JP4737623B2 - 触覚提示装置、その方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は人間が対象物をある部位でなぞる時、１次元もしくは２次元的に、任意の凹凸面や連続的な直線や曲線の触覚、つるつるやざらざらといったテクスチャ（表面の粗さ）の触覚、粘性や弾性の触覚、を人間に前記の部位を通じて知覚させる装置、その方法およびそのプログラムに関するものである。

従来の技術では、仮想の物体の硬さ、硬い壁の表面や水の濃厚な抵抗の感覚をコンピュータが作り出す装置として非特許文献に示されている装置が存在した。この装置は指に特定の装備を装着し、この指に非連続的に触覚を与えるものである。
ｈｔｔｐ：／／ｎｉｈｏｎｎｂｉｎａｒｙ．ｃｏ．ｊｐ／ｖｉｒｔｕａｌ／Ｐｈａｎｔｏｍ／に開示されている日本バイナリー社のＰＨＡＮＴｏＭ Ｐｒｅｍｉｕｍ ３．０

しかし、この従来の装置では、（１）指に特定の装置を装着して、使用しなければならず、ユーザにとって面倒であること、（２）装置を装着した指に点として触覚を与えるため、連続的な線による形状等の再現が困難であり、用途が狭まること、という問題点があった。

この発明によれば、ステージ特定の１次元または２次元に移動するステージ上に対象物が乗せられ、その対象物は人間の部位によってなぞられるものであり、上記なぞっている部位に与えたい知覚が入力部に入力され、入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータがパラメータ生成部により生成され、上記パラメータ生成部により生成されたパラメータより、上記ステージの運動が制御部により制御される。

以上の構成は、情報提示のユーザの部位が運動するのと同時に、部位に接触している対象物が運動を起こしても、ユーザは対象物が動いたことに気づかないという触覚の錯覚現象を利用している。そして、対象物は同一物であるが、ステージの移動状態に応じて、対象物が本来持つ物理的値と異なる知覚が上記部位に与えられる。これにより、（１）一定の凹凸面の長さ、有限の長さの直線や曲線の触覚（２）一定の荒さ、つるつるさであるテクスチャの触覚（３）一定の粘性の力学特性の触覚（４）一定の弾性の力学特性の触覚（５）一定の粘性や弾性を複合させた力学特性の触覚、を対象物が触れているユーザの部位に与えることが出来、当該部位には、特定の装置を装着しなくともよい。またこの触覚は連続的かつ１次元的または、２次元的に与えることが出来る。

以下では、大きく分けて５種類の触覚、つまり上述した（１）〜（５）の触覚をユーザに与えることが出来る。そして、以下の実施形態の説明では、（１）一定の凹凸面の長さ、有限の長さの直線や曲線の触覚、（２）一定の荒さ、つるつるさであるテクスチャの触覚、（３）一定の粘性の力学特性の触覚、（４）一定の弾性の力学特性の触覚、（５）一定の粘性や弾性を複合させた力学特性の触覚、の５種類の触覚をそれぞれユーザの部位に与える各場面に分けて説明する。
また、これらの触覚を与える実施例においては、制御パラメータを取得するため、テーブルを予め作成する実験を行う。この実験は、基本的に、以下の手順に基づいて、行う。

（手順１）知覚させたい触覚についてその大きさが異なる複数の標準片を用意し、当該複数の標準片のうち、ランダムに選ばれた１つの標準片を被験者が、例えば指でその標準片の上面をある一定のリズムでなぞり、その感触を覚えておく。選ばれた標準片がどのようなものかを被験者は知らないが、この実験装置自体はわかるようにしてある。
（手順２）次に、１種類のデバイスを用意し、１次元的にもしくは、２次元的に移動させることが出来るステージの上に前記デバイスを乗せ、被験者が（手順１）で述べた同じリズムで、その上面をなぞり、（手順１）と同じ感触になるまで、ステージの速度等を変更させる。同じ感触と感じた時点で、ステージの速度等のデータとそのときの標準片自体の触覚の値をデータ記憶部に記憶させ、テーブルの１データとして作成していく。なお、パラメータ生成部に記憶させるデータは、実施例によって変更するものとし、ステージが動く様子は、被験者からは見えず、その音も聞こえないようにする。

（手順３）残りの標準片についても、ランダムに選び出し、（手順１）（手順２）を繰り返し、テーブルを作成していく。
また、以下の全ての実施例において、人間の部位は人間の指とし、上述した計測情報をテーブルして、説明する。なお、人間の部位は指に限らず、人間の足、頬などでもよい。
実施例１’
実施例１’では一定の凹凸面において、任意の長さの触覚をユーザに与える実施例に使用するテーブル作成の実施例を説明するが、その前にこの実施例で利用される錯覚現象を以下に説明する。

図１（Ａ）に示すように、指１０４を速度Ｖ_ｆで移動中に、この指１０４が指腹下部でなぞっている対象物１０６を、速度Ｖ_Ｔで指の移動方向と同じ方向に移動させる。ただしＶ_ｆ＞Ｖ_Ｔとする。すると、その人間に動く様子が見えず、その音も聞こえないならば、指が対象物１０６の端ａからもう一方の端ｂに到達するまでの指の移動距離が増加し、知覚させる長さが長くなり、すなわちその人間は対象物１０６の実際の長さよりも長く感じることになる。何故なら、接触している人間の指１０４が移動するのと同時に、対象物１０６が運動を起こしても、人間は、対象物１０６が動いたことに気づかないという触覚の錯覚現象が利用されているからである。

逆に図１（Ｂ）に示すように、指１０４を速度Ｖ_ｆで動かし、指１０４の移動方向と反対方向に対象物１０６を速度Ｖ_Ｔで動かすと、指１０４が対象物１０６の端ａからもう一方の端ｂに到達するまでの移動距離が短縮され、知覚させる長さが短くなり、すなわちユーザは対象物の実際の長さよりも短く感じることになる。この現象を利用して、本願発明の実施例１’を以下に説明する。なお、下記の実施例１に示す任意の長さをユーザに与えるために利用する計測情報（テーブル）を生成することが、実施例１’の目的であることに注意されたい。

（手順１）本願発明の実施例１’を図２に示す。ステージ装置１００_Ｌはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検証部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２で構成されており、入力部１２９_Ｌは、標準片長さ入力部１３２、書き込み指令部１３６、デバイス長さ入力部１３３、操作部１３０_Ｌにより構成されている。複数の例えば５つの標準片２００_１〜２００_５を用意する。これら標準片は長方形状であり、上面に凸部分２００ａが形成されており、それぞれの標準片の素材、長さ、凸部分２００ａの高さ、は同じであるが、各々の凸部分２００ａの長さがＬ_ＳＡ、Ｌ_ＳＢ、Ｌ_ＳＣ、Ｌ_ＳＤ、Ｌ_ＳＥと互いに異なっている。これらの中から使用する標準片を選択するのであるが、選択する際に、ランダムに選ぶものとし、選ばれた標準片を例えば、２００_１とする。この選ばれた標準片２００_１上に、被験者の指１０４を置き、標準片の凸部分２００ａを指腹下部で、なぞり動作を行う。一定の速度でなぞり動作を行うために、メトロノーム２０２が提示する任意のリズムで標準片２００_１の端から端まで、往復させる。この動作により得られる感覚、この例で長さを被験者本人が覚えておく。

（手順２）次に、標準片と同様に上面が凸部分１０５ａを備え、標準片本体と同じ素材、長さであり、凸部分１０５ａの長さのみが違い、その長さがＬ_Ｄであるデバイス１０５を、ステージ１０２上に固定して置く。なお、デバイス１０５は標準片と違い、この１種類のみしか使用しない。デバイス１０５の上面を被験者の指１０４の指腹下部で、凸部分１０５ａをさわり、標準片の時と同様、（手順１）で設定した同じリズムでデバイス１０５の端から端まで、なぞり動作を行う。図３にこのなぞり動作の詳細を示し、（Ａ）は正面から見た図、（Ｂ）は上から見た図である。ステージ１０２上のデバイス１０５はデバイス可動範囲ｘ内であれば移動でき、指１０４の指移動可範囲ｙはデバイス１０５本体の長さ、つまりステージ１０２の移動方向の長さと同値である。ステージ１０２の速度は、変更することが可能であり、変更の経過は以下で述べる。（手順１）で覚えた感覚、つまり長さと比較して、長いと感じた場合は、入力部中１２９中の操作部１３０_Ｌの、「長」ボタン１３０_ａを、短いと感じた場合は「短」ボタン１３０_ｂを押す。「長」ボタン１３０_ａが押されると、ステージ１０２の移動速度が一定値だけ速く制御され、「短」ボタン１３０_ｂが押されるとステージ１０２の移動速度が一定値だけ遅く制御される。（手順１）で覚えた感覚（長さ）とデバイス１０５のなぞりにより与えられる感覚（長さ）が同じと感じるまで、（手順２）を繰り返す。なお、ステージ１０２が動く様子は被験者からは見えないようにし、音も被験者に聞こえないようにした。

（手順３）上記ランダムの選択により残り４つ標準片２００_２〜２００_５も１つが選ばれる毎に、（手順１）〜（手順２）を繰り返す。
次に、ステージが動く構成、データ記憶部にデータが記憶される構成を説明する。なお、以下の説明では簡略化のため、標準片の凸部分２００ａの長さ、デバイスの凸部分１０５ａの長さをそれぞれ、標準片の長さ、デバイスの長さと言及する。
まず部位位置検出部１１４により、被験者の指１０４の座標情報を取得し、その座標情報から、部位速度計算部１１８で、時間微分することにより指１０４の速度Ｖ_ｆを求める。

一方（手順２）で述べたように、デバイスなぞり動作時に、入力部１２９の操作部１３０から、長いと感じた場合は、「長」ボタン１３０_ａを押し、短いと感じた場合は「短」ボタン１３０_ｂを押す。そのボタン操作を基に速度係数生成部１３２間の速度係数が所定値から加算または減算され、その結果更新された速度係数ｅが出力される。部位速度計算部１１８により求められた速度Ｖ_ｆと当該速度係数ｅを乗算部１１７により乗算してステージ１０２の更新すべき速度指令を求める。つまり指の速度Ｖ_ｆに対し、速度係数ｅが乗算されて指の速度Ｖ_ｆとステージの速度Ｖ_ｓとの相対速度が更新されることになる。この速度指令がモータ駆動部１０８に入力され、この速度指令に基づき、モータ１１０が駆動され、モータ１１１の回転運動が運動変換部１１２で直線運動に変換され、ステージ１０２が更新された速度で移動する。ボタン１３０_ａ、ボタン１３０_ｂの繰り返し操作により、デバイスなぞり動作時に、標準片なぞり動作時に得た感触（長さ）と、同じ感触（長さ）が与えられるようにする。

一方、例えば、エンコーダのようなステージ位置検出部１１１により、ステージの座標情報を検出し、その座標情報をスタージ速度計算部１１３により時間微分することにより、ステージの速度Ｖ_ｓを求める。部位速度計算部１１８で求められた被験者の指の速度Ｖ_ｆとステージ速度計算部１１３により求められたステージの速度Ｖ_ｓの比、例えば、Ｖ_ｓ／Ｖ_ｆが速度比計算部１１５により、計算される。
また、被験者の指１０４でなぞった標準片の長さＬ_ａを、図示していないランダム選択手段が選択した標準片の長さが標準片長さ入力部１３２を通して入力しておく。そして、（手順２）で述べたように、操作部１３０_Ｌよりのステージの速度Ｖ_ｓの調整を繰り返し、標準片２００_１をなぞった時の感触（長さ）と、デバイス１０５をなぞった時の感触（長さ）が同じと感じれば、被験者は、書き込み指令部１３６を操作し、書き込み指令信号を生成させ、データ記憶部１３４に標準片長さＬ_ＳＡと速度比計算部１１５よりの速度比Ｖ_ｓ／Ｖ_ｆが記憶される。

なお、このようにして得られたデータが正しいものであることを確認するため、予め被験者の指でなぞって得られたデバイスの感覚長さＬ_Ｄをデバイス長さ入力部１３３から被験者等が入力しておく。そして、デバイスの長さＬ_Ｄは長さ比計算部１２６に入力され、データ記憶部１３４よりの標準片の長さＬ_ｓも、長さ比計算部１２６に入力され、デバイスの長さＬ_Ｄと標準片の長さＬ_ｓの比、例えば、Ｌ_ａ／Ｌ_Ｄが計算され、長さパラメータ生成部１３８_Ｌに入力される。また、速度比Ｖ_ｓ／Ｖ_ｆは、直接、長さパラメータ生成部１３８_Ｌに入力され、長さ比と、速度比が記憶される。

また、被験者が複数人いる場合は、指をなぞる速さや標準片から得る感触と、デバイスから得る感触が同じと感じる感覚にも個人差があるので、速度比にもばらつきが生じる。その場合は、特性速度比計算部１３７により、例えば、速度比の平均値を計算して、その値を速度比として長さパラメータ生成部１３８_Ｌに記憶させるようにしても良い。
これらの処理を他の残りの標準片でも行い、各々のデータをデータ記憶部１３４、長さパラメータ生成部１３８_Ｌにてグラフ化し、これらをそれぞれグラフＡ、グラフＢとする。

ちなみに、男性被験者３名で、年齢はそれぞれ２６歳、２６歳、３１歳であり、５種類の標準片の凸部分２００ａの長さが１５、２０、３０、４０、５０ｍｍの５個の標準片をランダムに使用し、凸部分１０５ａの長さを３０ｍｍのデバイス１０５を用い、それぞれの凸部分１０５ａの高さを０，５ｍｍ、標準片、デバイスそれぞれ本体の長さ１００ｍｍ、ＳＥＩＫＯ社製メトロノームＳＱ７０のテンポ１２０の場合で実験を行った。その結果の、グラフＡは図４Ａ、グラフＢは図４Ｂとなった。図４Ａのグラフの縦軸はＶ_ｓ／Ｖ_ｆで表される速度比、横軸は標準片の長さを表している。各プロットはそれぞれの被験者の平均を表し、エラーバーは分散を表している。３人の被験者のデータをみやすくする（特に分散）ため、３人の横軸をわずかにずらしてプロットした。３人のデータとも、標準片の長さが大きくなるに従って、調整されたステージの速度比が大きくなり、凸部分の知覚長さが長くなっていることが分かる。

図４Ｂのグラフは縦軸は、標準片の凸部分の長さ（以下、標準片の長さと示す）と、デバイスの凸部分の長さ（以下、デバイスの長さと示す）との比Ｌ_ａ／Ｌ_Ｄ、横軸は、上述した速度比Ｖ_ｓ／Ｖ_ｆである。このグラフはステージの速度比と知覚される凸面の拡大率、つまり、各標準片の長さをデバイスの長さ３０ｍｍで割った値をプロットした。○、△、×はそれぞれの被験者の平均を表し、点線は理想的に予想される値を結んだものである。
以下で説明する実施例１は、パラメータ生成部により生成されたグラフＢをテーブルのような計測情報として使用し、ユーザが希望した長さの触覚を与えるための速度を、この計測情報を基に求め、この速度で、ステージを移動させ、ステージ上の対象物の長さをユーザにあたかも所望した長さに感じさせるというものである。

実施例１
任意の長さの触覚をユーザに与える触覚提示装置を図５に示す。なお、この実施例を含む以下の全ての実施例において、同一機能構成部分には同一参照番号を付ける。ステージ装置１００_Ｌはモータ駆動部１０８、モータ１００、運動変換部１１２、ステージ１０２で構成され、制御部１１６_Ｌは、部位速度計算部１１８、更新速度計算部１２０により構成されている。
ステージ１０２上に取付けられた対象物１０６_Ｌを、指１０４の指腹下部でなぞるがユーザはステージ移動方向またはその逆方向に任意の速度でなぞる。ステージ１０２の移動は、モータ駆動部１０８により、モータ１１０を駆動させ、運動変換部１１２により、ステージ１０２を回転運動から１次元的な移動に変換させる。

一方、部位位置検出部１１４によって、指１０４の座標を検出して指の座標情報Ｐ_ｆを部位速度計算部１１８に送り、部位速度計算部１１８において、座標情報Ｐ_ｆを時間微分して、指１０４の速度Ｖ_ｆを求める。速度Ｖ_ｆは更新速度計算部１２０に入力される。
一方、長さ入力部１２２_Ｌにユーザに知覚させたい長さＬを入力する。また、実施例１’で使用したデバイスの長さを標準長さＬ_Ｄとして、Ｌ_Ｄレジスタ１２４に予め格納させておく。この標準長さＬ_Ｄと、知覚させたい長さＬとの比、すなわちＬ／Ｌ_Ｄを長さ比計算部１２６により求める。求められたＬ／Ｌ_Ｄは、長さパラメータ生成部１３８_Ｌに入力され、更新速度係数ｄが生成される。この例では、長さパラメータ生成部１３８_Ｌには実施例１’で作成されたテーブル１３９_Ｌを格納しておき、長さ比Ｌ／Ｌ_Ｄでテーブル１３９_Ｌを参照して更新速度係数ｄが読み出し生成される。

更新速度係数ｄは更新速度計算部１２０に入力され、上述した指１０４の速度Ｖ_ｆと更新速度係数ｄが乗算され、その乗算結果として、更新された速度指令が求められる。この速度指令に基づきステージ１０２が移動され、所望した長さの触覚をユーザに知覚させることが出来る。なお、長さ入力部１２２_Ｌとしては、キーボードなど直接人手により操作されるものや、例えば、ある画像の一部と対応する長さを示すデータが入力されるインターフェースなどでもよい。この場合の長さデータは前記画像を表すデータから作られる。
実施例２’
次に、一定の荒さ、つるつるさである表面の粗さ（テクスチャ）の触覚を知覚させる実施例で使用するテーブル作成の実施例を説明するが、その前に、この実施例で利用される錯覚現象を以下に説明する。

図６で示すように、指１０４の初期位置をＰ_０、なぞり動作により移動したあとの、指１０４の位置をＰ_１としたときに、Ｐ_０からＰ_１まで移動する過程において、対象物１０６の速度Ｖ_Ｔと指１０４の速度Ｖ_ｆが等しい場合と、対象物１０６の速度Ｖ_Ｔが速度０の場合とを交互に任意に繰り返すことで、移動に対して、断続的に、追従、停止が繰り返されることになり、これによって、指腹下部と接触凸部分面との間のスティック・スリップ（固着状態とすべり状態）を任意に操作可能である。このときなぞっている感覚としてその人間に対象物１０６が動く様子が見えず、その音も聞こえないならば、ざらざら、つるつるといったテクスチャの触覚を与えることが出来る。なお、下記の実施例２に示す任意のテクスチャの触覚をユーザに与えるために利用するテーブルを得ることが、実施例２’の目的であることに注意されたい。

一定の荒さ、つるつるさである表面の粗さ（テクスチャ）の触覚を知覚させる実施例で使用するテーブル作成の実施例を図７に示す。ステージ装置１００_Ｔは、モータ駆動部１０８、モータ１１０、運動変換部１１２、ステージ１０２により構成され、入力部１２９_Ｔは操作部１３０_Ｔ、標準片ピッチ入力部２０４、書き込み指令部１３６により構成されている。
（手順１）用意されたｎ種類の標準片２０５_１〜２０５_ｎは、単位長さあたりの凹凸の数（以下ピッチと呼ぶ）が各々違うものであり、その各ピッチの値をそれぞれ、Ｐ_１〜Ｐ_ｎとする。また、これら標準片の素材がそれぞれ鋼体で出来おり、本体の長さ、凹凸の高さが全て同じものとする。なお、ｎは１以上の整数とし、ピッチの値が大きいときは、ざらざらした触覚であり、ピッチの値が小さいものはつるつるとした触覚を知覚させることになる。

まず、ランダムに標準片を選び、選ばれた標準片を２０５_ｍ、ピッチをＰ_ｍとし、被験者が、標準片２０５_ｍの上面すなわち凹凸面に、被験者の指１０４を置き、標準片２０５_ｍの端から端まで、なぞり動作を行う。なおｍは１以上ｎ以下の整数とする。一定の速度でなぞり動作を行うために、メトロノーム２０２を用意し、任意のリズムに設定し、このリズムでなぞり動作を行う。この時の指１０４の速度をＶ_ｆｄとする。この感覚（粗さ）を被験者本人が覚えておく。
（手順２）次に標準片２０５_１〜２０５_ｎと同じ素材の鋼体製で厚さの薄いプレート状のなめらかな、デバイス２０１をステージ１０２上に固定して置く。なお、デバイス２０１は、この１種類のみしか使用しない。標準片２０５_ｍに対する時と同様に、デバイス２０１の上面を指１０４の指腹下部でさわり、（手順１）で設定した同じリズムで端から端まで、なぞり動作を行う。また、前述したようにステージ１０２を指１０４のなぞり速度と同一速度で移動させることとステージ１０２の速度を０とすることを繰り返し、その繰り返し周期を変更し、上述した錯覚現象を利用して、被験者がなめらかなデバイス２０１をなぞっているにもかかわらず、あたかも凹凸があり、「粗い」と感じさせたり、「つるつる」と感じさせることが可能である。なお、繰返し周期の変更の経過は以下で述べる。

（手順１）で覚えた感覚と比較して「粗い」と感じた場合は、操作部１３０_Ｔの「粗い」ボタン１３０_ｃを押し、「つるつる」と感じた場合は、「つるつる」ボタン１３０_ｄを押し、（手順１）で覚えた感覚とデバイス２０１のなぞりにより与えられた感覚とが同じと感じるまで、（手順２）を繰り返す。なお、ステージ１０２が動く様子は被験者からは見えないようにし、音も被験者に聞こえないようにした。
（手順３）残りの標準片についても、（手順１）〜（手順２）を繰り返す。なお、これらの順番はランダムにするものとする。

次に、ステージ１０２が動く構成、ピッチパラメータ生成部１３８_Ｔに制御パラメータ情報を記憶する構成を説明する。
ステージ装置１００_Ｔはモータ駆動部１０８、モータ１１０、運動変換部１１２、ステージ１０２により構成され、入力部１２９_Ｔは操作部１３０_Ｔ、標準片ピッチ入力部２０４、書き込み指令部１３６により構成されている。
まず、部位位置検出部１１４により、被験者の指１０４の座標情報を取得し、その座標情報から、部位速度計算部１１８により、時間微分することにより指の速度Ｖ_ｆを求める。

一方（手順２）で述べたように、デバイスなぞり動作時に、「粗い」と感じた場合は、「粗い」ボタン１３０_ｃを押し、「つるつる」と感じた場合は、「つるつる」ボタン１３０_ｄを押す。「粗い」ボタン１３０_ｃが押される毎に、その操作された出力は一定値小とされ、「つるつる」ボタン１３０_ｄが押される毎に、その操作された出力は一定値大とされる。その更新された操作出力と、指の速度Ｖ_ｆを乗算部２０８で乗算し、その乗算結果に対応する周期、つまり操作出力が大であれば、大きな周期の方形波信号を方形波生成部２１０で生成する。この方形波信号のデューティ５０％であり、この方形波信号により、スイッチ２１２が制御される。つまり、方形波信号の「１」レベルで部位速度計算部１１８よりの指１０４のなぞり速度ｖ_ｆが速度指定としてモータ駆動部１０８へ供給され、方形波信号が「０」レベルで、速度０部２１４よりの速度０指令がモータ駆動部１０８へ供給される。

この方形波信号の周期と対応する周期数の変化範囲は例えば１０Ｈｚ〜１ｋＨｚであり、周期数が高くなるほど粗さが細やかに感じる。例えば、被験者が「つるつる」と感じ、「つるつる」ボタン１３０_ｄを押すと、方形波信号の周期が大きくなり、被験者の「つるつる」感が減少する。「粗い」ボタン１３０_ｄを押すと、方形波信号の周期が小さくなり、「粗さ」感が減少される。
一方、方形波生成部２１０で生成された方形波信号の周期Ｔ_ｍが周期変換部２１６により生成され、ピッチパラメータ生成部１３８_Ｔに印加される。使用した標準片２０５_ｍのピッチＰ_ｍが図示していないランダム選択手段により、標準片ピッチ入力部２０４を通じて、ピッチパラメータ生成部１３８_Ｔに印加される。デバイス２０１の上面をなぞった感覚と、標準片２０５_ｍの上面をなぞった感覚とが同じと被験者が感じた場合は、被験者は書き込み指令部１３６から、書き込み指令信号を生成させ、その時の、周期Ｔ_ｍと、ピッチＰ_ｍを制御パラメータ生成部１３８_Ｔ記憶させる。残りの標準片に対しても上述した動作を全て行い、各周期Ｔ_ｍと各ピッチＰ_ｍの関係を例えばグラフ化したものを制御パラメータ１３８_Ｔに記憶する。このグラフが以下の実施例２でテーブルとして使用される。

実施例２
つるつるさである表面の粗さ（テクスチャ）の触覚を知覚させる実施例を図８に示す。ステージ装置１００_Ｔはモータ駆動部１０８、モータ１１０、運動変換部１１２、ステージ１０２により構成され、入力部２１８はピッチ入力部１２２_Ｔ，基準速度入力部２２０により構成され、制御部１１６_Ｔは部位速度計算部１１８、補正係数生成部２２４、レジスタ２２６、補正部２２８、方形波生成部２１０、速度０部２１４、スイッチ２１２により構成され、入力部２１８はピッチ入力部１２２_Ｔ、基準速度入力部２２０により構成されている。

ステージ１０２上に対象物１０６_Ｔが取付けられ、この対象物１０６_Ｔは実施例２’で用いたデバイス２０１と同一の材質、および同一表面粗さのものとする。対象物１０６_Ｔ上を、指１０４の指腹下部でステージ１０２の移動方向またはその逆方向にユーザの任意の速度でなぞる。ステージ装置１００_Ｔ中のモータ駆動部１０８により、モータ１１０を駆動させ、運動変換部１１２により、モータ１１０の回転を１次元的な移動に変換させて、この直線運動によりステージ１０２は移動する。
部位位置検出部１１４によって、指１０４の位置を検出して指の座標情報Ｐ_ｆを部位速度計算部１１６に送り、部位速度計算部１１８において、座標情報Ｐ_ｆを時間微分して、指１０４の速度Ｖ_ｆを求める。

一方、基準速度入力部２２０から上述した実施例２’における指の速度Ｖ_ｆｄを基準速度Ｖ_ｆｄとして入力し、レジスタ２２６に格納しておく。基準速度Ｖ_ｆｄと部位速度計算部１１８により計算された速度Ｖ_ｆから補正係数生成部２２４で、Ｖ_ｆｄ／Ｖ_ｆを計算して補正係数ｇを生成する。
またピッチ入力部２２２から、ユーザに知覚させたい粗さの度合いすなわちピッチの値Ｐを入力する。この入力はキーボード入力やその他インターフェースを通じるデータ入力等が考えられる。入力されたピッチＰより、ピッチパラメータ生成部１３８_Ｔにより、周期Ｔが生成される。この例では、ピッチパラメータ１３８_Ｔは、実施例２’で生成されたテーブル１３９_ＴをピッチＰにより、参照して周期Ｔを読み出し生成する。生成された周期Ｔは補正部２２８に入力され、補正係数生成部２２４により生成された補正係数ｇと周期Ｔとが補正部２２８により乗算され、補正された周期Ｔ’とされる。なお、補正係数生成部２２４では、補正係数ｇをＶ_ｆ／Ｖ_ｆｄにより求めて、補正部２２８で周期Ｔを補正係数ｇで除算する構成も考えられる。

補正された周期Ｔ’が、方形波生成部２１０に入力され、周期Ｔ’、デューティー５０％の方形波信号が生成される。この方形波信号により、スイッチ２１２が制御される。方形波は実施例２’の時と同様に、速度０部２１４よりの速度０信号とレジスタ２２６に格納されている標準速度Ｖ_ｆｄの速度指令とが、モータ駆動部１０８に切替入力される。これら交互の速度指令に基づき、モータ１１０が駆動され、モータの回転は、運動変換部１１２により、１次元的に運動変換され、ステージ１０２が移動する。この構成により、入力されたピッチＰと対応する粗さの触覚が指１０４に与えられる。

なお、指１０４のなぞり動作が速くなると、補正係数ｇが小さくなり、補正された周期Ｔ’が小さくなり、スイッチ２１２の切替周波数が高くなり、指１０４に与えられ粗さの触覚は入力されたものと変わらない。このようにして、ピッチ入力部１２２_Ｔより、入力された知覚させたい粗さと対応するピッチに応じて、ユーザにその粗さを知覚させることが可能である。逆に、指のなぞり動作が遅くなると、補正係数ｇが大きくなり補正された周期Ｔ’が大きくなる。すなわち、「０」の状態の間隔が広くなり、ステージの動く頻度が小さくなる。この調整により、粗さ入力部２２２により、入力されたピッチを保ち、ユーザに入力されたピッチの粗さを知覚させることが可能である。
実施例３’
実施例３’では任意の粘性の触覚をユーザに与える実施例に使用するテーブル作成の実施例を説明するが、その前にこの実施例で利用される錯覚現象を以下に説明する。

図９に示すように、指１０４を速度Ｖ_ｆで移動中に、この指が指腹下部でなぞっている対象物１０６がＦ_Ｔの力を指１０４に与える。その人間に対象物が動く様子が見えず、その音も聞こえないとし、Ｆ_Ｔ＝ＤＶ_ｆを満たす時、この人間は粘性係数Ｄの粘性のある対象物をなぞっている触覚が知覚されるという錯覚現象を利用する。なお、下記の実施例３に示す任意の粘性をユーザに知覚させる為に利用するテーブルを得ることが、実施例３’の目的であることに注意されたい。
そして、簡略化のため、指がなぞっている物体から離れないことを想定する。

（手順１）任意の粘性の触覚を知覚させる実施例で使用するテーブル作成の実施例を図１０に示す。上述した各実施例では複数種類の標準片を用意したが、この場合は１つの標準片を使用し、使用する状況を数場面用意する。具体的には、図１１に示す。標準片３００はその底面中央部に垂直かつ標準片の移動方向と直角に垂直片３００ａが立てられている。この標準片３００は、部位（指１０４）になぞられる面を上側として、オイル槽３０１内のオイル３０１ａ上に浮かべられる。標準片を変更するのではなく、オイル槽３０１のオイル３０１ａの粘性をｎパターン用意し、これらの粘性をＷ_１〜Ｗ_ｎとし、ランダムに変更する。ちなみに、粘性とはＳＡＥ（米国自動車技術者協会）で定められているオイル粘度分類などを示すものであり、ｎは１以上の整数である。選ばれたオイル３０１ａの粘性をＷ_ｍとし、この標準片３００上を被験者の指１０４で標準片３００と離れないように、左右になぞり動作を行う。このなぞり動作は、一定の速度で行うために、メトロノーム２０２が提示する一定のリズムで行う。被験者はこの時、指１０４に与えられる感覚（粘性）を覚えておく。

なお、この場合、ｎ種類の標準片３００_１〜３００_ｎを用意し、それぞれの標準片として、大きさが同じで、粘性の値がそれぞれＷ_１〜Ｗ_ｎであり、つまり粘性が互いに異なるものを用意して、それぞれを指でなぞって、粘性テーブルを作成しても良い。
（手順２）次に標準片３００と同じ素材の鋼体製で厚さの薄いプレート状のなめらかなデバイス３０５をステージ１０２上に固定して置く。なお、デバイス３０５はこの１種類のみしか使用しない。デバイス３０５の上面を指１０４の指腹下部でさわり、（手順１）で設定した同じリズムで端から端まで、なぞり動作を行う。またステージ１０２を制御させることにより、ステージ１０２上のデバイス３０５から指１０４に推力を加えることが可能であり、この推力と、上述した錯覚現象を利用して、被験者が滑らかなデバイス３０５をなぞっているにもかかわらず、あたかも粘性があると感じさせることが可能である。なお推力の算出については以下で述べる。

（手順１）で覚えた感覚と比較して、操作部１３０_Ｄより「粘性が強い」と感じた場合は、「強」ボタン１３０_ｅを押し、「粘性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｆを押し、（手順１）で覚えた感覚（粘性）とデバイス３０５により与えられる感覚（粘性）が同じと感じるまで、（手順２）を繰り返す。なお、ステージ１０２が動く様子は被験者からは見えないようにし、音も被験者に聞こえないようにした。
（手順３）残りのオイル粘度を用いた各パターンについても、同様に、ランダムに選び（手順１）〜（手順２）を繰り返す。

次にステージ１０２の推力を計算する構成、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄにデータを記憶される構成を説明する。ステージ装置１００_Ｄはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されており、入力部１２９_Ｄは操作部１３０_Ｄ、標準片粘性入力部３２０、書き込み指令部１３６により構成されている。
（手順２）で述べたように、デバイス３０５なぞり動作時に、「粘性が強い」と感じた場合は、「強」ボタン１３０_ｅを押し、「粘性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｆを押す。この「強」ボタン１３０_ｅが押される毎に、出力が一定値増加し、「弱」ボタン１３０_ｆが押される毎に、出力が一定値減少される。このボタン操作がなされた結果の出力が粘性係数変換部３１４により粘性係数Ｄ_ｍに変換され、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに印加される。ただし、図示しないランダム選択手段により選択したオイルの粘性がＷ_ｍであるとし、この粘性Ｗ_ｍは標準片粘性入力部３２０を通じて粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに印加される。

一方、指１０４がデバイス３０５を動かした際に、ステージ開始部３１６により、これが検出されてステージ開始信号が生成され、ステージ位置検出部１１１とモータ駆動部１０８に入力される。ステージ位置検出部１１１により、ステージ１０２の初期の座標情報Ｐ_０が生成され、初期位置記憶部３０３に記憶される。そして、初期速度計算部３０４に初期座標Ｐ_０の情報が入力され、初期の座標Ｐ_０からステージ１０２が所定量移動したステージの速度を初期速度Ｖ_０として計算される。当然、ステージ１０２が初期状態として静止していれば、初期速度は０となる。そして、ステージ開始信号が入力されるとモータ１１０は駆動され、ステージ位置検出部１１１により、ステージ１０２の座標Ｐ_１の情報が生成される。この座標Ｐ_１の情報がステージ速度計算部３２０に入力され、時間微分することにより、ステージ速度Ｖ_１が求められる。ステージの初期速度Ｖ_０とステージの速度Ｖ_１が粘力計算部３０６に入力される。

また、粘性係数変換部３１４により変換された粘性係数Ｄ_ｍは粘力計算部３０６に入力され、Ｆ_Ｄ＝Ｄ_ｍ（Ｖ_０−Ｖ_１）により粘力が計算され、この粘力を推Ｆ_Ｄとし、推力Ｆ_Ｄが推力指令としてモータ駆動部１０８に入力され、モータ１１０を駆動させ、運動変換部１１２により、１次元的に運動を変換し、ステージ１０２上のデバイス３０５から指１０４に推力Ｆ_Ｄをあたえ、被験者に粘性を知覚させる移動を行う。
「強」ボタン１３０_ｅ、１３０_ｆの操作により、被験者が、（手順１）すなわち、標準片３００のなぞり動作で覚えた感覚（粘性）、と（手順２）の感覚、すなわちデバイス３０２のなぞり動作の感覚（粘性）が同じと感じた場合、被験者が、書き込み指令部１３６から書き込み指令信号を生成し、この書き込み指令信号が粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに入力され、その時の、標準片の粘性Ｗ_ｍとその時の粘性係数Ｄ_ｍが粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに記憶される。

これらの動作を他のオイル槽３０１の粘性のパターンについても行い、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに、上述した実施例と同様にグラフ化などをし、テーブルを作成して記憶する。
実施例３
任意の粘性の触覚をユーザに与える触覚提示装置の実施例を図１２に示す。ステージ装置１００_Ｄはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されている。

また、制御部１１６_Ｄはステージ速度計算部３０２と初期位置記憶部３０３と初期速度計算部３０４と粘力計算部３０６で構成されている。
この実施例では、簡略化のため、対象物１０６_Ｄと指１０４とが離れないことを想定する。まず、粘性入力部１２２_Ｄからユーザに知覚させたい粘性Ｗを入力する。その粘性Ｗが粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに入力されて、粘性係数Ｄを生成する。この例は、実施例３’で生成されたテーブル１３９_Ｄを粘性Ｗで参照して粘性係数Ｄを出力する。粘性係数Ｄは粘力計算部３０６に入力される。

一方、ステージ１０２上に、指１０４の指腹下部の対象物１０６_Ｄの上面を指の移動方向またはその逆方向にユーザの任意の速度でなぞる。指１０４が対象物１０６_Ｄをなぞり始めた際、ステージ開始部３１６がステージ開始信号を生成し、ステージ位置検出部１１１とモータ駆動部１０８に入力される。ステージ開始信号がステージ位置検出部１１１に入力されると、ステージ位置検出部１１１により、ステージ１１２の初期座標Ｐ_０が生成され、初期座標Ｐ_０が初期位置記憶部３０３に記憶される。初期速度計算部３０４で初期座標Ｐ_０から所定量移動したステージ１０２の速度を初期速度Ｖ_０として計算される。当然、ステージ１０２が初期状態として静止していれば、初期速度は０となる。そして、ステージ開始信号がモータ駆動部１０８に入力されると、ステージ１０２から指１０４に推力Ｆ_Ｄを加えて粘性を感じさせるために、ステージ１０２の移動を制御する。この推力Ｆ_Ｄの求め方は以下に記す。モータ駆動部１０８によりモータ１１０が駆動され、運動変換部１１２により、ステージ１０２の運動を１次元的に変換し、ステージ１０２は移動する。

ある一定時間経過すると、ステージ１０２の座標Ｐ_１がステージ速度計算部３０２に入力され、その時の速度Ｖ_１が計算される。そして初期速度計算部３０４で計算された初期速度Ｖ_０とステージ速度計算部３０２で計算された速度Ｖ_１が粘力計算部３０６に入力される。粘力計算部３０６はＦ_Ｄ＝Ｄ（Ｖ_０−Ｖ_１）により粘力を計算し、この粘力を推力Ｆ_Ｄとし、この推力Ｆ_Ｄが推力指令としてモータ駆動部１０８に入力され、上述の通り、ステージは移動される。
実施例４’
実施例４’では任意の弾性の触覚をユーザに与える実施例に使用するテーブル作成の実施例を説明するが、その前にこの実施例で利用される錯覚現象を以下に説明する。

図１３に示すように、指１０４が指腹下部で対象物１０６を速度Ｖ_ｆでなぞっていると、対象物１０６_ｋが力Ｆ_Ｔをこの指１０４に与える。なお、その人間には対象物が動く様子が見えず、音も聞こえないとする。指１０４の初期位置をＰ_０、移動した時の指の位置をＰ_１とし、Ｆ_Ｔ＝Ｋ（Ｐ_０―Ｐ_１）を満たす時、この人間は弾性係数Ｋの弾性のある対象物を移動させている触覚が与えられるという錯覚現象を利用する。なお、下記の実施例４に示す任意の粘性をユーザに知覚させるために利用するテーブルを得ることが、実施例４’の目的であることに注意されたい。

そして、簡略化のため、指１０４がなぞっている対象物１０６から離れないことを想定する、（手順１）任意の粘性の触覚を知覚させる実施例で使用するテーブル作成の実施例を図１４に示す。まず弾性が互いに異なる標準片をｎ種類用意し、これらを４００_１〜４００_ｎとする。これらは、本体の大きさが全て同じであるが、弾力を示す弾性がそれぞれ違い、弾性をそれぞれＨ_１〜Ｈ_ｎとする。弾性とは例えば、ＪＩＳＫ６２５３で認められているゴム硬度などを示すものであり、ｎは１以上の整数とする。ｎ個の標準片４００_１〜４００_ｎの中からランダムに１つ標準片を選び、選ばれた標準片を４００_ｍ、この標準片４００_ｍの弾性をＨ_ｍとする。ｍは１以上ｎ以下の整数とする。標準片４００_ｍ上を被験者の指１０４で標準片４００_ｍと離れないように、左右になぞり動作を行う。このなぞり動作は、一定の速度で行うために、メトロノーム２０２が提示する一定のリズムで行う。そして被験者はこの標準片４００_ｍから感覚（弾性）を覚えておく。

（手順２）次に標準片鋼体製で厚さの薄いプレート状のなめらかなデバイス４０２をステージ１０２上に固定して置く。なお、デバイス４０２はこの１種類のみしか使用しない。デバイス４０２の上面を指１０４の指腹下部でさわり、（手順１）で設定した同じリズムで端から端まで、なぞり動作を行う。またステージ１０２を制御させることにより、ステージ１０２から指１０４に推力Ｆ_Ｋを加えることが可能であり、この指１０４が受ける推力Ｆ_Ｋと、上述した錯覚現象を利用して、被験者が滑らかなデバイス４０２をなぞっているにもかかわらず、あたかも弾性があると感じさせることが可能である。推力Ｆ_Ｋの算出については以下で述べる。（手順１）で覚えた感覚と比較して、「弾性が強い」と感じた場合は、弾性操作部１３０_Ｋ中の「強」ボタン１３０_ｇを押し、「弾性が弱い」と感じた場合は、「弱」１３０_ｈを押し、（手順１）で覚えた感覚（弾性）とデバイス４０２から受ける感覚（弾性）が同じと感じるまで、（手順２）を繰り返す。なお、ステージ１０２が動く様子は被験者からは見えないようにし、音も被験者に聞こえないようにした。

（手順３）残りの標準片についても、ランダムに選び、（手順１）〜（手順２）を繰り返す。
次にステージ１０２の推力Ｆ_Ｋを計算する構成、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋにデータが記憶される構成を説明する。ステージ装置１００_Ｋはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されている。
また入力部１２９_Ｋは弾性操作部１３０_Ｋ、標準片弾性入力部４１０、書き込み指令部１３６により構成されている。

（手順２）で述べたように、デバイスなぞり動作時に、「弾性が強い」と感じた場合は、「強」ボタン１３０_ｇを押し、「弾性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｈを押す。このボタン操作毎に出力が所定値増加または減少する。この出力が弾性係数変換部４１４により弾性係数Ｋ_ｍに変換され、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋに印加される。ただし図示していないランダム選択手段から選ばれた標準片４００_ｍの弾性Ｈ_ｍが弾性入力部４１０を通じて弾性パラメータ生成部１３８_Ｋに印加される。
一方、指１０４がデバイス４０２を動かした際に、ステージ開始部３１６により、ステージ開始信号が生成され、ステージ位置検出部１１１に入力される。ステージ位置検出部１１１により、ステージ１０２の初期の座標情報Ｐ_０が生成され、初期位置記憶部３０３に記憶される。また、ステージ開始信号がモータ駆動部１０８に入力され、モータ１１０が駆動され、ステージ位置検出部１１１により、ステージ１０２の座標Ｐ_１の情報が生成される。初期の座標情報Ｐ_０と座標Ｐ_１の情報が弾力計算部４０４に入力される。

また、弾性係数変換部４１４により生成された弾性係数Ｋ_ｍは弾力計算部４０４に入力され、弾力計算部４０４はＦ_Ｋ＝Ｋ_ｍ（Ｐ_０−Ｐ_１）を計算して弾力Ｆ_Ｋを出力する。この弾力Ｆ_Ｋが推力指令信号として、モータ駆動部１０８に入力され、モータ１１０を駆動させ、運動変換部１１２により、１次元的に運動を変換し、ステージ１０２上のデバイス４０２から指１０４に推力Ｆ_Ｋがあたえられ、被験者に弾性を知覚させるデバイス４０２の移動を行う。
「強」ボタン１３０_ｇ、「弱」ボタン１３０_ｈの操作により、被験者が、（手順１）すなわち、標準片４００_ｍのなぞり動作で覚えた感覚（弾性）、と（手順２）の感覚、すなわちデバイス４０２のなぞり動作の感覚（弾性）が同じと感じた場合、被験者が、書き込み指令部１３６から書き込み指令信号を生成し、その書き込み指令信号が弾性パラメータ生成１３８_Ｋに入力され、その時の標準片の弾性Ｈ_ｍと弾性係数Ｋ_ｍを記憶する。

これらの動作を残りの標準片についても同様に行い、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋに、例えばＨ_ｍとＫ_ｍとを、グラフ化などをし、テーブルとして記憶する。
実施例４
任意の弾性の触覚をユーザに与える触覚提示装置の実施例を図１５に示す。ステージ装置１００_Ｋはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されている。
また、制御部１１６_Ｋは初期位置記憶部３０３と弾力計算部４０４とで構成されている。
この実施例では、簡略化のため、対象物１０６_Ｋと指１０４とが離れないことを想定する。まず、弾性入力部１２２_Ｋからユーザに知覚させたい弾性Ｈを入力する。この入力された弾性Ｈに基づき、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋで、弾性係数Ｋを生成する。この例は、実施例４’で生成されたテーブル１３９_Ｋを弾性Ｈで参照して弾性係数Ｋを出力する。弾性係数Ｋは弾力計算部４０４に入力される。

一方、ステージ１０２上に、取付けられた対象物１０６_ｋの上面を指１０４の指腹下部で対象物１０６_ｋの移動方向またはその逆方向に任意の速度でなぞる。指１０４が対象物をなぞり始めた際、ステージ開始部３１６がステージ開始信号を生成し、ステージ位置検出部１１１とモータ駆動部１０８に入力される。ステージ開始信号がステージ位置検出部１１１に入力されると、ステージ位置検出部１１１により、ステージ１１２の初期座標Ｐ_０が検出され、初期座標Ｐ_０が初期位置記憶部３０３に記憶される。
ステージ開始信号がモータ駆動部１０８に入力されると、ステージ１０２上の対象物１０６_ｋから指１０４に推力Ｆ_Ｋを加えるよう、ステージ１０２の移動を制御する。この推力Ｆ_Ｋの求め方は以下に記す。モータ駆動部１０８によりモータ１１０が駆動され、運動変換部１１２により、ステージ１０２を１次元に運動変換し、ステージ１０２は移動する。

ある一定時間経過すると、ステージの座標Ｐ_１と初期座標Ｐ_０が弾力計算部４０４に入力される。そして弾力をＦ_Ｋとすると、弾力計算部４０４はＦ_Ｋ＝Ｋ（Ｐ_０−Ｐ_１）で弾力を計算し、この弾力を推力Ｆ_Ｋとして、この推力Ｆ_Ｋは推力指令信号として、モータ駆動部１０８に入力され、上述の通り、ステージは移動される。つまり、指１０４が入力された弾性Ｈと対応した弾力（推力Ｆ_Ｋ）を受けたと知覚される。
実施例５’
また、実施例３もしくは実施例４を組み合わせて、一定の粘力と弾力を組み合わせた推力をステージ１０２からユーザの指に与えることにより、粘性と弾性の両方の触覚を知覚させることも可能である。実施例５’では任意の粘性と弾性の触覚をユーザに与える実施例に使用するテーブル作成の実施例を図１６に示す。なお、利用する錯覚情報は実施例３’と実施例４’で利用したものと同じである。

(手順１)粘性と弾性を併せ持つｎ個の標準片５００_１〜５００_ｎを用意し、全ての標準片において、大きさは全て同じであるが、粘性をＷ、弾性をＨとし、粘性、弾性の組み合わせを（粘性、弾性）で表すと、（Ｗ_１〜Ｗ_ｎ、Ｈ_１〜Ｈ_ｎ）であって互いに異なるものとする。ｎ個の標準片の中からランダムに１つ標準片を選び、選ばれた標準片を５００_ｍ、この標準片５００_ｍの（粘性、弾性）を（Ｗ_ｍ、Ｈ_ｍ）とする。ｍは１以上ｎ以下の整数とする。そして、標準片５００_ｍ上を被験者の指１０４で標準片５００_ｍと離れないように、左右になぞり動作を行う。このなぞり動作は、一定の速度で行うために、メトロノーム２０２が提示する一定のリズムで行う。この時、被験者は指１０４が受けた感覚を覚えておく。

（手順２）次に鋼体製で厚さの薄いプレート状のなめらかなデバイス５０２をステージ１０２上に固定して置く。なお、デバイス５０２はこの１種類のみしか使用しない。デバイス５０２の上面を指１０４の指腹下部でさわり、（手順１）で設定した同じリズムで端から端まで、なぞり動作を行う。またステージ１０２を制御させることにより、ステージ１０２上のデバイス５０２から指１０４に推力Ｆを加えることが可能であり、この推力Ｆと、上述した錯覚現象を利用して、被験者が滑らかなデバイス５０２をなぞっているにもかかわらず、あたかも粘性、弾性があると感じさせることが可能である。なお推力Ｆの算出については以下で述べる。

（手順１）で覚えた感覚と比較して、「粘性が強い」と感じた場合は、粘性操作部１３０_Ｄ中の「強」ボタン１３０_ｅを押し、「粘性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｆを押し、「弾性が強い」と感じた場合は、弾性操作部１３０_Ｋ中の「強」ボタン１３０_ｇを押し、「弾性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｈを押し、（手順１）で覚えた感覚（粘性と弾性）とデバイス５０２により与えられる感覚（粘性と弾性）が同じと感じるまで、（手順２）を繰り返す。なお、ステージ１０２が動く様子は被験者からは見えないようにし、音も被験者に聞こえないようにした。

（手順３）残りの標準片についても、ランダムに選び、（手順１）〜（手順２）を繰り返す。
次にステージ１０２の推力を計算する構成、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄ、弾性パラメータ生成部１３８_ｋにデータが記憶される構成を説明する。ステージ装置１００_ＤＫはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されている。
また入力部１２９_ＤＫは粘性操作部１３０_Ｄ、弾性操作部１３０_Ｋ、標準片粘性入力部３２０、標準片弾性入力部４１２、書き込み指令部１３６により構成されている。

（手順２）で述べたように、デバイスなぞり動作時に、「粘性が強い」と感じた場合は、「強」ボタン１３０_ｅを押し、「粘性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｆを押し、「弾性が強い」と感じた場合は、「強」ボタン１３０_ｇを押し、「弾性が弱い」と感じた場合は、「弱」ボタン１３０_ｈを押す。「強」ボタン１３０_ｅ又は「弱」ボタン１３０_ｆの操作毎に出力が所定値が増加または減少し、この変更された出力が粘性係数変換部３１４により粘性係数Ｄ_ｍが変換され、この粘性係数Ｄ_ｍが粘性パラメータ生成部１３８_Ｄに印加される。「強」ボタンボタン１３０_ｇ又は１３０_ｈの操作毎に出力が所定値が増加または減少し、この変更された出力が弾性係数変換部４１４により弾性係数Ｋ_ｍが変換され、この弾性係数Ｋ_ｍが弾性パラメータ生成部１３８_Ｋに印加される。

図示しないランダム選択手段により選ばれた標準片５００_ｍの粘性Ｗ_ｍ、弾性Ｈ_ｍがそれぞれ、標準片粘性入力部３２０、標準片弾性入力部４１２を通じて、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄ、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋへ印加される。
一方、指１０４がデバイス５０２を動かした際に、ステージ開始部３１６により、ステージ開始信号が生成され、このステージ開始信号はステージ位置検出部１１１とモータ駆動部１０８に入力される。この入力により、ステージ位置検出部１１１は、ステージ１０２の初期の座標情報Ｐ_０を検出し、これを初期位置記憶部３０３に記憶する。そして、初期速度計算部３０４に初期座標Ｐ_０の情報が入力され、初期の座標Ｐ_０からステージ１０２が所定量移動したときのステージの速度を初期速度Ｖ_０として計算される。当然、ステージ１０２が初期状態として静止していれば、初期速度は０となる。そして、ステージ開始信号がモータ駆動部１０８に入力されるとモータ１１０は駆動され、ステージ位置検出部１１１により、ステージ１０２の座標Ｐ_１の情報が検出される。この座標Ｐ_１の情報がステージ速度計算部３０２に入力され、これを時間微分することにより、ステージ速度Ｖ_１が求められる。ステージの初期座標Ｐ_０，ステージの座標Ｐ_１、ステージの初期速度Ｖ_０、ステージの速度Ｖ_１が推力計算部５０４に入力される。

また、粘性係数変換部３１４で生成された粘性係数Ｄ_ｍと弾性係数変換部４１４で生成された弾性係数Ｋ_ｍが推力計算部５０４に入力され、推力計算部５０４はＦ＝Ｋ_ｍ（Ｐ_０−Ｐ_１）＋Ｄ_ｍ（Ｖ_０−Ｖ_１）を計算して、推力Ｆを求める。この推力Ｆは推力指令信号としてモータ駆動部１０８に入力され、モータ１１０を駆動させ、運動変換部１１２により、モータ１１０の回転運動を直線運動に変換し、ステージ１０２が移動し、ステージ１０２上のデバイス５０２から指１０４に推力Ｆをあたえ、被験者に粘性、弾性を知覚させられる。

粘性操作部１３０_Ｄの「強」ボタン１３０_ｅ、「弱」１３０_ｆおよび弾性操作部１３０_Ｋの「強」ボタン１３０_ｇ、「弱」１３０_ｈを操作して、被験者が、（手順１）の感覚すなわち、標準片のなぞり動作で覚えた感覚（粘性と弾性）、と（手順２）の感覚、すなわちデバイスのなぞり動作で受けた感覚（粘性と弾性）が同じと感じた時に、被験者が、書き込み指令部１３６から書き込み指令信号を生成し、書き込み指令信号が粘性パラメータ生成部１３８_Ｄと弾性パラメータ生成部１３８_Ｋに入力され、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄにその時の標準片５００_ｍの粘性Ｗ_ｍとその時の粘性係数Ｄ_ｍを記憶し、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋにその時の標準片５００_ｍの弾性Ｈ_ｍとその時の弾性係数Ｋ_ｍを記憶する。

これらの動作を他の標準片についても行い、粘性パラメータ生成部１３８_Ｄでは、粘性のテーブルを、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋでは、弾性のテーブルをそれぞれ、グラフ化などをし、作成する。そしてこれらのテーブルを以下の実施例５で使用する。
実施例５
任意の粘性、弾性の触覚をユーザに与える触覚提示装置の実施例を図１７に示す。ステージ装置１００_ＤＫはモータ駆動部１０８、モータ１１０、ステージ位置検出部１１１、運動変換部１１２、ステージ１０２、ステージ開始部３１６により構成されている。

また、制御部５００はステージ速度計算部３０２と初期位置記憶部３０３と初期速度計算部３０４と推力計算部５０２とで構成されている。
入力部５０４は粘性入力部１２２_Ｄと弾性入力部１２２_Ｋとで構成され、パラメータ生成部１３８_ＤＫは粘性パラメータ生成部１３８_Ｄと弾性パラメータ生成部１３８_Ｋとで構成されている。
この実施例では、簡略化のため、対象物１０６_ＤＫと指１０４とが離れないことを想定する。まず、粘性入力部１２２_Ｄからユーザに知覚させたい粘性Ｗを入力し、弾性入力部１２２_Ｋからユーザに知覚させたい弾性Ｈを入力する。粘性パラメータ生成部１３８_Ｄで、入力された粘性Ｗと対応する粘性係数Ｄを生成し、弾性パラメータ生成部１３８_Ｋで、入力された弾性Ｈと対応する弾性係数Ｋを生成する。これらの生成は、実施例５’で生成された各テーブル１３９_Ｄ、１３９_Ｋを参照して読み出し生成を行う。粘性係数Ｄと弾性係数Ｋは推力計算部５０４に入力される。

一方、ステージ１０２上に、対象物１０６_ＤＫを取付け、指１０４の指腹下部で対象物１０６_ＤＫの上面をステージ１０２の移動方向またはその逆方向にユーザの任意の速度でなぞる。指１０４が対象物１０６_ＤＫをなぞり始めた際、ステージ開始部３１６がステージ開始信号を生成し、ステージ開始信号をステージ位置検出部１１１とモータ駆動部１０８に入力する。ステージ開始信号がステージ位置検出部１１１に入力されると、ステージ位置検出部１１１は、ステージ１０２の初期座標Ｐ_０を検出して、初期座標Ｐ_０を初期位置記憶部３０３に記憶する。初期速度計算部３０４で初期座標Ｐ_０から所定量移動したステージ１０２の速度を初期速度Ｖ_０として計算される。当然、ステージ１０２が初期状態として静止していれば、初期速度は０となる。ステージ開始信号がモータ駆動部１０８に入力されると、ステージ１０２上の対象物１０６_ＤＫが指１０４に推力Ｆを加えるよう、ステージ１０２の移動を制御する。この推力Ｆの求め方は後述する。モータ駆動部１０８によりモータ１１０が駆動され、運動変換部１１２により、モータ１１０の回転運動が直線運動に変換され、その直線運動でステージ１０２が移動する。

ある一定時間経過すると、ステージ１０２の座標Ｐ_１がステージ速度計算部３０２に入力され、その時の速度Ｖ_１が計算される。初期速度Ｖ_０、前記速度Ｖ_１、初期位置Ｐ_０、前記位置Ｐ_１が推力計算部５０４に入力される。推力計算部５０２は、Ｆ＝Ｋ（Ｐ_０−Ｐ_１）＋Ｄ（Ｖ_０−Ｖ_１）を計算して、推力Ｆを出力する。この推力Ｆが推力指令信号として、モータ駆動部１０８に入力され、上述の通り、ステージは移動される。この結果、指１０４には対象物１０６から、前記入力された粘性Ｗ、弾性Ｈの触覚が知覚される。
なお、実施例１’〜５’で使用したデバイスの素材は全て同じ素材を用いても良く、またデバイスと実施例１〜５で使用した対象物とデバイスは同じ素材でもよい。また、上述した（１）〜（５）の触覚を組み合わせた触覚を知覚させるために、実施例１〜５で使用した装置を組み合わせて実施してもよい。

実施例６
また、実施例１〜５では１次元的な触覚提示であったが、実施例１’〜実施例４’で作成されたテーブルを使用して、それぞれの触覚について２次元的な触覚提示を行うことも考えられる。なお、上述した（１）任意の長さ（２）任意の粗さ（３）任意の粘性・弾性、の３つに分けて説明する。
まず、なお、上述の実施例１’〜実施例４’と同一機能構成部分には同一参照番号をつけるが、２次元対象物のｘ、ｙ座標におけるｘ軸と関連する部分には参照番号にｘを付加し、ｙ軸に関連する部分には参照番号にｙを付加し、表すことにする。

（１）２次元的に任意の長さの触覚を提示する装置を図１８に示す。初期入力部７００に知覚させたい曲線上の長さを示す曲線７００ａを入力する。近似部７０２でその曲線７００ａを直線の集合Ｌ_１〜Ｌ_ｎ、すなわち折れ線に近似し、この各折れ線に線分である直線Ｌ_ｍ（ｍ＝１、．．．、ｎ）を曲線７００ａの一部から順次、分解部７０４でｘ軸方向長Ｌ_ｍｘと、ｙ軸方向長Ｌ_ｍｙに分解する。
ｘ軸に関して説明すると、長さＬ_ｍｘが、ｘ入力部１２２ｘ_Ｌに入力され、このＬ_ｍｘによりｘパラメータ生成部１３８ｘ_Ｌに入力される。またｘ部位位置検出部１１４ｘで検出した、ユーザの指１０４のｘ軸の座標情報Ｐｘが検出され、ｘパラメータ生成部１３８ｘ_Ｌに入力される。Ｌ_ｍｘとＰｘからｘパラメータ生成部１３８ｘ_Ｌで、更新速度係数ｄｘが生成され、ｘ制御部１１６ｘ_Ｌに入力され、更新速度Ｖｘが生成され、これが速度指令信号としてｘモータ駆動部１０８ｘ（図示せず）に入力される。

またｙ軸方向も同様に、長さＬ_ｍｙが、入力部ｙ１２２ｙ_Ｌに入力され、更に、ｙパラメータ生成部１３８ｙ_Ｌに入力される。またｙ部位位置検出部１１４ｙで検出した、ユーザの指１０４のｙ軸の座標情報Ｐｙが検出され、ｙパラメータ生成部１３８ｙ_Ｌに入力される。Ｌ_ｍｙとＰｙからｙパラメータ生成部１３８ｙ_Ｌで、更新速度係数ｄｙが生成され、これがｙ制御部１１６ｙ_Ｌに入力され、更新速度Ｖｙが生成され、これが速度指令信号としてモータ駆動信号として、この信号がｙモータ駆動部１０８ｙ（図示せず）に入力される。これ以後のモータが駆動され、ステージが移動する構成は後ほど説明する。

（２）２次元的に、任意のテクスチャの触覚を提示する装置を図１９に示す。まず２次元対象物における各部分領域の知覚区別させたい領域の分解能に応じてその単位で対象物の各部分領域をｘ、ｙ座標で表示し、各部分領域を示すｘ、ｙ座標ごとに知覚させたいピッチＰｘ、Ｐｙを初期入力部８００に入力し、これを表８００ａのような形式で記憶しておく。ｘ部位位置検出部１１４ｘとｙ部位位置検出部１１４ｙとが検出した指１０４の座標（ｘ、ｙ）を用いて、表８００ａから該当するピッチ（Ｐｘ、Ｐｙ）を読み出し、読み出されたＰｘはｘ入力部１２２ｘ_Ｔに入力され、更に、ｘパラメータ生成部１３８ｘ_Ｔに入力され、周期Ｔｘが生成され、これがｘ制御部１１６ｘ_Ｔに入力される。一方、ｘ部位位置検出部１１４ｘよりの座標ｘもｘ制御部１１６ｘ_Ｔに入力され、周期Ｔｘと座標ｘより、実施例２の図８に示すスイッチ２１２の切り替え周期を示す方形波が生成され、この方形波によりスイッチ２１２ｘ（図示せず）が制御され、ｘ方向指定速度に応じた速度指令信号と速度０指令信号とが交互にｘモータ駆動部１０８ｘへ入力される。

ｙ軸方向も同様にＰｙはｙ入力部１２２ｙ_Ｔに入力され、ｙパラメータ生成部１３８ｙ_Ｔに入力され、周期Ｔｙが生成され、ｙ制御部１１６ｙ_Ｔに入力される。一方、ｙ部位位置検出部１１４ｙよりの座標ｙもｙ制御部１１６ｙ_Ｔに入力され、周期Ｔｙと座標ｙより、実施例２の図８に示すスイッチ２１２の切り替え周期を示す方形波生成され、この方形波によりスイッチ２１２ｙ（図示せず）が制御され、ｙ方向指定速度に応じた速度指令信号と速度０指令信号とが交互にｙモータ駆動部１０８ｙへ入力される。これ以後のモータ回転による、ステージが移動する構成は後ほど説明する。
（３）２次元的に任意の粘性、弾性の触覚を提示する装置を図２０に示す。まず、前記（２）の場合と同様に、２次元対象物における各部分領域の知覚分割させたい領域分解能に応じて、その単位で、対象物の各部分領域をｘ、ｙ座標で表示し、各部分領域を示すｘ、ｙ座標ごとに、知覚させたい粘性、弾性の組［（Ｗｘ、Ｈｘ）、（Ｗｙ、Ｈｙ）］を初期入力部９００に入力し、これら入力された情報、例えば表９００ａのような形式で、初期入力部９００に記憶される。ｘ部位位置検出部１１４ｘとｙ部位位置検出部１１４ｙとが検出した指１０４の座標（ｘ、ｙ）を用いて、表９００ａから［（Ｗｘ、Ｈｘ）、（Ｗｙ、Ｈｙ）］が読み出され、（Ｗｘ、Ｈｘ）はｘ入力部１２２ｘ_ＤＫに入力され、ｘパラメータ生成部１３８ｘ_ＤＫに入力され、粘性係数Ｄｘ、弾性係数Ｋｘが生成され、制御部５００ｘに入力され、推力Ｆｘが生成される。この推力Ｆｘが推力指令信号としてｘモータ駆動部１０８ｘに入力される。

ｙ軸方向も同様で、（Ｗｙ、Ｈｙ）はｙ入力部１２２ｙ_ＤＫに入力され、ｙパラメータ生成部１３８ｙ_ＤＫに入力され、粘性係数Ｄｙ、弾性係数Ｋｙが生成され、制御部５００ｙに入力され、推力Ｆｙが生成される。この推力Ｆｙが推力指令信号としてｙモータ駆動部１０８ｙに入力される。これ以後のモータが駆動され、ステージが移動する構成は後ほど説明する。
前記（１）〜（３）の説明では簡略化したが、詳細は、実施例１、実施例２、実施例５で示したとおりである。また前記（３）の例では、粘性、弾性がｘ方向、ｙ方向において、同一の場合は、各座標に対し、Ｗ、Ｈが記憶され、図２０中の例えば、ｘモータに対する推力指令信号のみを生成し、図２１中のｘモータ駆動部１０８ｘに入力し、ｘステージ１０２ｘのみを制御しても良い。

２次元的触覚提示装置の機構部分の具体的実施例を図２１に示す。ｘ軸上に運動するｘステージ１０２ｘ、ｘステージを動かすためのｘモータ１１０ｘ、ｘモータ１１０ｘを駆動させるｘモータ駆動部１０８ｘ、ｘモータ１１０の運動を回転運動から直線運動に変換してｘステージ１０２ｘを移動させるｘ運動変換部１１２ｘ、ｘステージ１０２のｘ軸上の位置を検出するｘステージ位置検出部１１１ｘが基盤６００上に設けられている。またｘステージ１０２ｘの上に、ｙ軸上に運動するｙステージ１０２ｙ、ｙステージ１０２ｙを動かすためのｙモータ１１０ｙ、ｙモータ１１０ｙの回転運動を直線運動に変換してｙステージ１０２ｙを移動させるｙ運動変換部１１２ｙ、ｙステージ１０２ｙのｙ軸上の位置を検出するｙステージ位置検出部１１１、ｙモータ１１０ｙを駆動させるｙモータ駆動部１０８ｙ、指１０４のｘ軸上の座標を検出するｘ部位位置検出部１１４ｘが乗せられ、ｙステージ１０２ｙ上に指１０４のｙ軸上の座標を検出するｙ部位位置検出部１１４ｙが乗せられている。

ｙステージ１０２ｙ上に２次元対象物１０６ｘｙが取付けられる。曲線長さの触覚を知覚させるためには、図１８中のｘ制御部１１６ｘ_Ｌとｙ制御部１１６ｙ_Ｌよりのｘ速度指令信号とｙ速度指令信号をｘモータ駆動部１０８ｘとｙモータ駆動部１０８ｙにそれぞれ供給すればよい。
２次元対象物１０６ｘｙの粗さを知覚させるためには図１９中のｘ制御部１１６ｘ_Ｔとｙ制御部１１６ｙ_Ｔよりのｘ速度指令信号とｙ速度指令信号をそれぞれｘモータ駆動部１０８ｘとｙモータ駆動部１０８ｙに供給すればよい。

２次元対象物１０６ｘｙの各部の粘性、弾性を知覚させるには、図２０中のｘ制御部５００ｘとｙ制御部５００ｙからの各ｘ推力指令信号とｙ推力指令信号をｘモータ駆動部１０８ｘとｙモータ駆動部１０８ｙにそれぞれ供給すればよい。
なお、メレスグリオ株式会社のサ−フェスリニアモーターステージを使用すれば、より精密な触覚を知覚することが可能である。
この発明の装置はコンピュータにより機能させることもできる。例えば、図２２に示すように、コンピュータとしての基本動作させる基本動作プログラムが記憶された基本プログラムメモリ８１４、ユーザに知覚させたい触覚のデータを入れる入力部８００、入力部８００より入力されたデータからパラメータを生成するパラメータ生成部８０２、ステージ１０２を動作させる信号を出力する出力部８０６、ステージ１０２上の対象物をなぞっている指１０４の座標情報を検出する部位位置検出部１１４、ステージ１０２の座標位置を検出するステージ位置検出部１１１、入力部８００から入力されたデータからステージ１０２を動作させる各手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されたアプリケーションメモリ８１２、作業用メモリ８１０、ＣＰＵ８１６がバス８１８で互いに接続されている。アプリケーションメモリ８１２には、この発明によるプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体メモリなどからインストールし、又は、通信回線を介して、ダウンロードして、このプログラムを実行させればよい。

任意の長さを知覚させるために利用する錯覚現象を簡単に説明しており、Ａは指１０４と対象物１０６とが同方向に動いた場合、Ｂは指１０４と対象物１０６とが逆方向に動いた場合である。 任意の長さを知覚させるために使用するテーブルを作成するための具体的機能構成例のブロック図。 図２中のデバイス１０５_ＬをなぞるＡは正面図とＢは上面図である。 図２に示した構成により、被験者が３人の場合に得られたデータを示し、Ａは標準片の長さと、ステージ１０２の速度と指１０４の速度の速度比、との関係を表すグラフ、Ｂはこの速度比と、標準片２００の凸２００ａの長さとデバイス１０５_Ｌの凸１０５ａの長さの長さ比、との関係を表すグラフである。 １次元的に任意の長さを知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 任意の粗さを知覚させるために利用する錯覚現象を簡単に説明するための図。 任意の粗さを知覚させるために使用するテーブルを作成するための具体的機能構成例のブロック図。 １次元的に任意の粗さを知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 任意の粘性を知覚させるために利用する錯覚現象を簡単に説明するための図。 任意の粘性を知覚させるために使用するテーブルを作成するための具体的機能構成例のブロック図。 任意の粘性を知覚させるために使用するテーブルを作成する際、標準片３００をなぞる具体的機能構成例を示す図。 １次元的に任意の粘性を知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 任意の弾性を知覚させるために利用する錯覚現象を簡単に説明するための図。 任意の弾性を知覚させるために使用するテーブルを作成するための具体的機能構成例のブロック図。 １次元的に任意の弾性を知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 任意の粘性・弾性を知覚させるために使用するテーブルを作成するための具体的機能構成例のブロック図。 １次元的に任意の粘性・弾性を知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 ２次元的に任意の長さを知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 ２次元的に任意の粗さを知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 ２次元的に任意の粘性・弾性を知覚させるための具体的機能構成例のブロック図。 ２次元的に任意の長さ、粗さ、粘性、弾性を知覚させるための具体的機能構成例の斜視図。 この発明装置をコンピュータで構成した場合の簡略構成を示すブロック図。

Claims (8)

1. ステージを１次元または２次元に移動するステージ装置と、
   上記ステージ装置のステージ上に乗せられ、人間の指腹下部によってなぞられるデバイスと、
   上記なぞっている指腹下部に与えたい知覚が入力される入力部と、
   入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータを生成するパラメータ生成部と
   上記パラメータ生成部により生成されたパラメータより、上記ステージの運動を制御する制御部と、
   を有し、
   上記入力部は、知覚させたい粘性が入力され、
   上記パラメータ生成部は、上記粘性から粘性係数を生成し、
   上記ステージ装置には、
   上記ステージを移動させるモータと、
   当該モータを駆動させるモータ駆動部と、
   上記デバイスに上記指腹下部が触れ、当該デバイスを動かした際に上記モータ駆動を開始させるステージ開始信号を生成し、当該モータ駆動部に送るステージ開始部と、
   上記ステージの初期の座標と、上記ステージの座標を、生成するステージ位置検出部が含まれ、
   上記制御部は、
   上記ステージの上記初期の座標を記憶する初期位置記憶部と、
   上記初期の座標から上記ステージが所定量移動したステージの速度を初期速度として計算する初期速度計算部と、
   上記ステージの座標からステージの速度を計算するステージ速度計算部と、
   上記初期速度と上記ステージの速度の差に上記粘性係数を乗算して粘力を計算する粘力計算部と、
   を備え、上記モータ駆動部は上記粘力を駆動力とすることを特徴とする触覚提示装置。
2. ステージを１次元または２次元に移動するステージ装置と、
   上記ステージ装置のステージ上に乗せられ、人間の指腹下部によってなぞられるデバイスと、
   上記なぞっている指腹下部に与えたい知覚が入力される入力部と、
   入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータを生成するパラメータ生成部と
   上記パラメータ生成部により生成されたパラメータより、上記ステージの運動を制御する制御部と、
   を有し、
   上記入力部は、知覚させたい弾性が入力され、
   上記パラメータ生成部は、上記弾性から、弾性係数を生成し、
   上記ステージ装置には、
   上記ステージを移動させるモータと、
   当該モータを駆動させるモータ駆動部と、
   上記デバイスに上記指腹下部が触れ、当該デバイスを動かした際に上記モータ駆動を開始させるステージ開始信号を生成し、当該モータ駆動部に送るステージ開始部と、
   上記ステージの初期の座標と、上記ステージの座標を、生成するステージ位置検出部が含まれ、
   上記制御部は、
   上記ステージの上記初期の座標を記憶する初期位置記憶部と、
   上記ステージの座標と、上記初期の座標の差に、上記弾性係数を乗算して弾性力を計算する弾性力計算部と、
   を備え、上記モータ駆動部は上記弾性力を駆動力とすることを特徴とする触覚提示装置。
3. ステージを１次元または２次元に移動するステージ装置と、
   上記ステージ装置のステージ上に乗せられ、人間の指腹下部によってなぞられるデバイスと、
   上記なぞっている指腹下部に与えたい知覚が入力される入力部と、
   入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータを生成するパラメータ生成部と
   上記パラメータ生成部により生成されたパラメータより、上記ステージの運動を制御する制御部と、
   を有し、
   上記入力部は、知覚させたい粘性および弾性が入力され、
   上記パラメータ生成部は、上記粘性から粘性係数を生成する粘性パラメータ生成部と、
   上記弾性から弾性係数を生成する弾性パラメータ生成部とを備え、
   上記ステージ装置には、
   上記ステージを移動させるモータと、
   当該モータを駆動させるモータ駆動部と、
   上記デバイスに上記指腹下部が触れ、当該デバイスを動かした際に上記モータ駆動を開始させるステージ開始信号を生成し、当該モータ駆動部に送るステージ開始部と、
   上記ステージの初期の座標と、上記ステージの座標を、生成するステージ位置検出部が含まれ、
   上記制御部は、
   上記ステージの上記初期の座標を記憶する初期位置記憶部と、
   上記初期の座標から上記ステージが所定量移動したステージの速度を初期速度として計算する初期速度計算部と、
   上記ステージの座標からステージの速度を計算するステージ速度計算部と、
   上記ステージの初期速度と上記ステージの速度の差に上記粘性係数を乗算した粘性力と、上記ステージの座標と上記ステージの上記初期の座標との差に、上記弾性係数を乗算した弾性力と、上記粘性力と弾性力の和を推力として計算する推力計算部と、
   を備え、上記モータ駆動部は上記推力を駆動力とすることを特徴とする触覚提示装置。
4. ステージを１次元または２次元に移動するステージ装置と、
   上記ステージ装置のステージ上に乗せられ、人間の指腹下部によってなぞられるデバイスと、
   上記なぞっている指腹下部に与えたい知覚が入力される入力部と、
   入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータを生成するパラメータ生成部と
   上記パラメータ生成部により生成されたパラメータより、上記ステージの運動を制御する制御部と、
   上記なぞっている指の運動を検出して当該指の座標情報を出力する部位位置検出部と、
   上記入力部に入力される与えたい知覚を上記ステージの座標情報に分解する分解部と、
   を有し、
   上記パラメータ生成部は、上記分解部で分解した座標情報と上記部位位置検出部が出力する指の座標情報とを入力として更新速度係数を生成し、
   上記ステージ装置には、
   上記ステージを移動させるモータと、
   当該モータを駆動させるモータ駆動部と、
   上記デバイスに上記指腹下部が触れ、当該デバイスを動かした際に上記モータ駆動を開始させるステージ開始信号を生成し、当該モータ駆動部に送るステージ開始部と、
   上記ステージの初期の座標と、上記ステージの座標を、生成するステージ位置検出部が含まれ、
   上記制御部は、上記更新速度係数を入力として上記モータの速度指令信号を出力する
   ことを特徴とする触覚提供装置。
5. 請求項４記載の触覚提示装置において、
   上記入力部は、知覚させたい長さが入力され、
   上記パラメータ生成部は、上記知覚させたい長さと予め設定された標準長さから、更新速度係数を生成するものであり、上記知覚させたい長さが上記標準長さよりも長い場合は上記ステージの運動方向と同じ方向の上記更新速度係数を生成し、上記知覚させたい長さが上記標準長よりも短い場合は上記ステージの運動方向と反対方向の上記更新速度係数を生成し、
   上記部位位置検出部は、指の予め決められた運動領域における上記指の座標情報を生成し、
   上記制御部は、
   上記指の座標情報から、上記指の速度を求める部位速度計算部と、
   上記更新速度係数と上記指の速度から、上記ステージの更新速度を計算する更新速度計算部と、
   上記更新速度で、上記ステージを移動させる速度指令信号を生成する速度指令部と、を備えている
   ことを特徴とする触覚提示装置。
6. 請求項４記載の触覚提示装置において、
   上記入力部に知覚させたい粗さの度合いであるピッチが座標ごとに入力され、
   上記パラメータ生成部は上記入力された上記ピッチから、上記ステージを移動させる標準速度と速度ゼロとを繰り返す周期を生成し、
   上記部位位置検出部は、上記指の予め決められた運動領域における上記指の座標情報を生成し、
   上記制御部は、
   上記指の座標情報から、上記指の速度を求める部位速度計算部と、
   予め設定された標準速度を上記指の速度で除算して、補正係数を生成する補正係数生成部と、
   上記補正係数と、上記周期を乗算して、上記周期を補正する補正部と、
   補正部により、補正された上記周期の、方形波を生成する方形波生成部と、
   上記方形波により制御され、上記標準速度と速度ゼロとを切替えて速度指令部へ供給する切替スイッチと、
   上記入力された標準速度および速度ゼロでそれぞれ上記ステージを移動させる速度指令信号を生成する速度指令部と、を備える
   ことを特徴とする触覚提示装置。
7. モータによりステージが１次元または２次元に移動するステージ装置と、
   上記ステージ上に乗せられ、人間の指腹下部によってなぞられるデバイスとを備える触覚提示装置における触覚提示方法であって、
   上記なぞっている指腹下部に与えたい知覚が入力部に入力される過程と、
   入力された知覚に応じて、上記ステージの運動を制御するパラメータをパラメータ生成部により生成する過程と、
   上記生成されたパラメータに基づき、上記ステージの運動を制御部により制御するステージ制御過程と、
   を有し、
   部位位置検出部が、上記なぞっている指の運動を検出して当該指の座標情報を出力する部位位置検出過程と、
   分解部が、上記入力部に入力される与えたい知覚を上記座標情報に分解する分解過程と、
   パラメータ生成部が、上記分解部で分解した座標情報と上記部位位置検出部が出力する指の座標情報とを入力として更新速度係数を生成するパラメータ生成過程と、
   制御部が、上記更新速度係数を入力として上記モータの速度指令信号を出力する制御過程と、
   を含むことを特徴とする触覚提示方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載した触覚提示装置としてコンピュータを機能させるための触覚提示プログラム。
   

Images