(57)【要約】      （修正有）【課題】連続的な動きや方向を利用者の皮膚上に表現する摺動刺激装置を提供する。【解決手段】摺動刺激装置１は、利用者の皮膚に接触した状態で刺激子２を摺動させることで、利用者に圧刺激の移動感覚を起こさせるように構成されており、立体構造物１００と、立体構造物１００の少なくとも１つの面に形成されている溝３と、溝３に沿って摺動することができるように構成されている刺激子２と、外部から受信した信号に応じて、刺激子の摺動を制御するように構成されている制御部とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の皮膚に接触した状態で刺激子を摺動させることで、前記利用者に圧刺激の移動感覚を起こさせる摺動刺激装置であって、
立体構造物と、
前記立体構造物の少なくとも１つの面に形成されている溝と、
前記溝に沿って摺動することができるように構成されている前記刺激子と、
外部から受信した信号に応じて、前記刺激子の摺動を制御するように構成されている制御部とを具備することを特徴とする摺動刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記信号に応じて、前記刺激子の移動距離及び移動速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動刺激装置。
【請求項３】
前記刺激子の摺動は、直線運動或いは回転運動であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動刺激装置。
【請求項４】
前記溝の近傍に、単位距離、単位時間、始点、終点、中間点、前記始点からの相対位置、前記終点からの相対位置、前記中間点からの相対位置の少なくとも１つを表すように構成されている指標部を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動刺激装置に関し、特に、利用者の皮膚に接触した状態で刺激子を摺動させることで、かかる利用者に圧刺激の移動感覚を起こさせる摺動刺激装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、視覚に頼らずに情報を指先の触覚に伝達する仕組みとして点字が存在していた。また、かかる点字の突起部分を表す触知ピンを電気及び機械的に上下動させて情報を伝える点字ディスプレイも開発されている（特許文献１参照）。さらに、かかる触知ピンの配置を二次元に拡張し、視覚的なグラフや地図を表現する二次元触覚ディスプレイも市販されている（特許文献２参照）。これらの方式は、利用者である人が能動的に手腕を運動させて外界と接触するハプティックと呼ばれる動作を行うことを前提としている。
【０００３】
一方で、携帯電話やゲーム機のコントローラーに始まり、スマートフォンでも普及しているバイブレーター等の刺激装置は、人の皮膚とそれらの刺激装置とが直接又は固体を介した間接的な接触状態にあれば、人が能動的に刺激装置に触れなくても皮膚上で発生する振動として情報を伝えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第１４６８４９２号
【特許文献２】特許第４２６３８５５号
【特許文献３】特開２００９-８６２２９号公報
【特許文献４】特開２０１５-１４８９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の既存の技術のそれぞれは、伝達できる内容に特徴がある。具体的には、点字は、そのまま文字を表すことができ、二次元触覚ディスプレイは、グラフや図形や地図を表現することができる。また、刺激装置は、タイミングの通知に用いることが多いが、そのパターンや強さなどで複数の記号的な信号を表現することができる。
【０００６】
一方、これらの技術で伝えられない情報或いは伝えにくい情報として、連続的な動きや方向が挙げられる。例えば、球技において、ボールがどちらのエリアからどちらのエリアに移動したかについて、皮膚感覚に触知ピンの凹凸や振動で表現することは難しい。
【０００７】
二次元触覚ディスプレイにおいて、突出する触知ピンの位置を連続的に変化させる等の工夫をすることで近しい表現は可能であるが（特許文献３参照）、触知ピンが離散的に配置されていることから、連続的な動作を表すことは難しい。かかる動作を表現するエリアの面積によっては、人が能動的に手を動かすハプティック動作が必要となり、相互が相対位置を変化させてしまうために、動的な情報の伝達は難しい。また、刺激装置や二次元触覚ディスプレイは、出力装置であり、入力動作は、別のシステムに頼ることになり、入出力動作を兼用することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、連続的な動きや方向を利用者の皮膚上に表現することができる摺動刺激装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、利用者の皮膚に接触した状態で刺激子を摺動させることで、前記利用者に圧刺激の移動感覚を起こさせる摺動刺激装置であって、立体構造物と、前記立体構造物の少なくとも１つの面に形成されている溝と、前記溝に沿って摺動することができるように構成されている前記刺激子と、外部から受信した信号に応じて、前記刺激子の摺動を制御するように構成されている制御部とを具備することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、連続的な動きや方向を利用者の皮膚上に表現することができる摺動刺激装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１の全体概略の一例を示す図ある。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１の仕組みの一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１と利用者の指３０や手掌３１との相対関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１によって刺激される利用者の指３０及び手掌３１における位置関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１における刺激子２を動作させるための情報取得の流れの一例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る摺動刺激装置１における刺激子２の動きと球技におけるボールの動きとの相対関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る摺動刺激装置１の仕組みの一例を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る摺動刺激装置１の仕組みの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施形態に係る摺動刺激装置１について説明する。
【００１３】
本実施形態に係る摺動刺激装置１は、利用者の皮膚感覚を刺激することで情報伝達を行うディスプレイの一つであり、特に、利用者の皮膚上に摺動の感覚を抱かせる又は利用者の皮膚が圧されたと感じる箇所が連続的に移動する刺激を与えることができるように構成されている触覚ディスプレイである。
【００１４】
一般的に、文字や図形や地図は、そのものに意味があり、利用者の認知行動によって理解される。つまり、利用者による事前の学習及び記憶が必要で、利用者は、感覚に与えられた刺激を知覚した後に、記憶との照合によって意味づけをすることで、伝えられた情報を理解する。かかる場合、利用者は、事前に学習及び記憶をしていないものについては、ほぼ理解が不可能で、また、言語の理解と同等の高次脳機能処理が必要となるため、刺激の知覚から理解までに相応の時間がかかる。
【００１５】
例えば、卓球やテニス等の球技の映像内にあるボールの往復運動の様子をアナウンサーが正確に言語で言い表そうとした場合、そのボールの往復のスピード（ラリーのスピード）によっては、発話できなかったり、発話できたとしても視聴者が聞き取れなかったりする可能性が高い。
【００１６】
一方、皮膚への摺動刺激は、利用者の体性感覚を刺激することで知覚される。複雑な刺激パターンを用いれば複雑な情報の伝達に用いられる可能性はあるが、そのままでも摺動の方向は、ある程度の速度（スピード）までは知覚され、言語よりも早く伝えられる。
【００１７】
そこで、本発明者は、スポーツのコンテンツの動きを利用者の体性感覚に伝える手段の１つとして、本実施形態に係る摺動刺激装置１を考え出した。
【００１８】
かかる摺動刺激装置１は、振動や触知ピンによる凹凸を用いるのではなく、利用者の皮膚に接触した物体が皮膚との接触状態を保ちながら移動する動作で、かかる動作の方向及び速度を情報提示のための刺激として利用する。
【００１９】
かかる摺動刺激装置１において、ディスプレイ機能は、利用者の皮膚に傷害を与えない程度の圧力で接触する刺激子２及びと刺激子２を移動させるアクチュエータ及び駆動機構によって実現する。
【００２０】
かかる摺動刺激装置１において表現される情報は、自動的或いは人為的に取得及び生成された一次元情報であればよい。また、刺激子２の位置をセンシングする機能を持たせることで、かかる摺動刺激装置１を、利用者の意思表示装置（入力装置）としても機能させることができる。
【００２１】
すなわち、本実施形態に係る摺動刺激装置１は、利用者の皮膚に接触した状態で刺激子２を摺動させることで、利用者に圧刺激の移動感覚を起こさせることができるように構成されている。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、本実施形態に係る摺動刺激装置１は、立体構造物１００と、溝３と、刺激子２と、指標部４ａ/４ｂ/５ａ/５ｂと、制御部とを具備している。
【００２３】
溝３は、立体構造物１００の少なくとも１つの面に形成されている。例えば、溝３の長さは、１００ｍｍ程度であってもよい。
【００２４】
刺激子２は、溝３に沿って摺動することができるように構成されている。例えば、刺激子２の溝３からの突出量は、２ｍｍ程度であってもよい。
【００２５】
溝３の近傍において、指標部４ａは、溝３の始点を表すように構成されており、指標部４ｂは、溝３の終点を表すように構成されており、指標部５ｂは、溝３の中間点を表すように構成されている。
【００２６】
また、溝３の近傍において、指標部５ａは、単位距離、単位時間、溝３の始点からの相対位置、溝３の終点からの相対位置、溝３の中間点からの相対位置の少なくとも１つを表すように構成されている。例えば、隣接する指標部５ａ同士の間隔は、１０ｍｍ程度であってもよい。
【００２７】
制御部は、外部から受信した信号に応じて、刺激子２の摺動を制御するように構成されている。具体的には、かかる制御部は、かかる信号に応じて、刺激子２の移動距離及び移動速度を制御するように構成されていてもよい。また、かかる刺激子２の摺動は、直線運動或いは回転運動であってもよい。
【００２８】
図２を参照して、かかる制御部の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る摺動刺激装置１の内部を透視した図であり、刺激子２を駆動するように構成されている制御部の一例を示す。
【００２９】
図２の例では、制御部は、モーター６と、プーリー７ａ/７ｂと、ベルト８とによって構成されている。具体的には、電気配線９から制御されて動作するモーター６の回転運動をプーリー７ａ/７ｂに巻き付くことで姿勢を自己保持するベルト８を直線運動させ、ベルト８に固定された刺激子２を直線運動させるように構成されている。モーター６の回転方向の制御により刺激子２の動作方向を制御し、モーター６の回転速度の制御により刺激子２の移動速度を制御し、モーター６の回転角度の制御により刺激子２の移動距離を制御することができる。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、利用者は、溝３を覆い隠すように、指３０を置くことで、指３０に刺激子２からの圧刺激が加わり、図４（ａ）に示すように、刺激子２が刺激方向５１に対応する溝３の延長方向に直線動作することで、指３０に圧刺激の移動（摺動）感覚を得る。
【００３１】
同様に、図３（ｂ）に示すように、利用者は、溝３を覆い隠すように、手掌３１を置くことで、手掌３１に刺激子２からの圧刺激が加わり、図４（ｂ）に示すように、刺激子２が刺激方向５１に対応する溝３の延長方向に直線動作することで、手掌３１に圧刺激の移動（摺動）感覚を得る。
【００３２】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る摺動刺激装置１において刺激子２を動作させるアルゴリズムの概要について説明する。
【００３３】
図５は、摺動刺激装置１において刺激子２を動作させる情報の取得に関する流れを示す。具体的には、図５に示すように、ステップＳ１０１において、ビデオカメラにて球技の映像を撮影し、ステップＳ１０２において、かかる映像からボールを抽出し、抽出したボールの動きを座標に変え、ステップＳ１０３において、球技における対時者の守備するエリアへの進入及び退出を表す往復運動の一次元座標として算出し、ステップＳ１０４において、算出した値を摺動刺激装置１に入力する。
【００３４】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、テレビ/モニター５２に映る球技の映像におけるボールの位置と摺動刺激装置１における刺激子２の位置との相対関係を示す。
【００３５】
本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、コンテンツの動きを利用者の皮膚上に表現することができる、より具体的には、コンテンツの動きの方向及び速度を利用者の皮膚の知覚を介して伝達することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、視覚的に線グラフで表されるアナログ量を、基準となる点と刺激子２との離隔距離で表すことができる。同様に、本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、物事の経過時間や進んだ距離等を縮小して線分上に表すことができる。
【００３７】
本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、一般に、人が身振り手振りで表現するような、感情や迫力といった主観的な表現を代行して表現させることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、コンテンツの動きを線的な動作に置き換えて入力することができる。また、本実施形態に係る摺動刺激装置１によれば、方向やアナログ量や位置座標を操作できる対象の位置や直線運動や振動で表現可能な感情表現を入力することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る摺動刺激装置１について、上述の第１の実施形態に係る摺動刺激装置１との相違点に着目して説明する。
【００４０】
本実施形態に係る摺動刺激装置１では、上述の制御部は、モーター６と、スクリュー軸１０と、回転軸受け１１とによって構成されている。具体的には、本実施形態に係る摺動刺激装置１において、モーター６の回転軸と同じ回転をする雄ネジの切られたスクリュー軸１０の動きを、雌ネジを有する刺激子２に嵌め合わせ、スクリュー軸１０の回転によって、刺激子２が溝３の内側で溝３の延長方向に直線動作するように構成されている。
【００４１】
（第３の実施形態）
以下、図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係る摺動刺激装置１について、上述の第１の実施形態に係る摺動刺激装置１との相違点に着目して説明する。
【００４２】
本実施形態に係る摺動刺激装置１では、上述の制御部は、モーター６と、プーリー７ｂ/７ｃと、ベルト８と、駆動ベルト１２とによって構成されている。
【００４３】
また、本実施形態に係る摺動刺激装置１では、溝３は、直方体である立体構造物１００の４面に渡って形成されており、刺激子２は、かかる溝３に沿って、立体構造物１００を周囲することができるように構成されている。
【００４４】
ここで、モーター６の回転運動は、駆動ベルト１２を介してプーリー７ｃに伝えられ、プーリー７ｃは、刺激子２を固定するベルト８を直線動作させるように構成されている。この結果、刺激子２は、ベルト８が描いている軌跡に沿って無限周囲運動することが可能となる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述のように、本発明について、上述した実施形態によって説明したが、かかる実施形態における開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。かかる開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００４６】
１…摺動刺激装置
２、２ａ、２ｂ…刺激子
３…溝
４、４ａ、４ｂ、５、５ａ、５ｂ…指標部
６…回転モーター
７、７ａ、７ｂ、７ｃ…プーリー
８…ベルト
９…電気配線
１０…スクリュー軸
１１…回転軸受け
１２…駆動ベルト
３０…利用者の指
３１…利用者の手掌
５１…刺激方向
５２…テレビ/モニター
１００…立体構造物
【図１】
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【図２】
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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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