(57)【要約】【課題】より細かな触覚呈示を実現することができる触覚呈示装置を提供する。【解決手段】操作体が触れる接触領域を有する触覚呈示装置であって、接触領域に配置された複数の振動素子と、複数の振動素子の上に配置され、温冷情報を呈示する複数の温冷呈示素子と、複数の振動素子をそれぞれ独立して制御する振動制御部とを備える。上記複数の振動素子のそれぞれの上には、１つ又は複数の温冷呈示素子が配置されていることが好ましい。さらに、複数の振動素子は互いに異なる駆動条件で駆動されることが好ましい。【選択図】図２
2020057030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作体が触れる接触領域を有する触覚呈示装置であって、
前記接触領域に配置された複数の振動素子と、
前記複数の振動素子の上に配置され、温冷情報を呈示する複数の温冷呈示素子と、
前記複数の振動素子をそれぞれ独立して制御する振動制御部とを備えることを特徴とする触覚呈示装置。
【請求項２】
前記複数の振動素子のそれぞれの上には、１つ又は複数の前記温冷呈示素子が配置されている請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項３】
前記複数の振動素子の上には前記温冷呈示素子が１つずつ配置されている請求項２に記載の触覚呈示装置。
【請求項４】
前記複数の振動素子は互いに異なる駆動条件で駆動される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項５】
前記温冷呈示素子はペルチェ素子である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項６】
前記複数のペルチェ素子と前記複数の振動素子との間には伝導部材が配置され、
前記伝導部材は、前記複数のペルチェ素子のそれぞれが温冷情報を呈示した際に発生する熱を前記複数の振動素子に伝導させる熱伝導部材と、前記複数の振動素子が呈示した振動情報を前記複数のペルチェ素子に伝導させる振動伝導部材とを備える請求項５に記載の触覚呈示装置。
【請求項７】
前記伝導部材は粘着性を有し、前記ペルチェ素子を前記振動素子に結合している請求項６に記載の触覚呈示装置。
【請求項８】
前記振動素子は金属のカバーを備えており、前記伝導部材は、金属のカバーとペルチェ素子を結合している請求項７に記載の触覚呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指などの操作体が接触したときに、温冷情報や振動情報を呈示する触覚呈示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１においては、ボイスコイルまたは圧電体等の振動発生による触覚呈示装置と、温覚を呈するペルチェ素子と、皮膚温を測定するセンサとが台座上に載置された装置が開示されている。触覚呈示装置とセンサは台座上にそれぞれ直接載置され、ペルチェ素子は触覚呈示装置上に載置される。この構成より、触覚の呈示に、振動だけでなく温度の影響も付加することで、より高い表現力をもった触覚伝達装置を実現することが可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７２０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の触覚伝達装置においては、振動と温覚を同時に呈示することは可能ではあるものの、呈示できるのは１つの振動情報と１つの温覚だけであるため、例えば、実際の品物に対応する質感、温度感覚、その品物に力を加えたときの動きや変形などを表現するには、触覚呈示の細かさ、表現力の豊かさ、精度などが不十分であった。
【０００５】
そこで本発明は、より細かな触覚呈示を実現することができる触覚呈示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の触覚呈示装置は、操作体が触れる接触領域を有する触覚呈示装置であって、接触領域に配置された複数の振動素子と、複数の振動素子の上に配置され、温冷情報を呈示する複数の温冷呈示素子と、複数の振動素子をそれぞれ独立して制御する振動制御部とを備えることを特徴としている。
これにより、接触領域に触れた操作体に対して、複数の振動素子からの振動情報と複数の温冷呈示素子からの温冷情報とを同時に呈示できるため、より複雑で細かな触覚呈示を実現することができる。
【０００７】
本発明の触覚呈示装置において、複数の振動素子のそれぞれの上には、１つ又は複数の温冷呈示素子が配置されていることが好ましい。さらに、複数の振動素子の上には温冷呈示素子が１つずつ配置されていることが好ましい。
これにより、各振動素子による振動情報に、１つ又は複数の温冷情報を組み合わせることが可能となるため、より細かな触覚を呈示することができる。
【０００８】
本発明の触覚呈示装置において、複数の振動素子は互いに異なる駆動条件で駆動されることが好ましい。
これにより、さらに複雑で豊かな触覚表現ができるようになる。
【０００９】
本発明の触覚呈示装置において、温冷呈示素子はペルチェ素子であることが好ましい。
これにより、効率よく温冷情報を呈示させることができる。
【００１０】
本発明の触覚呈示装置において、複数のペルチェ素子と複数の振動素子との間には伝導部材が配置され、伝導部材は、複数のペルチェ素子のそれぞれが温冷情報を呈示した際に発生する熱を複数の振動素子に伝導させる熱伝導部材と、複数の振動素子が呈示した振動情報を複数のペルチェ素子に伝導させる振動伝導部材とを備えることが好ましい。
これにより、ペルチェ素子の表面に振動素子による振動情報を効率よく伝えることができ、また、ペルチェ素子からの熱を振動素子へ効率よく伝導させることにより放熱効果を高めることができ、切り替えの速い触覚呈示が可能となる。
【００１１】
本発明に係る触覚呈示装置において、伝導部材は粘着性を有し、ペルチェ素子を振動素子に結合していることが好ましい。
これにより、振動素子が呈示した振動情報をペルチェ素子に確実に伝えることができ、また、ペルチェ素子で発生した熱を効率よく放熱させることができる。
【００１２】
本発明に係る触覚呈示装置において、振動素子は金属のカバーを備えており、伝導部材は、金属のカバーとペルチェ素子を結合していることが好ましい。
これにより、ペルチェ素子で発生した熱をさらに効率的に放熱させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、より細かな触覚呈示を実現することができる触覚呈示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る触覚呈示装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す触覚呈示装置の平面図である。
【図３】図１に示す触覚呈示装置の機能ブロック図である。
【図４】変形例に係る触覚呈示装置の概略構成を示す平面図である。
【図５】図４に示す触覚呈示装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る触覚呈示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。図１は、本発明の実施形態に係る触覚呈示装置１０の概略構成を示す側面図、図２は、図１に示す触覚呈示装置１０の平面図、図３は触覚呈示装置１０の機能ブロック図である。以下の説明において、Ｚ方向上側から下側を見た状態を平面視ということがある。
【００１６】
図１と図２に示すように、触覚呈示装置１０は、合成樹脂材料からなる基材１１上に２つの触覚生成部２０、３０が配置された構成を備える。これらの触覚生成部２０、３０は互いに独立するように離間して配置されている。
【００１７】
図１に示すように、一方の触覚生成部２０においては、基材１１上に第１振動素子２１が載置され、この第１振動素子２１上には、伝導部材２２を介して、温冷呈示素子としての第１ペルチェ素子２３が載置されている。さらに、第１ペルチェ素子２３の表面２３ａ上には第１検知部２４が設けられている。他方の触覚生成部３０においては、基材１１上に第２振動素子３１が載置され、この第２振動素子３１上には、伝導部材３２を介して、温冷呈示素子としての第２ペルチェ素子３３が載置されている。さらに、第２ペルチェ素子３３の表面３３ａ上には第２検知部３４が設けられている。
なお、基材１１は、操作装置に設けられた押釦などであってもよい。また、基材１１上に載置する触覚生成部は、互いに独立していれば、その数や配置は任意に設定できる。例えば複数の触覚生成部をマトリックス状に配置してそれぞれの温冷情報及び振動情報を制御することによって、複合的な触覚の呈示が可能となる。
【００１８】
図３に示すように、２つの検知部２４、３４による検知結果は制御部１２へ出力され、制御部１２は、第１振動素子駆動回路２５、第１ペルチェ素子駆動回路２６、第２振動素子駆動回路３５、及び、第２ペルチェ素子駆動回路３６のそれぞれに対して、互いに独立した制御信号を出力する。
【００１９】
２つの振動素子２１、３１はそれぞれ、例えば、振動子が金属製のケース又はカバーの内部で板バネなどの弾性部材によって、振動自在に支持された構成を備える。振動子にはコイルが巻かれており、ケース内には前記コイルに対向する磁石が固定されている。振動制御部としての制御部１２から、第１振動素子駆動回路２５と第２振動素子駆動回路３５のそれぞれに対して互いに独立した制御信号を与えると、第１振動素子駆動回路２５は第１振動素子２１におけるコイルに対して駆動信号としての交流電流を与え、第２振動素子駆動回路３５は第２振動素子３１におけるコイルに対して駆動信号としての交流電流を与える。これらによって、第１振動素子２１と第２振動素子３１の振動子がそれぞれ振動し、２つの振動素子２１、３１のそれぞれは互いに独立した振動情報を呈示することが可能となる。すなわち、２つの振動素子２１、３１は、制御部１２の制御によって互いに独立して制御され、それぞれが所定の振動情報を呈示する。
【００２０】
制御部１２が第１振動素子駆動回路２５と第２振動素子駆動回路３５に与える制御信号は、互いに独立した信号であるとともに、互いに異なる信号とすることができる。互いに異なる制御信号に基づいて第１振動素子２１と第２振動素子３１のそれぞれに与えられる駆動信号は、例えば、駆動パルスの周波数、パルス幅、振幅が互いに異なる信号となり、第１振動素子２１と第２振動素子３１は互いに異なる駆動条件で駆動される。これによって、触覚生成部２０、３０の表面には、互いに異なる触覚が呈示され、これらに同時に触れた指には単一のデバイスでは得られない細やかで表現力の高い触覚を呈示することが可能となる。
また、制御部１２が第１振動素子駆動回路２５に与える制御信号は、第１検知部２４における検知結果などに応じて変更することができ、第２振動素子駆動回路３５に与える制御信号は、第２検知部３４における検知結果などに応じて変更することができる。
【００２１】
２つの振動素子２１、３１としては、振動子が磁石で形成され、振動子に対向するコイルがケース内に固定されていてもよい。また、２つの振動素子２１、３１を圧電素子で構成し、制御部１２からの制御信号にしたがって振動する構成としてもよい。
【００２２】
２つの伝導部材２２、３２はそれぞれ、例えば両面テープのような粘着性のテープ材である。伝導部材２２は、第１振動素子２１の上面を覆うように配置され、伝導部材３２は、第２振動素子３１の上面を覆うように配置される。伝導部材２２、３２は、その粘着性によって、２つの振動素子２１、３１上にそれぞれ固定され、かつ、それぞれの上に配置された、第１ペルチェ素子２３及び第２ペルチェ素子３３をそれぞれ固定する。このように、伝導部材２２によって第１振動素子２１と第１ペルチェ素子２３が互いに結合され、また、伝導部材３２によって第２振動素子３１と第２ペルチェ素子３３とが互いに結合される。
【００２３】
伝導部材２２、３２は、熱伝導部材として、第１ペルチェ素子２３が温冷情報を呈示した際に発生する熱を第１振動素子２１の金属製のケースへ伝導し、また、第２ペルチェ素子３３が温冷情報を呈示した際に発生する熱を第２振動素子３１の金属製のケースへ伝導する。さらに、伝導部材２２、３２は、振動伝導部材として、２つの振動素子２１、３１が呈示した振動情報を第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３にそれぞれ伝導する。
【００２４】
このように伝導部材２２、３２が粘着性及び振動伝導性を有するため、第１ペルチェ素子２３を経て第１検知部２４の表面（Ｚ方向上側の面）に、また、第２ペルチェ素子３３を経て第２検知部３４の表面に、２つの振動素子２１、３１のそれぞれが呈示した振動情報が効率よく伝えられる。さらに、伝導部材２２、３２が熱伝導性を有するため、第１ペルチェ素子２３や第２ペルチェ素子３３で発生した熱を自身で拡散できるとともに、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３の裏面（Ｚ方向下側の面）から２つの振動素子２１、３１の特に金属製のケースへ熱を効率よく伝導させ、金属製のケースをヒートシンクとして利用することで放熱効率を高めることができる。
【００２５】
温冷呈示素子としての第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３は、例えば、Ｚ方向において対向する２枚の金属板の接合部に第１ペルチェ素子駆動回路２６又は第２ペルチェ素子駆動回路３６から直流電流を与えたときのペルチェ効果の熱の移動を利用したものであり、電流方向に応じて２枚の金属板の表面における熱量が変化する。第１ペルチェ素子駆動回路２６から第１ペルチェ素子２３に与えられる駆動信号としての電流、及び、第２ペルチェ素子駆動回路３６から第２ペルチェ素子３３に与えられる駆動信号としての電流は、制御部１２から与えられる制御信号に基づいて互いに独立して生成される。第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３に与える電流の方向と電流量を制御することで、第１ペルチェ素子２３又は第２ペルチェ素子３３に触れた指に温かい温度や冷たい温度を感じさせることが可能となり、これらに同時に触れた指に対して、細やかで表現力の高い温冷情報を呈示することができる。
ここで、温冷呈示素子としては、ペルチェ素子のほかに、トムソン効果を用いた熱電素子を用いることもでき、また、温冷呈示素子に代えて、温感情報を呈示する素子、例えばヒータを用いることもできる。
【００２６】
第１振動素子２１と第２振動素子３１は、基材１１上において互いに独立するように離間して配置される。第１振動素子２１上に配置される、伝導部材２２、第１ペルチェ素子２３、及び第１検知部２４と、第２振動素子３１上に配置される、伝導部材３２、第２ペルチェ素子３３、及び第２検知部３４とについても互いに独立し、離間して配置されている。これによって、となりの振動素子が発生する振動情報による影響を受けにくくなっているため、効率的に振動情報を呈示できる。同様に、となりのペルチェ素子が呈示する温冷情報による影響を受けにくくなっていることから、効率的に温冷情報を呈示することができる。となりの振動素子やペルチェ素子からの影響をさらに受けにくくするために、第１振動素子２１と第２振動素子３１の間に弾性材を配置し、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３との間に断熱材を配置することが好ましい。または、２つの触覚生成部２０、３０の間に、弾性と断熱性を備えた材料を配置してもよい。
【００２７】
図２に示すように、第１ペルチェ素子２３は第１ペルチェ素子駆動回路２６を介して制御部１２に接続され、また、第２ペルチェ素子３３は第２ペルチェ素子駆動回路３６を介して制御部１２に接続されており、温度制御部としての制御部１２によって、互いに独立して温度制御される。例えば、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３の一方に触れた指には温かい温度を感じさせ、他方に触れた指には冷たい温度を感じさせるような温冷情報をそれぞれのペルチェ素子で呈示させることができる。また、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３のいずれにおいても、これに触れた指に温かい温度を感じさせ、かつ、それぞれの温度が互いに異なるようにすることもできる。
【００２８】
ここで、触れた手や指（操作体）に温かい温度を感じさせるように温刺激を与える温刺激部としてのペルチェ素子と、冷たい温度を感じさせるように冷刺激を与える冷刺激部としてのペルチェ素子とを交互に並置した場合、痛覚の生じない温度刺激の組み合わせ（２０°Ｃと４０°Ｃなど）でも痛覚が生起する（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｇｒｉｌｌ  Ｉｌｌｕｓｉｏｎ）。例えば４°Ｃ／ｓ以上などある程度以上の強い温刺激と冷刺激を、上述の温刺激部と冷刺激部のそれぞれから同時に呈示することで、痛覚を生じさせることができる。
【００２９】
さらにまた、ペルチェ素子に接触することによる温冷刺激前の指の皮膚温度（順応温度）は、温感と冷感の感じやすさ（閾値）に影響を与える。ここで、順応温度とは、温感を呈示したいときは、ペルチェ素子に接触した指先の温度が高い方が温感を感じやすくなり、冷感を呈示したいときは、ペルチェ素子に接触した指先の温度が低い方が冷感を感じやすくなる温度のことである。別言すれば、指は、順応温度が高いほど温刺激を感じやすくなり、また、順応温度が低いほど冷刺激を感じやすくなる。したがって、温度検知素子（不図示）により指の皮膚温度を正確に把握し、その結果を元にペルチェ素子を駆動させ皮膚温度を上昇させる、もしくは下降させると、小さな温度変化で温冷刺激を明瞭に呈示できる。例えば、温感を呈示したい場合、指先温度が３２°Ｃであれば、２°Ｃ高い３４°Ｃにすると「温かい」と感じ、また、指先温度が３５°Ｃであるときは、１°Ｃ高い３６°Ｃにするだけで「温かい」と感じる。一方、冷感を呈示したい場合、指先温度が３２°Ｃであれば、１°Ｃ低い３１°Ｃにすると「冷たい」と感じ、また、指先温度が２９°Ｃの場合、０．５°Ｃ低い２８．５°Ｃにするだけで「冷たい」と感じる。
【００３０】
図１に示すように、第１ペルチェ素子２３の表面２３ａ及び第２ペルチェ素子３３の表面３３ａには、第１検知部２４及び第２検知部３４が固定されている。これらの検知部２４、３４は、第１ペルチェ素子２３及び第２ペルチェ素子３３の熱を、操作体としての指に伝達できるように薄い構造となっている。
【００３１】
第１検知部２４及び第２検知部３４は、その上面が操作体としての指が接触可能な接触部を構成する。第１検知部２４及び第２検知部３４は、それぞれ、第１ペルチェ素子２３及び第２ペルチェ素子３３の上に貼られた樹脂フィルムの基板を有している。樹脂フィルムの基板は、熱伝導を容易にするように薄い物が使用されている。第１検知部２４及び第２検知部３４は、静電検知部であり、それぞれ、前記基板に単一の電極層が設けられた自己容量検知型、又は、前記基板に互いに絶縁された複数の電極層が設けられた相互容量検知型である。電極と操作体である指との間の静電容量の変化、又は複数の電極間の静電容量の変化により、第１検知部２４又は第２検知部３４に指が触れたことを検知できる。また、相互容量検知型では、第１検知部２４又は第２検知部３４のどの座標位置に指が触れたのかも検知も可能である。
【００３２】
第１検知部２４と第２検知部３４による検知結果は、それぞれ制御部１２へ出力され、制御部１２は、検知結果に基づいて、振動情報を呈示させるために第１振動素子駆動回路２５と第２振動素子駆動回路３５のそれぞれへ制御信号を与え、また、温冷情報を呈示させるために第１ペルチェ素子駆動回路２６と第２ペルチェ素子駆動回路３６のそれぞれへ制御信号を与える。これらの結果、第１振動素子２１の駆動によって生じた振動情報と第１ペルチェ素子２３で生成された温冷情報とを含む触覚が第１検知部２４に触れた指に対して呈示され、また、第２振動素子３１の駆動によって生じた振動情報と第２ペルチェ素子３３で生成された温冷情報とを含む触覚が第２検知部３４に触れた指に対して呈示される。
【００３３】
なお、第１検知部２４と第２検知部３４は、指が接触すると抵抗値が変化する可変抵抗センサなどで構成されていてもよい。また、基材１１が操作装置に設けられた押釦に設けられている場合には、押釦を押すことで、操作装置内部のスイッチやセンサが動作して、押釦が押されたことが検知されるものであってもよい。この場合には、操作装置内部のスイッチやセンサが検知部として機能するため、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３の表面の第１検知部２４と第２検知部３４を省略してもよい。
【００３４】
また、第１検知部２４と第２検知部３４に温度センサをそれぞれ設け、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３の表面温度を測定し、測定した温度と設定温度との差に基づいて第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３のそれぞれに与える制御信号を調整することが好ましい。
【００３５】
図２に示すように、平面視において、第１検知部２４と第２検知部３４を設けた領域の外形形状は、操作体としての指の操作面に対応する接触領域Ａとほぼ一致している。ここで、指の操作面は指の腹であり、上記接触領域Ａは指の腹が第１検知部２４と第２検知部３４の双方に接触する範囲に対応する。指が第１検知部２４に接触したとき、第２検知部３４も同時に指に接触する。第１検知部２４と第２検知部３４を設けた領域は、上記接触領域Ａに対して面積や外形形状が同一であることが最も好ましいが、指が第１検知部２４と第２検知部３４の両方に同時に接触可能であれば、接触領域Ａの方が広くてもよいし、第１検知部２４と第２検知部３４の領域の方が広くても良い。ただし、指が第１検知部２４と第２検知部３４のそれぞれに接触する面積は、ともに５０％以上の面積となることが好ましい。
【００３６】
次に触覚呈示装置１０の操作と触覚呈示の例について説明する。
第１検知部２４及び第２検知部３４に指が接触したことが検知されると、制御部１２は、第１ペルチェ素子２３及び第２ペルチェ素子３３のそれぞれに温冷情報を呈示させるために、第１ペルチェ素子駆動回路２６と第２ペルチェ素子駆動回路３６に対して温冷制御信号を与え、第１振動素子２１及び第２振動素子３１のそれぞれに振動情報を呈示させるために第１振動素子駆動回路２５と第２振動素子駆動回路３５に対して振動制御信号を与える。
【００３７】
第１ペルチェ素子駆動回路２６と第２ペルチェ素子駆動回路３６では、与えられた温冷制御信号にしたがって駆動信号がそれぞれ生成され、第１ペルチェ素子２３及び第２ペルチェ素子３３にそれぞれ与えられる。これによって、第１ペルチェ素子２３の表面２３ａと第２ペルチェ素子３３の表面３３ａにおいて、熱量が変化し、これによって、第１検知部２４及び第２検知部３４を伝わって指で感じる温度が上下する。
【００３８】
また、第１振動素子駆動回路２５及び第２振動素子駆動回路３５では、与えられた振動制御信号にしたがって駆動信号がそれぞれ生成され、第１振動素子２１及び第２振動素子３１にそれぞれ与えられる。これにより、第１振動素子２１及び第２振動素子３１において振動が発生し、第１振動素子２１での振動は伝導部材２２、第１ペルチェ素子２３、及び、第１検知部２４を経て、また、第２振動素子３１での振動は伝導部材３２、第２ペルチェ素子３３、及び、第２検知部３４を経て、それぞれ指に与えられる。
ここで、第１振動素子２１における振動情報の呈示、第１ペルチェ素子２３における温冷情報の呈示、第２振動素子３１における振動情報の呈示、及び、第２ペルチェ素子３３における温冷情報の呈示は、制御部１２からの制御信号にしたがって、互いに独立して制御されている。また、これらの振動情報や温冷情報の呈示はすべて同時に行っても良いし、別個に又は２以上を組み合わせて行っても良い。
【００３９】
ここで、第１検知部２４と第２検知部３４に対する指の接触時間や接触圧に応じて、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３で呈示する温冷情報や、第１振動素子２１や第２振動素子３１で呈示する振動情報を変化させてもよい。例えば、接触時間が長くなるほど、上昇させた温度をさらに上昇させ、又は、下降させた温度をさらに下降させたり、振動強度をさらに強くしたりする。また、指の移動を検知して、その移動の方向や距離に基づいて、振動の周波数やデューティ比を変化させたり、温度を変化させる。
【００４０】
また、図３に例示するように、インターフェースＩ／Ｆを介して制御部１２を外部のアプリケーションや計測側システム、例えば表示装置に接続することができる。表示装置に接続した場合、表示装置に模擬的な接触動作の対象となる物体の情報が呼び出されている状態で、第１検知部２４と第２検知部３４のいずれか、又は、両方に指が接触したことを検知したときに、その検知結果に応じて、第１ペルチェ素子２３と第２ペルチェ素子３３における温冷情報や、第１振動素子２１と第２振動素子３１における振動情報を適宜組み合わせて変化させ、これによって、表示装置に表示された物体に実際に触れているかのような触覚を呈示することができる。さらに、指の接触の強度や時間に対応した信号を制御部１２から表示装置へ与え、この信号に基づいて、表示装置で表示された物体の画像を変化させてもよい。
【００４１】
以下に変形例について説明する。
上記実施形態の触覚呈示装置１０では、触覚生成部２０、３０のそれぞれにおいて、１つの振動素子上に１つのペルチェ素子を配置した構成を示したが、一部又はすべての触覚生成部において、１つの振動素子上に複数のペルチェ素子を配置した構成とすることもできる。これにより、さらに複雑で細かな触覚を呈示することが可能となる。
例えば、図４と図５に示す触覚呈示装置５０のように１つの振動素子の上に２つのペルチェ素子を配置する。図４は、変形例に係る触覚呈示装置５０の概略構成を示す側面図、図５は、図４に示す触覚呈示装置５０の平面図である。図４と図５に示す触覚呈示装置５０においては、基材５１上に２つの振動素子６１、８１が互いに独立するように離間して配置されている。基材５１及び振動素子６１、８１は、上記実施形態の基材１１及び２つの振動素子２１、３１と同様の構成である。
【００４２】
振動素子６１上には、２つの伝導部材６２、７２が互いに離間して配置され、伝導部材６２上にはペルチェ素子６３が載置され、このペルチェ素子６３の表面６３ａには検知部６４が設けられている。また、伝導部材７２上にはペルチェ素子７３が載置され、このペルチェ素子７３の表面７３ａには検知部７４が設けられている。この構成により、振動素子６１で発生した振動は２つの検知部６４、７４のそれぞれに伝達される。
【００４３】
また、振動素子８１上には、２つの伝導部材８２、９２が互いに離間して配置され、伝導部材８２上にはペルチェ素子８３が載置され、このペルチェ素子８３の表面８３ａには検知部８４が設けられている。また、伝導部材９２上にはペルチェ素子９３が載置され、このペルチェ素子９３の表面９３ａには検知部９４が設けられている。この構成により、振動素子８１で発生した振動は２つの検知部８４、９４のそれぞれに伝達される。
ここで、４つの伝導部材６２、７２、８２、９２は上記実施形態の２つの伝導部材２２、３２と同様の構成であり、４つのペルチェ素子６３、７３、８３、９３は上記実施形態の２つのペルチェ素子２３、３３と同様の構成であり、４つの検知部６４、７４、８４、９４は上記実施形態の２つの検知部２４、３４と同様の構成である。
【００４４】
図５に示すように、平面視において、４つの検知部６４、７４、８４、９４を設けた領域の外形形状は、操作体としての指の操作面に対応する接触領域Ｂとほぼ一致している。ここで、指の操作面は指の腹であり、上記接触領域Ｂは指の腹が４つの検知部６４、７４、８４、９４に接触する範囲に対応する。指がいずれかの検知部に接触したとき、ほかの３つの検知部にも同時に指に接触する。４つの検知部６４、７４、８４、９４を設けた領域は、上記接触領域Ｂに対して面積や外形形状が同一であることが最も好ましいが、指が４つの検知部６４、７４、８４、９４のすべてに同時に接触可能であれば、接触領域Ｂの方が広くてもよいし、４つの検知部６４、７４、８４、９４の領域の方が広くても良い。ただし、指が４つの検知部６４、７４、８４、９４のそれぞれに接触する面積は、ともに５０％以上の面積となることが好ましい。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る触覚呈示装置は、より細かな触覚呈示を実現することができる点で有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    触覚呈示装置
１１    基材
１２    制御部
２０    触覚生成部
２１    第１振動素子
２２    伝導部材
２３    第１ペルチェ素子
２４    第１検知部
２５    第１振動素子駆動回路
２６    第１ペルチェ素子駆動回路
３０    触覚生成部
３１    第２振動素子
３２    伝導部材
３３    第２ペルチェ素子
３４    第２検知部
３５    第２振動素子駆動回路
３６    第２ペルチェ素子駆動回路
５０    触覚呈示装置
５１    基材
６１、８１    振動素子
６２、７２、８２、９２    伝導部材
６３、７３、８３、９３    ペルチェ素子
６４、７４、８４、９４    検知部
【図１】
2020057030.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020057030.tif 000007