to the fingertip, and includes a robot manipulator using a link mechanism, and a sac for inserting the finger at the tip of the manipulator. The operator can feel the shape and hardness of the object on the screen by putting his fingertip on the sack and moving the finger while referring to the pointer appearing on the computer screen.
[0007]
On the other hand, there is known an input device that associates a displayed image with vibrations felt by a hand or a finger to make a user perceive (product name DUALSHOCK manufactured by Sony Corporation). This device generates various feelings in a pseudo manner by selecting the frequency and interval of vibration.
[0008]
In addition, a device for driving a mouse by applying electromagnetic force from a mouse pad to a mouse that selects an image or the like with a pointer displayed on a display has been disclosed (technical name FEELitMOUSE, manufactured by Immersion). According to this, information is transmitted to the user by tactile sensation such as the texture of the display image where the pointer overlaps or the vibration corresponding to the unevenness of a virtual object such as a button or window according to the movement of the mouse. The structure of this device is presumed to be that a dedicated mouse is placed on a dedicated mouse pad with a built-in processor for performing tactile sensations, and this mouse is moved using an electromagnetic mechanism. Details of the structure are not disclosed.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-191798 discloses a device that feeds back tactile information to an input person by controlling rotation of a sphere provided in the input device.
This device rotates the sphere in a state where the user's finger or hand is in contact with the sphere, and it is as if the finger is slid on the predetermined shape, or the predetermined shape is moving. It gives a touch.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional apparatus as described above has the following problems.
The devices described in JP-A-59-198483, JP-A-2-5081, and JP-A-5-333465 have only a binary expression ability of a state in which a pin or the like protrudes and a state in which it retracts. Because there is no code, it must be expressed by code information called Braille. Therefore, all information is transmitted through language, and it is not possible to express a form like an analog contour line or an operation that can be grasped sensuously.
[0011]
The device described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-96863 has a structure for controlling the positions of a large number of pins, so that it can express a three-dimensional shape or the like, but can be used in a stationary state. It is a premise and cannot be expressed dynamically.
In addition, since this apparatus operates a large number of pins independently and needs to control each of them, the structure is complicated and complicated control is required.
[0012]
In addition, the device described in US Pat. No. 5,625,576 presents tactile force information to one fingertip, and can present a shape and stiffness, but an operator can move his / her wrist or arm by himself / herself. , Feel the reaction force on the movement extension. That is, the hand searches for information in the virtual space, and information cannot be acquired unless the operator performs an active action.
In addition, in order to obtain a driving force in a plurality of directions, the rotation of an electromagnetic motor provided in each direction is converted into a swing rotation of a plurality of swinging arms (arms). A large volume is required. In addition, this configuration has a long distance from the motor that is the driving source to the arm tip that is touched by humans, and transmits force to the various places via connecting members, making it difficult to present fine vibrations and displacements. It is. Therefore, although it is possible to express a rough shape / contour and stiffness, it is difficult to present a fine frequency movement or the like.
[0013]
On the other hand, in order to present information that can be sensed by touch as described above, the presenter is often operated based on electronic information. As a drive source for operating the presenter, a conventionally known one such as a solenoid can be used. However, in order to reduce the size of the device and also allow free dynamic presentation, the drive device It is also desirable that the size be reduced and the operation can be easily controlled. Then, considering that the presenter is operated in two directions as in the device according to the present invention, the conventional drive device is provided with a drive device in each direction, and by these operations, the presenter is moved in the plane. It will give movement.
[0014]
In addition, in a device that reproduces the tactile sensation by changing the period and amplitude of vibration, since the vibration wave is a simple vibration with no directionality, there is a limit to the subtle reproduction of the tactile sensation, such as the hand, arm, or the entire body. It stops to give the same level of stimulation as you can feel.
[0015]
A device that moves the mouse by electromagnetic force is suitable for expressing the tactile sensation felt by the entire hand and the entire palm, but because the palm cannot distinguish the subtle tactile sensation, the mouse is considerably enlarged to give a subtle tactile sensation. Must move. In addition, a pointing device such as a mouse can move a large distance pointer on the display with a small input operation, which is a great advantage for improving the efficiency of input work. Therefore, it is necessary to move the entire mouse, and a small input operation must be sacrificed. In addition, the user has to work on a dedicated mouse pad, and there are many restrictions on use.
[0016]
Furthermore, in a device that rotates a sphere and feeds back a tactile sensation to an input person, the abdomen of the finger that contacts the sphere gradually shifts as the sphere rotates. For this reason, there is a problem that the sense of shape of the sphere is superimposed on the tactile information and transmitted to the input person, and the reproducibility of the tactile sensation is reduced.
[0017]
The invention according to the present application has been made in view of the circumstances as described above, and its purpose is to provide a user with a sufficient tactile sensation even when it is small, and when used as a pointing device. Is to provide an information sensing device that can provide a user with new information such as tactile sensation without impairing the advantages of a pointing device. Another object of the present invention is to provide an information transmission system using the device and a storage medium storing a program for driving the device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a sensor unit on which a fingertip is placed and supported so as to be movable in a direction substantially parallel to the contact surface of the fingertip, and the sensor unit A signal input unit to which an operation signal including information indicating a displacement direction is input, and a drive unit to move the sensing unit in accordance with the operation signal input to the signal input unit. An information sensing device is provided.
[0019]
In this information sensing device, since the sensing part on which the fingertip is placed moves in a direction substantially parallel to the contact surface of the fingertip based on the operation signal, the sharply tactile fingertip is guided to the sensing part, A sense of touch is given. Therefore, a highly sensitive tactile sensation possessed by the fingertip is effectively used to provide a rich tactile sensation and a sense of power even if the movement of the sensing part is small.
At this time, since the fingertip is induced by the frictional force between the sensing part and the user thinks that he / she does not want to feel the tactile sensation, the user can easily release the guidance by releasing the finger from the sensing part. There is no danger of being forced to move your finger, and it is safe when a malfunction occurs.
[0020]
Further, it may be provided with position information input means for acquiring position information in accordance with a user operation. In this case, it can be used as a pointing device that provides position information to a device to which the information sensing device is connected. As a method of inputting position information by the user's movement, a pointing device is moved like a mouse to detect the relative movement amount (ball + rotary encoder), and the time change of the finger contact position on the pad is detected. A method of detecting the movement direction and associating it with the coordinates (detection of the pressed position on the pressure-sensitive pad), a method of calculating the position based on the tilt direction and time of the stick (the bending direction of the stick by the pressure sensor) For example, a known method used as a pointing device can be used. The position information is not limited to the case where the coordinates are directly indicated, but may be information whose position can be obtained by performing a predetermined process.
[0021]
This connection may be a wired connection or a wireless connection, and the signal input unit or signal output unit includes an interface corresponding to the form. Further, when the position input device is built in the main body like a notebook personal computer, an interface may be provided inside and connected.
[0022]
When inputting / outputting information through the wired connection, an electrical signal can be transmitted by an optical signal using an optical cable in addition to transmitting an electrical signal through a conductive line.
The wireless connection may use light, ultrasonic waves, or the like in addition to information transmission using electromagnetic waves.
[0023]
The information sensing device includes a displacement detection means for detecting a displacement of the sensing part based on a user's operation or a displacement of a part interlocked with the displacement of the sensing part, and the detection information of the displacement sensing means is output as the signal. If it is configured to output via the means, the detection information can be transmitted to an apparatus connected to the device by performing an operation of displacing the sensing part with a fingertip that the user feels tactile. it can.
[0024]
In such a device, it is possible to receive information by tactile sense and output an operation signal by fingertip movement.
That is, the sensory part senses tactile information from the sensory part when the sensory part is driven by the driving force, and the user moves the sensory part by moving the fingertip. Is output as As a specific form of the device, for example, when the sensing part is forcibly displaced by an external force, a control for applying a restoring force proportional to the displacement is possible. More specifically, it is conceivable to provide a sensing unit of an information sensing device on a click button of a mouse. Further, a scroll roller disposed between the buttons of the two-button mouse can be used as a sensing part, and the roller can be driven to rotate and can be provided with a mechanism that moves in the direction of the rotation axis based on an operation signal. With this configuration, the user can immediately receive and respond to information by touch. In addition, by detecting the displacement of the sensing part and comparing it with the planned movement amount of the sensing part, it can be set to a displacement suitable for the user, or retained as personal information for each user for the next use It can also be used to identify a person.
[0025]
In addition, by configuring the sensory part to be displaced in a direction in which the placed finger is bent and in a direction in which the finger orthogonal to this is shaken, the user's finger can be flexed with a high degree of freedom. Guidance is made to swing. At this time, if the amount of displacement is large, the finger cannot follow the displacement of the sensing part, and the user cannot quickly move to the next operation. Therefore, a delicate tactile sensation can be accurately transmitted by setting the amount of displacement to 3 cm or less.
[0026]
Further, the sensor unit includes a magnetic field generating means for generating a magnetic flux in the Z-axis direction of the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are orthogonal to each other, a magnetic flux generated by the magnetic field generating means, and a part of the winding. The first coil group including one or more coils arranged to cross the X-axis direction, the magnetic flux generated by the magnetic field generating means, and a part of the winding are arranged to cross the Y-axis direction. A second coil group including one or more coils, a drive current is supplied to the first coil group and the second coil group according to the operation signal, It shall be joined to the 1st coil group and the 2nd coil group so that it may be displaced by the force which acts on the 1st coil group and the 2nd coil group by supply of the drive current. be able to.
[0027]
In such an information sensing device, a driving force in the Y-axis direction acts on the first coil group by energizing the first coil group. Further, when the second coil group is energized, a driving force in the X-axis direction acts. Therefore, by joining the first coil group and the second coil group to the sensitive part and controlling the energization of the first coil group and the second coil group, the sensitive part is placed in the XY plane. A driving force can be applied in an arbitrary direction. In addition, when the coil is wound flat in the XY plane direction, the dimension in the Z-axis direction can be reduced and driven in a stable state. Furthermore, the first coil group and the second coil group can be arranged so as to overlap each other, and a large driving force can be obtained with a small size.
[0028]
In the present invention, it is desirable to use a magnet as the magnetic field generating means, but a magnetic field may be generated by a coil or a coil group different from the first and second coil groups.
[0029]
In addition, at least one of the first coil group or the second coil group has two or more coils, and at least two of the coils of the first coil group have positions where the coil centers are different in the X direction. Or at least two of the coils included in the second coil group are provided at positions where the coil centers are different in the Y direction, and two or more coils included in the first coil group or the second coil group. Different currents may be supplied to the coils.
[0030]
In this case, by supplying different amounts of current to two or more coils included in the first coil group, for example, a difference can be provided in the driving force in the Y-axis direction acting on each coil. Further, the driving force in the Y-axis direction can be reversed. Then, two or more coils having a difference in driving force are provided at positions shifted in the X-axis direction, so that a couple acts and generates a rotational driving force around the Z-axis in the coil holding portion. be able to.
Further, even if the amount of current supplied to two or more coils included in the second coil group is controlled to provide a difference in driving force in the X-axis direction, the same function can be achieved. Furthermore, both the first coil group and the second coil group may include two or more coils, and a rotational driving force may be generated in each of the coil groups.
[0031]
Further, the coil included in the first coil group and the coil included in the second coil group may be arranged so as to cross the magnetic flux generated by the common magnetic field generating means.
[0032]
In such a case, the direction of crossing the magnetic flux differs between the coil included in the first coil group and the coil included in the second coil group, and these directions are at right angles. A driving force in the X-axis direction and the Y-axis direction can be generated only by the magnetic flux in the direction. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus with a simple structure and obtain a large driving force.
[0033]
The magnetic field generating means has a plurality of magnetic field generating members arranged in the X-axis direction or the Y-axis direction, and these adjacent magnetic field generating members generate magnetic fluxes in the direction opposite to the Z-axis. The coils may be arranged such that portions facing each other across the center of the winding cross the magnetic flux in the opposite direction.
[0034]
In such a driving force generator, a current in the reverse direction is generated in the part facing the center of the coil winding, but the direction of the magnetic flux traversed by these parts is also reversed. The driving force in the same direction acts on the part to be performed. Therefore, a large driving force is generated in one coil, and the device can be made small and have a large driving force.
[0035]
The information sensing device as described above is used together with an information processing device, and the operation signal is input from the information processing device via a signal input unit of the information sensing device, and is used as a tactile information transmission system. can do.
[0036]
In such an information transmission system, an operation signal is input from the information processing device via the signal input unit of the information sensing device, and a driving force for displacing the sensing unit acts on the information sensing device. Works. As a result, the sensing unit can perform various operations in conjunction with the information processing apparatus. And a beneficiary who has a part of the human body in contact with the sensation unit can sense the movement of the sensation unit, and can obtain various information by the operation pattern, operation timing, displacement, etc. it can. The signal input unit and the information processing apparatus transmit signals by wired connection or wireless connection.
[0037]
The sensing unit may be provided with a contact detection sensor that detects when the fingertip of the user is in contact and transmits a contact detection signal to the information processing apparatus.
[0038]
In this device, it is possible to detect whether or not a part of the human body is in contact with the contact detection sensor, and based on the contact detection signal output from the contact detection sensor, when the load fluctuates due to the contact and separation of the fingertip Can respond. That is, when a part of the human body is separated and the load is suddenly reduced, it is possible to perform control such as reducing the driving force corresponding to the load or stopping the driving.
[0039]
Further, the information sensing device of the present invention is provided with position information input means, the inputted position information is inputted to the information processing device, and an operation signal corresponding to this position information is outputted from the information processing device to the information sensing device. Can be.
[0040]
Thus, by using the operation signal corresponding to the position information input from the position information input means, the virtual space set by the information stored in the information processing apparatus can be associated with the tactile sensation. . Therefore, the user can perceive the structure of the virtual space by touch. At this time, when the information transmission system includes a display device, image information displayed on the display device can be obtained visually, and at the same time, information can be obtained from the information sensing device by touch. Therefore, the receiver can recognize and understand information from the visual sense and information from the tactile sense, and can acquire information different from the case of visual or auditory sense alone. Even when a display device is not used, the user can perceive the virtual space by tactile sensation, and tactile information corresponding to visual information can be presented to the fingertip. As an example, a visually handicapped person who has been able to recognize characters only in braille can recognize normal words and characters in a continuous motion. In addition, in a situation where it is difficult to perform a predetermined operation on the information processing device while viewing visual information, it is possible to perform an operation while obtaining information by tactile sensation.
[0041]
Further, a display device having a display device has a function of displaying a pointer superimposed on an image displayed on the display device, and the sensor unit is provided on the basis of an operation signal corresponding to the position of the pointer in the image. It can be driven.
[0042]
In such a tactile information transmission system, a tactile sensation corresponding to the position of the pointer in the image displayed on the image display device can be obtained from the sensor unit, and visual information and tactile sense from the image are more closely related. It becomes possible to recognize it in association with. Further, when the pointer is moved in the image, it is possible to obtain a tactile sensation corresponding to the position of the pointer, and recognition based on the displayed image and a plurality of tactile sensations is possible.
[0043]
In addition, with such information, it is possible to move the pointer in the image while acquiring information by tactile sense using the information receiving device, and continuously sense the tactile sense corresponding to the position of the pointer. Therefore, it is possible to obtain a tactile sensation corresponding to a form that continuously changes on the image shown on the display device from the sensing unit of the information sensing device.
[0044]
Furthermore, in such an information transmission system, it is possible to operate the information sensing device based on information transmitted from a remote location via a network, and to transmit information by tactile sensation between persons at remote locations. It becomes possible.
This transmission of information can be performed in so-called real time, or information can be stored once and tactile information can be sensed later. In addition, the information transmitted via the network may be only an operation signal related to the tactile sense, or only the display information is transmitted, and the information processing apparatus that receives this display information transmits the operation signal to the obtained display image. You may associate.
[0045]
In the information transmission system as described above, the operation signal for driving the information sensing device can arbitrarily control the rest of the sensing unit, the amount of movement, the moving speed, the acceleration, etc. At the same time, these amounts can be changed. For example, it may be one that includes spatial coordinate data indicating the position or region in which the sensor unit is operated, or one that includes a function that uses coordinates as a parameter, and includes time data that determines the speed or acceleration during movement. It may be a thing. By driving the sensing part based on such an operation signal, a predetermined motion is transmitted from the sensing part to the finger simply by placing the finger on the sensing part, and the user can Can recognize information.
[0046]
In addition, when the pointer is likely to go out of the range of the tactile force presentation position or the presentation area in the virtual space set in the information processing device, the sensing part approaches the boundary of the presentation position or the presentation area You may make it operate | move so that the feeling to do may be given. As a result, it is possible to determine whether or not the finger is in an area where information is presented without looking at the screen, and the information can be recognized without the pointer being out of the predetermined information presentation area. . Such recognition means that does not use vision is in a work environment where the line of sight cannot be removed or deflected, for example, during speeches to the audience or camera, during machine work, video camera shooting through the viewfinder, etc. It is also effective as an information acquisition method.
[0047]
In addition, when the pointer is overlapped at a location where text information displayed on the display or image information such as figures or photos and tactile information are linked, the sensor unit is operated, or depending on the distance from the link part. The sensing part may be displaced. This enables tactile stimulation to occur when the cursor is over a point of interest in a document or text or graphic areas that are linked to other text information, image information, or another home page, such as Hyper Text on an Internet home page. Sensing is possible.
[0048]
In addition, if the displacement amount, speed, acceleration, or the like of the sensing part is visualized and displayed on the display device, a tactile stimulus corresponding to the position of the pointer in the image displayed on the display device is acquired from the sensing part. From the image, visual information corresponding to the tactile stimulus can be obtained. By simultaneously sensing visual information and tactile sensation in this way, it becomes possible to recognize these senses more closely related to each other. In addition, by visually displaying the output state of the tactile stimulus, it is possible to visually determine the relationship between the pointer and the object, that is, how the object set in the virtual space and the finger are in pseudo contact. It becomes possible to recognize.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an information sensing device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is an AA line in FIG. 1 (a). FIG.
This information sensing device is supported by a plate-like base portion 2 whose side edge portion protrudes upward, a magnet fixed to the base portion, and a plurality of coils are fixed and movable in the horizontal direction on the magnet. The main part is composed of the sensitive part 1 and the elastic member 3 connecting the sensitive part 1 to the base 2.
[0050]
The elastic member 3 is provided at four locations around the sensing part 1, one end being joined to the sensing part 1 and the other end being joined to the side edge of the base 2. In the state where the coil is not energized, the sensing unit 1 is held at the reference position by the elastic member. However, when the horizontal direction in FIG. 1 is the X axis and the vertical direction is the Y axis, the X will be described later. It is supported so as to allow displacement in the axial direction, Y-axis direction, or rotational direction.
[0051]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a driving force generating device which is a driving unit of the sensing unit 1 and is an embodiment of the invention according to the present application.
As shown in FIG. 2A, the drive unit includes four magnets 12, 13, 14, and 15 fixedly arranged on the base 2 as magnetic field generating means. These magnets 12, 13, 14, and 15 are arranged from the first quadrant to the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant, respectively, considering the XY rectangular coordinate system for convenience. Has been placed. The direction of the magnetic field generated by these magnets is generated in a direction perpendicular to the surface of the base 2, and the magnets 12 and 14 are polarized with the S pole at the top and the N pole at the bottom. On the contrary, the magnet 13 and the magnet 15 are polarized with the N pole at the top and the S pole at the bottom.
[0052]
As shown in FIG. 2B, the magnets 12, 13, 14, and 15 are fixed on the base 2, and the sensing part 1 is movably supported thereon. Four coils 16, 17, 18, and 19 are fixed to the sensing unit 1, and the coil 16 is disposed at a position straddling the first quadrant and the fourth quadrant, and against the magnetic fields of the magnet 12 and the magnet 15. The current is fixed so as to cross substantially parallel to the X axis. Similarly, the coil 17 is disposed at a position straddling the second quadrant and the third quadrant, and is disposed such that the current intersects the magnetic field of the magnet 13 and the magnet 14 in the X-axis direction. In contrast, the coil 18 is disposed at a position straddling the first quadrant and the second quadrant, and is fixed so that the current intersects the magnetic field of the magnet 12 and the magnet 13 in the Y-axis direction. The coil 19 is the same as the coil 18. At this time, the coils 16 and 17 are a first coil group, and the coils 18 and 19 are a second coil group. These coils 16, 17, 18, and 19 are integrated with the sensing part 1, and the sensing part 1 is connected to the base by an elastic member 3 and is movable.
Each of the coils 16, 17, 18, and 19 includes a drive power supply 10 that supplies current independently, and a control device 11 that controls an output current or voltage from the drive power supply 10.
[0053]
Sliding portions 22 and 23 are provided between the sensing portion 1 and the magnets 12, 13, 14, and 15, respectively, so that both can slide. For these sliding portions 22 and 23, a fluororesin layer (for example, polytetrafluoroethylene) which is a low friction material is used. The material of the sliding part is not limited to the fluororesin, and a resin or metal impregnated with a lubricating oil can be used besides this. Further, lubricating oil may be applied between the sliding portions 22 and 23. Further, a sphere using a non-magnetic material may be interposed, and the sensitive part may be moved by rolling the sphere.
[0054]
As shown in FIG. 2B, the upper surface of the sensing part 1 is finished flat so that a receiving organ such as a human finger or a palm can be brought into contact with or separated from the receiving part. In the present embodiment, the fingertip is placed near the center of the upper surface of the sensing unit 1.
[0055]
In the vicinity of the center of the surface layer 21 of the sensing part 1, as shown in FIG. 3, a pressure sensing part 26 that detects that a human fingertip has been touched is provided. The pressure sensing unit 26 detects the contact pressure when the fingertip comes into contact. As a method of detecting contact, a method of converting pressure into a change in electrical resistance is used. That is, the pressure-sensitive part 26 includes a pressure-sensitive conductive rubber 27 using a material obtained by mixing silicone rubber and conductive powder, and includes conductive plastic layers 28 and 29 on both sides thereof. A voltage is applied between the conductive plastic layers 28 and 29, and the presence or absence of contact is detected by reducing the electrical resistance due to the contact pressure when the fingertip touches the pressure sensitive portion 26. And this contact detection signal is transmitted to the control apparatus 11, and the drive power supply 10 is controlled based on this signal.
[0056]
In addition to this, as a method for detecting contact, although not shown, a charge accumulating unit for maintaining a predetermined charge is provided in the sensing unit, and the charge is caused to flow out to the person's finger by contact with the person's finger. Thus, the amount of change in charge can be detected to detect contact. Alternatively, two flexible electrodes may be supported such that the distance between them is variable, and the capacitance existing between the electrodes may be detected to change due to the pressure at the time of contact.
[0057]
On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), the base 2 is provided with displacement detection sensors 30 and 31 for detecting the relative displacement amount with the sensing part 1. The displacement detection sensors 30 and 31 are light reflection type photo interrupters. This is because an optical pattern 35 is provided on the lower surface of the sensing part 1, and the phototransistor 34 reflects the light 33 emitted from the LED 32 to the optical pattern 35 on this surface as shown in FIG. It is something to detect. Thereby, a voltage change due to light shading obtained from the optical pattern 35 is detected by, for example, a collector output type circuit, and converted into a movement amount of the sensing unit 1 based on the frequency. If such a displacement detection sensor is installed in the X-axis and Y-axis directions, it is possible to detect the amount of movement of the sensing unit 1 that moves in a plane. This displacement signal is transmitted to the control device 11 so that the drive power supply 10 is controlled. The optical pattern 35 is generally a light and shade pattern at equal intervals, but may be a pattern in which checkered patterns are finely arranged or a ladder pattern.
[0058]
As another method of reading the optical pattern and detecting the movement amount, a method using laser speckle can also be adopted. This is because a fine uneven state is formed on the surface of the sensing part, a laser beam is applied to the surface to produce a light speckle pattern by interference, and the pattern is observed with a two-dimensional image sensor. The amount of movement is measured. In addition to the above method, it is also possible to provide a rotating body that contacts the sensing unit itself and detect the amount of rotation using an encoder. This method is similar to the mouse movement amount detection method.
[0059]
In the driving force generator as described above, the magnets 12, 13, 14, and 15 should have a large coercive force and residual magnetic flux density, and are made of rare earth neodymium magnets currently used for driving hard disks and the like. Is suitable, but other magnets may be used. The coils 16, 17, 18, and 19 generally use copper wires, but copper clad aluminum wires may be used to reduce their own weight. In this case, the weight can be reduced to 40% or less as compared with a single copper wire.
[0060]
Next, the operation of the information sensing device shown in FIG. 1 will be described.
The coils 16, 17, 18, and 19 operate based on Fleming's left-hand rule (current is the middle finger, magnetic field is the index finger, and the thrust is in the thumb direction). Considering the coil 16, as shown in FIG. 2, a current in the z-axis direction, which is the vertical direction of the base portion 2, passes through the current in the X-axis direction to generate thrust in the Y-axis direction. For this reason, when a clockwise current is passed through the coil 16, the coil 16 generates thrust in the + Y-axis direction. The direction of the thrust can be changed by changing the direction of the current, and the thrust can also be changed by making the current value variable.
[0061]
Similar to the coil 16, the coil 17 that generates thrust in the Y-axis direction may pass a current in the counterclockwise direction in order to generate thrust in the same direction as the coil 16.
Therefore, the coil 16 and the coil 17 can apply current so as to generate thrust in the same direction. As the method, the method of connecting both coils in series as one circuit is the easiest in mounting. As another method, the coils may be individually connected, and a current may be applied to each of the coils in a predetermined direction.
The coils 18 and 19 can also generate thrust in the X-axis direction with the same action.
[0062]
Furthermore, the direction in which the thrust is generated is not simply the X-axis or Y-axis direction, and for example, a force in a direction rotating about the Z-axis can be generated. In this case, if a clockwise current is applied to the coil 16 and a clockwise current is also applied to the coil 17, they attempt to move in opposite directions, and as a result, a rotational moment acts on the sensing unit 1. To do. In this case, if the same amount of current is applied with the sign reversed, it becomes a rotational force about the Z axis, but if the amount of current is changed between the coil 16 and the coil 17, the center of rotation is intentionally shifted. Can do.
[0063]
Such thrust in the X-axis direction and the Y-axis direction can be generated at an arbitrary timing by controlling the drive power supply 10 by the control device 11. Due to such thrust, the sensing unit 1 moves in various directions within the XY plane. Then, a receiver who makes his / her fingertip contact the sensor unit 1 can feel the movement of the sensor unit 1. Using this action, various virtual surface images can be reproduced. This example will be described later.
[0064]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing contact detection means used in the information sensing apparatus as described above.
Embedded in the surface layer 43 of the sensing part 41 is a light receiving element 44 that causes a change in resistance by receiving light 45a from the outside. Normally, in a state where a human hand or finger is not in contact, the light 45a from the outside is received and a non-contact state is detected. In addition, another light receiving element 46 is embedded in the base portion 42 at a position where it receives external light 45b under substantially the same conditions.
[0065]
In such a device, when the fingertip touches the sensing part 41, it is detected that the light receiving element 44 has become dark, and the other light receiving element 46 has not changed, so that the finger touches the sensing part 41. I understand that. When both the light receiving elements 44 and 46 detect darkness, it is determined that there is no light from the outside, and no malfunction occurs. Therefore, the drive unit is driven based on the signal when it is detected that the fingertip is in contact with the sensing unit 41, and the drive is performed based on the signal when it is detected that the fingertip is separated from the sensing unit 41. The drive power supply can be controlled to stop the operation.
[0066]
Next, the result of measuring the driving force by the coil and the magnet using the information sensing device shown in FIG. 1 will be described.
The size of each coil used in this experiment is 0.15 [mm] for the coil wire diameter and 1 × 2 [mm for the coil cross-sectional area. ² ], The vertical dimension is 16 [mm], and the horizontal dimension is 8 [mm]. The magnet is a neodymium magnet with a thickness of 2 [mm]. The results of measuring the driving force by these coils and magnets are shown in FIG.
[0067]
As shown in this figure, it can be seen that the driving force increases with linearity as the applied voltage increases. It can also be seen that a driving force of about 18 [gf] per 1 [V] is generated, and a driving force of about 90 [gf] is generated when 5 [V] is applied. When this is converted into a current value, the coil resistance is about 10 [Ω], so it is 0.5 [A], and the power is 2.5 [W].
With regard to this driving force, when the fingertip touches the sensory part with a certain degree of strength equal to or higher than that used to operate the keyboard and mouse operation buttons, the information sensor device applies 20-40 [gf It is confirmed that a sufficient in-plane displacement can be induced to the fingertip when a driving force in the in-plane (tangential) direction is applied. Therefore, it can be said that if the driving force is obtained, it is functionally sufficient as an information receiving device.
[0068]
FIG. 7 is a diagram for explaining a driving state of the sensing unit in the information sensing device.
This information sensing device supplies various currents controlled independently from the drive power supply 10 to the coils 16, 17, 18, and 19, and varies depending on the operation pattern, operation timing, displacement, and the like of the sensing unit 1. Information can be made to be perceived by a sensation person. For example, various analog waveforms shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D can be reproduced. FIG. 7 (a) shows an operation in which a finger rubs an object, FIG. 7 (b) shows an operation of tracing a smooth surface, and FIG. 7 (c) reproduces a feeling of tracing a rough surface. The waveform in FIG. 7D can be considered as a reproduction of symbolic information rather than reproduction of real tactile information. If these various tactile information waveforms are prepared as a new expression method that replaces the conventional Braille characters, they can be used as numerical values, symbols, and commands.
[0069]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a sense of shape is reproduced by the movement of the sensing unit 1.
The presence of the gap 53 is reproduced as a tactile sensation by tracing over the material information 50 composed of the plate 51 and the plate 52 arranged with a gap 53 as shown in FIG. In this case, the sensor unit 1 gives the fingertip the movement of the Lissajous trace waveform 54 shown in FIG. The fingertip is moved following the movement, but the two fingertips in the figure can make the fingertip feel a step difference. As a result, the existence of the gap 53 can be recognized by the close association with the image of FIG. 8A displayed on the screen.
[0070]
FIG. 9 is a diagram showing a single coil used in an information sensing device according to another embodiment of the present invention.
As can be seen from the cross-sectional view, the coil 70 includes a thick portion 70a having a small thickness and a portion 70b having a half thickness and a double width. By setting it as such a shape, it becomes possible to overlap a 1st coil group and a 2nd coil group by the thickness for one coil.
[0071]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an information sensing device according to another embodiment of the present invention, which is a usage example of the coil illustrated in FIG. 9.
This information sensing device is provided with four magnets 72, 73, 74, 75 on the base 62, and the sensing unit in which four coils 76, 77, 78, 79 are fixed to the upper part of these magnets. 61 is movably supported with respect to the base 62. These coils 76, 77, 78, and 79 have the same shape as that shown in FIG. 9, and as shown in FIG.
[0072]
At this time, if the width and thickness of the coils are uniform as shown in FIG. 2B, the coils 16 and 17 that are the first coil groups that generate a driving force in the Y-axis direction as they are, Any one of the coils 18 and 19, which are the second coil group that generates the driving force in the X-axis direction, is arranged in a different step. As a result, the gap between the coil and the magnet is different, and even if the same voltage is applied, a difference occurs in the driving force in the X-axis direction and the Y-axis direction. As a countermeasure, if the applied voltage is corrected in advance according to the driving direction, it is possible to balance both axial directions. In order to eliminate the difference basically, the first coil group and the second coil group Are preferably arranged in the same plane.
[0073]
In the apparatus shown in FIG. 10, since the coil thickness is changed at the portion where the coils 76, 77, 78, 79 overlap, as shown in FIG. Can be accommodated in the thickness of the single coil as a whole. The driving method of this driving force generator is the same as in FIG. 2, and the sensing part can be arbitrarily driven.
[0074]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing another example of a driving force generator that can be used in the information sensing device of the present invention.
This driving force generator includes, as magnetic field generating means, a magnet 82 with an S pole disposed at the top, and a magnet 83 with an N pole disposed at the periphery thereof. On these magnets 82 and 83, a sensing part 84 to which four coils 86, 87, 88 and 89 are fixed is supported so as to be movable with respect to the base part. The coils 86 and 87 and the coils 88 and 89 generate driving forces in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. This device is different from the device shown in FIG. 2 in that the coils arranged in the X-axis direction generate thrust in the X-axis direction, and the coils arranged in the Y-axis direction generate thrust in the Y-axis direction. This is the point. Also in such a driving force generator, the sensing part 84 can be arbitrarily driven by controlling the current applied to each coil.
[0075]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating another arrangement example of magnets and coils used in the driving force generation device.
FIG. 12 (a) shows the minimum unit of the driving force generator, in which one magnet 101 and two coils 102 that generate thrust in the X-axis direction and Y-axis direction are arranged on the upper part. is there. In FIG. 9B, two magnets 103 are arranged, and two coils 104 that generate thrust in the Y-axis direction are arranged in series in the same direction on top of these magnets, and thrust is applied in the X-axis direction. One generated coil is arranged. In FIG. 9C, three coils 106 are arranged in the upper part of the two magnets 105 with their coil centers shifted in the Y-axis direction instead of in series. As described above, various magnet and coil layouts can be applied. In addition, the thick arrow in each figure shows the direction of the driving force which each coil generates.
[0076]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating an arrangement example of magnets and coils in a driving force generator using a plurality of coils and magnets.
Here, the arrangement of the magnets 107 is made into 3 rows and 3 columns, and accordingly, the number of coils 108 through which a current crossing the magnetic field flows is increased. Functionally, a driving force equivalent to that of a large coil can be generated by increasing the number of small coils and arranging the magnets 107 and coils 108 in a matrix. Further, it can be considered that the distance from the magnet can be shortened as the coil can be made smaller and thinner, and the efficiency of the driving force can be improved. FIG. 14 shows an example in which the magnet 109 and the coil 110 are arranged in the middle of the arrangement portion of FIG. The thick arrows in FIGS. 13 and 14 indicate the direction of the driving force generated by each coil, and a driving force having an arbitrary direction and magnitude can be generated by controlling the current applied to each coil. it can.
[0077]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating another example of a driving force generator using a large number of coils and magnets.
In this apparatus, a large number of magnets 112 serving as magnetic field generating means are arranged in a matrix on a base 111, and a coil holding part 114 including four coils 113 is movably supported thereon. The coil holding portion 114 moves from one magnet to the adjacent magnet within a range where the magnets 112 are arranged in a matrix. In other words, by reversing the direction of the current flowing through the coil 113 in accordance with the time when the coil 113 is moved by the electromagnetic force and moved to the position where the magnetic field changes, the magnetic field generated by the adjacent magnet further continues. You can move. Therefore, as shown in FIG. 15, by arranging the magnets 112 so that the magnetic fields are alternately reversed, the coil holding part 114 can move continuously in a plurality of magnetic fields in a two-dimensional manner. Can be greatly increased.
[0078]
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing an information sensing device according to another embodiment of the present invention.
This information sensing device includes a plurality of sensing units 121 described so far, and senses information by tactile sense of a plurality of fingers. The sensing unit is arranged at a position where the tip of each finger comes. The tactile information is reproduced for each finger. In this way, by arranging a plurality of sensing units 121, driving the sensing unit with a time delay from finger to finger, and presenting information, the feeling that the object is passing under the finger Can be played. In addition, since the entire fingertip can be perceived with a single tactile information, more information can be transmitted.
[0079]
FIG. 17: is a block diagram which shows schematic structure of the information transmission system which is one Embodiment of the invention which concerns on this application.
In this information transmission system, a CPU 202 formed into a microcircuit, a main memory 203 corresponding to a ROM storing fixed information such as an OS and a RAM storing variable information, a flexible disk device, a hard disk device, a CD- An external storage device 204 including a ROM device, an MO device, an image display 205 for displaying an image such as a CRT or a liquid crystal, a keyboard 206 as an input means, a mouse, a touch pad (also referred to as a finger pad), a trackball, etc. Pointing means 207 that can move the pointer, an information sensing device 208 provided with a sensing unit 253, and a communication device 209 that communicates with the outside via a network are connected by a bus. And it is comprised so that communication with the information transmission system 210 provided with the other communication apparatus 211, CPU212, etc. is possible.
[0080]
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a perception operation unit including an information perception device used in the information transmission system and pointing means for moving a pointer on the display screen.
FIG. 18A shows a state before the operation, and the information sensing device 208 is supported by the support member 222 attached to the grip portion 223 so as to be elastically deformable. An input operation switch 224 and a signal processing circuit 225 are arranged below the information sensing device 208, and the information sensing device 208 is pressed in the direction of the arrow 229 as shown in FIG. Thus, the input operation switch 224 can be turned on / off to send the signal to the CPU side. In other words, it functions as a click button. A detection means 226 for detecting coordinate information is provided so as to be rotatable with respect to a base surface 228 such as a desk or a mouse pad, and the rotation information is sent to the CPU side by the processing circuit 227. As a result, the pointer on the display screen can be moved.
[0081]
Accordingly, the input operation switch 224, the signal processing circuit 225, the detection means 226, and the processing circuit 227 constitute the pointing means 207 shown in FIG. In this example, a contact rotation type coordinate input mechanism is shown. However, a non-contact type optical mouse may be used in which the base surface and the detecting means for optically detecting the density of the base surface to obtain the movement amount are used.
[0082]
FIG. 18C shows a state in which the operator senses a tactile stimulus according to the object on the finger. A wide range of pseudo-tactile stimuli can be applied in the in-plane direction of the surface in contact with the finger, that is, in the direction indicated by the arrow 230, from slow movement to high-frequency vibration depending on the object. Further, the input operation shown in FIG. 18B can be performed in this state.
[0083]
FIG. 19 is a block diagram showing a signal flow in the information transmission system. Hereinafter, the flow of signals will be described with reference to this figure.
In this information transmission system, a display information processing unit 248 is set in the CPU 202. Further, a signal for sequentially generating predetermined tactile information based on display information from the display information processing unit 248, boundary information on the display area such as a figure frame, a layout frame, and a window boundary, and coordinate information from the pointing means 207 A generation unit 247 is set. In addition, in response to the tactile information signal, the displacement / vibration frequency or the control gain to be driven for the information sensing device 208 including the driving force generating device 252 and the sensing unit 253 is calculated to obtain a driving signal. A control unit 246 for creating the above is set. Here, the signal is converted from digital information into analog voltage information via the A / D converter 245, and the driving force generator 252 is actually driven by the driving circuit 243. At this time, the displacement of the sensing unit 253 presenting tactile information is detected by the position sensor 251 and returned to the control unit 246 to perform feedback control.
[0084]
The coordinate information obtained from the pointing means 207 is displayed as display information by the CPU 202 and displayed on the image display 205 in the form of a pointer.
Display information processed by this system can also be input from an external computer via the communication device 209 as shown in FIG. Therefore, information that can be browsed and obtained on the Internet is also included in the objects displayed by this system. Furthermore, it goes without saying that content information distributed on a CD-ROM or the like can be input using the external storage device 204.
[0085]
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a usage example of the information transmission system using the sense of touch.
In this system, as shown in FIG. 20 (a), tactile information of an object 262 output to an image display 205 of a computer is obtained using a perception operation unit 242 provided with an information perception device 208. is there. The amount of movement of the sensory operation unit 242 is performed by a method similar to the known method of detecting the amount of movement of the mouse, and the amount of movement is displayed as the amount of movement of the pointer 263 in the display 205. Then, when the pointer 263 scans or traces the target information, the information receiving device 208 is driven in synchronism with it, and the rough feeling or unevenness of the target 262 is reproduced by the movement of the receiving unit. Is. The object 262 is not particularly limited to those having a characteristic in the surface state, and a pattern such as characters and symbols can be recognized with a feeling of tracing by guiding the fingertip with the information sensing device 208. Can also be used.
[0086]
FIG. 20B shows an example in which the tactile information of the object displayed on the image display 205 is reproduced. As the object 262, a material in which a large number of fine convex portions 265 are arranged on the surface is assumed. is doing. FIG. 20C is a partial cross-sectional view of the object 262. When the pointer 263 is traced on the reproduction surface of the object 262, each time the pointer 263 reaches the convex portion 265, the pointer 263 and the sensing unit try to move around to avoid it. Or it is also possible to give a sense of resistance to the sensitive part so as to get over the convex part 265 with some resistance. This delicate detouring operation and overriding operation of the fingertip can be recognized by the movement of the information sensing device 208.
[0087]
FIG. 21 is a flowchart for explaining an operation procedure using the information transmission system.
In this system, an operation will be described as an example in which the user grasps the sensory operation unit 242 and moves the object 262 displayed on the image display 205 with a pointer. The right side in FIG. 21 shows the flow of the user's operation, and the left side shows the state of the information transmission system.
[0088]
“Operation start” 280 is a stage in which the user starts the operation with the sensory operation unit 242. “Move pointer” 281 is a stage in which the user moves the pointer for displaying the position on the screen by the moving operation (282) of the pointing means and moves toward the target image portion. The sensor unit 253 does not operate.
[0089]
Then, by “put in the image plane” 283, the computer recognizes that the pointer position has entered a specific boundary area from the position coordinates of the pointer, and enters the state of “pointer shape change” 284. This is to change the shape of the pointer, which is a normal mark (eg, arrow), to another form (eg, finger shape) so that the CPU can visually recognize that it has entered the area where tactile stimulation is presented. It is.
[0090]
At the same time, “the information receiving device is driven to move in a plurality of directions corresponding to the image” 285 is entered, and driving vibration and displacement are applied to the receiving unit 253 corresponding to the uneven expression image of the object. This driving state continues while the pointer moves in the corresponding image area. Accordingly, the user can receive the tactile information on the finger while tracing the image information with the pointer (286). When the user moves the pointing means and the pointer on the screen moves out of the image area (287), the presentation of the tactile sensation is terminated (288).
[0091]
In addition, by connecting this information transmission system to an information processing device at a remote location by communication means, the same tactile information can be presented at multiple locations, or the movement of the information sensing device can be transmitted from a distance by communication means. The operator can obtain tactile information of the object at a remote place.
The power for driving the sensing unit may be supplied from the connected computer side. However, in the case of wireless connection, it is better to incorporate a power source such as a battery in the information sensing device.
[0092]
FIG. 22 shows another embodiment of the information transmission system according to the present invention, which is an information transmission system having a different use from the presentation of rough feeling and stiffness of target information. That is, the information sensing device according to the present invention is used to output character information and symbol / code information to the fingertip.
In this information transmission system, a sensory operation unit 320 is connected to an information processing device 319, and a CD-ROM drive that is an external storage device is incorporated in the information processing device as storage means. The haptic information signal is read from the CD-ROM 322 into the main storage device of the information processing device 319. And there exists the sensory part 321 by which a finger is mounted in the outer surface part of the sensory operation part 320, and if a finger | toe is put here and the presentation start button 323 is turned ON, this sensory part 321 will be a predetermined position. It operates based on the data and its travel time, and transmits information 324 to be output to the operator's finger by movement. The operator can recognize a character or a code by a tactile stimulus set in advance by tactile information reproduced on the fingertip in time series. You can also repeat as many times as you like.
[0093]
In this case, the storage means need not be a CD-ROM, and may be a magnetic disk, smart media, magnetic card, or a storage code printed on various media such as paper or a card such as a barcode. Absent.
Furthermore, in this embodiment, in addition to the output together with the visual information on the display, the sensing part can be operated even without the display, and various information can be recognized without depending on the visual sense. Become.
In addition, the tactile sensation information signal can also be obtained from a remote location by communication, and in that respect, two operators can exist at different locations and communicate with each other. I can do it. In this case, since this information transmission system can also serve as an input means for transmitting tactile information, that is, a means for inputting movement information of the fingertip, for example, the operator A moves the sensory part with his / her finger, The movement information is transmitted, and it becomes possible for the operator B to receive the movement with a finger at another place.
[0094]
FIG. 23 is a partially enlarged view showing the operation of the information transmission system shown in FIG. 22, and is an operation example when the alphabet letter “A” is recognized by the fingertip. FIG. 23A shows that when the sensor unit 321 is at the home position 330, writing of “A” is started. First, as shown in FIG. 23 (b), the sensitive part is moved to a position 331 where the reference point is at the apex of “A”, and from here, as shown in FIG. 23 (c), to the position 332 where the left oblique line is traced. Moving. After all the tracing operations are completed in this manner, the home position is returned to and the operation for the next information is started. At this time, there are a process of tracing a line existing as a character and a process of moving from one line to the next line. In order to distinguish this, the moving speed of tracing the line is changed between the two, or a line existing as a character is detected. In this case, the distinction becomes clear by changing the tactile stimulus such as superimposing a minute vibration.
[0095]
FIG. 24 shows another embodiment of the invention according to the present application. In this information transmission system 300, a display 301 as a display means and an information sensing device 302 are connected to a personal computer main body 303. FIG. The information sensing device 302 is integrally formed with a mouse portion 304 that is a pointing means. This information transmission system presents a tactile sensation to the information receiving device and displays the tactile sensation as visual information on a graphic user interface screen 305 (hereinafter abbreviated as GUI). It is something that can be done.
[0096]
This information transmission system operates as follows.
When the cursor 310 is on the GUI screen and is overlaid on certain image information (in this case, the icon diagram), the tactile force signal is driven from the relationship between the image information and the cursor coordinates so that the overlap can be recognized by touch. The information receiving apparatus 302 is driven corresponding to a pseudo tactile sense.
In this case, it is possible to give the fingertips a pseudo rough feeling to get over the icon so that the icon has a thickness in the height direction. In addition, when clicking on an icon to move a location, it is also possible to give the icon a sense of inertia, and this value may be variable in relation to the size of the file capacity, for example. .
At the same time, the tactile stimulus generated by providing the state display unit 306 on the display 301 is also visually expressed as a displacement amount, a speed, an acceleration, or a function thereof.
[0097]
FIG. 25 is an enlarged view of the status display unit 306 of FIG. 24, and displays the amount corresponding to the virtual icon height as a bar graph so that the length of the bar 307 becomes variable over time.
[0098]
FIG. 26 shows another example of the status display, in which the virtual unevenness amount is expressed as a bar graph 308 when the image that outputs the tactile stimulus has virtual height information. .
[0099]
FIG. 27 is another example of the status display unit. The driving force generated by the information sensing device is represented by an arrow shape 309, and the color of the arrow is changed by increasing or decreasing the force in the x and y directions. When the cursor is at a position not related to the tactile force display object on the displayed screen, the arrow on the state display section does not change.
[0100]
FIG. 28 is an enlarged view of a pointer (cursor) in another embodiment of the status display unit. This is a state in which a state display unit 311 is added to the cursor 310 itself in FIG. 24, and the reaction force to be felt when the center of the pointer approaches, overlaps, or intersects with an object having tactile sensation information. It is expressed as a change in the color of the arrow provided in
[0101]
Next, the display method of the arrow in FIG. 28 will be described.
FIG. 29 is a diagram illustrating a case where the arrow shown in FIG. 28 changes. This figure shows a case 313 where the pointer moves from the upper right 313 and overlaps the displayed object 312. In this case, since the touch stimulus in the horizontal direction of the screen and the touch stimulus in the vertical direction of the screen are combined, both the horizontal and vertical arrows are colored as shown in FIG. The direction of the four arrows indicates the plus or minus direction of each axis.
[0102]
FIG. 30 is a schematic diagram illustrating tactile sensation presentation associated with a homepage on the Internet in the information transmission system according to the present invention. On the Internet, hyperlinks (also simply referred to as links) are usually set for related documents and related URLs using hypertext. The list in the figure is HTML (Hyper Text
Markup Language) document.
[0103]
Looking at recent homepages here, recent pages have a large amount of text and image information posted, and many have links in various places. And if the text is densely posted (especially English pages often have small fonts), moving the line of sight and reading the document was a factor in eye fatigue and stress. In particular, when it is desired to determine whether or not there is a link destination in a specific word or image, it is necessary to concentrate on the line of sight because it can be recognized only when the shape of the cursor changes.
In this embodiment, such problems of the prior art can be solved. When the cursor is placed on a phrase (underlined for convenience) shown in FIG. The device is designed to provide tactile stimulation. .
[0104]
FIG. 31 shows a region to which tactile stimulation is applied in the example of FIG. When entering the presenting area (400), (401), (402) of the phrase with the link, the information receiving device gives a tactile stimulus. Then, depending on the phrase, for example, by making a difference in advance between how to move the tactile stimulus in the case of product information (401) and how to move in the case of linking to personal information or contact address (402), It is possible to make a variety of information discrimination.
[0105]
In addition, when the cursor is likely to deviate from the region surrounding the above phrase, for example, when approaching the boundary of the region, the link information can be changed by changing the moving amount or moving speed of the sensing unit of the information sensing device. The user can recognize the existence range of As a result, not only can the cognitive efficiency be improved, but it can be applied as a human-friendly interface that can reduce stress without relying solely on vision.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, in the information sensing device of the present invention, the driving force generation device guides the moving direction of the hand or finger, and simultaneously presents tactile information to a fingertip or the like that is a typical receiving organ of the hand. be able to. Accordingly, the present invention has an effect that information can be passively acquired by placing the finger, as compared with the prior art in which the finger is only actively moved.
And since it gives a tactile sensation to the sensitive part of the fingertip, it can make the user feel a rich tactile feeling despite the small movement, while high frequency vibration is required because only a small movement is necessary. However, the sensory part can be displaced, enabling a variety of expressions.
[0107]
In addition, by combining the magnetic field generating means and the coil to form a driving mechanism for the sensing part, small and thin information that cannot be achieved in size with conventional rotary motors and arm-type transmission mechanisms. A sensory device can be realized, and a tactile sensation can be presented to the fingertip.
This makes it possible to add the information sensing device according to the present invention as a new function to the buttons and switches of the input device used in the past, and as a result, a new utility of bidirectionality that has not existed in the past. An information input / output device having
[0108]
In the information transmission system of the present invention, a two-dimensional tactile stimulus is applied to display information of a wide area displayed on the image display while using a relatively small area information sensing device on which a fingertip or the like is placed. Can be presented. Then, tactile sensation information corresponding to the feeling of unevenness or rough slipping can be given as a reaction force stimulus to the fingertip by freely displacing the fingertip in two dimensions. For this reason, various tactile sensation information can be reproduced more accurately by combining not only simple vibration as in the prior art but also slow displacement tracing motion and high-frequency vibration.
[0109]
Also, by providing the information sensing device and the input means in the same sensing operation unit, the user can perform a bidirectional operation without replacing his / her finger. In addition, by connecting communication means, it is possible to operate a tactile information sensing device based on information transmitted from a remote place, and it is also possible to transmit tactile information between persons at remote locations It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an information sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a driving force generator used in the information sensing device shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view showing a contact detection sensor used in the information sensing device shown in FIG. 1;
4 is a schematic configuration diagram showing a displacement detection sensor used in the information sensing device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of a contact detection sensor used in the information sensing device shown in FIG. 1;
6 is a graph showing a relationship between a voltage applied to a coil of the drive generator shown in FIG. 2 and a driving force.
7 is a diagram showing an example of an operation of reproduction by a sensing unit of the information sensing device shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a sense of shape is reproduced by the information sensing device shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram showing another example of a coil used in the driving force generator shown in FIG.
FIG. 10 Driving force generator It is a schematic block diagram which shows the other example.
FIG. 11 Driving force generator It is a schematic block diagram which shows the other example.
FIG. Driving force generator It is a schematic block diagram which shows the example of arrangement | positioning of the magnet and coil which are used in FIG.
FIG. 13 Driving force generator It is the schematic which shows the other example of arrangement | positioning of the magnet and coil which are used in FIG.
14 is a schematic view showing a modification of the arrangement of magnets and coils shown in FIG.
FIG. 15 Driving force generator It is a schematic block diagram which shows the other example.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing an information sensing device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a schematic configuration of an information transmission system according to an embodiment of the present invention.
18 is a schematic configuration diagram showing a perception operation unit used in the information transmission system shown in FIG.
19 is a block diagram showing a detailed configuration and signal flow of the information transmission system shown in FIG.
20 is a schematic diagram showing an example of use of the information transmission system shown in FIG.
FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the information transmission system shown in FIG.
FIG. 22 is a schematic configuration diagram showing another example of the information transmission system according to the present invention.
FIG. 23 is a schematic diagram illustrating functions of the information transmission system in FIG. 22;
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing another example of the information transmission system according to the present invention.
25 is a schematic diagram showing a state instruction unit of the tactile force sense presentation device shown in FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a schematic diagram showing another embodiment of a state instruction unit.
FIG. 27 is a schematic diagram showing still another embodiment of a state instruction unit.
FIG. 28 is a schematic diagram showing an embodiment in which a state instruction unit is provided in the pointer unit.
FIG. 29 is a schematic configuration diagram illustrating a display method of a state instruction unit.
FIG. 30 is a schematic view showing an example of an Internet homepage displayed on the display of the information transmission system according to the present invention.
FIG. 31 is a schematic diagram showing a tactile information presentation area of the Internet homepage shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,41 Sensitive part
2,42 base
3 Elastic members
10 Drive power supply
11 Control device
12, 13, 14, 15, 72, 73, 74, 75, 82, 83 Magnet
16, 17, 18, 19, 70, 76, 77, 78, 79 coils
21, 43 Surface layer of sensing part
22, 23 Sliding part
26 Pressure sensing part
27 Pressure-sensitive conductive rubber
28, 29 Conductive plastic layer
30, 31 Displacement detection sensor
32 LED
33 light
34 Phototransistor
44, 46 Light receiving element
51,52 board
53 Clearance
54 Trace Waveform
55 Discontinuities
86, 87, 88, 89 coils
101, 103, 105, 107, 109 magnet
102, 104, 106, 108, 110 Coil
111 base
112 magnet
113 coils
114 Coil holder
121 Sensitive part
222 Support member
223 gripping part
224 Input operation switch
225 Signal processing circuit
226 detection means
227 Processing circuit
228 Base surface
229 Arrow indicating the pressing direction
230 Arrow indicating vibration direction
262 Object
263 pointer
265 Convex
300 Information transmission system
301 display
302 Information sensing device
303 PC
304 Mouse part
305 Graphic user interface screen
306 Status display
307 bar
308 Bar graph
309 Status display part
310 cursor
311 Status display section
312 Object
313 Pointer movement direction
319 Information processing apparatus
320 Sensitive operation part
321 Sensory part
322 CD-ROM
323 Presentation start button
324 output information
330 Moving part home position
331 Position where the reference point overlaps the vertex of “A”
332 Position to trace left diagonal line of “A”
400 Area where hypertext company information is linked
401 Area where hypertext product information link is set
402 Area where hypertext personal information link is set

Claims

A sensing part on which a fingertip is placed and supported so as to be movable in a direction substantially parallel to the contact surface of the fingertip;
A signal input unit to which an operation signal including information indicating the displacement direction of the sensing unit is input;
A drive unit that moves the sensor unit in response to the operation signal input to the signal input unit;
The sensitive part can be moved simultaneously in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other,
The operation signal includes a component in the X-axis direction and a component in the Y-axis direction that are independent from each other,
The driving unit applies a driving force so that the movement of the sensing unit becomes a predetermined displacement amount, a moving speed, or a moving acceleration, or these change with time. Yes,
The operation of the sensing part moves in a direction in which the placed finger is bent and a direction in which a finger that is perpendicular to the finger is shaken, and performs an operation of imparting a tactile sensation at the moved position. Information sensing device.

The information receiving sensitivity according to claim 1, wherein the receiving portion is supported so as to be movable with respect to a base portion held by a hand including a finger placed on the receiving portion. apparatus.

The drive unit is a signal conversion unit that converts an operation signal input to the signal input unit into a signal that controls driving of the drive unit; and the drive unit receives the drive signal, and the sensor unit receives the drive signal. The information sensing apparatus according to claim 1, further comprising a driving force generation unit that applies a moving force to the head.

The information sensing apparatus according to claim 1, wherein the signal input unit is wired to a separate device that can be separated, and at least the operation signal is input from the device.

The information sensing apparatus according to claim 1, wherein the signal input unit is wirelessly connected to a separate device that can be separated, and at least the operation signal is input from the device.

The information receiving apparatus according to claim 1, further comprising: a position information input unit that acquires position information in accordance with a user operation; and a signal output unit that outputs the position information to an external device. .

The sensing part is supported so as to be movable with respect to a base part gripped by a hand on the side including a finger placed on the sensing part,
The base is supported on a flat surface so as to be movable along the flat surface;
Position information input means for acquiring position information based on an amount by which a user moves the base along a flat surface;
The information receiving device according to claim 1, further comprising a signal output unit that outputs the position information to an external device.

Displacement detecting means for detecting the displacement of the sensitive part or the part of the part linked to the displacement of the sensitive part over time when the sensitive part is moved by the action of the fingertip based on the will of the user The information receiving apparatus according to claim 1, further comprising: a signal output unit that outputs displacement information acquired by the displacement detection unit.

The drive unit is
Magnetic field generating means for generating a magnetic flux in the Z-axis direction of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, each orthogonal to each other;
A first coil group including a magnetic flux generated by the magnetic field generation means, and one or more coils arranged so that a part of the winding crosses the X-axis direction;
A magnetic flux generated by the magnetic field generating means, and a second coil group including one or more coils arranged so that a part of the winding crosses the Y-axis direction,
A driving current is supplied to the first coil group and the second coil group according to the operation signal,
The sensing part is connected to the first coil group and the second coil group so as to be displaced based on displacement of the first coil group and the second coil group due to the supply of the driving current. The information sensing device according to claim 1, wherein

The coil included in the first coil group and the coil included in the second coil group are arranged so as to cross a magnetic flux generated by a common magnetic field generating unit. Information sensing device described in 1.

An information sensing device according to claim 1;
An information transmission system comprising: an information processing device that outputs the operation signal input to the information sensing device via the signal input unit.

An information sensing device according to claim 6;
An information processing device that receives the position information output from the information sensing device via the signal output unit and outputs the operation signal corresponding to the input position information to the information sensing device. An information transmission system characterized by comprising:

Based on an instruction of information output from the information processing apparatus, a display device that displays information whose position is set in advance is provided.
The information processing device displays a pointer at a position corresponding to the position information on the display screen of the display device, and corresponds to a relationship between the display position of the pointer and the display position of the information for which the position is set. The information transmission system according to claim 12, wherein the operation signal is output.

The information processing device receives the operation signal to be output to the information sensing device and the information to be displayed on the display device in association with the operation signal from another information providing device connected to the network via the network. The information transmission system according to claim 13, wherein the information transmission system is input.

The information processing device displays a visualized display corresponding to the magnitude, speed, or acceleration of the displacement of the sensing unit driven by the operation signal on the display device simultaneously with the operation of the sensing unit over time. The information transmission system according to claim 11, wherein the information transmission system is displayed.

An information providing apparatus connected to the information processing apparatus via a network;
The information providing apparatus includes storage means for storing predetermined information associated with the operation signal;
The information transmission system according to claim 11, further comprising a transmission unit configured to transmit the predetermined information from the storage unit to the information processing device in response to a request from the information processing device.