(57)【要約】【課題】利用者に装置を把持させることなく、適切な擬似力覚を呈示する。【解決手段】擬似力覚発生装置は、身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材および第２接触部材と、第１接触部材を第２接触部材に直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、装着領域内の仮想点と第１接触部材とを通る直線に沿って周期的な第１非対称振動を行い、第１非対称振動に基づく当該直線に沿った方向の力を第１接触部材に伝える振動素子とを有する。仮想点は第１接触部材と第２接触部材との間に配置されており、第１非対称振動に基づく当該直線に沿った方向の力は接合部材を介して第２接触部材にも伝えられる。【選択図】図１
2019139470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
擬似的な力覚を知覚させる擬似力覚発生装置であって、
身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材および第２接触部材と、
前記第１接触部材を前記第２接触部材に直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、
前記装着領域内の仮想点と前記第１接触部材とを通る直線に沿って周期的な第１非対称振動を行い、前記第１非対称振動に基づく前記直線に沿った方向の力を前記第１接触部材に伝える振動素子と、を有し、
前記仮想点は前記第１接触部材と前記第２接触部材との間に配置されており、
前記第１非対称振動に基づく前記直線に沿った方向の力は前記接合部材を介して前記第２接触部材にも伝えられる、擬似力覚発生装置。
【請求項２】
請求項１の擬似力覚発生装置であって、
前記第１接触部材と前記第２接触部材とが互いに向かい合っており、
前記直線は、前記第１接触部材と前記第２接触部材と前記仮想点とを通る、擬似力覚発生装置。
【請求項３】
請求項１または２の擬似力覚発生装置であって、
前記直線は、前記装着領域の外周面上の一つの点における一つの法線である、擬似力覚発生装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記第１接触部材は、前記第１非対称振動に基づく前記直線に沿った方向の力により、前記直線に沿った周期的な第２非対称振動を行い、
前記第２接触部材は、前記第１非対称振動に基づく前記直線に沿った方向の力により、前記直線に沿った周期的な第３非対称振動を行う、擬似力覚発生装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記接合部材は、前記第１接触部材に対する前記第２接触部材の相対距離を所定範囲内に保つ略剛体である、擬似力覚発生装置。
【請求項６】
擬似的な力覚を知覚させる擬似力覚発生装置であって、
ｎ＝１，…，Ｎであり、Ｎが２以上の整数であり、
身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材から第Ｎ接触部材と、
前記第１接触部材から前記第Ｎ接触部材までを直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、
前記装着領域内の第ｎ仮想点と前記第ｎ接触部材とを通る第ｎ直線に沿って周期的な第ｎ非対称振動を行い、前記第ｎ非対称振動に基づく前記第ｎ直線に沿った方向の力を前記第ｎ接触部材に伝える第ｎ振動素子と、
を有する擬似力覚発生装置。
【請求項７】
請求項６の擬似力覚発生装置であって、
真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、ｉ１∈ｓｕｂｓｅｔ１であり、ｉ２∈ｓｕｂｓｅｔ２であり、ｉ１≠ｉ２であり、
前記第ｉ１振動素子が前記第ｉ１接触部材から前記第ｉ１仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ１非対称振動を行いつつ、前記第ｉ２振動素子が前記第ｉ２接触部材から前記第ｉ２仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ２非対称振動を行い、
前記第ｉ１接触部材と前記第ｉ２接触部材とが互いに向かい合っており、
前記第ｉ１接触部材と前記第ｉ２接触部材との間に前記第ｉ１仮想点および前記第ｉ２仮想点が配置されている、擬似力覚発生装置。
【請求項８】
請求項６の擬似力覚発生装置であって、
Ｎが３以上の整数であり、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１１⊂ｓｕｂｓｅｔ１と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１２⊂ｓｕｂｓｅｔ１とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２１⊂ｓｕｂｓｅｔ２と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２２⊂ｓｕｂｓｅｔ２とが互いに相違し、ｉ１１∈ｓｕｂｓｅｔ１１であり、ｉ１２∈ｓｕｂｓｅｔ１２であり、ｉ２１∈ｓｕｂｓｅｔ２１であり、ｉ２２∈ｓｕｂｓｅｔ２２であり、ｉ１１≠ｉ１２であり、ｉ２１≠ｉ２２であり、
前記第ｉ１１振動素子が前記第ｉ１１接触部材から前記第ｉ１１仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ１１非対称振動を行いつつ、前記第ｉ１２振動素子が前記第ｉ１２接触部材から前記第ｉ１２仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ１２非対称振動を行う第１期間と、
前記第ｉ２１振動素子が前記第ｉ２１接触部材から前記第ｉ２１仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ２１非対称振動を行いつつ、前記第ｉ２２振動素子が前記第ｉ２２接触部材から前記第ｉ２２仮想点へ向かう方向の擬似的な力覚を知覚させる前記第ｉ２２非対称振動を行う第２期間と、を繰り返し、
前記第ｉ１１接触部材と前記第ｉ１２接触部材とが互いに向かい合っており、
前記第ｉ１１接触部材と前記第ｉ１２接触部材との間に前記第ｉ１１仮想点および前記第ｉ１２仮想点が配置されており、
前記第ｉ２１接触部材と前記第ｉ２２接触部材とが互いに向かい合っており、
前記第ｉ２１接触部材と前記第ｉ２２接触部材との間に前記第ｉ２１仮想点および前記第ｉ２２仮想点が配置されている、擬似力覚発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、擬似的な力覚を利用者に知覚させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
利用者が非対称振動を行う振動素子を含む擬似力覚発生装置を把持すると、この利用者は牽引力錯覚などの擬似的な力覚（擬似力覚）を知覚する（例えば、特許文献１および非特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第WO/2017/183537号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】雨宮智浩，高椋慎也，伊藤翔，五味裕章，“指でつまむと引っ張られる感覚を生み出す装置「ぶるなび３」，”ＮＴＴ技術ジャーナル，2014, Vol. 26， No. 9，pp. 23-26.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、利用者が装置を把持していなければ、利用者は適切な擬似力覚を知覚さすることができなかった。例えば、身体部位表面の接線方向に非対称振動する振動素子を含む装置を当該身体部位表面に乗せただけでは、この非対称振動に基づく力が身体部位に十分に伝わらず、利用者は擬似力覚を適切に知覚できない。また特許文献１には、身体部位表面の接線方向に非対称振動する振動素子を含む装置をバンドによって身体部位に装着する形態が開示されている。しかし、たとえ装置が身体部位にバンドで装着されていたとしても、その振動素子の非対称振動方向が当該身体部位表面の接線方向の場合、この非対称振動に基づく力が身体部位に十分に伝わらず、利用者は擬似力覚を適切に知覚できない可能性もある。
【０００６】
本発明の目的は、利用者に装置を把持させることなく、適切な擬似力覚を呈示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
擬似的な力覚を知覚させる擬似力覚発生装置であって、身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材および第２接触部材と、第１接触部材を第２接触部材に直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、装着領域内の仮想点と第１接触部材とを通る直線に沿って周期的な第１非対称振動を行い、第１非対称振動に基づく直線に沿った方向の力を第１接触部材に伝える振動素子と、を有し、仮想点は第１接触部材と第２接触部材との間に配置されており、第１非対称振動に基づく直線に沿った方向の力は接合部材を介して第２接触部材にも伝えられる、擬似力覚発生装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、利用者に装置を把持させることなく、適切な擬似力覚を呈示できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは第１実施形態の擬似力覚発生装置の正面図であり、図１Ｂは図１Ａの平面図であり、図１Ｃは図１Ａの底面図であり、図１Ｄは図１Ａの右側面図である。
【図２】図２Ａは第１実施形態の振動素子の非対称振動を説明するための正面図であり、図Ｂは図２Ａの右側面図である。図２Ｃおよび図２Ｄは第１実施形態の振動素子の非対称振動を説明するための拡大図である。
【図３】図３は振動素子を含む振動発生装置を例示するための分解斜視図である。
【図４】図４は第１実施形態の擬似力覚発生装置を駆動させるための制御システムを例示した図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図６】図６Ａは第２実施形態の擬似力覚発生装置の正面図であり、図６Ｂは図６Ａの平面図であり、図６Ｃは図６Ａの底面図であり、図６Ｄは図６Ａの右側面図である。
【図７】図７は第２実施形態の擬似力覚発生装置を駆動させるための機能構成を例示した図である。
【図８】図８Ａから図８Ｃは第２実施形態の動作を説明するための図である。
【図９】図９Ａは第３実施形態の擬似力覚発生装置の正面図である。図９Ｂは第３実施形態の振動素子の非対称振動を説明するための正面図である。
【図１０】図１０Ａから図１０Ｃは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１２】図１２Ａおよび図１２Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１３】図１３Ａおよび図１３Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａおよび図１４Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１６】図１６Ａおよび図１６Ｂは第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１７】図１７Ａは第４実施形態の擬似力覚発生装置の正面図である。図１７Ｂは第４実施形態の振動素子の非対称振動を説明するための正面図である。
【図１８】図１８は第４実施形態の動作を説明するための図である。
【図１９】図１９Ａおよび図１９Ｄは接触部材の接触面の変形例を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。
［概要］
まず、実施形態の概要を説明する。
実施形態の擬似力覚発生装置は、身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材および第２接触部材と、第１接触部材を第２接触部材に直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、装着領域内の仮想点（第１仮想点）と第１接触部材とを通る直線（第１直線）に沿って周期的な第１非対称振動を行い、第１非対称振動に基づく当該直線に沿った方向の力を第１接触部材に伝える振動素子とを有する。仮想点は第１接触部材と第２接触部材との間に配置されており、第１非対称振動に基づく当該直線に沿った方向の力は接合部材を介して第２接触部材にも伝えられる。装着領域に利用者の身体部位を配置し、振動素子の第１非対称振動を行うことで、利用者に擬似的な力覚を知覚させることができる。利用者は装着領域に身体部位を装着すればよく、擬似力覚発生装置を把持する必要はない。また振動素子が身体部位の外周面の接線方向ではなく、装着領域に配置された身体部位内の仮想点と第１接触部材とを通る直線に沿って周期的な第１非対称振動を行うため、第１非対称振動に基づく力が身体部位に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。さらに、１個の振動素子の第１非対称振動に基づく力が第１接触部材と第２接触部材とに加えられ、それらの間に配置される身体部位に効率よく擬似力覚を呈示できる。
【００１１】
「身体部位」は動物（人間を含む）の生体の一部である。「身体部位」の例は、指、掌、手首、前腕、上腕、足、足首、腹、胸、首、頭などである。「身体部位」は触覚受容器の密度が高い部位であることが望ましく、例えば、指先や掌などが好ましい。「装着領域」は「身体部位」を配置可能な立体的な空間である。「身体部位」の例は、略楕円柱状の空間領域、略円柱状の空間領域、略角柱状の空間領域、略楕円錐状の空間領域、略円錐状の空間領域、略角錐上の空間領域である。「略α」とは「αそのもの」または「αに近似するもの」を意味する。
【００１２】
「第１接触部材」および「第２接触部材」は、振動を伝達し、摩擦係数の高い素材であれば、略剛体であってもよいし、弾性体であってもよい。略剛体の例は合成樹脂（ＡＢＳ樹脂等）、金属、カーボンファイバ、石膏（医療用ギブス用）などであり、弾性体の例はウレタンゴムなどである。「第１接触部材」および「第２接触部材」の形状には限定はなく、板状の形状であってもよいし、帯状の形状であってもよいし、略立方体や略直方体や略球のような三次元形状であってもよい。例えば「第１接触部材」と「第２接触部材」とは互いに向かい合って配置され、それらの間に「装着領域」が配置されることが望ましい。これにより、「装着領域」に配置された「身体部位」が「第１接触部材」および「第２接触部材」によって挟み込まれ、利用者に効率よく擬似力覚を知覚させることができるからである。また「第１接触部材」および／または「第２接触部材」の「装着領域」の外周面側の面が「身体部位」に対して滑りが生じにくい形状とされていてもよい。例えば、この面に凹凸が設けられていてもよい。例えば、この面に複数の溝が設けられていてもよいし、複数の突起が設けられていてもよい。これにより、「第１接触部材」および／または「第２接触部材」の表面で「身体部位」が滑り、「身体部位」が「第１接触部材」および／または「第２接触部材」に対してずれてしまうことを防止できる。
【００１３】
「接合部材」は「第１接触部材」を「第２接触部材」に直接的または間接的に繋ぎ合わせている。「αがβをγに直接的に繋ぎ合わせる」とは、βとγとがαによって接合されていることを意味し、「αがβをγに間接的に繋ぎ合わせる」とは、βとγとがαとその他の部材とによって接合されていることを意味する。すなわち、「第１接触部材」と「第２接触部材」とは「接合部材」を介して互いに接合されていてもよいし、「接合部材」と他の部材（例えば、その他の接触部材）とを介して互いに接合されていてもよい。「接合部材」は１つの部材であってもよいし、分離された複数の部材の集合であってもよい。すなわち、「第１接触部材」と「第２接触部材」とが固定された１つの部材が「接合部材」であってもよいし、隣り合う「第１接触部材」と「第２接触部材」とを互いに接合する部材の集合が「接合部材」であってもよい。「接合部材」が１つの部材である場合、「接合部材」は一体形成された部材であってもよいし、複数の部材が接合された部材であってもよい。「接合部材」は、「第１接触部材」に対する「第２接触部材」の相対距離を所定範囲内に保つ略剛体である。すなわち、「接合部材」は、「第１接触部材」に対する「第２接触部材」の相対位置を所定の範囲内に保つことができる材質で構成されている。「接合部材」が弾性体ではなく略剛体であることで、「第１非対称振動」に基づく力を、効率よく「第２接触部材」に伝えることができる。好ましくは「接合部材」は「第１接触部材」と「第２接触部材」とを環状につなぎ合わせる。これにより、「第１非対称振動」に基づく力を、効率よく「第２接触部材」に伝えることができる。また、例えば、腕時計のアームバンドのように、装着する身体部位の周囲に応じて「接合部材」の長さが調整可能であってもよい。
【００１４】
「周期的な第１非対称振動」は、並進方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させるための周期的な非対称振動（非対称往復運動）である。「擬似的な力覚」とは、実際には物体（擬似力覚発生装置）が運動（並進運動および／または回転運動）していないにも関わらず、あたかも物体が運動しているような力が働いているような知覚を意味する。このような非対称振動の詳細は、例えば、特許文献１、非特許文献１、参考文献１（特許第４５５１４４８号公報）、参考文献２（特開２０１５−２２３５６３）などに開示されている。「振動素子」は「装着領域」内の「仮想点」と「第１接触部材」とを通る「直線」に沿って「周期的な第１非対称振動」を行う。「仮想点」は「装着領域」の内部の点であればどのような点であってもよい。ただし、「仮想点」は「第１接触部材」と「第２接触部材」との間に配置されている。「仮想点」の例は「装着領域」の中央に位置する点である。「仮想点」と「第１接触部材」とを通る「直線」の例は、「装着領域」の外周面上の一つの点における一つの法線である。例えば、「仮想点」と「第１接触部材」とを通る「直線」は「装着領域」の外周面上の一つの点における接平面に略垂直な直線である。「装着領域の外周面上の一つの点」の例は、「第１接触部材」が位置する外周面上の一つの点、「第１接触部材」に最も近い外周面上の点である。例えば、「第１接触部材」と「第２接触部材」とが互いに向かい合っており、「仮想点」と「第１接触部材」とを通る「直線」が「第１接触部材」と「第２接触部材」と「仮想点」とを通る。「直線」に沿った非対称振動は当該「直線」に沿った方向の非対称振動である。「直線に沿った方向」は、例えば「直線」に倣う方向である。「直線」に沿った方向の例は、「直線」の方向や「直線」と略平行な方向などである。
【００１５】
「振動素子」の「周期的な第１非対称振動」に基づく力（反力）は「振動素子」を支持する部材に与えられ、「第１接触部材」に伝えられる。「振動素子」は「第１接触部材」のできるだけ近くに設けられることが望ましい。例えば、「振動素子」を支持する部材（例えばケース）が「第１接触部材」に直接固定されているか、「振動素子」を支持する部材が「第１接触部材」であることが望ましい。「振動素子」を支持する部材に「第１接触部材」が固定されている場合には、「振動素子」の「周期的な第１非対称振動」に基づく反力が当該「振動素子」を支持する部材に与えられ、さらに「第１接触部材」に伝えられる。一方、「振動素子」が「第１接触部材」に直接支持されている場合（例えば、「第１接触部材」が振動素子を支持するケースである場合）には、「振動素子」の「周期的な第１非対称振動」に基づく反力が「第１接触部材」に直接与えられる。「振動素子」の「周期的な第１非対称振動」に基づく力は、「仮想点」と「第１接触部材」とを通る「直線」に沿った方向の力である。「第１接触部材」は、「第１非対称振動」に基づく当該「直線」に沿った力により、当該「直線」に沿った「周期的な第２非対称振動」を行う。「第１非対称振動」に基づく当該「直線」に沿った方向の力は「接合部材」を介して「第２接触部材」にも伝えられる。これにより、「第２接触部材」は当該「直線」に沿った「周期的な第３非対称振動」を行う。「周期的な第２非対称振動」および「周期的な第３非対称振動」も当該「直線」に沿った並進方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させるための非対称振動である。「周期的な第２非対称振動」および「周期的な第３非対称振動」は「振動素子」の「周期的な第１非対称振動」に基づくものであるため、これらは互いに同期している。「装着領域」に「身体部位」が配置された場合、この「第１接触部材」の「周期的な第２非対称振動」に基づく力および「第２接触部材」の「周期的な第３非対称振動」に基づく力が「身体部位」に伝わり、利用者は「身体部位」に当該「直線」に沿った何れかの方向の擬似的な力覚を知覚する。利用者が擬似的な力覚が知覚する方向は、「周期的な第１非対称振動」に基づく力（「周期的な第２非対称振動」に基づく力および「周期的な第３非対称振動」に基づく力）の時間変化に依存する。すなわち、当該「直線」に沿った第１方向への力の時間変化と第１方向の反対方向の第２方向への力の時間変化とを互いに非対称にすることで、第１方向または第２方向に擬似的な力覚を呈示できる。ここで例えば、第１方向への力の最大値を第２方向への力の最大値よりも大きくし、第１方向の力が生じている第１時間を第２方向の力が生じている第２時間よりも短くすると、利用者に第１方向の擬似的な力覚を知覚させることができる。詳細については、例えば、特許文献１、非特許文献１、参考文献１，２等に記載されている。十分な「周期的な第１非対称振動」に基づく力を「第１接触部材」「第２接触部材」に伝えるため、「振動素子」の質量が「第１接触部材」と「第２接触部材」と「接合部材」の質量の合計以上であることが望ましい。例えば、「振動素子」が鉄、鋼、フェライト、ネオジム等の金属であり、「第１接触部材」「第２接触部材」「接合部材」がＡＢＳ樹脂等の合成樹脂であることが望ましい。
【００１６】
別の実施形態の擬似力覚発生装置は、身体部位が配置される３次元領域である装着領域の外周面に沿って配置された第１接触部材から第Ｎ接触部材と、第１接触部材から第Ｎ接触部材までを直接的または間接的に繋ぎ合わせている接合部材と、装着領域内の第ｎ仮想点と第ｎ接触部材とを通る第ｎ直線に沿って周期的な第ｎ非対称振動を行い、第ｎ非対称振動に基づく第ｎ直線に沿った方向の力を第ｎ接触部材に伝える第ｎ振動素子と、を有する。ただし、ｎ＝１，…，Ｎであり、Ｎが２以上の整数である。装着領域に利用者の身体部位を配置し、第ｎ振動素子の第ｎ非対称振動を行うことで、利用者に擬似的な力覚を知覚させることができる。利用者は装着領域に身体部位を装着すればよく、擬似力覚発生装置を把持する必要はない。また第ｎ振動素子が身体部位の外周面の接線方向ではなく、装着領域に配置された身体部位内の第ｎ仮想点と第ｎ接触部材とを通る直線に沿って周期的な第ｎ非対称振動を行うため、第ｎ非対称振動に基づく力が身体部位に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。また、駆動させる第ｎ振動素子の組み合わせや、第ｎ非対称振動のさせ方を制御することで、利用者に様々な方向に擬似力覚を知覚させることができる。
【００１７】
「第ｎ接触部材」は、振動を伝達する素材であれば、略剛体であってもよいし、弾性体であってもよい。「第ｎ接触部材」の形状には限定はなく、板状の形状であってもよいし、帯状の形状であってもよいし、略立方体や略直方体や略球のような三次元形状であってもよい。また「第ｎ接触部材」の「装着領域」の外周面側の面が「身体部位」に対して滑りが生じにくい形状とされていてもよい。例えば、この面に凹凸が設けられていてもよい。
【００１８】
「接合部材」は「第１接触部材」から「第Ｎ接触部材」までを直接的または間接的に繋ぎ合わせている。「αがβからγを直接的に繋ぎ合わせる」とは、βからγがαによって接合されていることを意味し、「αがβからγを間接的に繋ぎ合わせる」とは、βからγがαとその他の部材とによって接合されていることを意味する。すなわち、「第１接触部材」から「第Ｎ接触部材」までは「接合部材」を介して互いに接合されていてもよいし、「接合部材」と他の部材（例えば、その他の接触部材）とを介して互いに接合されていてもよい。「接合部材」は１つの部材であってもよいし、分離された複数の部材の集合であってもよい。この例の「接合部材」は略剛体であってもよいし、弾性体であってもよい。略剛体の「接合部材」は、例えば、互いに隣り合う「第ｎ１接触部材」と「第ｎ２接触部材」（ただし、ｎ１，ｎ２∈｛１，…，Ｎ｝）の相対距離を所定範囲内に保つ略剛体である。「接合部材」が略剛体の場合、「第ｎ１非対称振動」に基づく力を効率よく「第ｎ２接触部材」に伝える。一方、「接合部材」が弾性体である場合、「第ｎ１非対称振動」に基づく力が「第ｎ２接触部材」に伝わることを抑制する。
【００１９】
Ｎ≧３の場合、第１振動素子から第Ｎ振動素子が「装着領域」の略中心を含むＮ角形の頂点部分に配置されることが望ましい。「周期的な第ｎ非対称振動」は、利用者に並進方向の擬似的な力覚を知覚させるための非対称振動である。「第ｎ振動素子」は「装着領域」内の「第ｎ仮想点」と「第ｎ接触部材」とを通る「直線」に沿って「周期的な第ｎ非対称振動」を行う。「第ｎ仮想点」は「装着領域」の内部の点であればどのような点であってもよい。「第ｎ仮想点」の例は「装着領域」の中央に位置する点である。「第ｎ仮想点」と「第ｎ接触部材」とを通る「第ｎ直線」の例は、「装着領域」の外周面上の第ｎ点における一つの法線である。例えば、「第ｎ仮想点」と「第ｎ接触部材」とを通る「第ｎ直線」は「装着領域」の外周面上の第ｎ点における第ｎ接平面に垂直な直線である。「装着領域の外周面上の第ｎ点」の例は、「第ｎ接触部材」が位置する外周面上の一つの点、「第ｎ接触部材」に最も近い外周面上の点である。例えば、「第ｎ３接触部材」と「第ｎ４接触部材」とが互いに向かい合っており（ただし、ｎ３，ｎ４∈｛１，…，Ｎ｝）、「第ｎ直線」が「第ｎ３接触部材」と「第ｎ４接触部材」と「第ｎ３仮想点」とを通る。
【００２０】
「第ｎ振動素子」の「周期的な第ｎ非対称振動」に基づく力（反力）は「第ｎ振動素子」を支持する部材に与えられ、「第ｎ接触部材」に伝えられる。「接合部材」が略剛体の場合、この力は他の「第ｎ５接触部材」にも伝えられる（ただし、ｎ５∈｛１，…，Ｎ｝，ｎ５≠ｎ）。「接合部材」が弾性体の場合、この力は他の「第ｎ５接触部材」にほとんど伝わらない。なお「第ｎ振動素子」は「第ｎ接触部材」のできるだけ近くに設けられることが望ましい。例えば、「第ｎ振動素子」を支持する部材（例えばケース）が「第ｎ接触部材」に直接固定されているか、「第ｎ振動素子」を支持する部材が「第ｎ接触部材」であることが望ましい。また十分な「周期的な第ｎ非対称振動」に基づく力を「第ｎ接触部材」等に伝えるため、「第ｎ振動素子」の質量が「第ｎ接触部材」の質量の以上であることが望ましい。好ましくは、「第ｎ振動素子」の質量が「第ｎ接触部材」と「接合部材」の質量の合計以上であることが望ましい。例えば、「第ｎ振動素子」が鉄、フェライト、ネオジム等の金属であり、「第ｎ接触部材」「接合部材」がＡＢＳ樹脂等の合成樹脂であることが望ましい。「装着領域」に「身体部位」が配置された場合、「第ｎ振動素子」の「周期的な第ｎ非対称振動」に基づく力が「身体部位」に伝わり、利用者は擬似的な力覚を知覚する。この擬似的な力覚は「第ｎ振動素子」の駆動のさせ方によって異なる。
【００２１】
例えば、「第ｉ１振動素子」が「第ｉ１接触部材」から「第ｉ１仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ１非対称振動」を行いつつ、「第ｉ２振動素子」が「第ｉ２接触部材」から「第ｉ２仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ２非対称振動」を行うことで、「身体部位」が「第ｉ１接触部材」および「第ｉ２接触部材」から挟み込まれるような力覚（押し込まれるような力覚（「押し込み力覚」と呼ぶ））を利用者に知覚させることができる。ただし、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、ｉ１∈ｓｕｂｓｅｔ１であり、ｉ２∈ｓｕｂｓｅｔ２であり、ｉ１≠ｉ２であり、「第ｉ１接触部材」と「第ｉ２接触部材」とが互いに向かい合っており、「第ｉ１仮想点」および「第ｉ２仮想点」が「装着領域」の内部に配置されており、「第ｉ１接触部材」と「第ｉ２接触部材」との間に「第ｉ１仮想点」および「第ｉ２仮想点」が配置されている。
【００２２】
３個以上の振動素子および接触部材が交代で異なる方向の「押し込み力覚」を知覚させてもよい。この場合には、「第ｉ１１振動素子」が「第ｉ１１接触部材」から「第ｉ１１仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ１１非対称振動」を行いつつ、「第ｉ１２振動素子」が「第ｉ１２接触部材」から「第ｉ１２仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ１２非対称振動」を行う「第１期間」と、「第ｉ２１振動素子」が「第ｉ２１接触部材」から「第ｉ２１仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ２１非対称振動」を行いつつ、「第ｉ２２振動素子」が「第ｉ２２接触部材」から「第ｉ２２仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ２２非対称振動」を行う「第２期間」と、を繰り返す。ただし、Ｎが３以上の整数であり（例えば、Ｎは４以上の整数）、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１１⊂ｓｕｂｓｅｔ１と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１２⊂ｓｕｂｓｅｔ１とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２１⊂ｓｕｂｓｅｔ２と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２２⊂ｓｕｂｓｅｔ２とが互いに相違し、ｉ１１∈ｓｕｂｓｅｔ１１であり、ｉ１２∈ｓｕｂｓｅｔ１２であり、ｉ２１∈ｓｕｂｓｅｔ２１であり、ｉ２２∈ｓｕｂｓｅｔ２２であり、ｉ１１≠ｉ１２であり、ｉ２１≠ｉ２２であり、「第ｉ１１仮想点」「第ｉ１２仮想点」「第ｉ２１仮想点」「第ｉ２２仮想点」が「装着領域」の内部に配置されており、「第ｉ１１接触部材」と「第ｉ１２接触部材」とが互いに向かい合っており、「第ｉ１１接触部材」と「第ｉ１２接触部材」との間に「第ｉ１１仮想点」および「第ｉ１２仮想点」が配置されており、「第ｉ２１接触部材」と「第ｉ２２接触部材」とが互いに向かい合っており、「第ｉ２１接触部材」と「第ｉ２２接触部材」との間に「第ｉ２１仮想点」および「第ｉ２２仮想点」が配置されている。
【００２３】
「第ｉ１振動素子」が「第ｉ１接触部材」から「第ｉ１仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ１非対称振動」を行いつつ、「第ｉ２振動素子」が「第ｉ２接触部材」から「第ｉ２仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ２非対称振動」を行い、「装着領域」の内側から外側に向かう方向の擬似的な力覚および／または「装着領域」内の回転軸を中心とした回転方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させてもよい。ただし、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、ｉ１∈ｓｕｂｓｅｔ１であり、ｉ２∈ｓｕｂｓｅｔ２であり、ｉ１≠ｉ２である。
【００２４】
ｉ＝１，…，Ｎについて、「第ｉ振動素子」が「第ｉ接触部材」から「第ｉ仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ非対称振動」を開始した後に、「第ｊ振動素子」が「第ｊ接触部材」から「第ｊ仮想点」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる第ｊ非対称振動を開始してもよい。ただし、「第１接触部材」から「第Ｎ接触部材」が「装着領域」を取り囲み、Ｎが３以上の整数であり、ｊ＝（ｉ  ｍｏｄ  Ｎ）＋１であり、「第ｉ接触部材」と「第ｊ接触部材」とが互いに隣り合っている。これにより、利用者は「装着領域」に装着された「身体部位」の周囲が順番に押されるような力覚を知覚する。この際、ｉ＝１，…，Ｎについて、「第ｉ非対称振動」を開始した後に、「第ｉ非対称振動」を行いつつ、「第ｊ非対称振動」を開始してもよい。さらに「第ｊ非対称振動」を開始した後に「第ｉ非対称振動」を停止してもよい。「第ｊ非対称振動」を開始した後も「第ｉ非対称振動」を継続してもよいし、一旦開始された「第ｉ非対称振動」を所定時間継続させた後に終了させてもよいし、「第１非対称振動」から「第Ｎ非対称振動」までのすべてが開始された後に終了させてもよい。あるいは、「第ｉ振動素子」が「第ｉ仮想点」から「第ｉ接触部材」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる「第ｉ非対称振動」を開始した後に、「第ｊ振動素子」が「第ｊ仮想点」から「第ｊ接触部材」へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる第ｊ非対称振動を開始してもよい。この場合も「接合部材」によって力が他の接触部材に伝達され、その他の接触部材が「身体部位」に擬似的な力覚を与える。これにより、利用者は「装着領域」に装着された「身体部位」の周囲が順番に押されるような力覚を知覚する。
【００２５】
同時に駆動する振動素子が互いに同期していてもよい。すなわち、ｋ１∈｛１，…，Ｎ｝であり、ｋ２∈｛１，…，Ｎ｝であり、「第ｋ１振動素子」が「第ｋ１非対称振動」を行う際に「第ｋ２振動素子」が「第ｋ２非対称振動」を行い、「第ｋ１非対称振動」の位相と「第ｋ２非対称振動」の位相とが互いに同期していてもよい。これにより、効率よく擬似的な力覚を呈示できる。
【００２６】
［第１実施形態］
第１実施形態を説明する。
＜擬似力覚発生装置１の構成＞
図１Ａから図１Ｄおよび図２Ａから図２Ｄに例示するように、本実施形態の擬似力覚発生装置１は、接触部材１１−１（第１接触部材）と接触部材１１−２（第２接触部材）と接合部材１２と振動発生装置１３−１（第１振動発生装置）とを有する。振動発生装置１３−１は、振動素子１３１−１と支持部１３２−１とを有する。
【００２７】
≪接触部材１１−１および接触部材１１−２≫
本実施形態の接触部材１１−１および接触部材１１−２は板状（例えば、円盤状）の部材である。接触部材１１−１と接触部材１１−２とは互いに向かい合っており、接触部材１１−１の一方の板面１１１−１と接触部材１１−２の一方の板面１１１−２とが互いに対向している。例えば、板面１１１−１と板面１１１−２とは互いに略平行に配置されている。接触部材１１−１および接触部材１１−２は、身体部位が配置される３次元領域である装着領域１４の外周面１４１に沿って配置されている。すなわち、板面１１１−１と板面１１１−２との間に装着領域１４が配置されている。本実施形態の装着領域１４は略楕円筒形状の立体空間である。板面１１１−１と板面１１１−２は、例えば装着領域１４の外周面１４１の接平面上に配置されている。
【００２８】
≪接合部材１２≫
本実施形態の接合部材１２は接触部材１１−１を接触部材１１−２に直接的に繋ぎ合わせている。本実施形態の接合部材１２は、接触部材１１−１に対する接触部材１１−２の相対距離を所定範囲内に保つ略剛体である。例えば、接合部材１２は環状の帯（例えば、ベルトや腕輪等）であり、その帯部に接触部材１１−１および接触部材１１−２が固定されている。
【００２９】
≪振動発生装置１３−１≫
接触部材１１−１の板面１１１−１の他方の板面１１２−１には、振動発生装置１３−１の支持部１３２−１が固定されている。振動発生装置１３−１の振動素子１３１−１は支持部１３２−１に対し、直線Ｌ１に沿って周期的な非対称振動Ａ１（第１非対称振動）を行う。すなわち、振動発生装置１３−１を駆動すると、支持部１３２−１に対する振動素子１３１−１の相対位置が直線Ｌ１（第１直線）に沿って変化し、振動素子１３１−１が支持部１３２−１に対して直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１を行う。直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１（第１仮想点）と接触部材１１−１とを通る直線である。例えば、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１の点Ｐ１とを通る。より好ましくは、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１と接触部材１１−２とを通る直線である。例えば、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１の点Ｐ１と接触部材１１−２の点Ｐ２とを通る。このような直線Ｌ１の例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐ１における一つの法線である。例えば、直線Ｌ１の例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐ１における接平面に略垂直な直線である。点Ｐ１の例は接触部材１１−１の板面１１１−１と装着領域１４の外周面１４１との接点であり、点Ｐ２の例は接触部材１１−２の板面１１１−２と装着領域１４の外周面１４１との接点である。仮想点Ｏ１は接触部材１１−１と接触部材１１−２との間に配置されている。点Ｏ１の例は装着領域１４の中央点である。
【００３０】
例えば、振動発生装置１３−１はアクチュエータであり、入力された制御信号を振動素子１３１−１の非対称振動Ａ１に変換する装置である。振動素子１３１−１を非対称振動Ａ１させるのであれば、振動発生装置１３−１はリニアアクチュエータであってもよいし、回転子で生じた動力によって振動素子１３１−１を非対称振動Ａ１させるものであってもよい。例えば、特許文献１、非特許文献１、参考文献１，２等に記載された非対称振動を発生させる装置を振動発生装置１３−１として用いてもよい。あるいは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）やピエゾ素子を振動発生装置１３−１として用いてもよい。図３にボイスコイルモータを振動発生装置１３−１とした例を示す。図３に例示する振動発生装置１３−１は、振動素子１３１−１と、支持部１３２−１を構成する基部１３２ａ−１およびカバー１３２ｂ−１と、永久磁石１３３−１と、コイル１３４−１と、板バネ１３５−１と、電極１３６とを有する。基部１３２ａ−１は一方の端部が開放された略円筒形状の中空部材である。基部１３２ａ−１の内側壁には板バネ１３５−１の端部が固定され、板バネ１３５−１の中央には振動素子１３１−１が固定されている。板バネ１３５−１の弾性力により、振動素子１３１−１は基部１３２ａ−１に対して直線Ｌ１方向（基部１３２ａ−１の中心軸方向）に振動（往復運動）可能となっている。振動素子１３１−１は電磁石のヨークであり、錘としても機能する。この例の振動素子１３１−１は略円筒形状であり、コイル１３４−１はこの振動素子１３１−１の外周側面に軸周りに巻き付けられている。コイル１３４−１はエナメル線等の絶縁体で覆われた電線であり、その両端が電極１３６−１に電気的に接続されている。振動素子１３１−１の一端側（カバー１３２ｂ−１側）には永久磁石１３３−１の一方の磁極側（Ｓ極側またはＮ極側）が配置されている。このように基部１３２ａ−１の内部に、振動素子１３１−１、永久磁石１３３−１、コイル１３４−１、および板バネ１３５−１が収容され、基部１３２ａ−１の開放端側にカバー１３２ｂ−１が被せられて固定されている。この際、永久磁石１３３−１はカバー１３２ｂ−１に固定される。電極１３６−１に制御信号（制御電流または制御電圧）を与えることにより、制御信号に応じた電流がコイル１３４−１に流れ、それによって生じた磁界によって振動素子１３１−１がコイル１３４−１とともに直線Ｌ１方向に周期的に振動する。この制御信号を制御することで、振動素子１３１−１を直線Ｌ１方向に沿って周期的に非対称振動させることができる。
【００３１】
振動素子１３１−１が支持部１３２−１に対して直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１を行うと、その反力（直線Ｌ１に沿った方向の力）は支持部１３２−１に伝えられる。支持部１３２−１に伝えられた力（直線Ｌ１に沿った方向の力）はさらに接触部材１１−１にも伝えられる。接触部材１１−１は、この力（直線Ｌ１に沿った方向の力）により、直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１’（第２非対称振動）を行う。振動素子１３１−１の周期的な非対称振動Ａ１に基づく反力（直線Ｌ１に沿った方向の力）は、さらに接合部材１２を介して接触部材１１−２にも伝えられる。これにより、接触部材１１−２は、直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１”（第３非対称振動）を行う。
【００３２】
＜制御システム＞
擬似力覚発生装置１を駆動させるための制御システムを例示する。図４に例示するように、本実施形態の制御システムは、制御信号を生成する制御信号出力装置１０１と、制御信号出力装置１０１から出力された制御信号を増幅する信号増幅器１０２−１と、信号増幅器１０２−１で増幅された制御信号によって駆動する振動発生装置１３−１を含む擬似力覚発生装置１とを有する。
【００３３】
制御信号出力装置１０１は、振動発生装置１３−１の振動素子１３１−１を非対称振動させるための制御信号（制御電圧または制御電流）を生成して出力する。制御信号出力装置１０１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）等のプロセッサ（ハードウェア・プロセッサ）およびＲＡＭ（random-access memory）・ＲＯＭ（read-only memory）等のメモリ等を備える汎用または専用のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される装置である。このコンピュータは１個のプロセッサやメモリを備えていてもよいし、複数個のプロセッサやメモリを備えていてもよい。このプログラムはコンピュータにインストールされてもよいし、予めＲＯＭ等に記録されていてもよい。また、ＣＰＵのようにプログラムが読み込まれることで機能構成を実現する電子回路（circuitry）ではなく、プログラムを用いることなく処理機能を実現する電子回路を用いて一部またはすべての処理部が構成されてもよい。また、１個の装置を構成する電子回路が複数のＣＰＵを含んでいてもよい。制御信号の詳細については、例えば、特許文献１、非特許文献１、参考文献１，２などに開示されている。
【００３４】
信号増幅器１０２−１は、制御信号出力装置１０１から受け取った制御信号をアンプ回路などによって増幅し、振動発生装置１３−１に供給する。信号増幅器１０２−１が、デジタルポテンショ素子等の機能に基づき、制御信号の増幅率を変更できる機能を備えていてもよい。
【００３５】
＜動作＞
本実施形態の擬似力覚発生装置１の動作を説明する。図５Ａおよび図５Ｂに例示するように、利用者はその身体部位１５を装着領域１４に配置する。身体部位１５の外周面は皮膚や粘膜であってもよいし、皮膚や粘膜を覆う被服などであってもよい。接触部材１１−１の板面１１１−１には身体部位１５の外周面１５１−１が接触し、接触部材１１−２の板面１１１−２には身体部位１５の外周面１５１−２が接触する。これにより、身体部位１５が接触部材１１−１と接触部材１１−２とで挟み込まれる、接触部材１１−１と接触部材１１−２とがある程度の圧力で外周面１５１−１と外周面１５１−２とに固定される。例えば、身体部位１５が手首である場合、振動発生装置１３−１が手首の上面側に来るように装着される。
【００３６】
振動発生装置１３−１に制御信号が供給され、振動発生装置１３−１の振動素子１３１−１が直線Ｌ１に沿って周期的な非対称振動Ａ１を行うと、その非対称振動Ａ１に応じ、接触部材１１−２側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＵ１方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−２の法線方向）の擬似的な力覚（図５Ａ）、または、接触部材１１−１側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＵ２方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−１の法線方向）の擬似的な力覚（図５Ｂ）を呈示できる。
【００３７】
Ｕ１方向の擬似的な力覚を呈示する場合、例えば、非対称振動Ａ１に基づくＵ１方向への反力の最大値がその反対のＤ１方向への反力の最大値よりも大きく、Ｕ１方向の反力が生じている時間がＤ１方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給する（図２Ｃおよび図２Ｄ）。この非対称振動Ａ１に基づく力は接合部材１２を介して接触部材１１−２に伝わり、接触部材１１−２は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１”を行う。これにより、接触部材１１−２から身体部位１５の外周面１５１−２に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ２方向（Ｕ１方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ２方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ２方向の力が生じている時間がＵ２方向の力が生じている時間よりも短くなる。その結果、利用者は身体部位１５にＵ１方向の擬似的な力覚を知覚する（図５Ａ）。
【００３８】
逆に、Ｕ２方向の擬似的な力覚を呈示する場合、非対称振動Ａ１に基づくＤ１方向への反力の最大値がその反対のＵ１方向への反力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の反力が生じている時間がＵ１方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給する（図２Ｃおよび図２Ｄ）。この非対称振動Ａ１に基づく力は接触部材１１−１に伝わり、接触部材１１−１は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１’を行う。これにより、接触部材１１−１から身体部位１５の外周面１５１−１に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ１方向（Ｕ２方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ１方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の力が生じている時間がＵ１方向の力が生じている時間よりも短くなる。その結果、利用者は身体部位１５にＵ２方向の擬似的な力覚を知覚する（図５Ｂ）。
【００３９】
＜本実施形態の特徴＞
利用者は装着領域１４に身体部位１５を装着すればよく、擬似力覚発生装置１を把持する必要はない。また振動素子１３１−１が身体部位１５の外周面の接線方向ではなく、装着領域１４に配置された身体部位１５内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１とを通る直線Ｌ１（例えば、身体部位１５の外周面１５１−１の法線方向）に沿って周期的な非対称振動Ａ１を行う。そのため、非対称振動Ａ１に基づく力が身体部位１５に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。さらに、接触部材１１−１と接触部材１１−２とが互いに接続され、１個の振動素子１３１−１の非対称振動Ａ１に基づく力が接触部材１１−１と接触部材１１−２とに加えられ、これらが一体となって非対称振動する。それらの間に配置される身体部位１５に効率よく擬似力覚を呈示できる。すなわち、接触部材１１−２側から身体部位１５に向かうＵ１方向（振動素子１３１−１が身体部位１５から離れる方向）に擬似的な力覚を呈示する場合には接触部材１１−２から身体部位１５に刺激を与えるため（図５Ａ）、身体部位１５に力覚を効率的に呈示できる。
【００４０】
［第２実施形態］
第２実施形態を説明する。以降では、説明済みの事項との相違点を中心に説明し、説明済みの事項と共通する事項については説明を簡略化する。
図６Ａから図６Ｄに例示するように、本実施形態の擬似力覚発生装置２は、Ｎ個の接触部材１１−１，…，１１−Ｎ（第１接触部材，…，第Ｎ接触部材）と接合部材１２とＮ個の振動発生装置３１−１，…，３１−Ｎ（第１振動発生装置，…，第Ｎ振動発生装置）とを有する。振動発生装置１３−ｎは、振動素子１３１−ｎと支持部１３２−ｎとを有する。ただし、ｎ＝１，…，Ｎであり、Ｎが２以上の整数である。本実施形態ではＮ＝２の例を説明する。
【００４１】
≪接触部材１１−１，１１−２、接合部材１２、振動発生装置１３−１≫
第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００４２】
≪振動発生装置１３−２≫
接触部材１１−２の板面１１１−２の他方の板面１１２−２には、振動発生装置１３−２の支持部１３２−２が固定されている。振動発生装置１３−２の振動素子１３１−２は支持部１３２−２に対し、直線Ｌ１＝Ｌ２（第２直線）に沿って周期的な非対称振動Ａ２（第２非対称振動）を行う。すなわち、振動発生装置１３−２を駆動すると、支持部１３２−２に対する振動素子１３１−２の相対位置が直線Ｌ１に沿って変化し、振動素子１３１−２が支持部１３２−２に対して直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ２を行う。直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１＝Ｏ２（第２仮想点）と接触部材１１−２とを通る直線である。例えば、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−２の点Ｐ２とを通る。より好ましくは、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１と接触部材１１−２とを通る直線である。例えば、直線Ｌ１は装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−１の点Ｐ１と接触部材１１−２の点Ｐ２とを通る。このような直線Ｌ１の例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐ２における一つの法線である。仮想点Ｏ１は接触部材１１−１と接触部材１１−２との間に配置されている。点Ｏ１の例は装着領域１４の中央点である。本形態では、第１直線も第２直線も直線Ｌ１であるが、第１直線と第２直線とが互いに相違していてもよい。同様に、本形態では、第１仮想点も第２仮想点も仮想点Ｏ１であるが、第１仮想点と第２仮想点とが互いに相違していてもよい。振動発生装置１３−２の具体的構成は、例えば振動発生装置１３−１と同一である。
【００４３】
振動素子１３１−１が支持部１３２−１に対して直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１を行うと、その反力（直線Ｌ１に沿った方向の力）は支持部１３２−１に伝えられる。支持部１３２−１に伝えられた力（直線Ｌ１に沿った方向の力）はさらに接触部材１１−１にも伝えられる。接触部材１１−１は、この力（直線Ｌ１に沿った方向の力）により、直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１’を行う。同様に、振動素子１３１−２が支持部１３２−２に対して直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ２を行うと、その反力（直線Ｌ１に沿った方向の力）は支持部１３２−２に伝えられる。支持部１３２−２に伝えられた力（直線Ｌ１に沿った方向の力）はさらに接触部材１１−２にも伝えられる。接触部材１１−２は、この力（直線Ｌ１に沿った方向の力）により、直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ２’を行う。また、振動素子１３１−１の非対称振動Ａ１の反力は接合部材１２を介して接触部材１１−２にも伝えられ、振動素子１３１−２の非対称振動Ａ２の反力は接合部材１２を介して接触部材１１−１にも伝えられる。
【００４４】
＜制御システム＞
擬似力覚発生装置２を駆動させるための制御システムを例示する。図７に例示するように、本実施形態の制御システムは、制御信号を生成する制御信号出力装置１０１と、制御信号出力装置１０１から出力された制御信号を増幅する信号増幅器１０２−１，１０２−２と、信号増幅器１０２−１で増幅された制御信号によって駆動する振動発生装置１３−１および信号増幅器１０２−２で増幅された制御信号によって駆動する振動発生装置１３−２を含む擬似力覚発生装置２とを有する。
【００４５】
制御信号出力装置１０１は、振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎを非対称振動させるための制御信号を生成して出力する。好ましくは、制御信号出力装置１０１は、非対称振動Ａ１の位相と非対称振動Ａ２の位相とが互いに同期するような制御信号を生成して出力する。
【００４６】
信号増幅器１０２−１は、制御信号出力装置１０１から受け取った制御信号を増幅して振動発生装置１３−１に供給し、信号増幅器１０２−２は、制御信号出力装置１０１から受け取った制御信号を増幅して振動発生装置１３−２に供給する。信号増幅器１０２−１，１０２−２が、デジタルポテンショ素子等の機能に基づき、制御信号の増幅率を変更できる機能を備えていてもよい。
【００４７】
＜動作＞
図８Ａから図８Ｃを用い、本実施形態の擬似力覚発生装置２の動作を説明する。第１実施形態で説明したように、利用者はその身体部位１５を装着領域１４に配置する。振動発生装置１３−ｎ（ただし、ｎ＝１，２）に制御信号が供給され、振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎが直線Ｌ１に沿って周期的な非対称振動Ａｎを行うと、それらの非対称振動Ａｎに応じ、接触部材１１−２側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＵ１方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−２の法線方向）の擬似的な力覚（図８Ａ）、接触部材１１−１側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＵ２方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−１の法線方向）の擬似的な力覚（図８Ｂ）、または、接触部材１１−１側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＤ１方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−２の法線方向）と接触部材１１−２側から身体部位１５に向かう直線Ｌ１に沿ったＤ２方向（例えば、身体部位１５の外周面１５１−１の法線方向）とから身体部位１５が押し込まれる（挟み込まれる）疑似的な力覚（図８Ｃ）を呈示できる。
【００４８】
Ｕ１方向の擬似的な力覚を呈示する場合、例えば、非対称振動Ａ２に基づくＤ２方向への反力の最大値がその反対のＵ２方向への反力の最大値よりも大きく、Ｄ２方向の反力が生じている時間がＵ２方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−２に供給する。この非対称振動Ａ２に基づく力は接触部材１１−２に伝わり、接触部材１１−２は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ２’を行う。これにより、接触部材１１−２から身体部位１５の外周面１５１−２に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ２方向（Ｕ１方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ２方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ２方向の力が生じている時間がＵ２方向の力が生じている時間よりも短くなる。その結果、利用者は身体部位１５にＵ１方向の擬似的な力覚を知覚する。加えて、非対称振動Ａ１に基づくＵ１方向への反力の最大値がその反対のＤ１方向への反力の最大値よりも大きく、Ｕ１方向の反力が生じている時間がＤ１方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給してもよい。この非対称振動Ａ１に基づく力は接合部材１２を介して接触部材１１−２に伝わり、接触部材１１−２は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１”を行う。これにより、接触部材１１−２から身体部位１５の外周面１５１−２に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ２方向（Ｕ１方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ２方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ２方向の力が生じている時間がＵ２方向の力が生じている時間よりも短くなる。これにより、利用者はより明確に身体部位１５にＵ１方向の擬似的な力覚を知覚する。さらに、非対称振動Ａ１の位相が非対称振動Ａ２の位相と同期しているのであれば、より一層明確な擬似的な力覚を呈示できる（図８Ａ）。
【００４９】
Ｕ２方向の擬似的な力覚を呈示する場合、例えば、非対称振動Ａ１に基づくＤ１方向への反力の最大値がその反対のＵ１方向への反力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の反力が生じている時間がＵ１方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給する。この非対称振動Ａ１に基づく力は接触部材１１−１に伝わり、接触部材１１−１は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ１’を行う。これにより、接触部材１１−１から身体部位１５の外周面１５１−１に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ１方向（Ｕ２方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ１方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の力が生じている時間がＵ１方向の力が生じている時間よりも短くなる。その結果、利用者は身体部位１５にＵ２方向の擬似的な力覚を知覚する。加えて、非対称振動Ａ２に基づくＵ２方向への反力の最大値がその反対のＤ２方向への反力の最大値よりも大きく、Ｕ２方向の反力が生じている時間がＤ２方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給してもよい。この非対称振動Ａ２に基づく力は接合部材１２を介して接触部材１１−１に伝わり、接触部材１１−１は直線Ｌ１に沿った周期的な非対称振動Ａ２”を行う。これにより、接触部材１１−１から身体部位１５の外周面１５１−１に加えられる直線Ｌ１に沿ったＤ１方向（Ｕ２方向と略同一方向）への力の最大値がその反対のＵ１方向への力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の力が生じている時間がＵ１方向の力が生じている時間よりも短くなる。これにより、利用者はより明確に身体部位１５にＵ２方向の擬似的な力覚を知覚する。さらに、非対称振動Ａ１の位相が非対称振動Ａ２の位相と同期しているのであれば、より一層明確な擬似的な力覚を呈示できる（図８Ｂ）。
【００５０】
Ｄ１方向とＤ２方向とから身体部位１５が押し込まれる擬似的な力覚を呈示する場合、例えば、非対称振動Ａ１に基づくＤ１方向への反力の最大値がその反対のＵ１方向への反力の最大値よりも大きく、Ｄ１方向の反力が生じている時間がＵ１方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−１に供給し、非対称振動Ａ２に基づくＤ２方向への反力の最大値がその反対のＵ２方向への反力の最大値よりも大きく、Ｄ２方向の反力が生じている時間がＵ２方向の反力が生じている時間よりも短くなる制御信号を振動発生装置１３−２に供給する。さらに、非対称振動Ａ１の位相が非対称振動Ａ２の位相と同期しているのであれば、より一層明確な擬似的な力覚を呈示できる（図８Ｃ）。
【００５１】
＜本実施形態の特徴＞
利用者は装着領域１４に身体部位１５を装着すればよく、擬似力覚発生装置２を把持する必要はない。また振動素子１３１−ｎが身体部位１５の外周面の接線方向ではなく、装着領域１４に配置された身体部位１５内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−ｎとを通る直線Ｌ１（例えば、身体部位１５の外周面１５１−ｎの法線方向）に沿って周期的な非対称振動Ａｎを行う。そのため、非対称振動Ａｎに基づく力が身体部位１５に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。さらに、振動素子１３１−１，１３１−２の制御によって様々な力覚を呈示できる。特に、振動素子１３２−２（第ｉ２振動素子）が接触部材１１−２（第ｉ２接触部材）から仮想点Ｏ１（第ｉ２仮想点）へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２（第ｉ２非対称振動）を行うことで、身体部位１５が押し込まれる擬似的な力覚を呈示できる（図８Ｃ）。ただし、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，２｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，２｝とが互いに相違し、ｉ１∈ｓｕｂｓｅｔ１であり、ｉ２∈ｓｕｂｓｅｔ２であり、ｉ１≠ｉ２であり、接触部材１１−１（第ｉ１接触部材）と接触部材１１−２（第ｉ２接触部材）とが互いに向かい合っており、接触部材１１−１（第ｉ１接触部材）と接触部材１１−２（第ｉ２接触部材）との間に仮想点Ｏ１（第ｉ１仮想点および第ｉ２仮想点）が配置されている。振動素子１３１−１，１３１−２の非対称振動の位相を同期させることで、より一層明確な擬似的な力覚を呈示できる。
【００５２】
［第３実施形態］
第３実施形態を説明する。本実施形態は第２実施形態の変形例であり、Ｎ＝４の例である。図９Ａおよび図９Ｂに例示するように、本実施形態の擬似力覚発生装置３は、Ｎ個の接触部材１１−１，…，１１−Ｎ（第１接触部材，…，第Ｎ接触部材）と接合部材１２とＮ個の振動発生装置３１−１，…，３１−Ｎ（第１振動発生装置，…，第Ｎ振動発生装置）とを有する。振動発生装置１３−ｎは、振動素子１３１−ｎと支持部１３２−ｎとを有する。ただし、ｎ＝１，…，Ｎであり、Ｎ＝４である。
【００５３】
≪接触部材１１−ｎ≫
本実施形態の接触部材１１−ｎは板状の部材である。接触部材１１−１と接触部材１１−３とは互いに向かい合っており、接触部材１１−１の一方の板面１１１−１と接触部材１１−３の一方の板面１１１−３とが互いに対向している。接触部材１１−２と接触部材１１−４とは互いに向かい合っており、接触部材１１−２の一方の板面１１１−２と接触部材１１−４の一方の板面１１１−４とが互いに対向している。例えば、板面１１１−１と板面１１１−３とは互いに略平行に配置されており、板面１１１−２と板面１１１−４とは互いに略平行に配置されている。接触部材１１−１から接触部材１１−４は装着領域１４の外周面１４１に沿って配置されている。すなわち、装着領域１４は接触部材１１−１から接触部材１１−４によって取り囲まれている。板面１１１−ｎは、例えば装着領域１４の外周面１４１の接平面上に配置されている。
【００５４】
≪接合部材１２≫
本実施形態の接合部材１２は接触部材１１−１から接触部材１１−４までを直接的に繋ぎ合わせている。その他は第１実施形態と同じである。
【００５５】
≪振動発生装置１３−ｎ≫
接触部材１１−ｎの板面１１１−ｎの他方の板面１１２−ｎには、振動発生装置１３−ｎの支持部１３２−ｎが固定されている。振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎは支持部１３２−ｎに対し、直線Ｌｎに沿って周期的な非対称振動Ａｎを行う。直線Ｌｎは装着領域１４内の仮想点Ｏ１（第ｎ仮想点）と接触部材１１−ｎとを通る直線である。本形態ではすべての第ｎ仮想点ＯｎがＯ１である例を示すが、各第ｎ仮想点は互いに同一であってもよいし、互いに異なる場合があってもよい。直線Ｌｎは装着領域１４内の仮想点Ｏ１（第ｎ仮想点）と接触部材１１−ｎの点Ｐｎとを通る。より好ましくは、直線Ｌｎは装着領域１４内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−ｎと接触部材１１−ｍとを通る直線である。ただし、ｍ＝１＋｛（ｎ  ｍｏｄ  ４）＋１｝ｍｏｄ  ４である。本実施形態ではＬｎ＝Ｌｍの例を示すがＬｎ≠Ｌｍであってもよい。このような直線Ｌｎの例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐｎにおける一つの法線である。例えば、直線Ｌｎの例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐｎにおける接平面に略垂直な直線である。点Ｐｎの例は接触部材１１−ｎの板面１１１−ｎと装着領域１４の外周面１４１との接点である。点Ｏ１の例は装着領域１４の中央点である。各振動発生装置１３−ｎは装着領域１４の略中心を含むＮ角形の頂点部分に配置されることが望ましい。
【００５６】
振動素子１３１−ｎが支持部１３２−ｎに対して直線Ｌｎに沿った周期的な非対称振動Ａｎを行うと、その反力（直線Ｌｎに沿った方向の力）は支持部１３２−ｎに伝えられる。支持部１３２−ｎに伝えられた力（直線Ｌｎに沿った方向の力）はさらに接触部材１１−ｎにも伝えられる。接触部材１１−ｎは、この力により、直線Ｌｎに沿った周期的な非対称振動Ａｎ’を行う。また、振動素子１３１−ｎの非対称振動Ａｎの反力は接合部材１２を介して他の接触部材１１−ｎ５にも伝えられる（ただし、ｎ５∈｛１，…，Ｎ｝，ｎ５≠ｎ）。
【００５７】
＜制御システム＞
第３実施形態の制御システムは、制御信号を生成する制御信号出力装置１０１と、制御信号出力装置１０１から出力された制御信号を増幅する信号増幅器１０２−ｎ（ただし、ｎ＝１，…，Ｎ）と、信号増幅器１０２−ｎで増幅された制御信号によって駆動する振動発生装置１３−ｎを含む擬似力覚発生装置３とを有する。
【００５８】
＜動作＞
図１０Ａから図１６Ｂを用い、本実施形態の擬似力覚発生装置３の動作を説明する。第１実施形態で説明したように、利用者はその身体部位１５を装着領域１４に配置する。振動発生装置１３−ｎ（ただし、ｎ＝１，…，４）に制御信号が供給され、振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎが直線Ｌｎに沿って周期的な非対称振動Ａｎを行うと、それらの非対称振動Ａｎに応じて様々な疑似的な力覚を呈示できる。
【００５９】
図１０Ａに例示するように、振動素子１３１−１がＵ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行い、振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行い、振動素子１３１−３がＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行い、振動素子１３１−４がＵ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を行ってもよい。ただし、「Ｕｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎ」は、振動素子１３１−ｎが仮想点Ｏｎから接触部材１１−ｎへ向かう直線Ｌｎに沿ったＵｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１である。また「Ｄｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎ」は、接触部材１１−ｎから仮想点Ｏｎへ向かう直線Ｌｎに沿ったＤｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎである。これらの非対称振動Ａ１〜Ａ４は同時に行われる。これにより、利用者は、Ｕ１方向とＵ４方向との間のＵ１４方向の擬似的な力覚を知覚する。非対称振動Ａ１〜Ａ４の位相を同期させることで、より明確な擬似的な力覚を利用者に知覚させることができる。
【００６０】
図１０Ｂのように、振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行いつつ、振動素子１３１−３がＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行ってもよい。図１０Ｃのように、振動素子１３１−１がＵ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行いつつ、振動素子１３１−４がＵ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を行ってもよい。これらの場合も、利用者はＵ１方向とＵ４方向との間のＵ１４方向の擬似的な力覚を知覚する。これらの例においても、非対称振動の位相を同期させることで、より明確な擬似的な力覚を利用者に知覚させることができる。
【００６１】
図１１Ａのように、振動素子１３１−１がＤ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行いつつ、振動素子１３１−３が接触部材１１−３から仮想点Ｏ１へ向かう直線Ｌ３に沿ったＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行ってもよい（第１押し込み動作）。これにより、利用者は、身体部位１５が接触部材１１−１と接触部材１１−３とから押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。図１１Ｂのように、振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行いつつ、振動素子１３１−４がＤ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を行ってもよい（第２押し込み動作）。これにより、利用者は、身体部位１５が接触部材１１−２と接触部材１１−４とから押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。接合部材１２に多少柔軟性がある略剛体なのであれば、第１押し込み動作（図１１Ａ）を時間Ｔ１継続する動作と、第２押し込み動作（図１１Ｂ）を時間Ｔ２継続する動作とを交互に繰り返してもよい。Ｔ１＝Ｔ２であってもよいし、Ｔ１≠Ｔ２であってもよい。これにより、利用者は身体部位１５が接触部材１１−１，１１−２，１１−３，１１−４から押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。これらの例においても、非対称振動の位相を同期させることで、より明確な擬似的な力覚を利用者に知覚させることができる。
【００６２】
図１２Ａに例示するように、振動素子１３１−１がＤ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行い、振動素子１３１−２がＵ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行い、振動素子１３１−３がＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行い、振動素子１３１−４がＵ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を行ってもよい（第３押し込み動作）。これらの非対称振動Ａ１〜Ａ４は同時に行われる。これによって、利用者は、より明確に身体部位１５が接触部材１１−１と接触部材１１−３とから押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。図１２Ｂのように、振動素子１３１−１がＵ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行い、振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行い、振動素子１３１−３がＵ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行い、振動素子１３１−４がＤ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を行ってもよい（第４押し込み動作）。これらの非対称振動Ａ１〜Ａ４は同時に行われる。これによって、利用者は、より明確に身体部位１５が接触部材１１−２と接触部材１１−４とから押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。接合部材１２に多少柔軟性がある略剛体なのであれば、第３押し込み動作（図１２Ａ）を時間Ｔ１継続する動作と、第４押し込み動作（図１２Ｂ）を時間Ｔ２継続する動作とを交互に繰り返してもよい。これにより、利用者は、より明確に身体部位１５が接触部材１１−１，１１−２，１１−３，１１−４から押し込まれるような擬似的な力覚を知覚する。これらの例においても、非対称振動の位相を同期させることで、さらに明確な擬似的な力覚を利用者に知覚させることができる。
【００６３】
図１３Ａに例示するように振動素子１３１−１がＤ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を開始し（第１動作）、第１動作の後に図１３Ｂに例示するように振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を開始し（第２動作）、第２動作の後に、図１４Ａに例示するように振動素子１３１−３がＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を開始し（第３動作）、第３動作の後に、図１４Ｂに例示するように振動素子１３１−４がＤ４方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４を開始してもよい（第４動作）。ここで、第ｊ動作を開始した後に第ｉ動作を終了してもよい。ただし、ｊ＝（ｉ  ｍｏｄ  Ｎ）＋１である。これにより、身体部位１５が接触部材１１−１から押され、その後に身体部位１５が接触部材１１−２から押され、その後に身体部位１５が接触部材１１−３から押され、その後に身体部位１５が接触部材１１−４から押される擬似的な力覚を呈示できる。第ｉ動作を開始した後に第ｉ動作を行いつつ、第ｊ動作を開始してもよい。第ｊ動作を開始した後も第ｉ動作を継続してもよい。一旦開始された第ｉ動作を所定時間継続させた後に終了させてもよいし、第１動作から第４動作までのすべてが開始された後に終了させてもよい。これらにより、身体部位１５の周囲が接触部材１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の順番で押し込まれるような力覚を呈示できる。これらの例においても、非対称振動の位相を同期させることで、さらに明確な擬似的な力覚を利用者に知覚させることができる。
【００６４】
上述の第ｎ動作において振動素子１３１−ｎがＤｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎを行うことに代え、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂのように、振動素子１３１−ｎがＵｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎを行ってもよい。振動素子１３１−ｎがＵｎ方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａｎを行った場合、それに基づく力は、接触部材１１−ｎから接合部材１２を介して接触部材１１−ｍに伝達される。ただし、ｍ＝１＋｛（ｎ  ｍｏｄ  ４）＋１｝ｍｏｄ  ４である。これにより、接触部材１１−ｍはＤｍ方向の擬似的な力覚を身体部位１５に呈示でき、上述の第ｍ動作と同様な機能を実現できる。
【００６５】
＜本実施形態の特徴＞
利用者は装着領域１４に身体部位１５を装着すればよく、擬似力覚発生装置３を把持する必要はない。また振動素子１３１−ｎが身体部位１５の外周面の接線方向ではなく、装着領域１４に配置された身体部位１５内の仮想点Ｏ１と接触部材１１−ｎとを通る直線Ｌ１（例えば、身体部位１５の外周面１５１−ｎの法線方向）に沿って周期的な非対称振動Ａｎを行う。そのため、非対称振動Ａｎに基づく力が身体部位１５に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。さらに、振動素子１３１−１，１３１−２，１３１−３，１３１−４の制御によって様々な力覚を呈示できる。
【００６６】
例えば、第１押し込み動作または第３押し込み動作を行う「第１期間」と（図１１Ａ，図１２Ａ）と、第２押し込み動作または第４押し込み動作を行う「第２期間」と（図１１Ｂ，図１２Ｂ）とを繰り返すことで、身体部位１５が接触部材１１−１，１１−２，１１−３，１１−４から押し込まれるような擬似的な力覚を呈示できる。なお、「第１期間」は、振動素子１３１−１（第ｉ１１振動素子）が接触部材１１−１（第ｉ１１接触部材）から仮想点Ｏ１（第ｉ１１仮想点）へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１（第ｉ１１非対称振動）を行いつつ、振動素子１３１−３（第ｉ１２振動素子）が接触部材１１−３（第ｉ１２接触部材）から仮想点Ｏ１（第ｉ１２仮想点）へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３（第ｉ１２非対称振動）を行う期間である。「第２期間」は、振動素子１３１−２（第ｉ２１振動素子）が接触部材１１−２（第ｉ２１接触部材）から仮想点Ｏ１（第ｉ２１仮想点）へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２（第ｉ２１非対称振動）を行いつつ、振動素子１３１−４（第ｉ２２振動素子）が接触部材１１−４（第ｉ２２接触部材）から仮想点Ｏ１（第ｉ２２仮想点）へ向かう方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ４（第ｉ２２非対称振動）を行う期間である。ただし、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１⊂｛１，…，Ｎ｝と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２⊂｛１，…，Ｎ｝とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１１⊂ｓｕｂｓｅｔ１と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ１２⊂ｓｕｂｓｅｔ１とが互いに相違し、真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２１⊂ｓｕｂｓｅｔ２と真部分集合ｓｕｂｓｅｔ２２⊂ｓｕｂｓｅｔ２とが互いに相違し、ｉ１１∈ｓｕｂｓｅｔ１１であり、ｉ１２∈ｓｕｂｓｅｔ１２であり、ｉ２１∈ｓｕｂｓｅｔ２１であり、ｉ２２∈ｓｕｂｓｅｔ２２であり、ｉ１１≠ｉ１２であり、ｉ２１≠ｉ２２であり、「第ｉ１１仮想点」「第ｉ１２仮想点」「第ｉ２１仮想点」「第ｉ２２仮想点」が装着領域１４の内部に配置されており、「第ｉ１１接触部材」と「第ｉ１２接触部材」とが互いに向かい合っており、「第ｉ１１接触部材」と「第ｉ１２接触部材」との間に「第ｉ１１仮想点」および「第ｉ１２仮想点」が配置されており、「第ｉ２１接触部材」と「第ｉ２２接触部材」とが互いに向かい合っており、「第ｉ２１接触部材」と「第ｉ２２接触部材」との間に「第ｉ２１仮想点」および「第ｉ２２仮想点」が配置されている。
【００６７】
［第４実施形態］
第４実施形態を説明する。本実施形態は第２，３実施形態の変形例であり、Ｎ＝３の例である。図１７Ａおよび図１７Ｂに例示するように、本実施形態の擬似力覚発生装置４は、Ｎ個の接触部材１１−１，…，１１−Ｎ（第１接触部材，…，第Ｎ接触部材）と接合部材１２とＮ個の振動発生装置３１−１，…，３１−Ｎ（第１振動発生装置，…，第Ｎ振動発生装置）とを有する。振動発生装置１３−ｎは、振動素子１３１−ｎと支持部１３２−ｎとを有する。ただし、ｎ＝１，…，Ｎであり、Ｎ＝３である。
【００６８】
≪接触部材１１−ｎ≫
本実施形態の接触部材１１−ｎは板状の部材である。接触部材１１−１から接触部材１１−３は装着領域１４の外周面１４１に沿って配置されている。すなわち、装着領域１４は接触部材１１−１から接触部材１１−３によって取り囲まれている。板面１１１−ｎは、例えば装着領域１４の外周面１４１の接平面上に配置されている。
【００６９】
≪接合部材１２≫
本実施形態の接合部材１２は接触部材１１−１から接触部材１１−３までを直接的に繋ぎ合わせている。その他は第１実施形態と同じである。
【００７０】
≪振動発生装置１３−ｎ≫
接触部材１１−ｎの板面１１１−ｎの他方の板面１１２−ｎには、振動発生装置１３−ｎの支持部１３２−ｎが固定されている。振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎは支持部１３２−ｎに対し、直線Ｌｎに沿って周期的な非対称振動Ａｎを行う。直線Ｌｎは装着領域１４内の仮想点Ｏｎ（第ｎ仮想点）と接触部材１１−ｎとを通る直線である。本形態ではＯ１＝Ｏ２≠Ｏ３である例を示すが、各第ｎ仮想点は互いに同一であってもよいし、互いに異なる場合があってもよい。直線Ｌｎは装着領域１４内の仮想点Ｏｎ（第ｎ仮想点）と接触部材１１−ｎの点Ｐｎとを通る。このような直線Ｌｎの例は、装着領域１４の外周面１４１上の一つの点Ｐｎにおける一つの法線である。
【００７１】
振動素子１３１−ｎが支持部１３２−ｎに対して直線Ｌｎに沿った周期的な非対称振動Ａｎを行うと、その反力（直線Ｌｎに沿った方向の力）は支持部１３２−ｎに伝えられる。支持部１３２−ｎに伝えられた力（直線Ｌｎに沿った方向の力）はさらに接触部材１１−ｎにも伝えられる。接触部材１１−ｎは、この力により、直線Ｌｎに沿った周期的な非対称振動Ａｎ’を行う。また、振動素子１３１−ｎの非対称振動Ａｎの反力は接合部材１２を介して他の接触部材１１−ｎ５にも伝えられる（ただし、ｎ５∈｛１，…，Ｎ｝，ｎ５≠ｎ）。
【００７２】
＜制御システム＞
第４実施形態の制御システムは、制御信号を生成する制御信号出力装置１０１と、制御信号出力装置１０１から出力された制御信号を増幅する信号増幅器１０２−ｎ（ただし、ｎ＝１，…，Ｎ）と、信号増幅器１０２−ｎで増幅された制御信号によって駆動する振動発生装置１３−ｎを含む擬似力覚発生装置４とを有する。
【００７３】
＜動作＞
第１実施形態で説明したように、利用者はその身体部位１５を装着領域１４に配置する。振動発生装置１３−ｎ（ただし、ｎ＝１，…，４）に制御信号が供給され、振動発生装置１３−ｎの振動素子１３１−ｎが直線Ｌｎに沿って周期的な非対称振動Ａｎを行うと、それらの非対称振動Ａｎに応じて様々な疑似的な力覚を呈示できる。
【００７４】
例えば、図１８に例示するように、振動素子１３１−３がＤ３方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ３を行うと、利用者は身体部位１５が時計回り方向Ｒ３１に回転するような擬似的な力覚を知覚する。これは仮想点Ｏ３が身体部位１５の中心（重心）よりも外側に位置しているからである。一方、振動素子１３１−１がＤ１方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ１を行ったり、振動素子１３１−２がＤ２方向の擬似的な力覚を利用者に知覚させる非対称振動Ａ２を行うと、利用者は並進方向の擬似的な力覚を知覚する。これは仮想点Ｏ１およびＯ２が身体部位１５の中心（重心）付近に位置しているからである。
【００７５】
＜本実施形態の特徴＞
利用者は装着領域１４に身体部位１５を装着すればよく、擬似力覚発生装置３を把持する必要はない。また振動素子１３１−ｎが身体部位１５の外周面の接線方向ではなく、装着領域１４に配置された身体部位１５内の仮想点Ｏｎと接触部材１１−ｎとを通る直線Ｌ１（例えば、身体部位１５の外周面１５１−ｎの法線方向）に沿って周期的な非対称振動Ａｎを行う。そのため、非対称振動Ａｎに基づく力が身体部位１５に十分に伝わり、利用者は擬似力覚を適切に知覚できる。さらに、振動素子１３１−１，１３１−２，１３１−３の制御によって様々な力覚を呈示できる。
【００７６】
［第４実施形態］
上述した接触部材１１−ｎ（ただし、ｎ＝１，…，Ｎ）の装着領域１４側の板面１１１−ｎが、身体部位１５に対して滑りが生じにくい形状とされていてもよい。接触部材１１−ｎは身体部位１５側に押し込む方向に力を与えるため、板面１１１−ｎが身体部位１５の表面に対して滑りが生じにくい形状であることが望ましいからである。例えば、板面１１１−ｎに凹凸が設けられていてもよい。また、このような凹凸は身体部位１５に痛覚を与えない形状であることが望ましい。利用者が痛みを知覚するとそれがノイズとなって擬似的な力覚を明確に知覚できない場合があるからである。例えば、このような凹凸の１つの凸部分の幅を１ｍｍ以上とし、高さを２ｍｍ以下にすることが望ましい。しかし、利用者に痛みを知覚させないその他のサイズの凹凸が設けられてもよい。
【００７７】
図１９Ａから図１９Ｄに装着領域１４側の板面１１１−ｎの好ましい構成を例示する。図１９Ａに例示する板面１１１−ｎは、底面５１１ａ−ｎに円筒状の複数の凸部５１１ｂ−ｎが格子状に配列されたものである。例えば、凸部５１１ｂ−ｎの半径は２ｍｍ、高さは２ｍｍ、凸部の中心間距離は１０ｍｍである。図１９Ｂに例示する板面１１１−ｎは、底面６１１ａ−ｎに円筒状の複数の凸部６１１ｂ−ｎが、平面重点率が最大となるように格子状に配列されたものである。例えば、凸部５１１ｂ−ｎの半径は２ｍｍ、高さは２ｍｍ、間隔は１０ｍｍである。図１９Ｃに例示する板面１１１−ｎは、底面７１１ａ−ｎに角柱状の複数の凸部７１１ｂ−ｎが互いに平行に配列されたものである。例えば、凸部７１１ｂ−ｎの幅は２ｍｍ、高さは２ｍｍ、間隔は５ｍｍである。図１９Ｄに例示する板面１１１−ｎは４つの正方形の領域に分割されており、各領域の底面８１１ａ−ｎに角柱状の複数の凸部８１１ｂ−ｎが互いに平行に配列されている。隣り合う正方形の領域の凸部８１１ｂ−ｎは互に略垂直となっている。例えば、凸部８１１ｂ−ｎの幅は２ｍｍ、高さは２ｍｍ、間隔は５ｍｍである。
【００７８】
［その他の変形例等］
なお、上述の各実施形態は本発明の一例を示したものにすぎず、本発明を限定するものではない。例えば、各実施形態では、制御信号出力装置１０１および信号増幅器１０２−ｎが擬似力覚発生装置の外部に設けられていたが、擬似力覚発生装置が制御信号出力装置１０１および信号増幅器１０２−ｎを備えていてもよい。
【００７９】
各実施形態では振動発生装置１３−ｎと接触部材１１−ｎとが別体であったが、振動発生装置１３−ｎと接触部材１１−ｎとが一体であってもよい。例えば、支持部１３２−ｎと接触部材１１−ｎとが一体であってもよい。
【００８０】
第２実施形態から第４実施形態では接合部材１２が略剛体であったが、第２実施形態から第４実施形態において接合部材１２が弾性体であってもよい。
【００８１】
制御信号出力装置１０１をコンピュータによって実現する場合、制御信号出力装置１０１が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。このプログラムをコンピュータで実行することにより、制御信号出力装置１０１の処理機能がコンピュータ上で実現される。この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例は、非一時的な（non-transitory）記録媒体である。このような記録媒体の例は、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等である。
【００８２】
このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００８３】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
上述した構成により、ハンズフリーの状態で身体部位に対して擬似的な力覚を呈示できる。これにより、利用者は手で他の道具を持ったままでも擬似的な力覚を知覚することができる。例えば、模範的な力覚を呈示して適切な作業を支援等する用途への応用も可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１〜３  擬似力覚発生装置
１１−ｎ  接触部材
１２  接合部材
１３−ｎ  振動発生装置
１３１−ｎ  振動素子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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