(57)【要約】【課題】ユーザの身体の一部が実際になにかに押されるような触覚をより忠実に再現することが可能なフォースフィードバック装置等を提供する。【解決手段】装置構成は、ユーザの指および手のひらに接触する接触面２７を有するベース部材２８と、接触面２７に沿って配設された磁歪材料からなるワイヤ部材２１と、このワイヤ部材２１に巻回された導電性材料からなる複数のコイル部材２２と、外部装置から指令信号を入力するとコイル部材２２を通電させる制御回路とを備える。そして、複数のコイル部材２２には、対象部位ＯＰの両側に各々配置されてなる一対のコイル部材２２が含まれており、制御回路は、ワイヤ部材２１が対象部位ＯＰに向かって変位するように各々異なる電流方向に一対のコイル部材２２を通電させる。よって、ワイヤ部材２１の形状が対象部位ＯＰにおいて凸状となり、接触面２７をユーザの指や手のひらの方向に押し上げることが可能となる。【選択図】図４
2014081716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置（１０）から特定の処理が行われたことをユーザに報知させるために入力される指令信号に呼応して、該ユーザの身体の一部に圧力を付与するフォースフィードバック装置（２０）であって、
前記ユーザの身体の一部に接触する接触面を有するベース部材（２８）と、
前記ベース部材の接触面に沿って配設された磁歪材料からなるワイヤ部材（２１）と、
前記ワイヤ部材に巻回された導電性材料からなる複数のコイル部材（２２）と、
前記外部装置から前記指令信号を入力すると、前記コイル部材を通電させる制御手段（２３）と、
を備え、
当該フォースフィードバック装置の前記ユーザへの装着状態において、前記ユーザの身体の一部のうち圧力が付与される箇所に対応する前記ワイヤ部材の部位を対象部位（ＯＰ）とし、
前記複数のコイル部材には、前記対象部位の両側に各々配置されてなる一対のコイル部材が含まれており、
前記制御手段は、前記ワイヤ部材が前記対象部位に向かって変位するように各々異なる電流方向に前記一対のコイル部材を通電させることを特徴とするフォースフィードバック装置。
【請求項２】
前記ベース部材は、当該フォースフィードバック装置の前記ユーザへの装着状態において、外側に露出する第１ベース部材（２８ａ）と、前記ユーザの身体の一部に接触する第２ベース部材（２８ｂ）とによって構成され、
前記ワイヤ部材は、前記第１ベース部材と前記第２ベース部材との間に配設され、
前記第２ベース部材は、前記第１ベース部材よりも剛性が低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォースフィードバック装置。
【請求項３】
前記一対のコイル部材は、複数の対象部位毎に配置されており、
前記指令信号には、前記対象部位を特定するための識別情報が含まれており、
前記制御手段は、前記外部装置から前記指令信号を入力すると、該指令信号に含まれている識別情報が示す対象部位に対応する前記一対のコイル部材を通電させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォースフィードバック装置。
【請求項４】
前記指令信号には、前記ユーザの身体の一部に付与する圧力の強度および該圧力の付与時間の少なくとも一方に関連する詳細情報が含まれており、
前記制御手段は、前記外部装置から前記指令信号を入力すると、該指令信号に含まれている詳細情報に基づいて、前記一対のコイル部材を通電させる際の電流値および電流印加時間の少なくとも一方を可変設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフォースフィードバック装置。
【請求項５】
特定の処理が行われたことを該ユーザに報知させるための指令信号を出力する外部装置（１０）と、
前記外部装置から入力される指令信号に呼応して、前記ユーザの身体の一部に圧力を付与するフォースフィードバック装置（２０）と、
を備えるユーザインターフェースシステム（１）であって、
前記フォースフィードバック装置は、
前記ユーザの身体の一部に接触する接触面を有するベース部材（２８）と、
前記ベース部材の接触面に沿って配設された磁歪材料からなるワイヤ部材（２１）と、
前記ワイヤ部材に巻回された導電性材料からなる複数のコイル部材（２２）と、
前記外部装置から前記指令信号を入力すると、前記コイル部材を通電させる制御手段（２３）と、
を有し、
当該フォースフィードバック装置の前記ユーザへの装着状態において、前記ユーザの身体の一部のうち圧力が付与される箇所に対応する前記ワイヤ部材の部位を対象部位（ＯＰ）とし、
前記複数のコイル部材には、前記対象部位の両側に各々配置されてなる一対のコイル部材が含まれており、
前記制御手段は、前記ワイヤ部材が前記対象部位に向かって変位するように各々異なる電流方向に前記一対のコイル部材を通電させることを特徴とするユーザインターフェースシステム。
【請求項６】
前記一対のコイル部材は、複数の対象部位毎に配置されており、
前記指令信号には、前記対象部位を特定するための識別情報が含まれており、
前記制御手段は、前記外部装置から前記指令信号を入力すると、該指令信号に含まれている識別情報が示す対象部位に対応する前記一対のコイル部材を通電させることを特徴とする請求項５に記載のユーザインターフェースシステム。
【請求項７】
前記フォースフィードバック装置は、前記ユーザの手に装着されるグローブ型に形成されており、
前記外部装置は、前記ユーザの手のジェスチャーを検出するための撮像手段（１２）を有し、前記撮像手段にて検出したジェスチャーに基づいて前記ユーザによる入力操作を認識する操作認識処理を前記特定の処理として行い、該ジェスチャーに応じて前記識別情報が示す対象部位を設定することを特徴とする請求項６に記載のユーザインターフェースシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータとユーザとの間での情報をやりとりするために用いられるフォースフィードバック装置およびユーザインターフェースシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるユーザインターフェース（ＵＩ）においては、コンピュータ側の処理によって例えばユーザによる入力操作を認識したり画面上で表示物を移動させたりしたときに入力される指令信号に呼応して、ユーザの身体の一部に例えば振動や衝撃といった圧力を付与するフォースフィードバックと呼ばれる機能を有するものが知られている。
【０００３】
この種の機能を有するＵＩ（以下「フォースフィードバック装置」という）としては、グローブ型に形成された装置本体に、ユーザの手首から指に沿うようにワイヤを設けるとともに、指側におけるワイヤの先端を所定位置に固定する固定部材と、手首側におけるワイヤの他端に接続されたコイルばねとを備え、コイルばねを駆動制御することで、ユーザの指に張力を付与するグローブ型装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９２２５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フォースフィードバック装置では、例えばユーザがボタン等の表示物を押すような操作や画面上の表示物を触るような操作を行うと、その表示物から反作用としての圧力、つまり表示物に押されるような触覚をユーザに感じさせることが例えばバーチャルリアリティ等における操作性の観点から望ましい。
【０００６】
しかしながら、従来のグローブ型装置では、手首方向に引っ張られる力を指に付与するように構成されているため、実際に指がなにかに押されるわけではないことから、フォースフィードバックに対する違和感をユーザに与え、ひいてはユーザインターフェースとしての操作性を低下させてしまい兼ねないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ユーザの身体の一部が実際になにかに押されるような触覚をより忠実に再現することが可能なフォースフィードバック装置およびユーザインターフェースシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた装置発明は、外部装置から特定の処理が行われたことをユーザに報知させるために入力される指令信号に呼応して、そのユーザの身体の一部に圧力を付与するフォースフィードバック装置である。
【０００９】
その構成は、ユーザの身体の一部に接触する接触面を有するベース部材と、このベース部材の接触面に沿って配設された磁歪材料からなるワイヤ部材と、このワイヤ部材に巻回された導電性材料からなる複数のコイル部材と、外部装置から指令信号を入力するとコイル部材を通電させる制御手段とを備える。
【００１０】
このような構成において、当該フォースフィードバック装置のユーザへの装着状態において、ユーザの身体の一部のうち圧力が付与される箇所に対応するワイヤ部材の部位を対象部位とし、複数のコイル部材には、この対象部位の両側に各々配置されてなる一対のコイル部材が含まれている。そして、制御手段については、ワイヤ部材が対象部位に向かって変位するように各々異なる電流方向に一対のコイル部材を通電させる構成とした。
【００１１】
このように構成されたフォースフィードバック装置では、外部装置から指令信号が入力されると、対象部位の両側に巻回された一対のコイル部材において各々異なる方向に電流が流れ、これにより発生する磁界によってワイヤ部材が対象部位に向かって変位し、その結果、ワイヤ部材の形状が対象部位において凸状となるように変化し、対象部位を介してユーザの身体の一部に圧力を付与することが可能となる。
【００１２】
したがって、本発明のフォースフィードバック装置によれば、ユーザの身体の一部が実際になにかに押されるような触覚をより忠実に再現することができる。このため、例えばユーザがボタン等の表示物を押すような操作や画面上の表示物を触るような操作を行うと、その表示物から反作用としての圧力を好適にユーザに体感させることができ、ユーザインターフェースとしての操作性を高めることに繋がる。
【００１３】
なお、ワイヤ部材は、ベース部材におけるユーザの身体の一部との接触面上に配設されてもよいが、当該フォースフィードバック装置を直接ユーザの肌に接触するように装着する場合、ワイヤ部材およびコイル部材が直接ユーザの肌に触るため、ユーザの装着感を損なう可能性がある。
【００１４】
これに対して、ベース部材は、当該フォースフィードバック装置のユーザへの装着状態において、外側に露出する第１ベース部材と、ユーザの身体の一部に接触する第２ベース部材とによって構成され、ワイヤ部材は、第１ベース部材と第２ベース部材との間に配設されるとよいといえる。
【００１５】
また、このような構成においては、第２ベース部材が、第１ベース部材よりも剛性が低くなるように形成されている必要がある。つまり、ワイヤ部材の形状が剛性の低い方に凸状となるように変化することになるため、第２ベース部材を介してユーザの身体の一部に好適に圧力を付与することができる。
【００１６】
また、ワイヤ部材において、ユーザの身体の一部のうち圧力が付与される箇所に対応する部位（即ち、対象部位）は、１箇所だけでもよいが、複数設定されていてもよい。
後者の場合、一対のコイル部材は、複数の対象部位毎に配置されており、指令信号には、対象部位を特定するための識別情報が含まれているとよい。そして、制御手段は、外部装置から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている識別情報が示す対象部位に対応する一対のコイル部材を通電させればよい。
【００１７】
このような構成によれば、外部装置が行う処理の結果に応じて異なるユーザの身体の部位に圧力を付与することが可能となり、身体の部位（圧力付与位置）に応じたメッセージをユーザに報知することができる。
【００１８】
また、指令信号には、ユーザの身体の一部に付与する圧力の強度および圧力の付与時間の少なくとも一方に関連する詳細情報が含まれていてもよい。そして、制御手段は、外部装置から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている詳細情報に基づいて、一対のコイル部材を通電させる際の電流値および電流印加時間（電流を流すための電圧を印加する時間）の少なくとも一方を可変設定するとよい。
【００１９】
このような構成では、外部装置が行う処理の結果に応じて圧力の大きさ又は／及び圧力付与時間を変更することにより、圧力の大きさ又は／及び圧力付与時間に応じたメッセージをユーザに報知することができる。
【００２０】
以上を勘案すると、外部装置が行う処理の結果に応じて圧力付与位置、圧力の大きさ、圧力付与時間を変更することにより、例えばバーチャルリアリティ等においても、ユーザの身体の一部が実際になにかに押されるような触覚をより忠実に再現することができる。
【００２１】
次に、本発明は、上記指令信号を出力する外部装置と、上記フォースフィードバック装置とを備えるシステム発明として捉えることもできる。
例えば、上記フォースフィードバック装置では、前述のとおり、一対のコイル部材は、複数の対象部位毎に配置されており、指令信号には、対象部位を特定するための識別情報が含まれているとよい。そして、制御手段は、外部装置から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている識別情報が示す対象部位に対応する一対のコイル部材を通電させればよい。さらに言うと、上記フォースフィードバック装置は、ユーザの手に装着されるグローブ型に形成されてもよい。
【００２２】
この場合、外部装置は、ユーザの手のジェスチャーを検出するための撮像手段を有し、この撮像手段にて検出したジェスチャーに基づいてそのユーザによる入力操作を認識する操作認識処理を上記特定の処理として行い、そのジェスチャーに応じて上記識別情報が示す対象部位を設定するとよい。
【００２３】
このような構成では、外部装置が行う操作認識処理の結果に応じて圧力付与位置を変更することにより、ユーザの手のジェスチャーに応じたメッセージをユーザに報知することができる。また、同様に、外部装置が行う操作認識処理の結果に応じて圧力の大きさや圧力付与時間も変更することにより、例えばバーチャルリアリティ等においても、ユーザの身体の一部が実際になにかに押されるような触覚をさらに忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ユーザインターフェースシステムの全体構成例を示すイメージ図である。
【図２】フォースフィードバック装置においてワイヤ部材の一例を示す説明図である。
【図３】フォースフィードバック装置においてコイル部材および制御手段の一例を示す説明図である。
【図４】対象部位における圧力の発生メカニズムを説明するためのイメージ図である。
【図５】外部装置において指令信号を出力する際に行う処理を例示するフローチャートである。
【図６】ユーザの手のジェスチャーと識別情報および詳細情報との対応づけを例示するマトリックス図である。
【図７】フォースフィードバック装置において制御手段が行う処理の内容を例示するフローチャートである。
【図８】フォースフィードバック装置においてワイヤ部材の構成例を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
本実施形態のユーザインターフェースシステム１は、図１に示すように、車両に設置されるナビゲーション装置１０と、車両の乗員に装着されるフォースフィードバック装置２０とを備え、ナビゲーション装置１０に搭載されたコンピュータと車両の乗員を想定したユーザとの間での情報をやりとりするために用いられるシステムである。
【００２６】
ナビゲーション装置１０内のコンピュータは、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏ等を有する周知のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）を中心に構成されており、ＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、ＲＡＭを作業エリアとして用い、ユーザによる入力操作を認識するための処理（以下「操作認識処理」という）や、ナビゲーション機能を実現するための処理（以下「ナビゲーション処理」という）を実行する。
【００２７】
例えば、ナビゲーション装置１０のＣＰＵは、ナビゲーション処理において、ハードディスク等のメディアに格納された地図データのうち現在位置周辺の地図データをディスプレイ１１に表示したり、自車両の現在位置や施設情報（例えば施設の位置）を地図データに重畳表示したり、現在位置から目的地までの最適経路を計算するとともにその経路案内をディスプレイ１１への表示およびスピーカ出力によって行ったりする。
【００２８】
また、ナビゲーション装置１０は、ディスプレイ１１の表示画面の上方に配置された撮像手段としてのカメラ１２と、フォースフィードバック装置２０との間で無線通信を行うためのワイヤレス通信機１４とを備える。なお、ディスプレイ１１は、その表示画面上においてユーザによる押下操作（押下位置）を検出可能な周知のタッチパネルを構成するものである。
【００２９】
そして、ナビゲーション装置１０のＣＰＵは、操作認識処理において、ディスプレイ１１を介して検出した表示画面上の押下位置や、カメラ１２によって検出したユーザの手のジェスチャー等に基づいて、ユーザによる入力操作を認識し、ナビゲーション処理における各種処理のうちその入力操作に対応する処理（以下「ユーザ指定処理」という）を行う。
【００３０】
また、ナビゲーション装置１０のＣＰＵは、例えば操作認識処理が適切に行われたこと（つまり、ユーザによる入力操作を正常に認識できたこと）や、ナビゲーション処理においてユーザにより予め設定された処理が行われたことといった特定の処理が行われたことをユーザに報知するための指令信号を、ワイヤレス通信機１４を介してフォースフィードバック装置２０に送信する指令送信処理を行う。
【００３１】
なお、ナビゲーション装置１０のフラッシュメモリには、カメラ１２によって検出したユーザの手のジェスチャー毎に、予め設定されたユーザ指定処理や指令信号の種別が対応づけられた後述するデータテーブル１５（図６参照）が記憶されている。ちなみに、ユーザの手のジェスチャーとは、ユーザの各指の折り曲げ等によって規定される手の形状であったり、ユーザの手や指の動き（動作）を含んだりする概念である。
【００３２】
＜フォースフィードバック装置の構成＞
フォースフィードバック装置２０は、外部装置としてのナビゲーション装置１０から入力される指令信号に呼応して、ユーザの身体の一部に例えば振動や衝撃といった圧力を付与する、つまりナビゲーション装置１０が特定の処理を行ったことを報知するための圧力（以下「報知圧力」という）をユーザの身体の一部に付与するフォースフィードバックと呼ばれる機能を有する装置である。
【００３３】
具体的には、本実施形態のフォースフィードバック装置２０は、図１に示すように、ユーザの手に装着されるグローブ型に形成されており、フォースフィードバック装置２０のユーザの手への装着状態において、構造的には、ユーザの手や指にフィットするグローブ本体部２０ａと、ユーザの手首にフィットするリスト部２０ｂとによって構成される。
【００３４】
グローブ本体部２０ａは、図２に示すように、ユーザの指や手のひらにおいて予め規定された複数の特定箇所（Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，…，Ｃ−１，…，Ｄ−１，…，Ｅ−１，Ｅ−２，Ｅ−３）に報知圧力を付与するために、ユーザの手のひらからユーザの各指に沿ってそれぞれ複数のワイヤ部材２１が配設されている。
【００３５】
本実施形態のグローブ本体部２０ａでは、ユーザの各指に対して複数のワイヤ部材２１が配設されており、これら各ワイヤ部材２１が互いに略平行となるようにリスト部２０ｂから延設されている。なお、本実施形態のワイヤ部材２１は、外部からの磁界の影響により弾性変形する薄膜状の磁性体ワイヤであり、例えば１．０μｍ厚のＦｅＳｉＢといった正磁歪材料によって構成される。磁性体ワイヤについては、例えば、東北大学電気通信研究所の研究による、横田周子その他著「自歪駆動型片持ち梁アクチュエータの特性に及ぼす基板の影響」［Ａ］基礎・材料・共通部門  マグネティックス研究会，２００６−１２−１９，論文No.: MAG06183に記載の公知技術を用いることができる。
【００３６】
また、グローブ本体部２０ａでは、図３に示すように、ワイヤ部材２１のうち、フォースフィードバック装置２０のユーザの手への装着状態において上記の特定箇所（Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，…，Ｃ−１，…，Ｄ−１，…，Ｅ−１，Ｅ−２，Ｅ−３）に対応する部位を対象部位ＯＰとし、これら対象部位ＯＰ毎に磁界を変化させるための一対のコイル部材２２が対象部位ＯＰを挟むように互いに離間してそれぞれワイヤ部材２１に巻回されている。なお、本実施形態のコイル部材２２には、導電性材料として薄膜状の銅コイルが採用されている。
【００３７】
一方、リスト部２０ｂには、コイル部材２２の通電制御を行う制御回路２３が搭載されている。
制御回路２３は、ナビゲーション装置１０から無線によって送信されてくる指令信号を受信するためのワイヤレス通信受信回路２４と、複数のコイル部材２２の各々に割り当てられて個々のコイル部材２２を通電させることが可能な複数の電流制御回路２５と、ワイヤレス通信受信回路２４および電流制御回路２５に接続された制御用マイコン２６とを備え、その接続線が銅等の導電性材料によって薄膜形成されている。
【００３８】
電流制御回路２５は、コイル部材２２の両端に接続されて、制御用マイコン２６からの制御指令に従い、コイル部材２２に電流が流れるようにコイル部材２２の両端に電圧を印加するように構成されている。
【００３９】
また、対象部位ＯＰの両側に配置されてなる一対のコイル部材２２に対し、各々のコイル部材２２に接続される一組の電流制御回路２５は、ワイヤ部材２１がその対象部位ＯＰに向かって変位するように各々異なる電流方向にその一対のコイル部材２２を通電させるように電圧を印加するようになっている。
【００４０】
ここで、対象部位ＯＰにおける報知圧力の発生メカニズムについて説明する。
グローブ本体部２０ａは、図４に示すように、ユーザの指や手のひらに接触する接触面２７を有するベース部材２８として、ユーザの指や手との密着性が高いゴム等の弾性材料が使用されている。
【００４１】
ベース部材２８は、フォースフィードバック装置２０のユーザの手への装着状態において、外側に露出する第１ベース部材２８ａと、ユーザの指や手のひらに接触する第２ベース部材２８ｂとによって構成される。
【００４２】
グローブ本体部２０ａは、周知のスパッタ装置を用いて、コイル部材２２がワイヤ部材２１に巻回されるように第１ベース部材２８ａ上にコイル部材２２およびワイヤ部材２１を成膜し、コイル部材２２およびワイヤ部材２１を挟むように第１ベース部材２８ａと第２ベース部材２８ｂとを接着することで形成される。このようにして、コイル部材２２およびワイヤ部材２１は、接触面２７に沿って配設される。
【００４３】
また、本実施形態のグローブ本体部２０ａでは、第２ベース部材２８ｂの厚みが、第１ベース部材２８ａの厚みよりも小さく、また隣り合うワイヤ部材２１の間隔よりも小さくなるように設定されている。つまり、第２ベース部材２８ｂは、第１ベース部材２８ａよりも剛性が低く、またワイヤ部材２１の配列方向におけるベース部材２８の接着部よりも剛性が低くなるように形成されている。
【００４４】
このため、上記の一組の電流制御回路２５（図３参照）によって対象部位ＯＰを挟む一対のコイル部材２２に対し、ワイヤ部材２１がその対象部位ＯＰに向かって変位するように各々異なる電流方向にその一対のコイル部材２２を通電させると、ワイヤ部材２１の形状が対象部位ＯＰにおいて剛性の低い第２ベース部材２８ｂ側に凸状となるように変化し、接触面２７をユーザの指や手のひらの方向に押し上げることになる。このようにして、対象部位ＯＰに対応する特定箇所に報知圧力を付与することが可能となる。
【００４５】
＜指令送信処理＞
次に、ナビゲーション装置１０のマイコン（ＣＰＵ）が実行する指令送信処理の内容について、図５のフローチャートに沿って説明する。なお、指令送信処理は、前述のナビゲーション処理が起動すると開始される。
【００４６】
なお、ナビゲーション装置１０のフラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５には、ユーザの手のジェスチャーに対応する前述のユーザ指定処理や、図６に示すように、予め登録されたユーザの手のジェスチャー毎にフォースフィードバックデータが記述されている。
【００４７】
このフォースフィードバックデータは、前述の特定箇所（Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，…，Ｃ−１，…，Ｄ−１，…，Ｅ−１，Ｅ−２，Ｅ−３）のうち少なくとも一つ（換言すれば、前述の複数の対象部位ＯＰのうち少なくとも一つ）を示す識別情報と、ユーザの指または手のひらに付与する報知圧力の強度としての電流値、およびその報知圧力の付与時間としての電流印加時間を示す詳細情報とからなる。
【００４８】
また、フォースフィードバックデータには、予め登録されていないユーザの手のジェスチャーをカメラ１２によって検出することで操作認識処理が適切に行われなかった不照合時に対応する識別情報と詳細情報とが別途用意されている。例えば、このときの識別情報は、全ての特定箇所（Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，…，Ｃ−１，…，Ｄ−１，…，Ｅ−１，Ｅ−２，Ｅ−３）、換言すれば、全ての対象部位ＯＰを示し、このときの詳細情報は、報知圧力が３回付与されるように電流印加時間として０．５秒間隔で電流を流すための電圧印加のオン・オフを繰り返し行うことを示す。
【００４９】
さらに、本実施形態のフォースフィードバックデータには、ユーザへの注意喚起用として予め設定された識別情報および詳細情報も別途用意されている。
そして、指令送信処理では、以上のようなフォースフィードバックデータを含む指令信号をフォースフィードバック装置２０に送信するように構成されている。
【００５０】
具体的には、図５に示すように、指令送信処理が開始されると、Ｓ１１０では、ナビゲーション装置１０のマイコン（ＣＰＵ）が、操作認識処理が行われたか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ１２０に移行し、否定判断した場合にはＳ１７０に移行する。
【００５１】
Ｓ１２０では、操作認識処理が行われたときのカメラ１２によって検出したユーザの手のジェスチャーを、フラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５と照合する。
続くＳ１３０では、Ｓ１２０においてユーザの手のジェスチャーを照合できたか否か、換言すれば、カメラ１２によって検出したユーザの手のジェスチャーが、予め登録されたユーザの手のジェスチャーであったか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ１４０に移行し、否定判断した場合にはＳ１６０に移行する。
【００５２】
Ｓ１４０では、Ｓ１３０において照合できたユーザの手のジェスチャーに対応するフォースフィードバックデータを、フラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５から読み出し、読み出したフォースフィードバックデータを含む指令信号を、ワイヤレス通信機１４を介してフォースフィードバック装置２０に送信し、Ｓ１５０に移行する。
【００５３】
Ｓ１５０では、Ｓ１３０において照合できたユーザの手のジェスチャーに対応するユーザ指定処理を、フラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５から読み出し、読み出したユーザ指定処理を実行することにより、ディスプレイ１１への画面表示を変更し、Ｓ１７０に移行する。
【００５４】
一方、Ｓ１３０においてユーザの手のジェスチャーが照合できなかった場合に移行するＳ１６０では、不照合時に対応するフォースフィードバックデータを、フラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５から読み出し、読み出したフォースフィードバックデータを含む指令信号を、ワイヤレス通信機１４を介してフォースフィードバック装置２０に送信し、Ｓ１７０に移行する。
【００５５】
Ｓ１７０では、ナビゲーション処理においてユーザにより予め設定された処理（例えば車両が一時停止の標識に近付いたときにユーザに注意喚起を行う処理等。以下「注意喚起処理」という）が行われたか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ１８０に移行し、否定判断した場合にはＳ１１０に戻る。
【００５６】
Ｓ１８０では、注意喚起用のフォースフィードバックデータを、フラッシュメモリに記憶されているデータテーブル１５から読み出し、読み出したフォースフィードバックデータを含む指令信号を、ワイヤレス通信機１４を介してフォースフィードバック装置２０に送信し、Ｓ１１０に戻る。
【００５７】
このように、ナビゲーション装置１０は、指令送信処理を行うことにより、ナビゲーション処理において、操作認識処理や注意喚起処理といった特定の処理が行われた場合に、そのことをユーザに報知させるために指令信号を、フォースフィードバック装置２０に出力（送信）するように構成されている。
【００５８】
＜制御用マイコン処理＞
次に、フォースフィードバック装置２０の制御用マイコン２６が行う処理（以下「制御用マイコン処理」という）の内容について、図７のフローチャートに沿って説明する。なお、制御用マイコン２６は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏ等を有する周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、ＲＡＭを作業エリアとして用い、制御用マイコン処理を実行する。また、制御用マイコン処理は、フォースフィードバック装置２０本体の電源（不図示）がオンになると開始される。
【００５９】
制御用マイコン処理が開始されると、まず、Ｓ２１０では、制御用マイコン２６のＣＰＵが、ワイヤレス通信受信回路２４を介してナビゲーション装置１０からの指令信号を受信（入力）したか否かを判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ２２０に移行し、否定判断した場合には指令信号を受信するまで待機する。
【００６０】
Ｓ２２０では、Ｓ２１０において受信した指令信号に含まれているフォースフィードバックデータを解析する。具体的には、このフォースフィードバックデータにおける識別情報が示す対象部位ＯＰと、詳細情報が示す電流値および電流印加時間とを特定する。
【００６１】
続くＳ２３０では、Ｓ２２０において特定した対象部位ＯＰに対応する一組の電流制御回路２５に対して、各々接続されたコイル部材２２に予め決められた互いに逆向きとなる電流を流すための制御指令を出力することにより、フォースフィードバックデータが示す該当部位に電圧を印加させる。
【００６２】
これにより、前述の発生メカニズムのとおり、Ｓ２２０において特定した対象部位ＯＰを挟む一対のコイル部材２２が通電することで、ワイヤ部材２１の形状がこの対象部位ＯＰにおいて接触面２７側に凸状となるように変化し、接触面２７をユーザの指や手のひらの方向に押し上げる（つまり、特定箇所に報知圧力を付与する）ことになる。
【００６３】
なお、制御指令には、この特定箇所に付与する報知圧力の強度に対応する電流値と、その報知圧力の付与時間に対応する電流印加時間とが含まれている。
そして、続くＳ２４０では、Ｓ２３０における電流印加時間が経過したか否かをタイマ（不図示）等により判断し、ここで肯定判断した場合にはＳ２５０に移行し、否定判断した場合には電流印加時間が経過するまで待機する。
【００６４】
Ｓ２５０では、Ｓ２３０における一組の電流制御回路２５に対して、コイル部材２２への電流印加を終了するための制御指令を出力し、Ｓ２１０に戻る。
このように、フォースフィードバック装置２０は、制御用マイコン処理を行うことにより、ナビゲーション装置１０から入力される指令信号に呼応して、ユーザの指または手のひらにおける特定箇所に報知圧力を付与するように構成されている。
【００６５】
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態のフォースフィードバック装置２０は、ユーザの指および手のひらに接触する接触面２７を有するベース部材２８と、接触面２７に沿って配設された磁歪材料からなるワイヤ部材２１と、このワイヤ部材２１に巻回された導電性材料からなる複数のコイル部材２２と、ナビゲーション装置１０から指令信号を入力するとコイル部材２２を通電させる制御回路２３とを備える。
【００６６】
このような構成において、複数のコイル部材２２には、対象部位ＯＰの両側に各々配置されてなる一対のコイル部材２２が含まれており、制御回路２３は、ワイヤ部材２１が対象部位ＯＰに向かって変位するように各々異なる電流方向に一対のコイル部材２２を通電させる。
【００６７】
このため、フォースフィードバック装置２０では、ナビゲーション装置１０から指令信号が入力されると、対象部位ＯＰの両側に巻回された一対のコイル部材２２において各々異なる方向に電流が流れ、これにより発生する磁界によってワイヤ部材２１が対象部位ＯＰに向かって変位し、その結果、ワイヤ部材２１の形状が対象部位ＯＰにおいて凸状となるように変化し、対象部位ＯＰを介してユーザの指または手のひらに報知圧力を付与することが可能となる。
【００６８】
したがって、フォースフィードバック装置２０によれば、ユーザの指または手のひらが実際になにかに押されるような触覚をより忠実に再現することができる。このため、例えばユーザがボタン等の表示物を押すような操作や画面上の表示物を触るような操作を行うと、その表示物から反作用としての報知圧力を好適にユーザに体感させることができ、ユーザインターフェースとしての操作性を高めることに繋がる。
【００６９】
また、ベース部材２８は、当該フォースフィードバック装置２０のユーザへの装着状態において、外側に露出する第１ベース部材２８ａと、ユーザの指および手のひらに接触する第２ベース部材２８ｂとによって構成され、ワイヤ部材２１は、第１ベース部材２８ａと第２ベース部材２８ｂとの間に配設される。
【００７０】
また、このような構成においては、第２ベース部材２８ｂが、第１ベース部材２８ａよりも剛性が低くなるように形成されている。よって、ワイヤ部材２１の形状が剛性の低い方に凸状となるように変化することになるため、第２ベース部材２８ｂを介してユーザの指または手のひらに好適に報知圧力を付与することができる。
【００７１】
また、一対のコイル部材２２は、複数の対象部位ＯＰ毎に配置されており、指令信号には、対象部位ＯＰを特定するための識別情報が含まれている。そして、制御回路２３は、ナビゲーション装置１０から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている識別情報が示す対象部位ＯＰに対応する一対のコイル部材２２を通電させる。
【００７２】
このため、ナビゲーション装置１０が行う処理の結果に応じて異なるユーザの指または手のひらの部位に圧力を付与することが可能となり、圧力付与位置に応じたメッセージをユーザに報知することができる。よって、例えばナビゲーション装置１０が行う操作認識処理の結果に応じて圧力付与位置を変更することにより、ユーザの手のジェスチャーに応じたメッセージをユーザに報知することができる。
【００７３】
また、指令信号には、ユーザの指または手のひらに付与する報知圧力の強度および報知圧力の付与時間に関連する詳細情報が含まれており、制御回路２３は、ナビゲーション装置１０から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている詳細情報に基づいて、一対のコイル部材２２を通電させる際の電流値および電流印加時間を可変設定する。
【００７４】
このため、ナビゲーション装置１０が行う処理の結果に応じて報知圧力の大きさ及び圧力付与時間を変更することにより、報知圧力の大きさ及び圧力付与時間に応じたメッセージをユーザに報知することができる。よって、例えばナビゲーション装置１０が行う操作認識処理の結果に応じて圧力の大きさや圧力付与時間も変更することにより、ユーザの指や手のひらが実際になにかに押されるような触覚をさらに忠実に再現することができる。
【００７５】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００７６】
例えば、上記実施形態のグローブ本体部２０ａでは、図８（ａ）に示すように、複数のワイヤ部材２１がユーザの各指に対して縦方向に互いに略平行となるように直線状に配設されているが、これに限定されるものではなく、図８（ｂ）に示すように、例えば１本のワイヤ部材２１がユーザの各指に対して横方向に略等間隔となるように折り返す曲線状に配設されてもよい。
【００７７】
この場合、ユーザの各指において、図８（ａ）に示す構成では縦方向に強い報知圧力を付与することができるのに対し、図８（ｂ）に示す構成では横方向に強い報知圧力を付与することができる。
【００７８】
また、上記実施形態のフォースフィードバック装置２０では、制御回路２３が、ナビゲーション装置１０から指令信号を入力すると、その指令信号に含まれている詳細情報に基づいてコイル部材２２を通電させる際の電流値および電流印加時間を可変設定しているが、いずれか一方だけを可変設定してもよい。これに伴い、詳細情報は、ユーザの指または手のひらに付与する報知圧力の強度および報知圧力の付与時間のいずれか一方に関連する情報であってもよい。
【００７９】
また、上記実施形態のフォースフィードバック装置２０では、対象部位ＯＰが複数設定されているが、これに限るものではなく、対象部位ＯＰが例えば人差し指の指先等の１箇所だけに設定されていてもよい。これに伴い、フォースフィードバックデータには、必ずしも識別情報が含まれていなくてもよい。さらに言うと、指令信号には、フォースフィードバックデータ自体が含まれていなくてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態のフォースフィードバック装置２０は、ユーザの手に装着されるグローブ型に形成されているが、これに限るものではなく、例えばユーザの腕等の身体の一部に装着されるタイプのものであってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態のユーザインターフェースシステム１では、外部装置としてナビゲーション装置１０を例示したが、もちろんこれに限るものではなく、例えばバーチャルリアリティ等を実現するための各種処理を行う有線または無線によってフォースフィードバック装置２０と通信可能なコンピュータを外部装置として適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１…ユーザインターフェースシステム、１０…ナビゲーション装置、１１…ディスプレイ、１２…カメラ、１４…ワイヤレス通信機、１５…データテーブル、２０…フォースフィードバック装置、２０ａ…グローブ本体部、２０ｂ…リスト部、２１…ワイヤ部材、２２…コイル部材、２３…制御回路、２４…ワイヤレス通信受信回路、２５…電流制御回路、２６…制御用マイコン、２７…接触面、２８…ベース部材、２８ａ…第１ベース部材、２８ｂ…第２ベース部材、ＯＰ…対象部位。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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