JP7344742B2

JP7344742B2 - 力覚生成装置

Info

Publication number: JP7344742B2
Application number: JP2019185749A
Authority: JP
Inventors: 克俊鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP2021060896A

Description

本発明は、力覚生成装置に関するものである。

近年、バーチャルリアリティに関する技術が普及しており、一般にバーチャルリアリティを体験できる機会が増えつつある。例えば、ゲーム機のコントローラやコンピュータ入力装置において、バーチャルリアリティによる力覚を生じさせ、臨場感等を体感することのできるものが開示されている。

特開２０００－３０８７５６号公報特開２０００－００５４４２号公報

しかしながら、上記のような力覚を生じさせる装置は、振動は発生させることはできるが、傾けたときの抵抗感がないものや、傾けたときの抵抗感はあるが、振動が発生しないものである。

このため、振動を感じるとともに、傾けたときの抵抗感を得ることのできる力覚生成装置が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、筐体と、前記筐体の内部において、第１の方向を軸に回動可能な状態で取り付けられている回動ホルダと、前記回動ホルダの内部に設けられた前記第１の方向と直交する第２の方向を回転軸として回転する第１の回転駆動部と、前記第１の回転駆動部の回転軸に取り付けられた第１の回転錘と、を有し、前記筐体を傾ける操作をすることにより力覚が生成されることを特徴とする。

開示の力覚生成装置によれば、振動を感じるとともに、傾けたときの抵抗感を得ることができる。

第１の実施の形態における力覚生成装置の外観斜視図第１の実施の形態における力覚生成装置の内部の斜視図第１の実施の形態における力覚生成装置の分解斜視図第１の実施の形態における力覚生成装置の説明図第１の実施の形態における力覚生成装置の回動ホルダの斜視図第１の実施の形態における力覚生成装置の回動ホルダの内部の斜視図第１の実施の形態における力覚生成装置の内部の説明図（１）第１の実施の形態における力覚生成装置の内部の説明図（２）第２の実施の形態における力覚生成装置の説明図（１）第２の実施の形態における力覚生成装置の説明図（２）第２の実施の形態における力覚生成装置の説明図（３）

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態における力覚生成装置について説明する。本実施の形態における力覚生成装置は、例えば、手に持った状態で使用するものであり、内部において発生した振動を手に伝えることにより、人に力覚として情報を伝えることができ、また、力覚生成装置を傾けた場合に抵抗感を得ることができる。このため、本実施の形態における力覚生成装置は、ゲーム機のコントローラ、各種リモコン、携帯機器等の手に持って操作するものに用いることができるものであり、空中に把持した状態で用いられる。

本実施の形態における力覚生成装置について、図１から図３に基づき説明する。図１は、本実施の形態における力覚生成装置の外観の斜視図であり、図２は、内部構造を示す斜視図であり、図３は、分解斜視図である。

本実施の形態における力覚生成装置は、外側が長球状の筐体１０に覆われている。筐体は、Ｙ１側の一方の筐体部１０ａと、Ｙ２側の他方の筐体部１０ｂとを接続することにより形成されている。図２は、他方の筐体部１０ｂを取り外した状態の斜視図である。筐体１０の内部には、第１の回転錘２１、２２、第２の回転錘３１、３２、回動ホルダ４０等を有している。

回動ホルダ４０は、Ｚ１側に設けられたベアリング４１とＺ２側に設けられたベアリング４２とによりＺ１－Ｚ２方向を回転軸として回動可能な状態で、筐体１０の内部に取り付けられている。回動ホルダ４０は、略立方体の形状で形成されており、図４に示されるように内部に、第１のモータ５０及び第２のモータ６０を有している。図４は、本実施の形態における力覚生成装置の分解斜視図において、回動ホルダ４０の筐体部及びベアリング４１、４２を取り除いた状態を示す。本願においては、第１のモータ５０を第１の回転駆動部と記載し、第２のモータ６０を第２の回転駆動部と記載する場合がある。

図５は、回動ホルダ４０の斜視図であり、図６は、回動ホルダ４０の内部の斜視図である。回動ホルダ４０の筐体の内部では、第１のモータ５０と第２のモータ６０は、Ｚ１－Ｚ２方向において重ねて配置されており、第１のモータ５０がＺ１側、第２のモータ６０がＺ２側となっている。第１のモータ５０には、Ｘ１－Ｘ２方向に平行な回転軸５１が設けられており、回転軸５１を中心に回転可能である。また、第２のモータ６０には、Ｙ１－Ｙ２方向に平行な回転軸６１が設けられており、回転軸６１を中心に回転可能である。

図５に示されるように、回動ホルダ４０の筐体のＸ１側のＹＺ面に平行な面には、貫通孔４３が設けられており、第１のモータ５０の回転軸５１のＸ１側の部分が、貫通孔４３より回動ホルダ４０の筐体の外側に出ている。また、回動ホルダ４０の筐体のＹ２側のＺＸ面に平行な面には、貫通孔４４が設けられており、第２のモータ６０の回転軸６１のＹ２側の部分が、貫通孔４４より回動ホルダ４０の筐体の外側に出ている。同様に、図示はしないが、回動ホルダ４０の筐体のＸ２側のＹＺ面に平行な面には、貫通孔が設けられており、第１のモータ５０の回転軸５１のＸ２側の部分が、貫通孔より回動ホルダ４０の筐体の外側に出ている。また、回動ホルダ４０の筐体のＹ１側のＺＸ面に平行な面には、貫通孔が設けられており、第２のモータ６０の回転軸６１のＹ１側の部分が、貫通孔より回動ホルダ４０の筐体の外側に出ている。

図７は、回動ホルダ４０に、第１の回転錘２１、２２、第２の回転錘３１、３２が取り付けられている状態の斜視図であり、図８は、第１のモータ５０及び第２のモータ６０と、第１の回転錘２１、２２、第２の回転錘３１、３２との関係を示す斜視図である。図７及び図８に示されるように、第１のモータ５０の回転軸５１のＸ１側の端部には第１の回転錘２１が取り付けられており、第１のモータ５０の回転軸５１のＸ２側の端部には第１の回転錘２２が取り付けられている。第１のモータ５０の回転軸５１を回転させることにより、回転軸５１のＸ１－Ｘ２方向の両端に取り付けられている第１の回転錘２１及び第１の回転錘２２を回転させることができる。

また、第２のモータ６０の回転軸６１のＹ１側の端部には第２の回転錘３１が取り付けられており、第２のモータ６０の回転軸６１のＹ２側の端部には第２の回転錘３２が取り付けられている。第２のモータ６０の回転軸６１を回転させることにより、回転軸６１のＹ１－Ｙ２方向の両端に取り付けられている第２の回転錘３１及び第２の回転錘３２を回転させることができる。

本実施の形態においては、第１のモータ５０の回転軸５１を回転させることにより、回転軸５１のＸ１－Ｘ２方向の両端に取り付けられている第１の回転錘２１及び第１の回転錘２２が回転し、ジャイロ効果により、回転軸５１の方向を保ち、この状態を維持しようとする。同様に、第２のモータ６０の回転軸６１を回転させることにより、回転軸６１のＹ１－Ｙ２方向の両端に取り付けられている第２の回転錘３１及び第２の回転錘３２が回転し、ジャイロ効果により、回転軸６１の方向を保ち、この状態を維持しようとする。

本実施の形態における力覚生成装置は、人の手により筐体１０を握った状態等で使用する。このような状態で、本実施の形態における力覚生成装置を傾けた場合、ジャイロ効果により、回転軸５１の方向を保ち、この状態を維持しようとし、また、回転軸６１の方向を保ち、この状態を維持しようとする。このため、本実施の形態における力覚生成装置を持った手に抵抗感を感じる。

更に、本実施の形態における力覚生成装置を傾けることにより、ジャイロ効果の反作用により揺動が生じ、この揺動による振動が、筐体を介し人に伝わり、人が力覚として振動も得ることができる。具体的には、筐体１０の内部において、回動ホルダ４０はＺ１－Ｚ２軸を中心に回動可能な状態で取り付けられている。本実施の形態における力覚生成装置を傾けることにより、ジャイロ効果の反作用により揺動が生じると、この揺動により、回動ホルダ４０がＺ１－Ｚ２軸を中心に時計回り反時計回りに交互に回動し、この回動により振動が生じる。この振動が筐体１０を握っている人の手に伝わり、人は振動を感じることができる。

よって、本実施の形態における力覚生成装置では、力覚生成装置を傾けることにより、抵抗感と振動との双方の力覚を得ることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における力覚生成装置について説明する。第１の実施の形態における力覚生成装置は、２軸の回転軸で第１の回転錘と第２の回転錘を回転させていたが、本実施の形態における力覚生成装置では、１軸の回転軸で回転錘を回転させるものである。このような構成の力覚生成装置においても、力覚生成装置を傾けると、抵抗感と振動との双方の力覚を感じることができる。

具体的には、本実施の形態における力覚生成装置は、図９及び図１０に示されるように、筐体１１０の内部に、第１の回転錘２１、２２、回動ホルダ４０等を有している。回動ホルダ４０の内部には、Ｘ１－Ｘ２方向を軸に回転する回転軸５１を有する第１のモータ５０は設けられてはいるが、第２のモータ６０は設けられてはいない。本実施の形態においては、回動ホルダ４０はＺ１－Ｚ２方向の回動軸１４１を中心に回動可能な状態で筐体１１０の内部に取り付けられている。

第１のモータ５０の回転軸５１のＸ１側の端部には第１の回転錘２１が取り付けられており、Ｘ２側の端部には第１の回転錘２２が取り付けられており、第１のモータ５０が回転軸５１を中心に回転することにより、回転軸５１の両端に取り付けられている第１の回転錘２１、２２が回転する。

図１１に示されるように、本実施の形態における力覚生成装置をＸ２方向に傾けると、Ｘ１－Ｘ２方向の回転軸５１を中心に回転している第１の回転錘２１、２２のジャイロ効果により、回転軸５１の方向を保ち、この状態を維持しようとし、この状態を維持しようとする。このため、抵抗感を感じることができる。

また、本実施の形態における力覚生成装置を傾けることにより、ジャイロ効果の反作用により揺動が生じると、この揺動により、回動ホルダ４０がＺ１－Ｚ２方向の回動軸１４１を中心に時計回り反時計回りに交互に回動し、この回動により振動が生じる。この振動が筐体１１０を握っている人の手に伝わり、人は振動を感じることができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

１０筐体
１０ａ一方の筐体部
１０ｂ他方の筐体部
２１、２２第１の回転錘
３１、３２第２の回転錘
４０回動ホルダ
４１、４２ベアリング
４３、４４貫通孔
５０第１のモータ
６０第２のモータ

Claims

筐体と、
前記筐体の内部において、第１の方向を軸に回動可能な状態で取り付けられている回動ホルダと、
前記回動ホルダの内部に設けられた前記第１の方向と直交する第２の方向を回転軸として回転する第１の回転駆動部と、
前記第１の回転駆動部の回転軸に取り付けられた第１の回転錘と、
前記回動ホルダの内部に設けられた前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向を回転軸として回転する第２の回転駆動部と、
前記第２の回転駆動部の回転軸に取り付けられた第２の回転錘と、
を有し、
前記筐体を傾けることにともなって、前記第１の回転錘および前記第２の回転錘の回転に伴うジャイロ効果により抵抗力を生ずるとともに、前記回動ホルダが前記回動ホルダの前記第１の方向の軸の周りを揺動することを特徴とする力覚生成装置。
前記筐体の内部において、
前記第１の回転錘は、前記回動ホルダの外側に２つ設けられており、第１の回転駆動部の回転軸の両端に取り付けられており、
前記第２の回転錘は、前記回動ホルダの外側に２つ設けられており、第２の回転駆動部の回転軸の両端に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の力覚生成装置。
前記第１の回転駆動部と、前記第２の回転駆動部は、前記第１の方向に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の力覚生成装置。