WO2022158224A1 - 触覚提示装置及び触覚提示システム - Google Patents

触覚提示装置及び触覚提示システム Download PDF

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WO2022158224A1
WO2022158224A1 PCT/JP2021/047295 JP2021047295W WO2022158224A1 WO 2022158224 A1 WO2022158224 A1 WO 2022158224A1 JP 2021047295 W JP2021047295 W JP 2021047295W WO 2022158224 A1 WO2022158224 A1 WO 2022158224A1
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WO
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presentation device
peripheral
tactile
section
contact surface
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PCT/JP2021/047295
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健太郎 吉田
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ソニーグループ株式会社
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    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the present technology relates to a tactile presentation device and a tactile presentation system that present a tactile sensation to a user.
  • Patent Document 1 by varying the viscosity of an electrorheological fluid with electrodes arranged in a matrix and controlling the inflow and outflow of the electrorheological fluid from holes provided in the vicinity of each electrode, A shape presentation device capable of presenting various shapes is disclosed.
  • an object of the present technology is to provide a tactile sense presentation device and a tactile sense presentation system capable of presenting a high-quality tactile sense to a contacting object whose shape and pressure distribution are controlled. be.
  • a fluid control device includes a contact portion, a peripheral portion, a holding portion, a first drive portion, and a second drive portion.
  • the contact portion has a central portion having a first contact surface, and a connection portion having flexibility and a second contact surface continuous with the first contact surface.
  • the peripheral portion is connected to the central portion by the connecting portion.
  • the holding portion supports the contact portion and the peripheral portion.
  • the first driving part is configured to increase the height of the central part from the holding part along a first direction in which the central part is separated from the holding part and a second direction opposite to the first direction.
  • the pressing force along the first direction to the central portion is changed according to the height of the central portion from the holding portion.
  • the second driving section changes the height of the peripheral section from the holding section along the first direction and the second direction, and changes the height of the peripheral section from the holding section according to the height of the peripheral section. to change the pressing force along the first direction on the peripheral portion.
  • At least one of the first driving section and the second driving section may drive the central section or the peripheral section by fluid control.
  • Both the first driving section and the second driving section may drive the central section and the peripheral section by fluid control.
  • the first driving section drives the central section such that a pressing force to the central section and a height of the central section from the holding section have a first correlation
  • the second driving section drives the peripheral section such that the pressing force applied to the peripheral section and the height of the front peripheral section from the holding section have a second correlation different from the first correlation.
  • the hardness of the connecting portion may differ between the vicinity of the central portion and the vicinity of the peripheral portion.
  • the connecting portion may be harder in the vicinity of the central portion than in the vicinity of the peripheral portion.
  • connection portion may have a different thickness in the vicinity of the central portion and in the vicinity of the peripheral portion.
  • connection portion may be thicker in the vicinity of the central portion than in the vicinity of the peripheral portion.
  • the holding portion includes a side wall portion that contacts the peripheral portion, At least one of the peripheral portion and the side wall portion may have flexibility toward the contact portion.
  • the tactile sense presentation device may have a spaced portion extending from the outer circumference of the peripheral portion toward the central portion and separated from the peripheral portion.
  • the tactile sense presentation device may have a bent portion extending from the outer periphery of the peripheral portion toward the central portion and bending the peripheral portion.
  • At least a partial region of the first contact surface and the second contact surface may have a coefficient of friction of 0.3 or more.
  • the amount of movement of the central portion in the first direction and the second direction may be smaller than the amount of movement of the peripheral portion in the first direction and the second direction.
  • the amount of movement of the central portion in the first direction and the second direction may be greater than the amount of movement of the peripheral portion in the first direction and the second direction.
  • At least part of the central portion and the peripheral portion may be deformable by folding and unfolding.
  • the central portion may have a peripheral edge where the connecting portion and the peripheral portion do not exist on the outer peripheral side, or a peripheral edge where the peripheral portion does not exist on the outer peripheral side.
  • the boundary line between the central portion and the connection portion may not have a corner with a radius of curvature of less than 1 mm, and the boundary line between the connection portion and the peripheral portion may not have a corner with a radius of curvature of less than 1 mm.
  • a fluid control system includes a contact portion, a peripheral portion, a holding portion, a first drive portion, a second drive portion, and a control portion.
  • the contact portion has a central portion having a first contact surface, and a connection portion having flexibility and a second contact surface continuous with the first contact surface.
  • the peripheral portion is connected to the central portion by the connecting portion.
  • the holding portion supports the contact portion and the peripheral portion.
  • the first driving part is configured to increase the height of the central part from the holding part along a first direction in which the central part is separated from the holding part and a second direction opposite to the first direction. The pressing force along the first direction to the central portion is changed according to the height of the central portion from the holding portion.
  • the second driving section changes the height of the peripheral section from the holding section along the first direction and the second direction, and changes the height of the peripheral section from the holding section according to the height of the peripheral section. to change the pressing force along the first direction on the peripheral portion.
  • the control section independently controls the first driving section and the second driving section.
  • the tactile sense presentation system further comprises a sensor that senses at least one of presence/absence of contact by the contact object on the first contact surface and the second contact surface, contact area, pressing force, and pressing amount,
  • the control section may control the first driving section and the second driving section based on the output of the sensor.
  • the tactile sense presentation system further comprises a sensor that senses shapes of the first contact surface and the second contact surface,
  • the control section may control the first driving section and the second driving section based on the output of the sensor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. It is a top view of the said tactile sense presentation apparatus. It is a sectional view of a contact part with which the above-mentioned tactile sense presentation device is provided.
  • It is a schematic diagram which shows the change of the height of the center part by the 1st drive part with which the said tactile sense presentation apparatus is provided.
  • It is a schematic diagram which shows the change of the pressing force to the center part by a said 1st drive part.
  • It is a graph which shows the correlation of the height of the center part by a said 1st drive part, and pressing force.
  • It is a schematic diagram which shows the concrete structure of a said 1st drive part.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the change of the height of the peripheral part by the 2nd drive part with which the said tactile sense presentation apparatus is provided. It is a schematic diagram which shows the change of the pressing force to the peripheral part by a said 2nd drive part. It is a graph which shows the height of the peripheral part by a said 2nd drive part, and the correlation of pressing force. It is a schematic diagram which shows the concrete structure of a said 2nd drive part. It is a schematic diagram which shows operation
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a finger in contact with the contact surface of the tactile sense presentation device;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing pressure from the contact surface to a finger that contacts the contact surface of the tactile sense presentation device; It is a graph which shows the height from the holding
  • 4 is a graph showing the correlation of pressure from the first contact surface and the second contact surface with respect to a finger contacting the contact surface of the tactile sense presentation device;
  • 19 is a schematic diagram showing the operation of the tactile sense presentation device in state A of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing the operation of the tactile sense presentation device in state B of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing the operation of the tactile sense presentation device in state C of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing the operation of the tactile sense presentation device in state D of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing the operation of the tactile sense presentation device in state E of FIG. 18.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the pressure difference and the shape of the contact surface when the pressures from the first contact surface and the second contact surface have the correlation shown in FIG. 18 in the tactile sense presentation device.
  • FIG. 4 is a graph showing the correlation of pressure from the first contact surface and the second contact surface with respect to a finger contacting the contact surface of the tactile sense presentation device; 26 is a graph showing the relationship between the pressure difference and the shape of the contact surface when the pressures from the first contact surface and the second contact surface have the correlation shown in FIG. 25 in the tactile sense presentation device. It is a graph which shows the height from the holding
  • FIG. 4 is a graph showing the correlation of pressure from the first contact surface and the second contact surface with respect to a finger contacting the contact surface of the tactile sense presentation device; 28 is a graph showing the relationship between the pressure difference and the shape of the contact surface when the pressures from the first contact surface and the second contact surface have the correlation shown in FIG. 27 in the tactile sense presentation device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing portions of the tactile sense presentation device according to the first embodiment of the present technology, in which the hardness of the connecting portion is different; It is a schematic diagram which shows the thickness of the connection part of the said tactile sense presentation apparatus. It is a schematic diagram which shows the thickness of the connection part of the said tactile sense presentation apparatus. It is a schematic diagram which shows the movable amount of the center part and peripheral part of the said tactile sense presentation apparatus. It is a schematic diagram which shows the movable amount of the center part and peripheral part of the said tactile sense presentation apparatus. It is a schematic diagram which shows the deformation
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing contraction due to deformation of the holding portion of the tactile sense presentation device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device including a spacing portion according to a first embodiment of the present technology; FIG. It is a schematic diagram which shows deformation
  • 1A and 1B are schematic diagrams of a tactile presentation device including a bent portion according to a first embodiment of the present technology; It is a schematic diagram which shows deformation
  • 1A and 1B are schematic diagrams of a tactile presentation device including a restricting unit according to a first embodiment of the present technology; It is a schematic diagram which shows operation
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing friction of a contact surface of the tactile presentation device according to the first embodiment of the present technology
  • 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device in which a peripheral portion has a deformed shape due to folding and unfolding, according to the first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology, in which a peripheral portion and a central portion have deformed shapes due to folding and unfolding
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device having a flexible central portion according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a plan view showing a planar shape of a tactile presentation device according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device including a third driving section and a fourth driving section according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation device including a fifth driving section and a sixth driving section according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation system according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a tactile presentation system including a contact sensor according to a first embodiment of the present technology
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the tactile sense presentation system;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation of the control unit based on the output of the contact sensor in the tactile sense presentation system;
  • 1 is a schematic diagram of a tactile presentation system including a shape sensor according to a first embodiment of the present technology;
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the tactile sense presentation system; It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the control part with which the said tactile sense presentation system is provided.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile presentation device according to a second embodiment of the present technology; It is a top view of the said tactile sense presentation apparatus.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile presentation device according to a second embodiment of the present technology.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an upper membrane included in the tactile presentation device; It is a schematic diagram which shows raising/lowering of the raising/lowering part with which the said tactile sense presentation apparatus is provided. It is a schematic diagram which shows the 1st drive part with which the said tactile sense presentation apparatus is provided. It is a schematic diagram which shows the 2nd drive part with which the said tactile sense presentation apparatus is provided. It is a schematic diagram which shows the distance which the distance sensor with which the said tactile sense presentation apparatus has detects. It is a schematic diagram which shows deformation
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile presentation device having a different shape of an elevating unit according to a second embodiment of the present technology; It is a schematic diagram which shows operation
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile presentation device that does not have an elevating unit, according to a second embodiment of the present technology; It is a schematic diagram which shows operation
  • the tactile sense presentation device presents a tactile sense to a "contact object" that comes into contact with the tactile sense presentation device.
  • the contact object is not particularly limited, but can be a user's finger, hand, or other body part.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tactile presentation device 100 according to this embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of the tactile presentation device 100.
  • the three mutually orthogonal directions are the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • the tactile presentation device 100 includes a holding portion 101 , a contact portion 102 , a peripheral portion 103 , a first driving portion 104 and a second driving portion 105 .
  • the holding portion 101 supports the contact portion 102 and the peripheral portion 103 .
  • the holding portion 101 has a bottom portion 101a and side wall portions 101b as shown in FIG.
  • the bottom portion 101a has a flat plate shape and has a bottom surface 101c parallel to the XY plane.
  • the side wall portion 101b is provided along the direction perpendicular to the bottom surface 101c from the periphery of the bottom surface 101c. Note that the side wall portion 101b may not necessarily be provided.
  • the material of the holding portion 101 is not particularly limited, and can be made of synthetic resin, metal, or the like.
  • the contact portion 102 is a portion with which a contact object contacts.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the contact portion 102. As shown in FIG. As shown in the figure, the contact portion 102 has a central portion 106 and a connection portion 107 .
  • the central portion 106 has a first contact surface 106a, which is the surface opposite to the bottom surface 101c.
  • the first contact surface 106a can be a plane parallel to the XY plane, but it may also be a curved surface.
  • the central portion 106 may have a circular shape when viewed in the Z direction, as shown in FIG.
  • the central portion 106 is driven by the first driving portion 104, as will be described later.
  • the material of the central portion 106 is not particularly limited, and can be made of synthetic resin, metal, or the like.
  • the connecting portion 107 connects the central portion 106 and the peripheral portion 103 and has a second contact surface 107a which is the surface opposite to the bottom surface 101c.
  • the second contact surface 107a is a surface continuous with the first contact surface 106a, there is no step at the boundary between the first contact surface 106a and the second contact surface 107a, and the first contact surface 106a and the second contact surface 107a are smoothly connected.
  • the first contact surface 106a and the second contact surface 107a are hereinafter referred to as a contact surface M.
  • the connecting portion 107 can have an annular shape surrounding the outer circumference of the central portion 106 when viewed in the Z direction.
  • the connecting portion 107 has flexibility and can be made of synthetic resin, cloth, or the like, for example.
  • the connecting portion 107 is preferably made of an elastically deformable material such as elastomer.
  • the characteristics of the central portion 106 may be different from those of the connection portion 107 in order to distinguish between the first contact surface 106a and the second contact surface 107a.
  • the first contact surface 106a and the second contact surface 107a may have different appearances such as color and reflection characteristics, or may have different shapes such as protrusions or recesses.
  • the first contact surface 106a and the second contact surface 107a may have different surface characteristics such as fine shape and friction coefficient.
  • the peripheral portion 103 sandwiches the contact portion 102 in a cross section parallel to the Z direction, and is connected to the central portion 106 by the connecting portion 107 .
  • the surface of the peripheral portion 103 opposite to the bottom surface 101c is referred to as a surface 103a.
  • the peripheral portion 103 can have an annular shape surrounding the connecting portion 107 when viewed from the Z direction.
  • the peripheral portion 103 is driven by a second driving portion 105 as will be described later.
  • the first driving section 104 drives the central section 106 to change the height of the central section 106 from the holding section 101 and the pressing force applied to the central section 106 .
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing changes in the height of the central portion 106.
  • the first driving section 104 moves the central section 106 in a direction in which the central section 106 separates from the holding section 101 and in a direction in which the central section 106 approaches the holding section 101 .
  • the direction (+Z direction) in which the center portion 106 moves away from the holding portion 101 is defined as a first direction D1
  • the direction ( ⁇ Z direction) in which the center portion 106 approaches the holding portion 101 is defined as a second direction D2.
  • the height of the central portion 106 from the holding portion 101 is Hc
  • the height of the central portion 106 when 106 is separated from the holding portion 101 is defined as height Hc2.
  • the first driving section 104 changes the height of the center section 106 from the holding section 101 along the first direction D1 and the second direction D2.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing changes in the pressing force applied to the central portion 106.
  • the pressing force exerted by the first drive unit 104 on the central portion 106 along the first direction D1 is referred to as a pressing force Fc.
  • the pressing force applied to the center portion 106 along the first direction D1 when the height of the center portion 106 is low is defined as a pressing force Fc1.
  • the pressing force applied to the center portion 106 along the first direction D1 when the height of the center portion 106 is high is defined as a pressing force Fc2.
  • the pressing force Fc When nothing is in contact with the central portion 106, the pressing force Fc is balanced with the resistance force of a sealing film, a spring, etc., which will be described later, and the central portion 106 stands still. Also, when the central portion 106 is pressed by a contact (user's finger or the like), the pressing force Fc balances the resistance force and the pressing force of the contact, and the central portion 106 remains stationary.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the height Hc of the central portion 106 from the holding portion 101 and the pressing force Fc applied to the central portion 106 .
  • the pressing force Fc changes according to the height Hc, and the height Hc and the pressing force Fc have a certain correlation.
  • the correlation shown in FIG. 6 is a positive correlation in which the pressing force Fc increases as the height Hc increases, it may be a negative correlation in which the pressing force Fc decreases as the height Hc increases.
  • the first driving section 104 changes the pressing force Fc to the central portion 106 according to the height Hc of the central portion 106 .
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a specific configuration of the first driving section 104.
  • the first drive unit 104 can be a fluid control mechanism including a sealing film 111 , a fluid 112 and a first drive source 113 .
  • the first drive source 113 is a fluid control device such as a pump that can control fluid, and controls the amount and pressure of the fluid 112 inside the sealing film 111 .
  • the sealing film 111 expands or contracts as shown in FIGS.
  • the fluid 112 can be, for example, air, nitrogen gas, water, a magnetic fluid, or an electro-rheological (ER) fluid.
  • ER electro-rheological
  • the first drive unit 104 is not limited to the fluid control mechanism as described above, and may be any device that can change the height of the central portion 106 and the pressing force to the central portion 106 while maintaining a correlation therebetween.
  • the first drive unit 104 may be a drive mechanism using a dielectric elastomer, a drive mechanism combining a motor and a spring, or a drive mechanism combining a motor and an elastic body.
  • the positive correlation of the central portion 106 as shown in FIG. 6 can be realized by a driving mechanism using fluid pressure or the like, and the negative correlation can be realized by a driving mechanism using a spring or the like.
  • the second driving section 105 drives the peripheral section 103 to change the height of the peripheral section 103 from the holding section 101 and the pressing force applied to the peripheral section 103 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing changes in the height of the peripheral portion 103.
  • the second driving section 105 moves the peripheral section 103 in a direction in which the peripheral section 103 is separated from the holding section 101 and in a direction in which the peripheral section 103 approaches the holding section 101 .
  • the second driving section 105 moves the peripheral section 103 along the first direction D1 (+Z direction) and the second direction D2 ( ⁇ Z direction).
  • the height of the peripheral portion 103 from the holding portion 101 is Hs
  • the height of the peripheral portion 103 when 103 is separated from the holding portion 101 is defined as a height Hs2.
  • the second driving section 105 changes the height of the peripheral section 103 from the holding section 101 along the first direction D1 and the second direction D2.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing changes in the pressing force applied to the peripheral portion 103.
  • the pressing force applied to the peripheral portion 103 along the first direction D1 by the second driving portion 105 is referred to as a pressing force Fs.
  • the pressing force applied to the peripheral portion 103 along the first direction D1 when the height of the peripheral portion 103 is low is assumed to be a pressing force Fs1.
  • the pressing force applied to the peripheral portion 103 along the first direction D1 when the height of the peripheral portion 103 is high is assumed to be a pressing force Fs2.
  • the pressing force Fs is balanced with the resistance force of a sealing film and a spring, which will be described later, and the peripheral portion 103 stands still.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the height Hs of the peripheral portion 103 from the holding portion 101 and the pressing force Fs applied to the peripheral portion 103.
  • the pressing force Fs changes according to the height Hs, and the height Hs and the pressing force Fs have a certain correlation.
  • the correlation shown in FIG. 10 is a positive correlation in which the pressing force Fs increases as the height Hs increases, it may be a negative correlation in which the pressing force Fs decreases as the height Hs increases.
  • the second driving section 105 changes the pressing force Fs to the peripheral section 103 according to the height Hs of the peripheral section 103 .
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a specific configuration of the second driving section 105.
  • the second driving section 105 can be a fluid control mechanism comprising a sealing film 121 , a fluid 122 and a second driving source 123 .
  • the second driving unit 105 is a fluid control device such as a pump capable of controlling fluid, and controls the amount and pressure of the fluid 122 inside the sealing film 121 .
  • the sealing film 121 expands or contracts as shown in FIGS.
  • the fluid 122 can be, for example, air, nitrogen gas, water, a magnetic fluid, or an electro-rheological (ER) fluid.
  • ER electro-rheological
  • the second drive unit 105 is not limited to the fluid control device as described above, and may be any device that can change the height of the peripheral portion 103 and the pressing force to the peripheral portion 103 while maintaining a correlation therebetween.
  • the second drive unit 105 may be a drive mechanism using a dielectric elastomer, a drive mechanism combining a motor and a spring, or a drive mechanism combining a motor and an elastic body.
  • the positive correlation of the peripheral portion 103 as shown in FIG. 10 can be realized by a drive mechanism using fluid pressure or the like, and the negative correlation can be realized by a drive mechanism using a spring or the like.
  • first drive unit 104 and the second drive unit 105 may be the same type of drive mechanism, or may be different types of drive mechanism.
  • one of the first drive unit 104 and the second drive unit 105 may be a fluid control mechanism, the other may be another drive mechanism, or both may be fluid control mechanisms.
  • the correlation between the height Hc of the central portion 106 and the pressing force Fc (FIG. 6) and the correlation between the height Hs of the peripheral portion 103 and the pressing force Fs (FIG. 10) may be the same or different. However, it is preferable that they are different as described later.
  • FIG. 12 to 14 are schematic diagrams showing the operation of the tactile sense presentation device 100.
  • the tactile sense presentation device 100 can change the height Hc of the central portion 106 and the height Hs of the peripheral portion 103 as described above.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing changes in the height of the central portion 106.
  • FIG. FIG. 12(a) shows a state in which both the central portion 106 and the peripheral portion 103 are high.
  • the contact surface M forms a concave shape. 12(b) and 12(a) can be obtained by increasing the height of the central portion 106 from the state of FIG. 12(c).
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing changes in height of the peripheral portion 103.
  • FIG. FIG. 13(a) shows a state in which both the central portion 106 and the peripheral portion 103 are high.
  • the contact surface M forms a convex shape.
  • 13(b) and 13(a) can be obtained by increasing the height of the peripheral portion 103 from the state of FIG. 13(c).
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing changes in height between the peripheral portion 103 and the central portion 106.
  • the tactile sense presentation device 100 can change both the heights of the peripheral portion 103 and the central portion 106, for example, as shown in FIG. 14(b).
  • the contact surface M can also be a flat surface.
  • the tactile sense presentation device 100 can change the heights of the peripheral portion 103 and the central portion 106 independently to change the contact surface M into various shapes. It is possible.
  • the tactile sense presentation device 100 can change the pressing force Fc applied to the central portion 106 and the pressing force Fs applied to the peripheral portion 103 as described above.
  • the pressing force Fc has a correlation with the height Hc of the central portion 106 (FIG. 6), and the pressing force Fs has a correlation with the height Hs of the peripheral portion 103 (FIG. 10).
  • the pressing force Fc and the pressing force Fs can be defined respectively by the height.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a user's finger Y in contact with the contact surface M. As shown in FIG. As shown in FIGS. 15A and 15B, the tactile sense presentation device 100 can present the shape of the contact surface M and changes thereof to the user who touches the contact surface M. It is also possible to control the area.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing the pressing force Fc applied to the central portion 106, the pressing force Fs applied to the peripheral portion 103, and the pressure that the finger Y receives from the contact surface M.
  • the pressure that the finger Y receives from the first contact surface 106a is pressure P1
  • the pressure that the finger Y receives from the second contact surface 107a is pressure P2.
  • the pressing force Fc is defined by the height Hc of the central portion 106
  • the pressing force Fs is defined by the height Hs of the peripheral portion 103. Therefore, depending on the shape of the contact surface M, the pressure P1 and the pressure P2 changes.
  • the sum of the heights of the central portion 106 and the peripheral portion 103 has a correlation with the reaction force (the sum of the pressure P1 and the pressure P2) by the contact portion 102, and the height difference between the central portion 106 and the peripheral portion 103 is the contact force. Correlates with area. Therefore, while controlling the contact area between the finger Y and the contact surface M, the reaction force (the sum of the pressure P1 and the pressure P2) of the contact portion 102 can be changed. Further, the height of the contact surface M from the holding portion 101 can be changed while controlling the contact area between the finger Y and the contact surface M.
  • the height Hc of the central portion 106 and the pressing force Fc have a certain correlation (see FIG. 6) by the first driving section 104, and the peripheral portion 103 by the second driving section 105.
  • the height Hs and the pressing force Fs have a certain correlation (see FIG. 10).
  • FIG. 17 is a graph showing the correlation between the height Hc of the central portion 106 and the pressing force Fc, and the correlation between the height Hc of the peripheral portion 103 and the pressing force Fc. As shown in the figure, the correlation in the central portion 106 and the correlation in the peripheral portion 103 differ in the amount of change in height with respect to the amount of change in the pressing force. are different.
  • FIG. 18 is a graph showing changes in pressure P1 and pressure P2 when the correlation between central portion 106 and peripheral portion 103 is different as shown in FIG.
  • the correlation between the central portion 106 and the peripheral portion 103 is different, the correlation between the pressure P1 and the pressure P2 is also different, as shown in FIG. 19 to 23 are schematic diagrams showing changes in the pressure P1 and the pressure P2 applied to the finger Y.
  • FIG. 19 to 23 are schematic diagrams showing changes in the pressure P1 and the pressure P2 applied to the finger Y.
  • FIG. 19 shows the pressure P1 in state A in FIG. 18, and FIG. 20 shows the pressures P1 and P2 in state B in FIG. Similarly, FIG. 21 shows pressures P1 and P2 in state C, FIG. 22 in state D, and state E in FIG.
  • FIGS. 19 to 23 when the height of the central portion 106 and the peripheral portion 103 and the pressing force (the pressing force Fc and the pressing force Fs) change, the pressure P1 and the pressure P2 also change. and pressure P2 are different.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between the pressure difference ⁇ P and the shape of the contact surface M when the pressure P1 and the pressure P2 have the correlation shown in FIG.
  • the pressure difference ⁇ P is the difference between the pressure P2 and the pressure P1 (pressure P2 ⁇ pressure P1).
  • the range L1 is the range of the shape of the contact surface M that can be presented by the tactile sense presentation device 100 and the pressure difference ⁇ P.
  • the range L2 is a range in which the pressure difference ⁇ P is smaller than the range L1. Within the range L2, it is possible to change the shape of the contact surface M while keeping the pressure P1 and the pressure P2 equal. .
  • FIG. 25 is a graph showing changes in pressure P1 and pressure P2 when the correlation between pressure P1 and pressure P2 is the same.
  • FIG. 26 is a graph showing the relationship between the pressure difference ⁇ P (pressure P2 ⁇ pressure P1) and the shape of the contact surface M when the pressures P1 and P2 have the correlation shown in FIG.
  • the range L1 is the range between the contact surface M and the pressure difference ⁇ P that can be presented by the tactile sense presentation device 100
  • the range L2 is the range where the pressure difference ⁇ P is small within the range L1.
  • the pressure P1 and the pressure P2 are made equal, the shape of the contact surface M can hardly be changed.
  • FIG. 17 by differentiating the correlation between the central portion 106 and the peripheral portion 103, the pressure P1 and the pressure P2 are made equal to each other as shown in FIG. can be changed.
  • FIG. 17 shows a case where both the correlation between the height Hc of the central portion 106 and the pressing force Fc and the correlation between the height Hc of the peripheral portion 103 and the pressing force Fc are positive correlations. and at least one of the correlations of the peripheral portion 103 may have a negative correlation.
  • FIG. 27 is a graph showing the relationship between the height Hc of the central portion 106 and the pressing force Fc having a negative correlation and the height Hs of the peripheral portion 103 and the pressing force Fs having a positive correlation. is.
  • FIG. 28 is a graph showing changes in pressure P1 and pressure P2 when the correlation between central portion 106 and peripheral portion 103 has the correlation shown in FIG. 29 is a graph showing the relationship between the pressure difference ⁇ P (pressure P2 ⁇ pressure P1) and the shape of the contact surface M when the pressures P1 and P2 have the correlation shown in FIG.
  • the range L1 is the range between the contact surface M and the pressure difference ⁇ P that can be presented by the tactile sense presentation device 100
  • the range L2 is the range where the pressure difference ⁇ P is small within the range L1.
  • FIG. 30 is a schematic diagram showing a tactile sense presentation device 300 in which a bulging portion 302 is provided on a supporting portion 301 for comparison.
  • the bulging portion 302 is provided in a region in contact with the periphery of the finger Y, and is configured to be expandable and contractible by air pressure or the like.
  • the bulging portion 302 is not provided in the area where the center of the finger Y contacts, and the center of the finger Y contacts the support portion 301 .
  • FIG. 31 is a schematic diagram showing changes in the pressure R1 that the finger Y receives from the supporting portion 301 and the pressure R2 that the finger Y receives from the bulging portion 302.
  • FIG. 31 When the finger Y is pressed against the supporting portion 301 and the bulging portion 302, the center of the finger Y receives a constant pressure R1 from the supporting portion 301 according to the pressing force of the finger Y. As shown in FIG. When the bulging portion 302 expands, the internal pressure of the bulging portion 302 increases as the height of the bulging portion 302 increases, so the pressure R2 received from the bulging portion 302 gradually increases.
  • the pressure R2 has a pressure difference ⁇ R1 from the pressure R1. Further, when the height of the bulging portion 302 is the height Hb2, the pressure R2 has a pressure difference ⁇ R2 from the pressure R1.
  • the pressure received from the support portion 301 is greater
  • the height of the swelling portion 302 is high (height Hb2)
  • the pressure received by the swelling portion 302 is greater. greater pressure from Therefore, depending on the shape of the bulging portion 302, the finger Y receives different pressures at the center and at the periphery, resulting in non-uniform pressure distribution.
  • the tactile sense presentation device 100 As shown in FIGS. 24 and 29, it is possible to change the shape of the contact surface M while keeping the pressure distribution uniform.
  • the user can be presented with a natural pressure distribution according to the shape of the .
  • the configuration of the tactile sense presentation device 100 is not limited to that described above, and the following configuration is also possible.
  • FIG. 32 is a schematic diagram showing another configuration of the tactile sense presentation device 100.
  • the connecting portion 107 has a first portion 107 b near the central portion 106 and a second portion 107 c near the peripheral portion 103 .
  • the hardness of the first portion 107b and the second portion 107b can be different.
  • the hardness of the connecting portion 107 may be defined by any physical value representing hardness, such as Shore hardness, Asker C, Young's modulus, or durometer.
  • the shape of the contact surface M can be adjusted.
  • the first portion 107b is harder than the second portion 107c
  • the curvature of the contact surface M becomes smooth (there is no point of inflection), and a natural contact feeling can be realized, which is preferable.
  • a portion of the connection portion 107 between the first portion 107b and the second portion 107b can have hardness intermediate between the hardness of the first portion 107b and the hardness of the second portion 107c. , the hardness may gradually change between the first portion 107b and the second portion 107c, or may change stepwise.
  • the thickness of the connecting portion 107 may be different. As shown in these figures, if the thickness of the connecting portion 107 near the central portion 106 is T1 and the thickness of the connecting portion 107 near the peripheral portion 103 is T2, the thickness T1 and the thickness T2 are different. can do. Thereby, the shape of the contact surface M can be adjusted. In particular, when the thickness T1 is larger than the thickness T2 as shown in FIG. 33, the curvature of the contact surface M becomes smooth (there is no point of inflection), and a natural contact feeling can be realized, which is preferable. Also, as shown in FIG. 34, the thickness T2 can be made larger than the thickness T1.
  • the movable amount of the central portion 106 and the peripheral portion 103 can be different.
  • 35 and 36 are schematic diagrams showing the movable amount K1 of the central portion 106 and the movable amount K2 of the peripheral portion 103.
  • the movable amount K1 of the central portion 106 is the maximum possible moving distance of the contact surface 106a along the first direction D1 and the second direction D2 (see FIG. 4)
  • the movable amount K2 of the peripheral portion 103 is the It is the maximum possible movement distance of the surface 103a along the first direction D1 and the second direction D2 (see FIG. 8).
  • the movable amount K2 can be larger than the movable amount K1.
  • the movable amount K2 is larger than the movable amount K1, it is possible to increase the realizable range of the uneven shape of the contact surface M.
  • the movable amount K1 can be larger than the movable amount K2.
  • the height of the side wall portion 101b can be lowered to reduce the height of the outer peripheral portion of the tactile presentation device 100.
  • At least one of the peripheral portion 103 and the side wall portion 101b of the tactile sense presentation device 100 can have flexibility toward the contact portion 102 side.
  • FIG. 37 shows an example in which the side wall portion 101b is flexible.
  • the peripheral portion 103 bends inward due to the pressing force and frictional force from the contacting object, further increasing the contact area between the contact surface M and the contacting object. be able to.
  • the peripheral portion 103 bends inward, and the contact area between the contact surface M and the contact object can be further increased.
  • FIG. 38 is a schematic diagram showing deformation of the peripheral portion 103 and the side wall portion 101b.
  • the peripheral portion 103 bends inward from the state shown in FIG. 38(a)
  • the outer peripheral length of the peripheral portion 103 normally shrinks as shown in FIG. 38(b).
  • the force received from the contacting object is uneven, unintended uneven deformation may occur as shown in FIG. 38(c). This uneven deformation can be prevented as follows.
  • the tactile presentation device 100 can be provided with a spaced portion.
  • FIG. 39 is a schematic diagram of the tactile sense presentation device 100 having the spacing portion 108.
  • the spaced portion 108 extends from the outer periphery of the peripheral portion 103 toward the central portion 106 and is a portion where the peripheral portion 103 is spaced apart. Note that the separating portion 108 may also partially separate the connecting portion 107 as shown in FIG. It is preferable that the spacing portions 108 are arranged at regular intervals on the outer circumference of the peripheral portion 103 .
  • FIG. 40A and 40B are schematic diagrams showing the shape change of the contact surface M in the tactile sense presentation device 100 including the spacing portion 108.
  • FIG. 40(a) shows a flat contact surface M
  • FIG. 40(b) shows a concave contact surface M
  • FIG. 40(c) shows a convex contact surface M.
  • FIG. 40 As shown in FIG. 40, by providing the spaced portion 108 on the outer circumference of the peripheral portion 103, the width of the spaced portion 108 is reduced during contraction (see FIG. 38), and is contracted evenly as shown in FIG. 38(b). be able to.
  • FIG. 41 is a schematic diagram of the tactile sense presentation device 100 having the bent portion 109.
  • the bent portion 109 extends from the outer periphery of the peripheral portion 103 toward the central portion 106 and is a portion where the peripheral portion 103 is bent.
  • the bent portion 109 has a lower Young's modulus than the other peripheral portions 103, a thinner thickness, or the like, and is formed to easily bend.
  • the bent portion 109 may also be partially formed in the connecting portion 107 as shown in FIG.
  • the bent portions 109 are preferably arranged at equal intervals on the outer circumference of the peripheral portion 103 .
  • FIG. 42A and 42B are schematic diagrams showing shape changes of the contact surface M in the tactile sense presentation device 100 having the bent portion 109.
  • FIG. 42(a) shows a flat contact surface M
  • FIG. 42(b) shows a concave contact surface M
  • FIG. 42(c) shows a convex contact surface M.
  • FIG. 42 As shown in FIG. 42, by providing the bent portion 109 on the outer circumference of the peripheral portion 103, the bent portion 109 bends during contraction (see FIG. 38), and is contracted evenly as shown in FIG. 38(b). can be done.
  • FIG. 43 is a plan view of a tactile sense presentation device 100 having a regulation section 110
  • FIG. 44 is a schematic diagram showing the operation of this tactile sense presentation device 100.
  • the restricting portion 110 is joined to the peripheral portion 103 and the connecting portion 107 and is a member harder than the peripheral portion 103 .
  • the restricting portion 110 can have a higher Young's modulus than the peripheral portion 103 .
  • the restricting portion 110 maintains its shape against the deformation of the contact surface M, thereby preventing excessive shrinkage in the circumferential direction and uniformly shrinking as shown in FIG. 38(b). can.
  • the restricting portion 110 may be joined to at least one of the peripheral portion 103 and the connecting portion 107 .
  • At least a part of the contact surface M (the first contact surface 106a and the second contact surface 107a) of the tactile presentation device 100 preferably has a friction coefficient of 0.3 or more.
  • 45 is a schematic diagram showing the contact surface M and the finger Y.
  • FIG. As shown in the figure, when the contact surface M has a region with a coefficient of friction of 0.3 or more, the frictional force (black arrow) that the contact surface M receives from the finger Y increases the force that the connection portion 107 receives from the finger Y. This is because the finger Y is easily deformed in contact with the finger Y.
  • the coefficient of friction of the contact surface M can be set to 0.3 or more by using a material with fine unevenness or a smooth and highly tacky material for the central portion 106 and the connecting portion 107 .
  • At least one of the peripheral portion 103 and the central portion 106 may be deformable by folding and unfolding in the first direction D1 and the second direction D2 (see FIG. 4). good.
  • a deformed shape due to folding and unfolding includes a bellows shape.
  • FIG. 46 shows an example of the tactile presentation device 100 in which the peripheral portion 103 has a deformed shape due to folding and unfolding, and FIG. For example.
  • the central portion 106 of the tactile presentation device 100 may be flexible.
  • FIG. 48 is a schematic diagram showing the tactile sense presentation device 100 in which the central portion 106 is flexible.
  • the central portion 106 receives a tensile force from the connecting portion 107 and deforms so that the first contact surface 106a becomes a concave surface or a convex surface. Thereby, it is possible to widen the realizable range of the uneven shape of the contact surface M.
  • the tactile sense presentation device 100 can be configured such that the connecting portion 107 surrounds the peripheral edge of the central portion 106 when viewed in the Z direction, and the peripheral portion 103 surrounds the peripheral edge of the connecting portion 107 .
  • the tactile sense presentation device 100 may have the following configuration.
  • FIG. 49 is a plan view showing another configuration of the tactile presentation device 100.
  • the central portion 106 has a peripheral edge H where the connecting portion 107 and the peripheral portion 103 do not exist on the outer peripheral side.
  • 50 and 51 are schematic diagrams showing a state in which a finger Y is brought into contact with the contact surface M of the tactile sense presentation device 100.
  • FIG. 52 is a plan view showing another configuration of the tactile presentation device 100.
  • the central portion 106 has two peripheral edges H where the connecting portion 107 and the peripheral portion 103 do not exist on the outer peripheral side.
  • 53 and 54 are schematic diagrams showing a state in which a finger Y is brought into contact with the contact surface M of the tactile sense presentation device 100.
  • FIG. As shown in these figures, since the side wall portion 101b is not required at the peripheral edge H, even when the finger Y makes contact with the finger Y at an angle close to the horizontal, the finger Y can be pushed down to the base, and the side wall portion 101b can be pushed down to the base of the finger Y. It is possible to prevent unnecessary tactile sensation from being caused by the portion 101b.
  • the tactile sense presentation device 100 may have a side in which only the connecting portion 107 exists on the outer peripheral side and the peripheral portion 103 does not exist. 49 and 52, it is possible to prevent unnecessary tactile sensation from being caused by the side wall portion 101b.
  • the contact portion 102 and the peripheral portion 103 can have various shapes.
  • 55 to 58 are schematic diagrams showing various shapes of the contact portion 102 and the peripheral portion 103.
  • the boundary lines G1 and G2 do not have corners with a radius of curvature of less than 1 mm.
  • the contact portion 102 and the peripheral portion 103 may have shapes other than those shown in FIGS.
  • the tactile presentation device 100 can have the first driving section 104 that drives the central section 106 and the second driving section 105 that drives the peripheral section 103 .
  • the driving units of the central portion 106 and the peripheral portion 103 can be configured as follows.
  • FIG. 59 is a schematic diagram of the tactile sense presentation device 100 including a third driving section 151 and a fourth driving section 152 instead of the first driving section 104 and the second driving section 105.
  • the third driving section 151 is fixed to the holding section 101 and drives the central section 106 .
  • the fourth driving section 152 is fixed to the central section 106 and drives the peripheral section 103 .
  • the central portion 106 is driven by the third driving portion 151 and the peripheral portion 103 is driven by the third driving portion 151 and the fourth driving portion 152 .
  • the third driving section 151 functions in the same manner as the first driving section 104, changes the height Hc (see FIG. 4) of the central portion 106, and changes the pressing force Fc (see FIG. 5) according to the height Hc. ) can be changed.
  • the third driving section 151 and the fourth driving section 152 function in the same manner as the second driving section 105, change the height Hs (see FIG. 8) of the peripheral portion 103, and change the pressing force according to the height Hs. Fs (see FIG. 9) can be varied.
  • FIG. 60 is a schematic diagram of the tactile presentation device 100 including a fifth driving section 153 and a sixth driving section 154 instead of the first driving section 104 and the second driving section 105.
  • the fifth driving section 153 is fixed to the holding section 101 and drives the peripheral section 103 .
  • the sixth driving section 154 is fixed to the peripheral section 103 and drives the central section 106 .
  • the peripheral portion 103 is driven by the fifth driving portion 153 and the central portion 106 is driven by the fifth driving portion 153 and the sixth driving portion 154 .
  • the fifth driving section 153 and the sixth driving section 154 function in the same manner as the first driving section 104, change the height Hc (see FIG. 4) of the central portion 106, and push the pressure according to the height Hc.
  • the pressure Fc (see FIG. 5) can be varied.
  • the fifth driving section 153 functions in the same manner as the second driving section 105, changes the height Hs (see FIG. 8) of the peripheral portion 103, and changes the pressing force Fs (see FIG. 9) according to the height Hs. can be changed.
  • FIG. 61 is a schematic diagram of the tactile presentation system 10 according to this embodiment.
  • the tactile sense presentation system 10 includes a tactile sense presentation device 100 and a controller 160 .
  • the control unit 160 is connected to the first driving unit 104 and the second driving unit 105 and controls the first driving unit 104 and the second driving unit 105 independently. Specifically, when control unit 160 receives an instruction regarding a tactile sensation to be presented to the user from an information processing device or the like that provides content including tactile sensation presentation, control unit 160 controls first driving unit 104 and second driving unit 105 respectively. , defines the shape of the contact surface M and the pressure on the contact object as described above.
  • the tactile presentation system 10 may be equipped with a contact sensor.
  • FIG. 62 is a schematic diagram of the tactile presentation system 10 including the contact sensor 161.
  • the contact sensor 161 is a sensor that senses at least one of the presence or absence of contact with the contact surface M by the contact object, the contact area, the pressing force, and the amount of pressing. Such as a camera (optical sensor) or a conductive sensor.
  • the contact sensor 161 is connected to the controller 160 and supplies sensing results to the controller 160 .
  • FIG. 63 is a flow chart showing the operation of the tactile sense presentation system 10 having the contact sensor 161.
  • the contact sensor 161 senses at least one of the presence or absence of contact with the contact surface M, contact area, pressing force, and amount of pressing, and generates contact-related information including the sensing result (St101).
  • the control unit 160 determines whether deformation of the contact surface M is necessary based on the contact-related information (St102).
  • the control unit 160 drives the first driving unit 104 and the second driving unit 105 to deform the contact surface M (St103).
  • FIG. 64 is an example of the operation of the control unit 160 based on the output of the contact sensor 161, and is a graph showing changes in the contact area with respect to the amount of pressing of the contact surface M.
  • the control unit 160 deforms the contact surface M according to the output of the contact sensor 161, which can be used as input feedback for changes in the contact area related to the amount of pressing and UI (User Interface). is.
  • the tactile presentation system 10 may be equipped with a shape sensor.
  • FIG. 65 is a schematic diagram of the tactile presentation system 10 including the shape sensor 162.
  • the shape sensor 162 is a sensor that senses the shape of the contact surface M, and is specifically a camera (optical sensor), bending sensor, or the like.
  • the shape sensor 162 is connected to the controller 160 and supplies sensing results to the controller 160 .
  • FIG. 66 is a flow chart showing the operation of the tactile presentation system 10 having the shape sensor 162.
  • the shape sensor 162 senses the shape of the contact surface M and generates shape-related information including the sensing result (St111).
  • the control unit 160 determines whether deformation of the contact surface M is necessary based on the shape-related information (St112).
  • the control unit 160 drives the first driving unit 104 and the second driving unit 105 to deform the contact surface M (St113). By deforming the contact surface M according to the output of the shape sensor 162, the control unit 160 can deform the shape of the contact surface M with higher accuracy.
  • the tactile sense presentation system 10 includes both the contact sensor 161 and the shape sensor 162, and the control unit 160 controls the first driving unit 104 and the second driving unit 105 based on the outputs of both the contact sensor 161 and the shape sensor 162. may be controlled respectively.
  • FIG. 67 is a schematic diagram showing this hardware configuration.
  • control unit 160 incorporates a CPU (Central Processing Unit) 1001 and a GPU (Graphics Processing Unit) 1002 .
  • An input/output interface 1006 is connected to the CPU 1001 and GPU 1002 via a bus 1005 .
  • a ROM (Read Only Memory) 1003 and a RAM (Random Access Memory) 1004 are connected to the bus 1005 .
  • the input/output interface 1006 includes an input unit 1007 including input devices such as a keyboard and a mouse for the user to input operation commands, an output unit 1008 for outputting a processing operation screen and images of processing results to a display device, and programs and various data.
  • a removable storage medium 1012 such as a magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory.
  • the CPU 1001 is read from a program stored in the ROM 1003 or a removable storage medium 1012 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory, installed in the storage unit 1009, and loaded from the storage unit 1009 to the RAM 1004. Various processes are executed according to the program.
  • the RAM 1004 also stores data necessary for the CPU 1001 to execute various types of processing.
  • the GPU 1002 receives control from the CPU 1001 and executes calculation processing necessary for image drawing.
  • the CPU 1001 loads, for example, a program stored in the storage unit 1009 into the RAM 1004 via the input/output interface 1006 and the bus 1005, and executes the above-described program. A series of processes are performed.
  • the program executed by the control unit 160 can be provided by being recorded on a removable storage medium 1012 such as a package medium, for example. Also, the program can be provided via a wired or wireless transmission medium such as a local area network, the Internet, or digital satellite broadcasting.
  • the program can be installed in the storage unit 1009 via the input/output interface 1006 by loading the removable storage medium 1012 into the drive 1011 . Also, the program can be received by the communication unit 1010 and installed in the storage unit 1009 via a wired or wireless transmission medium. In addition, programs can be installed in the ROM 1003 and the storage unit 1009 in advance.
  • control unit 160 may be a program in which processing is performed in chronological order according to the order described in the present disclosure, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program in which processing is performed in
  • control unit 160 may not be entirely mounted on one device, and the control unit 160 may be configured by a plurality of devices. Alternatively, it may be installed in a plurality of devices connected via a part of the hardware configuration of the control unit 160 or a network.
  • the tactile sense presentation device presents a tactile sense to a "contact object" that comes into contact with the tactile sense presentation device.
  • the contact object is not particularly limited, but can be a user's finger, hand, or other body part.
  • FIG. 68 is a cross-sectional view of the tactile presentation device 200 according to this embodiment
  • FIG. 69 is a plan view of the tactile presentation device 200.
  • the tactile presentation device 200 includes a holding portion 201, a contact portion 202, a peripheral portion 203, a first driving portion 204, a second driving portion 205, an elevating portion 231, and a distance sensor 232.
  • the holding portion 201 supports the contact portion 202 and the peripheral portion 203 .
  • the holding portion 201 has a bottom portion 201a, a side wall portion 201b and a fixing portion 201c as shown in FIG.
  • the bottom portion 201a has a flat plate shape and has a bottom surface 201d parallel to the XY plane.
  • the side wall portion 201 b extends from the periphery of the bottom surface 201 d along the direction perpendicular to the bottom surface 201 d , has a cylindrical shape surrounding the outer periphery of the peripheral portion 203 , and contacts the peripheral portion 203 .
  • the fixing portion 201 c is joined to the tip of the side wall portion 201 b , sandwiches the peripheral portion 203 together with the side wall portion 201 b , and fixes the peripheral portion 203 to the holding portion 201 .
  • the material of the holding portion 101 is not particularly limited, and can be made of synthetic resin, metal, or the like.
  • the contact portion 202 is a portion with which a contact object contacts.
  • 70 is a cross-sectional view showing the contact portion 202 and the peripheral portion 203.
  • FIG. As shown in the figure, the contact portion 202 and the peripheral portion 203 are formed of an upper film 233 .
  • the upper membrane 233 is made of a stretchable, fluid-impermeable material, such as silicone, urethane, or rubber. Alternatively, the upper film 233 may be a laminate of a fluid-impermeable film such as silicon and a fluid-permeable film such as mesh fabric.
  • the contact portion 202 comprises a central portion 206 and a connecting portion 207. As shown in FIG.
  • the central portion 206 has a first contact surface 206a, which is the surface opposite to the bottom surface 201d.
  • the first contact surface 206a can be a plane parallel to the XY plane, but it may also be a curved surface.
  • the central portion 206 may have a circular shape when viewed in the Z direction, as shown in FIG.
  • the connecting portion 207 connects the central portion 206 and the peripheral portion 203 and has a second contact surface 207a which is the surface opposite to the bottom surface 201d.
  • the second contact surface 207a is a surface continuous with the first contact surface 206a, and there is no step at the boundary between the first contact surface 206a and the second contact surface 207a. are smoothly connected.
  • the first contact surface 206a and the second contact surface 207a are hereinafter referred to as a contact surface M.
  • the connecting portion 207 may have an annular shape surrounding the outer periphery of the central portion 206 when viewed in the Z direction.
  • the characteristics of the central portion 206 may be different from those of the connection portion 207 in order to distinguish between the first contact surface 206a and the second contact surface 207a.
  • the first contact surface 206a and the second contact surface 207a may have different appearances such as color and reflection characteristics, or may have different shapes such as protrusions or recesses.
  • the first contact surface 206a and the second contact surface 207a may have different surface characteristics such as fine shape and friction coefficient.
  • the peripheral portion 203 sandwiches the contact portion 202 in a cross section parallel to the Z direction, and is connected to the central portion 206 by the connecting portion 207 .
  • the surface of the peripheral portion 203 opposite to the bottom surface 201d is referred to as a surface 203a.
  • the peripheral portion 203 can have an annular shape surrounding the connecting portion 207 when viewed from the Z direction.
  • the planar shape of the contact portion 202 and the peripheral portion 203 is not limited to the circular shape shown in FIG. 69, and various planar shapes (see FIGS. 49 to 58) can be used as in the first embodiment.
  • FIG. 71 is a schematic diagram showing elevation of the elevation unit 231.
  • FIG. 71 is a schematic diagram showing elevation of the elevation unit 231.
  • the lifting section 231 moves in the Z direction with respect to the holding section 201 .
  • the raising/lowering part 231 is provided in the side wall part 201b, engages with a guide groove (not shown) extending in the Z direction, and can be movable along the guide groove.
  • the width of the guide groove is, for example, 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, and the inner peripheral surface of the guide groove may be coated with a low-friction material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or POM (polyoxymethylene). Also, the inner peripheral surface of the guide groove may be coated with oil, wax, or the like. Also, the portion of the lifting portion 231 that engages with the guide groove may be coated with the low-friction material, or may be coated with oil, wax, or the like.
  • a through-hole 231 a is provided in the lifting section 231 . The number of through-holes 231a may be one or more.
  • the first driving section 204 drives the central section 206 to change the height of the central section 206 from the holding section 201 and the pressing force applied to the central section 206 .
  • the "height from the holding portion 201" can be replaced with the "height from the bottom surface 201d", and so on.
  • FIG. 72 is a schematic diagram showing the configuration of the first driving section 204.
  • the first drive unit 204 can be a fluid control mechanism comprising a lower membrane 211 , a fluid 212 and a first drive source 213 .
  • the lower membrane 211 is elastic and made of a fluid-impermeable material, such as silicone, urethane, or rubber.
  • the lower film 211 may be a laminate of a fluid-impermeable film such as silicon and a fluid-permeable film such as mesh fabric.
  • the first drive source 213 is a fluid control device such as a pump that can control the fluid, and controls the pressure of the fluid 212 in the lower membrane 211 .
  • the pressure of the fluid 212 in the lower membrane 211 by the first drive source 213 will be referred to as an internal pressure Q1.
  • the fluid 212 can be, for example, air, nitrogen gas, water, a magnetic fluid, or an electro-rheological (ER) fluid.
  • the second driving section 205 drives the peripheral section 203 to change the height of the peripheral section 203 from the holding section 201 and the pressing force applied to the peripheral section 203 .
  • FIG. 73 is a schematic diagram showing the configuration of the second driving section 205.
  • the second drive section 205 can be a fluid control mechanism comprising a fluid 222 and a second drive source 223 .
  • the fluid 222 is housed in a space sealed by the upper film 233 and the lower film 221 and can flow through the through holes 231 a of the elevating section 231 .
  • the second drive source 223 is a fluid control device, such as a pump, capable of controlling fluid, and controls the pressure of the fluid 222 in the space.
  • the pressure of the fluid 222 in the space sealed by the upper film 233 and the lower film 221 due to the second drive source 213 will be referred to as internal pressure Q2.
  • fluid 222 can be, for example, air, nitrogen gas, water, magnetic fluid, or electrorheological fluid.
  • the elevating part 231 and the lower film 211 are joined by a joining part 234 at their central regions.
  • the elevation unit 231 and the upper film 233 are joined by a joining portion 235 at their central regions.
  • the joining portion 234 and the joining portion 235 are not particularly limited as long as they can join two members, such as double-sided tape, adhesive, welding, crimping, or screwing. It should be noted that if the area of the joints 234 and 235 is smaller than the pad of a finger (for example, 2 mm to 20 mm in width), it is less likely that the contact section 202 will feel uncomfortable when touched with a finger, which is preferable.
  • the distance sensor 232 detects the distance between the distance sensor 232 and the lifting section 231 .
  • FIG. 74 is a schematic diagram showing distance detection by the distance sensor 232.
  • the distance sensor 232 detects a distance J between the distance sensor 232 and the lifting section 231 in the Z direction.
  • the principle of distance detection by the distance sensor 232 is not particularly limited, and for example, a sensor that detects distance by reflecting light can be used.
  • the first driving section 204 drives the central section 206 to change the height of the central section 206 from the holding section 201 and the pressing force applied to the central section 206 .
  • FIG. 75 is a schematic diagram showing driving by the first driving section 204.
  • the first driving section 204 increases the pressure (internal pressure Q1) of the fluid 212 in the lower membrane 211 to expand the lower membrane 211 and move the elevating section 231 and the central section 206 . It is moved in a direction away from the holding portion 201 .
  • the upper film 233 is brought into contact with the elevating portion 231 from the central portion 206 to the peripheral portion 203 and is deformed according to the shape of the elevating portion 231 .
  • the first driving section 204 reduces the internal pressure Q1 to contract the lower membrane 211 and move the lifting section 231 and the central section 206 in a direction approaching the holding section 201.
  • the central portion 206 of the upper film 233 which is joined to the lifting portion 231, is depressed, and the upper film 233 is deformed into a concave shape.
  • FIG. 76 is a schematic diagram showing the shape change of the upper film 233 by the first driving section 204.
  • the central portion 206 is moved in a direction away from the holding portion 201 and in a direction approaching the holding portion 201 by the first driving portion 204 .
  • the direction (+Z direction) in which the center portion 206 moves away from the holding portion 201 is defined as a first direction D1
  • the direction ( ⁇ Z direction) in which the center portion 206 approaches the holding portion 201 is defined as a second direction D2.
  • the height of the central portion 206 from the holding portion 201 is Hc, the height of the central portion 206 when the central portion 206 is close to the holding portion 201 as shown in FIG.
  • the height of the central portion 206 when the 206 is separated from the holding portion 201 is defined as a height Hc2.
  • the first driving section 204 changes the height of the central section 206 from the holding section 201 along the first direction D1 and the second direction D2.
  • FIG. 77 is a schematic diagram showing changes in the pressing force applied to the central portion 206 by the first driving portion 204.
  • FIG. Hereinafter, the pressing force exerted by the first drive unit 204 on the central portion 206 along the first direction D1 is referred to as a pressing force Fc.
  • the pressing force applied to the center portion 206 along the first direction D1 when the height of the center portion 206 is low is defined as a pressing force Fc1.
  • the pressing force applied to the central portion 206 along the first direction D1 when the height of the central portion 206 is high is defined as a pressing force Fc2.
  • the pressing force Fc is balanced with the resistance force of the upper film 233, and the central portion 206 remains stationary.
  • the pressing force Fc balances the resistance force and the pressing force of the contact, and the central portion 206 remains stationary.
  • the relationship between the height Hc of the central portion 206 from the holding portion 201 and the pressing force Fc applied to the central portion 206 can have the same correlation as in the first embodiment (see FIG. 6).
  • the correlation shown in FIG. 6 is a positive correlation in which the pressing force Fc increases as the height Hc increases, it may be a negative correlation in which the pressing force Fc decreases as the height Hc increases.
  • the first driving section 204 changes the pressing force Fc to the central portion 206 according to the height Hc of the central portion 206 .
  • the second driving section 205 drives the peripheral section 203 to change the height of the peripheral section 203 from the holding section 201 and the pressing force applied to the peripheral section 203 .
  • 78A and 78B are schematic diagrams showing the driving by the second driving unit 205.
  • FIG. 78A shows a state in which the underlying membrane 211 is inflated, and FIG. show.
  • the upper film 233 contracts as shown in FIG. At this time, the fluid 222 flows through the through holes 231 a of the lifting section 231 . As a result, the upper film 233 is brought into contact with the elevating portion 231 from the central portion 206 to the peripheral portion 203 and is deformed according to the shape of the elevating portion 231 .
  • the second drive section 205 increases the internal pressure Q2 to expand the upper membrane 233 and separate the peripheral section 203 from the holding section 201 as shown in FIG. 78(b). move in the desired direction.
  • the central portion 206 of the upper film 233 which is joined to the elevating portion 231, is greatly depressed, and the periphery of the central portion 206 is deformed into a concave shape that protrudes.
  • the upper film 233 contracts as shown in FIG. At this time, the fluid 222 flows through the through holes 231 a of the lifting section 231 . As a result, the central portion 206 of the upper film 233, which is joined to the lifting portion 231, is depressed, and the upper film 233 is deformed into a concave shape.
  • FIG. 79 is a schematic diagram showing the shape change of the upper film 233 by the first driving section 204 and the second driving section 205.
  • FIG. As shown in the figure, the peripheral portion 203 is moved along the first direction D1 (+Z direction) and the second direction D2 ( ⁇ Z direction) by the first driving portion 204 and the second driving portion 205 .
  • Hs is the height of the peripheral portion 203 from the holding portion 201
  • Hs1 is the height of the peripheral portion 203 when the peripheral portion 203 is close to the holding portion 201 as shown in FIG.
  • the height of the peripheral portion 203 when the portion 203 is separated from the holding portion 201 is defined as a height Hs2.
  • FIG. 80 is a schematic diagram showing changes in pressing force applied to the peripheral portion 203 by the first driving section 204 and the second driving section 205.
  • the pressing force applied to the peripheral portion 203 along the first direction D1 by the first driving portion 204 and the second driving portion 205 is referred to as a pressing force Fs.
  • the pressing force applied to the peripheral portion 203 along the first direction D1 when the height of the peripheral portion 203 is low is assumed to be a pressing force Fs1.
  • the pressing force applied to the central portion 206 along the first direction D1 when the height of the central portion 206 is high is defined as a pressing force Fs2. Note that the pressing force Fs is balanced with the resistance force of the upper film 233, and the peripheral portion 203 remains stationary.
  • the relationship between the height Hs of the peripheral portion 203 from the holding portion 201 and the pressing force Fs to the central portion 206 can have the same correlation as in the first embodiment (see FIG. 10).
  • the correlation shown in FIG. 10 is a positive correlation in which the pressing force Fs increases as the height Hs increases, it may be a negative correlation in which the pressing force Fs decreases as the height Hs increases.
  • the first driving section 204 and the second driving section 205 change the pressing force Fs to the peripheral portion 203 according to the height Hs of the peripheral portion 203 .
  • FIG. 81 to 84 are schematic diagrams showing the operation of the tactile sense presentation device 200.
  • the tactile sense presentation device 200 can change the height Hc of the central portion 206 and the height Hs of the peripheral portion 203 as described above, and the pressing force Fc on the central portion 206 and the pressing force Fs on the peripheral portion 203 can be changed. can also be changed.
  • These heights and pressing forces are the pressure in the lower membrane 211 (internal pressure Q1) by the first drive source 213 and the pressure in the space sealed by the upper membrane 233 and the lower membrane 221 by the second drive source 223 (internal pressure Q1). Q2) can be controlled.
  • FIG. 81 is a schematic diagram showing the shape of the upper film 233 when the internal pressure Q1 is positive pressure and the internal pressure Q2 is negative pressure.
  • the upper film 233 abuts on the lifting portion 231 from the central portion 206 to the peripheral portion 203 and deforms into a shape corresponding to the shape of the lifting portion 231 .
  • the lifting part 231 can have a shape in which the contact surface M is a flat surface. A finger Y in contact with the contact surface M can perceive the flat shape of the contact surface M.
  • the upper film 233 is deformed such that the periphery of the central portion 206 protrudes as shown in FIG. A finger Y in contact with the contact surface M can perceive the concave shape of the contact surface M. Further, when the internal pressure Q2 is changed from the state shown in FIG. 82 to a positive pressure, the central portion 206 of the upper film 233 is greatly depressed and deformed so that the periphery of the central portion 206 protrudes as shown in FIG.
  • the upper membrane 233 can be deformed into the shape shown in FIG. 84 by decreasing the internal pressure Q1 or increasing the pressing force of the finger Y on the upper membrane 233 from the state shown in FIG.
  • the first drive source 213 can control the internal pressure Q1 based on the distance J (see FIG. 74) detected by the distance sensor 232 so that the amount of depression by the finger Y becomes a predetermined amount.
  • a finger Y in contact with the contact surface M can perceive the concave shape of the contact surface M and a reaction force according to the amount of pressing.
  • the tactile sense presentation device 200 can control the shape of the contact surface M by changing the heights of the peripheral portion 203 and the central portion 206 . Accordingly, the tactile sense presentation device 200 can present the shape of the contact surface M and its change to the user who touches the contact surface M, and can also control the contact area of the contact surface M with respect to the finger Y. FIG.
  • the tactile sense presentation device 200 can change the pressing forces of the central portion 206 and the peripheral portion 203 respectively.
  • the pressing force Fc is defined by the height Hc of the central portion 206
  • the pressing force Fs is defined by the height Hs of the peripheral portion 203.
  • the reaction force received from M changes. Thereby, the reaction force by the contact surface M can be changed while controlling the contact area between the contact object and the contact surface M. Further, the height of the contact surface M from the holding portion 201 can be changed while controlling the contact area between the contact object and the contact surface M.
  • the configuration of the tactile sense presentation device 200 is not limited to that described above, and the following configuration is also possible.
  • FIG. 85 is a schematic diagram showing another configuration of the tactile presentation device 200.
  • the lifting section 231 may have an uneven shape.
  • FIG. 86 is a schematic diagram showing the shape of the upper film 233 when the internal pressure Q1 is a positive pressure and the internal pressure Q2 is a negative pressure. As shown in the figure, the upper film 233 abuts on the lifting portion 231 from the central portion 206 to the peripheral portion 203 and deforms into a shape along the shape of the lifting portion 231 .
  • the tactile sense presentation device 200 can control the shape of the upper film 233 when the upper film 233 comes into contact with the lifting section 231 by the shape of the lifting section 231 .
  • the upper film 233 can be made concave (see FIG. 78), and the height of the central portion 206 and the reaction force to the contact can be controlled by the internal pressure Q1.
  • the shape of the lifting portion 231 is not limited to that shown in FIG. 85, and may be of any shape.
  • FIG. 87 is a schematic diagram showing another configuration of the tactile sense presentation device 200.
  • the tactile sense presentation device 200 may not have the lifting section 231 and the upper membrane 233 and the lower membrane 211 may be directly joined by the joining section 236 .
  • the joining portion 236 is not particularly limited as long as it can join two members, such as double-sided tape, adhesive, welding, crimping, or screwing.
  • FIG. 88 is a schematic diagram showing the shape of the upper film 233 when the internal pressure Q1 is a positive pressure and the internal pressure Q2 is a negative pressure. As shown in the figure, in this configuration, the upper film 233 can be deformed into a convex shape. When the internal pressure Q2 is positive, the upper film 233 can be made concave (see FIG. 78), and the height of the central portion 206 and the reaction force to the contact can be controlled by the internal pressure Q1.
  • the tactile sense presentation device 200 can configure a tactile sense presentation system together with a control unit that controls the first driving unit 204 and the second driving unit 205, as in the first embodiment.
  • the control unit is connected to the first driving unit 204 and the second driving unit 205 and controls the first driving unit 204 and the second driving unit 205 independently.
  • the control unit when the control unit receives an instruction regarding the tactile sensation to be presented to the user from an information processing device or the like that provides content including tactile sensation presentation, the control unit controls the first driving unit 204 and the second driving unit 205, respectively,
  • the shape of the contact surface M and the pressure on the contact object are defined as described above.
  • the hardware configuration of the controller can be the same as that of the first embodiment (see FIG. 67).
  • the tactile sense presentation system according to this embodiment may include the contact sensor or shape sensor described in the first embodiment.
  • the tactile presentation device 100 according to the first embodiment of the present technology and the tactile presentation device 200 according to the second embodiment of the present technology are used to reproduce the hardness and shape of a virtual object and the state of contact with the virtual object on the skin.
  • a system that cooperates with a sensor that acquires the position and orientation of the device may not be necessary, and presents the contact area and contact shape with an object in the virtual space on the skin. It is possible to
  • the tactile sense presentation device 100 and the tactile sense presentation device 200 cooperate (or may not) cooperate with an external system that senses the position and movement of the skin in an encounter type tactile sense presentation device, for example, and interact with objects in the virtual space.
  • a system that presents the contact area and contact shape to the skin is possible.
  • sandwiching the structure of the tactile sense presentation device 100 or the tactile sense presentation device 200 between a physical object it is also possible to change the sensation obtained by the sense of touch, such as the hardness, shape, movement, and contact state of the actual object.
  • the tactile sense presentation device 100 and the tactile sense presentation device 200 can also be used as an input device with a tactile sense FB (feedback) that gives different shapes and hardness on the same surface in response to a touch or push operation (a game controller). , UI, etc.). Furthermore, it is also possible to arrange a large number of tactile sense presentation devices 100 or 200 in an array to use a large-area, high-resolution tactile sense presentation.
  • a tactile sense FB feedback
  • UI UI
  • the present technology can also have the following configuration. (1) a contact portion having a central portion having a first contact surface and a flexible connecting portion having a second contact surface continuous with the first contact surface; a peripheral portion connected to the central portion by the connecting portion; a holding portion that supports the contact portion and the peripheral portion; changing the height of the central portion from the holding portion along a first direction in which the central portion is spaced apart from the holding portion and a second direction opposite to the first direction; a first drive unit that changes the pressing force along the first direction toward the central portion according to the height of the from the holding portion; The height of the peripheral portion from the holding portion is changed along the first direction and the second direction, and the height of the peripheral portion from the holding portion is adjusted according to the height of the peripheral portion from the holding portion.
  • a tactile sense presentation device comprising: a second driving unit that changes a pressing force along one direction; (2) The tactile presentation device according to (1) above, At least one of the first driving section and the second driving section drives the central section or the peripheral section by fluid control. A tactile sense presentation device. (3) The tactile presentation device according to (2) above, Both the first driving section and the second driving section drive the central section and the peripheral section by fluid control. A tactile presentation device.
  • the tactile presentation device drives the central section such that a pressing force to the central section and a height of the central section from the holding section have a first correlation
  • the second driving section drives the peripheral section such that the pressing force applied to the peripheral section and the height of the front peripheral section from the holding section have a second correlation different from the first correlation.
  • a tactile presentation device (5) The tactile presentation device according to any one of (1) to (4) above, The tactile sense presentation device, wherein the connecting portion has different hardness in the vicinity of the central portion and in the vicinity of the peripheral portion.
  • the tactile presentation device is harder near the central portion than near the peripheral portion.
  • the tactile presentation device according to any one of (1) to (4) above, The tactile sense presentation device, wherein the connecting portion has a different thickness near the central portion and near the peripheral portion.
  • the tactile presentation device (7) above, The tactile presentation device, wherein the connecting portion is thicker in the vicinity of the central portion than in the vicinity of the peripheral portion.
  • the holding portion includes a side wall portion that contacts the peripheral portion, At least one of the peripheral portion and the side wall portion has flexibility toward the contact portion.
  • a tactile sense presentation device (10) The tactile presentation device according to (9) above, A tactile sense presentation device having a spaced portion extending from an outer circumference of the peripheral portion toward the central portion and separated from the peripheral portion.
  • the tactile presentation device according to (9) above, A tactile sense presentation device having a bent portion extending from an outer periphery of the peripheral portion toward the central portion and bending the peripheral portion. (12) The tactile presentation device according to any one of (1) to (11) above, A tactile presentation device, wherein at least a partial region of the first contact surface and the second contact surface has a coefficient of friction of 0.3 or more. (13) The tactile presentation device according to any one of (1) to (12) above, The amount of movement of the central portion in the first direction and the second direction is smaller than the amount of movement of the peripheral portion in the first direction and the second direction. A tactile sense presentation device.
  • the tactile presentation device according to any one of (1) to (12) above, The amount of movement of the central portion in the first direction and the second direction is greater than the amount of movement of the peripheral portion in the first direction and the second direction.
  • a tactile sense presentation device (15) The tactile presentation device according to any one of (1) to (14) above, A tactile presentation device, wherein at least a part of the central portion and the peripheral portion is deformable by folding and unfolding. (16) The tactile presentation device according to any one of (1) to (15) above, The tactile sense presentation device, wherein the central portion has a peripheral edge on which the connecting portion and the peripheral portion do not exist, or a peripheral edge on which the peripheral portion does not exist on the outer peripheral side.
  • a boundary line between the central portion and the connection portion does not have a corner with a radius of curvature of less than 1 mm, and a boundary line between the connection portion and the peripheral portion does not have a corner with a radius of curvature of less than 1 mm.
  • a tactile sense presentation device further comprising: a restricting portion joined to at least one of the peripheral portion and the connecting portion and harder than the peripheral portion.
  • At least part of the central portion and the peripheral portion has a bellows structure. A tactile presentation device.
  • the tactile presentation device according to any one of (1) to (19) above, The tactile sense presentation device, wherein the central portion is flexible.
  • a contact portion having a central portion having a first contact surface and a flexible connecting portion having a second contact surface continuous with the first contact surface; a peripheral portion connected to the central portion by the connecting portion; a holding portion that supports the contact portion and the peripheral portion; changing the height of the central portion from the holding portion along a first direction in which the central portion is spaced apart from the holding portion and a second direction opposite to the first direction; a first drive unit that changes the pressing force along the first direction toward the central portion according to the height of the from the holding portion; The height of the peripheral portion from the holding portion is changed along the first direction and the second direction, and the height of the peripheral portion from the holding portion is adjusted according to the height of the peripheral portion from the holding portion.
  • a tactile presentation system comprising: a control section that independently controls the first drive section and the second drive section.
  • a control section that independently controls the first drive section and the second drive section.
  • the tactile presentation system according to (21) above a sensor that senses at least one of the presence or absence of contact with the first contact surface and the second contact surface by the contact object, the contact area, the pressing force, and the amount of pressing, The tactile sense presentation system, wherein the control section controls the first driving section and the second driving section based on the output of the sensor.
  • the tactile presentation system according to (21) above further comprising a sensor for sensing shapes of the first contact surface and the second contact surface; The tactile sense presentation system, wherein the control section controls the first driving section and the second driving section based on the output of the sensor.
  • Tactile sense presentation system 100 200... Tactile sense presentation apparatus 101, 201... Holding part 102, 202... Contact part 103, 203... Peripheral part 104, 204... First drive part 105, 205... Second drive part 106, 206... Central portion 107, 207 Connection portion 108 Spacing portion 109 Bending portion 110 Regulating portion 160 Control portion 161 Contact sensor 162 Shape sensor 211 Lower film 231 Lifting portion 232 Distance sensor 233 Upper film

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Abstract

接触物に対して形状及び圧力分布が制御された高品位の触覚を提示するために、本技術に係る触覚提示装置は、接触部と、周辺部と、保持部と、第１の駆動部と、第２の駆動部とを具備する。接触部は、第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する。周辺部は、接続部によって中央部と接続されている。保持部は、接触部と周辺部を支持する。第１の駆動部は、中央部が保持部から離間する第１の方向と第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って中央部の保持部からの高さを変化させ、中央部の保持部からの高さに応じて中央部への第１の方向に沿った押圧力を変化させる。第２の駆動部は、第１の方向と第２の方向に沿って周辺部の保持部からの高さを変化させ、周辺部の保持部からの高さに応じて周辺部への第１の方向に沿った押圧力を変化させる。

Description

触覚提示装置及び触覚提示システム
　本技術は、ユーザに触覚を提示する触覚提示装置及び触覚提示システムに関する。
　ユーザに触覚を提示する触覚提示装置では、各種の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、行列状に配置された電極で電気粘性流体の粘性を変動させ、各電極に近接した位置に設けられた孔からの電気粘性流体の流出入を制御することにより、種々の形状を提示することが可能な形状提示装置が開示されている。
特開２０１９－２１２１６９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の構成では、形状提示面の変形量は電気粘性流体に印加された圧力によって規定されるため、形状提示面の形状と形状提示面から接触物（ユーザの指等）に対する押圧力を独立に制御することができない。このため、接触物が感知する圧力分布に違和感が生じるおそれがある。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、接触物に対して形状及び圧力分布が制御された高品位の触覚を提示することが可能な触覚提示装置及び触覚提示システムを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術に係る流体制御装置は、接触部と、周辺部と、保持部と、第１の駆動部と、第２の駆動部とを具備する。
　上記接触部は、第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、上記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する。
　上記周辺部は、上記接続部によって上記中央部と接続されている。
　上記保持部は、上記接触部と上記周辺部を支持する。
　上記第１の駆動部は、上記中央部が上記保持部から離間する第１の方向と上記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って上記中央部の上記保持部からの高さを変化させ、上記中央部の上記保持部からの高さに応じて上記中央部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる。
　上記第２の駆動部は、上記第１の方向と上記第２の方向に沿って上記周辺部の上記保持部からの高さを変化させ、上記周辺部の上記保持部からの高さに応じて上記周辺部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる。
　上記第１の駆動部と上記第２の駆動部の少なくとも一方は、流体の制御により上記中央部又は上記周辺部を駆動してもよい。
　上記第１の駆動部と上記第２の駆動部の両方は、流体の制御により上記中央部及び上記周辺部を駆動してもよい。
　上記第１の駆動部は、上記中央部への押圧力と、上記中央部の上記保持部からの高さが第１の相関となるように上記中央部を駆動し、
　上記第２の駆動部は、上記周辺部への押圧力と、前周辺部の上記保持部からの高さが上記第１の相関とは異なる第２の相関となるように上記周辺部を駆動してもよい。
　上記接続部は、上記中央部の近傍と上記周辺部の近傍で硬さが異なってもよい。
　上記接続部は、上記中央部の近傍が上記周辺部の近傍より硬くてもよい。
　上記接続部は、上記中央部の近傍と上記周辺部の近傍の厚みが異なってもよい。
　上記接続部は、上記中央部の近傍が上記周辺部の近傍より厚くてもよい。
　上記保持部は、上記周辺部に接触する側壁部を備え、
　上記周辺部及び上記側壁部の少なくとも一方は、上記接触部側への可撓性を有してもよい。
　上記触覚提示装置は、上記周辺部の外周から上記中央部に向かって延伸し、上記周辺部が離間した離間部を有してもよい。
　上記触覚提示装置は、上記周辺部の外周から上記中央部に向かって延伸し、上記周辺部が屈曲する屈曲部を有してもよい。
　上記第１の接触面と上記第２の接触面の少なくとも一部の領域は摩擦係数が０．３以上であってもよい。
　上記中央部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量は、上記周辺部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量より小さくてもよい。
　上記中央部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量は、上記周辺部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量より大きくてもよい。
　触覚提示装置。
　上記中央部及び上記周辺部の少なくとも一部は、折り畳み及び展開による変形が可能であってもよい。
　上記中央部は、外周側に上記接続部及び上記周辺部が存在しない周縁又は、外周側に上記周辺部が存在しない周縁を有してもよい。
　上記中央部と上記接続部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さず、上記接続部と上記周辺部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さなくてもよい。
　上記目的を達成するため、本技術に係る流体制御システムは、接触部と、周辺部と、保持部と、第１の駆動部と、第２の駆動部と、制御部を具備する。
　上記接触部は、第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、上記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する。
　上記周辺部は、上記接続部によって上記中央部と接続されている。
　上記保持部は、上記接触部と上記周辺部を支持する。
　上記第１の駆動部は、上記中央部が上記保持部から離間する第１の方向と上記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って上記中央部の上記保持部からの高さを変化させ、上記中央部の上記保持部からの高さに応じて上記中央部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる。
　上記第２の駆動部は、上記第１の方向と上記第２の方向に沿って上記周辺部の上記保持部からの高さを変化させ、上記周辺部の上記保持部からの高さに応じて上記周辺部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる。
　上記制御部は、上記第１の駆動部と上記第２の駆動部を独立に制御する。
　上記触覚提示システムは、接触物による上記第１の接触面及び上記第２の接触面への接触の有無、接触面積、押圧力及び押し込み量の少なくともいずれかをセンシングするセンサをさらに具備し、
　上記制御部は、上記センサの出力に基づいて上記第１の駆動部及び上記第２の駆動部を制御してもよい。
　上記触覚提示システムは、上記第１の接触面及び上記第２の接触面の形状をセンシングするセンサをさらに具備し、
　上記制御部は、上記センサの出力に基づいて上記第１の駆動部及び上記第２の駆動部を制御してもよい。
本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の平面図である。 上記触覚提示装置が備える接触部の断面図である。 上記触覚提示装置が備える第１駆動部による中央部の高さの変化を示す模式図である。 上記第１駆動部による中央部への押圧力の変化を示す模式図である。 上記第１駆動部による中央部の高さと押圧力の相関を示すグラフである。 上記第１駆動部の具体的構成を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第２駆動部による周辺部の高さの変化を示す模式図である。 上記第２駆動部による周辺部への押圧力の変化を示す模式図である。 上記第２駆動部による周辺部の高さと押圧力の相関を示すグラフである。 上記第２駆動部の具体的構成を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の接触面に接触する指を示す模式図である。 上記触覚提示装置の接触面に接触する指に対する接触面からの圧力を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える中央部及び周辺部の保持部からの高さと押圧力の相関を示すグラフである。 上記触覚提示装置の接触面に接触する指に対する、第１接触面及び第２接触面からの圧力の相関を示すグラフである。 上記触覚提示装置の、図１８の状態Ａにおける動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、図１８の状態Ｂにおける動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、図１８の状態Ｃにおける動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、図１８の状態Ｄにおける動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、図１８の状態Ｅにおける動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置において、第１接触面及び第２接触面からの圧力が図１８に示す相関を有する場合の、圧力差と接触面の形状の関係を示すグラフである。 上記触覚提示装置の接触面に接触する指に対する、第１接触面及び第２接触面からの圧力の相関を示すグラフである。 上記触覚提示装置において、第１接触面及び第２接触面からの圧力が図２５に示す相関を有する場合の、圧力差と接触面の形状の関係を示すグラフである。 上記触覚提示装置が備える中央部及び周辺部の保持部からの高さと押圧力の相関を示すグラフである。 上記触覚提示装置の接触面に接触する指に対する、第１接触面及び第２接触面からの圧力の相関を示すグラフである。 上記触覚提示装置において、第１接触面及び第２接触面からの圧力が図２７に示す相関を有する場合の、圧力差と接触面の形状の関係を示すグラフである。 比較例に係る触覚提示装置の模式図である。 比較例に係る触覚提示装置の接触面に接触する指に対する、接触面の高さと接触面からの圧力の相関を示すグラフである。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の、接続部の硬さが異なる部分を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、接続部の厚みを示す模式図である。 上記触覚提示装置の、接続部の厚みを示す模式図である。 上記触覚提示装置の、中央部と周辺部の可動量を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、中央部と周辺部の可動量を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、保持部の変形を示す模式図である。 上記触覚提示装置の、保持部の変形による収縮を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、離間部を備える触覚提示装置の模式図である。 上記触覚提示装置の接触面の変形を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、屈曲部を備える触覚提示装置の模式図である。 上記触覚提示装置の接触面の変形を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、規制部を備える触覚提示装置の模式図である。 上記触覚提示装置の、規制部の動作を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の、接触面の摩擦を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、周辺部が折り畳み及び展開による変形な形状を有する触覚提示装置の模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、周辺部及び中央部が折り畳み及び展開による変形な形状を有する触覚提示装置の模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、中央部が可撓性を有する触覚提示装置の模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 上記触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の断面図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 上記触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の断面図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置の平面形状を示す平面図である。 本技術の第１の実施形態に係る、第３駆動部及び第４駆動部を備える触覚提示装置の模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、第５駆動部及び第６駆動部を備える触覚提示装置の模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、触覚提示システムの模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、接触センサを備える触覚提示システムの模式図である。 上記触覚提示システムの動作を示すフローチャートである。 上記触覚提示システムの、接触センサの出力に基づく制御部の動作を示す模式図である。 本技術の第１の実施形態に係る、形状センサを備える触覚提示システムの模式図である。 上記触覚提示システムの動作を示すフローチャートである。 上記触覚提示システムが備える制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本技術の第２の実施形態に係る触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の平面図である。 上記触覚提示装置が備える上膜の断面図である。 上記触覚提示装置が備える昇降部の昇降を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第１駆動部を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第２駆動部を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える距離センサが検出する距離を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第１駆動部による上膜の変形を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第１駆動部による中央部の高さの変化を示す模式図である。 上記第１駆動部による中央部への押圧力の変化を示す模式図である。 上記触覚提示装置が備える第１駆動部及び第２駆動部による上膜の変形を示す模式図である。 上記第１駆動部及び第２駆動部による周辺部の高さの変化を示す模式図である。 上記第１駆動部及び第２駆動部による周辺部への押圧力の変化を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 本技術の第２の実施形態に係る、昇降部の形状が異なる触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。 本技術の第２の実施形態に係る、昇降部を有しない触覚提示装置の断面図である。 上記触覚提示装置の動作を示す模式図である。
　（第１の実施形態）
　本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置について説明する。
　［触覚提示装置の構成］
　本実施形態に係る触覚提示装置は、同触覚提示装置に接触する「接触物」に対して触覚を提示する。接触物は特に限定されないが、ユーザの指、手やその他の身体の部位とすることができる。
　図１は、本実施形態に係る触覚提示装置１００の断面図であり、図２は触覚提示装置１００の平面図である。なお、本開示において相互に直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。図１及び図２に示すように、触覚提示装置１００は、保持部１０１、接触部１０２、周辺部１０３、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５を備える。
　保持部１０１は、接触部１０２及び周辺部１０３を支持する。保持部１０１は、図１に示すように底部１０１ａ及び側壁部１０１ｂを有する。底部１０１ａは平板形状であり、Ｘ－Ｙ平面に平行な底面１０１ｃを有する。側壁部１０１ｂは底面１０１ｃの周縁から底面１０１ｃに垂直な方向に沿って設けられ、図２に示すように周辺部１０３の外周を囲む筒状形状を有し、周辺部１０３に接触する。なお、側壁部１０１ｂは必ずしも設けられなくてもよい。保持部１０１の材料は特に限定されず、合成樹脂あるいは金属等からなるものとすることができる。
　接触部１０２は、接触物が接触する部分である。図３は接触部１０２を示す断面図である。同図に示すように接触部１０２は、中央部１０６及び接続部１０７を備える。
　中央部１０６は、底面１０１ｃとは反対側の表面である第１接触面１０６ａを有する。第１接触面１０６ａはＸ－Ｙ平面に平行な平面とすることができるが、曲面であってもよい。中央部１０６は、図２に示すように、Ｚ方向から見て円形形状を有するものとすることができる。中央部１０６は後述するように、第１駆動部１０４によって駆動される。中央部１０６の材料は特に限定されず、合成樹脂あるいは金属等からなるものとすることができる。
　接続部１０７は、中央部１０６と周辺部１０３を接続し、底面１０１ｃとは反対側の表面である第２接触面１０７ａを有する。第２接触面１０７ａは第１接触面１０６ａと連続した面であり、第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａの境界には段差が存在せず、第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａは滑らかに接続されている。以下、第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａを合わせて接触面Ｍとする。接続部１０７は、図２に示すように、Ｚ方向から見て中央部１０６の外周を囲む円環形状を有するものとすることができる。接続部１０７は可撓性を有し、例えば合成樹脂や布等からなるものとすることができる。特に接続部１０７は、エラストマー等の弾性変形可能な材料からなるものが好適である。
　なお、第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａを区別するため、中央部１０６の特性を接続部１０７と異なるようにしてもよい。具体的には第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａは色や反射特性等の見え方が異なるようにしてもよく、突出または窪んだ形のように形状が異なるようにしてもよい。さらに第１接触面１０６ａと第２接触面１０７ａは、微細形状や摩擦係数等の表面性状が異なるようにしてもよい。
　周辺部１０３は、図１に示すようにＺ方向に平行な断面において接触部１０２を挟み、接続部１０７によって中央部１０６と接続されている。周辺部１０３の、底面１０１ｃとは反対側の表面を表面１０３ａとする。周辺部１０３は、図２に示すように、Ｚ方向から見て接続部１０７を囲む円環形状を有するものとすることができる。周辺部１０３は後述するように、第２駆動部１０５によって駆動される。
　第１駆動部１０４は、中央部１０６を駆動し、中央部１０６の保持部１０１からの高さと、中央部１０６への押圧力を変化させる。図４は、中央部１０６の高さの変化を示す模式図である。同図に示すように第１駆動部１０４は、中央部１０６が保持部１０１から離間する方向と中央部１０６が保持部１０１に接近する方向に中央部１０６を移動させる。以下、中央部１０６が保持部１０１から離間する方向（＋Ｚ方向）を第１方向Ｄ１とし、中央部１０６が保持部１０１に接近する方向（－Ｚ方向）を第２方向Ｄ２とする。
　また、中央部１０６の保持部１０１からの高さをＨｃとし、図４に示すように中央部１０６が保持部１０１に接近している状態の中央部１０６の高さを高さＨｃ１、中央部１０６が保持部１０１から離間している状態の中央部１０６の高さを高さＨｃ２とする。このように、第１駆動部１０４は第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿って中央部１０６の保持部１０１からの高さを変化させる。
　図５は、中央部１０６への押圧力の変化を示す模式図である。以下、第１駆動部１０４による第１方向Ｄ１に沿った中央部１０６への押圧力を押圧力Ｆｃする。図５に示すように、中央部１０６の高さが低い場合の、第１方向Ｄ１に沿った中央部１０６への押圧力を押圧力Ｆｃ１とする。また、中央部１０６の高さが高い場合の、第１方向Ｄ１に沿った中央部１０６への押圧力を押圧力Ｆｃ２とする。なお、押圧力Ｆｃは、中央部１０６に何も接触していない場合、後述する封止膜やバネ等による抵抗力と釣り合い、中央部１０６は静止する。また、中央部１０６が接触物（ユーザの指等）により押圧される場合、押圧力Ｆｃは抵抗力及び接触物による押圧力とつり合い、中央部１０６は静止する。
　図６は、中央部１０６の保持部１０１からの高さＨｃと、中央部１０６への押圧力Ｆｃの関係の一例を示すグラフである。同図に示すように押圧力Ｆｃは高さＨｃに応じて変化し、高さＨｃと押圧力Ｆｃは一定の相関を有する。なお、図６に示す相関では高さＨｃが増加すると押圧力Ｆｃが増加する正の相関となっているが、高さＨｃが増加すると押圧力Ｆｃが減少する負の相関であってもよい。このように第１駆動部１０４は、中央部１０６の高さＨｃに応じて中央部１０６への押圧力Ｆｃを変化させる。
　図７は、第１駆動部１０４の具体的構成の例を示す模式図である。同図に示すように、第１駆動部１０４は、封止膜１１１、流体１１２及び第１駆動源１１３を備える流体制御機構とすることができる。第１駆動源１１３はポンプ等の流体の制御が可能な流体制御装置であり、封止膜１１１内における流体１１２の量及び圧力を制御する。これにより、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように封止膜１１１が膨張あるいは収縮し、中央部１０６を駆動する。なお、流体１１２は例えば空気、窒素ガス、水、磁性流体又は電気粘性（ＥＲ：Electro Rheological）流体とすることができる。
　また、第１駆動部１０４は上記のような流体制御機構に限られず、中央部１０６の高さと中央部１０６への押圧力を、相関を持たせながら変化させることが可能なものであればよい。例えば、第１駆動部１０４は、誘電エラストマーによる駆動機構、モーターとバネを組み合わせた駆動機構又はモーターと弾性体を組み合わせた駆動機構等とすることも可能である。例えば、図６に示すような中央部１０６の正の相関は流体圧力等を利用した駆動機構で実現可能であり、負の相関はバネ等を利用した駆動機構で実現可能である。
　第２駆動部１０５は、周辺部１０３を駆動し、周辺部１０３の保持部１０１からの高さと、周辺部１０３への押圧力を変化させる。図８は、周辺部１０３の高さの変化を示す模式図である。同図に示すように第２駆動部１０５は、周辺部１０３が保持部１０１から離間する方向と周辺部１０３が保持部１０１に接近する方向に周辺部１０３を移動させる。具体的には、同図に示すように第２駆動部１０５は、上記第１方向Ｄ１（＋Ｚ方向）と上記第２方向Ｄ２（－Ｚ方向）に沿って周辺部１０３を移動させる。
　以下、周辺部１０３の保持部１０１からの高さをＨｓとし、図８に示すように周辺部１０３が保持部１０１に接近している状態の周辺部１０３の高さを高さＨｓ１、周辺部１０３が保持部１０１から離間している状態の周辺部１０３の高さを高さＨｓ２とする。このように、第２駆動部１０５は第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿って周辺部１０３の保持部１０１からの高さを変化させる。
　図９は、周辺部１０３への押圧力の変化を示す模式図である。以下、第２駆動部１０５による第１方向Ｄ１に沿った周辺部１０３への押圧力を押圧力Ｆｓする。図９に示すように、周辺部１０３の高さが低い場合の、第１方向Ｄ１に沿った周辺部１０３への押圧力を押圧力Ｆｓ１とする。また、周辺部１０３の高さが高い場合の、第１方向Ｄ１に沿った周辺部１０３への押圧力を押圧力Ｆｓ２とする。なお、押圧力Ｆｓは後述する封止膜やバネによる抵抗力と釣り合い、周辺部１０３は静止する。
　図１０は、周辺部１０３の保持部１０１からの高さＨｓと、周辺部１０３への押圧力Ｆｓの関係の一例を示すグラフである。同図に示すように押圧力Ｆｓは高さＨｓに応じて変化し、高さＨｓと押圧力Ｆｓは一定の相関を有する。なお、図１０に示す相関では高さＨｓが増加すると押圧力Ｆｓが増加する正の相関となっているが、高さＨｓが増加すると押圧力Ｆｓが減少する負の相関であってもよい。このように第２駆動部１０５は、周辺部１０３の高さＨｓに応じて周辺部１０３への押圧力Ｆｓを変化させる。
　図１１は、第２駆動部１０５の具体的構成の例を示す模式図である。同図に示すように、第２駆動部１０５は、封止膜１２１、流体１２２及び第２駆動源１２３を備える流体制御機構とすることができる。第２駆動部１０５はポンプ等の流体の制御が可能な流体制御装置であり、封止膜１２１内における流体１２２の量及び圧力を制御する。これにより、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように封止膜１２１が膨張あるいは収縮し、周辺部１０３を駆動する。なお、流体１２２は例えば空気、窒素ガス、水、磁性流体又は電気粘性（ＥＲ：Electro Rheological）流体とすることができる。
　また、第２駆動部１０５は上記のような流体制御装置に限られず、周辺部１０３の高さと周辺部１０３への押圧力を、相関を持たせながら変化させることが可能なものであればよい。例えば、第２駆動部１０５は、誘電エラストマーによる駆動機構、モーターとバネを組み合わせた駆動機構又はモーターと弾性体を組み合わせた駆動機構等とすることも可能である。例えば、図１０に示すような周辺部１０３の正の相関は流体圧力等を利用した駆動機構で実現可能であり、負の相関はバネ等を利用した駆動機構で実現可能である。
　なお、第１駆動部１０４と第２駆動部１０５は同種の駆動機構であってもよく、異種の駆動機構であってもよい。例えば、第１駆動部１０４と第２駆動部１０５はいずれか一方が流体制御機構であり、他方は他の駆動機構であってもよく、両方が流体制御機構であってもよい。また、中央部１０６の高さＨｃと押圧力Ｆｃの相関関係（図６）と、周辺部１０３の高さＨｓと押圧力Ｆｓの相関関係（図１０）は同一であってもよく、異なってもよいが、後述するように異なっている方が好適である。
　［触覚提示装置の動作］
　触覚提示装置１００の動作について説明する。図１２乃至図１４は触覚提示装置１００の動作を示す模式図である。触覚提示装置１００は、上述のように中央部１０６の高さＨｃと周辺部１０３の高さＨｓをそれぞれ変化させることが可能である。
　図１２は、中央部１０６の高さの変化を示す模式図である。図１２（ａ)は中央部１０６と周辺部１０３が共に高い状態を示す。この状態から図１２（ｂ）及び(ｃ)に示すように中央部１０６の高さを低くすると、接続部１０７は中央部１０６に追随して変形する。これにより、接触面Ｍは凹形状を形成する。また、図１２(ｃ）の状態から中央部１０６の高さを高くすると図１２（ｂ）及び（ａ）の状態とすることができる。
　図１３は、周辺部１０３の高さの変化を示す模式図である。図１３（ａ)は中央部１０６と周辺部１０３が共に高い状態を示す。この状態から図１３（ｂ）及び(ｃ)に示すように周辺部１０３の高さを低くすると、接続部１０７は中央部１０６に追随して変形する。これにより、接触面Ｍは凸形状を形成する。また、図１３(ｃ）の状態から周辺部１０３の高さを高くすると図１３（ｂ）及び（ａ）の状態とすることができる。
　図１４は、周辺部１０３と中央部１０６の高さの変化を示す模式図である。触覚提示装置１００は、図１４（ａ)～（ｃ）に示すように、周辺部１０３と中央部１０６の高さを共に変化させることも可能であり、例えば図１４（ｂ）に示すように接触面Ｍを平坦面とすることもできる。また、触覚提示装置１００は、図１２乃至図１４に示す各種状態の他にも周辺部１０３と中央部１０６の高さをそれぞれ独立して変化させることで接触面Ｍを各種形状とすることが可能である。
　さらに、触覚提示装置１００は、上述のように中央部１０６への押圧力Ｆｃと周辺部１０３への押圧力Ｆｓをそれぞれ変化させることができる。押圧力Ｆｃは中央部１０６の高さＨｃと相関（図６）を有し、押圧力Ｆｓは周辺部１０３の高さＨｓと相関(図１０）を有するため、中央部１０６及び周辺部１０３の高さによって押圧力Ｆｃと押圧力Ｆｓをそれぞれ規定することができる。
　［触覚提示装置による効果］
　触覚提示装置１００による効果について説明する。上記のように触覚提示装置１００は、周辺部１０３と中央部１０６の高さを変化させることにより、接触面Ｍの形状を制御することが可能である。図１５は、接触面Ｍに接触するユーザの指Ｙを示す模式図である。図１５（ａ)及び（ｂ）に示すように、触覚提示装置１００は、接触面Ｍに触れるユーザに接触面Ｍの形状やその変化を提示することができ、指Ｙに対する接触面Ｍの接触面積を制御することも可能である。
　さらに、触覚提示装置１００は、中央部１０６及び周辺部１０３の押圧力をそれぞれ変化させることができる。図１６は、中央部１０６への押圧力Ｆｃ及び周辺部１０３への押圧力Ｆｓと、指Ｙが接触面Ｍから受ける圧力を示す模式図である。図１６（ａ)及び（ｂ）において、指Ｙが第１接触面１０６ａから受ける圧力を圧力Ｐ１、第２接触面１０７ａから受ける圧力を圧力Ｐ２とする。上記のように、押圧力Ｆｃは中央部１０６の高さＨｃによって規定され、押圧力Ｆｓは周辺部１０３の高さＨｓによって規定されるため、接触面Ｍの形状に応じて圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２は変化する。
　これにより、中央部１０６と周辺部１０３の高さの和が接触部１０２による反力（圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の和）と相関を持ち、中央部１０６と周辺部１０３の高さの差が接触面積に相関を持つ。したがって、指Ｙと接触面Ｍの接触面積を制御しながら、接触部１０２の反力（圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の和）を変化させることができる。また、指Ｙと接触面Ｍの接触面積を制御しながら接触面Ｍの保持部１０１からの高さを変化させることができる。
　[中央部と周辺部の相関の差異について]
　上記のように、触覚提示装置１００では、第１駆動部１０４により中央部１０６の高さＨｃと押圧力Ｆｃは一定の相関（図６参照）を有し、第２駆動部１０５により周辺部１０３の高さＨｓと押圧力Ｆｓは一定の相関（図１０参照）を有する。この中央部１０６の相関と周辺部１０３の相関を異なるものとすることにより、接触面Ｍの圧力分布を均一とすることが可能となる。
　図１７は、中央部１０６の高さＨｃと押圧力Ｆｃの相関と、周辺部１０３の高さＨｃと押圧力Ｆｃの相関を示すグラフである。同図に示すように、中央部１０６の相関と周辺部１０３の相関は押圧力の変化量に対して高さの変化量が相違しており、即ち中央部１０６の相関と周辺部１０３の相関は相違している。
　図１８は、中央部１０６と周辺部１０３の相関が図１７に示すように相違する場合の、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の変化を示すグラフである。中央部１０６と周辺部１０３の相関が相違する場合、図１８に示すように、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の相関も相違する。図１９乃至図２３は、指Ｙに対する圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２の変化を示す模式図である。
　図１９は、図１８における状態Ａの圧力Ｐ１を示し、図２０は、図１９における状態Ｂの圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２を示す。以下、同様に、図２１は状態Ｃ、図２２は状態Ｄ、図２３は状態Ｅの圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２をそれぞれ示す。図１９乃至図２３に示すように、中央部１０６及び周辺部１０３の高さと押圧力（押圧力Ｆｃ及び押圧力Ｆｓ）が変化することにより、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２も変化し、圧力Ｐ１の相関と圧力Ｐ２の相関は相違する。
　図２４は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２が図１８に示す相関を有する場合の、圧力差△Ｐと接触面Ｍの形状の関係を示すグラフである。圧力差△Ｐは圧力Ｐ２と圧力Ｐ１の差（圧力Ｐ２－圧力Ｐ１）である。同図において範囲Ｌ１は、触覚提示装置１００が提示可能な接触面Ｍの形状と圧力差△Ｐの範囲である。また、範囲Ｌ２は範囲Ｌ１のうち、圧力差△Ｐが小さい範囲であり、範囲Ｌ２内であれば、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２を同等としながら、接触面Ｍの形状を変化させることが可能となる。
　図２５は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の相関が同一の場合の、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の変化を示すグラフである。図２６は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２が図２５に示す相関を有する場合の、圧力差△Ｐ（圧力Ｐ２－圧力Ｐ１）と接触面Ｍの形状の関係を示すグラフである。同図においても範囲Ｌ１は、触覚提示装置１００が提示可能な接触面Ｍと圧力差△Ｐの範囲であり、範囲Ｌ２は範囲Ｌ１のうち、圧力差△Ｐが小さい範囲である。この場合、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２を同等としようとすると、接触面Ｍの形状を変化させることはほとんどできない。これに対して図１７に示すように、中央部１０６と周辺部１０３の相関を相違させることにより、図２４に示すように圧力Ｐ１と圧力Ｐ２を同等としながら、一定範囲で接触面Ｍの形状を変化させることが可能となる。
　なお、図１７では中央部１０６の高さＨｃと押圧力Ｆｃの相関と、周辺部１０３の高さＨｃと押圧力Ｆｃの相関が共に正の相関である場合を示すが、中央部１０６の相関と周辺部１０３の相関の少なくともいずれか一方は負の相関を有するものであってもよい。図２７は中央部１０６の高さＨｃと押圧力Ｆｃが負の相関を有し、周辺部１０３の高さＨｓと押圧力Ｆｓが正の相関を有する場合の高さと押圧力の関係を示すグラフである。
　図２８は、中央部１０６と周辺部１０３の相関が図２７に示す相関を有する場合の、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の変化を示すグラフである。また、図２９は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２が図２８に示す相関を有する場合の、圧力差△Ｐ（圧力Ｐ２－圧力Ｐ１）と接触面Ｍの形状の関係を示すグラフである。同図においても範囲Ｌ１は、触覚提示装置１００が提示可能な接触面Ｍと圧力差△Ｐの範囲であり、範囲Ｌ２は範囲Ｌ１のうち、圧力差△Ｐが小さい範囲である。このように、中央部１０６が負の相関を有し、周辺部１０３が正の相関を有する場合も、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２を同等としながら、一定範囲で接触面Ｍの形状を変化させることが可能となる。反対に中央部１０６が正の相関を有し、周辺部１０３が負の相関を有する場合も同様に、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２を同等としながら、一定範囲で接触面Ｍの形状を変化させることが可能となる。
　図３０は比較として、支持部３０１上に膨出部３０２を設けた触覚提示装置３００を示す模式図である。膨出部３０２は指Ｙの周囲が接触する領域に設けられており、空気圧等により膨張及び収縮が可能に構成されている。指Ｙの中央が接触する領域には膨出部３０２は設けられず、指Ｙの中央部は支持部３０１に当接する。
　図３１は、指Ｙが支持部３０１から受ける圧力Ｒ１と膨出部３０２から受ける圧力Ｒ２の変化を示す模式図である。指Ｙが支持部３０１及び膨出部３０２に押圧されると、指Ｙの中央は指Ｙの押圧力に応じて、支持部３０１から一定の圧力Ｒ１を受ける。膨出部３０２が膨張すると、膨出部３０２の高さが増加するにつれて膨出部３０２の内圧が上昇するため、膨出部３０２から受ける圧力Ｒ２は次第に上昇する。
　このため、図３１において膨出部３０２の高さが高さＨｂ１である場合、圧力Ｒ２は圧力Ｒ１との圧力差△Ｒ１を有する。また、膨出部３０２の高さが高さＨｂ２である場合、圧力Ｒ２は圧力Ｒ１との圧力差△Ｒ２を有する。これにより、膨出部３０２の高さが低い（高さＨｂ１）場合は支持部３０１から受ける圧力の方が大きく、膨出部３０２の高さが高い（高さＨｂ２）場合は膨出部３０２から受ける圧力の方が大きくなる。したがって、膨出部３０２の形状に応じて指Ｙは中央と周囲で受ける圧力が異なり、圧力分布が不均一となる。これに対して、本技術に係る触覚提示装置１００では、図２４及び図２９に示すように、圧力分布を均一としたままで接触面Ｍの形状を変化させることが可能であり、接触面Ｍの形状に応じた自然な圧力分布をユーザに提示することができる。
　[触覚提示装置の各種構成について]
　触覚提示装置１００の構成は上述のものに限られず、以下のような構成とすることも可能である。
　（接続部について）
　図３２は、触覚提示装置１００の他の構成を示す模式図である。図３２に示すように接続部１０７は、中央部１０６の近傍である第１部分１０７ｂと周辺部１０３の近傍である第２部分１０７ｃを有する。ここで、第１部分１０７ｂと第２部分１０７ｂは硬さが異なるものとすることができる。なお、接続部１０７の硬さは、ショア硬度、アスカーＣ、ヤング率又はデュロメーター等の、硬さを表すいずれの物性値で規定されるものであってもよい。
　第１部分１０７ｂと第２部分１０７ｂの硬さを異なるものとすることにより、接触面Ｍの形状を調整することが可能である。特に第１部分１０７ｂが第２部分１０７ｃより硬い場合、接触面Ｍの曲率が滑らか（変曲点が生じない）となり、自然な接触感を実現可能であるため、好適である。なお、接続部１０７のうち、第１部分１０７ｂと第２部分１０７ｂの間の部分は、第１部分１０７ｂの硬さと第２部分１０７ｃの硬さの中間の硬さを有するものとすることができ、第１部分１０７ｂと第２部分１０７ｃの間で、硬さが次第に変化するものであってもよく、段階的に変化するものであってもよい。
　また、図３３及び図３４に示すように、接続部１０７は厚みが異なるものであってもよい。これらの図に示すように、中央部１０６の近傍の接続部１０７の厚みを厚みＴ１とし、周辺部１０３の近傍の接続部１０７の厚みを厚みＴ２とすると、厚みＴ１と厚みＴ２は異なるものとすることができる。これにより、接触面Ｍの形状を調整することが可能である。特に図３３に示すように厚みＴ１が厚みＴ２より大きい場合、接触面Ｍの曲率が滑らか（変曲点が生じない）となり、自然な接触感を実現可能であるため、好適である。また、図３４に示すように厚みＴ２を厚みＴ１より大きくすることも可能である。
　（周辺部及び中央部の可動量について）
　触覚提示装置１００は、中央部１０６と周辺部１０３の可動量が異なるものとすることができる。図３５及び図３６は中央部１０６の可動量Ｋ１と周辺部１０３の可動量Ｋ２を示す模式図である。なお、中央部１０６の可動量Ｋ１は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２（図４参照）に沿った、接触面１０６ａのとり得る最大の移動距離であり、周辺部１０３の可動量Ｋ２は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２（図８参照）に沿った、表面１０３ａのとり得る最大の移動距離である。
　触覚提示装置１００では、図３５に示すように、可動量Ｋ２が可動量Ｋ１より大きいものとすることができる。可動量Ｋ２が可動量Ｋ１より大きい場合、接触面Ｍの凹凸形状の実現可能範囲を大きくすることが可能である。また、触覚提示装置１００では、図３６に示すように、可動量Ｋ１が可動量Ｋ２より大きいものとすることができる。可動量Ｋ１が可動量Ｋ２より大きい場合、側壁部１０１ｂの高さを低くし、触覚提示装置１００の外周部を低背化することが可能である。
　（周辺部及び保持部の可撓性について）
　触覚提示装置１００は、周辺部１０３及び側壁部１０１ｂのうち少なくとも一方が、接触部１０２側への可撓性を有するものとすることができる。図３７は側壁部１０１ｂが可撓性を有する例である。同図に示すように、側壁部１０１ｂが可撓性を有すると、接触物からの押圧力や摩擦力により、周辺部１０３が内側へ撓み、接触面Ｍと接触物の接触面積をさらに増加させることができる。また、周辺部１０３が可撓性を有する場合も同様に、周辺部１０３が内側へ撓み、接触面Ｍと接触物の接触面積をさらに増加させることができる。
　ここで、周辺部１０３及び側壁部１０１ｂのうち少なくとも一方が可撓性を有する場合、不均一な形状が発生し得る。図３８は、周辺部１０３及び側壁部１０１ｂの変形を示す模式図である。図３８（ａ）に示す状態から周辺部１０３が内側へ撓むと、通常では図３８（ｂ）に示すように、周辺部１０３の外周長さが収縮する。この際、接触物から受ける力が不均等であると、図３８（ｃ）に示すように意図しない不均一な変形が発生し得る。この不均一な変形は以下のようにして防止することができる。
　触覚提示装置１００は離間部を備えるものとすることができる。図３９は離間部１０８を備える触覚提示装置１００の模式図である。離間部１０８は、周辺部１０３の外周から中央部１０６に向かって延伸し、周辺部１０３が離間した部分である。なお、離間部１０８は、図３９に示すように接続部１０７も部分的に離間していてもよい。離間部１０８は、周辺部１０３の外周において等間隔に配置されるものが好適である。
　図４０は、離間部１０８を備える触覚提示装置１００における接触面Ｍの形状変化を示す模式図である。図４０（ａ）は平坦形状の接触面Ｍを示し、図４０（ｂ）は凹形状の接触面Ｍ、図４０（ｃ）は凸形状の接触面Ｍを示す。図４０に示すように、周辺部１０３の外周に離間部１０８を設けることにより、収縮時（図３８参照）において離間部１０８の幅が縮まり、図３８（ｂ）に示すように均等に収縮させることができる。
　また、触覚提示装置１００は屈曲部を備えるものとすることができる。図４１は屈曲部１０９を備える触覚提示装置１００の模式図である。屈曲部１０９は、周辺部１０３の外周から中央部１０６に向かって延伸し、周辺部１０３が屈曲を生じる部分である。屈曲部１０９は、他の周辺部１０３に比べてヤング率が低い、又は厚みが薄い等により、屈曲を生じやすく形成されている。なお、屈曲部１０９は、図４１に示すように接続部１０７にも部分的に形成されていてもよい。屈曲部１０９は、周辺部１０３の外周において等間隔に配置されるものが好適である。
　図４２は、屈曲部１０９を備える触覚提示装置１００における接触面Ｍの形状変化を示す模式図である。図４２（ａ）は平坦形状の接触面Ｍを示し、図４２（ｂ）は凹形状の接触面Ｍ、図４２（ｃ）は凸形状の接触面Ｍを示す。図４２に示すように、周辺部１０３の外周に屈曲部１０９を設けることにより、収縮時（図３８参照）において屈曲部１０９が屈曲し、図３８（ｂ）に示すように均等に収縮させることができる。
　また、触覚提示装置１００は規制部を備えるものとすることができる。図４３は規制部１１０を備える触覚提示装置１００の平面図であり、図４４はこの触覚提示装置１００の動作を示す模式図である。規制部１１０は、周辺部１０３と接続部１０７に接合され、周辺部１０３より硬い部材である。具体的には規制部１１０は周辺部１０３より高いヤング率を有するものとすることができる。図４４に示すように、接触面Ｍの変形に対して規制部１１０が形状を保つことで、周方向の過剰な収縮を防止し、図３８（ｂ）に示すように均等に収縮させることができる。なお、規制部１１０は周辺部１０３と接続部１０７の少なくとも一方に接合されるものであってもよい。
　（接触面の摩擦係数について）
　触覚提示装置１００が備える接触面Ｍ（第１接触面１０６ａ及び第２接触面１０７ａ）は、少なくとも一部が摩擦係数０．３以上の領域を有するものが好適である。図４５は接触面Ｍと指Ｙを示す模式図である。同図に示すように、接触面Ｍが摩擦係数０．３以上の領域を有すると、接触面Ｍが指Ｙから受ける摩擦力（黒矢印）により、接続部１０７が指Ｙから受ける力が大きくなり、指Ｙに接して変形しやすくなるためである。なお、接触面Ｍの摩擦係数は、中央部１０６と接続部１０７の素材を細かい凹凸のある素材や滑らかでタック性の高い素材等にすることにより、０．３以上とすることができる。
　（周辺部及び中央部の折りたたみ構造について）
　触覚提示装置１００において、周辺部１０３及び中央部１０６の少なくともいずれか一方は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２（図４参照）に対して折り畳み及び展開による変形が可能なものであってもよい。折り畳み及び展開による変形な形状としては蛇腹形状が挙げられる。図４６は周辺部１０３が折り畳み及び展開による変形な形状を有する触覚提示装置１００の例であり、図４７は周辺部１０３及び中央部１０６が折り畳み及び展開による変形な形状を有する触覚提示装置１００の例である。周辺部１０３又は中央部１０６を折り畳み及び展開による変形が可能な構造とすることにより、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５が発生させる力が小さくても、接触面Ｍに大変形を発生させることが可能である。
　（中央部の可撓性について）
　触覚提示装置１００において中央部１０６は可撓性を有してもよい。図４８は中央部１０６が可撓性を有する触覚提示装置１００を示す模式図である。同図に示すように中央部１０６が可撓性を有する場合、中央部１０６は接続部１０７から引張力を受け、第１接触面１０６ａが凹面又は凸面となるように変形する。これにより、接触面Ｍの凹凸形状の実現可能範囲を大きくすることが可能である。
　（触覚提示装置の平面形状について１）
　触覚提示装置１００は、図２に示すように、Ｚ方向から見て中央部１０６の周縁を接続部１０７が囲み、接続部１０７の周縁を周辺部１０３が囲むものすることができる。また、触覚提示装置１００は、以下のような構成を有するものであってもよい。図４９は、触覚提示装置１００の他の構成を示す平面図である。同図に示すように、中央部１０６は、外周側に接続部１０７及び周辺部１０３が存在しない周縁Ｈを有する。図５０及び図５１は、この触覚提示装置１００において接触面Ｍに指Ｙを接触させた状態を示す模式図である。
　また、図５２は、触覚提示装置１００の他の構成を示す平面図である。同図に示すように、中央部１０６は、外周側に接続部１０７及び周辺部１０３が存在しない２つの周縁Ｈを有する。図５３及び図５４は、この触覚提示装置１００において接触面Ｍに指Ｙを接触させた状態を示す模式図である。これらの図に示すように、周縁Ｈにおいて側壁部１０１ｂが不要となるため、指Ｙが水平に近い角度で接触する場合においても、指Ｙの根本まで押し下げることができ、指Ｙの根本に側壁部１０１ｂによる不要な触感を生じさせないようにすることが可能である。
　なお、触覚提示装置１００は周縁Ｈに替えて、外周側に接続部１０７のみが存在し、周辺部１０３が存在しない辺を有するものであってもよい。この場合も図４９及び図５２の構成と同様に、側壁部１０１ｂによる不要な触感を生じさせないようにすることができる。
　（触覚提示装置の平面形状について２）
　触覚提示装置１００では、接触部１０２及び周辺部１０３は各種形状を有するものとすることができる。図５５乃至図５８は、接触部１０２及び周辺部１０３の各種形状を示す模式図である。これらの図において、中央部１０６と接続部１０７の境界線を境界線Ｇ１として示し、接続部１０７と周辺部１０３の境界を境界線Ｇ２として示す。この境界線Ｇ１及び境界線Ｇ２は、曲率半径１ｍｍ未満の角を有しないものが好適である。曲率半径１ｍｍ未満の角を有しない場合、触感として目立つノイズが低減でき、変形による応力集中が無いので耐久性も優れるためである。なお、接触部１０２及び周辺部１０３は図５５乃至図５８に示す形状以外の形状とすることも可能である。
　（駆動機構の構成）
　上述のように触覚提示装置１００は、中央部１０６を駆動する第１駆動部１０４と周辺部１０３を駆動する第２駆動部１０５を有するものとすることができる。ここで、中央部１０６と周辺部１０３の駆動部は以下の様な構成とすることも可能である。図５９は、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５に替えて第３駆動部１５１及び第４駆動部１５２を備える触覚提示装置１００の模式図である。同図に示すように、第３駆動部１５１は、保持部１０１に固定され、中央部１０６を駆動する。また、第４駆動部１５２は中央部１０６に固定され、周辺部１０３を駆動する。
　これにより、中央部１０６は第３駆動部１５１によって駆動され、周辺部１０３は第３駆動部１５１及び第４駆動部１５２によって駆動される。この場合、第３駆動部１５１が第１駆動部１０４と同様に機能し、中央部１０６の高さＨｃ（図４参照）を変化させ、かつ高さＨｃに応じて押圧力Ｆｃ（図５参照）を変化させるものとすることができる。また、第３駆動部１５１及び第４駆動部１５２が第２駆動部１０５と同様に機能し、周辺部１０３の高さＨｓ（図８参照）を変化させ、かつ高さＨｓに応じて押圧力Ｆｓ（図９参照）を変化させるものとすることができる。
　さらに、図６０は、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５に替えて第５駆動部１５３及び第６駆動部１５４を備える触覚提示装置１００の模式図である。同図に示すように、第５駆動部１５３は、保持部１０１に固定され、周辺部１０３を駆動する。また、第６駆動部１５４は周辺部１０３に固定され、中央部１０６を駆動する。
　これにより、周辺部１０３は第５駆動部１５３によって駆動され、中央部１０６は第５駆動部１５３及び第６駆動部１５４によって駆動される。この場合、第５駆動部１５３及び第６駆動部１５４が第１駆動部１０４と同様に機能し、中央部１０６の高さＨｃ（図４参照）を変化させ、かつ高さＨｃに応じて押圧力Ｆｃ（図５参照）を変化させるものとすることができる。また、第５駆動部１５３が第２駆動部１０５と同様に機能し、周辺部１０３の高さＨｓ（図８参照）を変化させ、かつ高さＨｓに応じて押圧力Ｆｓ（図９参照）を変化させるものとすることができる。
　［触覚提示システムの構成］
　本実施形態に係る触覚提示システムについて説明する。
　図６１は、本実施形態に係る触覚提示システム１０の模式図である。同図に示すように、触覚提示システム１０は、触覚提示装置１００及び制御部１６０を備える。制御部１６０は、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５と接続され、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５を独立に制御する。具体的には、制御部１６０は、触覚提示を含むコンテンツを提供する情報処理装置等からユーザに提示する触覚についての指示を受けると、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５をそれぞれ制御し、上記のように接触面Ｍの形状及び接触物に対する圧力を規定する。
　触覚提示システム１０は、接触センサを備えるものであってもよい。図６２は接触センサ１６１を備える触覚提示システム１０の模式図である。接触センサ１６１は、接触物による接触面Ｍへの接触の有無、接触面積、押圧力及び押し込み量の少なくともいずれかをセンシングするセンサであり、具体的には圧力センサ、面圧センサ、力センサ、カメラ(光学センサ)又は導電センサ等である。接触センサ１６１は制御部１６０と接続され、センシング結果を制御部１６０に供給する。
　図６３は接触センサ１６１を備える触覚提示システム１０の動作を示すフローチャートである。接触センサ１６１は接触面Ｍへの接触の有無、接触面積、押圧力及び押し込み量の少なくともいずれかをセンシングし、センシング結果を含む接触関連情報を生成する（Ｓｔ１０１）。接触センサ１６１が接触関連情報を制御部１６０に供給すると、制御部１６０は接触関連情報に基づいて接触面Ｍの変形が必要か否かを判定する（Ｓｔ１０２）。変形が必要な場合、制御部１６０は第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５をそれぞれ駆動し、接触面Ｍを変形させる（Ｓｔ１０３）。
　図６４は、接触センサ１６１の出力に基づく制御部１６０の動作の例であり、接触面Ｍの押し込み量に対する接触面積の変化を示すグラフである。同図に示すように、制御部１６０は、接触センサ１６１の出力に応じて接触面Ｍを変形させることで、押し込み量に関する接触面積の変化やＵＩ（User Interface）の入力フィードバックとして用いることが可能である。
　触覚提示システム１０は、形状センサを備えるものであってもよい。図６５は形状センサ１６２を備える触覚提示システム１０の模式図である。形状センサ１６２は、接触面Ｍの形状をセンシングするセンサであり、具体的にはカメラ(光学センサ)又は曲げセンサ等である。形状センサ１６２は制御部１６０と接続され、センシング結果を制御部１６０に供給する。
　図６６は形状センサ１６２を備える触覚提示システム１０の動作を示すフローチャートである。形状センサ１６２は接触面Ｍの形状をセンシングし、センシング結果を含む形状関連情報を生成する（Ｓｔ１１１）。形状センサ１６２が形状関連情報を制御部１６０に供給すると、制御部１６０は形状関連情報に基づいて接触面Ｍの変形が必要か否かを判定する（Ｓｔ１１２）。変形が必要な場合、制御部１６０は第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５をそれぞれ駆動し、接触面Ｍを変形させる（Ｓｔ１１３）。制御部１６０は、形状センサ１６２の出力に応じて接触面Ｍを変形させることで、より高精度に接触面Ｍの形状を変形させることが可能である。
　また、触覚提示システム１０は、接触センサ１６１と形状センサ１６２と両方を備え、制御部１６０は、接触センサ１６１と形状センサ１６２の両方の出力に基づいて第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５をそれぞれ制御するものであってもよい。
　［制御部のハードウェア構成]
　触覚提示システム１０が備える制御部１６０の機能的構成を実現することが可能なハードウェア構成について説明する。図６７はこのハードウェア構成を示す模式図である。
　同図に示すように、制御部１６０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１００１及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）１００２を内蔵している。ＣＰＵ１００１及びＧＰＵ１００２にはバス１００５を介して、入出力インターフェース１００６が接続されている。バス１００５には、ＲＯＭ(Read Only Memory)１００３およびＲＡＭ(Random Access Memory)１００４が接続されている。
　入出力インターフェース１００６には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部１００７、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部１００８、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部１００９、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部１０１０が接続されている。また、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどのリムーバブル記憶媒体１０１２に対してデータを読み書きするドライブ１０１１が接続されている。
　ＣＰＵ１００１は、ＲＯＭ１００３に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体１０１２ら読み出されて記憶部１００９にインストールされ、記憶部１００９からＲＡＭ１００４にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ１００４にはまた、ＣＰＵ１００１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。ＧＰＵ１００２はＣＰＵ１００１による制御を受けて、画像描画に必要な計算処理を実行する。
　以上のように構成される制御部１６０では、ＣＰＵ１００１が、例えば、記憶部１００９に記憶されているプログラムを、入出力インターフェース１００６及びバス１００５を介して、ＲＡＭ１００４にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
　制御部１６０が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記憶媒体１０１２に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
　制御部１６０では、プログラムは、リムーバブル記憶媒体１０１２をドライブ１０１１に装着することにより、入出力インターフェース１００６を介して、記憶部１００９にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０１０で受信し、記憶部１００９にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ１００３や記憶部１００９に、あらかじめインストールしておくことができる。
　なお、制御部１６０が実行するプログラムは、本開示で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
　また、制御部１６０のハードウェア構成はすべてが一つの装置に搭載されていなくてもよく、複数の装置によって制御部１６０が構成されていてもよい。また制御部１６０のハードウェア構成の一部又はネットワークを介して接続されている複数の装置に搭載されていてもよい。
　（第２の実施形態）
　本技術の第２の実施形態に係る触覚提示装置について説明する。
　［触覚提示装置の構成］
　本実施形態に係る触覚提示装置は、同触覚提示装置に接触する「接触物」に対して触覚を提示する。接触物は特に限定されないが、ユーザの指、手やその他の身体の部位とすることができる。
　図６８は、本実施形態に係る触覚提示装置２００の断面図であり、図６９は触覚提示装置２００の平面図である。図６８及び図６９に示すように、触覚提示装置２００は、保持部２０１、接触部２０２、周辺部２０３、第１駆動部２０４、第２駆動部２０５、昇降部２３１及び距離センサ２３２を備える。
　保持部２０１は、接触部２０２及び周辺部２０３を支持する。保持部２０１は、図６８に示すように底部２０１ａ、側壁部２０１ｂ及び固定部２０１ｃを有する。底部２０１ａは平板形状であり、Ｘ－Ｙ平面に平行な底面２０１ｄを有する。側壁部２０１ｂは底面２０１ｄの周縁から底面２０１ｄに垂直な方向に沿って設けられ、周辺部２０３の外周を囲む筒状形状を有し、周辺部２０３に接触する。固定部２０１ｃは側壁部２０１ｂの先端に接合され、側壁部２０１ｂと共に周辺部２０３を挟持し、周辺部２０３を保持部２０１に固定する。保持部１０１の材料は特に限定されず、合成樹脂あるいは金属等からなるものとすることができる。
　接触部２０２は、接触物が接触する部分である。図７０は接触部２０２及び周辺部２０３を示す断面図である。同図に示すように、接触部２０２及び周辺部２０３は上膜２３３により形成されている。上膜２３３は伸縮性を有し、流体を透過しない材料からなり、例えば、シリコン、ウレタン又はゴムからなるものとすることができる。また、上膜２３３は、シリコン等の流体を透過させない膜とメッシュ生地等の流体を透過させる膜を積層したものであってもよい。図７０に示すように接触部２０２は、中央部２０６及び接続部２０７を備える。
　中央部２０６は、底面２０１ｄとは反対側の表面である第１接触面２０６ａを有する。第１接触面２０６ａはＸ－Ｙ平面に平行な平面とすることができるが、曲面であってもよい。中央部２０６は、図６９に示すように、Ｚ方向から見て円形形状を有するものとすることができる。
　接続部２０７は、中央部２０６と周辺部２０３を接続し、底面２０１ｄとは反対側の表面である第２接触面２０７ａを有する。第２接触面２０７ａは第１接触面２０６ａと連続した面であり、第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａの境界には段差が存在せず、第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａは滑らかに接続されている。以下、第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａを合わせて接触面Ｍとする。接続部２０７は、図６９に示すように、Ｚ方向から見て中央部２０６の外周を囲む円環形状を有するものとすることができる。
　なお、第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａを区別するため、中央部２０６の特性を接続部２０７と異なるようにしてもよい。具体的には第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａは色や反射特性等の見え方が異なるようにしてもよく、突出または窪んだ形のように形状が異なるようにしてもよい。さらに第１接触面２０６ａと第２接触面２０７ａは、微細形状や摩擦係数等の表面性状が異なるようにしてもよい。
　周辺部２０３は、図６８に示すようにＺ方向に平行な断面において接触部２０２を挟み、接続部２０７によって中央部２０６と接続されている。周辺部２０３の、底面２０１ｄとは反対側の表面を表面２０３ａとする。周辺部２０３は、図６９に示すように、Ｚ方向から見て接続部２０７を囲む円環形状を有するものとすることができる。なお、接触部２０２及び周辺部２０３の平面形状は図６９に示す円形のものに限られず、第１の実施形態と同様に各種の平面形状（図４９乃至図５８参照）とすることができる。
　昇降部２３１は、保持部２０１に対して昇降する。図７１は、昇降部２３１の昇降を示す模式図である。同図に矢印で示すように昇降部２３１は、保持部２０１に対してＺ方向に移動する。昇降部２３１は、側壁部２０１ｂに設けられ、Ｚ方向に延伸する図示しないガイド溝に係合し、ガイド溝に沿って移動可能なものとすることができる。
　ガイド溝の幅は例えば１０μｍ～２００μｍであり、ガイド溝の内周面はＰＴＦＥ(polytetrafluoroethylene)やＰＯＭ（Polyoxymethylene）等の低摩擦材料で被覆されていてもよい。また、ガイド溝の内周面には油やロウ等を塗布してもよい。また、昇降部２３１のガイド溝に係合する部分も上記低摩擦材料で被覆してもよく、油やロウ等を塗布してもよい。昇降部２３１には、貫通孔２３１ａが設けられている。貫通孔２３１ａの数は１つ以上であればよい。
　第１駆動部２０４は、中央部２０６を駆動し、中央部２０６の保持部２０１からの高さと、中央部２０６への押圧力を変化させる。なお、「保持部２０１からの高さ」は「底面２０１ｄからの高さ」とすることができ、以下同様である。図７２は、第１駆動部２０４の構成を示す模式図である。同図に示すように、第１駆動部２０４は、下膜２１１、流体２１２及び第１駆動源２１３を備える流体制御機構とすることができる。
　下膜２１１は、伸縮性を有し、流体を透過しない材料からなり、例えば、シリコン、ウレタン又はゴムからなるものとすることができる。また、下膜２１１は、シリコン等の流体を透過させない膜とメッシュ生地等の流体を透過させる膜を積層したものであってもよい。第１駆動源２１３はポンプ等の流体の制御が可能な流体制御装置であり、下膜２１１内における流体２１２の圧力を制御する。以下、第１駆動源２１３による下膜２１１内の流体２１２の圧力を内圧Ｑ１とする。なお、流体２１２は例えば空気、窒素ガス、水、磁性流体又は電気粘性（ＥＲ：Electro Rheological）流体とすることができる。
　第２駆動部２０５は、周辺部２０３を駆動し、周辺部２０３の保持部２０１からの高さと、周辺部２０３への押圧力を変化させる。図７３は、第２駆動部２０５の構成を示す模式図である。同図に示すように、第２駆動部２０５は、流体２２２及び第２駆動源２２３を備える流体制御機構とすることができる。
　流体２２２は、上膜２３３と下膜２２１により封止された空間内に収容されており、昇降部２３１の貫通孔２３１ａを介して流動可能である。第２駆動源２２３はポンプ等の流体の制御が可能な流体制御装置であり、上記空間内における流体２２２の圧力を制御する。以下、第２駆動源２１３による、上膜２３３と下膜２２１により封止された空間内の流体２２２の圧力を内圧Ｑ２とする。なお、流体２２２は例えば空気、窒素ガス、水、磁性流体又は電気粘性流体とすることができる。
　図７３に示すように、昇降部２３１と下膜２１１は、それぞれの中央領域が接合部２３４により接合されている。また、昇降部２３１と上膜２３３は、それぞれの中央領域が接合部２３５により接合されている。接合部２３４及び接合部２３５は、両面テープ、接着剤、溶接、かしめ又はネジ止め等、二つ部材を接合できるものであれば特に限定されない。なお、接合部２３４及び接合部２３５は、指腹よりも小さい面積(例えば、幅２ｍｍ～２０ｍｍ)とすると、接触部２０２指で触った際に違和感になりにくく、好適である。
　距離センサ２３２は、距離センサ２３２と昇降部２３１の距離を検出する。図７４は距離センサ２３２による距離の検出を示す模式図である。同図に示すように距離センサ２３２は、Ｚ方向における距離センサ２３２と昇降部２３１の距離Ｊを検出する。距離センサ２３２による距離の検出原理は特に限定されず、例えば光の反射により距離を検出するセンサとすることができる。
　［中央部と周辺部の高さ及び押圧力について］
　第１駆動部２０４は、中央部２０６を駆動し、中央部２０６の保持部２０１からの高さと、中央部２０６への押圧力を変化させる。図７５は、第１駆動部２０４による駆動を示す模式図である。図７５（ａ）に示すように第１駆動部２０４は、下膜２１１内の流体２１２の圧力（内圧Ｑ１）を増加させることにより、下膜２１１を膨張させ、昇降部２３１及び中央部２０６を保持部２０１から離間する方向に移動させる。これにより、上膜２３３は中央部２０６から周辺部２０３にわたって昇降部２３１に当接し、昇降部２３１の形状にしたがって変形する。
　また、図７５（ｂ）に示すように第１駆動部２０４は、内圧Ｑ１を減少させることにより、下膜２１１を収縮させ、昇降部２３１及び中央部２０６を保持部２０１に接近する方向に移動させる。これにより、上膜２３３は昇降部２３１に接合されている中央部２０６が窪み、凹形状に変形する。
　図７６は、第１駆動部２０４による上膜２３３の形状変化を示す模式図である。同図に示すように中央部２０６は、第１駆動部２０４によって保持部２０１から離間する方向と保持部２０１に接近する方向に移動させる。以下、中央部２０６が保持部２０１から離間する方向（＋Ｚ方向）を第１方向Ｄ１とし、中央部２０６が保持部２０１に接近する方向（－Ｚ方向）を第２方向Ｄ２とする。
　また、中央部２０６の保持部２０１からの高さをＨｃとし、図７６に示すように中央部２０６が保持部２０１に接近している状態の中央部２０６の高さを高さＨｃ１、中央部２０６が保持部２０１から離間している状態の中央部２０６の高さを高さＨｃ２とする。このように、第１駆動部２０４は第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿って中央部２０６の保持部２０１からの高さを変化させる。
　図７７は、第１駆動部２０４による中央部２０６への押圧力の変化を示す模式図である。以下、第１駆動部２０４による第１方向Ｄ１に沿った中央部２０６への押圧力を押圧力Ｆｃする。図７７に示すように、中央部２０６の高さが低い場合の、第１方向Ｄ１に沿った中央部２０６への押圧力を押圧力Ｆｃ１とする。
　また、中央部２０６の高さが高い場合の、第１方向Ｄ１に沿った中央部２０６への押圧力を押圧力Ｆｃ２とする。なお、押圧力Ｆｃは、中央部２０６に何も接触していない場合、上膜２３３による抵抗力と釣り合い、中央部２０６は静止する。また、中央部２０６が接触物（ユーザの指等）により押圧される場合、押圧力Ｆｃは抵抗力及び接触物による押圧力とつり合い、中央部２０６は静止する。
　中央部２０６の保持部２０１からの高さＨｃと、中央部２０６への押圧力Ｆｃの関係は第１の実施形態と同一の相関（図６参照）を有するものとすることができる。なお、図６に示す相関では高さＨｃが増加すると押圧力Ｆｃが増加する正の相関となっているが、高さＨｃが増加すると押圧力Ｆｃが減少する負の相関であってもよい。このように第１駆動部２０４は、中央部２０６の高さＨｃに応じて中央部２０６への押圧力Ｆｃを変化させる。
　第２駆動部２０５は、周辺部２０３を駆動し、周辺部２０３の保持部２０１からの高さと、周辺部２０３への押圧力を変化させる。図７８は、第２駆動部２０５による駆動を示す模式図であり、図７８（ａ）は下膜２１１が膨張している状態、図７８（ｂ）は下膜２１１が収縮している状態を示す。
　下膜２１１が膨張している状態では、図７８（ａ）に示すように第２駆動部２０５は、上膜２３３と下膜２１１の間に封止された流体２２２の圧力（内圧Ｑ２）を増加させることにより、上膜２３３を膨張させ、周辺部２０３を保持部２０１から離間する方向に移動させる。これにより、上膜２３３は昇降部２３１に接合されている中央部２０６が窪み、中央部２０６の周囲が突出する凹形状に変形する。
　また、第２駆動部２０５が内圧Ｑ２を減少させると、図７５（ａ）に示すように上膜２３３が収縮し、周辺部２０３を保持部２０１に接近する方向に移動させる。この際、流体２２２は昇降部２３１の貫通孔２３１ａを介して流動する。これにより、上膜２３３は中央部２０６から周辺部２０３にわたって昇降部２３１に当接し、昇降部２３１の形状にしたがって変形する。
　下膜２１１が収縮している状態では、図７８（ｂ）に示すように第２駆動部２０５は内圧Ｑ２を増加させることにより、上膜２３３を膨張させ、周辺部２０３を保持部２０１から離間する方向に移動させる。これにより、上膜２３３は昇降部２３１に接合されている中央部２０６が大きく窪み、中央部２０６の周囲が突出する凹形状に変形する。
　また、第２駆動部２０５が、内圧Ｑ２を減少させると、図７５（ｂ）に示すように上膜２３３が収縮し、周辺部２０３を保持部２０１に接近する方向に移動させる。この際、流体２２２は昇降部２３１の貫通孔２３１ａを介して流動する。これにより、上膜２３３は昇降部２３１に接合されている中央部２０６が窪み、凹形状に変形する。
　図７９は、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５による上膜２３３の形状変化を示す模式図である。同図に示すように周辺部２０３は、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５によって上記第１方向Ｄ１（＋Ｚ方向）と上記第２方向Ｄ２（－Ｚ方向）に沿って移動する。
　ここで、周辺部２０３の保持部２０１からの高さをＨｓとし、図７９に示すように周辺部２０３が保持部２０１に接近している状態の周辺部２０３の高さを高さＨｓ１、周辺部２０３が保持部２０１から離間している状態の周辺部２０３の高さを高さＨｓ２とする。このように、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５は第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に沿って周辺部２０３の保持部２０１からの高さを変化させる。
　図８０は、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５による周辺部２０３への押圧力の変化を示す模式図である。以下、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５による第１方向Ｄ１に沿った周辺部２０３への押圧力を押圧力Ｆｓとする。図８０に示すように、周辺部２０３の高さが低い場合の、第１方向Ｄ１に沿った周辺部２０３への押圧力を押圧力Ｆｓ１とする。また、中央部２０６の高さが高い場合の、第１方向Ｄ１に沿った中央部２０６への押圧力を押圧力Ｆｓ２とする。なお、押圧力Ｆｓは、上膜２３３による抵抗力と釣り合い、周辺部２０３は静止する。
　周辺部２０３の保持部２０１からの高さＨｓと、中央部２０６への押圧力Ｆｓの関係は第１の実施形態と同一の相関（図１０参照）を有するものとすることができる。なお、図１０に示す相関では高さＨｓが増加すると押圧力Ｆｓが増加する正の相関となっているが、高さＨｓが増加すると押圧力Ｆｓが減少する負の相関であってもよい。このように第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５は、周辺部２０３の高さＨｓに応じて周辺部２０３への押圧力Ｆｓを変化させる。
　［触覚提示装置の動作］
　触覚提示装置２００の動作について説明する。図８１乃至図８４は触覚提示装置２００の動作を示す模式図である。触覚提示装置２００は、上述のように中央部２０６の高さＨｃと周辺部２０３の高さＨｓをそれぞれ変化させることができ、中央部２０６への押圧力Ｆｃと周辺部２０３への押圧力Ｆｓもそれぞれ変化させることができる。これらの高さと押圧力は、第１駆動源２１３による下膜２１１内の圧力（内圧Ｑ１）と、第２駆動源２２３による上膜２３３と下膜２２１により封止された空間内の圧力（内圧Ｑ２）により制御することができる。
　図８１は、内圧Ｑ１が正圧、内圧Ｑ２が負圧である場合の、上膜２３３の形状を示す模式図である。同図に示すように、この場合、上膜２３３は中央部２０６から周辺部２０３にわたって昇降部２３１に当接し、昇降部２３１の形状に応じた形状に変形する。図８４に示すように昇降部２３１は、接触面Ｍが平坦面となる形状とすることができる。接触面Ｍに接触する指Ｙは接触面Ｍの平坦形状を知覚することができる。
　図８１に示す状態から、内圧Ｑ１を小さくする、又は指Ｙによる上膜２３３への押圧力を大きくすると、図８２に示すように、上膜２３３は中央部２０６が保持部２０１に接近するように変形する。指Ｙによる押し込み量は指Ｙによる上膜２３３への押圧力と内圧Ｑ１のバランスにより決定される。昇降部２３１と保持部２０１の距離Ｊ（図７４参照）は距離センサ２３２によって検出され、第１駆動源２１３は距離Ｊに基づいて指Ｙによる押し込み量が所定量となるように内圧Ｑ１を制御することができる。接触面Ｍに接触する指Ｙは接触面Ｍの平坦形状と、押し込み量に応じた反力を知覚することができる。
　また、図８１に示す状態から、内圧Ｑ２を正圧とすると、図８３に示すように上膜２３３のうち、中央部２０６の周囲が突出するように変形する。接触面Ｍに接触する指Ｙは接触面Ｍの凹形状を知覚することができる。さらに、図８２に示す状態から、内圧Ｑ２を正圧とすると、図８４に示すように上膜２３３のうち、中央部２０６が大きく窪み、中央部２０６の周囲が突出するように変形する。
　また、図８３に示す状態から、内圧Ｑ１を小さくする、又は指Ｙによる上膜２３３への押圧力を大きくすることによっても上膜２３３を図８４に示す形状に変形させることができる。第１駆動源２１３は距離センサ２３２によって検出された距離Ｊ（図７４参照）に基づいて指Ｙによる押し込み量が所定量となるように内圧Ｑ１を制御することができる。接触面Ｍに接触する指Ｙは接触面Ｍの凹形状と、押し込み量に応じた反力を知覚することができる。
　［触覚提示装置による効果］
　触覚提示装置２００による効果について説明する。上記のように触覚提示装置２００は、周辺部２０３と中央部２０６の高さを変化させることにより、接触面Ｍの形状を制御することが可能である。これにより触覚提示装置２００は、接触面Ｍに触れるユーザに接触面Ｍの形状やその変化を提示することができ、指Ｙに対する接触面Ｍの接触面積を制御することも可能である。
　さらに、触覚提示装置２００は、中央部２０６及び周辺部２０３の押圧力をそれぞれ変化させることができる。上記のように、押圧力Ｆｃは中央部２０６の高さＨｃによって規定され、押圧力Ｆｓは周辺部２０３の高さＨｓによって規定されるため、接触面Ｍの形状に応じて接触物が接触面Ｍから受ける反力が変化する。これにより、接触物と接触面Ｍの接触面積を制御しながら、接触面Ｍによる反力を変化させることができる。また、接触物と接触面Ｍの接触面積を制御しながら接触面Ｍの保持部２０１からの高さを変化させることができる。
　[触覚提示装置の各種構成について]
　触覚提示装置２００の構成は上述のものに限られず、以下のような構成とすることも可能である。
　図８５は、触覚提示装置２００の他の構成を示す模式図である。同図に示すように昇降部２３１は凹凸形状を有するものとすることができる。図８６は、内圧Ｑ１が正圧、内圧Ｑ２が負圧である場合の上膜２３３の形状を示す模式図である。同図に示すように上膜２３３は中央部２０６から周辺部２０３にわたって昇降部２３１に当接し、昇降部２３１の形状に沿った形状に変形する。
　このように触覚提示装置２００は、昇降部２３１の形状により、昇降部２３１に当接した場合の上膜２３３の形状を制御することができる。また、内圧Ｑ２を正圧とすると上膜２３３を凹形状（図７８参照）とすることができ、さらに内圧Ｑ１によって中央部２０６の高さと接触物への反力を制御することができる。なお、昇降部２３１形状は図８５に示すものに限られず、任意の形状とすることが可能である。
　また、図８７は、触覚提示装置２００の他の構成を示す模式図である。同図に示すように触覚提示装置２００は昇降部２３１を有さず、上膜２３３と下膜２１１が接合部２３６により直接接合されているものとすることも可能である。接合部２３６は両面テープ、接着剤、溶接、かしめ又はネジ止め等、二つの部材を接合できるものであれば特に限定されない。図８８は、内圧Ｑ１が正圧、内圧Ｑ２が負圧である場合の上膜２３３の形状を示す模式図である。同図に示すようにこの構成では、上膜２３３を凸形状に変形させることができる。また、内圧Ｑ２を正圧とすると上膜２３３を凹形状（図７８参照）とすることができ、さらに内圧Ｑ１によって中央部２０６の高さと接触物への反力を制御することができる。
　［触覚提示システムの構成］
　本実施形態に係る触覚提示システムについて説明する。
　本実施形態に係る触覚提示装置２００は、第１の実施形態と同様に、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５を制御する制御部と共に触覚提示システムを構成することができる。制御部は、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５と接続され、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５を独立に制御する。
　具体的には、制御部は、触覚提示を含むコンテンツを提供する情報処理装置等からユーザに提示する触覚についての指示を受けると、第１駆動部２０４及び第２駆動部２０５をそれぞれ制御し、上記のように接触面Ｍの形状及び接触物に対する圧力を規定する。制御部のハードウェア構成は第1の実施形態（図６７参照）と同一とすることができる。また、本実施形態に係る触覚提示システムは、第１の実施形態において説明した接触センサ又は形状センサを備えるものであってもよい。
　（アプリケーションについて）
　本技術の第１の実施形態に係る触覚提示装置１００及び第２の実施形態に係る触覚提示装置２００は、仮想物体の硬軟感や形状、仮想物体との接触の状態を皮膚に再現するために用いることができる。例えば、皮膚への装着型または把持型デバイスにおいて、デバイスの位置姿勢を取得するセンサと連携し(しなくてもよい)、仮想空間上の物体との接触面積や接触形状を皮膚に提示するシステムとすることが可能である。
　また、触覚提示装置１００及び触覚提示装置２００は、例えば、遭遇型の触覚提示装置において皮膚の位置や動きをセンシングする外部システムと連携し(しなくてもよい)、仮想空間上の物体との接触面積や接触形状を皮膚に提示するシステムとすることが可能である。現実物体との間に触覚提示装置１００又は触覚提示装置２００の構成を挟むことで、実際の物体の硬軟感や形状感、動きや接触状態といった触覚によって得られる感覚を変化させることもできる。
　さらに、触覚提示装置１００及び触覚提示装置２００はタッチまたはプッシュ操作に対して、同一面で異なる形状や硬軟感を感じさせる触覚ＦＢ（feedback）付きの入力装置としても用いることができる(ゲームのコントローラやＵＩ等)。さらに、触覚提示装置１００又は触覚提示装置２００を多数アレイ状に並べてさらに大面積高解像度の触覚提示を用いることも可能である。
　（本開示について）
　本開示中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。上記の複数の効果の記載は、それらの効果が必ずしも同時に発揮されるということを意味しているのではない。条件等により、少なくとも上記した効果のいずれかが得られることを意味しており、本開示中に記載されていない効果が発揮される可能性もある。また、本開示において説明した特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を任意に組み合わせることも可能である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
　（１）
　第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、上記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する接触部と、
　上記接続部によって上記中央部と接続された周辺部と、
　上記接触部と上記周辺部を支持する保持部と、
　上記中央部が上記保持部から離間する第１の方向と上記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って上記中央部の上記保持部からの高さを変化させ、上記中央部の上記保持部からの高さに応じて上記中央部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第１の駆動部と、
　上記第１の方向と上記第２の方向に沿って上記周辺部の上記保持部からの高さを変化させ、上記周辺部の上記保持部からの高さに応じて上記周辺部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第２の駆動部と
　を具備する触覚提示装置。
　（２）
　上記（１）に記載の触覚提示装置であって、
　上記第１の駆動部と上記第２の駆動部の少なくとも一方は、流体の制御により上記中央部又は上記周辺部を駆動する
　触覚提示装置。
　（３）
　上記（２）に記載の触覚提示装置であって、
　上記第１の駆動部と上記第２の駆動部の両方は、流体の制御により上記中央部及び上記周辺部を駆動する
　触覚提示装置。
　（４）
　上記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記第１の駆動部は、上記中央部への押圧力と、上記中央部の上記保持部からの高さが第１の相関となるように上記中央部を駆動し、
　上記第２の駆動部は、上記周辺部への押圧力と、前周辺部の上記保持部からの高さが上記第１の相関とは異なる第２の相関となるように上記周辺部を駆動する
　触覚提示装置。
　（５）
　上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記接続部は、上記中央部の近傍と上記周辺部の近傍で硬さが異なる
　触覚提示装置。
　（６）
　上記（５）に記載の触覚提示装置であって、
　上記接続部は、上記中央部の近傍が上記周辺部の近傍より硬い
　触覚提示装置。
　（７）
　上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記接続部は、上記中央部の近傍と上記周辺部の近傍の厚みが異なる
　触覚提示装置。
　（８）
　上記（７）に記載の触覚提示装置であって、
　上記接続部は、上記中央部の近傍が上記周辺部の近傍より厚い
　触覚提示装置。
　（９）
　上記（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記保持部は、上記周辺部に接触する側壁部を備え、
　上記周辺部及び上記側壁部の少なくとも一方は、上記接触部側への可撓性を有する
　触覚提示装置。
　（１０）
　上記（９）に記載の触覚提示装置であって、
　上記周辺部の外周から上記中央部に向かって延伸し、上記周辺部が離間した離間部を有する
　触覚提示装置。
　（１１）
　上記（９）に記載の触覚提示装置であって、
　上記周辺部の外周から上記中央部に向かって延伸し、上記周辺部が屈曲する屈曲部を有する
　触覚提示装置。
　（１２）
　上記（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記第１の接触面と上記第２の接触面の少なくとも一部の領域は摩擦係数が０．３以上である
　触覚提示装置。
　（１３）
　上記（１）から（１２）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量は、上記周辺部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量より小さい
　触覚提示装置。
　（１４）
　上記（１）から（１２）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量は、上記周辺部の上記第１の方向及び上記第２の方向における可動量より大きい
　触覚提示装置。
　（１５）
　上記（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部及び上記周辺部の少なくとも一部は、折り畳み及び展開による変形が可能である
　触覚提示装置。
　（１６）
　上記（１）から（１５）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部は、外周側に上記接続部及び上記周辺部が存在しない周縁又は、外周側に上記周辺部が存在しない周縁を有する
　触覚提示装置。
　（１７）
　上記（１）から（１６）のうちいずれか１つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部と上記接続部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さず、上記接続部と上記周辺部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さない
　触覚提示装置。
　（１８）
　上記（９）に記載の触覚提示装置であって、
　上記周辺部及び上記接続部の少なくとも一方に接合され、上記周辺部より硬い規制部
　をさらに具備する触覚提示装置。
　（１９）
　上記（１５）に記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部及び上記周辺部の少なくとも一部は、蛇腹構造を有する
　触覚提示装置。
　（２０）
　上記（１）から（１９）のうちいずれか一つに記載の触覚提示装置であって、
　上記中央部は可撓性を有する
　触覚提示装置。
　（２１）
　第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、上記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する接触部と、
　上記接続部によって上記中央部と接続された周辺部と、
　上記接触部と上記周辺部を支持する保持部と、
　上記中央部が上記保持部から離間する第１の方向と上記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って上記中央部の上記保持部からの高さを変化させ、上記中央部の上記保持部からの高さに応じて上記中央部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第１の駆動部と、
　上記第１の方向と上記第２の方向に沿って上記周辺部の上記保持部からの高さを変化させ、上記周辺部の上記保持部からの高さに応じて上記周辺部への上記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第２の駆動部と、
　上記第１の駆動部と上記第２の駆動部を独立に制御する制御部と
　を具備する触覚提示システム。
　（２２）
　上記（２１）に記載の触覚提示システムであって、
　接触物による上記第１の接触面及び上記第２の接触面への接触の有無、接触面積、押圧力及び押し込み量の少なくともいずれかをセンシングするセンサ
　をさらに具備し、
　上記制御部は、上記センサの出力に基づいて上記第１の駆動部及び上記第２の駆動部を制御する
　触覚提示システム。
　（２３）
　上記（２１）に記載の触覚提示システムであって、
　上記第１の接触面及び上記第２の接触面の形状をセンシングするセンサ
　をさらに具備し、
　上記制御部は、上記センサの出力に基づいて上記第１の駆動部及び上記第２の駆動部を制御する
　触覚提示システム。
　１０…触覚提示システム
　１００、２００…触覚提示装置
　１０１、２０１…保持部
　１０２、２０２…接触部
　１０３、２０３…周辺部
　１０４、２０４…第１駆動部
　１０５、２０５…第２駆動部
　１０６、２０６…中央部
　１０７、２０７…接続部
　１０８…離間部
　１０９…屈曲部
　１１０…規制部
　１６０…制御部
　１６１…接触センサ
　１６２…形状センサ
　２１１…下膜
　２３１…昇降部
　２３２…距離センサ
　２３３…上膜

Claims (20)

  1. 　第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、前記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する接触部と、
    　前記接続部によって前記中央部と接続された周辺部と、
    　前記接触部と前記周辺部を支持する保持部と、
    　前記中央部が前記保持部から離間する第１の方向と前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って前記中央部の前記保持部からの高さを変化させ、前記中央部の前記保持部からの高さに応じて前記中央部への前記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第１の駆動部と、
    　前記第１の方向と前記第２の方向に沿って前記周辺部の前記保持部からの高さを変化させ、前記周辺部の前記保持部からの高さに応じて前記周辺部への前記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第２の駆動部と
    　を具備する触覚提示装置。
  2. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の少なくとも一方は、流体の制御により前記中央部又は前記周辺部を駆動する
    　触覚提示装置。
  3. 　請求項２に記載の触覚提示装置であって、
    　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の両方は、流体の制御により前記中央部及び前記周辺部を駆動する
    　触覚提示装置。
  4. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記第１の駆動部は、前記中央部への押圧力と、前記中央部の前記保持部からの高さが第１の相関となるように前記中央部を駆動し、
    　前記第２の駆動部は、前記周辺部への押圧力と、前周辺部の前記保持部からの高さが前記第１の相関とは異なる第２の相関となるように前記周辺部を駆動する
    　触覚提示装置。
  5. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記接続部は、前記中央部の近傍と前記周辺部の近傍で硬さが異なる
    　触覚提示装置。
  6. 　請求項５に記載の触覚提示装置であって、
    　前記接続部は、前記中央部の近傍が前記周辺部の近傍より硬い
    　触覚提示装置。
  7. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記接続部は、前記中央部の近傍と前記周辺部の近傍の厚みが異なる
    　触覚提示装置。
  8. 　請求項７に記載の触覚提示装置であって、
    　前記接続部は、前記中央部の近傍が前記周辺部の近傍より厚い
    　触覚提示装置。
  9. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記保持部は、前記周辺部に接触する側壁部を備え、
    　前記周辺部及び前記側壁部の少なくとも一方は、前記接触部側への可撓性を有する
    　触覚提示装置。
  10. 　請求項９に記載の触覚提示装置であって、
    　前記周辺部の外周から前記中央部に向かって延伸し、前記周辺部が離間した離間部を有する
    　触覚提示装置。
  11. 　請求項９に記載の触覚提示装置であって、
    　前記周辺部の外周から前記中央部に向かって延伸し、前記周辺部が屈曲する屈曲部を有する
    　触覚提示装置。
  12. 　請求項９に記載の触覚提示装置であって、
    　前記第１の接触面と前記第２の接触面の少なくとも一部の領域は摩擦係数が０．３以上である
    　触覚提示装置。
  13. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記中央部の前記第１の方向及び前記第２の方向における可動量は、前記周辺部の前記第１の方向及び前記第２の方向における可動量より小さい
    　触覚提示装置。
  14. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記中央部の前記第１の方向及び前記第２の方向における可動量は、前記周辺部の前記第１の方向及び前記第２の方向における可動量より大きい
    　触覚提示装置。
  15. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記中央部及び前記周辺部の少なくとも一部は、折り畳み及び展開による変形が可能である
    　触覚提示装置。
  16. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記中央部は、外周側に前記接続部及び前記周辺部が存在しない周縁又は、外周側に前記周辺部が存在しない周縁を有する
    　触覚提示装置。
  17. 　請求項１に記載の触覚提示装置であって、
    　前記中央部と前記接続部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さず、前記接続部と前記周辺部の境界線は曲率半径１ｍｍ未満の角を有さない
    　触覚提示装置。
  18. 　第１の接触面を有する中央部と、可撓性を有し、前記第１の接触面に連続する第２の接触面を有する接続部とを有する接触部と、
    　前記接続部によって前記中央部と接続された周辺部と、
    　前記接触部と前記周辺部を支持する保持部と、
    　前記中央部が前記保持部から離間する第１の方向と前記第１の方向とは反対方向の第２の方向に沿って前記中央部の前記保持部からの高さを変化させ、前記中央部の前記保持部からの高さに応じて前記中央部への前記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第１の駆動部と、
    　前記第１の方向と前記第２の方向に沿って前記周辺部の前記保持部からの高さを変化させ、前記周辺部の前記保持部からの高さに応じて前記周辺部への前記第１の方向に沿った押圧力を変化させる第２の駆動部と、
    　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部を独立に制御する制御部と
    　を具備する触覚提示システム。
  19. 　請求項１８に記載の触覚提示システムであって、
    　接触物による前記第１の接触面及び前記第２の接触面への接触の有無、接触面積、押圧力及び押し込み量の少なくともいずれかをセンシングするセンサ
    　をさらに具備し、
    　前記制御部は、前記センサの出力に基づいて前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を制御する
    　触覚提示システム。
  20. 　請求項１８に記載の触覚提示システムであって、
    　前記第１の接触面及び前記第２の接触面の形状をセンシングするセンサ
    　をさらに具備し、
    　前記制御部は、前記センサの出力に基づいて前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を制御する
    　触覚提示システム。
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