JP7006570B2 - ユーザーインタフェースシステム - Google Patents

Description

本発明は、装置やシステムとユーザーとの間で情報を交換する、ユーザーインタフェースシステムに関するものである。

近年、装置やシステムとユーザーとの間で情報を交換する、ユーザーインタフェースシステムの開発が盛んに行われている。当該ユーザーインタフェースシステムは、ユーザーと機械との情報伝達を双方向で行う技術であり、マンマシンインタフェースまたはヒューマンマシンインタフェースとも呼ばれる場合もある。

この種のユーザーインタフェースシステムとしては、例えば、スマートフォンやタブレットに代表されるタッチスクリーン型のものや、スマートスピーカーまたはＡＩスピーカー等と呼ばれる音声認識型のものが知られている。
これらのユーザーインタフェースシステムでは、ユーザーの動作やユーザーが発した音声によって、ユーザーから機械に情報すなわち要求が伝達される。そして、当該ユーザーの要求に応じて、機械が運転される。ユーザーが当該機械の運転状況を感知することで、機械からユーザーへの情報の伝達がなされる（例えば、特許文献１、２参照）。

特表２００７－５０３０５２号公報 特開２０１３－１９１２０９号公報

近年、人工知能による自動運転が提唱されるなど、人間の代替としてシステムを用い各種の機械の運転を自動的に行う技術が盛んに開発されている。当該技術の一環として、システムとして人工知能またはそれに準ずるソフトウェアを有するものを用い、当該システムとユーザーとの間で、ユーザーインタフェースシステムを介して対話を行う技術も開発されている。

この種のユーザーインタフェースシステムにおいては、システムからユーザーへの情報伝達の手段として、言語が用いられるのが一般的である。言語は、テキストの状態でディスプレイ等の視覚情報出力装置に表示されたり、音声の状態でスピーカー等の音声情報出力装置から出力されたりする。
その他、人や動物の表情、動作等を視覚情報出力装置に表示する場合もある。

ところで、上記したシステムからユーザーへの情報伝達の手段は、何れも視覚情報や音声情報を必須とするものであり、ユーザーは視覚や聴覚を通じてシステムからの情報を受ける。しかし、例えばユーザーが会話、読書、音楽鑑賞、スポーツ観戦、動画コンテンツの視聴、及び自動車の運転等、視覚や聴覚を通じて情報を受ける何らかの活動をしている場合には、ユーザーの注意がユーザーインタフェースシステムから逸れがちである。このような場合には、システムからユーザーへの情報伝達が充分になされなかったり、システムからの情報伝達がユーザーの上記の活動を阻害したりすることで、ユーザーに不快感を与える虞がある。更には、聴覚や視覚に障碍のあるユーザーであれば、上記の手段ではシステムからユーザーへの情報伝達を行うことができない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、視覚情報や音声情報を必須としない新規なユーザーインタフェースシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明のユーザーインタフェースシステムは、
表面形状が変化可能な変形部を有する本体と、
外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化を検知する検知部と、
前記検知部による検知結果に基づいて複数の感情モードから表現すべき感情モードを選択する演算部と、
前記演算部が選択した前記感情モードの各々に応じて、前記変形部に対して異なる種類の変形駆動を行う駆動部と、を有し、
前記変形部は、前記本体の表面に露出し、前記ユーザーに触れられることで前記表面形状の変化を前記ユーザーに伝達するものである。

本発明のユーザーインタフェースシステムは視覚情報や音声情報を必須としない新規なユーザーインタフェースシステムである。

実施例１のユーザーインタフェースシステムの概要を模式的に表す説明図である。 実施例１のユーザーインタフェースシステムの概要を模式的に表す説明図である。 実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を表面側から見た様子を模式的に表す図である。 実施例２のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。 実施例２のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。 実施例３のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。 実施例３のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。

本発明のユーザーインタフェースシステムは変形部を有する。当該変形部はユーザーに触れられる部分であり、当該変形部の表面形状は変化可能である。したがって、本発明のユーザーインタフェースシステムでは、変形部の表面形状の変化により、ユーザーの触覚を通じて、システムからユーザーへの情報伝達を行う。このため、本発明のユーザーインタフェースシステムによると、視覚情報や音声情報を必須とせず、つまり、ユーザーの視覚や聴覚を介することなく、システムからユーザーへの情報伝達を行い得る。

また、変形部の表面形状の変化は、外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化に基づいて、演算部が選択した感情モードに応じて生じる。このためユーザーは、本発明のユーザーインタフェースシステムの反応すなわち表面形状の変化を、ユーザーインタフェースシステムからのリアクションとみなして楽しむことができる。したがって、本発明のユーザーインタフェースシステムは、ユーザーにとってペットのような存在となり得る。

本発明のユーザーインタフェースシステムは、例えば、ソファやテーブル等の家具、車両用の座席やドアパネル、アームレスト等の車両用内装品、壁や床等の建築材料、自律型のロボット、ポットや掃除機に代表される各種の電化製品等、様々な分野で使用し得る物品として具現化できる。
以下、本発明のユーザーインタフェースシステムの各構成要素を個別に説明する。

本発明のユーザーインタフェースシステムは、本体、検知部、演算部及び駆動部を有する。

本体は、表面形状が変化可能な変形部を有する。当該表面形状の変化は如何なるものであっても良く、硬度変化、変形、振動等を例示できる。変形部における当該表面形状の変化量は、一定の量としても良いし、可変としても良いが、ユーザーが触感で知覚し得る程度に大きい必要がある。

変形部の表面形状の変化は、当該変化の前後または途中に、変形部に触れたユーザーが、触感で当該変化を知覚できる程度であれば良い。このときの変化量としては、変化高さ、変化領域の幅、変化領域の間隔が例示される。

このうち変化高さとは、変形部の表面側－裏面側方向における変化量を意味する。変形部が凹凸状に変形する場合には、当該変化高さは、上記の表面側－裏面側方向における凸部の頂部と凹部の底部との距離に相当する。また、変形部が後述するように硬度変化する場合には、当該変化高さは、例えば、変形部のうち軟化した部分の表面側－裏面側方向における長さに相当する。

当該変化高さが充分に大きければ、変形部の表面形状が変化したことをユーザーが触感で知覚できる。例えば変形部が凹凸変形する場合には、凹凸のあることをユーザーが触感で知覚できる。これに対して変化高さが過小であれば、変形部の表面形状の変化をユーザーが触感で知覚できない場合がある。このため、当該変化高さには好ましい範囲があると考えられる。

具体的には、当該変化高さの好ましい範囲として、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上の各範囲を挙げることができる。変化高さの範囲に上限はないが、強いていえば、５００ｍｍ以下、２００ｍｍ以下、１００ｍｍ以下の範囲が挙げられる。

上記の変化領域とは、変形部の表面において一体的にまたは一塊になって変化する領域を意味し、変化領域の幅とは、変形部の表面における当該変化領域の長さを意味する。
変形部が真円でない場合には、当該長さは一定ではないが、この場合には、当該長さの最小値を変化領域の幅とする。変化領域の幅が過小であれば、ユーザーが変化領域における表面形状の変化を触感で知覚できない場合があるため、当該変化領域の幅にもまた、好ましい範囲があると考えられる。

具体的には、当該変化領域の幅の好ましい範囲として、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上、３ｍｍ以上の各範囲を挙げることができる。変化領域の幅の範囲に上限はないが、強いていえば、２００ｍｍ以下の範囲が挙げられる。

更に、変形部が複数の変化領域を有し、かつ当該変化領域が同じタイミングで変化することも考えられる。例えば、変形部が複数の凸部を有し、当該複数の凸部が同じタイミングで隆起する場合等である。この場合には、隣り合う凸部すなわち変化領域の間隔が過小であれば、ユーザーは各変化領域が独立した別々の領域であると認識し難いため、場合によっては、ユーザーが表面形状の変化を知覚できない可能性がある。したがって、当該変化領域の間隔にもまた、好ましい範囲があると考えられる。具体的には、当該変化領域の間隔の好ましい範囲として、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上の各範囲を挙げることができる。変化領域の間隔の範囲に上限はないが、強いていえば、２００ｍｍ以下の範囲が挙げられる。

変形領域の大きさや間隔は規則的であっても良いし、不規則であっても良い。変形領域を規則的に形成する場合、例えば、変形部に規則的な凹凸を形成する場合には、変形部によって所謂鳥肌のような態様を表現できる。

変形部の表面の硬度が変化する場合、表面が硬くなっている変形部にユーザーが触れても変形部は大きく変形しないか又は全く変形しないため、ユーザーは触感で変形部の表面が硬いと知覚する。しかし、表面が柔らかくなっている変形部にユーザーが触れると、変形部が変形するために、ユーザーは触感で変形部の表面が柔らかいと知覚する。この場合には、変形部の表面形状が自ずから変化するわけではないが、変形部が柔らかい場合と硬い場合とで、ユーザーに触れられた変形部の表面形状は異なる。このため、この場合にも変形部の表面形状は実質的に変化するといい得る。

変形部はその表面の全体が一様な硬度となるよう硬度変化しても良いし、表面の一部が他の一部とは異なる硬度となるように硬度変化しても良い。具体的には、変形部の表面形状の変化は、変形部の全体が一様に軟化した相と、当該変形部の全体が硬化した相と、の２相の変化であっても良い。又は、当該表面形状の変化は、変形部の一部のみが硬化し他の部分は軟化した相と、変形部の一部のみが軟化し他の部分は硬化した相と、の２相の変化であっても良い。変形部の表面形状の変化は、これに限らず、種々の相の組み合わせとすることができる。
なお、変形部が部分的に硬化または軟化する場合、当該硬化した部分または軟化した部分は上記した変化領域とみなし得る。

変形部は、振動しても良い。この場合にも、変形部の表面形状は変化する。
変形部の表面形状の変化は、一種のみでなく、上記の複数種を組み合わせたものであるのが好ましい。当該複数種の表面形状の変化の組み合わせによって、変形部の表面形状が多彩に変化し、当該表面形状の変化により表現されるユーザーインタフェースシステムからのリアクション、換言すると、システムからユーザーに伝達される感情表現もまた多彩になる。なお、変形部は、凹凸形状に変化しつつ振動しても良い。または、硬度変化しつつ振動しても良い。振動は、凹凸形状の変形や硬度変化よりも迅速に行い得るため、これらを組み合わせることで、システムからユーザーに伝達される感情表現を更に多様にできる。
更には、上記の硬度変化、変形、振動に、光等の視覚情報、及び／又は、音、音楽、話し声等の音声情報を組み合わせても良い。

変形部の表面形状の変化は、ユーザーが手のひらの触感で知覚できる程度であるのが好ましい。ユーザーが手のひらの触感で知覚できるためには、上記した変化領域がある程度の大きさで設けられるのが好ましい。具体的には、変化領域の幅が２ｍｍ以上、３ｍｍ以上または５ｍｍ以上であるのが好ましい。さらに、変化領域が複数ありかつ当該変化領域が同じタイミングで変化する場合には、当該複数の変化領域が配される領域全体（同時変化領域と称する）の幅が５０ｍｍ以上、７５ｍｍ以上または１００ｍｍ以上であるのが好ましい。当該同時変化領域の幅についても、上記した変化領域の幅と同様に、同時変化領域が真円でない場合には、変形部の表面における同時変化領域の長さの最小値を同時変化領域の幅とみなす。

本体は、変形部以外の部分を有しても良い。当該本体における変形部以外の部分は、表面形状の変化しない部分であっても良いし、変化する部分であっても良い。例えば、本発明のユーザーインタフェースシステムをソファとして具現化する場合には、本体は、ソファのフレームやスプリング、クッション材等を備えても良い。また、本発明のユーザーインタフェースシステムを車両用のアームレストとして具現化する場合には、本体は、車両用のセンターコンソールボックス等、当該アームレストの近傍に配置される車両用内装品を備えても良い。これに限らず、本体は、変形部以外の部分として如何なる物品や装置を備えても良い。

検知部は、外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化を検知する、所謂センサである。本発明のユーザーインタフェースシステムは、外界の状況の変化に応じてシステムからユーザーへの情報伝達を行うものであっても良いし、ユーザーの感情の変化に応じてシステムからユーザーへの情報伝達を行うものであっても良い。例えば、本発明のユーザーインタフェースシステムを座席やアームレスト等の車両用内装品とする場合には、検知部として車両の先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ ｄｒｉｖｅｒ－ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ）の各種のセンサを用い、例えば、車両の速度や、先行車や後続車との車間距離、ブレーキ制御等を検知しても良い。この場合、例えば割り込み等、他の車両の迷惑運転があった際に、ユーザーが不快感を覚えたとみなすことができる。また、検知部として集音用のマイクロフォンを用い、車外及び車内の音を検知しても良い。この場合、検知された音の大きさが急激に増大した際に、ユーザーが驚いたとみなすことができる。また、検知部として各種のカメラや赤外線センサ等を用い、ユーザーの姿勢の変化やユーザーの体の温度変化を検知し、検知結果を基にユーザーの感情の変化を検知することもできる。
また、検知部は変形部に取り付けても良い。この場合、検知部として加速度センサや歪みセンサ等、変形部に作用する外力を検知するセンサを用いれば、ユーザーが変形部に触れたことや、ユーザーが変形部を触れる強さ等を検知できる。この検知結果を基に、ユーザーの感情の変化を検知することもできる。

演算部は、検知部に接続され、検知部による検知結果を受け取る。そして、当該検知結果に基づいて、システムからユーザーに情報伝達すべき感情モードを選択する。例えば、検知部が検知した外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化により、ユーザーが不快感を覚えているとみなし得る場合には、演算部は、ユーザーに同調して怒る感情モード、ユーザーをなだめる感情モード、不快感を覚え緊張しているユーザーに対する恐怖の感情モード等を選択し得る。

演算部が選択する感情モードの種類、及び、当該感情モードを維持する期間は、本発明のユーザーインタフェースシステムに付与すべきキャラクターや本発明のユーザーインタフェースシステムの使用環境に応じて、適宜適切に設定すれば良い。

演算部としては、自律的に情報を収集しユーザーの状態を推測し得る人工知能を用いても良い。この場合には、演算部は、収集した情報を基にユーザーの性格を推測し、当該推測を加味しつつユーザーの状態を推測し、当該ユーザーの状態に応じた適切な感情モードを適宜選択すれば良い。演算部は、コンピュータネットワークに接続しても良いし、スタンドアローンであっても良い。

駆動部は変形部を変形駆動する部分であり、変形部の表面形状の変化に応じた機構で変形部を変形駆動すれば良い。

例えば、変形部の表面が硬度変化する場合には、変形部の内側に袋状のガス流路部を設け、当該ガス流路部にガスを供給して硬く膨張させることで、変形部を硬化させることができる。また、ガス流路部へのガスの供給量や供給速度を適宜調整することで、当該ガス流路部を柔らかく膨張させることで、変形部を軟化させることもできる。
これらの場合には、変形部にはガス流路を設け、駆動部には圧縮機等のガス供給装置を設ければ良い。

また、例えば、変形部に軟質のクッション部と硬質のパッド部とを設け、駆動部によって当該パッド部とクッション部とを相対的に位置変化させることで、変形部の表面に凹凸形状を付与することもできる。つまり、凸状の芯部を有する硬質のパッド部を軟質のクッション部の裏面側に配置し、当該パッド部をクッション部に近づけることで、クッション部を表面側に向けて変形させて、クッション部の表面側にパッド部の芯部に由来する凸形状を付与することができる。
或いは、芯部に対応する行き止まり孔状の孔部をクッション部に設けても良い。この場合には、パッド部をクッション部に近づけて孔部に芯部を入り込ませて、当該芯部によってクッション部を表面側に向けて変形させることで、クッション部の表面側に芯部に由来する凸形状を付与することができる。
更には、芯部に対応する貫通孔状の孔部をクッション部に設け、当該クッション部の表面側を変形可能な表皮材で覆っても良い。詳しくは後述する実施例の欄で説明するが、この場合にも、クッション部の表面側に位置する表皮材に、芯部に由来する凸形状を付与することができる。
何れの場合にも、変形部におけるクッション部の表面側の部分は変形し、当該変形によって、システムからユーザーへの情報伝達を行うことができる。

更に、上記のクッション部に芯部に対応する行き止まり孔状の孔部を設け、パッド部をクッション部に近づけて孔部に芯部を入り込ませることで、芯部によってクッション部を内側から補強し、変形部における表面側の部分を硬くすることもできる。また、この場合には、パッド部をクッション部から遠ざけて芯部を孔部の外部に出すことで、芯部による補強をなくし、クッション部を柔らかくすることもできる。詳しくは後述する実施例の欄で説明する。

その他、変形部の表面やその近傍の部分を導電性高分子で構成し、駆動部を給電機として、導電性高分子製の変形部に給電を行うことで、変形部における表面側の部分を変形させることもできる。更に、変形部の表面やその近傍の部分を形状記憶合金で構成し、駆動部をヒータとして、形状記憶合金製の変形部を加熱することで、変形部における表面側の部分を変形させることもできる。その他、変形部の変形機構と駆動部との組み合わせとしては、公知の各種の組み合わせを用いることができる。

以下、具体例を挙げて本発明のユーザーインタフェースシステムを説明する。

（実施例１）
実施例１のユーザーインタフェースシステムは、本発明のユーザーインタフェースシステムを車両用のアームレストとして具現化した例である。
図１及び図２は実施例１のユーザーインタフェースシステムの概要を模式的に表す説明図である。詳しくは、図１は実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいて変形部の表面形状が平坦になっている様子を表し、図２は実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいて変形部の表面が凹凸形状になっている様子を表す。図３は実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を表面側から見た様子を模式的に表す図である。
以下、表面側、裏面側とは図１に示す表面側、裏面側を意味するものとする。なお、実施例１においては、表面側及び裏面側は各々鉛直方向の上側及び下側に相当する。

実施例１のユーザーインタフェースシステムは、本体１、検知部９０、演算部９１、駆動部８、光源部９２及び音源部９３を有する。

図１に示すように、本体１は、変形部２及び支持部８０を有する。
変形部２は、クッション部２０、パッド部２５及び表皮材２９を有する。

クッション部２０は、軟質かつ弾性変形な発泡ポリウレタン製であり、略円板状をなす。クッション部２０には、表面側－裏面側方向に向けて延び貫通孔状をなす複数の孔部２１が設けられている。クッション部２０の表面は、弾性変形可能なシリコーンゴム製の表皮材２９で覆われている。クッション部２０のうち裏面側の部分は凹状をなし、収容空間２２を構成している。

パッド部２５は、クッション部２０よりも硬質な金属製であり、略円板状をなすパッド基部２６と、略柱状をなす複数の芯部２７と、を有する。パッド基部２６は、クッション部２０の収容空間２２に対応する形状をなし、クッション部２０の裏面側に配置される。パッド基部２６の表面には、芯部２７が一体化されている。各芯部２７はクッション部２０における各孔部２１に対応する位置に配置され、表面側－裏面側方向に延びる。
クッション部２０のうち表面側の部分には、光源部９２が埋設されている。光源部９２は複数のＬＥＤライトからなり、演算部９１及び図略の電源に接続される。光源部９２は、光を照射することで、強さ、色、照射時間の異なる複数の光パターンを表現し得る。

支持部８０は、パッド基部２６の裏面側に配置され、当該パッド基部２６と一体化されている。具体的には、支持部８０はピストンであり、図略の筒部とともにエアシリンダを構成する。支持部８０はパッド基部２６に一体化され、図略の筒部には図略のガス供給装置が接続されている。支持部８０すなわちピストンと図略の筒部及びガス供給装置とで、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける駆動部８が構成される。ガス供給装置が筒部に空気を供給することで、支持部８０が表面側に位置変化する。ガス供給装置による筒部への空気の供給を停止すると、支持部８０及び当該支持部８０に一体化されているパッド部２５が自重で下方すなわち裏面側に位置変化する。
駆動部８は、パッド部２５を表面側に向かう第１方向と、裏面側に向かう第２方向とに駆動するといい得る。
なお、パッド部２５の材料としては、アルミニウム等の比較的比重の小さな金属を用いるのが望ましい。駆動部８に作用する負荷を抑える為である。

第２方向に駆動されたパッド部２５は、図１に示す第２位置に位置変化する。このとき、パッド基部２６における表面側の部分は収容空間２２に入っており、パッド基部２６における裏面側の部分は当該収容空間２２の裏面側外部に配置される。芯部２７における表面側の部分は、孔部２１における裏面側の部分に入っており、芯部２７における裏面側の部分は孔部２１の裏面側外部、すなわち、収容空間２２における表面側の部分に配置される。孔部２１の表面側部分は空洞である。パッド部２５が当該第２位置にある場合の実施例１のユーザーインタフェースシステムを、第２状態と称する。

第１方向に駆動されたパッド部２５は、図２に示す第１位置に位置変化する。このとき、パッド基部２６の全体が収容空間２２に入り込み、芯部２７の先端部は、孔部２１を通り抜け、表皮材２９よりも裏面側において、クッション部２０の表面側に露出する。表皮材２９は、芯部２７の先端形状に沿って変形し、変形部２の表面側には芯部２７に由来する凹凸形状が形成される。パッド部２５が第１位置にある場合の実施例１のユーザーインタフェースシステムを、第１状態と称する。

実施例１のユーザーインタフェースシステムが第２状態から第１状態に状態変化すると、図２に示すように、変形部２の表面が凹凸状に変形する。変形部２の表面に形成された凸部２３の頂部２３ｔと凹部２４の底部２４ｂとの距離が、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける変形部２の変化高さＨとなる。実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいて、当該変化高さＨは１ｍｍである。
また、図２及び図３に示す凸部２３の頂部２３ｔが、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける変形部２の変化領域２８である。実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいて、当該変化領域２８の幅Ｗ１は５ｍｍである。隣り合う変化領域２８の間隔Ｉは狭い箇所では５ｍｍである。
また、図２に示すように、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおける変形部２は複数の変化領域２８を有し、当該変化領域２８は同じタイミングで変化する。したがって、変形部２の表面のうち、当該複数の変化領域２８が配置されている領域全体は、同時変化領域２８ｓといえる。実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいて、同時変化領域２８ｓの幅Ｗ２は３００ｍｍである。

駆動部８は演算部９１に接続されている。演算部９１には、更に、集音用のマイクロフォンからなる検知部９０と、スピーカーからなる音源部９３が接続されている。
音源部９３は、音を再生することで、大きさ、高さ、長さの異なる複数種の音パターンを表現可能である。

検知部９０は、音を検知し、当該音の大きさ、高さ及び長さに基づいた音信号を演算部９１に伝送する。演算部９１は、人工知能を有し、当該音信号を基に、ユーザーの感情の変化を推測し、推測した結果を基に、表現すべき感情モードを選択する。ここで、演算部９１は、嬉しい、楽しい、安堵、緊張、恐怖、怒り等、複数の感情モードを有する。当該感情モードは、変形部２の表面形状の変化、音源部９３が表現する音パターン、及び、光源部９２が表現する光パターンの組み合わせによって表現される。光源部９２及び音源部９３は変形部２と連動する。

例えば、変形部２を第２状態として変形部２の表面形状を平坦にし、かつ、光パターンとしてアンバー色の光を低い光量で連続的に照射することで、ユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが落ち着いた状態にあると認識できる。つまり、このときユーザーインタフェースシステムは、システムが落ち着いた状態にあるという情報を、システムからユーザーに伝達する。

また例えば、変形部２を第２状態から急激に第１状態に変化させて変形部２の表面に凹凸を急激に形成し、光パターンとして紫色の光を比較的高い光量で断続的に照射し、かつ、音パターンとして低音を断続的に再生することで、ユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが恐怖している状態にあると認識できる。
その他、変形部２の表面形状、光パターン及び音パターンの組み合わせによって、システムの感情表現を種々に行うことが可能である。

実施例１のユーザーインタフェースシステムは車両のアームレストであり、ユーザーは当該ユーザーインタフェースシステムの変形部２の上に腕及び手のひらを置き、変形部２に触れることで、変形部２の表面形状の変化を知覚し、上記したシステムの感情表現を受け取る。このため、実施例１のユーザーインタフェースシステムは、視覚情報や音声情報を必須とせずに、ユーザーに情報伝達することができる。ユーザーは視覚や聴覚によらず、システムからの情報伝達を受けることができる。
なお、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおいては、変形部２の表面形状の変化に加えて、音及び光によってもユーザーに情報伝達を行うことで、システムの感情表現をより多様化できる。

（実施例２）
実施例２のユーザーインタフェースシステムは、主として、変形部の構造において実施例１のユーザーインタフェースシステムと異なる。また、実施例２のユーザーインタフェースシステムは、音源部及び光源部を有さず、変形部の表面形状の変化のみでシステムからユーザーへの情報伝達を行うものである。その他の構成要素については、実施例２のユーザーインタフェースシステムは実施例１のユーザーインタフェースシステムと概略同じである。
図４及び図５は実施例２のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。詳しくは、図４は変形部が柔らかくなっている様子を表し、図５は変形部が硬くなっている様子を表す。以下、実施例１のユーザーインタフェースシステムとの相違点、特に変形部を中心として、実施例２のユーザーインタフェースシステムを説明する。

実施例２のユーザーインタフェースシステムにおける変形部２は、クッション部２０、パッド部２５、及び表皮材２９を有する。
クッション部２０は、クッション体３０とライナー体３１とで構成される。

ライナー体３１は、樹脂製であり、クッション体３０よりも硬質である。ライナー体３１はクッション体３０よりもやや小径の略円板状をなし、クッション体３０の表面側に配置される。また、ライナー体３１には螺旋状の切り込み（図示せず）が設けられ、ライナー体３１自身もまた、その軸方向を表側－裏側方向に向けた螺旋状をなす。当該ライナー体３１は、内周－外周方向に隣接する部分同士が軸方向すなわち表側－裏側方向に位置ズレすることで、硬質であるにも拘らず、表面側－裏面側方向に多少変形し得る。
なお、ライナー体３１の材料としては、摺動性や耐摩耗性に優れ、かつ、可撓性を備えたエンジニアプラスチック系の樹脂材料を用いるのが望ましい。

クッション体３０は軟質かつ弾性変形可能な発泡ポリウレタン製である。当該クッション体３０には、表面側－裏面側方向に延びる貫通孔状の孔部２１が複数設けられている。当該孔部２１の表面側の開口はライナー体３１で塞がれるため、クッション部２０は行き止まり孔状の孔部２１を有するといえる。

パッド部２５は、実施例１のユーザーインタフェースシステムにおけるパッド部２５と同様に、パッド基部２６と芯部２７とを有する。パッド部２５はクッション部２０の裏面側に配置され、芯部２７は孔部２１に出入りする。パッド部２５には駆動部８が接続され、当該駆動部８は実施例１のユーザーインタフェースシステムと同様に、パッド部２５を、表面側に向かう方向（第１方向）と、裏面側に向かう方向（第２方向）とに駆動する。

第１方向に駆動されたパッド部２５は図５に示す第１位置に位置変化し、第２方向に駆動されたパッド部２５は図４に示す第２位置に位置変化する。
図４に示すように、第２位置において、クッション体３０の孔部２１における裏面側部分にはパッド部２５の芯部２７が入っているが、当該孔部２１における表面側部分には芯部２７が入っておらず空洞である。当該空洞の長さ分だけ、クッション体３０は表側－裏側方向に変形可能である。また、クッション体３０の表面側にあるライナー体３１は、クッション体３０よりも硬質ではあるものの、表面側－裏面側方向に変形可能である。このため、パッド部２５が第２位置にある場合、クッション部２０における芯部２７よりも表面側の部分は、比較的変形し易いといえる。したがって、パッド部２５が第２位置にあるときに、変形部２の表面に触れたユーザーは、当該変形部２が柔らかいと知覚する。

また図５に示すように、第１位置においては、パッド部２５の芯部２７はクッション体３０の孔部２１における表面側の端部にまで入り込む。つまりこのときクッション体３０は、表側－裏側方向の全体にわたって、芯部２７によって補強されるといえる。芯部２７によって補強されたクッション部２０は、全体として硬くなる。また、クッション体３０の表面側にあるライナー体３１は、比較的硬質であるため、変形部２の表面側から裏面側に向けた荷重をクッション部２０の表面全体に分散させるよう機能する。したがって、このときユーザーが変形部２の表面側から裏面側に向けて荷重を加えても、当該荷重は変形部２の全体に分散され、芯部２７によって支えられる。つまり、パッド部２５が第１位置にあるときに、変形部２の表面に触れたユーザーは、当該変形部２が硬いと知覚する。

例えば、変形部２の表面が硬くなったことを知覚したユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが緊張、恐怖、または怒りを感じていると認識する。他方、変形部２の表面が柔らかくなったことを知覚したユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが安堵している、または落ち着きを覚えていると認識する。
実施例２のユーザーインタフェースシステムでは、このように、変形部２の表面を硬度変化させることで、システムからユーザーへの情報伝達を行い得る。また、当該情報伝達は、ユーザーの触感を介して行われるため、実施例２のユーザーインタフェースシステムもまた、視覚情報及び聴覚情報を必須とせずに、システムからユーザーへの情報伝達を行い得る。

（実施例３）
実施例３のユーザーインタフェースシステムは、主として、変形部の構造において実施例１のユーザーインタフェースシステムと異なる。また、実施例３のユーザーインタフェースシステムは、音源部及び光源部を有さず、変形部の表面形状のみでシステムからユーザーへの情報伝達を行うものである。その他の構成要素については、実施例３のユーザーインタフェースシステムは実施例１のユーザーインタフェースシステムと概略同じである。
図６及び図７は実施例３のユーザーインタフェースシステムにおける変形部を模式的に表す説明図である。詳しくは、図６は変形部が柔らかくなっている様子を表し、図７は変形部が硬くなっている様子を表す。以下、実施例１のユーザーインタフェースシステムとの相違点、特に変形部を中心として、実施例３のユーザーインタフェースシステムを説明する。

実施例３のユーザーインタフェースシステムにおける変形部２は、パッド部２５、ガス流路部４０、連絡流路部４１、表皮材２９及び振動モータ４２を有する。駆動部８は、筒部８１、ピストン８０及び当該ピストン８０を駆動する図略のモータを有する、エアシリンダ装置である。当該エアシリンダ装置は、ガス供給装置ともいい得る。
パッド部２５はＡＢＳ製であり略円板状をなす。ガス流路部４０は、ポリ塩化ビニル製の袋状をなし、パッド部２５よりも表面側に配置される。連絡流路部４１はパッド部２５と一体に設けられ、ガス流路部４０と筒部８１とを連絡する。

筒部８１内に配置されるピストン８０は図略のモータによって、表面側に向かう第１方向と、裏面側に向かう第２方向とに位置変化可能である。
筒部８１の内部には空気が入っており、ピストン８０が表面側すなわち第１方向に位置変化すると、図６に示すように、ガス流路部４０に空気が供給され、ガス流路部４０が膨張変形する。また、ピストン８０が裏面側すなわち第２方向に位置変化すると、図７に示すように、ガス流路部４０の空気が筒部８１に向けて吸い出され、ガス流路部４０が収縮変形する。つまり、ガス流路部４０は膨張－収縮変形し得る。

表皮材２９はガス流路部４０およびパッド部２５を表面側から覆う。振動モータ４２はパッド部２５に埋設され、図略の演算部に接続される。

図６に示すように、ピストン８０が第１方向に位置変化すると、ガス流路部４０が膨張変形して、パッド部２５と表皮材２９とが表面側－裏面側方向に大きく離れる。空気の入ったガス流路部４０は、パッド部２５よりも柔らかく、変形し易いため、このとき変形部２は、当該ガス流路部４０の変形量だけ、表側－裏側方向に変形可能である。したがって、このとき変形部２の表面に触れたユーザーは、当該変形部２が柔らかいと知覚する。

図７に示すように、ピストン８０が第２方向に位置変化し、ガス流路部４０が収縮変形すると、パッド部２５と表皮材２９とが接近する。このため、変形部２はほぼ変形できなくなる。換言すると、このとき表皮材２９は硬質のパッド部２５によって裏面側から補強される。したがって、このとき変形部２の表面に触れたユーザーは、当該変形部２が硬いと知覚する。

更に、実施例３のユーザーインタフェースシステムは振動モータ４２を備え、当該振動モータ４２が振動することで変形部２の全体が振動する。つまり変形部２の表面形状は、振動によっても微細に変化する。ユーザーは、振動による変形部２の表面形状の変化を、手のひらの感触によって知覚可能である。

振動モータ４２は、ピストン８０が第１方向に位置変化した際にも、第２方向に位置変化した際にも、振動可能である。また、振動モータ４２は図略の電源からの給電を受けるとともに図略の演算部に接続され、駆動部８及びガス流路部４０とともに、演算部が選択した感情モードに応じて動作する。つまり、実施例３のユーザーインタフェースシステムは、ガス流路部４０及び駆動部８で構成される第１の変形機構と、振動モータ４２で構成される第２の変形機構との２種の変形機構を有する。そして、実施例３のユーザーインタフェースシステムでは、第１の変形機構による硬度変化と、第２の変形機構による振動と、の２種の異なるパターンで変形部２の表面形状を変化させる。

例えば、変形部２の表面が硬くなりかつ小さく振動していることを知覚したユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが恐怖を感じていると認識する。変形部２の表面が硬くなりかつ激しく振動していることを知覚したユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが恐怖、または怒りを感じていると認識する。変形部２の表面が柔らかくなりかつ振動のないことを知覚したユーザーは、ユーザーインタフェースシステムが安堵している、または落ち着きを覚えていると認識する。
実施例３のユーザーインタフェースシステムでは、このように、変形部２の表面形状を２種の異なる変形機構によって変化させることで、システムからユーザーへの情報伝達を多彩に行うことが可能である。また、実施例３のユーザーインタフェースシステムにおいてもまた、当該情報伝達はユーザーの触感を介して行われるため、視覚情報及び聴覚情報は必須でない。

本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。また、実施形態を含む本明細書に示した各構成要素は、それぞれ任意に抽出し組み合わせて実施できる。

１：本体 ２：変形部
８：駆動部 ２０：クッション部
２１：孔部 ２５：パッド部
２７：芯部 ４０：ガス流路部
９０：検知部 ９１：演算部
９２：光源部 ９３：音源部

Claims (7)

1. 凹凸変形により表面形状が変化可能な変形部を有する本体と、
   外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化を検知する検知部と、
   前記検知部による検知結果に基づいて複数の感情モードから表現すべき感情モードを選択する演算部と、
   前記演算部が選択した前記感情モードの各々に応じて、前記変形部に対して異なる種類の変形駆動を行う駆動部と、を有し、
   前記変形部は、
   裏面側に開口する複数の孔部を有する軟質のクッション部と、
   前記クッション部よりも硬質であり、前記クッション部の前記裏面側に配置され、前記孔部に出入りする複数の芯部を有する１つのパッド部と、を有し、
   前記駆動部は、前記芯部が前記孔部に入り込む第１方向と、前記孔部内の前記芯部が前記孔部の外部に出る第２方向と、に前記パッド部を位置変化させ、
   前記変形部は、前記本体の表面に露出し、前記ユーザーに触れられることで前記表面形状の変化を前記ユーザーに伝達する、ユーザーインタフェースシステム。
2. 凹凸変形により表面形状が変化可能な変形部を有する本体と、
   外界の状況の変化及び／又はユーザーの感情の変化を検知する検知部と、
   前記検知部による検知結果に基づいて複数の感情モードから表現すべき感情モードを選択する演算部と、
   前記演算部が選択した前記感情モードの各々に応じて、前記変形部に対して異なる種類の変形駆動を行う駆動部と、を有し、
   前記変形部は前記変形部の表面において一体的にまたは一塊になって変化する変化領域を複数有し、前記複数の変化領域は同じタイミングで変化し、
   前記変形部は、前記本体の表面に露出し、前記ユーザーに触れられることで前記表面形状の変化を前記ユーザーに伝達する、ユーザーインタフェースシステム。
3. 前記変形部は、
   裏面側に開口する複数の孔部を有する軟質のクッション部と、
   前記クッション部よりも硬質であり、前記クッション部の前記裏面側に配置され、前記孔部に出入りする複数の芯部を有するパッド部と、を有し、
   前記駆動部は、前記芯部が前記孔部に入り込む第１方向と、前記孔部内の前記芯部が前記孔部の外部に出る第２方向と、に前記パッド部を位置変化させる、請求項２に記載のユーザーインタフェースシステム。
4. 前記変形部は膨張変形及び収縮変形可能なガス流路部を有し、前記駆動部は前記ガス流路部にガスを供給するガス供給装置を有する、請求項２に記載のユーザーインタフェースシステム。
5. 前記変形部の前記表面形状の変化は、前記ユーザーが手のひらの触感で知覚可能である、請求項１～請求項４の何れか一項に記載のユーザーインタフェースシステム。
6. 前記本体は、更に、光を照射する光源部を有し、
   前記光源部は前記変形部と連動する、請求項１～請求項５の何れか一項に記載のユーザーインタフェースシステム。
7. 前記本体は、更に、音を発する音源部を有し、
   前記音源部は前記変形部と連動する、請求項１～請求項６の何れか一項に記載のユーザーインタフェースシステム。

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