(57)【要約】【課題】本発明は、多様な触覚を発生できる触覚発生器および触覚制御システムの提供を目的とする。【解決手段】本発明は、移動部と、発生部とを有する。移動部は、第１の方向に移動する。発生部は、磁性粘性流体と、磁力部とを有する。磁性粘性流体は、移動部よりも第１の方向に配置されている。磁力部は、磁性粘性流体に磁力を加える。また、本発明は、移動部と、磁性粘性流体と、電磁石と、制御部とを有する。移動部は、第１の方向に移動する。磁性粘性流体は、移動部よりも第１の方向に配置されている。電磁石は、磁性粘性流体に磁力を加える。制御部は、電磁石と電子回路的に接続されている。そして、制御部は、磁力の強さを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に移動する移動部と、
前記移動部よりも前記第１の方向に配置された磁性粘性流体と、前記磁性粘性流体に磁力を加える磁力部とを有する発生部と、
を備えた、
触覚発生器。
【請求項２】
前記発生部は、
前記磁性粘性流体を配置された容器部と、
前記第１の方向へ前記移動部が移動することによって、前記磁性粘性流体に向かって変形する弾性部と、
をさらに有する、
請求項１記載の触覚発生器。
【請求項３】
前記弾性部は、前記第１の方向に逆向きの第２の方向へ前記第１の方向に移動した前記移動部を付勢する請求項２記載の触覚発生器。
【請求項４】
前記磁力部は、
前記磁力を発生させる電磁石と、
前記電磁石と電子回路的に接続され前記磁力を制御する制御部と、
を有する、
請求項１記載の触覚発生器。
【請求項５】
前記移動部に加えられた力を検出する検出部をさらに備える、
請求項１記載の触覚発生器。
【請求項６】
第１の方向に移動する移動部と、
前記移動部よりも第１の方向に配置された磁性粘性流体と、
前記磁性粘性流体に磁力を加える電磁石と、
前記電磁石と電子回路的に接続され、前記磁力の強さを制御する制御部と、
を備えた、
触覚制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられ、操作者に触覚を知覚させる触覚発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の触角発生器について説明する。従来の触角発生器は、移動部と、発生部とを有している。操作者は、移動部を第１の方向に押圧する。移動部は、第１の方向へと移動する。発生部は、磁力等によって移動部を第１の方向へ吸引する。
【０００３】
移動部が発生部によって吸引されることにより、操作者は押圧力の変化を感じる。具体的には、操作者は、押圧に要する力が軽くなったと感じる。そして、操作者は、押圧力の変化を触覚として知覚する。このような従来の触覚発生器として、たとえば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の触覚発生器は、操作者からみて、移動部に加える押圧力を減少させることにより触覚を発生させている。そのため、従来の触覚発生器は、多様な触覚を発生しにくかった。
【０００６】
そこで、本発明は、多様な触覚を発生できる触覚発生器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、移動部と発生部とを有する。移動部は、第１の方向に移動する。発生部は、磁性粘性流体と、磁力制御部とを有する。磁性粘性流体は、移動部よりも第１の方向に配置されている。また、磁力制御部は、磁性粘性流体に加える磁力を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
磁性粘性流体は、加えられた磁力によって硬さを変化させる。そのため、本発明は、磁性粘性流体の硬さを調整することによって、移動部の移動に必要な力を調整できる。言い換えれば、本発明は、移動部の移動に必要な力を大きくしたり、小さくしたりできる。すなわち、本発明は、多様な触覚を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】触覚発生器の展開斜視図
【図２】触覚発生器の断面図
【図３】移動部を押圧された触覚発生器の断面図
【図４】触覚制御システムの回路図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（触覚発生器１００）
触覚発生器１００の構成について図１を参照して説明する。図１は、触覚発生器１００の展開斜視図である。触覚発生器は、移動部１０と、発生部２０とを有する。発生部２０は、磁性粘性流体２１と、磁力部２２とを有する。移動部１０は、第１の方向へ移動する
。磁性粘性流体２１は、移動部１０よりも第１の方向に配置されている。磁力部２２は、磁性粘性流体２１に磁力を加える。
【００１１】
ここで、磁性粘性流体２１の特性について説明する。磁性粘性流体２１は、加えられた磁力によって硬さを変化させる液状の物質である。より具体的には、磁性粘性流体２１は、磁性粘性流体２１に加えられた磁力が大きいほど硬くなるという性質をもつ。
【００１２】
触覚発生器１００の動作について図２と図３とを参照して説明する。図２は、触覚発生器の断面図である。図３は、移動部を押圧された触覚発生器の断面図である。移動部１０は、たとえば操作者などによって直接的または間接的に押圧される。そして、移動部１０は、第１の方向に移動する。
【００１３】
磁性粘性流体２１は、移動部１０の移動によって力を加えられる。磁力部２２は、磁性粘性流体２１に磁力を加える。これにより、磁性粘性流体２１は、硬くなったり、柔らかくなったりする。この磁性粘性流体２１の硬さは、移動部１０を介して操作者へ伝えられる。そして、操作者は、触覚を知覚する。このようにして、発生部２０は、触覚を発生させる。このようにして、触覚発生器１００は、磁性粘性流体２１の硬さを変化させることで、多様な触覚を発生できる。
【００１４】
触覚発生器１００の構成について図１と図２を参照して詳細に説明する。説明にあたって「電子回路的に接続」という用語を用いる。ここで「電子回路的に接続」は、電気信号のやり取りや電力の供給をできるように接続されているという意味である。触覚発生器１００は、移動部１０と、発生部２０と、筐体３０とを有する。
【００１５】
移動部１０は、第１の方向へ移動できるように筐体３０に保持されている。なお、移動部１０の第１の方向への移動は、操作者による操作に限られず、たとえばロボットなどによる操作であってもよい。また、移動部１０は、操作者やロボットなどによって直接的に操作される必要はなく、間接的に操作される構成でもよい。
【００１６】
発生部２０は、磁性粘性流体２１と、磁力部２２と、容器部２３と、弾性部２４とを有している。磁性粘性流体２１は、移動部１０よりも第１の方向に配置されている。言い換えれば、磁性粘性流体２１は、移動部１０の移動によって、間接的または直接的に押圧されるように配置されている。磁力部２２は、磁性粘性流体２１に磁力を加えられるように配置されている。磁力部２２は、電磁石（図示せず）と、制御部（図示せず）とを有する。電磁石は、磁力を発生させる。制御部は、電磁石と電子回路的に接続されている。そして、制御部は、電磁石の発生させる磁力を制御する。容器部２３は、凹部を形成されている。そして、容器部２３の凹部には、磁性粘性流体２１が配置されている。弾性部２４は、容器部２３の凹部から磁性粘性流体２１が液漏れしない程度に容器部２３の凹部を密閉して配置されている。弾性部２４は、たとえばゴムなどの弾性体である。
【００１７】
なお、磁性粘性流体２１は、袋などに梱包されているとよい。これにより、発生部２０は、容器部２３からの磁性粘性流体２１の液洩れをより抑制できる。また、容器部２３の凹部を弾性部２４によって密閉する必要がなくなる。そのため、弾性部２４に、たとえば、バネ部材を用いることができる。また、磁性粘性流体２１と磁力部２２の距離は近いほど好ましい。これにより、磁力部２２は、より少ない磁力で磁性粘性流体２１の硬さを変化できる。また、制御部は、触覚発生器１００に配置されていなくても良い。制御部は、たとえば、触覚発生器１００と接続される機器や、触覚発生器１００を内蔵する機器に配置されていてもよい。
【００１８】
筐体３０は、収納部３１と、天面部３２と、外枠部３３とを有する。収納部３１は、凹
状に形成されている。そして、収納部３１の凹み内には、容器部２３が収納されている。そして、収納部３１の縁では、弾性部２４が保持されている。そして、収納部３１を覆うように天面部３２は配置されている。天面部３２は、弾性部２４を収納部３１の縁で挟むように配置されている。また、天面部３２は、移動部１０によって弾性部２４を押圧できるように環状に形成されている。そして、天面部３２と収納部３１とは、外枠部３３に収納されている。外枠部３３は、収納部３１に天面部３２を配置した状態でスライドして、収納部３１と天面部３２とを保持可能な形状に形成されている。そして、外枠部３３の外側には、磁力部２２が配置されている。
【００１９】
触覚発生器１００は、外枠部３３や収納部３１に、移動部１０に加えられた力を検出できる検出部（図示せず）をさらに有していてもよい。これにより、触覚発生器１００は、操作者などに移動部１０を介して触覚を知覚させるのみならず、入力動作を提供できるようになる。このような、検出部は、たとえば、感圧センサなどを用いられる。なお、検出部は、外枠部３３や収納部３１に配置されている必要はない。たとえば、検出部は、容器部２３や弾性部２４、移動部１０などに配置されていても良い。このように、検出部は、移動部１０に力を加えられたことを検出できる位置に配置されていればよい。
【００２０】
触覚発生器１００の動作の説明に先立って、第１の方向と第２の方向との関係性について説明する。第１の方向は、移動部１０の移動方向である。一方、第２の方向は、第１の方向に逆向きの方向である。たとえば、移動部１０が右方向に移動する場合、第１の方向は右方向であり、第２の方向は左方向である。また、たとえば、移動部が下方向に移動する場合、第１の方向は下方向であり、第２の方向は左方向である。なお、ここでの方向は、厳密である必要はなく、技術的に生じる程度のぶれを許容してよい。
【００２１】
触覚発生器１００の動作について図２と図３を参照して詳細に説明する。なお、説明を簡便にするために、第１の方向を下方向、第２の方向を上方向と称する。
【００２２】
移動部１０は、たとえば、操作者やロボットなどによって押圧される。これにより、移動部１０は、下方向へ移動する。そして、移動部１０は、弾性部２４を押圧する。弾性部２４は、移動部１０によって磁性粘性流体２１に向かって弾性変形する。弾性部２４が弾性変形している状態では、下方向へ向かう力と上方向へ向かう力とが移動部１０に加えられている。
【００２３】
弾性変形した弾性部２４は、磁性粘性流体２１を押圧する。これにより、移動部１０は、磁性粘性流体２１の影響を受けられる状態となる。また、磁力部２２は、電磁石の発生させる磁力を制御部で制御することにより、磁性粘性流体２１の硬さを相対的に変化させる。つまり、触覚発生器１００が、操作者やロボットなどに触覚を与えられる状態となる。
【００２４】
操作者に与える知覚を具体的な例を用いて説明する。まず、磁性粘性流体２１が押圧される前に、磁性粘性流体２１に強い磁力が加える制御を制御部が行う場合について説明する。この場合、磁性粘性流体２１が硬い状態で、移動部１０は下方向へ移動する。そのため、操作者は、移動部１０の移動により多くの力を要する。そのため、操作者は、硬い（重い）といった触覚を知覚する。
【００２５】
この状態から、磁性粘性流体２１に加える磁力を制御部が弱める制御を行う場合、先ほどの状態よりも磁性粘性流体２１は柔らかくなる。そのため、移動部１０は、下方向へ先ほどよりも急に移動する。そのため、操作者は、クリック感のような触覚を知覚する。
【００２６】
次に、磁性粘性流体２１に力が加えられてから、磁性粘性流体２１に加える磁力を制御
部が徐々に強める制御を行う場合について説明する。この場合、移動部１０が第１の方向に移動するにつれて、磁性粘性流体２１は徐々に硬くなる。そのため、移動部１０の移動に要する力は徐々に大きくなる。そのため、操作者は、硬くなっている（重くなっている）といった触覚を知覚する。また、操作者は、制御部が徐々に強める磁力の変化過程によっては、粘性（粘り気のような感覚）を知覚する。
【００２７】
さらに、制御部が、磁性粘性流体２１にパルス的に磁力を加える制御を行う場合ついて説明する。この場合、移動部１０の移動に要する力は、軽くなったり重くなったりを交互に繰り返す。そのため、操作者は、振動に似た触覚を知覚する。
磁力部２２による磁性粘性流体２１への磁力の加え方は、前述の組合せでもよい。触覚発生器１００は、組み合わせることでより多様な触覚を発生できる。このように、磁力部２２が磁性粘性流体２１に加える磁力によって、触覚発生器１００は多様な触覚を発生できる。
【００２８】
そして、移動部１０に加えられている押圧力が取り除かれると、移動部１０は弾性部２４による上方向への付勢により上方向へ移動する。そして、磁性粘性流体２１は、弾性部２４による押圧から開放される。そのため、操作者やロボットなどは、触覚を与えられなくなる。なお、弾性部２４は、下方向に押圧されて上方向に付勢する構成でなくてもよい。たとえば、弾性部２４は、上方向に押圧されて下方向に付勢する構成としてもよい。つまり、弾性部２４は、移動部１０を再度押圧可能な位置へ復帰できる程度に移動部を付勢できればよい。
【００２９】
触覚発生器１００は、このようにして、操作者やロボットなどに触覚を与えることができる。また、触覚発生器は、磁性粘性流体２１を用いることにより、移動部１０の下方向に向かう力に反発する抵抗力（硬さ）を制御できる。そのため、触覚発生器１００は、様々な触覚を発生できる。
【００３０】
なお、触覚発生器１００は、移動部１０に力が加えられたことを検出する検出部を有している場合、検出部による力の検出によって制御部の制御を開始してもよい。これにより、制御部は、常に磁性粘性流体２１を制御する必要がなくなる。そのため、触覚発生器１００は、消費電力を抑制できる。また、検出部が、移動部１０に加えられた力の増減を検出できる場合、その力の増減に応じた制御を制御部が行うように構成してもよい。これにより、触覚発生器１００は、より多様な触覚発生を実現できる。また、検出部が、力の検出量を検出できる場合、その力の量に応じた制御を制御部が行うように構成してもよい。このような制御の例としては、移動部１０が非常に強く押圧されている場合に通常よりも激しく磁力を変化させるなどがある。
【００３１】
（触覚制御システム２００）
触覚制御システム２００について、図４を参照して説明する。図４は、触覚制御システムの回路図である。このような触覚制御システム２００は、たとえば、ゲーム機、スマートフォン、タブレット端末、ＶＲ（バーチャルリアリティ）機器などの電子機器である。
【００３２】
触覚制御システム２００は、移動部２０１と、磁性粘性流体２０２と、電磁石２０３と、制御部２０４と、負荷２０５と、入力部２０６と、電源部２０７とを有する。
【００３３】
移動部２０１は、入力部２０６と機械的に接続されている。そして、移動部２０１は、第１の方向へ移動する。なお、移動部２０１は、入力部２０６と一体でもよく、別体であってもよい。
【００３４】
磁性粘性流体２０２は、移動部２０１よりも第１の方向に配置されている。言い換えれ
ば、磁性粘性流体２０２は、移動部２０１の移動によって、間接的または直接的に押圧されるように配置されている。
【００３５】
電磁石２０３は、磁性粘性流体２０２に磁力を加えられるように配置されている。言い換えれば、電磁石２０３は、磁性粘性流体２０２の硬さを変化できる位置に配置されている。
【００３６】
制御部２０４は、電磁石２０３と回路的に接続されている。そして、電磁石２０３に供給する電力量の調整を行う。この調整には、電磁石２０３の磁力の発生や停止の動作を含んでもよい。
【００３７】
負荷２０５は、制御部２０４と電子回路的に接続されている。たとえば、ディスプレイやスピーカなどの音や映像などを発生させる電子部品である。
【００３８】
入力部２０６は、操作者などによる入力を受け付ける。そして、その入力による機械的動作を移動部２０１へ伝達する。
【００３９】
電源部２０７は、たとえば、電池やコンセントプラグなどである。電源部２０７は、電磁石２０３と、制御部２０４と、負荷２０５とに電力を供給する。すなわち、電源部２０７は、電磁石２０３と、制御部２０４と、負荷２０５と電子回路的に接続されている。
【００４０】
なお、負荷２０５や、入力部２０６や、電源部２０７は、触覚制御システム２００に組み込まれている必要はなく、制御システムの外に配置されていてもよい。
【００４１】
触覚制御システム２００の動作について説明する。触覚制御システム２００は、操作者などによる入力（操作）を入力部２０６で受け付ける。入力部２０６は、移動部２０１へ機械的にその入力を伝達する。そして、移動部２０１は、第１の方向に移動する。そして、移動部２０１の移動によって、磁性粘性流体２０２は押圧される。
【００４２】
電源部２０７は、負荷２０５と、電磁石２０３と、制御部２０４とに電力を供給する。磁性粘性流体２０２には、電磁石２０３によって磁力が加えられる。ここで、電磁石２０３によって発生される磁力は、制御部２０４によって制御されている。制御部２０４は、負荷２０５と接続されている。そして、制御部２０４は、負荷２０５に応じて電磁石２０３が発生させる磁力を制御する。
【００４３】
電磁石２０３で発生した磁力によって、磁性粘性流体２０２は、触覚発生器１００で説明した磁性粘性流体２１のように硬さを変化させる。そのため、触覚発生器１００と同様に移動部２０１へ触覚が伝達される。そして、入力部２０６は、移動部２０１を介して伝達された触覚を操作者に知覚させる。
【００４４】
ここで、負荷２０５に応じた電磁石２０３が発生させる磁力の制御について説明する。たとえば負荷２０５がディスプレイである場合、制御部２０４は、ディスプレイに表示された映像に合わせて電磁石２０３の発生させる磁力を調整する。たとえば、重い扉を開けようとする映像である場合は、操作者が重いと知覚できるように制御部２０４は電磁石２０３の発生させる磁力を調整する。
【００４５】
このように動作する触覚制御システム２００は、操作者によりリアルな体験を提供できる。そのため、触覚制御システム２００は、操作者に操作への没入感を与えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる触角発生器は、多様な触覚を発生できるという効果を有し、各種電子機器等に用いると有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  移動部
２０  発生部
２１  磁性粘性流体
２２  磁力部
２３  容器部
２４  弾性部
３０  筐体
３１  収納部
３２  天面部
３３  外枠部
１００  触覚発生器
２００  触覚制御システム
２０１  移動部
２０２  磁性粘性流体
２０３  電磁石
２０４  制御部
２０５  負荷
２０６  入力部
２０７  電源部
【図１】
2018206002.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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