JP6033696B2

JP6033696B2 - 触覚呈示装置

Info

Publication number: JP6033696B2
Application number: JP2013013937A
Authority: JP
Inventors: 芳野　正樹; 正樹芳野
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014146148A

Description

本発明は、触覚呈示装置に関する。

従来の技術として、操作者の指が載置される指載置板と、この指載置板の下に設けられた複数の可動パネルと、可動パネルごとに設けられ、可動パネルの上下の移動を可能にする可動部と、を備えた方向呈示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、可動部は、回転軸を有する駆動モータと、回転軸に取り付けられたカムと、可動パネルとカムとの間に設けられ、カムの回転を上下方向の移動に変換して可動パネルを上下に移動させる棒状部材と、を備えている。

この従来の方向呈示装置は、可動部を駆動することにより、可動パネルを介して指載置板を呈示する方向に応じて傾かせるので、操作者に方向を呈示することができる。

特開２０１０−２０４７４１号公報

しかし、従来の方向呈示装置は、駆動モータの温度に応じて目標とする電流値に到達する時間が変化するため、駆動モータの駆動状態が変化して可動パネルの移動量が安定しない問題がある。

従って、本発明の目的は、温度に依存しない安定した振動の呈示を行うことができる触覚呈示装置を提供することにある。

本発明の一態様は、なされた操作を検出する検出部と、検出部を昇降可能にする昇降機構部と、昇降機構部を駆動して検出部に振動を与えることで触覚を呈示する駆動部と、駆動部に流れる電流の立ち上がりを測定して測定値を出力する測定部と、測定部から取得した測定値に基づいて検出部が振動を開始するまでに駆動部に供給する駆動信号を制御する制御部と、を備えた触覚呈示装置を提供する。

本発明によれば、温度に依存しない安定した振動の呈示を行うことができる。

図１は、実施の形態に係る触覚呈示装置の分解斜視図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置のブロック図であり、（ｂ）は、制御部と駆動部との間の制御関係を示すブロック図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の振動の呈示の動作を説明するための概略図であり、（ｄ）〜（ｆ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に対応した回転部材とカムの動作を説明するための概略図である。図４（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の制御部が生成する駆動信号Ｖと時間ｔとの関係を示す概略図であり、（ｂ）は、モータに流れるモータ電流Ｉと時間ｔとの関係を示すグラフである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る触覚呈示装置は、なされた操作を検出する検出部と、検出部を昇降可能にする昇降機構部と、昇降機構部を駆動して検出部に振動を与えることで触覚を呈示する駆動部と、駆動部に流れる電流の立ち上がりを測定して測定値を出力する測定部と、測定部から取得した測定値に基づいて検出部が振動を開始するまでに駆動部に供給する駆動信号を制御する制御部と、を備えている。

この触覚呈示装置は、駆動部に流れる電流が温度に依存して変化するので、検出部が振動を開始するまでの駆動信号を、駆動部に流れる電流の立ち上がりを測定した測定値に基づいて制御する。従って、触覚呈示装置は、昇降機構部を介して検出部が振動を開始するまでの駆動部の駆動を正確に実行させることができるので、温度に依存しない安定した振動の呈示を行うことができる。

[実施の形態]
（触覚呈示装置１の構成）
図１は、実施の形態に係る触覚呈示装置の分解斜視図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置のブロック図であり、（ｂ）は、制御部と駆動部との間の制御関係を示すブロック図である。なお、実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

この触覚呈示装置１は、一例として、車両に搭載された電子機器の操作を行うことが可能となるように構成されている。また、触覚呈示装置１は、例えば、車両に搭載された表示装置の表示画面に表示された選択可能なアイコン等に選択決定の操作を行ったような場合、後述する検出部に振動を与えることにより、操作者に触覚の呈示を行うことができるように構成されている。

触覚呈示装置１は、例えば、車両内の図示しないセンターコンソールなどの運転席周辺部に配置されており、表示装置に配線を介して接続される。

この触覚呈示装置１は、操作者の手指でタッチパネルをタッチ操作すると、例えば、タッチパネルの表面上の位置がタッチセンサにより検出され、この位置に対応した位置検出信号がディスプレイ上の項目ボタンを選択決定する遠隔操作式の入力装置として構成される。

触覚呈示装置１は、図１、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、なされた操作を検出する検出部３と、検出部３を昇降可能にする昇降機構部４と、昇降機構部４を駆動して検出部３に振動を与えることで触覚を呈示する駆動部５と、駆動部５に流れる電流の立ち上がりを測定して測定値を出力する測定部としての電流Ｆ/Ｂ（フィードバック）回路８２と、電流Ｆ/Ｂ回路８２から取得した測定値に基づいて検出部３が振動を開始するまでに駆動部５に供給する駆動信号Ｖを制御する制御部８５と、を備えて概略構成されている。

この触覚呈示装置１の本体２ａは、図１に示すように、下方に向けて開口したケース状に形成されている。この本体２ａは、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。また、本体２ａは、検出部３等のそれぞれの構成部品が組み込まれている。

この触覚呈示装置１の下蓋２ｂは、図１に示すように、本体２ａの下方の開口を覆うように構成されている。この下蓋２ｂは、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。また、下蓋２ｂは、図１に示す基板６が取り付けられるように構成されている。下蓋２ｂは、本体２ａと図示しないビスにより組み付けられる。

この本体２ａの一側部には、図１に示すように、スイッチ部７が設けられている。このスイッチ部７は、操作ノブ７１〜操作ノブ７３を備えて概略構成されている。

この操作ノブ７１〜操作ノブ７３は、一列に並べられて配置されている。隣り合う操作ノブの間には、絶縁体である樹脂製のセパレータ７５及びセパレータ７６が配置されている。

操作ノブ７１は、プッシャ７１ａを介して基板６に配置されたプッシュスイッチ７１ｂをオンオフ操作可能に配置されている。操作ノブ７２は、プッシャ７２ａを介して基板６に配置されたプッシュスイッチ７２ｂをオンオフ操作可能に配置されている。操作ノブ７３は、プッシャ７３ａを介して基板６に配置されたプッシュスイッチ７３ｂをオンオフ操作可能に配置されている。

また、本体２ａの他側部には、図１に示すように、操作ノブ７７が配置されている。この操作ノブ７７は、プッシャ７７ａを介して基板６に配置されたプッシュスイッチ７７ｂをオンオフ操作可能に配置されている。

（検出部３の構成）
この検出部３は、図１に示すように、平面矩形状のベース３１と枠状のフレーム３２との間に矩形状のタッチセンサ基板３３とシート状のタッチパネル３４とを図示しない両面テープを介して接合した状態で組み付けられる。このベース３１及びフレーム３２は、樹脂材料により形成されている。検出部３の外周部分には、矩形枠状のシールド部材３５が覆うように配置される。このシールド部材３５は、基板６の接地回路に電気的に接続される。

このベース３１の上面に凹状に形成された凹部の底面には、図１に示すように、クリック部材３６を介してタッチセンサ基板３３が弾性的に保持される。このクリック部材３６は、弾性変形によりタッチパネル３４に対して変位可能な筒状のラバー材からなり、タッチパネル３４側の内径がベース３１側の内径よりも大きく形成されている。

このフレーム３２は、図１に示すように、上面を開口した枠部３２ａからなる。その枠部３２ａは、額縁状の枠板体と、枠板体の内周縁部から収容部側に向けて延びる筒状の壁部とを有している。

このタッチセンサ基板３３とタッチパネル３４とは、図１に示すように、導電性を有する導電性テープ３７を介して接続される。

このタッチセンサ基板３３は、図１に示すように、例えば、静電容量を検出する静電容量タッチセンサであり、フレキシブルフラットケーブル３８を介して基板６に搭載されたコネクタ６１に接続される。一方のタッチパネル３４は、シール性を有する両面テープ３９を介してフレーム３２の枠板体の裏面に接合され、フレーム３２の枠部３２ａの開口３２ｂに操作面３４ａを露出させた状態で操作可能に配置される。

このベース３１には、さらに、図１に示すように、本体２ａに形成された貫通孔に挿入される複数の弾性部材３１ａと、本体２ａに形成された案内孔に沿って移動する一対の案内部材３１ｂと、タッチパネル３４の昇降運動に連動する連結部材３１ｃと、のそれぞれが昇降機構部４側に向けて延在している。なお、以下では、振動の呈示に伴う検出部３の昇降を、昇降運動と記載するものとする。この昇降の方向は、図１の紙面の上下方向である。

（昇降機構部４の構成）
図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の振動の呈示の動作を説明するための概略図であり、（ｄ）〜（ｆ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に対応した回転部材とカムの動作を説明するための概略図である。図３（ａ）及び（ｄ）に示すカム５３の位置は、初期位置である。図３（ｂ）及び（ｅ）に示すカム５３の位置は、回転部材４２とカム５３との接触により、昇降機構部４への駆動力の伝達が始まる伝達位置である。図３（ｃ）及び（ｆ）に示すカム５３の位置は、図３（ｃ）の紙面の上方向の検出部３の移動量Ｌが最大となる最大駆動位置である。

昇降機構部４は、図１に示すように、触覚呈示装置１の本体２ａに回転可能に支持された支持軸４１と、検出部３の連結部材３１ｃに連結されると共に支持軸４１と一体とされ、支持軸４１と共に回転して連結部材３１ｃを介して検出部３を昇降させる回転部材４２と、を備えて概略構成されている。

また、昇降機構部４は、回転部材４２が取り付けられた反対側の端部に、回転部材４２の回転角度を検出するためのエンコーダ４３ａを保持するホルダ４４が取り付けられている。このエンコーダ４３ａは、一例として、インクリメント型のスリット円板であり、複数のスリットが設けられている。

エンコーダ４３ａは、基板６に配置された回転角センサ４３ｂに設けられた隙間に、円板の一部が挿入される。回転角センサ４３ｂは、例えば、挿入されたエンコーダ４３ａを挟んで、互いに対向する発光部と受光部を有し、発光部から出力した光を受光部で受光する構成を備えている。受光部は、図２（ａ）に示すように、エンコーダ４３ａのスリットを通り抜けた光をカウントすることにより、回転部材４２の回転角を算出し、算出した回転角の情報を含む角度情報を制御部８５に出力するように構成されている。なお、変形例として、エンコーダと回転角センサの組みを２つ用意し、位相をずらすことにより、回転部材４２の回転方向を検出するように構成されても良い。

また、昇降機構部４は、図１に示すように、検出部３を押し下げる操作、所謂プッシュ操作時におけるタッチパネル３４の傾きを抑制するスタビライザ４５を備えている。このスタビライザ４５は、その長手方向が支持軸４１の長手方向と交差するように、検出部３の一対の案内部材３１ｂのそれぞれに取り付けられている。

この回転部材４２には、図１に示すように、トーションバネ４６の一端が取り付けられ、他端が本体２ａに取り付けられることで、回転部材４２を一方向に向けて常に蓄積した弾性力を付加するように構成される。この弾性力は、駆動された回転部材４２を初期位置に戻す方向に付加される。支持軸４１及びトーションバネ４６は、例えば、金属材料を用いて形成されている。また、回転部材４２は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

回転部材４２は、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、支持軸４１が挿入される挿入孔４２ｂを有するドーナツ状の基部４２ａと、基部４２ａの外周面両側に突出して形成された一対のアーム部４２ｃ及びアーム部４２ｄ（接触部）と、を有する。この基部４２ａのアーム部４２ｄ側の偏心位置には、連結ピン４２ｅが突出している。

この回転部材４２の連結ピン４２ｅは、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、検出部３のベース３１の連結部材３１ｃに形成された挿入凹部３１ｄ内で回転運動可能に連結されている。この連結ピン４２ｅと連結部材３１ｃとの連結により、回転部材４２は、検出部３のプッシュ操作に連動して昇降機構部４の支持軸４１を回転中心として正逆回転する。この連結部材３１ｃの挿入凹部３１ｄとは反対側の部位は、触覚呈示装置４０とは干渉しないように切欠して形成されている。なお、正逆回転とは、一例として、正回転が、図３（ａ）の紙面において時計回りに回転することであり、逆回転が、反時計回りに回転することである。

（駆動部５の構成）
駆動部５は、図１に示すように、回転する出力軸５２を有するモータ５１と、出力軸５２と一体に回転するカム５３と、を備えて概略構成されている。

このモータ５１は、図１に示すように、ハウジング５４に保持されており、このハウジング５４が図示しないビスを介して本体２ａに取り付けられている。このモータ５１は、基板６に電気的に接続されるコードを有するターミナル５５と、モータ５１に帯電した静電気を基板６の接地回路に逃がすグランドクリップ５６とを介して電気的に接続される。

このモータ５１は、正逆回転可能に構成されている。なお、モータ５１の正逆回転とは、一例として、正回転が、図３（ａ）の紙面において時計回りに回転することであり、逆回転が、反時計回りに回転することである。

カム５３は、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、モータ５１の正逆回転運動を検出部３の昇降運動に変換する運動変換部材である。このカム５３は、モータ５１の出力軸５２が取り付けられる基部５３ａと、基部５３ａから周方向に突出する凸部５３ｂと、を備えて概略構成されている。

基部５３ａは、円筒形状に形成されている。凸部５３ｂは、インボリュート曲線形状に形成されている。なお、凸部５３ｂは、基部５３ａを挟んで対象となる位置に、同形状の凸部を備えていても良い。

凸部５３ｂのカム面５３ｃは、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、回転部材４２のアーム部４２ｄの下面であるカムフォロア面４２ｆに接触した後は、接触を保ちながら回転するように構成されている。

ここで、回転部材４２のアーム部４２ｄとカム５３の凸部５３ｂとが、接触した状態にあるまま、検出部３にプッシュ操作がなされると、モータ５１のコギングトルクが、プッシュ操作の抵抗力となり、操作感を損なうことになるので、好ましくない。

そこで、本実施の形態では、回転部材４２とカム５３との連結を解除する構成が設けられている。言い換えるなら、昇降機構部４の回転部材４２は、駆動部５が駆動される前の状態である初期位置では、カム５３と非接触の状態にあり、駆動部５が駆動された後にカム５３とアーム部４２ｄが接触する。

このカム５３は、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、回転部材４２に駆動を伝達しない初期位置と、回転部材４２に駆動を伝達する伝達位置と、検出部３を最大の移動量Ｌまで移動させる最大駆動位置と、に位置変更が可能となるように回転可能に構成されている。触覚呈示のための振動発生を必要としないときは、触覚呈示装置４０を昇降機構部４から退避する初期位置に停止させている。なお、検出部３に対する振動の呈示は、伝達位置から最大駆動位置の間で行われる。

（電流Ｆ/Ｂ回路８２と制御部８５の構成）
図４（ａ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の制御部が生成する駆動信号Ｖと時間ｔとの関係を示す概略図であり、（ｂ）は、モータに流れるモータ電流Ｉと時間ｔとの関係を示すグラフである。図４（ａ）は、制御部８５が行う事前制御期間Ｔにおける駆動信号Ｖを図示している。また、図４（ｂ）は、駆動部５の周辺の雰囲気温度の違いによるＩ−ｔ曲線を示している。なお、事前制御期間Ｔとは、初期位置にあるカム５３を伝達位置まで駆動する期間である。以下では、まず、制御部８５の構成について説明する。

制御部８５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。

制御部８５は、テーブル８５０を備えている。このテーブル８５０は、駆動部５の雰囲気温度に応じた駆動信号Ｖを生成するために用いられるものである。従って、テーブル８５０は、例えば、駆動開始から時間ｔ_１０後における、つまり立ち上がりの時間ｔ_１０における雰囲気温度別のモータ電流Ｉと、そのモータ電流Ｉに適した駆動信号Ｖと、が格納されている。なお、制御部８５は、例えば、測定値に応じて計算により駆動信号Ｖを生成する構成であっても良い。

制御部８５は、図２（ａ）に示すように、座標情報を出力する検出部３と、プッシュ情報を出力するスイッチ部７と、角度情報を出力する回転角センサ４３ｂと、に電気的に接続されている。

制御部８５は、取得した座標情報、プッシュ情報、角度情報等に基づいて駆動信号Ｖを生成するように構成されている。さらに、制御部８５は、電流Ｆ/Ｂ回路８２から取得した測定値に基づいて、駆動信号Ｖの設定を変更するように構成されている。

また、制御部８５は、これらの情報等に基づいて操作情報を生成し、触覚呈示装置１が接続された電子機器に出力するように構成されている。

制御部８５には、図２（ｂ）に示すように、電源電圧監視回路８０と、モータ駆動回路８１と、電流Ｆ/Ｂ回路８２と、過電流保護回路８３と、が電気的に接続されている。

電源電圧監視回路８０は、モータ駆動回路８１、制御部８５等に接続され、電源電圧＋Ｖ_Ｂの電圧値を検出することにより電源電圧を監視する。

モータ駆動回路８１は、モータ５１に接続されて、回転方向及び回転トルク（回転数）を制御する。また、モータ駆動回路８１は、過電流保護回路８３からのフィードバックにより、モータ５１に流れる過電流を、制御部８５を介さずに制限することができる。

電流Ｆ/Ｂ回路８２は、例えば、モータ５１に直列に接続された電流検出抵抗の出力電圧を測定し、この出力電圧から測定値であるモータ電流Ｉを算出するように構成されている。この測定値は、制御部８５に送信される。つまり、電流Ｆ/Ｂ回路８２は、電流検出抵抗に流れるモータ電流Ｉを検出するように構成されている。

過電流保護回路８３は、モータ５１に流れる過電流を検出して、制御部８５又はモータ駆動回路８１を介して電流の制限を行ってモータ５１を保護する。

以下では、図４（ａ）に示す駆動信号Ｖについて説明する。

制御部８５は、一例として、接続された電子機器から取得した画像情報と、検出部３から取得した座標情報と、に基づいて振動の呈示を行うか否かを判定する。制御部８５は、一例として、表示装置に表示された表示画像に含まれる選択可能な画像に、操作がなされたと判定した場合、駆動部５及び昇降機構部４を介して検出部３に振動を付加するように構成されている。

制御部８５が生成する駆動信号Ｖは、一例として、図４（ａ）に示すように、パルス信号である。制御部８５は、一例として、図４（ａ）に示すように、事前制御期間Ｔにおいて、４つのパルスを含む駆動信号Ｖを生成するように構成されている。なお、この事前制御期間Ｔにおける駆動信号Ｖは、パルスの数、パルス幅及び振幅は、任意であり、用途に応じて変更可能である。

電流Ｆ/Ｂ回路８２において測定されるモータ電流Ｉは、図４（ｂ）に示すように、駆動部５の雰囲気温度によって変化する。

カム５３が、図３（ｄ）に示す初期位置から図３（ｅ）に示す伝達位置に到達するまでに、駆動部５に供給される駆動信号Ｖは、一例として、駆動部５の雰囲気温度が常温（２５℃）であることを仮定して設定される。

しかし、図４（ｂ）に示すように、雰囲気温度が、基準とした常温（２５℃）よりも低い場合は、立ち上がりの時間ｔ_１０におけるモータ電流Ｉ_ｂは、常温（２５℃）の場合のモータ電流Ｉ_ａよりも大きい。また、雰囲気温度が、常温（２５℃）よりも高い場合は、立ち上がりの時間ｔ_１０におけるモータ電流Ｉ_ｃは、常温（２５℃）の場合のモータ電流Ｉ_ａよりも小さい。つまり、雰囲気温度が、常温（２５℃）よりも低い場合は、時定数が小さく、高い場合は、時定数が大きい。

雰囲気温度が、常温（２５℃）より低い場合、モータ５１の巻き線の抵抗値は、常温（２５℃）の場合の抵抗値より小さくなり、また、モータ５１の磁石の磁力は、常温（２５℃）の場合の磁力より強くなる。また、雰囲気温度が常温（２５℃）より高い場合、巻き線の抵抗値は、常温（２５℃）の場合の抵抗値より大きくなり、磁力は、常温（２５℃）の場合より弱くなる。

以上のことから、雰囲気温度が、常温（２５℃）より低い場合、常温（２５℃）における駆動信号Ｖを駆動部５に供給すると、巻き線の抵抗値が低いことなどから、カム５３が伝達位置で停止せずに、さらに回転しようとする。つまり、カム５３と回転部材４２が、予定よりも強く衝突してより大きな衝突音が発生してしまう。

一方、雰囲気温度が常温（２５℃）より高い場合、常温（２５℃）における駆動信号Ｖを駆動部５に供給すると、巻き線の抵抗値が高いことなどから、カム５３が伝達位置に到達する前に停止してしまう。

そこで、制御部８５は、測定値に基づいて、測定されたモータ電流Ｉが基準値Ｉ_ａよりも高い場合、つまり、雰囲気温度が予め定められた基準温度（常温２５℃）より低い場合、基準温度におけるパルス信号のパルス幅を短くする設定の変更、及び基準温度におけるパルス信号のパルス数を減らす設定の変更、の少なくとも１つの設定の変更を行ったパルス信号を生成する。

また、制御部８５は、測定されたモータ電流Ｉが基準値Ｉ_ａよりも低い場合、つまり、雰囲気温度が予め定められた基準温度より高い場合、基準温度におけるパルス信号のパルス幅を長くする設定の変更、及び基準温度におけるパルス信号のパルス数を増やす設定の変更、の少なくとも１つの設定の変更を行ったパルス信号を生成する。なお、パルスの振幅が変えられる構成を有する場合は、駆動信号Ｖのパルス幅、パルス数及びパルス振幅の少なくとも１つの設定を変更して駆動信号Ｖが生成されても良い。

具体的には、制御部８５は、図４（ａ）に示す時間ｔ_１から時間ｔ_２の間、出力された１つ目のパルスに基づいて電流Ｆ/Ｂ回路８２で測定される測定値からモータ電流Ｉを算出し、このモータ電流Ｉとテーブル８５０とを比較し、適した駆動信号Ｖの設定が選択される。

制御部８５は、測定された測定値が基準値Ｉ_ａより高い場合、パルス幅Ｗのみを変更する際は、例えば、図４（ａ）に示すように、時間ｔ_３以降に出力される２つ目以降のパルスのパルス幅Ｗをパルス幅Ｗ_１（＜Ｗ）とする駆動信号Ｖを生成してモータ駆動回路８１を介してモータ５１に出力する。つまり、２つ目のパルスの場合、時間ｔ_３に立ち上がったパルスは、基準値Ｉ_ａにおけるパルスの終了する時間ｔ_５よりも短い時間ｔ_４においてパルスが終了する。なお、制御部８５は、変更したパルス幅を、さらに変更するように構成されても良い。

また、制御部８５は、パルス数のみを変更する場合、例えば、時間ｔ_３以降に３つのパルスを出力する予定だったのを、２つのパルスを出力するように変更した駆動信号Ｖを生成してモータ駆動回路８１を介してモータ５１に出力する。

一方、制御部８５は、測定された測定値が基準値Ｉ_ａより低い場合、パルス幅Ｗのみを変更する際は、例えば、図４（ａ）に示すように、時間ｔ_３以降に出力される２つ目以降のパルスのパルス幅Ｗをパルス幅Ｗ_２（＞Ｗ）とする駆動信号Ｖを生成してモータ駆動回路８１を介してモータ５１に出力する。つまり、２つ目のパルスの場合、時間ｔ_３に立ち上がったパルスは、基準値Ｉ_ａにおけるパルスの終了する時間ｔ_５よりも長い時間ｔ_６においてパルスが終了する。なお、制御部８５は、変更したパルス幅を、さらに変更するように構成されても良い。

また、制御部８５は、パルス数のみを変更する場合、例えば、時間ｔ_３以降に３つのパルスを出力する予定だったのを、４つのパルスを出力するように変更した駆動信号Ｖを生成してモータ駆動回路８１を介してモータ５１に出力する。なお、制御部８５は、パルス幅及びパルス数の変更を組み合わせて行っても良い。

以下では、触覚呈示装置１の振動の呈示動作について、各図を参照しながら説明する。

（動作）
まず、触覚呈示装置１に電源電圧＋Ｖ_Ｂが供給されると、検出部３は、予め定められた時間間隔で座標情報を出力する。

制御部８５は、検出部３から取得した座標情報と、接続されている電子機器から取得した画像情報と、に基づいて振動の呈示を行うか否かを判定する。

制御部８５は、振動の呈示を行うと判定すると、駆動信号Ｖを、モータ駆動回路８１を介して駆動部５のモータ５１に出力する。

モータ５１は、モータ駆動回路８１を介して取得した駆動信号Ｖに基づいて、図３（ａ）及び（ｄ）に示す初期位置から、時計回りに出力軸５２を回転させると共にカム５３を回転させる。

制御部８５は、駆動信号Ｖの１つ目のパルスに基づいて電流Ｆ/Ｂ回路８２が測定して算出した立ち上がり時間ｔ_１０における測定値であるモータ電流Ｉを取得する。制御部８５は、取得したモータ電流Ｉと、テーブル８５０と、を比較して適した駆動信号Ｖの設定を選択する。

ここで、制御部８５は、測定された測定値が基準値Ｉ_ａよりも高い場合、基準値Ｉ_ａにおける駆動信号Ｖのパルス幅を短くする設定の変更、及び基準温度における駆動信号Ｖのパルス数を減らす設定の変更、の少なくとも１つの設定の変更を行った駆動信号Ｖを生成する。

また、制御部８５は、測定された測定値が基準値Ｉ_ａよりも低い場合、基準値Ｉ_ａにおける駆動信号Ｖのパルス幅を長くする設定の変更、及び基準温度における駆動信号Ｖのパルス数を増やす設定の変更、の少なくとも１つの設定の変更を行った駆動信号Ｖを生成する。

モータ５１は、設定が変更された駆動信号Ｖに基づいて、さらに、図３（ｂ）及び（ｅ）に示す伝達位置にカム５３を時計回りに回転させる。

制御部８５は、事前制御期間Ｔにおける駆動信号Ｖを出力した後、伝達位置から最大駆動位置までの間で検出部３を振動させる駆動信号Ｖを出力する。

具体的には、図３（ｂ）及び（ｅ）に示す伝達位置に到達した後、モータ５１は、さらに、図３（ｂ）に示す矢印方向である時計回りに出力軸５２を介してカム５３を回転させる。

この回転により、カム５３の凸部５３ｂのカム面５３ｃが、回転部材４２のアーム部４２ｃのカムフォロア面４２ｆに接触しながら回転部材４２を反時計回りに回転させる。

回転部材４２が、図３（ｃ）に示す矢印方向である反時計回りに回転することで、回転部材４２の連結ピン４２ｅを介して検出部３の連結部材３１ｃが図３（ｃ）の矢印方向である上方向に移動し、検出部３が移動量Ｌまで移動する。

この検出部３を移動量Ｌまで移動させた後には、モータ５１をそれまでの回転方向とは反対に回転させる駆動信号Ｖが、駆動部５に供給される。従って、モータ５１は、モータ駆動回路８１を介して供給された駆動信号Ｖに基づいて、反時計回りに回転を始める。

また、トーションバネ４６は、回転部材４２を初期位置、つまり、時計回りに回転させるように弾性力を回転部材４２に付加するので、回転部材４２が時計回りに回転を始める。

モータ５１の回転、及びトーションバネ４６による弾性力の付加により、カム５３は、回転部材４２のアーム部４２ｄとの接触を保ちながら図３（ｂ）及び（ｅ）に示す伝達位置に移動する。複数回の振動の呈示を行う場合は、この伝達位置と最大駆動位置への検出部３の昇降を繰り返し行わせる。

予定された振動の回数が終了した後、伝達位置に戻ったカム５３は、さらに、モータ５１により駆動され、アーム部４２ｄとの接触が解除されて図３（ａ）及び（ｄ）に示す初期位置に移動し、触覚呈示装置１の振動の呈示動作が終了する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る触覚呈示装置１は、温度に依存しない安定した振動の呈示を行うことができる。具体的には、触覚呈示装置１は、駆動部５に流れる電流が温度に依存して変化するので、検出部３が振動を開始するまでの駆動信号Ｖを、駆動部５に流れる電流の立ち上がりを測定した測定値に基づいて制御する。従って、触覚呈示装置１は、昇降機構部４を介して検出部３が振動を開始するまでの駆動部５の駆動を正確に実行させることができるので、温度に依存しない安定した振動の呈示を行うことができる。

触覚呈示装置１は、プッシュ操作可能な場合、昇降機構部４と駆動部５との接触が解除されている。従って、触覚呈示装置１は、検出部３のプッシュ操作が可能な場合、カムと回転部材とが常に接触している場合と比べて、モータ５１のコギングトルクがプッシュ操作の抵抗力とならないので、操作性が向上する。

触覚呈示装置１は、駆動信号Ｖがパルス信号であるので、駆動信号Ｖがアナログ信号である場合と比べて、パルス幅の変更、つまりＤｕｔｙ比の変更、及びパルス数の変更が容易に行える。

触覚呈示装置１は、事前制御期間Ｔにおける駆動信号Ｖを、推定した雰囲気温度に基づいて変更するので、カム５３が予定よりも強く回転部材４２に衝突して、不快な音を発生させたり、カム５３の回転が不足してカム５３と回転部材４２が接触しなかったり、といった予期せぬ事態を防止することができると共に、カム５３と回転部材４２との接触が良好な状態から振動の呈示を行うことができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…触覚呈示装置
２ａ…本体
２ｂ…下蓋
３…検出部
４…昇降機構部
５…駆動部
６…基板
７…スイッチ部
３１…ベース
３１ａ…弾性部材
３１ｂ…案内部材
３１ｃ…連結部材
３１ｄ…挿入凹部
３２…フレーム
３２ａ…枠部
３２ｂ…開口
３３…タッチセンサ基板
３４…タッチパネル
３４ａ…操作面
３５…シールド部材
３６…クリック部材
３７…導電性テープ
３８…フレキシブルフラットケーブル
３９…両面テープ
４０…触覚呈示装置
４１…支持軸
４２…回転部材
４２ａ…基部
４２ｂ…挿入孔
４２ｃ…アーム部
４２ｄ…アーム部
４２ｅ…連結ピン
４２ｆ…カムフォロア面
４３ａ…エンコーダ
４３ｂ…回転角センサ
４４…ホルダ
４５…スタビライザ
４６…トーションバネ
５１…モータ
５２…出力軸
５３…カム
５３ａ…基部
５３ｂ…凸部
５３ｃ…カム面
５４…ハウジング
５５…ターミナル
５６…グランドクリップ
６１…コネクタ
７１〜７３，７７…操作ノブ
７１ａ〜７３ａ，７７ａ……プッシャ
７１ｂ〜７３ｂ，７７ｂ……プッシュスイッチ
７５，７６…セパレータ
８０…電源電圧監視回路
８１…モータ駆動回路
８２…電流Ｆ/Ｂ回路
８３…過電流保護回路
８５…制御部
８５０…テーブル

Claims

なされた操作を検出する検出部と、
前記検出部を昇降可能にする昇降機構部と、
前記昇降機構部を駆動して前記検出部に振動を与えることで触覚を呈示する駆動部と、
前記駆動部に流れる電流の立ち上がりを測定して測定値を出力する測定部と、
前記測定部から取得した前記測定値に基づいて前記検出部が振動を開始するまでに前記駆動部に供給する駆動信号を制御する制御部と、
を備えた触覚呈示装置。
前記検出部は、連結部材を有し、
前記昇降機構部は、前記触覚呈示装置の本体に回転可能に支持された支持軸と、前記検出部の前記連結部材に連結されると共に前記支持軸と一体とされ、前記支持軸と共に回転して前記連結部材を介して前記検出部を昇降させる回転部材と、を有する、
請求項１に記載の触覚呈示装置。
前記駆動部は、回転する出力軸を有するモータと、前記出力軸と一体に回転するカムと、を有し、
前記昇降機構部の前記回転部材は、前記駆動部が駆動される前は、前記カムと非接触の状態にあり、前記駆動部が駆動された後に前記カムと接触する接触部を有する、
請求項２に記載の触覚呈示装置。