JP6784824B2 - 力覚提示物 - Google Patents

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Description

本発明は力覚を提示する技術に関する。
特許文献1には、入力装置であるペンタブレットの操作者に対して力覚をフィードバックする技術が開示されている。
特開2000−207114号公報
特許文献1では電磁石を用いて発生させた磁場によって力覚を提示するため、電磁石を駆動させるための電源が必要である。本発明では、電磁石を用いることなく、入力装置への操作を行った者に力覚を提示する。
力覚提示物は、第1オブジェクトと第2オブジェクトとを含む。第1オブジェクトは、第1面を含み、第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルの入力面に配置される。第2オブジェクトは、第2面を含み、第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体に装着、把持、または支持される。
本発明では、電磁石を用いることなく、入力装置への操作を行った者に力覚を提示できる。
図1は実施形態の着磁装置の機能構成を説明するための概念図である。 図2Aおよび図2Bは、実施形態の着磁装置の機能構成を説明するための概念図である。 図3Aはカッティングプロッタのカッター部品を例示した斜視図であり、図3Bは当該カッター部品の分解斜視図である。図3Cは着磁用部品を例示した斜視図であり、図3Dは当該着磁用部品の分解斜視図である。 図4は磁石の形状と表面磁束密度との関係を例示したグラフである。 図5はS極パタン情報とN極パタン情報とを含むテクスチャ情報を例示した図である。 図6Aおよび図6Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図7は2つの磁性シートによって凹凸感を提示する動作を例示した図である。 図8は2つの磁性シートによって凹凸感を提示する動作を例示した図である。 図9Aから図9Dは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図10Aから図10Cは、2つの磁性シートによって凹凸感を提示する動作を例示した図である。 図11Aから図11Dは2つの磁性シート間の引力面積比を例示するための図である。 図12は、磁性パタンのピッチと保持力および引力面積比との関係を例示した図である。 図13Aから図13Dは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図14Aおよび図14Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図15は、ストライプテクスチャとチェッカーテクスチャとの引力面積比の違いを例示した図である。 図16Aおよび図16Bは、ストライプテクスチャが着磁された磁性シートの組のピッチと保持力および引力面積比との関係をそれぞれ例示した図である。 図17Aおよび図17Bは、チェッカーテクスチャが着磁された磁性シートの組のピッチと保持力および引力面積比との関係をそれぞれ例示した図である。 図18Aおよび図18Bはベースオブジェクトに重ね合わされるシートを例示した図である。 図19はベースオブジェクトを例示した図である。 図20Aから図20Dは接触オブジェクトを例示した図である。 図21Aから図21Cは接触オブジェクトを例示した図である。 図22Aおよび図22Bは2つの磁性シート間の引力面積比の関係を説明するための図である。 図23は実施形態の入力装置を例示するための図である。 図24Aから図24Cは実施形態の入力装置を例示するための図である。 図25は実施形態の入力装置を例示するための図である。 図26Aから図26Cは実施形態の入力装置を例示するための図である。 図27は実施形態の磁性点字ブロックを例示するための図である。 図28Aおよび図28Bは実施形態の磁性点字ブロック用のシューズを例示するための図である。 図29Aおよび図29Bは実施形態の磁性点字ブロック用の白杖を例示するための図である。 図30Aおよび図30Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。図30Cは凹凸感覚を例示する概念図である。 図31Aおよび図31Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。図31Cは凹凸感覚を例示する概念図である。 図32は実施形態の入力装置を例示するための図である。 図33Aおよび図33Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。図33Cおよび図33Dは2つの磁性シートによって凹凸感覚を提示する動作を例示した図である。 図34Aおよび図34Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図35Aおよび図35Bは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図36Aから図36Cは、着磁された磁性シートを例示した図である。 図37Aから図37Dは、着磁された磁性シートに強い磁力の磁石を組み合わせた例を表す図である。 図38は実施形態の入力装置を例示するための図である。 図39Aから図39Dは、機械的構造によって支持される磁性シートを例示した図である。 図40Aから図40Fは、機械的構造によって位置決めされる磁性シートを例示した図である。 図41Aから図41Cは、磁力によって位置決めされる磁性シートを例示した図である。 図42Aおよび図42Bは、磁力によって位置決めされる磁性シートを例示した図である。 図43Aから図43Cは、ダイヤル型の力覚提示物の変形例を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
本形態では、入力されたテクスチャ情報に基づいて対象物に当該テクスチャ情報に対応する切れ目を入れるための装置であるカッティングプロッタ(「カッティングマシン」ともいう)のカッター部品を着磁用部品に置き換え、このカッティングプロッタを駆動させることで磁性シートに着磁する(磁性シートを磁化する)。
<構成>
図1から図3に例示するように、本形態の着磁装置1は、着磁用部品11、カッター部品装着部12、描画ヘッド13、入力部14、記憶部15、制御部16、および駆動部17を有し、配置された磁性シート18に着磁する。この着磁装置1は、カッター部品101、カッター部品装着部12、描画ヘッド13、入力部14、記憶部15、制御部16、および駆動部17を有するカッティングプロッタのカッター部品101を着磁用部品11に置き換えたものである。
≪カッター部品101および着磁用部品11≫
図3Aおよび図3Bに例示するように、カッター部品101は、対象物に切れ目を入れるためのカッター部101a、カッター部101aが固定される円柱状の固定部101b、およびキャップ部101cを有する。カッター部101aの一端は刃先101aaとなっており、その他端は固定部101bに固定されている。カッター部101aは固定部101bに対して脱着可能であってもよいし、脱着できなくてもよい。キャップ部101cの先端側には貫通孔101caが設けられている。キャップ部101cは固定部101bのカッター部101a側に装着可能である。キャップ部101cを固定部101bのカッター部101a側に装着すると、刃先101aaが貫通孔101caを通じてキャップ部101cの外側に突出する。固定部101bの外壁側面には装着領域101baが設けられており、この装着領域101baが上述のカッティングプロッタの装着位置に固定可能である。
図3Cおよび図3Dに例示するように、カッター部品101に置き換えられる着磁用部品11は、対象物に着磁するための円柱状の磁石11a(装着機構に支持されており、装着機構が装着位置に装着されたときに磁極が対象物に対向する構造を持つ磁石)、磁石11aが固定される円柱状の固定部11b(カッター部品の装着位置への装着部分と略同一の構造を持つ装着機構)、およびキャップ部11cを有する。磁石11aはネオジム磁石などの永久磁石である。磁石11aとしてネオジム磁石を用いる場合、その先端部11aaの表面磁束密度は、磁石11aの形状に応じて異なる。図4に異なる直径(Diameter [mm])および長さ(Length [mm])を持つ円柱状のネオジム磁石の円柱底面中心部における表面磁束密度(Surface Magnetic Flux Density (Bs) [mT])を例示する。図4に例示す
るように、直径の大きな磁石11aほど表面磁束密度が大きくなるが、直径が大きすぎると中心部の磁束密度は低下し、また磁性シート18に着磁可能なパタンの解像度は低下する。同一の直径では長い磁石11aほど表面磁束密度が大きくなるが、カッター部品101に置き換え可能な着磁用部品11としての制約から磁石11aの長さが制限される。一例として、直径2mm、長さ10mmのネオジム磁石を磁石11aとして用いることができる。磁石11aの一端の先端部11aaは何れかの磁極(S極またはN極)であり、他端は固定部11bに固定されている。磁石11aは固定部11bに対して脱着可能であってもよいし、脱着できなくてもよい。キャップ部11cの先端側には貫通孔11caが設けられている。キャップ部11cは固定部11bの磁石11a側に装着可能である。キャップ部11cを固定部11bの磁石11a側に装着すると、磁石11aの先端部11aaが貫通孔11caを通じてキャップ部11cの外側に突出する(磁石11aの磁極がキャップ部11cの外側に配置される)。固定部11bの外壁側面には装着領域11baが設けられており、この装着領域11baが上述のカッティングプロッタの装着位置に固定可能である。
本形態では、固定部11bの外部形状は固定部101bの外部形状と略同一であり、装着領域11baの配置および形状(装着機構の構造)も装着領域101baの配置および形状(カッター部品の装着位置への装着部分)と略同一である。キャップ部11cの外部形状はキャップ部101cの外部形状と略同一であることが望ましいが、これらの形状が異なっていてもよい。装着領域11baに対する先端部11aaの相対位置は、装着領域101baに対する刃先101aaの相対位置と略同一であることが望ましい。好ましくは、キャップ部11cを固定部11bに装着した際にキャップ部11cの外側に配置される先端部11aaの長さは、キャップ部101cを固定部101bに装着した際にキャップ部101cの外側に配置される刃先101aaの長さと略同一である。例えば、カッター部品101が含むカッター部101aを磁石11aに置換したものを着磁用部品11としてもよい。この場合、固定部101bが固定部11bであり、キャップ部101cがキャップ部11cである。このような場合、固定部101b側のカッター部品101の形状と、固定部11b側の着磁用部品11の形状とが略同一であることが望ましい。これにより、特別なスペーサーの設置や加工を行うことなく、公知のカッター部品101から着磁用部品11を生成することができる。なお、αとβとが略同一とは、αとβとが同一であるか、または、αとβとが近似することを意味する。
≪カッター部品装着部12および描画ヘッド13≫
本来、カッター部品101の装着領域101baがカッター部品装着部12に固定されることで、カッター部品101が描画ヘッド13に取り付けられる。本形態ではこのカッター部品101に代え、着磁用部品11の装着領域11baがカッター部品装着部12(カッター部品の装着位置)に固定されることで、着磁用部品11が描画ヘッド13に取り付けられる(図1および図2B)。カッター部品装着部12に取り付けられた着磁用部品11は、その磁石11aの先端部11aa(磁極)が、着磁対象として配置された磁性シート18(対象物)の面18aに対向するように配置される。すなわち、カッター部品装着部12に、磁極(S極またはN極)が磁性シート18の面18aに対向する磁石11aを含む部品である着磁用部品11が取り付けられる。磁性シート18の面18aをS極に着磁するときには磁石11aの先端部11aaをN極とし、磁性シート18の面18aをN極に着磁するときには磁石11aの先端部11aaをS極とする。磁性シート18の面18aにS極の着磁とN極の着磁とを行う必要がある場合、先端部11aaがN極の磁石11aを含む着磁用部品11(S極の着磁用)と、先端部11aaがS極の磁石11aを含む着磁用部品11(N極の着磁用)とが必要となる。磁石11aが固定部11bに対して脱着可能であれば、磁性シート18の面18aにS極の着磁を行うときに、先端部11aaがN極の磁石11aを固定部11bに装着し、磁性シート18の面18aにN極の着磁を行うときに、先端部11aaがS極の磁石11aを固定部11bに装着してもよい。磁石11aの両端が互いに異なる磁極(S極およびN極)であり、その両端のうち選択された一端を先端部11aaとし、他端を固定部11bに固定可能であってもよい。すなわち、磁石11aが固定部11bに対して反転可能であり、磁石11aのいずれの一端(S極またはN極)を先端部11aaとするかが選択可能であってもよい。後述のように、描画ヘッド13および磁性シート18の位置はデジタル的に制御され、磁性シート18の面18aに対する描画ヘッド13の相対位置を変化させることができる。なお、磁性シート18の面18aとは別の面は、面18aとは異なる磁極に着磁される。すなわち、磁性シート18の面18aに着磁することは、磁性シート18自体に着磁することでもある。
≪入力部14、記憶部15、制御部16、および駆動部17≫
入力部14、記憶部15、制御部16、および駆動部17は、カッティングプロッタにもともと備えられた機能構成である。入力部14は入力インタフェースであり、記憶部15はRAM(random-access memory)やハードディスクなどであり、駆動部17はモータやアクチュエータなどからなる駆動装置である。制御部16は、CPU(central processing unit)等のプロセッサ(ハードウェア・プロセッサ)およびRAM(random-access memory)・ROM(read-only memory)等のメモリ等を備えるコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成されてもよいし、集積回路によって構成されてもよい。
≪磁性シート18≫
磁性シート18は、強磁性材料を主原料とするシートであり、例えば、磁性ゴムを主原料とする磁性ゴムシート、磁性プラスチックを主原料とする磁性プラスチックシート、金属を主原料とする磁性金属シートなどである。強磁性材料が強い磁界内にさらされると、原子の双極子が磁場と整列し、その並びは磁場が除去された後も残る。一度磁化された強磁性材料は、反対向きの十分に強い磁界が印加されるか、強い衝撃、または十分に加熱されるまではその磁極の向きを保持する。本形態ではこの特徴を利用し、着磁用部品11の磁石11aによって磁性シート18を書き換え可能なように磁化する。
<動作>
本形態の着磁方法を説明する。着磁装置1(図1)の入力部14に、磁性シート18の面18aに着磁するパタン(着磁パタン)を表すテクスチャ情報が入力される。テクスチャ情報は磁性シート18の面18aのどの座標を磁化するかを表す二次元データである。着磁パタンが何れか一方の磁極(S極またはN極)に磁性シート18の面18aを磁化するためのものである場合(一方の磁極にのみに対応するパタンである場合)、テクスチャ情報はその磁極に磁化するパタンを表すパタン情報を含む。一方、着磁パタンが両方の磁極(S極およびN極)に磁性シート18の面18aを磁化するためのものである場合(両方の磁極に対応するパタンである場合)、テクスチャ情報は一方の磁極(例えばS極)に磁化するパタンを表すパタン情報(一方の磁極に対応するパタンを表す第1パタン情報)、および他方の磁極(例えばN極)に磁化するパタンを表すパタン情報(他方の磁極に対応するパタンを表す第2パタン情報)を含む。図5に、両方の磁極に磁性シート18の面18aを磁化するための着磁パタン110を例示する。図5に例示するように、着磁パタン110はS極に磁化するパタン111およびN極に磁化するパタン112を含む。この場合のテクスチャ情報は、パタン111を表す情報およびパタン112を表す情報を含む。テクスチャ情報は、描画ソフトウェアによって作成されたベクター形式の画像データであってもよいし、そのような画像データ変換されたラスタ形式の画像データ(ビットマップ画像データ)であってもよい。入力されたテクスチャ情報は記憶部15に格納される。また磁性シート18が着磁装置1に装着される。これにより、カッター部品装着部12に取り付けられた着磁用部品11の磁石11aの先端部11aa(磁極)が、磁性シート18の面18aに対向する。
カッティングプロッタである着磁装置1を動作させると、制御部16は記憶部15からテクスチャ情報を読み込み、駆動部17を制御して磁性シート18の面18aに対する描画ヘッド13の相対位置を変化させ、磁石11aの先端部11aaの磁力によって、テクスチャ情報に対応するパタンに磁性シート18の面18aを着磁する(テクスチャ情報に対応する着磁を磁性シート18の面18aに行う)。すなわち、駆動部17は、描画ヘッド13をX軸とZ軸の少なくとも何れかに沿って移動させることで、磁性シート18の面18aに対する磁石11aの先端部11aaの相対位置を変化させることができる。さらに駆動部17は、磁性シート18をY軸に沿って移動させることで磁性シート18の面18aに対する磁石11aの先端部11aaの相対位置を変化させることができる。ただし、X軸、Y軸、Z軸は互いに直交する座標軸である。X軸およびY軸を通るX−Y平面は磁性シート18の面18aと略平行(例えば、平行)であり、Z軸は磁性シート18の面18aに略直交(例えば、直交)する。磁性シート18に対する描画ヘッド13の相対位置をX座標および/またはY軸に沿って変化させると、磁性シート18の面18aにおける磁石11aの先端部11aaの(X,Y)座標を変化させることができ、磁性シート18の面18a内の着磁位置を変化させることができる。磁性シート18に対する描画ヘッド13の相対位置をZ座標に沿って変化させると、磁性シート18の面18aと磁石11aの先端部11aaとの距離を変化させることができる。磁性シート18の面18aへの着磁は、磁性シート18の面18aと磁石11aの先端部11aaとが接触または近接した場合に行われる。そのため、磁性シート18の面18aと磁石11aの先端部11aaとの距離を変化させることで、着磁の有無を制御することができる。駆動部17はテクスチャ情報に基づいて描画ヘッド13と磁性シート18との間の相対位置をX軸、Y軸、Z軸に沿って変化させ、これによってテクスチャ情報が表す着磁パタンで磁性シート18の面18a側を磁化する。なお、着磁パタンが両方の磁極(S極およびN極)に磁性シート18の面18aを磁化するためのものである場合、駆動部17はそれぞれの磁極に対応するパタンについて、磁性シート18の面18a側を磁化する。S極に磁化するパタンに基づいて磁化を行う場合、先端部11aaがN極の磁石11aを含む着磁用部品11を用い、駆動部17がS極のパタンに従って描画ヘッド13と磁性シート18との間の相対位置をX軸、Y軸、Z軸に沿って変化させ、S極のパタン(例えば、図5のパタン111)を磁性シート18の面18aに着磁する。N極に磁化するパタンに基づいて磁化を行う場合、先端部11aaがS極の磁石11aを含む着磁用部品11を用い、駆動部17がN極のパタンに従って描画ヘッド13と磁性シート18との間の相対位置をX軸、Y軸、Z軸に沿って変化させ、N極のパタン(例えば、図5のパタン112)を磁性シート18の面18aに着磁する。すなわち、着磁用部品11に含まれた磁石11aのN極(他方の磁極)が磁性シート18の面18aに対向しているときに、S極のパタン(例えば、図5のパタン111)の着磁(第1パタン情報に対応する着磁)を磁性シート18の面18aに行う。一方、着磁用部品11に含まれた磁石11aのS極(一方の磁極)が磁性シート18の面18aに対向しているときに、N極のパタン(例えば、図5のパタン112)の着磁(第2パタン情報に対応する着磁)を磁性シート18の面18aに行う。なお、先端部11aaの磁極の切り替え方法は前述の通りである。
着磁方法としては、以下の二種類が想定できる。
スライド法:磁石11aの先端部11aaの磁極を磁性シート18の面18aに接触または近接させたまま、磁性シート18における描画ヘッド13の(X,Y)座標を変化させる方法。
プロット法:磁石11aの先端部11aaの磁極を磁性シート18の面18aから離したまま、磁性シート18における描画ヘッド13の(X,Y)座標を変化させ、着磁する座標で磁石11aの先端部11aaの磁極を磁性シート18の面18aに接触または近接させる方法。
スライド法は、高速な着磁が可能であるが、着磁部分の原子双極子の向きを面18aに対して垂直に揃えることができず、表面磁束密度が低下する可能性がある。一方、プロット法は、着磁部分の原子双極子の向きを面18aに対して垂直に揃えることができるが、着磁に多くの時間を費やしてしまう。2mm間隔および1mm間隔で着磁するプロット法、ならびにスライド法によって、同じパタンを着磁した場合のステップ数、処理時間、および表面磁束密度の比較結果を例示する。
この結果より、プロット法とスライド法とで表面磁束密度の最大値に大きな違いがないことが分かる。さらに、スライド法はプロット法に比べてステップ数および処理時間が格段に小さいことが分かる。また、プロット法を用いて2mm間隔で着磁した場合、表面磁束密度の最小値が大幅に低下する。これは、着磁点の間隔が広くなり、表面磁束密度が不均一になっているためである。以上より、プロット法よりもスライド法を用いて着磁する方が好ましいことが分かる。
<本形態の特徴>
本形態では、着磁用の特別な装置を用いることなく、任意の磁気パタンを着磁できる。
[第1実施形態の変形例]
第1実施形態では、磁性シート18の面18aを両方の磁極(S極およびN極)に磁化する場合、手動によって磁石11aの先端部11aaの磁極を切り替えていた。しかしながら、磁石11aの先端部11aaの磁極が自動的に切り替えられてもよい。すなわち、S極のパタンの着磁(第1パタン情報に対応する着磁)を磁性シート18の面18aに行う際に、着磁用部品11に含まれた磁石11aのN極(他方の磁極)を磁性シート18の面18aに自動的に対向させ、N極のパタンの着磁(第2パタン情報に対応する着磁)を磁性シート18の面18aに行う際に、着磁用部品11に含まれた磁石11aのS極(一方の磁極)を磁性シート18の面18aに自動的に対向させてもよい。すなわち、固定部11b(装着機構)がカッター部品装着部12(装着位置)に装着されたときに磁性シート18(対象物)の面18aに対向する磁極の極性が切り替え可能であってもよい。例えば、着磁用部品11の磁石11aが物理的に反転することで、磁石11aの先端部11aaの磁極が自動的に切り替えられてもよい。あるいは、磁石11aとして電磁石を用い、その電磁石に供給する電流の向きを切り替えることで、磁石11aの先端部11aaの磁極を自動的に切り替えてもよい。
[第2実施形態]
第2実施形態では、S極およびN極からなるパタンが着磁された2つのオブジェクトを用いて凹凸(「凸凹」ともいう)を知覚させる。本形態の力覚提示物は、「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が着磁されている。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が着磁されている。ただし、人間または人間以外の動物である「動作主体」が、「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも何れかに接して、「第1面」と「第2面」とを互いに接触または近接させたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、「動作主体」が凹凸を知覚するようにされている。すなわち、「動作主体」が、「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも何れかに接して、「第1面」と「第2面」とを互いに接触または近接させたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方から受けるせん断応力が周期的に変化する。せん断応力の変化は「第1面」および「第2面」に沿った平面が含む直線方向の変化であるが、「動作主体」はこの変化を「第1面」および「第2面」に対して略垂直な凹凸として知覚(錯覚)する。「第1テクスチャ」および「第2テクスチャ」の例は、S極に着磁された領域とN極に着磁された領域とが交互に周期的に配置されたものである。例えば、「第1テクスチャ」および「第2テクスチャ」は、S極に着磁された帯状の領域とN極に着磁された帯状の領域とが交互に周期的に配置されたものであってもよいし、S極に着磁された周期的な略市松模様の領域とN極に着磁された周期的な略市松模様の領域とを含んでいてもよい。「第1テクスチャ」のパタンと「第2テクスチャ」のパタンとは同一であってもよいし、異なっていてもよい。「第1テクスチャ」のパタンと「第2テクスチャ」のパタンとの組み合わせによって、「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方から受けるせん断応力の変化の仕方が異なり、「動作主体」が知覚する凹凸感も異なる。「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係をいずれの方向に変化させるかに応じ、「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方から受けるせん断応力の変化の仕方が異なってもよい。この場合には「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係をいずれの方向に変化させるかに応じ、「動作主体」が知覚する凹凸感も異なる。例えば、「第1テクスチャ」および「第2テクスチャ」が、S極に着磁されたテー状の領域とN極に着磁されたテー状の領域とが交互に周期的に配置されたものであり、「第1テクスチャ」の当該テー状の領域の長手方向が「第2テクスチャ」の当該テー状の領域の長手方向に倣うように「第1面」と「第2面」とを互いに接触または近接させたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作を行う、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作が行われてもよい。この場合、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を、テー状の領域の長手方向に変化させるか、短手方向に変化させるかによって、「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方から受けるせん断応力の変化の仕方が異なり、知覚する凹凸感も異なる。なお、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作の例は、以下(1)から(3)の何れか、またはその一部またはすべての組み合わせである。
(1)「動作主体」が直接「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方を動かすことで、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作。(2)「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方と「動作主体」との間に介在するものを動かすことで、間接的に「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方を動かし、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作。
(3)「動作主体」が「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との少なくとも一方を自動的に動かす装置を駆動し、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作。
また、「第1面と第2面との間の相対位置関係を変化させる」とは、例えば、「第1面」に対して「第2面」をスライドさせること、「第2面」に対して「第1面」をスライドさせることなどである。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
図6Aの磁性シート210は「第1オブジェクト」の具体例であり、図6Bの磁性シート220は「第2オブジェクト」の具体例である。磁性シート210の一方の面(板面)211(第1面)には、S極の領域211aとN極の領域211bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。面211にはS極に着磁された帯状(テープ状)の領域211aとN極に着磁された帯状(テープ状)の領域211bとが交互に周期的に配置されている。同様に、磁性シート220の一方の面(板面)221(第2面)には、S極の領域221aとN極の領域221bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。面221にはS極に着磁された帯状(テープ状)の領域221aとN極に着磁された帯状(テープ状)の領域221bとが交互に周期的に配置されている。この例の場合、領域211aの短手方向の幅(ピッチ)、領域211bの短手方向の幅(ピッチ)、領域221aの短手方向の幅(ピッチ)、領域221bの短手方向の幅(ピッチ)はいずれも2mmである。また、図6Aおよび図6Bでは、図形パタンの相違によって領域211a、領域211b、領域221a、および領域221bの磁極の相違を表現している。領域211a、領域211b、領域221a、および領域221bが視覚的に識別可能に塗り分けられているわけではない。すなわち、これらのテクスチャは着磁パタンであり、視覚的に塗り分けられた模様ではない(以下、同様)。磁性シート210および220への着磁は、例えば、第1実施形態で説明した方法によって行われる。しかし、それ以外の方法で磁性シート210および220への着磁が行われてもよい(以下、同様)。
図7、図8および図10Aに例示するように、利用者(動作主体)は、面211が外方を向くように磁性シート210を配置し、面211に面221が接触するように磁性シート220を配置する。ただし、磁性シート210の領域211a,211bの長手方向D1が磁性シート220の領域221a,221bの長手方向D2に倣う向きに、磁性シート220が磁性シート210に重ねられる。例えば、長手方向D1が長手方向D2に沿った方向となるように(言い換えると、長手方向D1と長手方向D2とが互いに略平行となるように)、磁性シート220が磁性シート210に重ねられる。利用者は指200で磁性シート210に重ねられた磁性シート220の他方の面222に接し、面211と面221とを互いに接触または近接(ほぼ接触)させたまま、面211と面221との間の相対位置関係を変化させる操作を行う。図7および図8の例では、面211と面221との間の相対位置関係を磁性シート210の領域211a,211bの短手方向であるXA方向に変化させる。これにより、利用者が磁性シート220から受けるXA方向のせん断応力が周期的に変化する。その結果、利用者は面221に略直交する方向の凹凸感を知覚する。なお、211と面221との間の相対位置関係を磁性シート210の領域211a,211bの長手方向に変化させた場合には利用者が受けるせん断応力は変化せず、利用者は凹凸感を知覚しない。面211と面221との間の相対位置関係をいずれの方向に変化させるかに応じ、利用者が磁性シート220から受けるせん断応力の変化の仕方が異なり、知覚する凹凸感も異なる。
図9Aおよび図9Bは、磁性シート210とピッチが相違する磁性シート230,250の例示であり、図9Cおよび図9Dは、磁性シート220とピッチが相違する磁性シート240,260の例示である。磁性シート230,250は「第1オブジェクト」の具体例であり、磁性シート240,260は「第2オブジェクト」の具体例である。磁性シート230の一方の231(第1面)には、S極に着磁された帯状の領域231aとN極に着磁された帯状の領域231bとが交互に周期的に配置されている。同様に、磁性シート240の一方の面241(第2面)には、S極に着磁された帯状の領域241aとN極に着磁された帯状の領域241bとが交互に周期的に配置されている。磁性シート250の一方の251(第1面)には、S極に着磁された帯状の領域251aとN極に着磁された帯状の領域251bとが交互に周期的に配置されている。同様に、磁性シート260の一方の面261(第2面)には、S極に着磁された帯状の領域261aとN極に着磁された帯状の領域261bとが交互に周期的に配置されている。ただし、領域231aの短手方向の幅、領域231bの短手方向の幅、領域241aの短手方向の幅、領域241bの短手方向の幅はいずれも4mmである。領域251aの短手方向の幅、領域251bの短手方向の幅、領域261aの短手方向の幅、領域261bの短手方向の幅はいずれも6mmである。
「第1オブジェクト」として磁性シート230が用いられ、「第2オブジェクト」として磁性シート240が用いられる場合、利用者は、磁性シート210,220、面211,221、領域211a,211b,221a,221bを磁性シート230,240、面231,241、領域231a,231b,241a,241bに代え、磁性シート210および220を用いた場合と同様に、面231と面241とを互いに接触または近接させたまま、面231と面241との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、面231と面241との間の相対位置関係を変化させる動作を行い、これによって凹凸感を知覚する(図10B)。同様に、「第1オブジェクト」として磁性シート250が用いられ、「第2オブジェクト」として磁性シート260が用いられる場合、利用者は、磁性シート210,220、面211,221、領域211a,211b,221a,221bを磁性シート250,260、面251,261、領域251a,251b,261a,261bに代え、磁性シート210および220を用いた場合と同様に、面251と面261とを互いに接触または近接させたまま、面251と面261との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、面251と面261との間の相対位置関係を変化させる動作を行い、これによって凹凸感を知覚する(図10C)。
その他、「第1オブジェクト」として磁性シート210,230,250の何れかが用いられ、「第2オブジェクト」として磁性シート220,240,260の何れかが用いられ、「第1オブジェクト」のピッチと「第2オブジェクト」のピッチとが異なっていてもよい。
「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチは、利用者が知覚するせん断応力、すなわち凹凸感に影響を与える。まず、図10Aから図10Cに例示するように、利用者が知覚するせん断応力の空間周波数、すなわち凹凸の間隔は、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチおよび「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチのうち小さいほうに依存する。例えば、図10Aのように「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチがともに2mmである場合に知覚される凹凸の間隔は、図10Bのように「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチがともに4mmである場合に知覚される凹凸の間隔よりも狭い。次に、図11Aから図11Dに例示するように、利用者が知覚するせん断応力の大きさ、すなわち凹凸感の強さは、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチとの組み合わせに依存する。図11Aおよび図11Bに例示するように、「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが同一である場合(例えば、同じ2mmである場合、「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シート間の引力面積比(Attractive force area Ratio)の最大値(100%)と最小値(0%)の差が最大となり、利用者が知覚する凹凸感の強さが最大となる。図11Aおよび図11Cに例示するように、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが6mmであり、「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが2mmである場合、磁性シート間の引力面積比の最大値は66.67%となり、最小値は33.33%となり、利用者が知覚する凹凸感の強さは「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが同一である場合よりも小さくなる。さらに、図11Aおよび図11Dに例示するように、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが4mmであり、「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチが2mmである場合、磁性シート間の引力面積比の最大値および最小値はともに50%となり、利用者は凹凸感を知覚しない。
利用者が知覚する凹凸感の強さを定式化すると以下のようになる。「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートAのピッチをp=n[mm]とし、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートBのピッチp=m[mm]とする。ただし、n≦mとする。2つの磁性シートA,Bが触れ合う面での引力面積比Ar(A,B)は、2つのピッチp、pの関数fで表される。
Ar(A,B)=f(p,p)[%] (1)
ただし、関数fは磁性シートA,Bに着磁されたパタンに依る。また2つの磁性シートA,B間に発生する保持力(Holding Force:H(A,B)[g/cm])は、Ar(A,B)および両磁性シートA,Bの表面磁束密度Bs、Bs[mT]に依存し、関数gで表せる。
(A,B)=g(Ar(A,B),Bs(A),Bs(B))[g/cm] (2)
この2つの磁性シートA,Bの面を互いに接触または近接させたまま、これらの面の間の相対位置関係を変化させたときに知覚される凹凸感の強さV(A,B)は、H(A,B)の最大値H(A,B)MAXに依存し、関数hで表せる。
(A,B)=h(H(A,B)MAX
=h(g(Ar(A,B),Bs(A),Bs(B)MAX) (∵(2))
=h(g(f(p,p),p,pMAX) (∵(1)および同一部材を用いた場合、表面磁束密度Bs、Bsは主にピッチp,pにそれぞれ依存)
=F(p,p) (3)
図12は、磁性シートA,Bのピッチp,pと、磁性シートA,B間に発生する保持力および最大引力面積比(引力面積比の最大値)との関係を例示したものである。図12の左側の縦軸は保持力を表し、右側の縦軸は最大引力面積比を表し、横軸は磁性シートA,Bのピッチp,p((A)はピッチp、(B)はピッチp)を表す。このように、「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートA,Bによって知覚される凹凸の強さは、磁性シートA,Bのピッチに応じて変化する。
「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」の他の例を示す。図13Aから図14Bは、S極に着磁された周期的な略市松模様(略チェッカー)の領域とN極に着磁された周期的な略市松模様の領域とを含むテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」とする例である。図13A、図13Cおよび図14Aの磁性シート210’,230’,250’は「第1オブジェクト」の具体例であり、図13B、図13Dおよび図14Bの磁性シート220’,240’,260’は「第2オブジェクト」の具体例である。略市松模様とは、市松模様または市松模様に近似する模様を意味する。すなわち、本形態の略市松模様とは、S極が着磁された正方形(または長方形)とN極が着磁された正方形(または長方形)とが交互に周期的に配置されたパタン(市松模様)のみならず、S極が着磁された正方形(または長方形)に類似するパタンとN極が着磁された正方形(または長方形)に類似するパタンとが交互に周期的に配置されたパタンをも含む。正方形(または長方形)に類似するパタンの例は、正方形(または長方形)の角が丸められたパタン、円、楕円などである。
図13Aに例示するように、磁性シート210’(第1オブジェクト)の一方の面211’(第1面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域211a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域211b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。図13Bに例示するように、磁性シート220’(第2オブジェクト)の一方の面221’(第2面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域221a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域221b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。磁性シート210’および220’に着磁された略市松模様のパタンのピッチ(周期的に交互に繰り返し配置される各パタンの幅)はすべて2mmである。
図13Cに例示するように、磁性シート230’(第1オブジェクト)の一方の面231’(第1面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域231a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域231b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。図13Dに例示するように、磁性シート240’(第2オブジェクト)の一方の面241’(第2面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域241a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域241b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。磁性シート230’および240’に着磁された略市松模様のパタンのピッチはすべて4mmである。
図14Aに例示するように、磁性シート250’(第1オブジェクト)の一方の面251’(第1面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域251a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域251b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。図14Bに例示するように、磁性シート260’(第2オブジェクト)の一方の面261’(第2面)には、S極が着磁された角が丸められた正方形の領域261a’とN極が着磁された角が丸められた正方形の領域261b’とが周期的に交互に繰り返される略市松模様のテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。磁性シート250’および260’に着磁された略市松模様のパタンのピッチはすべて6mmである。
上述のような略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」とした場合も、利用者が「第1オブジェクト」の「第1面」と「第2面」とを互いに接触または近接させたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作を行う、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行うことにより、凹凸を知覚することができる。なお「第1オブジェクト」のピッチと「第2オブジェクト」のピッチとは互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。その他、略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」とし、前述のような帯状の領域が交互に繰り返されるテクスチャが着磁された磁性シートを「第2オブジェクト」としてもよい。逆に、前述のような帯状の領域が交互に繰り返されるテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」とし、略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第2オブジェクト」としてもよい。
上述のような略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」の少なくとも一方として用いる場合も、「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチは、利用者が知覚するせん断応力、すなわち凹凸感に影響を与える。すなわち、利用者が知覚するせん断応力の空間周波数、すなわち凹凸の間隔は、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチおよび「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチのうち小さいほうに依存する。また、利用者が知覚するせん断応力の大きさ、すなわち凹凸感の強さは、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチとの組み合わせに依存する。また、前述した知覚される凹凸感の強さの定式化は、略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」の少なくとも一方として用いる場合にも適用でき、知覚される凹凸感の強さV(A,B)は式(3)で表される。ただし、前述のような帯状の領域が交互に繰り返されるテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」とする場合に比べ、略市松模様のテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」の少なくとも一方として用いる場合の方が、磁性シート間の最大引力面積比が小さくなり、知覚される凹凸感を小さくできる。例えば、図15に例示するように、2mmのピッチの磁性シートと6mmのピッチの磁性シートとを用いる場合であっても、帯状の領域が交互に繰り返されるテクスチャ(ストライプテクスチャ)が着磁された磁性シートの組を用いる場合の最大引力面積比は66.67%となるのに対し、略市松模様のテクスチャ(チェッカーテクスチャ)が着磁された磁性シートの組を用いる場合の最大引力面積比は55.56%となる。また、図16Aから図17Bに例示するように、ストライプテクスチャが着磁された磁性シートの組を用いる場合でもチェッカーテクスチャが着磁された磁性シートの組を用いる場合でも、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチとが等しい場合に、それらの磁性シート間の保持力および最大引力面積比が最大になる。ここで、ストライプテクスチャの場合には、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチとが相違する場合でも、或る程度の大きさの保持力および最大引力面積比が得られている(図16Aおよび図16B)。これに対し、チェッカーテクスチャの場合には、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートのピッチとが相違する場合の保持力および最大引力面積比が、それらのピッチが同一の場合に比べて大幅に低下する(図17Aおよび図17B)。すなわち、ストライプテクスチャの場合には、2つの磁性シートのピッチが相違してもある程度の強さの凹凸感を知覚させることができるが、チェッカーテクスチャの場合には、2つの磁性シートのピッチが相違すると知覚される凹凸感の強さが大幅に低下することが分かる。一方、ストライプテクスチャの場合には、「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」との相対位置を1次元方向に変化させたときにしか凹凸感を知覚させることができないが、チェッカーテクスチャの場合には、この相対位置を二次元方向に変化させた場合にも凹凸感を知覚させることができる。
<本形態の特徴>
本形態では、2つの磁性シートを用いて凹凸感を知覚させることができ、それぞれに着磁されたテクスチャやピッチに応じて多様な凹凸感を表現できる。
[第2実施形態の変形例]
「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートとの間で十分な磁力が及ぶのであれば、これらの2つの磁性シートが非接触な状態でそれらの面(第1面と第2面)の間の相対位置関係を変化させてもよい。例えば、これらの2つの磁性シートの間に紙などの非磁性体の薄いシートが介在してもよい。利用者が「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートの両方に接していてもよいし、「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートのみに接していてもよい。
[第3実施形態]
第3実施形態は第2実施形態の原理を応用したものである。前述のように、一方の磁性シートに着磁されたテクスチャが同一であったとしても、それに重ねられる他方の磁性シートに着磁されたテクスチャが異なれば、利用者に異なる凹凸感を提示できる。本形態ではこの特徴を利用する。本形態の力覚提示物は、「ベースオブジェクト」「第1シート」「第2シート」「第1接触オブジェクト」および「第2接触オブジェクト」を有する。「ベースオブジェクト」は、「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。「第1シート」は、視覚によって認識可能な「第1パタン」が設けられており、「ベースオブジェクト」の「第1面」に重ね合せられる。「第2シート」は、「第1パタン」とは異なる、視覚によって認識可能な「第2パタン」が設けられており、「ベースオブジェクト」の「第1面」に重ね合せられる。「第1接触オブジェクト」は、「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。「第2接触オブジェクト」は、「第3面」を含み、「第3面」にはS極の領域とN極の領域とを含み、「第2テクスチャ」とは異なる「第3テクスチャ」が予め着磁されている。ここで、「動作主体」が「第1行動」を行ったときに「第1接触オブジェクト」から感じる凹凸感覚と、「第2行動」を行ったときに「第2接触オブジェクト」から感じる凹凸感覚とは互いに異なる。言い換えると、「動作主体」が「第1行動」を行ったときに「第1接触オブジェクト」から受けるせん断応力の変化の仕方と、「動作主体」が「第2行動」を行ったときに「第2接触オブジェクト」から受けるせん断応力の変化の仕方と、は互いに異なる。ただし、「第1行動」とは、「ベースオブジェクト」の「第1面」に「第1シート」が重ね合せられているときに、「動作主体」が、「第1接触オブジェクト」に接触して、「第1面」と「第2面」とを互いに近接させたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う行動を意味する。「第2行動」とは、「ベースオブジェクト」の「第1面」に「第2シート」が重ね合せられているときに、「動作主体」が、「第2接触オブジェクト」に接触して、「第1面」と「第3面」とを互いに近接させたまま、「第1面」と「第3面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第3面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う行動を意味する。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
図19に本形態の「ベースオブジェクト」であるベースオブジェクト310を例示する。本形態のベースオブジェクト310は磁性シートであり、その一方の面310a(第1面)にはS極の領域311a,312a,313a,314aとN極の領域311b,312b,313b,314bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。ベースオブジェクト310の面310aは、4つの領域311,312,313,および314に区分されている。領域311には、S極の帯状の領域311aとN極の帯状の領域311bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。領域312には、S極の帯状の領域312aとN極の帯状の領域312bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。領域313には、S極の帯状の領域313aとN極の帯状の領域313bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。領域314には、S極の帯状の領域314aとN極の帯状の領域314bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。
図18Aに本形態の「第1シート」であるシート341を例示し、図18Bに本形態の「第2シート」であるシート342を例示する。シート341,342は、紙や合成樹脂などの非磁性体の薄いシートである。シート341,342は、不透明な材質から構成されていてもよいし、透明な材質から構成されていてもよい。シート341の一方の面には、視覚によって認識可能なパタン(第1パタン)が設けられている。シート342の一方の面には、シート341のパタン(第1パタン)とは異なる、視覚によって認識可能なパタン(第2パタン)が設けられている。図18Aおよび図18Bに例示するシート341,342の一方の面には、互いに相違する画像(例えば、絵や写真など)が描かれている。この例の場合、シート341ではスキー場が表現されており、シート342ではオフロードコースが表現されている。シート341および342は、ベースオブジェクト310の面310aにそれぞれ重ね合わせることができる。
図20Aおよび図20Bに本形態の「第1接触オブジェクト」である接触オブジェクト320を例示する。本形態の接触オブジェクト320は磁性シートである。接触オブジェクト320の一方の面322には画像(例えば、スノーボーダーの絵や写真など)が描かれている。接触オブジェクト320の他方の面321(第2面)には、S極の領域321aとN極の領域321bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。本形態の接触オブジェクト320の面321には、S極の帯状の領域321aとN極の帯状の領域321bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。
図20Cおよび図20Dに本形態の「第2接触オブジェクト」である接触オブジェクト330を例示する。本形態の接触オブジェクト330も磁性シートである。接触オブジェクト330の一方の面332には画像(例えば、車の絵や写真など)が描かれている。接触オブジェクト330の他方の面331(第3面)には、S極の領域331aとN極の領域331bとを含むテクスチャ(第3テクスチャ)が予め着磁されている。接触オブジェクト330の面331に着磁されたテクスチャは、接触オブジェクト320の面321に着磁されたテクスチャと相違する。本形態の接触オブジェクト330の面331には、S極の帯状の領域331aとN極の帯状の領域331bとが周期的な交互な繰り返しとなるように着磁されている。ただし、面331に着磁されているテクスチャのピッチは、接触オブジェクト320の面321に着磁されているテクスチャのピッチと異なる。
ベースオブジェクト310の面310aにシート341(第1シート)が重ね合わされているとき、さらにシート341に接触オブジェクト320が重ね合わされる。接触オブジェクト320の面321はシート341側に向けられ、接触オブジェクト320とベースオブジェクト310との間にシート341が配置される。利用者(動作主体)は、指などで接触オブジェクト320の面322に接触して、面310a(第1面)と面321(第2面)とを互いに近接させたまま、面310a(第1面)と面321(第2面)との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、310a(第1面)と面321(第2面)との間の相対位置関係を変化させる動作(第1行動)を行う。これにより、利用者は接触オブジェクト320から凹凸感を知覚する。前述のように、この凹凸感覚は、接触オブジェクト320の面321に着磁されたS極の領域321aとN極の領域321bとからなるパタンと、このパタンが近接しているベースオブジェクト310の面310aの領域(領域311,312,313,および314の何れか)に着磁されたS極の領域(領域311a,312a,313a,および314aの何れか)とN極の領域(領域311b,312b,313b,および314bの何れか)とからなるパタンとの組み合わせによって異なる。
一方、ベースオブジェクト310の面310aにシート342(第2シート)が重ね合わされているとき、さらにシート342に接触オブジェクト330が重ね合わされる。接触オブジェクト330の面331はシート342側に向けられ、接触オブジェクト330とベースオブジェクト310との間にシート342が配置される。利用者(動作主体)は、指などで接触オブジェクト330の面332に接触して、面310a(第1面)と面331(第3面)とを互いに近接させたまま、面310a(第1面)と面331(第3面)との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、310a(第1面)と面331(第3面)との間の相対位置関係を変化させる動作(第2行動)を行う。これにより、利用者は接触オブジェクト330から凹凸感を知覚する。前述のように、この凹凸感覚も、接触オブジェクト330の面331に着磁されたS極の領域331aとN極の領域331bとからなるパタンと、このパタンが近接しているベースオブジェクト310の面310aの領域(領域311,312,313,および314の何れか)に着磁されたS極の領域(領域311a,312a,313a,および314aの何れか)とN極の領域(領域311b,312b,313b,および314bの何れか)とからなるパタンとの組み合わせによって異なる。
さらに、接触オブジェクト320の面321に着磁されているS極の領域321aとN極の領域321bとを含むテクスチャは、接触オブジェクト330の面331に着磁されているS極の領域331aとN極の領域331bとを含むテクスチャとは相違する。そのため、ベースオブジェクト310の面310aのいずれかの領域α(領域311,312,313,および314の何れか)に、接触オブジェクト320に着磁された領域321aおよび321bを含むテクスチャが近接し、利用者が「第1行動」を行っているときに知覚する凹凸感覚と、同じ領域αに、接触オブジェクト330に着磁された領域331aおよび331bを含むテクスチャが近接し、利用者が「第2行動」を行っているときに知覚する凹凸感覚とは、互いに相違する。前述のように、領域αに、接触オブジェクト320に着磁された領域321aおよび321bを含むテクスチャが近接し、利用者が「第1行動」を行っているときに接触オブジェクト320から受けるせん断応力の変化の仕方と、同じ領域αに、接触オブジェクト330に着磁された領域331aおよび331bを含むテクスチャが近接し、利用者が「第2行動」を行っているときに接触オブジェクト330から受けるせん断応力の変化の仕方とは、互いに相違するからである。
<本形態の特徴>
以上より、同じベースオブジェクト310を用いた場合でも、接触オブジェクト320を用いるか接触オブジェクト330を用いるかによって、利用者に異なる凹凸感覚を提示できる。例えば、接触オブジェクト320を用いるか接触オブジェクト330を用いるかによって、凹凸感覚の強さやピッチ(知覚される凹凸の間隔)を相違させることもできるし、凹凸感覚を知覚しない領域を相違させることもできる。このように互いに異なる凹凸感覚に対応する互いに異なる画像をシート341およびシート342に描いておけば、シート341およびシート342に表された互いに異なる画像に応じ、互いに異なる凹凸感覚を知覚させることができる。このように、本形態では永久磁石のみを用いているにもかかわらず、シートに表された画像に応じて凹凸感覚を変化させることができる。このような技術は、例えば、シートに応じて異なる凹凸感覚を提示する絵本などに応用することができる。
[第3実施形態の変形例]
「ベースオブジェクト」の「第1面」に着磁される「第1テクスチャ」が、S極に着磁された周期的な略市松模様の領域とN極に着磁された周期的な略市松模様の領域とを含む「チェッカーテクスチャ」であってもよい。同様に、「第1接触オブジェクト」の「第2面」に着磁される「第2テクスチャ」が「チェッカーテクスチャ」であってもよいし、「第2接触オブジェクト」の「第3面」に着磁される「第3テクスチャ」が「チェッカーテクスチャ」であってもよい。
例えば、前述したベースオブジェクト310に代えて、図21Aに例示するベースオブジェクト310’が用いられてもよいし、接触オブジェクト320に代えて、図21Bに例示する接触オブジェクト320’が用いられてもよいし、接触オブジェクト330に代えて、図21Cに例示する接触オブジェクト330’が用いられてもよい。
ベースオブジェクト310’は磁性シートであり、その一方の面310a’(第1面)にはS極の領域311a’,312a’,313a’,314a’,315a’とN極の領域311b’,312b’,313b’,314b’,315b’とを含む周期的な略市松模様のテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。ベースオブジェクト310’の面310a’は、5つの領域311’,312’,313’,314’,および315’に区分されている。領域311’には、S極の領域311a’とN極の領域311b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャが着磁されている。領域312’には、S極の領域312a’とN極の領域312b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャが着磁されている。領域313’には、S極の領域313a’とN極の領域313b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャが着磁されている。領域314’には、S極の領域314a’とN極の領域314b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャが着磁されている。領域315’には、S極の領域315a’とN極の領域315b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャが着磁されている。
接触オブジェクト320’は磁性シートである。接触オブジェクト320’の一方の面には画像が描かれており、他方の面321’(第2面)には、S極の領域321a’とN極の領域321b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。接触オブジェクト330’は磁性シートである。接触オブジェクト330’の一方の面には画像が描かれており、他方の面331’(第3面)には、S極の領域331a’とN極の領域31b’とからなる周期的な略市松模様のテクスチャ(第3テクスチャ)が予め着磁されている。
このようにしても第3実施形態と同様な効果を得ることができる。ただし、第2実施形態で説明したように、ベースオブジェクト310、接触オブジェクト320、および接触オブジェクト330の少なくとも何れかに代えて、チェッカーテクスチャが着磁されたベースオブジェクト310’、接触オブジェクト320’、および接触オブジェクト330’の少なくとも何れかとして用いた場合、利用者が知覚するせん断応力の大きさ、すなわち凹凸感の強さは小さくなる。図22Aに例示するように、ストライプテクスチャが着磁されたベースオブジェクトAおよび接触オブジェクトBを用いた場合、それらのピッチが同一のときに利用者が知覚する凹凸感の強さが最大となり、それらのピッチが同一ではない場合でも、利用者が知覚するせん断応力はある程度大きく、ある程度の強さの凹凸感を知覚する組み合わせが存在する。一方、図22Bに例示するように、チェッカーテクスチャが着磁されたベースオブジェクトAおよび接触オブジェクトBを用いた場合、それらのピッチが同一のときに利用者が知覚する凹凸感の強さが最大となり、それらのピッチが同一ではない場合には利用者が知覚するせん断応力が小さくなり、凹凸感はほとんど知覚されない。すなわち、チェッカーテクスチャが着磁されたベースオブジェクトAおよび接触オブジェクトBを用いた場合には、凹凸感を知覚させる領域を制限することができる。
[第4実施形態]
第4実施形態も第2実施形態の原理を応用したものである。本形態では、第2実施形態の原理を入力装置に組み合わせ、電磁石を用いることなく、入力装置への情報入力の際に利用者に凹凸感を提示する「力覚提示物」の説明を行う。
入力装置がタッチパネルの場合、「力覚提示物」は、タッチパネルの入力面に配置される「第1オブジェクト」と、タッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」に装着、把持、または支持される「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。「第1オブジェクト」は、例えば、一方の板面をタッチパネルの入力面側に向けて配置される磁気シートであり、「第1面」は、磁気シートの他方の板面である。入力面に「第1オブジェクト」が配置されたタッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」が、「第2オブジェクト」を装着、把持または支持して、「第1面」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、第1面と第2面との間の相対位置関係を変化させる動作を行うことにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が凹凸感覚を感じる。すなわち、「動作主体」がこのような動作を行うことにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が第2オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。
入力装置がマウスなどの入力装置の場合、「力覚提示物」は、「第1オブジェクト」と「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。「第2オブジェクト」は「動作主体」に把持される「入力装置」に装着または設けられる。「第2オブジェクト」が装着または設けられた「入力装置」を操作する動作主体が、「第1面」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行うことにより、「入力装置」に対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が凹凸感覚を感じる。すなわち、「動作主体」がこのような動作を行うことにより、入力装置に対する入力操作が行われるとともに、動作主体が入力装置から受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
<入力装置がタッチパネルの場合>
図23および図24に、第2実施形態の原理をタッチパネルに組み合わせた例を示す。
図23に例示するように、スマートフォン端末装置やタブレット端末装置などの電子機器400のタッチパネル401の入力面(表面)に、「第1オブジェクト」である磁性シート410が装着される。磁性シート410の一方の板面412がタッチパネル401の入力面側に向けて配置され、磁性シート410の他方の板面411(第1面)にはS極の領域411aとN極の領域411bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。なお、「第1テクスチャ」はピッチやパタン(ストライプテクスチャやチェッカーテクスチャなど)が異なる複数の領域を有していてもよい。
図24Aに例示する「第2オブジェクト」は利用者が装着、把持、または支持する手袋420であり、その指の腹部分の表面421(第2面)に、S極の領域421aとN極の領域421bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。なお、第2テクスチャはピッチやパタン(ストライプテクスチャやチェッカーテクスチャなど)が異なる複数の領域を有していてもよい。図24Aでは、指ごとにピッチやパタンが異なるテクスチャが着磁されている。
利用者は、手袋420を装着、把持、または支持し、S極の領域421aとN極の領域421bとを含むテクスチャ部分で、電子機器400のタッチパネル401の入力面に配置された磁性シート410を擦る。これにより、磁性シート410の板面411(第1面)と手袋420の指の腹部分の表面421(第2面)とが互いに接触または近接するようにしたまま、板面411(第1面)と表面421(第2面)の間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、板面411(第1面)と表面421(第2面)との間の相対位置関係を変化させる動作が行われ、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、利用者が凹凸感覚を知覚する。この入力操作に応じてタッチパネル401(出力装置)から像(例えば、映像、動画、画像)を表示したり、電子機器400のスピーカ(出力装置)から音を出力したりしてもよい。これにより、入力操作に応じて、力覚を提示するとともに、像および/または音の提示内容を変化させることができる。なお、図24Aに例示した手袋420では、指ごとにピッチやパタンが異なるテクスチャが着磁されているため、どの指でタッチパネル401を操作するかによって異なる凹凸感を知覚させることができる。また、磁性シート410の板面411(第1面)にピッチやパタンが異なる複数の領域が設けられている場合、利用者がどの指でどの領域を操作するかによって、利用者に異なる凹凸感を知覚させることができる。
「第2オブジェクト」として図24Bおよび図24Cに例示するタッチペン430が用いられてもよい。タッチペン430は、略円柱状の把持部435および略円盤状の先端部436を有する。把持部435の一端は、先端部436の一方の面432の中央付近に固定または一体化されている。先端部436の他方の面431(第2面)には、S極の領域531aとN極の領域531bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。利用者は、タッチペン430の把持部435を把持または支持し、先端部436の面431側で電子機器400のタッチパネル401の入力面に配置された磁性シート410を擦る。これにより、磁性シート410の板面411(第1面)と先端部436の面431(第2面)とが互いに接触または近接するようにしたまま、板面411(第1面)と面431(第2面)の間の相対位置関係を変化させる操作、または/および、板面411(第1面)と面431(第2面)との間の相対位置関係を変化させる動作が行われ、タッチパネル401に対する入力操作が行われるとともに、利用者が凹凸感覚を知覚する。この入力操作に応じてタッチパネル401(出力装置)から像を表示したり、電子機器400のスピーカ(出力装置)から音を出力したりしてもよい。これにより、入力操作に応じて、力覚を提示するとともに、像および/または音の提示内容を変化させることができる。
図25に、入力操作に応じ、力覚の提示とともにゲームコンテンツの提示を行う例を例示する。図25に例示するように、スマートフォン端末装置やタブレット端末装置などの電子機器400’のタッチパネル401’の入力面(表面)の下部に、第2実施形態で例示した磁性シート210が装着される。磁性シート210の一方の板面212がタッチパネル401’の入力面側に向けて配置され、磁性シート210の他方の板面211(第1面)にはS極の領域211aとN極の領域211bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。磁性シート210の板面211には、第2実施形態で例示した磁性シート220が配置される。磁性シート220の一方の面221(第2面)には、S極の領域221aとN極の領域221bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されており、面221が板面211に対向するように配置される。利用者は指200で磁性シート210に重ねられた磁性シート220の他方の面222に接し、面211と面221とを互いに接触または近接(ほぼ接触)させたまま、面211と面221との間の相対位置関係を変化させる操作を行う。これにより、タッチパネル401’に対する入力操作が行われるとともに、利用者が凹凸感覚を知覚する。この入力操作に応じてタッチパネル401’(出力装置)でのゲームコンテンツの表示内容が変化したり、電子機器400’のスピーカ402’(出力装置)から出力される音が変化したりする。
<入力装置がマウスなどの入力装置の場合>
図26Aから図26Cに、第2実施形態の原理をマウス500に組み合わせた例を示す。マウス500の底面500aには、「第2オブジェクト」である磁性シート510が固定されている。磁性シート510の一方の面511(第2面)にはS極の領域511aとN極の領域511bとを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。「第2テクスチャ」の例はストライプテクスチャとチェッカーテクスチャなどである。磁性シート510の他方の面512はマウス500の底面500aに固定されている。
「第1オブジェクト」としては、例えば、磁性シート210,230,250,210’,230’,250’、ベースオブジェクト310,310’などを用いることができる。例えば、「第1オブジェクト」として磁性シート210が用いられる場合、利用者(動作主体)は、面211(第1面)が外方を向くように磁性シート210を配置し、この面211にマウス500に固定された磁性シート510の面511(第2面)が接触するようにマウス500を把持する。利用者はこのマウス500を磁性シート210の面211(第1面)に沿ってスライドさせることにより、面211(第1面)と面511(第2面)とが互いに接触または近接するようにしたまま、面211(第1面)と面511(第2面)との間の相対位置関係を変化させる。これにより、マウス500に対する入力操作が行われるとともに、利用者が凹凸感覚を知覚する。この入力操作に応じて図示していないディスプレイ(出力装置)から像を表示したり、投影機(出力装置)から映像を投影したり、スピーカ(出力装置)から音を出力したりしてもよい。これにより、入力操作に応じて、力覚を提示するとともに、像および/または音の提示内容を変化させることができる。
<本形態の特徴>
本形態では、入力装置への情報入力を行う際に、情報入力を行う利用者に凹凸感覚を知覚させることができる。
[第5実施形態]
第5実施形態も第2実施形態の原理を応用したものであり、歩行面に第1オブジェクトを固定し、第2オブジェクトを装着または把持した動作主体が移動する際に凹凸感が提示され、歩行者に点字ブロックと同様な触覚情報を与えるものである。本形態の「第1オブジェクト」は「第1面」を表側に向けた状態で歩行面に固定可能であり、「第2オブジェクト」は「第2面」を外部に向けた状態で「動作主体」が装着可能または把持可能な部材である。なお、前述のように「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が着磁されており、「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が着磁されている。「第2オブジェクト」を装着または把持した「動作主体」は、「第1面」と「第2面」とを互いに接触または近接させたまま、歩行面に固定された「第1オブジェクト」の「第1面」の上を歩行し、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させることによって凹凸を知覚する。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
図27に、本形態の「第1オブジェクト」である磁性シート610および620を例示する。磁性シート610の一方の面611(第1面)には、S極の領域611aとN極の領域611bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。磁性シート610の面611(第1面)は表側に向けられ、磁性シート610の他方の面612は床600(歩行面)に固定されている。同様に、磁性シート620の一方の面621(第1面)には、S極の領域621aとN極の領域621bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。磁性シート620の面621(第1面)は表側に向けられ、磁性シート620の他方の面622は床600(歩行面)に固定されている。図27では面611,621にストライプテクスチャが着磁されているが、チェッカーテクスチャが着磁されていてもよい。
図28Aおよび図28Bに、本形態の「第2オブジェクト」である靴640を例示する。靴640の靴底641(第2面)には磁性シート630の一方の面632が固定されている。磁性シート630の他方の面631には、S極の領域631aとN極の領域631bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。当然ながら、歩行者(動作主体)は靴底641を外部に向けた状態で装着可能である。
靴640を装着した歩行者は、磁性シート610または620の面611または621(第1面)と靴底641(第2面)とを互いに接触または近接させたまま、床600(歩行面)に固定された磁性シート610または620の面611または621(第1面)の上を歩行し、面611または621(第1面)と靴底641(第2面)との間の相対位置関係を変化させることによって凹凸を知覚する。
図29Aおよび図29Bに、「第2オブジェクト」の他の例である白杖650を例示する。白杖650は、略円柱状の把持部655および略円盤状の先端部656を有する。把持部655の一端は、先端部656の一方の面652の中央付近に固定または一体化されている。先端部656の他方の面651(第2面)には、S極の領域651aとN極の領域651bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。白杖650を把持した歩行者は、磁性シート610または620の面611または621(第1面)と白杖650の先端部656の面651(第2面)とを互いに接触または近接させたまま、床600(歩行面)に固定された磁性シート610または620の面611または621(第1面)の上を歩行し、面611または621(第1面)と面651(第2面)との間の相対位置関係を変化させることによって凹凸を知覚する。
<本形態の特徴>
本形態では、床600に物理的な凹凸を設けることなく、歩行者に凹凸感を知覚させることができる。床600に物理的な凹凸を設ける必要がないため、床600にゴミ埃がたまりにくいといった利点がある。さらに、ストライプテクスチャなどを用い、面611または621(第1面)と靴底641または面651(第2面)との間の相対位置関係をいずれの方向に変化させるかに応じ、歩行者(動作主体)が靴底641または面651から受けるせん断応力の変化の仕方が異なり、異なる凹凸感を知覚できるようにしてもよい。これにより、歩行者の進行方向によって異なる凹凸感を提示することもできる。
[第6実施形態]
第6実施形態も第2実施形態の原理を応用したものである。第4実施形態と同様、本形態でも、第2実施形態の原理をタッチパネルの入力インタフェースに応用し、電磁石を用いることなく、タッチパネルへの情報入力の際に利用者に凹凸感を提示する。特に本形態では、タッチパネルの入力面に配置される「第1オブジェクト」と、利用者に装着、把持、または支持される「第2オブジェクト」と、の組み合わせを変えることで、利用者に異なる操作感覚を提示する。
本形態の「力覚提示物」は、タッチパネルの入力面に配置される「第1オブジェクト」と、タッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」に装着、把持、または支持される複数個の「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。ただし、「第2オブジェクト」ごとに「第2テクスチャ」の着磁パタンが相違する。すなわち、複数個の「第2オブジェクト」の「第2テクスチャ」の着磁パタンは互いに異なる。
「動作主体」は、複数個の「第2オブジェクト」から選択された「選択オブジェクト」を装着、把持または支持して、入力面に配置された「第1オブジェクト」の「第1面」と「選択オブジェクト」の「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「第1面」と「選択オブジェクト」の「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、「第1面」と「選択オブジェクト」の「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う。これにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が「選択オブジェクト」から受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。このせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期および凹凸感覚は、「選択オブジェクト」ごとに異なる。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
<スライダー型>
図30Aおよび図30Bに、本形態のスライダー型の「力覚提示物」を例示する。スライダー型の「力覚提示物」は、例えば、スライド操作によってスピーカから出力する音のボリューム等を操作する入力インタフェースであり、例えば、所定の最小値と最大値の間の範囲内で自由に設定可能とされているパラメータ値を利用者が所望の値に設定する際の操作に用いられる入力インタフェースである。
本形態の「力覚提示物」は1個の磁性シート710(第1オブジェクト)とM個の磁性シート720−m(第2オブジェクト)を有する。ただし、m=1,…,Mであり、Mは2以上の整数である。本形態ではM=3の例を示す。
磁性シート710の一方の面711(第1面)には、S極の領域711aとN極の領域711bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。本形態の面711には、S極に着磁された帯状の領域711aと、N極に着磁された帯状の領域711bと、が交互に周期的に配置されている。図30Aの例では、方向D1に延びる帯状の領域711a,711bが、方向D1と略垂直の方向XAに、交互に繰り返し配置されている。この例では、領域711aの短手方向(方向XA)の幅、領域711bの短手方向の幅はいずれも6mmである。
複数個の磁性シート720−mの一方の面721−m(第2面)には、S極の領域721a−mとN極の領域721b−mとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。本形態の面721−mには、S極に着磁された帯状の領域721a−mと、N極に着磁された帯状の領域721b−mと、が交互に周期的に配置されている。図30Bの例では、方向D2に延びる帯状の領域721a−m,721b−mが、方向D2と略垂直の方向XBに交互に繰り返し配置されている。ただし、磁性シート720−1,…,Mのテクスチャの着磁パタンは互いに相違する。この例の場合、領域721a−1の短手方向(方向XB)の幅、領域721b−1の短手方向の幅はいずれも3mmであり、領域721a−2の短手方向の幅、領域721b−1の短手方向の幅はいずれも2mmであり、領域721a−の短手方向の幅、領域721b−の短手方向の幅はいずれも6mmである。
図32に例示するように、電子機器400のタッチパネル401の入力面に「第1オブジェクト」である磁性シート710が装着される。ただし、磁性シート710の他方の面712(面711の反対側の面)がタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。例えば、電子機器400のタッチパネル401の何れかの位置がスライド入力操作(スライド操作による入力)を受け付ける領域として決められている場合(電子機器400に実装されたソフトウェア等によって決められている場合)、例えばその領域を電子機器400がタッチパネル401に表示することで、利用者によってその領域に磁性シート710の面712が配置されるようにする。あるいは、電子機器400が、タッチパネル401のどの領域に磁性シート710が装着されたかを検出し、検出した領域のスライド入力操作を受け付けてもよい。この場合には、スライド入力操作を受け付け可能なタッチパネル401の任意の領域に磁性シート710の面712を配置してよい。その他、タッチパネル401のどの領域でスライド入力操作を受け付けつけるかを利用者が指定できてもよい(例えば、利用者がタッチパネル401へこの領域を指定するための入力を行うことで)。この場合には、タッチパネル401のどの領域が指定されたかを電子機器400が検出するようにし、利用者が入力した指定した領域に磁性シート710の面712を配置する。利用者は、いずれかの磁性シート720−mを選択し、選択した磁性シート720−m(選択オブジェクト)の面722−mが外方を向き、磁性シート710の面711に磁性シート720−mの面721−mが接触するように磁性シート720−mを配置する。ただし、磁性シート710の領域711a,711bの長手方向D1が磁性シート720−mの領域721a−m,721b−mの長手方向D2に倣う向きに、磁性シート720−mが磁性シート710に重ねられる。
利用者は指で磁性シート710に重ねられた磁性シート720−mの面722−mに接し、面711と面721−mとを互いに接触または近接させたまま、面711と面721−mとの間の相対位置関係を変化させる操作を行う。図32の例では、面711と面721−mとの間の相対位置関係を磁性シート710の領域711a,711bの短手方向であるXA方向に変化(スライド)させる。これにより、タッチパネル401に対する入力操作(スライド入力操作)が行われるとともに、利用者が磁性シート720−mから受けるXA方向のせん断応力が周期的に変化する。その結果、利用者は面721−mに略直交する方向の凹凸感を知覚する。前述のように、磁性シート720−mごとに領域721a−m,721b−mの着磁パタンが相違する。そのため、磁性シート710と選択された磁性シート720−mとの組み合わせに応じ、利用者が磁性シート720−mから受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期が異なり、利用者が知覚する凹凸感覚も異なる。すなわち、磁性シート710は同一であるにもかかわらず、利用者は選択した磁性シート720−mに応じて異なる凹凸感覚を知覚する。つまり、利用者は磁性シート720−mを変えるだけで異なる触覚を知覚できる。例えば、図30Cに例示するように、利用者は、あるスライド入力操作をタッチパネル401に対して行う際に、磁性シート720−1を選択した場合には凹凸感覚を知覚せずに、すなわち、そのスライド入力操作をクリック感を知覚せずに滑らかに行うことができ、磁性シート720−2を選択した場合には細かい間隔の凹凸感覚(例えば、W段の凹凸感覚(Wは正の整数))を知覚し、すなわち、同じスライド入力操作をW段のクリック感を知覚しながら行うことができ、磁性シート720−3を選択した場合には粗い間隔の凹凸感覚(例えば、W’段の凹凸感覚(W’はW/2以下の最大の整数))を知覚し、すなわち、同じスライド入力操作をW’段のクリック感を知覚しながら行うことができる。
<ダイヤル型>
図31Aおよび図31Bに、本形態のダイヤル型の「力覚提示物」を例示する。ダイヤル型の「力覚提示物」は、例えば、回転操作によってボリューム等を操作する入力インタフェースであり、例えば、自由に設定可能とされているパラメータ値を利用者が所望の値に設定する際の操作に用いられる入力インタフェースである。
本形態の「力覚提示物」は1個の磁性シート810(第1オブジェクト)とM個の磁性シート20−m(第2オブジェクト)を有する。ただし、m=1,…,Mであり、Mは2以上の整数である。本形態ではM=3の例を示す。
磁性シート810は略円盤形状である。磁性シート810の一方の面811(第1面)には、S極の領域811aとN極の領域811bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。本形態の面811には、S極に着磁された領域811aとN極に着磁された領域811bとが交互に周期的に配置されている。図31Aの例では、磁性シート810の中心軸(面811に対して略垂直な軸)O1の軸周り方向R1に沿って、領域811aと領域811bとが繰り返し配置されている。例えば、磁性シート810の外周のうち、各領域811aに対応する円弧の長さおよび各領域811bに対応する円弧の長さはいずれも6mmである。理想的には、面811に設けられるS極の領域811aとN極の領域811bは、それぞれ中心軸O1を中心とする扇形の領域であることが望ましい。しかし、所定の直径(例えば2mm)を持つ円柱状の磁石によって、まずN極の領域811bをすべて着磁し、次にその磁石の磁極を反転させてS極の領域811aをすべて着磁した場合には、図31Aに例示したようなテクスチャが形成される。ただ、図31Aのように完全に扇形ではないS極の領域811aとN極の領域811bが設けられたとしても、所望の凹凸感覚を提示するには十分である。
磁性シート820−mも略円盤形状である。磁性シート820−mの直径は、例えば磁性シート810の直径と略同一である。複数個の磁性シート820−mの一方の面821−m(第2面)には、S極の領域821a−mとN極の領域821b−mとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。本形態の面821−mには、S極に着磁された領域821a−mとN極に着磁された領域821b−mとが交互に周期的に配置されている。図31Bの例では、磁性シート820−mの中心軸(面821−mに対して略垂直な軸)O2の軸周り方向R2に沿って、領域821a−mと領域821b−mとが繰り返し配置されている。ただし、磁性シート820−1,…,Mのテクスチャの着磁パタンは互いに相違する。例えば、磁性シート820−1の外周のうち、各領域821a−1に対応する円弧の長さおよび各領域821b−1に対応する円弧の長さはいずれも3mmである。磁性シート820−2の外周のうち、各領域821a−2に対応する円弧の長さおよび各領域821b−2に対応する円弧の長さはいずれも2mmである。磁性シート820−3の外周のうち、各領域821a−3に対応する円弧の長さおよび各領域821b−3に対応する円弧の長さはいずれも6mmである。理想的には、面821−mに設けられるS極の領域821a−mとN極の領域821b−mも、それぞれ中心軸O2を中心とする扇形の領域であることが望ましい。しかし、所定の直径(例えば2mm)を持つ円柱状の磁石によって、まずN極の領域821b−mをすべて着磁し、次にその磁石の磁極を反転させてS極の領域821a−mをすべて着磁した場合には、図31Bに例示したようなテクスチャが形成される。ただ、図31Bのように完全に扇形ではないS極の領域821a−m またはN極の領域821b−mが設けられたとしても、所望の凹凸感覚を提示するには十分である。
図32に例示するように、電子機器400のタッチパネル401の入力面に「第1オブジェクト」である磁性シート810が装着される。ただし、磁性シート810の他方の面812(面811の反対側の面)がタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。例えば、電子機器400のタッチパネル401の何れかの位置が回転入力操作(回転操作による入力)を受け付ける領域として決められている場合、例えばその領域を電子機器400がタッチパネル401に表示することで、利用者によってその領域に磁性シート810の面812が配置されるようにする。あるいは、電子機器400が、タッチパネル401のどの領域に磁性シート810が装着されたかを検出し、検出した領域の回転入力操作を受け付けてもよい。この場合には、回転入力操作を受け付け可能なタッチパネル401の任意の領域に磁性シート810の面812を配置してよい。その他、タッチパネル401のどの領域で回転入力操作を受け付けつけるかを利用者が指定できてもよい。この場合には、タッチパネル401のどの領域が指定されたかを電子機器400が検出するようにし、利用者が入力した指定した領域に磁性シート810の面812を配置する。利用者は、いずれかの磁性シート820−mを選択し、選択した磁性シート820−m(選択オブジェクト)の面822−mが外方を向き、磁性シート810の面811に磁性シート820−mの面821−mが接触するように磁性シート820−mを配置する。ただし、中心軸O1と中心軸O2とが重なるか近接するように、磁性シート820−mが磁性シート810に重ねられる。
利用者は指で磁性シート810に重ねられた磁性シート820−mの面822−mに接し、面811と面821−mとを互いに接触または近接させたまま、面811と面821−mとの間の相対位置関係を変化させる操作を行う。図32の例では、面811と面821−mとの間の相対位置関係を軸周り方向R1,R2に変化(回転)させる。これにより、タッチパネル401に対する入力操作(回転入力操作)が行われるとともに、利用者が磁性シート820−mから受ける軸周り方向R1,R2のせん断応力が周期的に変化する。その結果、利用者は面821−mに略直交する方向の凹凸感を知覚する。前述のように、磁性シート820−mごとに領域821a−m,821b−mの着磁パタンが相違する。そのため、磁性シート810と選択された磁性シート820−mとの組み合わせに応じ、利用者が磁性シート820−mから受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期が異なり、利用者が知覚する凹凸感覚も異なる。すなわち、磁性シート810は同一であるにもかかわらず、利用者は選択した磁性シート820−mに応じて異なる凹凸感覚を知覚する。つまり、利用者は磁性シート820−mを変えるだけで異なる触覚と知覚できる。例えば、図31Cに例示するように、利用者は、ある回転入力操作をタッチパネル401に対して行う際に、磁性シート820−1を選択した場合には凹凸感覚を知覚せずに、すなわち、その回転入力操作をクリック感を知覚せずに滑らかに行うことができ、磁性シート820−2を選択した場合には細かい間隔の凹凸感覚(例えば、W段の凹凸感覚)を知覚し、すなわち、同じ回転入力操作をW段のクリック感を知覚しながら行うことができ、磁性シート820−3を選択した場合には粗い間隔の凹凸感覚(例えば、W’段の凹凸感覚)を知覚し、すなわち、同じ回転入力操作をW’段のクリック感を知覚しながら行うことができる。
<本形態の特徴>
本形態では、タッチパネルへの情報入力を行う際に、情報入力を行う利用者に凹凸感覚を知覚させることができる。また「第1オブジェクト」は同一であるにもかかわらず、「第2オブジェクト」を変えることで異なる凹凸感覚を提示できる。なお、このような入力操作に応じてタッチパネル401から像を表示したり、電子機器400のスピーカから出力される音を変化させてもよい。その他、例えば、タッチパネルへの入力によってステージ照明を制御する場合、クリック感のある「第2オブジェクト」を用いれば照明を段階的、離散的に制御できるためアップテンポな演出が可能になる。そこからクリック感のない「第2オブジェクト」に変えることで証明のスムースなグラデーション調整が可能になるため、瞬時にゆったりとした演出へと切り替えることができる。
[第6実施形態の変形例1]
「第2オブジェクト」ではなく「第1オブジェクト」を変えることで、利用者に異なる操作感覚を提示してもよい。この変形例1の「力覚提示物」は、タッチパネルの入力面に配置される複数個の「第1オブジェクト」と、タッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」に装着、把持、または支持される「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。ただし、「第1オブジェクト」ごとに「第1テクスチャ」の着磁パタンが相違する。すなわち、複数個の「第1オブジェクト」の「第1テクスチャ」の着磁パタンは互いに異なる。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。
「動作主体」は、「第2オブジェクト」を装着、把持または支持して、入力面に配置された「選択オブジェクト」の「第1面」と「第2オブジェクト」の「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「選択オブジェクト」の「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、「選択オブジェクト」の「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う。この変形例1の「選択オブジェクト」は、複数の「第1オブジェクト」から選択されたものである。これにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が「選択オブジェクト」から受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。このせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期および凹凸感覚は、「選択オブジェクト」ごとに異なる。
[第6実施形態の変形例2]
「第1オブジェクト」および「第2オブジェクト」のいずれもが選択可能であってもよい。この変形例2の「力覚提示物」は、タッチパネルの入力面に配置される複数個の「第1オブジェクト」と、タッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」に装着、把持、または支持される複数個の「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。ただし、「第1オブジェクト」ごとに「第1テクスチャ」の着磁パタンが相違する。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。ただし、「第2オブジェクト」ごとに「第2テクスチャ」の着磁パタンが相違する。
「動作主体」は、「第2選択オブジェクト」を装着、把持または支持して、入力面に配置された「第1選択オブジェクト」の「第1面」と「第2選択オブジェクト」の「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「第1選択オブジェクト」の「第1面」と「第2選択オブジェクト」の「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、「第1選択オブジェクト」の「第1面」と「第2選択オブジェクト」の「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う。「第1選択オブジェクト」は複数の「第1オブジェクト」から選択されたものであり、「第2選択オブジェクト」は複数の「第2オブジェクト」から選択されたものである。これにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が「第2選択オブジェクト」から受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。このせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期および凹凸感覚は、「第1選択オブジェクト」と「第2選択オブジェクト」との組み合わせごとに異なる。
[第6実施形態の変形例
「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートとの間で十分な磁力が及ぶのであれば、これらの2つの磁性シートが非接触な状態でそれらの面(第1面と第2面)の間の相対位置関係を変化させてもよい。S極に着磁された周期的な略市松模様の領域とN極に着磁された周期的な略市松模様の領域とを含むテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および/または「第2オブジェクト」としてもよい。
[第7実施形態]
第7実施形態も第2実施形態の原理を応用したものである。第4実施形態と同様、本形態でも、第2実施形態の原理をタッチパネルの入力インタフェースに応用し、電磁石を用いることなく、タッチパネルへの情報入力の際に利用者に凹凸感を提示する。特に本形態では、「第1テクスチャ」のパタンが位置によって異なり、「第2オブジェクト」の「第2面」が接触または近接する「第1テクスチャ」の位置によって異なる凹凸感覚を提示する。
本形態の「力覚提示物」は、タッチパネルの入力面に配置される「第1オブジェクト」と、タッチパネルに対する入力操作を行う「動作主体」に装着、把持、または支持される複数個の「第2オブジェクト」とを有する。「第1オブジェクト」は「第1面」を含み、「第1面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第1テクスチャ」が予め着磁されている。「第1テクスチャ」は、互いに着磁パタンの異なる「第1領域」および「第2領域」を含む。「第1領域」と「第2領域」とは互いに異なる領域である。「第2オブジェクト」は「第2面」を含み、「第2面」にはS極の領域とN極の領域とを含む「第2テクスチャ」が予め着磁されている。
「動作主体」は、「第2オブジェクト」を装着、把持または支持して、入力面に配置された「第1オブジェクト」の「第1領域」または「第2領域」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、「第1面」と「第2面」との間の相対位置関係を変化させる動作を行う。これにより、タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、「動作主体」が「第2オブジェクト」から受けるせん断応力が周期的に変化し、それによって凹凸感覚を知覚する。このせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期および凹凸感覚は、「第1領域」または「第2領域」のいずれが「第2面」に接触または近接しているかによって異なる。すなわち、「第1領域」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作、および/または、当該相対位置関係を変化させる動作を行うことによって動作主体が感じる凹凸感覚は、「第2領域」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作、および/または、当該相対位置関係を変化させる動作を行うことによって動作主体が感じる凹凸感覚と相違する。言い換えると、「第1領域」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作、および/または、当該相対位置関係を変化させる動作を行うことによって動作主体が受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期は、「第2領域」と「第2面」とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作、および/または、当該相対位置関係を変化させる動作を行うことによって動作主体が受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期と相違する。これにより、操作位置によって異なる凹凸感覚を提示できる。
以下、図面を用いて本形態の具体例を説明する。
<スライダー型>
図33A〜図33Dに、本形態のスライダー型の「力覚提示物」を例示する。本形態の「力覚提示物」は磁性シート910(第1オブジェクト)と磁性シート920(第2オブジェクト)を有する。
磁性シート910の一方の面911(第1面)には、互いに相違する領域913−1(第1領域)と領域913−2(第2領域)を含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。領域913−1には、S極に着磁された帯状の領域911a−1とN極に着磁された帯状の領域911b−1とが交互に周期的に配置されている。この例では、方向D1に延びる帯状の領域911a−1,911b−1が、方向D1と略垂直の方向XAに、交互に繰り返し配置されている。領域913−2には、S極に着磁された帯状の領域911a−2とN極に着磁された帯状の領域911b−2とが交互に周期的に配置されている。この例では、方向D1に延びる帯状の領域911a−2,911b−2が、方向D1と略垂直の方向XAに、交互に繰り返し配置されている。ただし、領域913−1と領域913−2とは互いに着磁パタンが相違する。本形態では、領域913−1に属する領域911a−1および領域911b−1の方向XAの幅と、領域913−2に属する領域911a−2および領域911b−2の方向XAの幅とが互いに相違する。図33Aの例では、領域911a−1および領域911b−1の方向XAの幅はいずれも3mmである。一方、領域911a−2および領域911b−2の方向XAの幅はいずれも6mmである。
磁性シート920の一方の面921(第2面)には、S極の領域921aとN極の領域921bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。面921にはS極に着磁された帯状の領域921aとN極に着磁された帯状の領域921bとが交互に周期的に配置されている。この例では、方向D2に延びる帯状の領域921a,921bが、方向D2と略垂直の方向Xに交互に繰り返し配置されている。図33Bの例では、領域921aおよび領域921bの方向XAの幅はいずれも6mmである。
なお、磁性シート910(図33A)に着磁された領域913−1と領域913−2との違いは、磁性シート920(図33B)に着磁された領域921a(S極)および領域921b(N極)との関係によっても表現できる。すなわち、領域913−1の領域911b−1(N極)(図33A)に対する領域921a(S極)(図33B)の面積比は、領域913−2の領域911b−2(N極)(図33A)に対する領域921a(S極)の面積比と相違する。同様に、領域913−1の領域911a−1(S極)に対する領域921b(N極)の面積比は、領域913−2の領域911a−2(S極)に対する領域921b(N極)の面積比と相違する。
第6実施形態と同様、電子機器400のタッチパネル401の入力面に磁性シート910が装着される。利用者は、磁性シート920の面922が外方を向き、磁性シート910の面911に磁性シート920の面921が接触するように磁性シート920を配置する。ただし、磁性シート910の領域911a,911bの長手方向D1が磁性シート920の領域921a,921bの長手方向D2に倣う向きに、磁性シート920が磁性シート910に重ねられる。
利用者は指で磁性シート910に重ねられた磁性シート920の面922に接し、面911と面921とを互いに接触または近接させたまま、面911と面921との間の相対位置関係を変化させる操作(スライド操作)を行う。本形態では、領域913−1に属する領域911a−1および領域911b−1の方向XAの幅と、領域913−2に属する領域911a−2および領域911b−2の方向XAの幅とが互いに相違する。そのため、領域913−1と面921とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作を行うことによって利用者が磁性シート920から受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期は(図33C)、領域913−2と面921とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作を行うことによって利用者が磁性シート920から受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期(図33D)と相違する。よって、面921が領域913−1に接触または近接している状態(図33C)と、面921が領域913−2に接触または近接している状態(図33)とでは、利用者が磁性シート920から感じる凹凸感覚も相違する。
<ダイヤル型>
図34A,図34B,図35A,図35Bに、本形態のダイヤル型の「力覚提示物」を例示する。本形態の「力覚提示物」は磁性シート1010(第1オブジェクト)と磁性シート1020(第2オブジェクト)を有する。
磁性シート1010は略円盤形状である(図34A)。磁性シート1010の一方の面1011(第1面)には、互いに相違する領域1013−1(第1領域)と領域1013−2(第2領域)を含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。領域1013−1には、磁性シート1010の中心軸O1の軸周り方向R1に沿って、領域1011a−1と領域1011b−1とが交互に周期的に配置されている。領域1013−2には、磁性シート1010の中心軸O1の軸周り方向R1に沿って、領域1011a−2と領域1011b−2とが交互に周期的に配置されている。ただし、領域1013−1と領域1013−2とは互いに着磁パタンが相違する。本形態では、磁性シート1010の外周のうち、領域1013−1に属する各領域1011a−1および各領域1011b−1に対応する円弧の長さと、領域1013−2に属する各領域1011a−2および各領域1011b−2に対応する円弧の長さとが互いに相違する。図34Aの例では、磁性シート1010の外周のうち、領域1013−1に属する各領域1011a−1および各領域1011b−1に対応する円弧の長さは、いずれも6mmである。一方、磁性シート1010の外周のうち、領域1013−2に属する各領域1011a−2および各領域1011b−2に対応する円弧の長さは、いずれも2mmである。
磁性シート1020は板面が略扇形の板形状である(図34B)。磁性シート1020の一方の面1021(第2面)には、S極の領域1021aとN極の領域1021bとを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。面1021には、磁性シート1020の中心軸O2の軸周り方向R2に沿って、領域1021aと領域1021bとが交互に周期的に配置されている。図34Bの例では、磁性シート1020の円弧状の外周のうち、領域1021aおよび各領域1021bに対応する円弧の長さは、いずれも6mmである。
なお、磁性シート1010(図34A)に着磁された領域1013−1と領域1013−2との違いは、磁性シート1020(図34B)に着磁された領域1021a(S極)および領域1021b(N極)との関係によっても表現できる。すなわち、領域1013−1の領域1011b−1(N極)(図34A)に対する領域1021a(S極)(図34B)の面積比は、領域1013−2の領域1011b−2(N極)(図34A)に対する領域1021a(S極)の面積比と相違する。同様に、領域1013−1の領域1011a−1(S極)に対する領域1021b(N極)の面積比は、領域1013−2の領域1011a−2(S極)に対する領域1021b(N極)の面積比と相違する。
第6実施形態と同様、電子機器400のタッチパネル401の入力面に磁性シート1010が装着される。利用者は、磁性シート1020の面1022が外方を向き、磁性シート1010の面1011に磁性シート1020の面1021が接触するように磁性シート1020を配置する。ただし、中心軸O1と中心軸O2とが重なるか近接するように、磁性シート1010に磁性シート1020が重ねられる(図35Aおよび図35B)。
利用者は指で磁性シート1010に重ねられた磁性シート1020の面1022に接し、面1011と面1021とを互いに接触または近接させたまま、面1011と面1021との間の相対位置関係を変化させる操作(軸周り方向R2への回転操作)を行う。本形態では、領域1013−1に属する各領域1011a−1および各領域1011b−1の円弧の長さと、領域1013−2に属する各領域1011a−2および各領域1011b−2の円弧の長さとが互いに相違する。そのため、領域1013−1と面1021とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作を行うことによって利用者が磁性シート1020から受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期は(図35A)、領域1013−2と面1021とが互いに接触または近接するようにしたまま、当該相対位置関係を変化させる操作を行うことによって利用者が磁性シート1020から受けるせん断応力の最大値および/またはせん断応力の周期(図35B)と相違する。よって、面1021が領域1013−1に接触または近接している状態(図35A)と、面1021が領域1013−2に接触または近接している状態(図35B)とでは、利用者が磁性シート1020から感じる凹凸感覚も相違する。
<本形態の特徴>
本形態では、「第2オブジェクト」が接触または近接する「第1テクスチャ」の位置によって異なる凹凸感覚を提示できる。
[第7実施形態の変形例1]
図36Aに例示するように、磁性シート1110(第1オブジェクト)の面1111(第1面)に、S極に着磁された帯状の領域1111aとN極に着磁された帯状の領域1111bとが交互に周期的に配置されてもよい。これらの領域1111a,1111bの幅(方向XAの幅)はすべて同一である。しかし、すべての領域1111a,1111bの長さ(D1方向の長さ)は同一ではない。このような磁性シート1110の面1111に、磁性シート920(第2オブジェクト)(図33B)の面921(第2面)が接触するように磁性シート920を配置し、利用者が磁性シート1110に重ねられた磁性シート920の面922に接し、面1111と面921とを互いに接触または近接させたまま、面1111と面921との間の相対位置関係を変化させる操作を行ってもよい。このようにしても、磁性シート920(第2オブジェクト)の面921(第2面)が接触または近接する磁性シート1110(第1オブジェクト)の面1111(第1面)の領域1111b(N極)(図36A)に対する、面921の領域21a(S極)(図33B)の面積比(および領域1111a(S極)に対する領域21b(N極)の面積比)を変化させることができる。これにより、「第2オブジェクト」が接触または近接する「第1テクスチャ」の位置によって異なる凹凸感覚を提示できる。
また、図36Bに例示するように、略円盤状の磁性シート1210(第1オブジェクト)の一方の面1211(第1面)に、中心軸O1から外方に向かう方向(放射方向)の長さが不均一なS極の領域1211aとN極の領域1211bとを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が設けられもよい。ただし、領域1211aと領域1211bとは、磁性シート1210の中心軸O1の軸周り方向R1に沿って繰り返し配置されている。また、図36Cに例示するように、略円盤状の磁性シート1220(第2オブジェクト)の一方の面1221(第2面)の一部である略扇型の領域のみに、磁性シート1220の中心軸O2の軸周り方向R2に沿って、領域1221aと領域1221bとが繰り返し配置されていてもよい。このような磁性シート1210の面1211に、磁性シート1220(第2オブジェクト)の面1221が接触するように磁性シート1220を配置し、利用者が磁性シート1210に重ねられた磁性シート1220に接し、面1211と面1221とを互いに接触または近接させたまま、面1211と面1221との間の相対位置関係を変化させる操作を行ってもよい。これにより、「第2オブジェクト」のS極およびN極に着磁された領域が接触または近接する「第1テクスチャ」の位置によって異なる凹凸感覚を提示できる。
[第7実施形態の変形例2]
「第1テクスチャ」が「第1領域」および「第2領域」のほかに、さらに着磁パタンの異なる領域を含んでいてもよい。すなわち、「第1テクスチャ」が互いに着磁パタンの異なる3以上の異なる領域を含んでいてもよい。
第6実施形態またはその変形例において、「第1テクスチャ」が互いに着磁パタンの異なる「第1領域」および「第2領域」を含んでいてもよいし、互いに着磁パタンの異なる3以上の異なる領域を含んでいてもよい。
「第1オブジェクト」として用いられる磁性シートと「第2オブジェクト」として用いられる磁性シートとの間で十分な磁力が及ぶのであれば、これらの2つの磁性シートが非接触な状態でそれらの面(第1面と第2面)の間の相対位置関係を変化させてもよい。S極に着磁された周期的な略市松模様の領域とN極に着磁された周期的な略市松模様の領域とを含むテクスチャが着磁された磁性シートを「第1オブジェクト」および/または「第2オブジェクト」としてもよい。
[第8実施形態]
第6および第7ならびにそれらの変形例において、さらに「第1オブジェクト」に接触または近接した「第1磁石」と、「第2オブジェクト」に接触または近接した「第2磁石」とが設けられてもよい。この場合、「第1磁石」と「第2磁石」とが接近した際、「動作主体」は「第2オブジェクト」から、「第1磁石」と「第2磁石」との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する。
<スライダー型の例>
図37Aに、第6実施形態で説明したスライダー型の磁性シート710(第1オブジェクト)の近傍に磁石1331,1332(第1磁石)を配置した例を示す。図37Bに、磁性シート720−m(第2オブジェクト)の面721−m側に磁石1333(第2磁石)を接触させて配置した例を示す。この例の磁石1331,1332,1333は略円盤形状である。磁石1331の一方の面1331aは一方の磁極(S極またはN極)であり、他方の面1331bは他方の磁極(N極またはS極)である。同様に、磁石1332の一方の面1332aは一方の磁極であり、他方の面1332bは他方の磁極である。磁石1333の一方の面1333aは一方の磁極であり、他方の面1333bは他方の磁極である。磁石1331,1332,1333の例は、ネオジム磁石やフェライト磁石などの永久磁石である。
図38に例示するように、磁石1331,1332および磁性シート710は、タッチパネル401の入力面に配置される。この例では、磁性シート710の両端側(方向XAの両端側)に磁石1331,1332がそれぞれ配置される。ただし、磁性シート710の面712および磁石1331,1332の面1331b,1332bがタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。磁性シート720−mの面722−mが外方を向き、磁性シート710の面711に磁性シート720−mの面721−mが近接するように磁性シート720−mを配置する。利用者は磁性シート710に重ねられた磁性シート720−mの面722−mに接し、面711と面721−mとを互いに接触または近接させたまま、面711と面721−mとの間の相対位置関係を変化させる操作(XA方向のスライド操作)を行う。これにより、利用者は前述のような凹凸感覚を知覚する。さらに利用者は、磁石1333と磁石1331との距離に応じ、磁石1333と磁石1331との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する。同様に利用者は、磁石1333と磁石1332との距離に応じ、磁石1333と磁石1332との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する。
<ダイヤル型の例>
図37Cに、第7実施形態で説明したダイヤル型の磁性シート1010(第1オブジェクト)の面1011の外周側の位置に磁石1341,1342(第1磁石)を接触させて配置した例を示す。図37Dに、磁性シート1020(第2オブジェクト)の面1021の外周側の位置に磁石1343(第2磁石)を接触させて配置した例を示す。この例の磁石1341,1342,1343も略円盤形状である。磁石1341の一方の面1341aは一方の磁極(S極またはN極)であり、他方の面1341bは他方の磁極(N極またはS極)である。同様に、磁石1342の一方の面1342aは一方の磁極であり、他方の面1342bは他方の磁極である。磁石1343の一方の面1343aは一方の磁極であり、他方の面1343bは他方の磁極である。磁石1341,1342,1343の例は、ネオジム磁石やフェライト磁石などの永久磁石である。
図38に例示するように、磁性シート1010は、タッチパネル401の入力面に配置される。磁性シート1010の面1012がタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。磁性シート1020の面1022が外方を向き、磁性シート1010の面1011に磁性シート1020の面1021が近接するように磁性シート1020を配置する。利用者は磁性シート1010に重ねられた磁性シート1020の面1022に接し、面1011と面1021とを互いに接触または近接させたまま、面1011と面1021との間の相対位置関係を変化させる操作(R1方向の回転操作)を行う。これにより、利用者は前述のような凹凸感覚を知覚する。さらに利用者は、磁石1343と磁石1341との距離に応じ、磁石1343と磁石1341との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する。同様に利用者は、磁石1343と磁石1342との距離に応じ、磁石1343と磁石1342との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する。
<本形態の特徴>
本形態では凹凸感覚を提示するとともに、「第1磁石」と「第2磁石」との間の引力または斥力に基づく力覚を提示できる。「第1磁石」と「第2磁石」の磁力の大きさによって力覚の大きさを変えることもできる。以上により、タッチパネル401への情報入力に対して、より多彩な力覚をフィードバックできる。
[第実施形態]
本形態では、前述した第6から第8実施形態およびそれらの変形例で説明した「第2オブジェクト」を機械的に「第1オブジェクト」に位置決めする。
<スライダー型の例>
図39Aから図39Cに例示するように、「力覚提示物」が、レール状(帯状)の磁性シート140(第1オブジェクト)と、溝1420aが設けられた磁性シート1420(第2オブジェクト)とを有していてもよい。磁性シート1410の一方の面1411(第1面)には、前述したようなS極の領域とN極の領域とを含むテクスチャ(第1テクスチャ)が着磁されている。磁性シート1420の溝1420aの内部の底面1421(第2面)には、前述したようなS極の領域とN極の領域とを含むテクスチャ(第2テクスチャ)が着磁されている。
図39Cに例示するように、磁性シート1410は、タッチパネル401の入力面に配置される。ただし、磁性シート1410の面1412がタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。磁性シート1410の一部は磁性シート1420の溝1420aの内部に配置される。これにより、磁性シート1420の面1422が外方を向き、磁性シート1410の面1411に磁性シート1420の面1421が接触または近接するように磁性シート1420が配置される。利用者は磁性シート1410に重ねられた磁性シート1420の面1422に接し、面1411と面1421とを互いに接触または近接させたまま、面1411と面1421との間の相対位置関係を変化させる操作(XA方向のスライド操作)を行う。この際、磁性シート1420は、磁性シート1420の溝1420aの内壁に支持された状態でXA方向にスライドする。
なお、図39Dに例示するように、直線状の磁性シート140に代え、湾曲したレール状の磁性シート140’(第1オブジェクト)が用いられてもよい。
<ダイヤル型の例>
図40Aから図40Fに例示する「力覚提示物」は、略円盤状の磁性シート1510(第1オブジェクト)および磁性シート1520(第2オブジェクト)、円筒状の回転軸を持つ回転支持部1514,1524、ならびに略角柱状の支持部1530を有する。
磁性シート1510の一方の面1511(第1面)には、磁性シート1510の中心軸O1の軸周り方向R1に沿って、S極に着磁された領域とN極に着磁された領域とが交互に周期的に配置されている。また、磁性シート1510の面1511には、回転軸の軸心が中心軸O1と略一致するように回転支持部1514が取り付けられている。回転支持部1514の回転軸の軸心と面1511とは互いに略直交し、回転支持部1514の回転軸は面1511の外方側に突出している(図40A,図40E)。
磁性シート1520の一方の面1521(第2面)には、磁性シート1520の中心軸O2の軸周り方向R2に沿って、S極に着磁された領域とN極に着磁された領域とが交互に周期的に配置されている。また、磁性シート1520には中心軸O2に沿った貫通孔1523が設けられている。さらに、磁性シート1520の他方の面1522の外周側には回転支持部1524が取り付けられている。回転支持部1524の回転軸の軸心と面1522とは互いに略直交し、回転支持部1524の回転軸は面1522の外方側に突出している(図40B,図40C,図40E)。
図40Eおよび図40Fに例示するように、磁性シート1510は、タッチパネル401の入力面に配置される。ただし、磁性シート1510の他方の面1512(面1511の反対側の面)がタッチパネル401の入力面側に向けて配置される。磁性シート1510の面1511側には磁性シート1520の面1521側が配置され、回転支持部1514の回転軸が磁性シート1520の貫通孔1523を貫通している。これにより、磁性シート1520の面121が磁性シート110の面111に接触または近接した状態で、磁性シート1520が磁性シート110に対してR1方向に回転可能に支持されている。さらに、磁性シート1520の他方の面1522(面1521の反対側の面)側には支持部1530が配置されている。貫通孔1523を貫通した回転支持部1514の回転軸の先端は、支持部1530の中央付近の孔に挿入され、支持部1530を回転可能に支持している。さらに、回転支持部1524の先端は、支持部1530の端部付近の孔に挿入され、支持部1530を回転可能に支持している。利用者は支持部1530に接し、支持部1530を中心軸O1,O2回り方向R1,R2に回転させる。これにより、面1511と面1521との間の相対位置関係が変化する。
<本形態の特徴>
本形態では「第2オブジェクト」を機械的に「第1オブジェクト」に位置決めするため、操作性が向上する。
[第10実施形態]
本形態では、前述した第6から第8実施形態およびそれらの変形例で説明した「第2オブジェクト」を磁力を利用して「第1オブジェクト」に位置決めする。
スライダー型の場合、「第1テクスチャ」は、「第1面」に含まれた特定の「第1線」に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された「第1繰り返し領域」と、「第1線」に沿った(略平行な)互いに隣り合うS極の帯状領域とN極の帯状領域とを含む「第1支持領域」と、を含む。「第2テクスチャ」は、「第2面」に含まれた特定の「第2線」に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された「第2繰り返し領域」と、「第2線」に沿った互いに隣り合うN極の帯状領域とS極の帯状領域とを含む「第2支持領域」と、を含む。「第1線」および「第2線」は直線であってもよいし曲線であってもよい。ただし、「第2線」は「第1線」に沿った形状を持つ。例えば、「第1線」が略直線である場合には「第2線」も略直線であることが望ましい。「第1線」が曲線である場合には「第2線」は「第1線」と曲率半径が略同一の曲線であることが望ましい。「第2オブジェクト」は、「第1支持領域」と「第2支持領域」との間の磁気吸引力によって「第1オブジェクト」に支持されたまま、「第1線」に沿って「第1オブジェクト」に対する相対位置関係を変化させることができる。
ダイヤル型の場合、「第1テクスチャ」は、「第1面」と略垂直な「第1軸」の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された「第1繰り返し領域」と、「第1軸」を中心とした互いに隣り合うS極の環状領域とN極の環状領域とを含む「第1支持領域」と、を含む。「第2テクスチャ」は、「第2面」と略垂直な「第2軸」の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された「第2繰り返し領域」と、「第2軸」を中心とした互いに隣り合うN極の環状領域とS極の環状領域とを含む「第2支持領域」と、を含む。「第2オブジェクト」は、「第1支持領域」と「第2支持領域」との間の磁気吸引力によって「第1オブジェクト」に支持されたまま、「第1オブジェクト」に対して「第1軸」を中心とした回転が可能である。
以下、図面を用いて本形態の構成を例示する。
<スライダー型の例>
図41Aに例示するように、磁性シート1610の一方の面1611(第1面)にはテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。このテクスチャは、方向XAに沿った繰り返し領域1610A,1610B(第1繰り返し領域)および支持領域1610C(第1支持領域)を有する。繰り返し領域1610Aでは、面1611に含まれた特定の直線LA(第1線)に沿ってS極の領域1611AaとN極の領域1611Abとが繰り返し交互に配置されている。繰り返し領域1610Bでは、直線LAに沿ってS極の領域1611BaとN極の領域1611Bbとが繰り返し交互に配置されている。直線LAは方向XAに沿った直線である。支持領域1610Cは、直線LAに沿った互いに隣り合うS極の帯状領域1610CaとN極の帯状領域1610Cbとを含む。帯状領域1610Caと帯状領域1610Cbの総数は2以上であればよく、3以上であることがより望ましい。
図41Bに例示するように、磁性シート1620の一方の面1621(第2面)にはテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。このテクスチャは、方向XBに沿った繰り返し領域1620A,1620B(第2繰り返し領域)および支持領域1620C(第2支持領域)を有する。繰り返し領域1620Aでは、面1621に含まれた特定の直線LB(第2線)に沿ってS極の領域1621AaとN極の領域1621Abとが繰り返し交互に配置されている。繰り返し領域1620Bでは、直線LBに沿ってS極の領域1621BaとN極の領域1621Bbとが繰り返し交互に配置されている。直線LBは方向XBに沿った直線である。支持領域1620Cは、直線LBに沿った互いに隣り合うS極の帯状領域1620CaとN極の帯状領域1620Cbとを含む。帯状領域1620Caと帯状領域1620Cbの総数は2以上であればよく、3以上であることがより望ましい。支持領域1610Cを支持領域1620Cに対向させた際、帯状領域1620Ca(S極)が帯状領域1620Cb(N極)に対向し、帯状領域1620Cb(N極)が帯状領域1620Ca(S極)に対向するように構成されることが望ましい。
磁性シート1610は、タッチパネル401の入力面に配置される。この際、磁性シート1610の面1611が外方を向くように配置される。さらに、磁性シート1620の面1622が外方を向き、磁性シート1610の面1611に磁性シート1620の面1621が接触または近接するように磁性シート1620が配置される。磁性シート1610,1620は、繰り返し領域1610A,1610Bおよび支持領域1610Cが、それぞれ、繰り返し領域1620A,1620Bおよび支持領域1620Cに対向するように配置される。この際、前述の直線LA(第1線)と直線LB(第2線)とが一致または近似するように磁性シート1610,1620が配置される。これにより、スライド操作入力が可能になる。利用者は磁性シート1610に重ねられた磁性シート1620の面1622に接し、面1611と面1621とを互いに接触または近接させたまま、面1611と面1621との間の相対位置関係を変化させる操作(XA方向のスライド操作)を行う。ここで、支持領域1610Cの帯状領域1610Cbから帯状領域1610Caへ向かう方向の磁界と、支持領域1620Cの帯状領域1620Cbから帯状領域1620Caへ向かう方向の磁界とにより、支持領域1610Cと支持領域1620Cとの間に磁気吸引力が生じる(図41C)。これにより、磁性シート1620は、支持領域1610Cと支持領域1620Cとの間の磁気吸引力によって磁性シート1610に支持されたまま、直線LAに沿って磁性シート1610に対する相対位置関係を変化させることができる(図41C)。支持領域1610Cと支持領域1620Cとの間の磁気吸引力は、繰り返し領域1610A,1610B,1620A,1620Bに基づいて提示される凹凸感覚にほとんど影響を与えない。
<ダイヤル型の例>
図42Aに例示するように、磁性シート1710の一方の面1711(第1面)にはテクスチャ(第1テクスチャ)が予め着磁されている。このテクスチャは、面1711と略垂直な中心軸O1(第1軸)およびその周囲の支持領域1710C(第1支持領域)および、支持領域1710Cの周囲の繰り返し領域1710A(第1繰り返し領域)を有する。支持領域1710Cは、中心軸O1を中心とした略円によって囲まれた領域であり、中心軸O1を中心とした互いに隣り合うS極の環状領域1711CaとN極の環状領域1711Cbとを含む。環状領域1711Ca,1711Cbの総数は2以上であればよく、3以上であることがより望ましい。繰り返し領域1710Aでは、中心軸O1の軸周り方向R1に沿ってS極の領域1711AaとN極の領域1711Abとが繰り返し交互に配置されている。
図42Bに例示するように、磁性シート1720の一方の面1721(第2面)にはテクスチャ(第2テクスチャ)が予め着磁されている。このテクスチャは、面1721と略垂直な中心軸O2(第2軸)およびその周囲の支持領域1720C(第2支持領域)および、支持領域1720Cの周囲の繰り返し領域1720A(第2繰り返し領域)を有する。支持領域1720Cは、中心軸O2を中心とした略円によって囲まれた領域であり、中心軸O2を中心とした互いに隣り合うS極の環状領域1721CaとN極の環状領域1721Cbとを含む。支持領域1710Cを支持領域1720Cに対向させた際、状領域171Ca(S極)が状領域172Cb(N極)に対向し、状領域171Cb(N極)が状領域172Ca(S極)に対向するように構成されている。環状領域1721Ca,1721Cbの総数は2以上であればよく、3以上であることがより望ましい。
磁性シート1710は、タッチパネル401の入力面に配置される。この際、磁性シート1710の面1711が外方を向くように配置される。さらに、磁性シート1720の面1722(面1721の反対側の面)が外方を向き、磁性シート1710の面1711に磁性シート1720の面1721が接触または近接するように磁性シート1720が配置される。磁性シート1710,1720は、繰り返し領域1710Aおよび支持領域1710Cが、それぞれ、繰り返し領域1720Aおよび支持領域1720Cに対向するように配置される。この際、前述の中心軸O1(第1軸)と中心軸O2(第2軸)とが一致または近似するように磁性シート1710,1720が配置される。これにより、回転操作入力が可能になる。利用者は磁性シート1710に重ねられた磁性シート1720の面1722に接し、面1711と面1721とを互いに接触または近接させたまま、面1711と面1721との間の相対位置関係を変化させる操作(中心軸O1,O2を中心とした回転操作)を行う。磁性シート1720は、支持領域1710Cと支持領域1720Cとの間の磁気吸引力によって磁性シート1710に支持されたまま、磁性シート1710に対して中心軸O1,O2を中心とした回転が可能である。支持領域1710Cと支持領域1720Cとの間の磁気吸引力は、繰り返し領域1710A,1720Aに基づいて提示される凹凸感覚にほとんど影響を与えない。
<本形態の特徴>
本形態では「第2オブジェクト」を磁力を用いて「第1オブジェクト」に位置決めするため、操作性が向上する。なお、「第1繰り返し領域」および「第2繰り返し領域」のS極とN極の着磁パタンは本形態で例示したものに限定されず、前述した周期的な略市松模様の着磁パタンであってもよいし、位置によって着磁パタンが変化するものであってもよい。
[その他の変形例等]
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、第6実施形態でダイヤル型の「力覚提示物」を例示した際に示したように、所定の径を持つ磁石によって正確な扇形の領域を着磁することは困難である。しかし、1つの領域を着磁するたびに着磁用の磁石の磁極を反転させ、S極の領域の着磁とN極の領域の着磁を交互に着磁することで、ある程度理想的な扇形の領域を着磁できる。例えば、図43Aに例示するように、円盤状の磁性シート1810の面1811に、中心軸Oを通る1本の帯状のS極の領域1811aの着磁と、中心軸Oを通る1本の帯状のN極の領域1811の着磁とを交互に繰り返すことで、ある程度理想的な扇形の領域を着磁できる。この場合であっても、最後に着磁される領域Z1は帯状となる。同様に、図43Bに例示するように、円盤状の磁性シート1820の面1821に、中心軸Oからずれた位置(例えば1mmずれた位置)を通る1本の帯状のS極の領域1821aの着磁と、当該位置を通る1本の帯状のN極の領域1821の着磁とを交互に繰り返すことで、ある程度理想的な扇形の領域を着磁できる。この場合であっても、最後に着磁される領域Z2は帯状となる。
なお、これまでの説明では磁気シートの面の領域について隙間なく所望の磁極に着磁されている例を説明したが、着磁された領域に対して着磁されていない(できない)領域が面積比にして十分に小さく無視できる程度であれば、領域の一部(領域の端部など)に所望の磁極に着磁されていない部分領域(隙間)があってもよく、この場合でも所望の凹凸感覚を提示することはできる。例えば、図31Bは所望の磁極に着磁されない隙間が無くなるように着磁した円盤状の磁気シートを用いる場合の例であるが、図31Bの右図の磁気シート820−3に代えて図43Cのように外周側の辺縁部に所望の磁極に着磁されない隙間が形成された磁気シート820−3を用いても、所望の凹凸感覚を提示することはできる。例えば、図43Cの磁性シート820−3の外周部分における領域821a−3と領域821b−3との境界部分の隙間は、所定の径の磁極を持つ磁石によって円盤状の磁性シートの面に中心軸から放射状に、磁性シートの面から磁石の磁極がはみ出さないように、磁性シートの面と磁石の磁極の相対位置を変化させて着磁する場合などに形成されるものであるが、このような隙間があっても所望の凹凸感覚を提示することはできる。また、例えば、図43Cの磁性シート820−3の外周部分における領域821a−3内の隙間や領域821b−3内の隙間は、1つの領域の外周部分の長さよりも径が小さい磁極を持つ磁石によって、円盤状の磁性シートの面に中心軸から放射状に、磁性シートの面から磁石の磁極がはみ出さないように、磁性シートの面と磁石の磁極の相対位置を変化させて、複数の帯状に着磁する場合などに形成されるものであるが、このような隙間があっても所望の凹凸感覚を提示することはできる。ただし、図43Cのような外周部分の隙間は、外周部分に沿って磁性シートの面と磁石の磁極の相対位置を変化させながら着磁するなどの工夫をすれば、形成されない。
また、「第1オブジェクト」「第2オブジェクト」「ベースオブジェクト」「第1接触オブジェクト」「第2接触オブジェクト」などが磁性シート以外の磁性体から構成されてもよい。「第1オブジェクト」「第2オブジェクト」「ベースオブジェクト」「第1接触オブジェクト」「第2接触オブジェクト」などが電磁石であってもよい。また、上記の実施形態では、ストライプテクスチャおよび/またはチェッカーテクスチャが磁性体に着磁される例を示したが、上述した原理によって凹凸感を提示できるのであれば、その他のパタンのテクスチャが磁性体に着磁されてもよい。また、第1実施形態では、カッティングプロッタのカッター部品を着磁用部品に置き換え、このカッティングプロッタを駆動させることで磁性シートに着磁した。しかし、カッティングプロッタに代え、ペンプリンタ等のように平面方向にヘッドを移動させることが可能な他の装置を用いてもよい。すなわち、このような装置のヘッドに装着されるペン等の部品を着磁用部品に置き換え、この装置を駆動させることで磁性シートに着磁してもよい。
また、「第2オブジェクト」の「第2面」と反対側の面に導電性の部材が設けられていてもよい。例えば、図30Bに例示した磁性シート720−mの面722−m側や、図31Bに例示した磁性シート820−mの面822−m側に導電性の膜が設けられてもよい。これにより、「第2オブジェクト」がタッチパネル401の静電容量センサで検出されやすくなる。
また、図40Aから図40Fに例示した「力覚提示物」において、回転支持部1514,1524および支持部1530を導電性部材で構成してもよいし、表面に導電性部材を設けてこれらを互いに電気的に接続してもよい。この場合、利用者が支持部1530の外部に接し、支持部1530を中心軸O1,O2回り方向R1,R2に回転させると、2つ導電体(回転支持部1514,1524)を繋ぐ導電体を利用者が操作することになる。このような回転支持部1514,1524の動きがタッチパネル401に入力されると、電子機器400に回転(「rotate」)コマンドが入力されたと認識させることができる。
1 着磁装置
11 着磁用部品
210,220,230,240,250,260,410〜1710,720〜1720 磁性シート
310,310’ ベースオブジェクト
341,342 シート
401 タッチパネル
420 手袋
430 タッチペン
500 マウス
600 床
640 靴
650 白杖

Claims (15)

  1. 第1面を含み、前記第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルの入力面に配置される第1オブジェクトと、
    第2面を含み、前記第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体に装着、把持、または支持される第2オブジェクトと、
    を有する力覚提示物。
  2. 請求項1の力覚提示物であって、
    前記入力面に前記第1オブジェクトが配置された前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体によって、前記第2オブジェクトを装着、把持または支持して、前記第1面と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされた、および/または、前記動作主体が前記第2オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化するようにされた、力覚提示物。
  3. 第1面を含み、前記第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルの入力面に配置される第1オブジェクトと、
    第2面を含み、前記第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体に装着、把持、または支持される複数個の第2オブジェクトと、を有し、
    前記第2オブジェクトごとに、前記第2テクスチャの着磁パタンが相違し、
    前記入力面に前記第1オブジェクトが配置された前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体によって、複数個の前記第2オブジェクトから選択された選択オブジェクトを装着、把持または支持して、前記第1面と前記選択オブジェクトの前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記第1面と前記選択オブジェクトの前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記第1面と前記選択オブジェクトの前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされ、および/または、前記動作主体が前記選択オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化するようにされており、
    前記凹凸感覚は前記選択オブジェクトごとに異なり、および/または、前記せん断応力の最大値および/または前記せん断応力の周期は前記選択オブジェクトごとに異なる力覚提示物。
  4. 第1面を含み、前記第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルの入力面に配置される複数個の第1オブジェクトと、
    第2面を含み、前記第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体に装着、把持、または支持される第2オブジェクトと、を有し、
    前記第1オブジェクトごとに、前記第1テクスチャの着磁パタンが相違し
    前記入力面に複数個の前記第1オブジェクトから選択された選択オブジェクトが配置された前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体によって、前記第2オブジェクトを装着、把持または支持して、前記選択オブジェクトの前記第1面と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記選択オブジェクトの前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記選択オブジェクトの前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされ、および/または、前記動作主体が前記第2オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化するようにされており、
    前記凹凸感覚は前記選択オブジェクトごとに異なる、および/または、前記せん断応力の最大値および/または前記せん断応力の周期は前記選択オブジェクトごとに異なる、力覚提示物。
  5. 第1面を含み、前記第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されており、タッチパネルの入力面に配置される複数個の第1オブジェクトと、
    第2面を含み、前記第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体に装着、把持、または支持される複数個の第2オブジェクトと、を有し、
    前記第1オブジェクトごとに、前記第1テクスチャの着磁パタンが相違し、
    前記第2オブジェクトごとに、前記第2テクスチャの着磁パタンが相違し、
    前記入力面に複数個の前記第1オブジェクトから選択された第1選択オブジェクトが配置された前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体によって、複数個の前記第2オブジェクトから選択された第2選択オブジェクトを装着、把持または支持して、前記第1選択オブジェクトの前記第1面と前記第2選択オブジェクトの前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記第1選択オブジェクトの前記第1面と前記第2選択オブジェクトの前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記第1選択オブジェクトの前記第1面と前記第2選択オブジェクトの前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされ、および/または、前記動作主体が前記第2選択オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化するようにされており、
    前記凹凸感覚は前記第1選択オブジェクトと前記第2選択オブジェクトとの組み合わせごとに異なる、および/または、前記せん断応力の最大値および/または前記せん断応力の周期は前記第1選択オブジェクトと前記第2選択オブジェクトとの組み合わせごとに異なる、力覚提示物。
  6. 請求項1から5のいずれかの力覚提示物であって、
    前記第1テクスチャは、互いに着磁パタンの異なる第1領域および第2領域を含み、
    前記入力面に前記第1オブジェクトが配置された前記タッチパネルに対する入力操作を行う動作主体によって、前記第2オブジェクトを装着、把持または支持して、前記第1領域または前記第2領域と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記タッチパネルに対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされ、および/または、前記動作主体が前記第2オブジェクトから受けるせん断応力が周期的に変化するようにされており、
    前記第1領域と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記相対位置関係を変化させる動作が行われることによって前記動作主体が感じる前記凹凸感覚は、
    前記第2領域と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記相対位置関係を変化させる動作が行われることによって前記動作主体が感じる前記凹凸感覚と相違し、および/または、
    前記第1領域と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記相対位置関係を変化させる動作が行われることによって前記動作主体が受ける前記せん断応力の最大値および/または前記せん断応力の周期は、
    前記第2領域と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記相対位置関係を変化させる動作が行われることによって前記動作主体が受ける前記せん断応力の最大値および/または前記せん断応力の周期と相違する、力覚提示物。
  7. 請求項1から6のいずれかの力覚提示物であって、
    前記第1オブジェクトに接触または近接した第1磁石と、
    前記第2オブジェクトに接触または近接した第2磁石と、を有し、
    前記第1磁石と前記第2磁石とが接近した際、前記動作主体が前記第2オブジェクトから、前記第1磁石と前記第2磁石との間の引力または斥力に基づく力覚を知覚する、力覚提示物。
  8. 請求項1から7のいずれかの力覚提示物であって、
    前記タッチパネル上のスライド操作入力と力覚提示とを行うためのものであり、
    前記第1オブジェクトは、一方の板面を前記タッチパネルの入力面側に向けて配置される磁気シートであり、
    前記第1面は、前記磁気シートの他方の板面であり、
    前記第1テクスチャは、前記第1面に含まれた特定の第1線に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第1繰り返し領域を含み、
    前記第2オブジェクトは、一方の板面である前記第2面を前記第1オブジェクトの第1面側に向けて配置される磁気シートを含むものであり、
    前記第2テクスチャは、前記第2面に含まれた特定の第2線に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第2繰り返し領域を含み、
    前記第1オブジェクトを前記タッチパネル上に配置し、前記第2オブジェクトを、前記第1オブジェクト上に、前記第1オブジェクトの前記第1線と前記第2オブジェクトの前記第2線とが一致または近似するように配置することにより前記スライド操作入力を可能とする力覚提示物。
  9. 請求項1から7のいずれかの力覚提示物であって、
    前記タッチパネル上の回転操作入力と力覚提示とを行うためのものであり、
    前記第1オブジェクトは、一方の板面を前記タッチパネルの入力面側に向けて配置される磁気シートであり、
    前記第1面は、前記磁気シートの他方の板面であり、
    前記第1テクスチャは、前記第1面と略垂直な第1軸の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第1繰り返し領域を含み、
    前記第2オブジェクトは、一方の板面である前記第2面を前記第1オブジェクトの第1面側に向けて配置される磁気シートを含むものであり、
    前記第2テクスチャは、前記第2面と略垂直な第2軸の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第2繰り返し領域を含み、
    前記第1オブジェクトを前記タッチパネル上に配置し、前記第2オブジェクトを、前記第1オブジェクト上に、前記第1オブジェクトの前記第1軸と前記第2オブジェクトの前記第2軸とが一致または近似するように配置することにより前記回転操作入力を可能とするものであり、
    前記回転操作入力はダイヤル操作入力である、力覚提示物。
  10. 請求項9の力覚提示物であって、
    前記ダイヤル操作入力によって回転するダイヤルの回転位置を示す目盛りを有する、力覚提示物。
  11. 請求項1から7のいずれかの力覚提示物であって、
    前記第1テクスチャは、前記第1面に含まれた特定の第1線に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第1繰り返し領域と、前記第1線に沿った互いに隣り合うS極の帯状領域とN極の帯状領域とを含む第1支持領域と、を含み、
    前記第2テクスチャは、前記第2面に含まれた特定の第2線に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第2繰り返し領域と、前記第2線に沿った互いに隣り合うN極の帯状領域とS極の帯状領域とを含む第2支持領域と、を含み、
    前記第2線は前記第1線に沿った形状を持ち、
    前記第2オブジェクトは、前記第1支持領域と前記第2支持領域との間の磁気吸引力によって前記第1オブジェクトに支持されたまま、前記第1線に沿って前記第1オブジェクトに対する相対位置関係を変化させることができる、力覚提示物。
  12. 請求項1から7のいずれかの力覚提示物であって、
    前記第1テクスチャは、前記第1面と略垂直な第1軸の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第1繰り返し領域と、前記第1軸を中心とした互いに隣り合うS極の環状領域とN極の環状領域とを含む第1支持領域と、を含み、
    前記第2テクスチャは、前記第2面と略垂直な第2軸の軸周り方向に沿ってS極の領域とN極の領域とが繰り返し配置された第2繰り返し領域と、前記第2軸を中心とした互いに隣り合うN極の環状領域とS極の環状領域とを含む第2支持領域と、を含み、
    前記第2オブジェクトは、前記第1支持領域と前記第2支持領域との間の磁気吸引力によって前記第1オブジェクトに支持されたまま、前記第1オブジェクトに対して前記第1軸を中心とした回転が可能である、力覚提示物。
  13. 請求項1から1のいずれかの力覚提示物であって、
    前記第1オブジェクトは、一方の板面を前記タッチパネルの入力面側に向けて配置される磁気シートであり、
    前記第1面は、前記磁気シートの他方の板面である、力覚提示物。
  14. 第1面を含み、前記第1面にはS極の領域とN極の領域とを含む第1テクスチャが予め着磁されている第1オブジェクトと、
    第2面を含み、前記第2面にはS極の領域とN極の領域とを含む第2テクスチャが予め着磁されており、動作主体に把持される入力装置に装着または設けられる第2オブジェクトと、
    を有する力覚提示物。
  15. 請求項1の力覚提示物であって、
    前記第2オブジェクトが装着または設けられた前記入力装置を操作する動作主体によって、前記第1面と前記第2面とが互いに接触または近接するようにしたまま、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる操作、および/または、前記第1面と前記第2面との間の相対位置関係を変化させる動作が行われることにより、前記入力装置に対する入力操作が行われるとともに、前記動作主体が凹凸感覚を感じるようにされ、および/または、前記動作主体が前記入力装置から受けるせん断応力が周期的に変化するようにされた力覚提示物。
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