(57)【要約】【課題】操作面から指を一旦離間させても現在位置から他の位置への直接移動が可能な触覚呈示装置を提供する。【解決手段】所定の操作画面パターン５１、及びこの操作画面パターン５１の特定箇所を選択するカーソル５６を表示する表示部５０と、操作面６にタッチ操作がされると、表示部５０のカーソル５６の位置に対応した所定の範囲の操作エリア５２ａ内の操作画面パターン５１ａに対応して操作面６に所定の凹凸パターンで凹凸呈示する操作パネル５と、操作面６からタッチ操作が解除されたときに直近の操作エリア５２ａに基づく凹凸呈示を解除し、操作面６に再びタッチ操作がされたときのカーソル５６の位置に対応した操作エリア５２ｂを操作面６に凹凸呈示する制御を行なう制御部１７と、を有し、制御部１７は、再タッチ操作が所定の条件を満たすときは、直近の操作エリア５２ａの凹凸呈示を維持する制御を行なう構成の触覚呈示装置とする。【選択図】図１
2014006632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の操作画面パターン、及び前記操作画面パターンの特定箇所を選択するカーソルを表示する表示部と、
操作面にタッチ操作がされると、前記表示部の前記カーソルの位置に対応した所定の範囲の操作エリア内の操作画面パターンに対応して前記操作面に所定の凹凸パターンで凹凸呈示する操作パネルと、
前記操作面から前記タッチ操作が解除されたときに直近の操作エリアに基づく凹凸呈示を解除し、前記操作面に再びタッチ操作がされたときのカーソルの位置に対応した操作エリアを前記操作面に凹凸呈示する制御を行なう制御部と、を有し、
前記制御部は、再タッチ操作が所定の条件を満たすときは、前記直近の操作エリアの凹凸呈示を維持する制御を行なうことを特徴とする触覚呈示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記所定の条件として、前記タッチ操作が解除され前記直近の操作エリアに基づく凹凸呈示の解除が完了する前であるときは、前記再タッチ操作は、前記直近の操作エリアに対応した前記操作面のタッチ位置が選択されたものと判定することを特徴とする請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記再タッチ操作により前記タッチ位置が選択されたときは、このタッチ位置に対応した前記表示部の前記操作画面パターン上の点または特定の領域が選択されたものとして制御を行なうことを特徴とする請求項２に記載の触覚呈示装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定の条件として、再タッチ操作のタッチ位置が特定の領域であるときは、前記再タッチ操作は、前記特定の領域を選択したものと判定することを特徴とする請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項５】
前記特定の領域は、前記表示部の前記操作画面パターンのボタンであることを特徴とする請求項３又は４に記載の触覚呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、触覚呈示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、特定の操作によって操作エリアがスクロールされるに従って操作エリアに対応する凹凸も変化し、連続的に図形情報を利用者に呈示する触覚呈示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この触覚呈示装置は、剛体に設けられた接触面を手指や掌等で押すことにより剛体に加わる力及び力のモーメントの３次元要素を固定点で測定し、接触位置である加重中心位置を算出する。更に、押力の方向や大きさ、持続等により変化する測定値をパターン分類し、ＰＣ等情報機器における位置制御や画面制御を接触動作により行うことができる情報機器のための情報入力機構である。この装置によれば、操作に際しては、例えば利用者がこの誘導経路の始端部を指で触って所定以上の力で押下することによりその位置が次第に表示部の中心に移動し、利用者はその移動とともに指先を移動させ、その後誘導経路の方向に所定以上の力を加えることにより表示地図がスクロールされ、その過程で交差点の位置、形状、及び進むべき道路を知ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０２５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の触覚呈示装置は、ピンドット式の触覚呈示装置であって、操作面の凹凸面を手指等でなぞりながら操作するものであり、また、所定以上の力で押下することによりスクロール操作をすることができるが、現在位置から指を一旦離間させて他の位置に直接移動させてボタンを選択等する動作を行なうことができない。表示装置や凹凸呈示によりその周辺のボタンの位置を把握することができても、操作面のタッチ操作を前提としているので、ボタンからボタンの直接移動ができないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、操作面から指を一旦離間させても現在位置から他の位置への直接移動が可能な触覚呈示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕本発明は、上記目的を達成するために、所定の操作画面パターン、及び前記操作画面パターンの特定箇所を選択するカーソルを表示する表示部と、操作面にタッチ操作がされると、前記表示部の前記カーソルの位置に対応した所定の範囲の操作エリア内の操作画面パターンに対応して前記操作面に所定の凹凸パターンで凹凸呈示する操作パネルと、前記操作面から前記タッチ操作が解除されたときに直近の操作エリアに基づく凹凸呈示を解除し、前記操作面に再びタッチ操作がされたときのカーソルの位置に対応した操作エリアを前記操作面に凹凸呈示する制御を行なう制御部と、を有し、前記制御部は、再タッチ操作が所定の条件を満たすときは、前記直近の操作エリアの凹凸呈示を維持する制御を行なうことを特徴とする触覚呈示装置を提供する。
【０００８】
〔２〕前記制御部は、前記所定の条件として、前記タッチ操作が解除され前記直近の操作エリアに基づく凹凸呈示の解除が完了する前であるときは、前記再タッチ操作は、前記直近の操作エリアに対応した前記操作面のタッチ位置が選択されたものと判定することを特徴とする上記〔１〕に記載の触覚呈示装置であってもよい。
【０００９】
〔３〕また、前記制御部は、前記再タッチ操作により前記タッチ位置が選択されたときは、このタッチ位置に対応した前記表示部の前記操作画面パターン上の点または特定の領域が選択されたものとして制御を行なうことを特徴とする上記〔２〕に記載の触覚呈示装置であってもよい。
【００１０】
〔４〕また、前記制御部は、前記所定の条件として、再タッチ操作のタッチ位置が特定の領域であるときは、前記再タッチ操作は、前記特定の領域を選択したものと判定することを特徴とする上記〔１〕に記載の触覚呈示装置であってもよい。
【００１１】
〔５〕また、前記特定の領域は、前記表示部の前記操作画面パターンのボタンであることを特徴とする上記〔３〕または〔４〕に記載の触覚呈示装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作面から指を一旦離間させても現在位置から他の位置への直接移動が可能な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】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の全体を示す概略ブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の全体を示す斜視図であり、（ｂ）は、タッチセンサの一部を示す斜視図であり、（ｃ）は、本体の一部を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、触覚呈示装置の表示ピンの斜視図であり、（ｂ）は、表示ピンに設けられた第１の磁石と第１の電磁石および第２の電磁石との位置の関係を示す概略図であり、（ｃ）は、触覚呈示装置の要部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、触覚呈示装置のブロック図であり、（ｂ）は、距離と静電容量との関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、触覚呈示装置の表示ピンが初期位置から突出位置まで駆動される動作を示す模式図であり、（ｄ）および（ｅ）は、触覚呈示装置の表示ピンが突出位置から初期位置まで駆動される動作を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の特別動作に関するフローチャートである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、触覚呈示装置の通常動作Ａであるなぞり操作を順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、触覚呈示装置の通常動作Ｂである指の置き換え操作を順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、触覚呈示装置の特別動作Ｃを順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図、及び、操作パネルの凹凸呈示の状態を側面からみた側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[本発明の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の全体を示す概略ブロック図である。図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の全体を示す斜視図であり、（ｂ）は、タッチセンサの一部を示す斜視図であり、（ｃ）は、本体の一部を示す斜視図である。図３（ａ）は、触覚呈示装置の表示ピンの斜視図であり、（ｂ）は、表示ピンに設けられた第１の磁石と第１の電磁石および第２の電磁石との位置の関係を示す概略図であり、（ｃ）は、触覚呈示装置の要部断面図である。図４（ａ）は、触覚呈示装置のブロック図であり、（ｂ）は、距離と静電容量との関係を示すグラフである。
【００１５】
（触覚呈示装置の構成）
本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置１は、所定の操作画面パターン５１、及びこの操作画面パターン５１の特定箇所を選択するカーソル５６を表示する表示部５０と、操作面６にタッチ操作がされると、表示部５０のカーソル５６の位置に対応した所定の範囲の操作エリア５２ａ内の操作画面パターン５１ａに対応して操作面６に所定の凹凸パターンで凹凸呈示する操作パネル５と、操作面６からタッチ操作が解除されたときに直近の操作エリア５２ａに基づく凹凸呈示を解除し、操作面６に再びタッチ操作がされたときのカーソル５６の位置に対応した操作エリア５２ｂを操作面６に凹凸呈示する制御を行なう制御部１７と、を有し、制御部１７は、再タッチ操作が所定の条件を満たすときは、直近の操作エリア５２ａの凹凸呈示を維持する制御を行なう構成とされている。
【００１６】
図１に示すように、触覚呈示装置１は、操作パネル５、表示部５０、及び制御部１７から概略構成されている。表示部５０の操作画面パターン５１の任意の位置をタッチすることにより、操作エリア５２ａが規定される（相対入力モード）。操作エリア５２ａのエリア内は、絶対入力モードである。操作エリア５２ａは、表示部５０のカーソル５６の位置を基準にして所定の範囲で設定されている。この操作エリア５２ａは、例えば、カーソル５６の位置から上下左右にそれぞれある座標値だけ隔てられた位置までを囲うエリアであって、表示部５０に表示された操作画面パターン５１のうち、この操作エリア５２ａ内の操作画面パターン５１ａが操作パネル５に凹凸呈示される。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置１は、操作パネル５へのタッチ操作により相対入力モードで操作エリア５２ａが規定される。すなわち、操作パネル５へタッチする毎に、カーソルの位置（タッチ位置）を基準として操作エリア５２ａが規定される（相対入力モード）。この操作エリア５２ａに対応して操作パネル５に凹凸呈示された操作面６は絶対入力モードである。すなわち、その操作エリア５２ａ内に対応した操作面６をなぞってカーソルを移動させるなぞり操作は、操作エリア５２ａ内の絶対入力モードである。
【００１８】
（なぞり操作・・・通常動作Ａ）
操作パネル５へのタッチ操作によりカーソルの位置を基準として操作エリア５２ａが規定された後、その操作エリア５２ａ内に対応した操作面６の凹凸呈示をなぞることによりカーソル移動を行なうなぞり操作は、タッチ位置を基準として規定された操作エリア５２ａ内の絶対入力モードである。
【００１９】
（指の置き換え操作・・・通常動作Ｂ）
操作パネル５へのタッチ操作によりカーソル位置を基準として操作エリア５２ａが規定された後、操作面６へのタッチ操作が解除されると、操作面６の凹凸呈示も解除される。この凹凸呈示の解除が完了した後に、再び操作面６へタッチ操作が行なわれると、新たなカーソル位置を基準として操作エリア５２ｂが規定される。すなわち、指の置き換え操作であり、通常動作の一態様である。指の置き換え操作により形成された新たな操作エリア５２ｂに対応した操作面６をなぞることにより、座標入力を行なうなぞり操作（通常動作Ａ）を行なうことができる。
【００２０】
（特別動作Ｃ）
操作パネル５へのタッチ操作によりカーソル位置を基準として操作エリア５２ａが規定された後、操作面６へのタッチ操作が解除されると、操作面６の凹凸呈示も解除される。しかし、この凹凸呈示の解除が完了する前に、再び操作面６へタッチ操作が行なわれると、操作エリア５２ａは維持される。すなわち、タッチ操作が解除され直近の操作エリア５２ａに基づく凹凸呈示の解除が完了する前であるときは、再タッチ操作は、直近の操作エリア５２ａに対応した操作面６のタッチ位置が選択されたものと判定し、そのタッチ位置にカーソルが移動する絶対入力モードが維持される。
【００２１】
また、再タッチ操作によりタッチ位置が選択されたときは、このタッチ位置に対応した表示部の操作画面パターン上の点または特定の領域が選択されたものとして制御を行なうことができる。すなわち、直近の操作エリア５２ａに対応した操作面６のタッチ位置にカーソルが移動し、また、タッチ位置が例えばボタン５５である場合は、その選択されたボタンに割り当てられたメニューが実行される。この特別動作Ｃにより、操作面６から指を一旦離間させても現在位置から他の位置への直接移動が可能となる。
【００２２】
（操作パネル５の構成）
操作パネル５は、操作面６へタッチ操作がされると、図１、２等に示すように、後述する表示ピン１２を初期位置と突出位置のどちらかの状態に駆動することにより、操作パネル５の操作面６の上に、凹部７及び凸部８を形成して、この凹凸呈示により操作エリア５２ａ内の操作画面パターン５１ａに対応する触覚呈示を行う。例えば、図１で示すボタン５５に対応した領域を凸部８とし、その他の領域を凹部７とすることにより、操作画面パターン５１ａを操作パネル５の操作面６の上の指先の操作感覚で知覚することができる。なお、ボタン５５は選択可能な対象物の一例であって、アイコン、文字、図形等であってもよい。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）、図３に示すように、操作パネル５の本体１０は、例えば、孔１０１により表示ピン１２の移動を案内し、所定の厚みを有する直方体形状の部材である。また、本体１０は、例えば、図２（ａ）に示すようにｘ方向、およびこのｘ方向に直交するｙ方向、に沿って複数の孔１０１が形成されている。なお、表示ピン１２の軸部１２０と孔１０１との間には、摩擦を軽減するグリス等が介在しても良く、また、軸部１２０を支持する軸受けが本体１０に形成されていても良い。
【００２４】
本実施の形態では、ｘ方向に７個、ｙ方向に４個（合計２８個）の孔１０１が本体１０に形成されている。また、本体１０の表面１０ａおよび裏面１０ｂは、例えば、平坦である。孔１０１は、その中心軸が表面１０ａに対して直交するように形成されている。また、本実施の形態に係る孔１０１は、例えば、底部１０２を有する孔であるが、これに限定されず、貫通する孔であっても良い。本実施の形態の表示ピン１２は、例えば、初期位置にあるとき、孔１０１の底部１０２に軸部１２０の端部１２２が接触するものとする。なお、ｘ方向またはｙ方向に隣り合う孔１０１の中心間距離は、例えば、ｘ方向およびｙ方向とも２．０〜３．０ｍｍである。
【００２５】
（表示ピンの構成）
表示ピン１２は、例えば、図３（ａ）に示すように、円柱形状を有する軸部１２０と、軸部１２０の一方端部に形成された頭部１２１と、を備えて概略構成されている。この表示ピン１２の数は、孔１０１の数と同数（合計２８個）である。
【００２６】
表示ピン１２は、例えば、図３（ｃ）に示すように、初期位置にあるとき、本体１０の表面１０ａから表示ピン１２の接触面１２１ａまでの距離（突出量）は、一例として３ｍｍである。表示ピン１２は、例えば、突出位置にあるとき、突出量は、一例として５ｍｍである。
【００２７】
軸部１２０は、例えば、樹脂材料を用いて形成される。また、軸部１２０は、例えば、他方端部側である端部１２２から頭部１２１に向って、軸部１２０の短手方向に貫通する貫通孔１２３および貫通孔１２４を有する。
【００２８】
軸部１２０における貫通孔１２３の形成される位置は、例えば、表示ピン１２の最小の突出量に応じて定められている。
【００２９】
貫通孔１２３の中心と貫通孔１２４の中心との間隔は、例えば、表示ピン１２の最大の突出量に応じて定められている。駆動部１４は、例えば、図２（ａ）に示す第１のボタン５５ａを形成する場合、隣接する表示ピン１２（合計４個）を最大の突出量で駆動する。
【００３０】
貫通孔１２３には、例えば、第１の磁石１３０が挿入されている。貫通孔１２４には、例えば、第２の磁石１３１が挿入されている。この第１の磁石１３０および第２の磁石１３１は、例えば、ネオジウム磁石を用いて形成される。
【００３１】
頭部１２１は、例えば、正六面体（立方体）である。本実施の形態における頭部１２１は、例えば、導電性を有する導電材料を用いて形成される。頭部１２１は、導電材料を用いて形成されることで、操作者とタッチセンサ１６の電極１６２の間に介在することとなり、タッチセンサ１６の感度が向上する。頭部１２１の辺の長さは、一例として、２ｍｍである。なお、頭部１２１は、例えば、軸部１２０と同じ材料から形成されても良い。
【００３２】
なお、本実施の形態に係る変形例として、表示ピン１２は、頭部１２１を持たない形状であっても良い。また、表示ピン１２は、軸部１２０が円柱形状であったが、他の柱体形状であっても良く、これらに限定されない。さらに、表示ピン１２は、１つの磁石を備え、この磁石に対する反発力と吸引力により駆動されても良い。
【００３３】
（駆動部１４の構成）
駆動部１４は、例えば、図３（ｃ）に示すように、それぞれの孔１０１の長手方向の側面に沿って、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４を有して概略構成されている。つまり、駆動部１４は、表示ピン１２の数と同じ数の第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４を備えている。
【００３４】
第１の電磁石１４１は、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、第２の電磁石１４２と孔１０１を介して対向している。第３の電磁石１４３は、図３（ｃ）に示すように、第４の電磁石１４４と孔１０１を介して対向している。続いて、以下では、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４の構成を、第１の電磁石１４１を例として説明する。第２の電磁石１４２〜第４の電磁石１４４は、例えば、この第１の電磁石１４１と同じ構成を有する。
【００３５】
第１の電磁石１４１は、例えば、図３（ｂ）に示すように、コイル１４１ａと、ヨーク１４１ｂと、センターポール１４１ｃと、を備えて概略構成されている。
【００３６】
コイル１４１ａは、例えば、導電性を有する線材（例えば、銅線）がセンターポール１４１ｃの周囲に巻き回されることにより形成されるものである。
【００３７】
ヨーク１４１ｂは、例えば、一方端部に開口が設けられた円柱形状を有し、その開口内に、円柱形状を有するセンターポール１４１ｃが設けられている。また、ヨーク１４１ｂおよびセンターポール１４１ｃは、例えば、軟鉄等の軟磁性材料を用いて形成される。
【００３８】
センターポール１４１ｃは、図３（ｂ）に示すように、表示ピン１２の軸部１２０側のヨーク１４１ｂの端部よりも軸部１２０方向に突出しているので、発生する磁場が軸部１２０方向に集中することとなる。
【００３９】
これらの電磁石（第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４）のセンターポール１４１ｃは、コイル１４１ａに電流が流れていないとき、近傍に位置する軸部１２０の磁石（第１の磁石１３０〜第２の磁石１３１）との間に吸引力が発生する。つまり、表示ピン１２は、センターポール１４１ｃと対向する磁石とによる静止トルクにより、本体１０に対する表示ピン１２の位置が保持される。
【００４０】
（タッチセンサ１６の構成）
タッチセンサ１６は、例えば、操作者の指が表示ピン１２の接触面１２１ａに接近、または接触することによる、操作者と当該表示ピン１２の頭部１２１直下の電極１６２との間の静電容量の変化に基づいてタッチ操作およびプッシュ操作を検出する静電容量方式のセンサである。また、タッチセンサ１６は、静電容量の変化に基づいたタッチ信号を制御部１７に出力するように構成されている。ここで、タッチ操作とは、表示ピン１２の頭部１２１の接触面１２１ａに、操作者が接触する、または変化が検出できるほど指等を接近させる操作を示す。また、プッシュ操作とは、表示ピン１２を本体１０の表面１０ａから裏面１０ｂ方向に移動させる操作である。
【００４１】
タッチセンサ１６は、例えば、図２（ｂ）に示すように、ＦＰＣ（フレキシブル基板：Flexible printed circuits）１６０と、複数の電極１６２と、複数の電極１６２のそれぞれと電気的に接続する複数の配線１６３と、を備えて概略構成されている。ＦＰＣ１６０は、例えば、ポリイミド等を用いてフィルム状に形成される。また、電極１６２および配線１６３は、例えば、銅等の導電性を有する導電材料を用いて形成される。ＦＰＣ１６０は、本体１０に形成された孔１０１に対応して複数の貫通孔１６１が形成されている。電極１６２は、この貫通孔１６１の周囲に形成されている。
【００４２】
図４（ａ）は、触覚呈示装置のブロック図であり、（ｂ）は、距離と静電容量との関係を示すグラフである。ここで、図４（ｂ）は、横軸が電極１６２と表示ピン１２の接触面までの距離であり、縦軸が操作者とタッチセンサ１６の電極１６２とにより形成されるコンデンサの静電容量である。なお、図４（ｂ）では、操作者の指と電極１６２との距離がｄ２以上となる場合は、静電容量がゼロとなるように構成されている。また図４（ｂ）では、初期位置にある表示ピン１２と電極１６２との距離ｄ１以下にすることができないため、距離ｄ１および距離ｄ２までの静電容量を図示している。
【００４３】
触覚呈示装置１は、例えば、図４（ａ）に示すように、表示部５０、制御部１７と、メモリ１８と、通信部１９と、切替部１５と、を備えて概略構成されている。また、触覚呈示装置１は、例えば、図４（ａ）に示すように、動作に必要な電流が電源３から供給されている。
【００４４】
（切替部１５の構成）
切替部１５は、例えば、制御部１７から出力される駆動信号に基づいて電流を供給する電磁石を切り替えるように構成されている。また、切替部１５は、例えば、駆動信号に基づいて電磁石に供給する電流の方向を変えることにより、電磁石の極性を変えることができるように構成されている。なお、本実施の形態に係る変形例として、電磁石のコイルが、巻き方向が異なる２つのコイルから構成され、切替部１５は、駆動信号に基づいてこのコイルを切り替えることにより、極性を変化させる構成としても良い。
【００４５】
制御部１７は、操作面６からタッチ操作が解除されたときに直近の操作エリアに基づく凹凸呈示を解除し、操作面６に再びタッチ操作がされたときのカーソルの位置に対応した操作エリアを操作面６に凹凸呈示する制御を行なうものである。制御部１７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を備えたマイクロコンピュータである。制御部１７は、例えば、メモリ１８に格納された設定情報１８０および呈示情報１８２に基づいて、表示部５０に操作画面パターン５１を表示すると共に、操作エリア５２ａ内の操作画面パターン５１ａを操作パネル５も上に凹凸表示するために、各表示ピン１２に対応する第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４を制御する駆動信号を生成して、切替部１５に出力するように構成されている。この設定情報１８０とは、例えば、表示ピン１２の駆動に必要な情報を含む。また、呈示情報１８２とは、例えば、通信部１９を介して取得されてメモリ１８に格納された情報であり、表示ピン１２の駆動により呈示されるボタンの大きさ、数、および形成する位置等の情報を含む。
【００４６】
なお、触覚呈示装置１は、通信部１９を介して呈示情報１８２を取得する構成に限定されず、呈示情報１８２は、予めメモリ１８に格納されていても良い。なお、メモリ１８は、例えば、制御部１７内（例えば、ＲＡＭ）に備えられていても良い。
【００４７】
また、制御部１７は、例えば、タッチセンサ１６が出力するタッチ信号、およびメモリ１８に格納された閾値情報１８１に基づいてどの表示ピン１２に対してタッチ操作およびプッシュ操作が行われたかを判定するように構成されている。また、制御部１７は、例えば、ある表示ピン１２に対してプッシュ操作が行われた場合、プッシュ操作がなされた表示ピン１２の情報等を入力情報として通信部１９を介して出力するように構成されている。
【００４８】
図５（ａ）〜（ｃ）は、触覚呈示装置の表示ピンが初期位置から突出位置まで駆動される動作を示す模式図であり、（ｄ）および（ｅ）は、触覚呈示装置の表示ピンが突出位置から初期位置まで駆動される動作を示す模式図である。以下では、本実施の形態に係る触覚呈示装置の動作である、「表示ピンが初期位置から突出位置まで駆動される動作」、「表示ピンが突出位置から初期位置まで駆動される動作」および「タッチ操作とプッシュ操作の検出動作」について、各図を参照しながら説明する。
【００４９】
（表示ピンが初期位置から突出位置まで駆動される動作について）
図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る触覚呈示装置の表示ピンが初期位置から突出位置まで駆動される動作を示す模式図である。まず、触覚呈示装置１の表示ピン１２が、全て初期位置にある状態から、第１のボタン５５ａを形成する動作を説明する。
【００５０】
触覚呈示装置１の制御部１７は、操作画面パターン５１及び操作エリア５２ａ等の呈示情報１８２を取得する。具体的には、制御部１７は、通信部１９を介して呈示情報１８２を取得、またはメモリ１８に格納された呈示情報１８２を取得する。
【００５１】
次に、制御部１７は、取得した呈示情報１８２に基づいて、第１のボタン５５ａを形成するように駆動部１４を制御する。以下に、第１のボタン５５ａの形成について、第１のボタン５５ａを構成する表示ピン１２ａを例として説明する。
【００５２】
まず、制御部１７は第１の動作として、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４を駆動するための駆動信号を切替部１５に出力する。切替部１５は、図５（ｂ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第１の磁石１３０のＮ極に対向する側の第１の電磁石１４１の磁極がＮ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。また、切替部１５は、図５（ｂ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第１の磁石１３０のＳ極に対向する側の第２の電磁石１４２の磁極がＳ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。また、切替部１５は、図５（ｂ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第２の磁石１３１のＮ極側の第３の電磁石１４３の磁極がＳ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。さらに、切替部１５は、図５（ｂ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第２の磁石１３１のＳ極側の第４の電磁石１４４の磁極がＮ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。
【００５３】
この第１の動作では、表示ピン１２の第１の磁石１３０と、第１の電磁石１４１および第２の電磁石１４２とには、同じ磁極が対向することにより、互いに反発する力（以下反発力と記載）が発生するとともに、第２の磁石１３１と、第３の電磁石および第４の電磁石１４４とには、異なる磁極が接近していることにより、互いに引き合う力（以下吸引力と記載）が発生する。従って、表示ピン１２ａは、図５（ｂ）の上方向に駆動される。
【００５４】
次に、制御部１７は第２の動作として、図５（ｃ）に示すように、新たに駆動信号を出力して切替部１５を制御し、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４に対する電流の供給を停止する。
【００５５】
この第２の動作では、表示ピン１２ａの第２の磁石１３１が第３の電磁石１４３および第４の電磁石１４４と対向する位置にあり、第２の磁石１３１と、第３の電磁石１４３および第４の電磁石１４４のヨーク１４１ｂおよびセンターポール１４１ｃとに吸引力が発生する。従って、表示ピン１２ａは、図５（ｃ）に示す突出位置に保持される。つまり、第１のボタン５５ａは、上記の第１の動作および第２の動作を経て形成される。
【００５６】
（表示ピンが突出位置から初期位置まで駆動される動作について）
続いて、駆動された表示ピン１２ａを初期位置に移動させる動作について説明する。図５（ｄ）および（ｅ）は、触覚呈示装置１の表示ピンが突出位置から初期位置まで駆動される動作を示す模式図である。
【００５７】
制御部１７は第３の動作として、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４を駆動するための駆動信号を切替部１５に出力する。切替部１５は、図５（ｄ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第１の磁石１３０のＮ極側の第１の電磁石１４１の磁極がＳ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。また、切替部１５は、図５（ｄ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第１の磁石１３０のＳ極側の第２の電磁石１４２の磁極がＮ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。また、切替部１５は、図５（ｄ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第２の磁石１３１のＮ極に対向する側の第３の電磁石１４３の磁極がＮ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。さらに、切替部１５は、図５（ｄ）に示すように、当該駆動信号に基づいて第２の磁石１３１のＳ極に対向する側の第４の電磁石１４４の磁極がＳ極となるように、電源３から出力された電流を供給する。
【００５８】
この第３の動作では、表示ピン１２の第２の磁石１３１と、第３の電磁石１４３および第４の電磁石１４４とには、同じ磁極が対向することにより、互いに反発力が発生するとともに、第１の磁石１３０と、第１の電磁石１４１および第２の電磁石１４２とには、異なる磁極が接近していることにより、互いに吸引力が発生する。従って、表示ピン１２ａは、図５（ｄ）の下方向に駆動される。
【００５９】
次に、制御部１７は第４の動作として、図５（ｅ）に示すように、新たに駆動信号を出力して切替部１５を制御し、第１の電磁石１４１〜第４の電磁石１４４に対する電流の供給を停止する。
【００６０】
この第４の動作では、表示ピン１２ａの第１の磁石１３０が第１の電磁石１４１および第２の電磁石１４２と対向する位置にあり、第１の磁石１３０と、第１の電磁石１４１および第２の電磁石１４２のヨーク１４１ｂおよびセンターポール１４１ｃとに吸引力が発生する。従って、表示ピン１２ａは、図５（ｅ）に示す初期位置に保持される。
【００６１】
（本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置１の動作）
図６は、本発明の実施の形態に係る触覚呈示装置の特別動作に関するフローチャートである。このフローチャートに従って、触覚呈示装置１の通常動作Ａ（なぞり操作）、通常動作Ｂ（指の置き換え操作）、及び、特別動作Ｃを説明する。
【００６２】
触覚呈示装置１の動作がスタートすると、まず、制御部１７は、操作面６にタッチ操作がされたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ１）。タッチ操作の判断は、前述のタッチセンサ１６が、操作者の指と表示ピン１２の頭部１２１直下の電極１６２との間の静電容量の変化に基づいて行なわれる。操作面６にタッチ操作がされた場合は、Ｓｔｅｐ２へ進み、タッチ操作がされない場合はＳｔｅｐ１へ戻りタッチ検出を繰り返す。
【００６３】
制御部１７は、カーソル位置を基準にして、操作エリア５２ａを規定する（Ｓｔｅｐ２）。
【００６４】
また、制御部１７は、この操作エリア５２ａの操作画面パターン５１ａに対応して前述の切替部１５を駆動することにより、操作パネル５の操作面６上に凹凸呈示を行なう（Ｓｔｅｐ３）。
【００６５】
操作者は、操作面６において、操作エリア５２ａに対応した凹凸呈示をなぞり操作することができる（Ｓｔｅｐ４）。ここで、図７（ａ）、（ｂ）は、触覚呈示装置の通常動作Ａであるなぞり操作を順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図である。
【００６６】
図７（ａ）に示すように、操作者が指３００で操作パネル５へタッチ操作すると、タッチ位置にカーソル５６が移動して、このカーソル位置を基準にして、操作エリア５２ａが規定される。なお、この例では、操作エリア５２ａ内のボタン５５に対応して、凸部８が形成されている。
【００６７】
図７（ｂ）に示すように、この操作パネル５上において、指３００が離間せずにタッチ操作が解除されない状態で、操作パネル５の上をなぞってカーソルを移動させるなぞり操作を行なうことができる。この操作エリア５２ａ内におけるなぞり操作は、操作エリア５２ａ内での絶対入力モードである。
【００６８】
制御部１７は、通常動作Ａ中において、操作面６からタッチ操作が解除されたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ５）。タッチ操作が解除されたと判断された場合は、Ｓｔｅｐ６へ進み、タッチ操作が解除されたと判断されない場合は、Ｓｔｅｐ４へ戻る。
【００６９】
制御部１７は、タッチ操作が解除された場合は、切替部１５を駆動することにより凹凸呈示を解除する。そして、凹凸呈示の解除が完了したと判断されたときは、Ｓｔｅｐ１へ戻り、凹凸呈示の解除が完了したと判断されないときは、Ｓｔｅｐ７へ進む（Ｓｔｅｐ６）。
【００７０】
Ｓｔｅｐ６からＳｔｅｐ１へ戻ることにより、触覚呈示装置１の通常動作Ｂである指の置き換え操作が実行される。ここで、図８（ａ）〜（ｃ）は、触覚呈示装置の通常動作Ｂである指の置き換え操作を順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図である。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、操作者が指３００で操作パネル５へタッチ操作すると、タッチ位置にカーソル５６が移動して、このカーソル位置を基準にして、操作エリア５２ａが規定される。なお、この例では、操作エリア５２ａ内のボタン５５に対応して、凸部８が形成されている。
【００７２】
図８（ｂ）に示すように、この操作パネル５上から指３００が離間してタッチ操作が解除されると、制御部１７は切替部１５を駆動することにより凹凸呈示を解除する。操作パネル５上の凹凸呈示の解除が完了すると、図８（ｂ）に示すように、凸部８はなくなり全て平らな状態となる。
【００７３】
図８（ｃ）に示すように、再び操作面６へタッチ操作が行なわれると、新たなカーソル位置を基準として操作エリア５２ｂが規定される。すなわち、指の置き換え操作であり、通常動作の一態様である。指の置き換え操作により形成された新たな操作エリア５２ｂに対応して凹凸が呈示された操作面６をなぞることにより、カーソル移動を行なうなぞり操作（通常動作Ａ）を行なうことができる。
【００７４】
制御部１７は、凹凸呈示の解除が完了しない状態において、再び操作面６へタッチ操作がされたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ７）。再び操作面６へタッチ操作がされた場合は、Ｓｔｅｐ８へ進み、再び操作面６へタッチ操作がされない場合は、Ｓｔｅｐ６へ戻って判断を繰り返す。
【００７５】
凹凸呈示の解除が完了しない状態で再び操作面６へタッチ操作がされた場合は、再タッチによるカーソル位置を基準にして操作エリア５２ｂを規定して、特別動作ＣのモードとしてＳｔｅｐ４へ戻る。
【００７６】
図９（ａ）〜（ｄ）は、触覚呈示装置の特別動作Ｃを順に説明するための表示部とその表示エリアに対応する操作パネルの凹凸呈示の状態を示す平面図、及び、操作パネルの凹凸呈示の状態を側面からみた側面図である。
【００７７】
図９（ａ）に示すように、操作者が指３００で操作パネル５へタッチ操作すると、タッチ位置にカーソル５６が移動して、このカーソル位置を基準にして、操作エリア５２ａが規定される。なお、この例では、操作エリア５２ａ内のボタン５５に対応して、凸部８が形成されている。
【００７８】
図９（ｂ）に示すように、この操作パネル５上から指３００が離間してタッチ操作が解除されると、制御部１７は切替部１５を駆動することにより凹凸呈示を解除する。これにより、凸部８は突出位置から初期位置へ戻る動作を行なう。
【００７９】
しかし、図９（ｃ）に示すように、凹凸呈示の解除が完了する前に、操作者が指３００で操作パネル５へ再びタッチ操作すると、直近の操作エリア５２ａは維持される。このとき、特別動作Ｃとして、操作エリア５２ａ内において、一旦指３００を操作面６から離間させて再タッチ操作することでカーソル５６の移動を行なうことができる。
【００８０】
図９（ｄ）に示すように、直近の凹凸呈示状態に戻り、凹凸呈示は維持される。特別動作Ｃの後において、直近の操作エリア５２ａに対応した操作パネル５上をなぞってカーソルを移動させるなぞり操作（通常動作Ａ）を行なうことができる。
【００８１】
上記示した一連の触覚呈示装置１の動作は、中断信号が制御部１７に入力されるまで、繰り返し行なわれる。
【００８２】
（本実施の形態に係る触覚呈示装置の効果）
本実施の形態に係る触覚呈示装置によれば、以下のような効果を有する。
（１）通常動作である指の置き換え操作とは別の、特別動作のモードを有している。すなわち、凹凸呈示の解除が完了する前に、操作者が指３００で操作パネル５へタッチ操作すると、直近の凹凸呈示状態に戻り凹凸呈示は維持される。このとき、特別動作Ｃとして、操作エリア５２ａ内において、一旦指３００を操作面６から離間させて再タッチ操作することでカーソル５６の移動を行なうことができる。これにより、現在位置から他の位置への直接移動が可能な触覚呈示装置を提供することができる。
（２）操作者の指が例えばボタン上にあるとき、表示部５０や操作パネル５の凹凸呈示によって、その周辺にあるボタンの位置を把握することが可能である。そのため選択したいボタンが近くにある場合、その位置を認識した時に指をそのボタンに置き換えることがある。本実施の形態では、上記したように、再タッチ操作が所定の条件を満たすときは、通常動作Ｂである指の置き換え操作とは区別される。これにより、現在位置から他の位置への直接移動が可能な触覚呈示装置を提供することができる。
【００８３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態および変形例を説明したが、これらの実施の形態および変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態および変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態および変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１…触覚呈示装置、３…電源、５…操作パネル、６…操作面、７…凹部、８…凸部、１０…本体、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１２、１２ａ…表示ピン、１４…駆動部、１５…切替部、１６…タッチセンサ、１７…制御部、１８…メモリ、１９…通信部、５０…表示部、５１…操作画面パターン、５２……操作エリア、５５…ボタン、５５ａ…第１のボタン、１０１…孔、１０２…底部、１２０…軸部、１２１…頭部、１２１ａ…接触面、１２２…端部、１２３…貫通孔、１２４…貫通孔、１３０…第１の磁石、１３１…第２の磁石、１４１〜１４４…第１の電磁石〜第４の電磁石、１４１ａ…コイル、１４１ｂ…ヨーク、１４１ｃ…センターポール、１６０…ＦＰＣ、１６１…貫通孔、１６２…電極、１６３…配線、１８０…設定情報、１８１…閾値情報、１８２…呈示情報、２００〜２０３、２１０〜２１３、２２０〜２２３、２３０〜２３３、２４０〜２４３、２５０〜２５３、２６０〜２６３、２７０〜２７３、２８０〜２８３…表示ピン、３００…指
【図１】
2014006632.tif 000003
【図２】
2014006632.tif 000004
【図３】
2014006632.tif 000005
【図４】
2014006632.tif 000006
【図５】
2014006632.tif 000007
【図６】
2014006632.tif 000008
【図７】
2014006632.tif 000009
【図８】
2014006632.tif 000010
【図９】
2014006632.tif 000011