(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面を形成するための可撓性を有するシート状の部材である曲面形成部材と、前記曲面形成部材を撓ませるための機構である曲面形成機構と、前記曲面形成部材と前記曲面形成機構を支持する部材であるベース部材と、を備える、デザイン形状に対応する曲面を提示するための部位である曲面提示部と、
前記曲面提示部を、鉛直方向に向けて変位可能であって、かつ、水平方向に対する傾斜角度を変更可能な態様で支持するための部位である支持部と、
水平面上において、該水平面に沿って前記支持部を走行可能に支持するための部位である走行部と、
を備え、
前記曲面形成機構は、
カム機構であって、
正面カムからなるカム部材を備える、
ことを特徴とするデザイン形状提示装置。
【請求項２】
曲面を形成するための可撓性を有するシート状の部材である曲面形成部材と、前記曲面形成部材を撓ませるための機構である曲面形成機構と、前記曲面形成部材と前記曲面形成機構を支持する部材であるベース部材と、を備える、デザイン形状に対応する曲面を提示するための部位である曲面提示部と、
前記曲面提示部を、鉛直方向に向けて変位可能であって、かつ、水平方向に対する傾斜角度を変更可能な態様で支持するための部位である支持部と、
水平面上において、該水平面に沿って前記支持部を走行可能に支持するための部位である走行部と、
を備え、
デザイン形状提示装置は、前記曲面提示部上に乗せた掌により、所定のなぞり方向に向けて変位され、
前記曲面形成部材は、
掌によるなぞり方向に沿って付設される複数の梁部材を備える、
ことを特徴とするデザイン形状提示装置。
【請求項３】
さらに、デザイン形状を提示する対象物の平面図を表示する、表示面を水平に保持した
モニタを備え、
前記走行部により、前記表示面に沿って前記支持部の配置を変更するとともに、
該支持部の配置位置の直下における前記表示面に表示された前記対象物の平面図に対応
して、
前記曲面形成機構と前記支持部を制御する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデザイン形状提示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデザイン形状提示装置と、
掌に仮想的な凹凸形状を提示するための装置である触覚ディスプレイと、
を備え、
前記曲面提示部に前記触覚ディスプレイを載置して、
前記曲面提示部により、掌にデザイン形状を提示しつつ、
前記触覚ディスプレイにより、掌に凹凸形状を提示する、
ことを特徴とするデザイン形状提示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人に対して物のデザイン形状を提示する装置であるデザイン形状提示装置およびデザイン形状提示システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本願発明者らによって、合計９個の刺激子を備え、該刺激子で、人の３指における３関節に変位を与えることにより、高低差が数百μｍで、かつ、１００ｍｍ程度の広がりを持つような微小な凹凸形状を、人の掌全体に提示することができる装置である触覚ディスプレイが開発されており、本願発明者らによる特許出願（特願２０１０−２８２８２２）にその技術が開示（本願出願時には未公開）されている。
【０００３】
このような触覚ディスプレイによれば、人の掌に対して微小な仮想の凹凸形状を提示することが可能であるが、例えば、自動車のボディのような比較的広範囲に及ぶデザイン面の形状（以下、単に「デザイン形状」と呼ぶ）までは提示することができない。
【０００４】
そして近年では、触覚ディスプレイを用いてデザイン形状の検討を行う試みがなされており、仮想的にデザイン形状を知覚することができるデバイスの研究・開発が進められている。
例えば、以下に示す非特許文献１では、コンピュータのモニタ上に表示された物体を知覚できるアーム型の触覚ディスプレイに係る技術が開示されている。
また、以下に示す非特許文献２では、被験者の指部に対して力覚を提示することができるペン型の触覚ディスプレイに係る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍｏｎｉｃａ  Ｂｏｒｄｅｇｏｎｉ，Ｕｍｂｅｒｔｏ  Ｃｕｇｉｎｉ，“ＤＥＳＩＧＮ  ＰＲＯＤＵＣＴＳ  ＷＩＴＨ  ＹＯＵＲ  ＨＡＮＤＳ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ２００５，Ｂｉａｒｒｉｔｚ，Ｆｒａｎｃｅ，Ｎｏｖ．８ｔｈ−Ｎｏｖ．１０ｔｈ，２００５
【非特許文献２】家室，南澤，舘，“実世界の材質情報に基づいた触れる３Ｄモデル作成システム”，第１２回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集，ｐｐ２２６７−２２６９，２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１および非特許文献２に開示されている従来技術では、アームやペンといった物を介して形状情報を提示する構成としている。
このため、このような従来技術では、被験者がデザイン形状を手でなぞる（撫でる）ような態様で、直接掌でデザイン形状を知覚することはできない。
【０００７】
また、非特許文献１および非特許文献２に開示されている従来技術では、アームやペンといった物を介して形状情報を提示する構成としているため、アームやペンの届く範囲が限られており、自動車のボディのように比較的広範囲に及ぶデザイン形状を提示することには不向きであった。
【０００８】
そこで本願発明者らは、自動車のボディや当該ボディの金型等の製造においては、技能者がデザイン形状を手でなぞってデザイン形状の良否を判断することに着目し、アームやペンといった物を介さず、被験者の掌に対して直接デザイン形状を提示することができる技術の開発を試みるに至った。
【０００９】
本発明は、斯かる現状の課題・ニーズ等を鑑みてなされたものであり、例えば、アームやペン等の物を介さずに、被験者の掌に対して直接デザイン形状を提示することができる装置であるデザイン形状提示装置およびデザイン形状提示システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、曲面を形成するための可撓性を有するシート状の部材である曲面形成部材と、前記曲面形成部材を撓ませるための機構である曲面形成機構と、前記曲面形成部材と前記曲面形成機構を支持する部材であるベース部材と、を備える、デザイン形状に対応する曲面を提示するための部位である曲面提示部と、前記曲面提示部を、鉛直方向に向けて変位可能であって、かつ、水平方向に対する傾斜角度を変更可能な態様で支持するための部位である支持部と、水平面上において、該水平面に沿って前記支持部を走行可能に支持するための部位である走行部と、を備えるものである。
【００１２】
請求項２においては、前記曲面形成機構は、カム機構であって、正面カムからなるカム部材を備えるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記デザイン形状提示装置は、前記曲面提示部上に乗せた掌により、所定のなぞり方向に向けて変位され、前記曲面形成部材は、掌によるなぞり方向に沿って付設される複数の梁部材を備えるものである。
【００１４】
請求項４においては、さらに、デザイン形状を提示する対象物の平面図を表示する、表示面を水平に保持したモニタを備え、前記走行部により、前記表示面に沿って前記支持部の配置を変更するとともに、該支持部の配置位置の直下における前記表示面に表示された前記対象物の平面図に対応して、前記曲面形成機構と前記支持部を制御するものである。
【００１５】
請求項５においては、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のデザイン形状提示装置と、掌に仮想的な凹凸形状を提示するための装置である触覚ディスプレイと、を備え、前記曲面提示部に前記触覚ディスプレイを載置して、前記曲面提示部により、掌にデザイン形状を提示しつつ、前記触覚ディスプレイにより、掌に凹凸形状を提示するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、被験者の掌に対して、直接デザイン形状を提示することができる。
また、デザイン形状提示装置が配置可能な範囲における平面上で、デザイン形状を提示することができる。
【００１８】
請求項２においては、凸状の曲面を有するデザイン形状のみならず、凹状の曲面を有するデザイン形状を提示することができる。
【００１９】
請求項３においては、曲面形成部材を、確実に狙った曲率で湾曲させることができる。
【００２０】
請求項４においては、対象物の平面図に対応させながら、デザイン形状を提示することができ、被験者によるデザイン形状の理解を促すことができる。
【００２１】
請求項５においては、掌に対して、曲面形成部材によりデザイン形状を提示しつつ、さらに、該デザイン形状において存在する微小な凹凸形状を提示することができる。
また、触覚ディスプレイで、掌のなぞり方向に対して直交する方向への湾曲形状を補完することができ、より現実の形状に近いデザイン形状を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置の全体構成を示す模式図。
【図２】曲面提示部における曲面の形成状況（最小曲率の場合）を示す図、（ａ）正面側断面図、（ｂ）側面側断面図。
【図３】曲面提示部における曲面の形成状況（最大曲率の場合）を示す図、（ａ）正面側断面図、（ｂ）側面側断面図。
【図４】デザイン形状提示装置を構成する曲面提示部の一実施形態を示す斜視模式図。
【図５】曲面提示部を構成するシート部材の構成を示す斜視模式図。
【図６】シート部材の湾曲状況（異方性）を示す模式図、（ａ）湾曲状況を示す模式図、（ｂ）湾曲しない状況を示す模式図。
【図７】デザイン形状提示装置を構成する支持部（直動方式の場合）の動作状況を示す模式図、（ａ）定常状態を示す模式図、（ｂ）上下方向への変位状態を示す模式図、（ｃ）傾斜状態を示す模式図。
【図８】デザイン形状提示装置を構成する支持部（パンタグラフ方式の場合）の動作状況を示す模式図、（ａ）定常状態を示す模式図、（ｂ）上下方向への変位状態を示す模式図、（ｃ）傾斜状態を示す模式図。
【図９】デザイン形状提示装置の使用状況を示す模式図。
【図１０】デザイン形状提示装置（モニタ有りの場合）の使用状況を示す模式図。
【図１１】本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示システムを構成する触覚ディスプレイを示す斜視模式図。
【図１２】触覚ディスプレイにおける刺激子ユニットを示す斜視模式図。
【図１３】デザイン形状提示システム（デザイン形状提示装置と触覚ディスプレイの組み合わせ）の使用状況を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置の全体構成について、図１〜図３を用いて説明をする。
尚、本説明において「掌」とは、指を含んだ手首よりも先の部分を指すものとする。
【００２４】
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置１は、被験者の掌に対して、直接デザイン形状を提示することができる装置であり、曲面提示部２、支持部３、走行部４、等を備えている。
また、デザイン形状提示装置１は、水平な面の上（例えば、図１に示す水平面１０）に載置して使用するものであり、その載置した面を直線的になぞるようにして、該デザイン形状提示装置１を水平ななぞり方向（図１に示す矢印Ａの方向）に向けて、水平面１０に沿って変位させて使用する。
【００２５】
曲面提示部２は、被験者の掌に対して曲面（即ち、デザイン形状の一部）を提示するための部位であり、ベース部材５、シート部材６、曲面形成機構７、連結部材８・８等により構成されている。
【００２６】
ベース部材５は、シート部材６および曲面形成機構７等を支持するための板状の部材であり、支持部３によって支持されている。
そして、デザイン形状提示装置１では、ベース部材５の高さおよび傾きを変更することによって、シート部材６や曲面形成機構７等の高さおよび傾きも一体的に変更することができる構成としている。
【００２７】
シート部材６は、可撓性を有する素材からなる略矩形のシート状部材であり、少なくとも掌を載置することができるだけの表面積を確保している。
シート部材６は、可撓性を有しているため、所定の位置に所定の高さおよび曲率を有する部材（例えば、後述する板カム等）を押圧することによって、シート部材６自体を所定の曲率で撓ませることができ、シート部材６の表面に所定の曲率を有する曲面（即ち、デザイン形状）を提示することができる。
【００２８】
曲面形成機構７は、シート部材６に対して押圧力や引張力等を付与して、シート部材６によって、所定の曲率を有する曲面（即ち、デザイン形状）を形成するための機構である。
本実施形態では、曲率形成機構７として、カム機構を採用しており、カム部材７ａ、モータ７ｂ、ステー７ｃ等を備えている。
そして曲率形成機構７では、モータ７ｂの回転軸上にカム部材７ａを固定しており、モータ７ｂを作動させることによって、カム部材７ａが回転する構成としている。
尚、本実施形態では、曲率形成機構７としてカム機構を採用しているが、本発明に係るデザイン形状提示装置における曲率形成機構の構成をこれに限定するものではなく、例えば、往復変位する単数または複数のシリンダ機構等を採用することも可能である。
【００２９】
連結部材８は、シート部材６をベース部材５に対して付設するための部材であり、ヒンジ８ａ、スライド機構８ｂ等を備えている。
シート部材６は、デザイン形状提示装置１における被験者のなぞり方向（矢印Ａの方向）に直交する方向（図２（ｂ）に示す矢印Ｂの方向、以下直交方向Ｂとも呼ぶ）における両端部において、ヒンジ８ａを介してベース部材５に対して付設する構成としている。
このため、曲率形成機構７におけるシート部材６は、該シート部材６の直交方向Ｂにおける端部の傾斜角度が、シート部材６の湾曲状況に合わせて変化する。
【００３０】
また、連結部材８におけるヒンジ８ａは、スライド機構８ｂを介して、直交方向Ｂにむけて往復変位可能な状態でベース部材５に付設されている。
このため、曲率形成機構７におけるシート部材６は、該シート部材６の直交方向Ｂにおける両端部の離間距離が、シート部材６の湾曲状況に合わせて変化して、撓み量が確保できる。
【００３１】
そして、図２および図３に示す如く、曲面提示部２では、カム部材７ａの回転に伴って、該カム部材７ａによりシート部材６に押圧力を付与して、シート部材６を撓ませる構成としている。
より詳しくは、図２（ａ）（ｂ）に示す如く、板カム状のカム部材７ａの高さが最も高くなる部分でシート部材６を下方から押圧するとき（カム部材７ａによるシート部材６の上方への押圧量が最も大きいとき）、シート部材６の上面には、そのときのカム部材７ａの高さに応じた曲率の（比較的曲率の大きい）曲面が形成される。
ここで曲面提示部２では、直交方向Ｂに対して高低差を有する曲面が形成され、なぞり方向Ａには高低差が生じていない。
【００３２】
また、図３（ａ）（ｂ）に示す如く、板カム状のカム部材７ａの高さが最も低くなる部分でシート部材６を下方から押圧するとき（カム部材７ａによるシート部材６の上方への押圧量が最も小さいとき）、シート部材６の上面には、そのときのカム部材７ａの高さに応じた曲率の（比較的曲率の小さい）曲面が形成される。
【００３３】
尚、図１〜図３では、シート部材６をカム部材７ａ自体で押圧して撓ませる構成を例示しているが、例えば、カム部材７ａの回転に伴って、該カム部材７ａに接触する従節部材（図示せず）を往復変位させる構成として、該従節部材により、シート部材６に対して押圧力または引張力を付与して、シート部材６を撓ませてもよい。
【００３４】
図１に示す如く、支持部３は、曲面提示部２を、鉛直方向に対する変位（高さ）を変更可能としつつ、なぞり方向Ａに平行な軸回りの傾斜角度（傾き）を変更可能に支持するための部位である。
このため、デザイン形状提示装置１では、支持部３によって、曲面提示部２上に載置した掌の高さを調整したり、あるいは、曲面提示部２上に載置した掌の角度を調整したりすることができる。
【００３５】
支持部３は、水平面１０上に載置した状態で使用されるものであり、また、該支持部３の下面において、支持部３および曲面提示部２を水平面１０上で変位可能な状態で支持するための部位であって複数のボールローラ９・９・・・により構成される走行部４により支持されている。
【００３６】
ボールローラ９は、転動可能に支持された球体からなるローラ部材であり、支持部３の下面を複数のボールローラ９・９・・・で支持することによって、支持部３（即ち、デザイン形状提示装置１）を水平面１０上において滑らせて変位させることができる。
デザイン形状提示装置１では、各部２・３を複数のボールローラ９・９・・・によって支持しているため、該デザイン形状提示装置１を、水平面１０の存在する範囲（但し、デザイン形状提示装置１に接続されるケーブル等の行き届く範囲）内であれば自由に変位させることができる。
【００３７】
次に、デザイン形状提示装置１における曲面提示部２の詳細な構成について、図４〜図６を用いて説明をする。
図４には、デザイン形状提示装置１を構成する曲面提示部２の一例を示している。
ここで示す曲面提示部２は、曲面形成機構７に採用するカム機構として、カム部材７ａの態様が溝を有する正面カム（溝カムとも呼ばれる）であって、当該溝に沿って従動する従節部材７ｄを備えている点に特徴を有している。
【００３８】
正面カムの態様を有するカム部材７ａがモータ７ｂの作動に伴って回転するとき、カム部材７ａの溝に係合している従節部材７ｄは、上下方向に往復変位する。
また従節部材７ｄには、シート部材６に付設された接続部材６ａが接続されている。
【００３９】
接続部材６ａは、シート部材６と従節部材７ｄとを接続するための部材であり、シート部材６の全長（なぞり方向Ａにおける長さ）に亘る範囲に付設されている。
このような構成により、曲面形成機構７（より詳しくは、従節部材７ｄ）から付与される応力（押圧力および引張力）を、シート部材６に対して全長に亘る線状の範囲で付与することができる。
【００４０】
そして、曲面形成機構７では、従節部材７ｄを往復変位させることができ、該従節部材７ｄによって、シート部材６に対して押圧力と引張力を付与することができる。
【００４１】
例えば、カム部材７ａを板カムの態様とする場合（図１〜図３参照）には、カム部材７ａとシート部材６は当接し合っているだけであるため、カム部材７ａによりシート部材６を下方から上方に向けて押圧することはできるが、カム部材７ａによりシート部材６を上方から下方に向けて引っ張ることはできない。
【００４２】
一方、ここで例示した曲面形成機構７の如く、カム部材７ａを正面カムの態様とする場合には、カム部材７ａおよび従節部材７ｄによりシート部材６に対して押圧力と引張力を付与することができるため、シート部材６を凸状に撓ませたり、あるいは、凹状に撓ませたりすることができ、凹状の部位を含む種々のデザイン形状を提示することができる。
【００４３】
即ち、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置１において、曲面形成機構７はカム機構であって、該カム機構は、正面カムからなるカム部材７ａを備えるものである。
このような構成により、デザイン形状提示装置１によって、凸状の曲面を有するデザイン形状のみならず、凹状の曲面を有するデザイン形状を提示することができる。
【００４４】
また、ここで例示する曲面形成機構７では、図５に示すようなシート部材６を採用している。
図５に示すシート部材６では、シート部材６の下面において、複数の梁部材１１・１１・・・を付設している。
各梁部材１１・１１・・・は、所定の間隔を確保しつつ、なぞり方向Ａに向けて互いに平行となる状態で配置されている。
また、梁部材１１は、シート部材６のなぞり方向Ａにおける全長に亘る範囲に付設している。
そして、このような複数の梁部材１１・１１・・・を付設することで、シート部材６の撓み方向に異方性を付与する構成としている。
【００４５】
梁部材１１は、シート部材６の本体に比べて剛性が高い素材により構成しており、シート部材６を撓ませることができる所定の応力を付与しても、梁部材１１は撓むことがない。
このため、シート部材６は、図６（ａ）に示すように、直交方向Ｂに対して高低差があるような撓みを生じさせることができる一方、図６（ｂ）に示すように、なぞり方向Ａには高低差が生じない（撓まない）ように構成されている。
【００４６】
即ち、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置１は、曲面提示部２上に乗せた掌により、なぞり方向Ａに向けて変位され、シート部材６は、掌によるなぞり方向Ａに平行な方向に沿って付設される複数の梁部材１１・１１・・・を備えるものである。
このような構成により、シート部材６を、確実に狙った曲率で湾曲させることができる。
【００４７】
尚、本実施形態に係るデザイン形状提示装置１では、掌で、シート部材６が湾曲する方向（即ち、直交方向Ｂ）に直交する方向に向けてシート部材６をなぞる構成としているが、本発明に係るデザイン形状提示装置は、なぞり方向を、シート部材６の湾曲する方向（即ち、本実施形態でいう直交方向Ｂ）とする構成であってもよい。
【００４８】
次に、デザイン形状提示装置１における支持部３の構成について、図７および図８を用いて説明をする。
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）には、支持部３の第一の実施形態である支持部３Ａを示している。
また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）には、支持部３の第二の実施形態である支持部３Ｂを示している。
【００４９】
ここではまず、第一の実施形態に係る支持部３Ａの構成について説明をする。
支持部３Ａは、デザイン形状提示装置１において曲面提示部２を支持するための部位であり、より詳しくは、図７（ａ）に示す如く、支持部３Ａによって、曲面提示部２におけるベース部材５を下方から支持する構成としている。
【００５０】
図７（ａ）に示す如く、支持部３Ａは、ガイド部材１２、変位装置１３・１３、基台部１４等により構成されている。
また、ベース部材５の直交方向Ｂに平行な両側面には、その中心において、直交方向Ｂに対して直交する方向で、かつ、水平な方向（即ち、なぞり方向Ａ）に向けて、軸部５ａを突設している。
軸部５ａは、ガイド部材１２に形成された溝部１２ａにおいて支持されており、軸部５ａが、溝部１２ａに沿って鉛直方向にスライド可能であって、軸部５ａを中心として、直交方向Ｂに対する傾斜角度を変更するようにベース部材５を回動できる構成としている。
【００５１】
そして、基台部１４上におけるベース部材５の下方には、変位装置１３・１３を配置しており、該変位装置１３の上端部に備えられるカムフォロア１３ｂを、ベース部材５の下面に当接させる構成としている。
【００５２】
変位装置１３は、鉛直方向に伸縮可能な部位である伸縮部１３ａを備えており、該伸縮部１３ａの上端部にカムフォロア１３ｂを備える構成としている。
伸縮部１３ａとしては、例えば、モータとボールネジを組み合わせて、モータの回転に応じて、回転軸に沿ってボールネジが形成された部材を変位させる構成の機構を採用し得る。
そして、変位装置１３は、カムフォロア１３ｂを介して、ベース部材５の下面を支持している。
【００５３】
図７（ｂ）に示す如く、各変位装置１３・１３・・・における各伸縮部１３ａ・１３ａ・・・の伸縮量が一致していれば、ベース部材５の水平を保持した状態でベース部材５を上下方向に変位させることができる。
また、図７（ｃ）に示す如く、各変位装置１３・１３・・・における各伸縮部１３ａ・１３ａ・・・の伸縮量を異ならせることで、軸部５ａを中心にベース部材５を回動させて、ベース部材５を直交方向Ｂに対して傾斜させることができる。
即ち、支持部３Ａでは、鉛直方向に伸縮する伸縮部１３ａでベース部材５を直接押圧して、ベース部材５の高さや傾きを調整する構成（直動方式）としている。
【００５４】
次に、第二の実施形態に係る支持部３Ｂの構成について説明をする。
支持部３Ａは、デザイン形状提示装置１において曲面提示部２を支持するための部位であり、より詳しくは、図８（ａ）に示す如く、支持部３Ａによって、曲面提示部２におけるベース部材５を下方から支持する構成としている。
【００５５】
図８（ａ）に示す如く、支持部３Ｂは、ガイド部材１２、変位装置１３・１３、基台部１４、リンク部材１５・１５等により構成されている。
また、ベース部材５の直交方向Ｂに対して平行な両側面には、その中心において、直交方向Ｂに対して直交する方向で、かつ、水平な方向（即ち、なぞり方向Ａ）に向けて、軸部５ａを突設している。
軸部５ａは、ガイド部材１２に形成された溝部１２ａにおいて支持されており、軸部５ａが、溝部１２ａに沿って鉛直方向にスライド可能であって、軸部５ａを中心として、直交方向Ｂに対する傾斜角度を変更するようにベース部材５を回動できる構成としている。
そして、基台部１４上におけるベース部材５の下方には、一対の変位装置１３・１３を配置している。
【００５６】
変位装置１３は、水平方向に伸縮可能な部位である伸縮部１３ａを備えており、該伸縮部１３ａの端部にリンク部材１５の下方に位置する一端部を回動可能な状態で接続しており、また、リンク部材１５の上方に位置する他端部をベース部材５の下面に回動可能な状態で接続している。
そして、各リンク部材１５・１５を、平面視において平行で、かつ、側面視においては交差するように配置して、パンタグラフ状の支持部３Ｂを構成している。
【００５７】
図８（ｂ）に示す如く、各変位装置１３・１３・・・における各伸縮部１３ａ・１３ａ・・・の伸縮量が一致していれば、ベース部材５の水平を保持した状態でベース部材５を上下方向に変位させることができる。
また、図８（ｃ）に示す如く、各変位装置１３・１３・・・における各伸縮部１３ａ・１３ａ・・・の伸縮量を異ならせることで、軸部５ａを中心にベース部材５を回動させて、ベース部材５を直交方向Ｂに対して傾斜させることができる。
即ち、支持部３Ｂでは、水平方向に伸縮する各伸縮部１３ａ・１３ａを用いて、リンク部材１５・１５を介してベース部材５を変位させて、ベース部材５の高さおよび傾きを調整する構成（パンタグラフ方式）としている。
【００５８】
次に、デザイン形状提示装置１の使用状況について、図９および図１０を用いて説明をする。
ここではまず、デザイン形状提示装置１のみを用いて、水平面１０上に当該デザイン形状を有する対象物が存在しているかのように、掌にデザイン形状を提示する場合について、説明をする。
尚、ここで示すデザイン形状提示装置１における支持部３は、直動方式の支持部３Ａ、パンタグラフ方式の支持部３Ｂ、のいずれであってもよい。
【００５９】
図９に示す如く、デザイン形状提示装置１を水平面１０上（例えば、机上）に配置した状態で、曲面提示部２上に掌を乗せ、そして、水平面１０を掌でなぞるように手を動かして、デザイン形状提示装置１をなぞり方向Ａに向けて変位させる。
【００６０】
デザイン形状提示装置１はカメラ２４で撮影しており、デザイン形状提示装置１の水平面１０上における配置位置を、その撮影データに基づいて、制御装置２２により知得することができる構成としている。
尚、本実施形態では、制御装置２２は、カメラ２４による撮影データに基づいて、デザイン形状提示装置１の配置位置を知得する構成としているが、本発明に係るデザイン形状提示装置の配置位置を検出するための装置構成をこれに限定するものではない。
例えば、デザイン形状提示装置１を配置する水平面上にタッチパネルを配置して、デザイン形状提示装置の配置をタッチパネルで検出する構成や、あるいは、デザイン形状提示装置にマウスを組み込んで、デザイン形状提示装置の配置をマウスで検出する構成等も採用し得る。
【００６１】
また、制御装置２２には、デザイン形状を提示する対象物の形状データが予め記憶されており、また水平面１０上に当該対象物のデザイン形状を配置したときに、水平面１０を基準として、水平面１０上のどの位置にどのような曲率の凹凸が存在するかという情報（以下、形状情報と呼ぶ）を、制御装置２２に記憶させている。
【００６２】
制御装置２２は、デザイン形状提示装置１の配置位置を知得した後に、当該配置位置における当該対象物の形状情報に基づいて、デザイン形状提示装置１の曲面提示部２と支持部３に指令信号を出力する。
より具体的には、制御装置２２は、曲面提示部２の曲面形成機構７に備えらえるモータ７ｂに対して信号を出力し、カム部材７ａの回転位置を調整するとともに、支持部３に備えらえる各変位装置１３・１３に対して信号を出力して、曲面提示部２の高さや傾きを調整する。
これにより、曲面提示部２に載置した被験者の掌に対して、水平面１０上に対象物のデザイン形状が存在するかのように、仮想的にデザイン形状の一部を提示することができる。
【００６３】
そして、デザイン形状提示装置１を、水平面１０上において、なぞり方向Ａに向けて連続的に変位させることで、曲面提示部２によって提示するデザイン形状を連続的に変化させることで、被験者に対して、デザイン形状の全体像を知覚させることができる。
【００６４】
即ち、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置１は、曲面を形成するための可撓性を有するシート状の部材である曲面形成部材たるシート部材６と、シート部材６を撓ませるための機構である曲面形成機構（ここではカム機構）７と、シート部材６と曲面形成機構７を支持する部材であるベース部材５と、を備える、デザイン形状に対応する曲面を提示するための部位である曲面提示部２と、曲面提示部２を、鉛直方向に向けて変位可能であって、かつ、水平方向に対する傾斜角度を変更可能な態様で支持するための部位である支持部３と、水平面１０上において、該水平面１０に沿って支持部３を走行可能に支持するための部位である走行部４と、を備えるものである。
このような構成により、被験者の掌に対して、直接デザイン形状を提示することができる。
また、デザイン形状提示装置１が配置可能な範囲における平面上で、デザイン形状を提示することができる。
【００６５】
次に、デザイン形状提示装置１を、水平面たるモニタ２１上に載置し、モニタ２１上に当該デザイン形状を有する対象物が存在しているかのように、掌にデザイン形状を提示する場合について、説明をする。
【００６６】
図１０に示す如く、デザイン形状提示装置１を水平面たるモニタ２１上に配置した状態で、曲面提示部２上に掌を乗せ、そして、モニタ２１を掌でなぞるように手を動かして、デザイン形状提示装置１をなぞり方向Ａに向けて変位させる。
【００６７】
制御装置２２には、デザイン形状を提示する対象物の３次元ＣＡＤデータが予め記憶されており、またモニタ２１上に当該対象物の平面図Ｃを表示することができる構成としている。
そして、モニタ２１上に対象物を配置したときに、モニタ２１を基準として、モニタ２１に表示した平面図Ｃに対応させて、その平面図Ｃ上のどの位置にどのような曲率の凹凸が存在するかという情報（形状情報）を、制御装置２２に記憶させている。
【００６８】
制御装置２２は、デザイン形状提示装置１の配置位置を知得した後に、当該配置位置に対応する平面図Ｃ上の位置における当該対象物の形状情報に基づいて、デザイン形状提示装置１の曲面提示部２と支持部３に指令信号を出力する。
これにより、曲面提示部２に載置した被験者の掌に対して、モニタ２１上に表示された平面図Ｃを確認しながら、モニタ２１上に対象物のデザイン形状が存在するかのように、仮想的にデザイン形状を提示することができ、被験者によるデザイン形状の把握がより容易になる。また、デザイン形状を修正する場合にも、ＣＡＤデータへの反映がより容易になる。
【００６９】
即ち、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示装置１は、さらに、デザイン形状を提示する対象物の平面図を表示する、表示面を水平に保持したモニタ２１を備え、走行部４により、前記表示面に沿って支持部３の配置を変更するとともに、該支持部３の配置位置の直下における前記表示面に表示された前記対象物の平面図Ｃに対応して、曲面形成機構（ここではカム機構）７と支持部３を制御するものである。
このような構成により、対象物の平面図Ｃに対応させながら、デザイン形状を提示することができ、被験者によるデザイン形状の理解を促すことができる。
【００７０】
次に、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示システムの使用状況について、図１１〜図１３を用いて、説明をする。
本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示システムは、デザイン形状提示装置１を触覚ディスプレイと組み合わせて使用するものである。
【００７１】
まずここで、デザイン形状提示装置１と組み合わせて用いる触覚ディスプレイの全体構成について、図１１および図１２を用いて説明をする。
図１１に示す如く、デザイン形状提示装置１と組み合わせて用いる触覚ディスプレイ３１は、被験者の掌にコンピュータ上に構築された仮想空間において存在する微小な（マイクロオーダーの）凹凸形状を、触覚を通じて人（特に、人の掌）に提示することができるデバイスであり、被験者の掌に装着して使用される。
尚、触覚ディスプレイ３１では、掌に装着した状態における中指の長さ方向が、概ねデザイン形状提示装置１によるなぞり方向Ａに対応している。
そして、触覚ディスプレイ３１は、合計９個の刺激子ユニット３２・３２・・・を備えており、各刺激子ユニット３２・３２・・・を一体的に支持するとともに、被験者の掌を挿通するための部位である基部３８等を備えている。
【００７２】
図１２に示す如く、刺激子ユニット３２は、被験者の指部における各関節に刺激を付与するためのユニットであり、刺激子３３、ケース３５、ビーム３６、ピエゾ素子３７等を備える構成としている。
【００７３】
刺激子３３は、被験者の指部に直接刺激を伝達するための部材であり、刺激部３３ａ、支持部３３ｂ、連結部３３ｃ等を備える構成としている。
刺激子３３は、刺激部３３ａと支持部３３ｂを、一対の連結部３３ｃ・３３ｃで連結することにより、指部を挿通することができる大きさの挿通孔３３ｄを形成している。
【００７４】
また刺激子３３は、挿通孔３３ｄに被験者の指部を挿通した状態で使用されるものであり、使用状態にある（孔３３ｄに指部が挿通した挿通された状態）の刺激子３３において、刺激部３３ａは、指部の腹側に配置され、また、支持部３３ｂは、指部の背側に配置される構成としている。
【００７５】
また刺激子３３は、支持部３３ｂに形成された支持孔３３ｅにビーム３６の一端部３６ａを挿通する構成としており、該ビーム３６により支持されている。
このため刺激子３３は、ビーム３６が変位するときには、該ビーム３６と一体的に変位する構成としている。
【００７６】
刺激子ユニット３２では、ケース３５およびビーム３６によって、てこ機構３４を構成している。
ケース３５は、ビーム３６を回動可能な状態で支持するとともに、ピエゾ素子３７を支持するための部材であり、該ケース３５にピエゾ素子３７を支持する状態において、ビーム３６の他端部３６ｂの上面に、ピエゾ素子３７の伸縮方向における端部が当接する構成としている。
【００７７】
ケース３５は、一対の側板３５ａ・３５ａを備えており、該側板３５ａ・３５ａは、ビーム３６の幅寸法と略一致する距離（但し若干大きい）だけ離間した状態で平行に配置される。また、各側板３５ａ・３５ａの対面する位置には、ビーム３６を支持するための孔３５ｂ・３５ｂが形成されている。
【００７８】
またビーム３６には、支持軸たる図示しない一対の凸部が、孔３５ｂ・３５ｂに対応する位置に形成されている。
尚、該凸部の形成位置は、他端部３６ｂにおけるピエゾ素子３７の当接位置に比して、ビーム３６の長さ方向における一端部３６ａ寄りとしている。
そしてビーム３６は、当該凸部を孔３５ｂ・３５ｂに嵌合させることで、ケース３５に対して軸心αを中心として矢印Ｙの方向に回動可能な状態で支持される構成としている。
【００７９】
ピエゾ素子３７は、該ピエゾ素子３７に通電するとき、その通電量に応じて長さが変化するように構成されている部材であり、ケース３５によって、長さ方向を略鉛直向きとする姿勢で支持される構成としている。
即ち、ピエゾ素子３７は、ケース３５によって支持される状態において、図１２中に示す両矢印Ｘの方向に伸縮する構成としている。
【００８０】
またピエゾ素子３７は、制御装置２２（図１３参照）に接続されており、制御装置２２から、該制御装置２２の内部に構築されている仮想空間において存在する凹凸形状に対応する出力がなされ、ピエゾ素子３７に対する通電量を調整する。
さらに詳しくは、触覚ディスプレイ３１には、該触覚ディスプレイ３１の位置を把握するための図示しないセンサ（例えば、カメラ２４と位置決め用のマーカー部材との組み合わせ）を付設しており、触覚ディスプレイ３１の配置位置を当該センサで知得しつつ、その配置位置に対応した凹凸形状を、制御装置２２からの指令に基づき再現する構成としている。
【００８１】
そして、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示システムでは、デザイン形状提示装置１と触覚ディスプレイ３１を組み合わせて用いる構成としており、以下では、デザイン形状提示システムを用いて、水平面１０上に当該デザイン形状を有する対象物が存在しているかのように、掌にデザイン形状を提示する場合について、説明をする。
【００８２】
図１３に示す如く、デザイン形状提示装置１を水平面１０上（例えば、机上）に配置した状態で、触覚ディスプレイ３１を装着した状態の掌を曲面提示部２上に乗せ、そして、水平面１０を掌でなぞるように手を動かして、デザイン形状提示装置１をなぞり方向Ａに向けて変位させる。
【００８３】
デザイン形状提示装置１および触覚ディスプレイ３１はカメラ２４で撮影しており、デザイン形状提示装置１および触覚ディスプレイ３１の水平面１０上における配置位置を、その撮影データに基づいて、制御装置２２により知得することができる構成としている。
尚、デザイン形状提示装置１および触覚ディスプレイ３１の配置位置を知得するためには、必ずしもデザイン形状提示装置１および触覚ディスプレイ３１の両方の配置位置を知得する必要はなく、いずれか一方の位置情報を用いる構成としてもよい。
【００８４】
また、制御装置２２には、デザイン形状を提示する対象物の形状データが予め記憶されており、また水平面１０上に当該対象物のデザイン形状を配置したときに、水平面１０を基準として、水平面１０上のどの位置にどのような曲率の凹凸が存在するかという情報（以下、形状情報と呼ぶ）を、制御装置２２に記憶させている。
【００８５】
さらに、制御装置２２には、デザイン形状において存在する微小な凹凸形状に係るデータが予め記憶されており、また水平面１０上に当該対象物のデザイン形状を配置したときに、水平面１０を基準として、デザイン形状のどの位置にどのような微小な（マイクロオーダーの）凹凸形状が存在するかという情報（以下、凹凸情報と呼ぶ）を、制御装置２２に記憶させている。
【００８６】
制御装置２２は、デザイン形状提示装置１の配置位置を知得した後に、当該配置位置における当該対象物の形状情報に基づいて、デザイン形状提示装置１の曲面提示部２と支持部３に指令信号を出力する。
これにより、曲面提示部２に載置した被験者の掌に対して、水平面１０上に対象物のデザイン形状が存在するかのように、仮想的にデザイン形状を提示することができる。
【００８７】
さらに制御装置２２は、デザイン形状提示装置１および触覚ディスプレイ３１の配置位置を知得した後に、当該配置位置のデザイン形状における凹凸情報に基づいて、触覚ディスプレイ３１に指令信号を出力する。
より具体的には、制御装置２２は、刺激子ユニット３２に備えらえるピエゾ素子３７に対して信号を出力し、ピエゾ素子３７の伸縮量を調整し、掌の指部に付与する刺激を調整する。
これにより、デザイン形状提示装置１により、被験者の掌に対してデザイン形状を提示しつつ、さらに、触覚ディスプレイ３１によって、デザイン形状に存在する微小な凹凸形状を、掌（特に指部）に提示することができる。
【００８８】
このような構成により、対象物のデザイン形状をさらに精度よく被験者に提示することができる。
また、デザイン形状提示装置１だけでは、直交方向Ｂに向けて湾曲している形状のみを提示することができるが、触覚ディスプレイ３１を組み合わせて使用することによって、なぞり方向Ａに向けて湾曲しているような形状も提示することが可能になり、現実のデザイン形状により近い触覚を掌に提示することが可能になる。
【００８９】
即ち、デザイン形状提示装置１と触覚ディスプレイ３１を組み合わせて使用することで、水平面１０上において、デザイン形状提示装置１と触覚ディスプレイ３１を前後左右および斜め方向に向けて自由に変位させることができ、例えば、デザイン形状を斜めに（即ち、なぞり方向に対して傾斜した方向に）なぞったときの触覚を被験者の掌に知覚させることが可能になる。
【００９０】
即ち、本発明の一実施形態に係るデザイン形状提示システムは、デザイン形状提示装置１と、掌に仮想的な凹凸形状を提示するための装置である触覚ディスプレイ３１とを備え、曲面提示部２に触覚ディスプレイ３１を載置して、曲面提示部２により、掌にデザイン形状を提示しつつ、触覚ディスプレイ３１により、掌に凹凸形状を提示するものである。
このような構成により、掌に対して、曲面提示部２によりデザイン形状を提示しつつ、さらに、触覚ディスプレイ３１により該デザイン形状において存在する微小な（マイクロオーダーの）凹凸形状を提示することができる。
また、触覚ディスプレイ３１で、掌のなぞり方向Ａに向けて湾曲する形状を補完することができ、より現実の形状に近いデザイン形状を提示することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１    デザイン形状提示装置
２    曲面提示部
３    支持部
４    走行部
５    ベース部材
６    シート部材
７    曲面形成機構
９    ボールローラ
３１  触覚ディスプレイ
【図１】
0005985868.tif 000002
【図２】
0005985868.tif 000003
【図３】
0005985868.tif 000004
【図４】
0005985868.tif 000005
【図５】
0005985868.tif 000006
【図６】
0005985868.tif 000007
【図７】
0005985868.tif 000008
【図８】
0005985868.tif 000009
【図９】
0005985868.tif 000010
【図１０】
0005985868.tif 000011
【図１１】
0005985868.tif 000012
【図１２】
0005985868.tif 000013
【図１３】
0005985868.tif 000014