(57)【要約】【課題】振動による連続的な変化を感じさせるのではなく、へこみ感といった定常的な感触を与えることができなかった。【解決手段】本発明の第１の態様における触覚呈示装置は、弾性体と、少なくとも一部が弾性体に接して配置される線状の形状記憶合金とを備え、形状記憶合金は、通電により収縮し弾性体を変形させる。また、本発明の第２の態様における電子機器は、上記の触覚呈示装置と、通電により形状記憶合金を収縮させ、弾性体を変形させる制御部とを備える。【選択図】図１
2014167777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、
少なくとも一部が前記弾性体に接して配置される線状の形状記憶合金と
を備え、
前記形状記憶合金は、通電により収縮し前記弾性体を変形させる
触覚呈示装置。
【請求項２】
前記弾性体は、操作者に接触される接触領域を有し、
前記形状記憶合金は、前記弾性体と接する部分の収縮量のうち、操作方向に沿う成分量の方が、前記操作方向に直交する成分量よりも大きくなるように配置される請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項３】
前記部分は、前記弾性体と接する曲率が最も大きくなる部分である請求項２に記載の触覚呈示装置。
【請求項４】
前記弾性体を支持、固定する支持体を含み、
前記形状記憶合金に沿った断面において、前記接触領域の長さは、前記支持体と接する長さより短い請求項２または３に記載の触覚呈示装置。
【請求項５】
前記弾性体は、前記断面において、前記形状記憶合金に向かって凸形状を成すとともに、凸部分がＲ状に形成されている請求項４に記載の触覚呈示装置。
【請求項６】
少なくとも前記接触領域が被覆されている請求項２から５のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項７】
接触操作を検出する検出部とを備える請求項２から６のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項８】
前記弾性体と前記形状記憶合金との組を複数隣接させて配列し、隣接する前記弾性体は一体的に形成された請求項１から７のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の触覚呈示装置と、
通電により前記形状記憶合金を収縮させ、前記弾性体を変形させる制御部と
を備えた電子機器。
【請求項１０】
表示部とを備え、
前記制御部は、前記形状記憶合金に対する通電に連動させて前記表示部に映像を表示させる請求項９に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚呈示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
触覚子の一端が取り付けられた形状記憶合金に対するパルス電圧のオンオフを制御し、制御に応じた形状記憶合金の伸縮によって触覚子を振動させることにより、触覚子の他端に接触している操作者に触覚を与える装置が知られている（特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００８−２６２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
振動による連続的な変化を感じさせるのではなく、へこみ感といった定常的な感触を与えることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における触覚呈示装置は、弾性体と、少なくとも一部が弾性体に接して配置される線状の形状記憶合金とを備え、形状記憶合金は、通電により収縮し弾性体を変形させる。
【０００５】
本発明の第２の態様における電子機器は、上記の触覚呈示装置と、通電により形状記憶合金を収縮させ、弾性体を変形させる制御部を備える。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１に係る触覚呈示装置を説明する説明図である。
【図２】ＳＭＡ線の収縮を説明するための図である。
【図３】ＳＭＡ線の収縮を説明するための図である。
【図４】触覚呈示装置のバリエーションを説明するための図である。
【図５】触覚呈示装置のバリエーションを説明するための図である。
【図６】実施形態２に係るデジタルカメラのシステム構成図である。
【図７】デジタルカメラにおいて触覚呈示装置による触覚呈示を説明するための図である。
【図８】電子機器の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
本実施形態に係る触覚呈示装置は、線状に加工された形状記憶合金の収縮、伸長を利用して、接触する操作者の指等に凹凸感を付与する装置である。形状記憶合金が弾性部材に沈み込むように変形収縮すると、弾性部材は形状記憶合金に沿って溝状に締め付けられ、弾性部材に接触している操作者は、当該溝状の変形をへこみ感（凹状感）として感知する。ここで、「形状記憶合金が弾性部材に沈み込むように変形収縮する」とは、形状記憶合金が、弾性部材を弾性破壊することなく、弾性部材に沈み込むことである。形状記憶合金が弾性部材に沈み込むことによって、当該弾性部材は変形され、物理的な形状としての溝が一定時間にわたって形成される。このように形成された溝は、その一定時間にわたって、操作者に溝としてのへこみ感を知覚させることができる。すなわち、触覚呈示装置は、操作者へ、形成された形状をそのような形状として感じさせる定常的なへこみ感を知覚させることができる。特に、本実施形態の触覚呈示装置１００によれば、弾性部材において、形状記憶合金の引き締め力が最も強くなる領域を操作者の指等が接触する操作領域とすべく、弾性部材および形状記憶合金の形状を定めている。これにより、形状記憶合金の引き締め力を効果的に操作者に対する触覚として呈示できる。また、収縮が解除されて伸長すると元の平面に戻るので、へこみ感は解消する。形状記憶合金の収縮、伸長は、当該形状記憶合金への通電により制御する。形状記憶合金に通電すると、当該形状記憶合金は、発生する熱により収縮する。通電を停止すると放熱して元の長さまで伸長する。
【００１０】
なお、形状記憶合金の線径、弾性部材の素材などの選択によっては、急峻な溝形状を実現することもできる。接触する指に対する溝幅を一定の割合以下に調整すれば、物理的な形状が溝形状であっても、操作者は生体反応として凸状に感じる場合があることが知られている。したがって、本実施形態に係る触覚呈示装置は、へこみ感を付与することを前提として説明するが、形状記憶合金の線径などの選択によってはつばくみ感（凸状感）を付与することもできることに留意すべきである。
【００１１】
図１は、実施形態１に係る触覚呈示装置１００を説明する説明図である。図１（ａ）は、結線構造を単純化して示した斜視図であり、図１（ｂ）は、一部が変形した状態を示す側面図である。触覚呈示装置１００は、基材１１０と、ＳＭＡ（Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ）線１３０と、圧力センサ１４０とを備える。
【００１２】
基材１１０は、操作者の指が接触する側を構成する弾性体１０１と、弾性体１０１を支持、固定する支持体１０２とを含む。弾性体１０１は、弾力のある半楕円筒形を成している。弾性体１０１の曲面における曲率は、一様ではなく、半楕円筒形の頂点で最も大きくなる。弾性体１０１は、例えば絶縁性のシリコンゴムにより形成されている。弾性体１０１において、操作者の接触が想定される半楕円筒形の頂点部近傍の領域は、操作者に接触される接触領域である。支持体１０２は、弾性体１０１よりも高硬度素材である例えばポリカーボネイトにより、全体として板状に形成されている。支持体１０２は、ＳＭＡ線１３０が配置される部分に突出部１０３を有する。より詳細には、突出部１０３は、支持体１０２の紙面における左右方向の側面から外側方向に突出するとともに、紙面の上方向に突出している。図示するように、弾性体１０１のうち楕円筒軸を含む平面と、支持体１０２の板面とが、後述する圧力センサ１４０を部分的に挟み込んで重ね合わされ、例えば接着剤により固定されている。
【００１３】
ＳＭＡ線１３０は、例えばチタンとニッケルの合金を線状に加工した形状記憶合金である。ＳＭＡ線１３０は、全体として紙面の左右方向に基材１１０を跨ぐように配置される。ＳＭＡ線１３０は、弾性体１０１のＲ部分よりも緩やかなＲ部分１３１を有する。したがって、ＳＭＡ線１３０は、全体が弾性体１０１に沿って配置されるのではなく、Ｒ部分１３１の一部が弾性体１０１のＲ部分の一部（頂点近傍）に接するように配置される。ＳＭＡ線１３０は、Ｒ部分１３１の両端に直線部分１３２を有する。直線部分１３２は、突出部１０３に例えば接着剤により固定される。突出部１０３は、直線部分１３２と同程度の高さを有し、これによって、ＳＭＡ線１３０の直線部分１３２の収縮が制限される。
【００１４】
本実施形態においては、二つのＳＭＡ線１３０が互いに間隔をあけて基材１１０に配置されている。換言すると、二つのＳＭＡ線１３０は、共通の基材１１０に配置されている。すなわち、隣接する弾性体１０１は一体的に形成されている。互いに隣接するＳＭＡ線１３０の間隔は、操作者の指の大きさを考慮し、例えば２０ｍｍ以下に設定するとよい。ＳＭＡ線１３０の右側の端部は、制御回路線１５０を介して外部の制御回路に接続され、左側の端部は、グランド接続線１６０に接続されている。ＳＭＡ線１３０に電圧が印加されると、ＳＭＡ線１３０は自身の抵抗により発熱する。ＳＭＡ線１３０は発熱により収縮する。詳しくは後述するが、図１（ｂ）に示すように、ＳＭＡ線１３０によって締め付けられた部分は弾性体１０１の頂点付近において溝状にΔｄだけ沈み込み、これに応じてその周囲も全体的に窪む。一方、ＳＭＡ線１３０に電圧が印加されなければ、ＳＭＡ線１３０が収縮することもなく、弾性体１０１が凹むこともない。
【００１５】
圧力センサ１４０は、それぞれのＳＭＡ線１３０に対応して設けられている。具体的には、圧力センサ１４０は、当該ＳＭＡ線１３０の直下に、弾性体１０１と支持体１０２の間に挟み込まれて設置される。圧力センサ１４０は、例えばひずみゲージが用いられる。
【００１６】
それぞれのＳＭＡ線１３０は、対応する圧力センサ１４０と共に触覚部を構成する。操作者がある触覚部における弾性体１０１の表面領域に触れると、圧力センサ１４０が当該接触に応じた出力信号を、検出回路線１７０を介して検出回路に出力する。検出回路は、いずれの触覚部で接触を検出したかを同定して、検出結果を制御回路に引き渡す。制御回路は、検出結果を受け取ると、これに同期して、対応するＳＭＡ線１３０に電圧を印加する。すると、当該ＳＭＡ線１３０に電流が流れ、操作者が触れた弾性体１０１の表面領域がへこむ。詳しくは後述するが、本実施形態の触覚呈示装置１００によれば、弾性体１０１の頂部近傍で最もＳＭＡ線１３０による引き締め力が大きくなるので、弾性体１０１の表面領域は大きく凹む。これにより、操作者は、弾性体１０１の表面に軽く触れただけで、大きなへこみ感を感じる。弾性体１０１が操作者の押圧によるへこみ量以上にへこむと、操作者は、へこみ感を引き込まれ感として感知し得る。
【００１７】
制御回路は、例えば１００ｍｓｅｃ程度の予め定められた時間が経過したら電圧の印加を停止する。すると、当該ＳＭＡ線１３０は放熱して元の長さにまで戻る。すなわち、締め付けられていた弾性体１０１は元の形状に戻る。このとき、操作者がまだ弾性体１０１の表面を触れていれば、弾性体１０１には、その押圧による変形のみが残る。
【００１８】
なお、ＳＭＡ線１３０が配置された弾性体１０１の接触面は、ＳＭＡ線１３０ごと保護膜により被覆されるとよい。この場合、保護膜は、弾性体１０１の弾力性を妨げないことが好ましい。保護膜は、例えばラバー塗装により形成される。なお、弾性体１０１の全体を被覆しなくても、少なくとも接触領域が被覆されていればよい。また、触覚呈示装置１００においては、ＳＭＡ線１３０が触覚呈示装置１００外に露出しているので、ＳＭＡ線１３０から操作者への伝熱を抑制すべく、ＳＭＡ線１３０が被覆されていてもよい。
【００１９】
図２は、ＳＭＡ線１３０の収縮を説明するための図である。なお、図２においては、図面を見易くする目的で、制御回路線、検出回路線、グランド接続線、および圧力センサを省いて図示している。以降の図においても、これら部材を省いて図示している場合がある。図２（ａ）は、図１（ａ）に示した触覚呈示装置１００のＡ−Ａ断面図である。図中の矢印は、ＳＭＡ線１３０の収縮により生じる引き締め力のベクトルを示す。図２（ａ）は、非通電時におけるＳＭＡ線１３０の状態を示す。図２（ｂ）は、通電時におけるＳＭＡ線１３０の状態を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した触覚呈示装置１００の断面図に対応している。
【００２０】
図示するように、操作方向を含む断面であるＡ−Ａ断面において、弾性体１０１は凸Ｒ形状を成す。すなわち、弾性体１０１はＳＭＡ線１３０に向かって凸形状を成すとともに、凸部分がＲ状に形成されている。ＳＭＡ線１３０は、Ｒ部分１３１が弾性体１０１のＲ部分の中央近傍に接するように配置される。ここで、Ｒ部分１３１は下方向および左右方向に収縮するので、弾性体１０１はＲ部分１３１との接触部分において曲率が最も大きくなる部分１１２で、ＳＭＡ線１３０の収縮による引き締め力が最も大きくなる。したがって、図２（ｂ）に示すように、Ｒ部分１３１は、弾性体１０１との関係においては、弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２で最も収縮する。本実施形態においては、上述のように、弾性体１０１が凸Ｒ形状を成すとともに、ＳＭＡ線１３０のＲ部分１３１の曲率が弾性体１０１の曲率より小さくなっている。よって、ＳＭＡ線１３０において、弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２は、Ｒ部分１３１の曲率と弾性体１０１の曲率が同一の場合に比べて、弾性体１０１の頂点に寄ることになる。そうすると、Ｒ部分１３１の曲率と弾性体１０１の曲率が同一の場合に比べて、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２では、ＳＭＡ線１３０による引き締め力は、接触操作の操作方向（紙面の下方向）の成分がより大きくなる。特に、当該部分１１２の引き締め力は、接触操作の操作方向に沿う成分量の方が、操作方向に直交する成分量よりも大きくなることが好ましい。このように、接触操作の操作方向に沿う成分量が大きくなれば、当該方向に弾性体１０１をより収縮させることができるので、操作者は触覚を知覚し易くなる。このように、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２を弾性体１０１の頂部近傍に構成することにより、印加電圧を大きくすることなく、効果的に触覚を呈示できる。
【００２１】
図３は、ＳＭＡ線の収縮を説明するための図である。図３（ａ）、（ｂ）は、比較例としての触覚呈示装置３００の断面図である。図３（ａ）は、操作者の接触操作がなされていない状態を示し、図３（ｂ）は、操作者の接触操作がなされている状態を示す。図中の矢印は、ＳＭＡ線３３０の収縮により生じる引き締め力のベクトルを示す。図３（ｃ）、（ｄ）は、本実施形態に係る触覚呈示装置１００の断面図である。図３（ｃ）は、操作者の接触操作がなされていない状態を示し、図３（ｄ）は、操作者の接触操作がなされている状態を示す。
【００２２】
比較例としての触覚呈示装置３００においては、弾性体３０１の形状およびＳＭＡ線３３０の形状を除いて本実施形態の触覚呈示装置１００と同様の構成を有する。図示するように、弾性体３０１は、上端の二点の角が丸い角丸直方形状である。ＳＭＡ線３３０において弾性体３０１と接する曲率が最も大きくなる部分３１２は、弾性体３０１の中央よりもむしろ左右の端部に寄っている。このため、図３（ｂ）に示すように、ＳＭＡ線３３０において弾性体３０１と接する曲率が最も大きくなる部分３１２は、操作者の接触領域の外側に位置することになる。上述のように、当該部分３１２においてＳＭＡ線３３０が最も収縮するものの、当該部分３１２は、操作者の接触領域に含まれていない。したがって、当該部分３１２におけるＳＭＡ線３３０の収縮は、操作者に対する触覚呈示にほとんど寄与しない。操作者の接触領域においてＳＭＡ線３３０の収縮により触覚を呈示するためには、印加する電圧を大きくする、または流す電流値を大きくするなどして、接触領域におけるＳＭＡ線３３０のＲ部分３３１の収縮量を大きくする必要がある。
【００２３】
一方、図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係る触覚呈示装置１００においては、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２は、Ｒ部分１３１の弾性体１０１の中央に寄っている。このため、図３（ｄ）に示すように、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分１１２は、操作者の接触領域の内側に位置することになる。当該部分１１２は、操作者の接触領域に含まれるので、当該部分１１２におけるＳＭＡ線１３０の収縮は、操作者に対する触覚呈示に寄与する。したがって、操作者の接触領域においてＳＭＡ線１３０の収縮により触覚を呈示するために、接触領域におけるＳＭＡ線１３０の収縮量を大きくしなくてもよい。したがって、消費電力の増大を回避することができる。また、本実施形態に係る触覚呈示装置１００では、比較例としての触覚呈示装置３００において操作者の接触領域内のＳＭＡ線の収縮量と同程度の収縮量を得るための電圧は、より小さくてすむ。したがって、消費電力の低減に寄与する。
【００２４】
以上の説明では、弾性体１０１は半楕円筒形状であったが、弾性体１０１は他の形状であってもよい。図４は、触覚呈示装置のバリエーションを説明するための図である。図４は、図２（ａ）に示した触覚呈示装置１００の断面図に対応している。
【００２５】
図４（ａ）の例では、弾性体１０１は、上面の中央部分に急峻な凸Ｒ形状を有する。このため、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分は、さらにＳＭＡ線１３０の中央寄りになる。結果として、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する曲率が最も大きくなる部分では、ＳＭＡ線１３０による収縮量は、操作方向に沿う成分量がより大きくなる。これにより、弾性体１０１が操作方向により大きく収縮するので、操作者は接触操作に対して触覚を知覚し易くなる。また、操作方向に沿う成分量をより大きくできるので、図１に示した触覚呈示装置１００のＳＭＡ線１３０と同等の収縮量を得るために必要な電圧を小さくできる。したがって、消費電力を低減でき、その結果、ＳＭＡ線１３０の発熱量も低減できる。なお、弾性体１０１の凸Ｒ形状をさらに急峻に形成することにより、弾性体１０１の頂点の一点でＳＭＡ線１３０と接してもよい。このように構成すれば、弾性体１０１とＳＭＡ線１３０の接点においては、操作方向の収縮量を最も大きくすることができる。よって、ＳＭＡ線１３０の収縮を最も効果的に触覚として呈示できる。
【００２６】
図４（ｂ）においては、弾性体１０１は全体として凸Ｒ形状に形成されるとともに、三つの急峻な凸Ｒ形状を有する。一つの凸Ｒ形状は、弾性体１０１の上面の中央部分に形成され、他の二つの凸Ｒ形状は、中央部分に形成された凸Ｒ形状の左右両側に形成されている。このように、複数の急峻な凸Ｒ形状を形成することにより、弾性体１０１において引き締め力が集中する部分を分散させることができる。この場合には、操作者の指が、頂部近傍からずれた領域に接触したとしても、三つの凸Ｒ形状のうち左右の凸Ｒ形状のいずれかが操作者の接触領域に含まれれば、操作者に対して効果的に触覚を呈示できる。
【００２７】
図４（ｃ）においては、弾性体１０１は、断面において台形を成している。上底１２１の長さは、下底１２２の長さに比べて短くなっている。したがって、ＳＭＡ線１３０において弾性体１０１と接する部分、すなわち、ＳＭＡ線１３０が弾性体１０１に沈み込む部分を中央に近づけることができる。弾性体１０１は、当該部分においてＳＭＡ線１３０と点接触しているので、当該部分において最も大きく変形する。下底１２２と上底１２１の比が小さくなるほど、当該部分を中央に近づけることができる。下底１２２の長さを適宜調整することにより、操作者の接触領域内に、弾性体１０１の変形が最も大きくなる部分を含めることができる。
【００２８】
以上のように、弾性体１０１は、様々な形状を取り得る。ＳＭＡ線１３０に沿った断面図において、弾性体１０１における接触領域の長さは、支持体１０２と接する長さより短い。
【００２９】
図５は、触覚呈示装置のバリエーションを説明するための図である。なお、図５においては、図面を見易くする目的で、左端のＳＭＡ線１３０を除いて後述するポテンショメータ１９０の図示を省略している。
【００３０】
図５においては、基材１１０は、操作者の指が接触する側を構成する弾性体１０１と、弾性体１０１を支持、固定する支持体１０２とを含む。弾性体１０１は、弾力があり、全体として円柱形状である。弾性体１０１の外周においては、周方向の全体に亘って中央部１０６が上部１０４および下部１０５に比べて盛り上がっている。すなわち、外周面の周方向の全体に亘って凸部が形成されている。弾性体１０１は、例えば絶縁性のシリコンゴムにより形成されている。支持体１０２は、弾性体１０１よりも高硬度素材である例えばポリカーボネイトにより、円板状に形成されている。図示するように、弾性体１０１の上面と、上側の支持体１０２の下面とが、例えば接着剤により固定されている。同様に、弾性体１０１の下面と、下側の支持体１０２の上面とが、例えば接着剤により固定されている。このように、図５に示す触覚呈示装置１００においては、二つの支持体１０２が弾性体１０１を上下から挟み込む構成になっている。
【００３１】
ＳＭＡ線１３０は、全体として基材１１０を跨ぐように配置される。具体的には、ＳＭＡ線１３０は、上側の支持体１０２の上面、弾性体１０１の外周、下側の支持体１０２の下面にかけて配置されている。ＳＭＡ線１３０は、上側の支持体１０２の上面および下側の支持体１０２の下面で例えば接着剤により固定される。ＳＭＡ線１３０は、Ｒ部分を有する。Ｒ部分は、弾性体１０１における上部１０４と中央部１０６とのエッジ部分１１３、下部１０５と中央部１０６とのエッジ部分１１３において、弾性体１０１に接している。弾性体１０１は、当該エッジ部分１１３において、ＳＭＡ線１３０と点接触しているので、当該エッジ部分１１３において最も大きく変形する。すなわち、当該エッジ部分１１３において弾性体１０１は、最も大きな引き締め力をうけて大きく凹む。図示するように、当該エッジ部分１１３は、操作者の接触領域の内側に位置している。すなわち、操作者の接触領域に含まれている。したがって、当該エッジ部分１１３におけるＳＭＡ線１３０の収縮は操作者に対する触覚呈示に寄与し、操作者は触覚を知覚し易くなる。
【００３２】
図５に示す触覚呈示装置１００においては、四つのＳＭＡ線１３０が互いに間隔をあけて基材１１０に配置されている。換言すると、四つのＳＭＡ線１３０は、共通の基材１１０に配置されている。互いに隣接するＳＭＡ線１３０の間隔は、上述のように、操作者の指の大きさを考慮し、例えば２０ｍｍ以下に設定するとよい。ＳＭＡ線１３０の上側の端部は、制御回路線１５０を介して外部の制御回路に接続され、下側の端部は、グランド接続線１６０に接続されている。
【００３３】
操作者の接触動作を検出する検出部として、圧力センサ以外にもポテンショメータを用いることができる。図５においては、圧力センサの替わりにポテンショメータを用いている。ポテンショメータは、具体的には、ＳＭＡ線１３０において任意の二点に微弱な電圧を印加する。この状態で操作者の接触操作がなされると、抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検知することにより、操作者の接触操作を検知することができる。操作者の接触操作が検知されると、外部の制御回路は、制御回路線１５０を介してＳＭＡ線１３０に電圧を印加する。外部の制御回路は、弾性体１０１が予め設定された値以上の強さで押圧された場合に、電圧を印加してもよい。
【００３４】
上述したそれぞれの触覚呈示装置は、電子機器に搭載される。以下に、電子機器としてデジタルカメラに搭載された場合を例に挙げて説明する。
【００３５】
図６は、デジタルカメラのシステム構成図である。デジタルカメラ２００は、触覚呈示装置１００に加えて、ＣＰＵ２０１、不揮発性メモリ２０２、撮像部２０３、Ａ／Ｄ変換部２０４、画像処理部２０５、表示制御部２０６、表示部２０７、および温度センサ２０８を備える。操作者は、触覚呈示装置１００を操作することによりデジタルカメラ２００を操作できる。操作者は、触覚呈示装置１００を操作することにより例えば撮影モードを設定する。
【００３６】
触覚呈示装置１００は、圧力センサおよび検出回路などを含む検出部２１０を有する。圧力センサを備えているので、入力部材としても利用できる。操作者が触覚呈示装置１００に触れると、検出部２１０は、その検出結果をＣＰＵ２０１へ引き渡す。
【００３７】
ＣＰＵ２０１は、触覚呈示装置１００をＰＷＭ方式により制御する制御部としての役割を担う。ＣＰＵ２０１は、検出結果を受け取ると、後述するテーブルを参照しながら制御対象となるＳＭＡ線１３０に印加する電圧の制御を行う。電圧の印加時間が長くなると、ＳＭＡ線１３０の発熱量は大きくなり、触覚呈示装置１００の温度が上昇する。そこで、ＣＰＵ２０１は、温度センサ２０８を介して触覚呈示装置１００のＳＭＡ線１３０の熱をモニタリングし、予め設定された温度を超えると電圧の印加を停止する。このように、ＣＰＵ２０１は、ＳＭＡ線１３０の熱に応じてデューティー比を調整することにより、ＳＭＡ線１３０の発熱量を調整できる。ＣＰＵ２０１は、予め定められた時間経過後に電圧の印加を停止してもよい。電圧を停止するまでの時間は、ＳＭＡ線１３０が収縮し終えるまでの時間、ＳＭＡ線１３０がある一定温度に達すまでの時間等を考慮して実験により予め算出しておく。上述のように、例えば、電圧の印加から１００ｍｓｅｃ経過後に印加を停止する。さらに、ＣＰＵ２０１は、デジタルカメラ２００を統合的に制御する。
【００３８】
ＳＭＡ線１３０は、ある一定温度に到達すると収縮し始める。そこで、ＣＰＵ２０１は、予め設定された温度よりもＳＭＡ線１３０の温度が低くなった場合には、ＳＭＡ線１３０に電圧を印加してもよい。これにより、ＳＭＡ線１３０の温度を予め設定された温度以上に保つことができる。ＳＭＡ線１３０が収縮し始める温度に近い温度を維持することにより、操作者の接触操作に対する応答性を向上させることができる。
【００３９】
不揮発性メモリ２０２は、触覚呈示装置１００を制御するプログラム、当該プログラムによって参照される各種テーブルを記憶する。テーブルの一例として、メニューの階層毎に、当該階層とＳＭＡ線１３０とが対応付けられたテーブルを挙げることができる。この場合には、ＣＰＵ２０１は、触覚呈示装置１００に含まれるＳＭＡ線１３０のうちのテーブルに対応付けられたＳＭＡ線１３０を制御対象に決定し、操作者の接触動作に応じて制御対象に決定されたＳＭＡ線１３０に印加する電圧を制御する。さらに、階層毎に、対応するＳＭＡ線１３０に供給すべき電流値または印加すべき電圧印加時間が対応付けられていてもよい。この場合には、ＣＰＵ２０１は、対応付けられた電流値または電圧印加時間となるよう、デューティー比を調整して対応するＳＭＡ線１３０に印加する電圧の制御を行う。これにより、触覚呈示装置１００が呈示する触覚をメニューの階層毎に異ならせることができる。
【００４０】
不揮発性メモリ２０２は、その他デジタルカメラ２００を動作させる様々な定数、プログラム等も記憶する。ＣＰＵは、上述の定数、プログラム等を不揮発性メモリから適宜呼び出して参照する。
【００４１】
撮像部２０３は光学系を含み、当該光学系を透過して入射する被写体像である光学像を光電変換する。撮像部２０３は、光電変換により得られた電荷を増幅した後、アナログ画像信号としてＡ／Ｄ変換部２０４に出力する。Ａ／Ｄ変換部２０４は、撮像部２０３から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００４２】
画像処理部２０５は、デジタル画像信号に対して種々の画像処理を施し、画像データを生成する。表示制御部２０６は、ＣＰＵ２０１の指示に従って、画像データを表示部２０７に表示させる。表示制御部２０６は、ＣＰＵ２０１の指示に従って、各種設定に関する様々なメニュー項目も、表示部２０７に表示させることができる。表示制御部２０６は、撮影モードが設定される場合に、夜景モード、人物モード等を表す表示項目を表示部２０７に表示させる。
【００４３】
図７は、デジタルカメラにおいて触覚呈示装置１００による触覚呈示を説明するための図である。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、表示部２０７側からデジタルカメラ２００を見た図を示している。以下の説明においては、図示するように、表示部２０７に撮影モードの項目が表示されている場合を想定し、触覚呈示装置１００を操作することにより撮影モードの項目を選択する場合について説明する。なお、図７に示す例においては、触覚呈示装置１００は、１１個のＳＭＡ線１３０を備えている。
【００４４】
図７（ａ）の例においては、表示部２０７は、撮影モードの項目として１１個の項目を表示している。不揮発性メモリ２０２に記憶されているテーブルは、この表示階層に対して全てのＳＭＡ線１３０を対応付けている。つまり、１１個全てのＳＭＡ線が制御対象となる。したがって、操作者は指をスライドさせると小刻みに触覚を知覚できる。表示部２０７には、予め設定された項目が強調表示される。この例においては、１１個の項目のうちの右端の項目が強調表示され、強調表示項目２０９となる。操作者は、図中の矢印に示すように上下方向に触覚呈示装置１００を操作することにより、触覚呈示装置１００から呈示される触覚を感じながら、強調表示項目２０９を順次変更することができる。例えば、指を上方向にスライドさせると、項目も上方向、すなわち半時計周りに移動し、強調表示項目２０９が順次変更される。操作者は、接触動作に応じた触覚を感じながら項目を選択できる。
【００４５】
図７（ｂ）の例においては、表示部２０７は、撮影モードの項目として４個の項目を表示している。不揮発性メモリ２０２に記憶されているテーブルは、この表示階層に対して４個のＳＭＡ線１３０を対応付けている。つまり、４個のＳＭＡ線が制御対象となる。したがって、操作者が指をスライドさせたとしても収縮しない部分がある。図７（ｂ）においては、制御対象となるＳＭＡ線１３０を実線で示している。図７（ｂ）の場合も、表示部２０７には、予め設定された項目が強調表示される。その後、図中の矢印に示すように上下方向に触覚呈示装置１００を操作することにより、触覚呈示装置１００から呈示される触覚を感じながら、強調表示項目２０９を順次変更することができる。
【００４６】
ＣＰＵ２０１は、図７（ａ）に示すように、撮影モードの項目として１１個の項目が表示部２０７に表示されている場合と、図７（ｂ）に示すように、４個の項目が表示部２０７に表示されている場合とで、電圧の制御を異ならせてもよい。１１個の項目が表示部２０７に表示されている場合には、制御対象となるＳＭＡ線１３０の密度がより高くなる。したがって、ＳＭＡ線１３０の収縮による触感を知覚し易くすべく、１１個の項目が表示部２０７に表示されている場合には、４個の項目が表示部２０７に表示されている場合に比べて、電圧の印加時間を長くするとよい。これにより、ＳＭＡ線１３０の収縮量がより大きくなるので、操作者は触覚を知覚し易くなる。なお、１１個の項目が表示部２０７に表示されている場合に、供給する電流値をより大きくすることによっても同様の効果が期待できる。
【００４７】
なお、撮影モードの項目を左右方向に並べて表示してもよい。操作方向と表示方向を同一にすることにより、操作者は操作に対する項目の移動方向を直感的に理解し易くなる。触覚呈示装置１００は、図７に示す状態から９０度回転させた状態で配置されてもよい。この場合には、紙面の左右方向に操作されることになる。操作方向に合わせて撮影モードの項目を紙面の左右方向に並べて表示するとよい。なお、上記の例では、触覚呈示装置を入力部材としても利用したが、入力部材を別に設けてもよい。
【００４８】
以上の説明においては、表示部２０７と触覚呈示装置１００は、互いに独立して設けられていたが、表示部２０７に触覚呈示装置１００を組み込んでもよい。すなわち、表示部２０７と触覚呈示装置１００とで領域を分けずに、これらを一体的に構成してもよい。この場合に、表示部２０７をタッチパネルとして構成すると、タッチパネルに対する操作に対して触覚を呈示できる。
【００４９】
以上の実施形態においては、電子機器としてデジタルカメラを例に挙げて説明したが、上述の態様は、デジタルカメラに限らず様々な電子機器に適用し得る。例えば、携帯電話、ゲーム端末、タブレット端末、産業機械の操作パネル等にも適用できる。なお、本明細書において、触覚は接したときの感触に加え、力の変化を感じる感覚である力覚を含む概念である。
【００５０】
図８は、電子機器の他の例を説明するための図である。図８（ａ）は、携帯電話４００の外観斜視図である。携帯電話４００は、筐体４１０に対して表示パネル４２０およびファンクションボタン４４０を備える。また、携帯電話４００は、筐体４１０の側面に触覚呈示装置１００を備える。操作者は、触覚呈示装置１００を例えば上下方向に操作することにより、触覚呈示装置１００から呈示される触覚を感じながら、表示パネル４２０に表示される表示内容を切り替えることができる。なお、触覚呈示装置１００は、表示パネル４２０と同一面に表示パネル４２０に隣接して配置されてもよいし、表示パネル４２０とは反対側の面に配置されてもよい。
【００５１】
図８（ｂ）は、タブレット端末５００の外観斜視図である。タブレット端末５００は、筐体５１０に対して表示パネル５２０およびファンクションボタン５４０を備える。また、タブレット端末５００は、表示パネル５２０に隣接して配置された触覚呈示装置１００を備える。操作者は、触覚呈示装置１００を例えば上下方向に操作することにより、触覚呈示装置１００から呈示される触覚を感じながら、表示パネル５２０に表示される表示内容を切り替えることができる。なお、触覚呈示装置１００は、筐体５１０の側面に配置されてもよいし、表示パネル５２０とは反対側の面に配置されてもよい。
【００５２】
以上の説明においては、触覚呈示装置１００は複数のＳＭＡ線１３０を備える構成であったが、一つのＳＭＡ線１３０を備える構成であってもよい。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５４】
１００  触覚呈示装置、１０１  弾性体、１０２  支持体、１０３  突出部、１０４  上部、１０５  下部、１０６  中央部、１１０  基材、１１２  部分、１１３  エッジ部分、１２１  上底、１２２  下底、１３０  ＳＭＡ線、１３１  Ｒ部分、１３２  直線部分、１４０  圧力センサ、１５０  制御回路線、１６０  グランド接続線、１７０  検出回路線、１９０  ポテンショメータ、２００  デジタルカメラ、２０１  ＣＰＵ、２０２  不揮発性メモリ、２０３  撮像部、２０４  Ａ／Ｄ変換部、２０５  画像処理部、２０６  表示制御部、２０７  表示部、２０８  温度センサ、２０９  強調表示項目、２１０  検出部、３００  触覚呈示装置、３０１  弾性体、３１２  部分、３３０  ＳＭＡ線、３３１  Ｒ部分、４００  携帯電話、４１０  筐体、４２０  表示パネル、４４０  ファンクションボタン、５００  タブレット端末、５１０  筐体、５２０  表示パネル、５４０  ファンクションボタン
【図１】
2014167777.tif 000003
【図２】
2014167777.tif 000004
【図３】
2014167777.tif 000005
【図４】
2014167777.tif 000006
【図５】
2014167777.tif 000007
【図６】
2014167777.tif 000008
【図７】
2014167777.tif 000009
【図８】
2014167777.tif 000010