JP5876733B2 - オブジェクトの高さに応じた触覚振動を付与可能なユーザインタフェース装置、触覚振動付与方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、表示対象を画面に表示するディスプレイと、指による操作を可能とするタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置に関する。

従来、タッチパネルを搭載したユーザインタフェース装置が広く普及している。特に、近年、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、電子書籍、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)のようなユーザインタフェース装置、いわゆる携帯型情報機器では、指の接触による操作を受け入れるユーザインタフェースとしてタッチパネルが積極的に採用されている。

タッチパネルを採用すると、機器の多機能化に対応した様々な入力操作が可能となる。しかしながらその一方で、物理キーと比較すると、誤った入力操作が生じやすい傾向にある。具体的には、ユーザが意図せずにタッチパネルに触れた場合でも入力操作が発生したり、ユーザが入力操作を行っても所望の機能が発動せずやり直しの操作が必要となったりする。

この誤入力の問題に対処する方策として、操作を行った指に対して振動等による触覚応答を付与する技術が存在する。ユーザは、自ら行う操作に対する応答（フィードバック）を得ることを目安として操作を行うことができ、また、この応答を指で得て、操作の完了を確認することができる。

例えば、特許文献１には、同時に生じる複数の接触を検出可能なマルチタッチパネルを振動させ、タッチ確認のフィードバックを行うタッチパネル装置が開示されている。この装置では、１本目の指がタッチした際、第１の振動が指に付与され、１本目の指がタッチ継続中に２本目の指がタッチした際、第１の振動よりも振動レベルの大きい第２の振動を付与する。

また、特許文献２には、タッチパネルの検出面上に割り当てられた複数のボタン領域の１つに触れた際に、このボタン領域に設定された報知形態で報知を行う入力装置が開示されている。ここで、この報知形態は、振動、音、色及び明るさのいずれか１つ又はこれらの組合せとされている。

さらに、特許文献３には、圧電アクチュエータを、アクリルパネルの部品収納部内に組み入れた上で、タッチパネル及び液晶表示装置と組み合わせた入出力装置が開示されている。ここでも、情報入力操作時に、操作者の指に触覚フィードバックが提供される。この触覚フィードバック例として、ボタンアイコンが押し込まれた際、第１の振動パターンＰａにより触覚Ａが与えられ、ボタンアイコンが放された際、第２の振動パターンＰｂにより触覚Ｂが与えられる。

特開２０１０−５５２８２号公報 特開２０１０−９３２１号公報 特開２００６−２１５７３８号公報

このように、従来、ボタンアイコン等の操作対象であるオブジェクトに接触したり、このオブジェクトを押し込んだりすることで、対応する触覚応答を得ることは可能であった。しかしながら、この表示されたオブジェクトを指でなぞった際に、凹凸を感じ取って立体物を触った感触を得ることは困難であった。

現在、携帯型情報機器では、インターネットを介して、種々のゲーム、オンライン・ショッピング、仮想美術館・博物館等の、立体物イメージを取り扱うサービスが提供可能である。これらのサービスでは、現実の立体物に関する３次元的な情報をユーザに伝達したい場合が少なくない。

しかしながら、表示されたオブジェクトが立体物イメージである場合、特許文献１〜３のように、指の入力操作に対するフィードバック技術だけでは、指に立体物をなぞった際のリアルな触感を付与することはできない。また、単に押し込み部分の飛び出たボタンをイメージしたオブジェクトを、横断するようになぞった場合、飛び出た部分の突出感を得るのですら困難であった。

そこで、本発明は、タッチパネルに接触した指に対して、立体物に触った感触を付与可能とするユーザインタフェース装置、触覚振動付与方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置であって、
タッチパネルに接触した指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部と、
画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、画像表示部の画面に表示させる立体オブジェクト表示手段と、
指の接触位置が立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、指の接触位置を逐次出力する接触判定・モニタ手段と、
接触判定・モニタ手段が真の判定を行った際、指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における高さ情報の変化分を算出する高さ情報取得手段と、
この高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、指に対してタッチパネルを介して付与すべく触覚振動機構部に指示する触覚振動制御手段と
を有するユーザインタフェース装置が提供される。

この本発明のユーザインタフェース装置における一実施形態として、高さ情報取得手段は、高さ情報を単位時間経過毎に取得して、単位時間経過毎の各時刻における高さ情報の変化分を算出し、
触覚振動制御手段は、上記各時刻における高さ情報の変化分と所定の基準値との差に応じた触覚振動を、指に対して付与させることも好ましい。

また、上記の実施形態において、触覚振動制御手段は、高さ情報の変化分と所定の基準値との差が正値である際、第１の振動数を有する触覚振動を付与させ、この差が負値である際、第１の振動数とは異なる第２の振動数を有する触覚振動を付与させることも好ましい。

さらに、上記の実施形態において、基準値は負値に設定され、触覚振動制御手段は、高さ情報の変化分とこの基準値との差が負値である際、触覚振動の付与を停止させることも好ましい。

さらに、本発明のユーザインタフェース装置における他の実施形態として、ユーザインタフェース装置が、
指によりタッチパネルに与えられた押圧力を検出する押圧力検出部と、
押圧力が所定閾値以上であるか否かを判定する押圧力判定手段と
を更に有しており、
触覚振動制御手段は、押圧力判定手段が真の判定を行った際、触覚振動を指に対して付与させることも好ましい。

さらに、上記の実施形態において、触覚振動制御手段は、高さ情報の変化分と押圧力とに応じた触覚振動を、指に対して付与させることも好ましい。

また、この本発明のユーザインタフェース装置において、ユーザの操作から見て、指が、画像表示部の画面に表示された立体オブジェクトを横切るようになぞった際、触覚振動制御手段は、立体オブジェクトの表示位置範囲内に凹部、凸部又は凹凸部が存在していると認識される触覚振動を、指に対して付与させることも好ましい。

本発明によれば、さらに、表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置に搭載されたプログラムであって、このユーザインタフェース装置が、
タッチパネルに接触した指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部を備えており、上記プログラムが、
画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、画像表示部の画面に表示させる立体オブジェクト表示手段と、
指の接触位置が立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、指の接触位置を逐次出力する接触判定・モニタ手段と、
接触判定・モニタ手段が真の判定を行った際、指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における高さ情報の変化分を算出する高さ情報取得手段と、
この高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、指に対してタッチパネルを介して付与すべく触覚振動機構部に指示する触覚振動制御手段と
してコンピュータを機能させるユーザインタフェース装置用のプログラムが提供される。

本発明によれば、さらにまた、表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置における触覚振動付与方法であって、このユーザインタフェース装置が、
タッチパネルに接触した指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部を備えており、上記触覚振動付与方法が、
画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、画像表示部の画面に表示させる第１のステップと、
指の接触位置が立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、指の接触位置を出力する第２のステップと、
第２のステップで真の判定が行われた際、指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における高さ情報の変化分を算出する第３のステップと、
この高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、指に対してタッチパネルを介して付与すべく触覚振動機構部に指示する第４のステップと
を有する触覚振動付与方法が提供される。

本発明のユーザインタフェース装置、触覚振動付与方法及びプログラムによれば、タッチパネルに接触した指に対して、立体物に触った感触を付与することができる。

本発明による、立体オブジェクトが表示された携帯型情報機器の一実施形態を示す前面図、及び立体オブジェクトにおける高さ情報を説明するためのグラフである。 立体オブジェクトの高さ情報ｈから、指に付与される触覚振動が決定される処理手順を示すグラフである。 図２（Ｃ）に示した基準値Δ_ｓｔｄが負値をとる場合での触覚振動が決定される処理手順を示すグラフである。 触覚振動が決定される処理手順の他の実施形態を示すグラフである。 本発明による携帯型情報機器に表示された立体オブジェクトの他の実施形態を示す前面図である。 本発明による携帯型情報機器の構成を概略的に示す斜視図及び機能構成図である。 本発明による触覚振動付与方法の一実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明によるユーザインタフェース装置では、
（イ）ディスプレイの画面に立体オブジェクトを表示する
が、この立体オブジェクトは、画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象又は操作対象である。ここで、本発明によるユーザインタフェース装置は、
（ロ）指の接触位置が立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれる際、この指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得して、指の接触位置が移動した際の高さ情報の変化分を算出し、
（ハ）この高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、指に対してタッチパネルを介して付与する
点に特徴を有する。

ここで、触覚振動とは、指に触覚をもたらす振動又は振動パターンである。また、立体オブジェクトは、例えば、押し込み部分の飛び出た物理的なボタン・キー、身の回りに存在する物品・機器類、建造物、山等の自然物、人又は動物の顔・フィギュア等の立体物のイメージであり得る。

さらに、立体オブジェクトが有する高さ情報は、想定される実体での実際の高さ、厚み、高低、標高、又は突出量等の高さ分（を縮尺で変換した量）であり、またはこの高さ分を成分として含む量である。この場合、指がこの立体オブジェクトを横切るようになぞった際、立体オブジェクトの表示位置範囲に、想定される実体に対応した凹部、凸部又は凹凸部が存在していると認識される触覚振動が付与可能となる。また、当然に、立体オブジェクトは、実体が想定されていない立体物のイメージであってもよい。

尚、指の接触位置は、タッチパネルの表面に設定された平面座標系での１つの座標点として表される。タッチパネルによっては指の接触をある面積（複数の接触区域）を持った接触面として検出可能であるが、この場合は、接触面の中心となる位置の座標（各座標軸での中心座標）を接触位置とすることができる。

また、本発明によるユーザインタフェース装置の多くは、片手又は両手で携帯され、保持した手の指でも操作することが可能なスマートフォンやタブレット型コンピュータのような携帯型情報機器である。従って、以下、本発明の実施形態として、携帯型情報機器を説明する。

図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明による、立体オブジェクトが表示された携帯型情報機器の一実施形態を示す前面図、及び立体オブジェクトにおける高さ情報を説明するためのグラフである。

図１（Ａ）によれば、携帯型情報機器１は、立体オブジェクト１０４を画面に表示するディスプレイ１０１と、ディスプレイ１０１の画面上に配置され、指の接触位置１０５を時間経過に応じて逐次検出するタッチパネル１００と、タッチパネル１００（ディスプレイ１０１の画面）に接触したユーザの指に対して触覚振動ｖを与える触覚振動機構部１０２とを備えている。

また、携帯型情報機器１では、地図情報を表示し、タッチパネル１００（ディスプレイ１０１の画面）をなぞる指に対して、段差・高低や建造物等の存在を認識させる触覚振動を付与する地図アプリケーションが起動している。具体的には、ディスプレイ１０１の画面に、建造物イメージである立体オブジェクト１０４と、その他の地図情報とが表示されている。

立体オブジェクト１０４は、ディスプレイ１０１の画面に垂直な方向の高さ分である高さ情報ｈが表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である。画面をｘｙ面とし、画面に垂直な軸をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を導入すると、
（１） ｈ＝ｈ（ｘ，ｙ）
であり、高さ情報ｈは、表示位置範囲内の位置（ｘ，ｙ）の関数となる。ここで、立体オブジェクト１０４は、本実施形態において、四角錐台状の建造物のイメージであり、建造物における建築面積（建坪）内の各地点での鉛直方向における高さを所定の縮尺で変換した量が、高さ情報ｈとなっている。

また、本実施形態において、立体オブジェクト１０４の周囲における表示位置範囲外となる位置は、ｈ＝０として扱われる。即ち、地図上において、立体オブジェクト１０４は、高さ（標高）ゼロの地面に建造されている。尚、この高さ情報ｈの基準（ｈ＝０となるＺ軸上での位置）は、後に算出する変化分Δｈ（ｔ）には影響せず、任意に設定され得る。

図１（Ｂ）に、立体オブジェクト１０４の高さ情報ｈ（ｘ，ｙ）のグラフを示す。図１（Ｂ）に示すように、ｙ＝０の面上では、高さ情報ｈ（ｘ，０）は、ｘ軸との間で台形をなすグラフ１０６となる。以後、ユーザの指が、ディスプレイ１０１の画面において、ｙ＝０の直線（ｘ軸）上をなぞる（接触しつつ移動する）場合を説明する。尚、当然に、指の接触位置１０５の経路は、ｙ＝０の直線（ｘ軸）上に限定されるものではなく、曲線を含め任意の経路が取られ得る。その際の高さ情報ｈ（ｓ）（ｓは経路パラメータ）も、図１（Ｂ）のグラフを用いて求めることができる。

図２（Ａ）〜（Ｄ）は、立体オブジェクト１０４の高さ情報ｈから、指に付与される触覚振動が決定される処理手順を示すグラフである。

図２（Ａ）に、図１（Ｂ）における高さ情報ｈ（ｘ，０）のグラフ１０６と、これに対する指の移動の様子とを示す。図２（Ａ）によれば、指が、タッチパネル１００（ディスプレイ１０１の画面）に接触しつつ、ｙ＝０の直線（ｘ軸）上を移動する。この図２（Ａ）の例では、指の接触位置１０５の移動速度が、途中で高くなっている。ここで、単位時間Δｔ経過毎に、指の接触位置１０５が測定され、その測定された位置での高さ情報ｈが入手される。

その結果、図２（Ｂ）に示すように、単位時間Δｔ経過毎の各時刻ｔ（＝Δｔ×ｉ（ｉは自然数））における高さ情報ｈ
（２） ｈ＝ｈ（ｔ）
が取得される。即ち、高さ情報ｈは、時刻ｔの関数となる。尚、単位時間Δｔは、例えば、０.０１秒から０.２秒までの範囲内の値に設定可能である。

次いで、高さ情報ｈ（ｔ）の変化分Δｈ（ｔ）を算出する。具体的には、
（３） Δｈ（ｔ）＝ｈ（ｔ）−ｈ（ｔ−Δｔ） （ｈ（０）＝０）
を用いて、単位時間Δｔ経過毎の各時刻ｔ（＝Δｔ×ｉ）における、高さ情報の変化分Δｈ（ｔ）を算出する。

図２（Ｃ）に、図２（Ｂ）に示した高さ情報ｈ（ｔ）から算出された、高さ情報の変化分Δｈ（ｔ）のグラフを示す。図２（Ｃ）によれば、各時刻でのΔｈ（ｔ）の値は、移動する指の接触位置１０５における、時間についてのｈ（ｔ）の勾配に相当している。従って、立体オブジェクト１０４の四角錐台の上面に相当する位置では、Δｈ（ｔ）はゼロとなっている。

次いで、図２（Ｃ）に示すように、基準値Δ_ｓｔｄを設けて、各時刻ｔ（＝Δｔ×ｉ）における、高さ情報の変化分Δｈ（ｔ）と基準値Δ_ｓｔｄとの差Ｄ
（４） Ｄ（ｔ）＝Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄ
を算出する。ここで、基準値Δ_ｓｔｄは、正値（Δ_ｓｔｄ＞０）、ゼロ（Δ_ｓｔｄ＝０）、及び負値（Δ_ｓｔｄ＜０）のいずれにも設定可能である。

［基準値Δ_ｓｔｄ＝０とした触覚振動の決定］
図２（Ｄ）に、基準値Δ_ｓｔｄ＝０の場合における差Ｄ（ｔ）、及び指に付与する触覚振動ｖの強度Ｉ_ｖのグラフを示す。ここで、差Ｄ（ｔ）は、基準値Δ_ｓｔｄ＝０であるからΔｈ（ｔ）に等しく、移動する指の接触位置１０５における、時間についてのｈ（ｔ）の勾配に相当している。

また、触覚振動ｖの強度Ｉ_ｖは、図２（Ｄ）に示すように、時刻ｔ（（Δｔ×ｉ）≦ｔ＜（Δｔ×（ｉ＋１）））において、Ｃ_１及びＣ_２を比例定数として、
（５） Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・Ｄ（Δｔ×ｉ） （Ｄ（Δｔ×ｉ）≧０の場合）
＝Ｃ_２・Ｄ（Δｔ×ｉ） （Ｄ（Δｔ×ｉ）＜０の場合）
と設定される。ここで、Ｉ_ｖ（ｔ）とＤ（Δｔ×ｉ）との関係は、上記のような比例関係に限定されるものではないが、Ｉ_ｖ（ｔ）は、Ｄ（Δｔ×ｉ）の単調増加関数であることが好ましい。

実際には、指の接触位置１０５が移動する際、単位時間Δｔ経過毎に差Ｄ（Δｔ×ｉ）の値が算出され、この値に基づいて、時刻ｔ（（Δｔ×ｉ）≦ｔ＜（Δｔ×（ｉ＋１）））での強度Ｉ_ｖ（ｔ）が決定される。次いで、触覚振動機構部１０２（図１（Ａ））が、時刻ｔの取り得る時間範囲毎に、この強度Ｉ_ｖを有する振動を指に付与する。

この際、触覚振動機構部１０２にパルス状の電圧が印加され、その結果、強度Ｉ_ｖ（ｔ）（（Δｔ×ｉ）≦ｔ＜（Δｔ×（ｉ＋１）））が、１０７のような高さＩ_ｖ（Δｔ×ｉ）の複数のパルス状になることも好ましい。このパルス状強度は、以下に説明する図３（Ｂ）及び（Ｃ）並びに図４（Ｂ）及び（Ｃ）での強度Ｉ_ｖ（ｔ）にも適用可能である。

ここで、
（ａ１）Ｄ（ｔ）＞０（指にとって上り坂に相当）の際の振動は、Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・Ｄ（Δｔ×ｉ）の強度と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｂ１）Ｄ（ｔ）＝０（指にとって水平面に相当）の際の振動は、Ｉ_ｖ（ｔ）＝０であり、
（ｃ１）Ｄ（ｔ）＜０（指にとって下り坂に相当）の際の振動は、Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_２・Ｄ（Δｔ×ｉ）の強度と、第１の振動数ｆ_１とは異なる第２の振動数ｆ_２とを有する。

即ち、振動数ｆに関しては、Ｄ（ｔ）＞０（≧０）の場合、第１の振動数ｆ_１が採用され、Ｄ（ｔ）＜０の場合、第２の振動数ｆ_２が採用される。さらに、第２の振動数ｆ_２は、第１の振動数ｆ_１よりも小さい値に設定されることも好ましい。このように２種類の振動を使い分けることによって、指が、上りが開始された場合とは異なる種類の振動を得て、下りが開始されたと認識することができる。

また、図２（Ａ）に示した破線のグラフ１０６′は、グラフ１０６よりも高いｈ（ｘ，０）の勾配を有している。高さ情報ｈ（ｘ，０）がグラフ１０６′である場合のｈ（ｔ）、Δｈ（ｔ）、並びにＤ（ｔ）及びＩ_ｖ（ｔ）をそれぞれ、図２（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に破線でもって示している。これらの図によって、より高い勾配のｈ（ｘ，０）は、より高い振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）をもたらすことが理解される。

以上に述べたような強度Ｉ_ｖ及び振動数ｆを有する振動を、移動する指に触覚振動ｖとして付与することによって、
（ａ２）指が、進むにつれて高さ情報ｈが増加する領域に入った際、凸部（上り坂）に差し掛かって上りを開始したような感触を得ることができ、
（ｂ２）指が、高さ情報ｈの変化しない領域を進む際、抵抗感のない水平面をなぞったような感触を得ることができ、
（ｃ２）指が、進むにつれて高さ情報ｈが減少する領域に入った際、凹部（下り坂）に差し掛かって下りを開始したような感触を得ることができる。
即ち、タッチパネル１００に接触した指に対して、立体物に触った感触を付与することができる。

［基準値Δ_ｓｔｄ＜０とした触覚振動の決定］
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ｃ）に示した基準値Δ_ｓｔｄが負値をとる場合での触覚振動が決定される処理手順を示すグラフである。

図３（Ａ）に、図２（Ｃ）と同一の変化分Δｈ（ｔ）のグラフを示す。この図３（Ａ）では、負値ｓ_１及びｓ_２（｜ｓ_２｜＜｜ｓ_１｜）を取る基準値Δ_ｓｔｄが示されている。このうち基準値Δ_ｓｔｄとして負値ｓ_１を採用した場合のグラフが、図３（Ｂ）に示されている。

図３（Ｂ）でも、差Ｄが、上式（４）Ｄ（ｔ）＝Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄ（Δ_ｓｔｄ＝ｓ）を用いて算出されている。ここで、差Ｄ（ｔ）は、移動する指の接触位置１０５における、時間についてのｈ（ｔ）の勾配から所定値ｓ_１を差し引いた値となる。従って、立体オブジェクト１０４の四角錐台の上面に相当する位置でも、差Ｄ（ｔ）はゼロとならず、所定値｜ｓ｜を取る。

図３（Ｂ）では、さらに、この差Ｄ（ｔ）に基づいて、指に付与する触覚振動ｖの強度Ｉ_ｖ（ｔ）が、上式（５）を用いて決定されている。次いで、この決定された強度Ｉ_ｖを有する振動が指に付与される。

ここで、
（ｄ１）Δｈ（ｔ）＞０（指にとって上り坂に相当）である際の振動は、強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・Ｄ（Δｔ×ｉ）と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｅ１）Δｈ（ｔ）＝０（指にとって水平面に相当）である際の振動は、（ｄ）でのＩ_ｖ（ｔ）よりも小さい一定値の強度と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｆ１）Δｈ（ｔ）＜０（指にとって下り坂に相当）である際の振動は、強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_２・Ｄ（Δｔ×ｉ）と、第２の振動数ｆ_２とを有する。
即ち、振動数ｆに関しては、Ｄ（ｔ）＞０（≧０）では第１の振動数ｆ_１が、Ｄ（ｔ）＜０では第２の振動数ｆ_２が採用される。

このような強度Ｉ_ｖ及び振動数ｆを有する触覚振動を移動する指に付与することによっても、タッチパネルに接触した指に対して、立体物に触った感触を付与することができる。ここで、本実施形態では、
（ｄ２）指が、進むにつれて高さ情報ｈが増加する領域に入った際、凸部（上り坂）に差し掛かって上りを開始したような感触を得ることができ、
（ｅ２）指が、高さ情報ｈの増加する領域から変化しない領域に進む際、抵抗感が低減して水平面をなぞり始めたような感触を得ることができ、
（ｆ２）指が、進むにつれて高さ情報ｈが減少する領域に入った際、凹部（下り坂）に差し掛かって下りを開始したような感触を得ることができる。

次いで、図３（Ｂ）に示した触覚振動の決定手順の変更態様を、図３（Ｃ）に示す。

この変更態様では、基準値Δ_ｓｔｄとしてｓ_２（負値）を設定する。ｓ_２の絶対値｜ｓ_２｜は、｜ｓ_１｜よりも小さい値となっている。また、Ｄ（ｔ）＜０（≦０）の場合、Ｉ_ｖ（ｔ）＝０とする。即ち振動の付与を停止する。さらに、立体オブジェクト１０４の周囲における表示位置範囲外となる位置を、ｈ＝０として扱い、指の接触位置１０５が、この表示位置範囲外であっても、Ｄ（ｔ）＝０−ｓ_２＝｜ｓ_２｜として、対応する振動を指に付与する。

これにより、
（ｇ１）指の接触位置１０５が立体オブジェクト１０４の表示位置範囲外（ｈ＝０）である際の振動は、十分に小さい一定の強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・｜ｓ_２｜と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｈ１）指の接触位置１０５が立体オブジェクト１０４の表示位置範囲内に入り、Δｈ（ｔ）＞０（指にとって上り坂に相当）である際の振動は、（ｇ）での強度よりも十分に大きい強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・Ｄ（Δｔ×ｉ）と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｉ１）Δｈ（ｔ）＝０（指にとって水平面に相当）である際の振動は、（ｇ）と同一の一定値の強度と、第１の振動数ｆ_１とを有し、
（ｊ１）Δｈ（ｔ）＜０（指にとって下り坂に相当）である際の振動は、Ｉ_ｖ（ｔ）＝０であり、
（ｋ１）指が立体オブジェクト１０４の表示位置範囲から外に出た直後（ｈ＝０）の振動は、（ｇ）と同一の一定値の強度と、第１の振動数ｆ_１とを有する
ことが可能になる。ここで、（ｇ１）、（ｉ１）及び（ｋ１）での一定の強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｃ_１・｜ｓ_２｜は、指が水平面をなぞりながら進む場合の、動摩擦に起因する抵抗感（バックグラウンド）として捉えられ得る。ここで、基準値の絶対値｜ｓ_２｜は、このバックグラウンドに適した振動を具現するために、十分小さい値に設定されるのである。

これにより、本変更態様では、
（ｇ２）指が立体オブジェクト１０４の表示位置範囲に差し掛かる前には、水平面を若干の動摩擦を感じながらなぞっているような感触を得ることができ、
（ｈ２）指が立体オブジェクト１０４の高さ情報ｈが増加する領域に入った際、凸部（上り坂）に差し掛かり上りを開始したような感触を得ることができ、
（ｉ２）指が、高さ情報ｈが増加する領域から変化しない領域に進む際、抵抗感が低減して動摩擦分のみとなり、水平面をなぞり始めたような感触を得ることができ、
（ｊ２）指が、進むにつれて高さ情報ｈが減少する領域に入った際、抵抗感が抜けて下りを開始したような感触を得ることができ、
（ｋ２）指が立体オブジェクト１０４の表示位置範囲から外に出た直後では、水平面を若干の動摩擦を感じながらなぞっている状態に戻る感触を得ることができる。
即ち、タッチパネル１００に接触した指に対して、立体物に触った感触を付与することができる。

［指による押圧力ｐ_ｃを考慮した触覚振動の決定］
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、触覚振動が決定される処理手順の他の実施形態を示すグラフである。

図４（Ａ）に、図１（Ｂ）における高さ情報ｈ（ｘ，０）のグラフ１０６と、これに対する指の押し込み・移動の様子とを示す。図４（Ａ）によれば、指が、タッチパネル１００（ディスプレイ１０１の画面）に接触しつつ移動する。

この際、立体オブジェクト１０４の表示位置範囲（グラフ１０６）に差し掛かる前に、指がタッチパネル１０１を所定閾値ｐ_ｔｈ以上の押圧力ｐ_ｃで押し込み、立体オブジェクト１０４の上面（グラフ１０６の台形上辺）の中程までこの押圧力ｐ_ｃのまま移動する。その後、指は、この中程の位置付近を移動しつつ押し込みを止め、所定閾値ｐ_ｔｈ未満の押圧力ｐ_ｃで更に移動する。ここで、所定閾値ｐ_ｔｈは、例えば０.５Ｎ（ニュートン）〜１.０Ｎの範囲内の値に設定可能である。

図４（Ｂ）に、図３（Ｂ）と同一の差Ｄ（ｔ）のグラフを示す。さらに、基準値Δ_ｓｔｄとして負値ｓ_１を採用し、この差Ｄ（ｔ）と、上述した指による押圧力ｐ_ｃとに基づいて決定された、指に付与する触覚振動ｖの強度Ｉ_ｖのグラフも、図４（Ｂ）に示す。

図４（Ｂ）によれば、
（ｌ１）指の接触位置１０５が、立体オブジェクト１０４の表示位置範囲内であって、押圧力ｐ_ｃが所定閾値ｐ_ｔｈ以上である際、図３（Ｂ）に示した強度Ｉ_ｖ（ｔ）の振動が指に付与され、
（ｍ１）指の接触位置１０５が、立体オブジェクト１０４の表示位置範囲内であって、押圧力ｐ_ｃが所定閾値ｐ_ｔｈ未満である際、強度Ｉ_ｖ（ｔ）＝０となり、指への振動付与が停止される。

これにより、本実施形態では、
（ｌ２）指を所定閾値ｐ_ｃ以上の押圧力ｐ_ｃで押し込んで、立体オブジェクト１０４をなぞった際、指に対して立体物に触った感触を与え、
（ｍ２）立体オブジェクト１０４を、所定閾値ｐ_ｃ未満の押圧力ｐ_ｃでなぞった際、指に対して立体物に触った感触を与えない
とすることができる。即ち、ある程度押し込んでなぞることによって初めて、立体オブジェクト１０４に触れた感触を得られるようになっている。

次いで、押圧力ｐ_ｃを触覚振動の決定に関与させる他の実施形態を説明する。

図４（Ｃ）に、図３（Ｂ）と同一の差Ｄ（ｔ）のグラフを示す。さらに、基準値Δ_ｓｔｄとして負値ｓ_１を採用し、この差Ｄ（ｔ）と、上述した指による押圧力ｐ_ｃとに基づいて決定された、指に付与する触覚振動ｖの強度Ｉ_ｖのグラフも、図４（Ｃ）に示す。

図４（Ｃ）によれば、
（ｎ１）指の接触位置１０５が、立体オブジェクト１０４の表示位置範囲内であって、押圧力ｐ_ｃが所定閾値ｐ_ｔｈ以上である際、図３（Ｂ）に示した強度Ｉ_ｖに、押圧力ｐ_ｃの関数としての増分ΔＩ_ｐｃが付加されることによって、強度Ｉ_ｖ（ｔ）が決定され、
（ｏ１）指の接触位置１０５が、立体オブジェクト１０４の表示位置範囲内であって、押圧力ｐ_ｃが所定閾値ｐ_ｔｈ未満である際、図３（Ｂ）に示した強度Ｉ_ｖ（ｔ）が指に付与される。

ここで、増分ΔＩ_ｐｃは、押圧力ｐ_ｃの関数であるが、ｐ_ｃ≧ｐ_ｔｈである場合、一定値（図４（Ｃ）の形態）又は（ｐ_ｃ−ｐ_ｔｈ）の単調増加関数であって、ｐ_ｃ＜ｐ_ｔｈである場合、ゼロとすることができる。

これにより、
（ｎ２）指を所定閾値ｐ_ｃ以上の押圧力ｐ_ｃで押し込んで、立体オブジェクト１０４をなぞった際、指に対して立体物に触った感触を、押し込んだ分だけより強く与え、
（ｏ２）立体オブジェクト１０４を、所定閾値ｐ_ｃ未満の押圧力ｐ_ｃでなぞった際、指に対して立体物に触った感触を、（ｎ２）に比較してより弱く与える
ことができる。即ち、立体オブジェクト１０４を強く押し込みながらなぞると、立体オブジェクト１０４に触れた感触をより強く得られるようになっている。

尚、押圧力ｐ_ｃを触覚振動ｖの決定に関与させる場合、振動強度Ｉ_ｖは、一般に、
（６） Ｉ_ｖ（ｔ）＝Ｉ_ｖ（Ｄ（ｔ）、Ｐ_ｃ（ｔ））
と設定される。即ち、差Ｄ（高さ情報の変化分Δｈ）と押圧力ｐ_ｃとに応じた振動強度Ｉ_ｖの触覚振動ｖが、指に対して付与される。ここで、Ｉ_ｖ（ｔ）は、Ｄ（ｔ）及びＰ_ｃ（ｔ）の各々の値が増加する場合に単調に増加することが好ましい。尚、押圧力ｐ_ｃ（ｔ）は、時刻ｔに対して、時刻ｔでの押圧力ｐ_ｃ値を取る関数である。

図５は、本発明による携帯型情報機器１に表示された立体オブジェクトの他の実施形態を示す前面図である。

図５によれば、携帯型情報機器１のディスプレイ１０１の画面には、ロボット・キャラクタイメージである立体オブジェクト２０４が表示されている。この立体オブジェクト２０４には、顔面の凹凸量に対応した高さ情報ｈが、表示位置範囲内の各位置に割り当てられている。顔面イメージの周囲（表示位置範囲外の領域）では、高さ情報ｈはゼロに設定されている。図５から理解されるように、立体オブジェクト２０４は、立体オブジェクト１０４（図１（Ａ）及び（Ｂ））と比較してより複雑な凹凸形状を有するイメージである。

このような立体オブジェクト２０４を、指でなぞる（接触しつつ移動する）場合でも、立体オブジェクト２０４の表示位置範囲に、想定される顔面の凹凸に対応した凹部、凸部又は凹凸部が存在していると認識させる触覚振動ｖが付与される。即ち、タッチパネル１００に接触した指に対して、ロボット顔面を象った立体的なフィギュアに触った感触が付与可能となる。

ここで、触覚振動ｖを付与するべく、高さ情報ｈから変化分Δｈ（ｔ）、差Ｄ（ｔ）及び振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を算出・決定するが、その際、
（α）図２（Ｄ）に示したように、差Ｄ（ｔ）＝Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄを求める際の基準値Δ_ｓｔｄをゼロとして、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を決定する、
（β）図３（Ｂ）に示したように、差Ｄ（ｔ）＝Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄを求める際の基準値Δ_ｓｔｄを負値（ｓ_１）として、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を決定する、
（γ）図３（Ｃ）に示したように、基準値Δ_ｓｔｄ（＝ｓ_２（負値））の絶対値｜ｓ_２｜を十分に小さくし、Ｄ（ｔ）＜０（≦０）の場合Ｉｖ（ｔ）＝０とし、さらに、指の接触位置１０５がこの表示位置範囲外であっても、Ｄ（ｔ）＝｜ｓ_２｜として振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を決定する、及び
（δ）図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を、差Ｄ（ｔ）及び指による押圧力ｐ_ｃ（ｔ）の関数として決定する
といった手順のうち、いずれを用いて触覚振動ｖを付与してもよい。また、上記以外の実施形態、例えば基準値Δ_ｓｔｄを正値にとる等、も採用可能である。

また、立体オブジェクトも、上述した建造物イメージ、キャラクタ（フィギュア）イメージに限定されるものではない。立体オブジェクトは、例えば、種々のゲーム、オンライン・ショッピング、仮想美術館・博物館等のサービスにおいて取り扱われる立体物イメージであってもよい。

図６は、本発明による携帯型情報機器１の構成を概略的に示す斜視図及び機能構成図である。

図６によれば、携帯型情報機器１は、タッチパネル１００と、ディスプレイ１０１と、触覚振動機構部１０２と、押圧力検出部１０３と、機能構成部としてのプロセッサ・メモリを備えている。ここで、機能構成部（プロセッサ・メモリ）は、携帯型情報機器１に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって、その機能を実現する。

ディスプレイ１０１は、画面に操作対象である立体オブジェクト１０４（２０４）を表示する。また、タッチパネル１００は、ディスプレイ１０１の画面上に配置されており、ユーザの指の接触位置を時間経過に応じて逐次検出し、接触位置情報を、後述する接触判定・モニタ部１２１に出力する。このタッチパネル１００として、例えば、投影型静電容量方式タッチパネル、表面型静電容量方式タッチパネル、抵抗膜方式タッチパネル、超音波表面弾性波方式タッチパネル、又は赤外線走査方式タッチパネル等を採用することができる。

触覚振動機構部１０２は、タッチパネル１００に接触した指に対して、タッチパネル１００を振動させることにより触覚振動を与える。触覚振動機構部１０２は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料を用いて形成された圧電アクチュエータとすることができる。

押圧力検出部１０３は、指によってタッチパネル１００に与えられる押圧力ｐ_ｃを検出する。押圧力検出部１０３は、例えば、タッチパネル１００の四隅下に設置されており、指を押し付けられて撓んだタッチパネル１００が自身に及ぼす押圧の合計を、押圧力ｐ_ｃとして検出する。この押圧力検出部１０３が出力する押圧力信号は、後述する押圧力判定部１２３に入力される。押圧力検出部１０３は、例えば、ＰＺＴ等の圧電材料を用いて形成された圧電センサとすることができる。また、圧電アクチュエータで構成された触覚振動機構部１０２を設ける代わりに又は設けると共に、この押圧力検出部１０３を触覚振動機構部として利用することも可能である。

同じく図６によれば、機能構成部（プロセッサ・メモリ）は、立体オブジェクト表示部１２０と、接触判定・モニタ部１２１と、高さ情報取得部１２２と、押圧力判定部１２３と、触覚振動制御部１２４と、表示制御部１１０と、アプリケーション処理部１１１とを有する。

立体オブジェクト表示部１２０は、ディスプレイ１０１の画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報ｈが表示位置範囲内の各位置に割り当てられた立体オブジェクト１０４（２０４）を、ディスプレイ１０１の画面に表示させる。また、立体オブジェクト表示部１２０は、表示された立体オブジェクト１０４（２０４）における表示位置範囲の情報を接触判定・モニタ部１２１に出力し、表示位置範囲内の各位置での高さ情報ｈを高さ情報取得部１２２に出力する。

接触判定・モニタ部１２１は、タッチパネル１００からの接触位置信号を入力する。また、立体オブジェクト表示部１２０から立体オブジェクト１０４（２０４）の表示位置範囲の情報を入力する。次いで、接触判定・モニタ部１２１は、これら信号及び情報に基づいて、指の接触位置１０５が立体オブジェクト１０４（２０４）の表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、この判定結果及び指の接触位置１０５の情報を、高さ情報取得部１２２に逐次出力する。

高さ情報取得部１２２は、接触判定・モニタ部１２１から、上記判定結果及び情報を入力し、立体オブジェクト表示部１２０から、立体オブジェクト１０４（２０４）における表示位置範囲内の各位置での高さ情報ｈを入力する。次いで、高さ情報取得部１２２は、接触判定・モニタ部１２１が真の判定を行った際、即ち指の接触位置１０５が表示位置範囲内に含まれるとの判定を行った際、指の接触位置１０５に割り当てられた高さ情報ｈを取得し、さらに単位時間Δｔ経過毎に、指の接触位置１０５が移動した際の高さ情報の変化分Δｈを算出する。次いで、高さ情報取得部１２２は、この算出結果を触覚振動制御部１２４に出力する。

押圧力判定部１２３は、押圧力検出部１０３からの押圧力信号を入力する。次いで、この信号に基づいて、指による押圧力ｐ_ｃの大きさが所定の押圧力閾値ｐ_ｔｈ以上であるか否かを判定する。さらに、押圧力判定部１２３は、この判定結果及び押圧力ｐ_ｃ値情報を、触覚振動制御部１２４に出力する。

触覚振動制御部１２４は、高さ情報取得部１２２から、高さ情報変化分Δｈの算出結果を入力する。次いで、この算出結果から、単位時間Δｔ経過毎に、差Ｄ（ｔ）及び振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を算出する。ここで、触覚振動制御部１２４は、押圧力判定部１２３から、押圧力ｐ_ｃに係る判定結果及び押圧力ｐ_ｃ値情報を入力し、これらの結果および情報を加味して、差Ｄ（ｔ）及び押圧力ｐ_ｃ（ｔ）に応じた振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を算出することも好ましい。

触覚振動制御部１２４は、次いで、算出した振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を有する触覚振動ｖを、指に対してタッチパネル１００を介して付与すべく、触覚振動機構部１０２に指示を行う。また、触覚振動制御部１２４は、指の接触位置１０５が立体オブジェクト１０４（２０４）の表示位置範囲外であっても、（例えば高さ情報ｈ＝０として）所定の強度の触覚振動ｖを指に対して付与させてもよい。

表示制御部１１０は、アプリケーション処理部１１１からのアプリケーション処理情報を入力して、アプリケーションの実行に応じた画像をディスプレイ１０１に表示させる。また、表示制御部１１０は、立体オブジェクト表示部１２０から、立体オブジェクト１０４（２０４）の情報を入力し、立体オブジェクト１０４（２０４）をディスプレイ１０１の画面に表示させる。

図７は、本発明による触覚振動付与方法の一実施形態を示すフローチャートである。

図７によれば、最初に、立体オブジェクト表示部１２０が、立体オブジェクト１０４（２０４）をディスプレイ１０１の画面に表示させる（ステップＳ７００）。次いで、タッチパネル１００に対する指の接触位置が測定される（ステップＳ７０１）。次いで、接触判定・モニタ部１２１によって、指の接触位置１０５が立体オブジェクト１０４（２０４）の表示位置範囲内に含まれるか否かが判定される（ステップＳ７０２）。ここで、真の判定、即ち指が表示位置範囲内に含まれるとの判定がなされた場合、指に触覚振動を付与するための触覚振動付与ループ（ステップＳ７１０〜Ｓ７１９）に入る。一方、偽の判定がなされた場合、再度、ステップＳ７０１に戻り、指の接触位置（接触の有無）がモニタ（監視）される。

触覚振動付与ループ（ステップＳ７１０〜Ｓ７１９）に入った際、時間パラメータｉ及び高さ情報ｈが初期値としてゼロに設定される（ステップＳ７１０）。ループの開始は、ｉ＝０であるので、時刻ｔ＝０となる。次いで、時間パラメータｉを１だけ増分する（ステップＳ７１１）。ここで、時刻ｔ＝Δｔ×ｉになるまでウエイト（待ち）に入る（ステップＳ７１２）。

次いで、時刻ｔ＝Δｔ×ｉにおいて、押圧力検出部１０３が、指によってタッチパネル１００に与えられる押圧力ｐ_ｃを検出する（ステップＳ７１３）。次いで、押圧力判定部１２３が、押圧力ｐ_ｃが所定の押圧力閾値ｐ_ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７１４）。ここで、真の判定、即ち押圧力ｐ_ｃが所定の閾値ｐ_ｔｈ以上であるとの判定がなされた際、高さ情報取得部１２２が、指の接触位置１０５に割り当てられた高さ情報ｈ（ｔ）を取得する（ステップＳ７１５）。高さ情報取得部１２２は、さらに、高さ情報変化分Δｈ（ｔ）を算出する（ステップＳ７１６）。一方、押圧力判定部１２３によって偽の判定がなされた際、ステップＳ７１９に移行し、指がタッチパネル１００に接触しているか否かが判定される。

ステップＳ７１６の後、触覚振動制御部１２４が、高さ情報変化分Δｈ（ｔ）又は（Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄ）と、押圧力ｐｃ（ｔ）とから振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を算出する（ステップＳ７１７）。次いで、触覚振動制御部１２４は、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を有する触覚振動ｖを指に付与させる（ステップＳ７１８）。その後、ステップＳ７１９に移行し、指がタッチパネル１００に接触しているか否かが判定される（ステップＳ７１９）。

ステップＳ７１９において、指が接触していると判定された場合、ステップＳ７１０から開始される触覚振動付与ループが繰り返される。一方、指が接触していないと判定された場合、ユーザの指による操作が終了したものとして、本触覚振動付与方法は終了する。

以上、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）を決定するのに押圧力ｐ_ｃ（ｔ）を考慮する実施形態（図４（Ｂ）及び（Ｃ））を説明したが、押圧力ｐ_ｃ（ｔ）を考慮しない実施形態（図２（Ｄ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ））では、ステップＳ７１３及びＳ７１４は削除され、ステップＳ７１７で、振動強度Ｉ_ｖ（ｔ）が、高さ情報変化分Δｈ（ｔ）又は（Δｈ（ｔ）−Δ_ｓｔｄ）から算出される。

さらに、他の実施形態として、立体オブジェクト１０４（２０４）の周囲における表示位置範囲外となる位置を、ｈ＝０として扱い、指の接触位置１０５が、この表示位置範囲外であっても、Ｄ（ｔ）＝｜ｓ_２｜として対応する触覚振動ｖを指に付与することもできる。この場合、ステップＳ７０２で偽の判定がなされた際、（例えば指の接触位置１０５が立体オブジェクトから所定の距離範囲内にあることを確認した上で）対応する触覚振動ｖを指に付与し、その後、ステップＳ７０１に戻ってもよい。

以上、詳細に説明したように、本発明のユーザインタフェース装置、触覚振動付与方法及びプログラムによれば、指が立体オブジェクトをなぞった際、指の接触位置での高さ情報ｈが取得され、この高さ情報の変化分Δｈに応じた触覚振動が、この指に付与される。これにより、タッチパネルに接触した指に対して、立体物に触った感触を付与することが可能となる。

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

１ 携帯型情報機器（ユーザインタフェース装置）
１００ タッチパネル
１０１ ディスプレイ
１０２ 触覚振動機構部
１０３ 押圧力検出部
１０４、２０４ 立体オブジェクト
１０５ 接触位置
１０６ 高さ情報ｈのグラフ
１０７ パルス状強度
１１０ 表示制御部
１１１ アプリケーション処理部
１２０ 立体オブジェクト表示部
１２１ 接触判定・モニタ部
１２２ 高さ情報取得部
１２３ 押圧力判定部
１２４ 触覚振動制御部

Claims (9)

1. 表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置であって、
   前記タッチパネルに接触した当該指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部と、
   前記画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、前記画像表示部の画面に表示させる立体オブジェクト表示手段と、
   当該指の接触位置が前記立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、当該指の接触位置を逐次出力する接触判定・モニタ手段と、
   前記接触判定・モニタ手段が真の判定を行った際、当該指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、当該指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における当該高さ情報の変化分を算出する高さ情報取得手段と、
   当該高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、当該指に対して前記タッチパネルを介して付与すべく前記触覚振動機構部に指示する触覚振動制御手段と
   を有することを特徴とするユーザインタフェース装置。
2. 前記高さ情報取得手段は、当該高さ情報を単位時間経過毎に取得して、単位時間経過毎の各時刻における高さ情報の変化分を算出し、
   前記触覚振動制御手段は、前記各時刻における当該高さ情報の変化分と所定の基準値との差に応じた触覚振動を、当該指に対して付与させることを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース装置。
3. 前記触覚振動制御手段は、前記差が正値である際、第１の振動数を有する触覚振動を付与させ、前記差が負値である際、前記第１の振動数とは異なる第２の振動数を有する触覚振動を付与させることを特徴とする請求項２に記載のユーザインタフェース装置。
4. 前記基準値は負値に設定され、前記触覚振動制御手段は、前記差が負値である際、触覚振動の付与を停止させることを特徴とする請求項２に記載のユーザインタフェース装置。
5. 当該指により前記タッチパネルに与えられた押圧力を検出する押圧力検出部と、
   前記押圧力が所定閾値以上であるか否かを判定する押圧力判定手段と
   を更に有しており、
   前記触覚振動制御手段は、前記押圧力判定手段が真の判定を行った際、触覚振動を当該指に対して付与させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のユーザインタフェース装置。
6. 前記触覚振動制御手段は、当該高さ情報の変化分と前記押圧力とに応じた触覚振動を、当該指に対して付与させることを特徴とする請求項５に記載のユーザインタフェース装置。
7. ユーザの操作から見て、当該指が、前記画像表示部の画面に表示された前記立体オブジェクトを横切るようになぞった際、前記触覚振動制御手段は、前記立体オブジェクトの表示位置範囲内に凹部、凸部又は凹凸部が存在していると認識される触覚振動を、当該指に対して付与させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のユーザインタフェース装置。
8. 表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置に搭載されたプログラムであって、前記ユーザインタフェース装置が、
   前記タッチパネルに接触した当該指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部を備えており、前記プログラムが、
   前記画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、前記画像表示部の画面に表示させる立体オブジェクト表示手段と、
   当該指の接触位置が前記立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、当該指の接触位置を逐次出力する接触判定・モニタ手段と、
   前記接触判定・モニタ手段が真の判定を行った際、当該指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、当該指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における当該高さ情報の変化分を算出する高さ情報取得手段と、
   当該高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、当該指に対して前記タッチパネルを介して付与すべく前記触覚振動機構部に指示する触覚振動制御手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とするユーザインタフェース装置用のプログラム。
9. 表示対象を画面に表示する画像表示部と、指の接触位置を逐次検出するタッチパネルとを備えたユーザインタフェース装置における触覚振動付与方法であって、前記ユーザインタフェース装置が、
   前記タッチパネルに接触した当該指に対して、触覚をもたらす触覚振動を付与する触覚振動機構部を備えており、前記触覚振動付与方法が、
   前記画面に垂直な方向の高さ分を含む高さ情報が表示位置範囲内の各位置に割り当てられた表示対象である立体オブジェクトを、前記画像表示部の画面に表示させる第１のステップと、
   当該指の接触位置が前記立体オブジェクトの表示位置範囲内に含まれるか否かを判定し、当該指の接触位置を出力する第２のステップと、
   第２のステップで真の判定が行われた際、当該指の接触位置に割り当てられた高さ情報を取得し、当該指の接触位置が移動した際の、当該指の接触してきた位置範囲における当該高さ情報の変化分を算出する第３のステップと、
   当該高さ情報の変化分に応じた触覚振動を、当該指に対して前記タッチパネルを介して付与すべく前記触覚振動機構部に指示する第４のステップと
   を有することを特徴とする触覚振動付与方法。

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