(57)【要約】【課題】複数配設された圧電素子で画面の各領域を振動させることで、操作者の指に対して刺激を与える場合には、圧電素子の間で操作者に触覚を与えることができなかった。【解決手段】触覚呈示装置は、操作者に触覚を与える複数の素子が配置された触覚部と、触覚部のうち、操作者による操作領域を検出する検出部と、操作領域に基づいて、複数の素子のうち操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
2015191465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者に触覚を与える複数の素子が配置された触覚部と、
前記触覚部のうち、前記操作者による操作領域を検出する検出部と、
前記操作領域に基づいて、前記複数の素子のうち前記操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御する制御部と、
を備える触覚呈示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記操作者が前記操作領域の中心で触覚を知覚するように、前記複数の素子のうち前記操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御する請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記操作領域に含まれる前記複数の素子のうち、前記操作領域の中心に近い素子の出力と前記中心から遠い素子の出力とを異ならせる請求項１に記載の触覚呈示装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記操作領域が移動する場合、前記操作者が前記操作領域で触覚を知覚するように、前記複数の素子の出力強度を制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の触覚呈示装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記操作領域に含まれる前記複数の素子に周期的な出力を行わせ、前記複数の素子の出力の位相を個別に制御する請求項１から４のいずれか一項に記載の触覚呈示装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記操作領域に含まれる前記複数の素子の出力の位相を揃える請求項５に記載の触覚呈示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の触覚呈示装置と、
前記触覚部の表面に対応付けられた表示領域を有する表示部と、
前記操作者による操作対象の表示アイテムを、前記表示領域に表示させる表示制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記表示アイテムの表示位置に対応する対応位置で触覚が知覚されるように、前記複数の素子のうち前記操作領域に含まれる素子の出力強度を制御する電子機器。
【請求項８】
前記表示制御部は、
前記操作領域が移動する場合、前記表示アイテムを移動させて表示し、
前記操作領域の移動量に対する前記表示アイテムの移動量を、少なくとも２種類の移動量の間で切り替える請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
操作者に触覚を与える複数の素子が配置された触覚部のうち、前記操作者による操作領域を検出するステップと、
前記操作領域に基づいて、前記複数の素子のうち前記操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御するステップと、
をコンピュータに実行させる触覚呈示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚呈示装置、電子機器および触覚呈示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
操作者の指に対して触覚を与えるタッチパネルが知られている。このようなタッチパネルでは、例えば複数配設された圧電素子で画面の各領域を振動させることで、操作者の指に対して刺激を与え、触感を知覚させる（特許文献１）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特表２０１３−５０２６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この技術では、圧電素子の間で操作者に触覚を与えることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における触覚呈示装置は、操作者に触覚を与える複数の素子が配置された触覚部と、触覚部のうち、操作者による操作領域を検出する検出部と、操作領域に基づいて、複数の素子のうち操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御する制御部と、を備える。
【０００５】
本発明の第２の態様における電子機器は、上記の触覚呈示装置と、触覚部の表面に対応付けられた表示領域を有する表示部と、操作者による操作対象の表示アイテムを、表示領域に表示させる表示制御部と、を備え、制御部は、表示アイテムの表示位置に対応する対応位置で触覚が知覚されるように、複数の素子のうち操作領域に含まれる素子の出力強度を制御する。
【０００６】
本発明の第３の態様における触覚呈示プログラムは、操作者に触覚を与える複数の素子が配置された触覚部のうち、操作者による操作領域を検出するステップと、操作領域に基づいて、複数の素子のうち操作領域に含まれる、少なくとも一部の素子の出力強度を制御するステップと、をコンピュータに実行させる。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る触覚呈示装置を示す図である。
【図２】触覚呈示処理を示すフローチャートである。
【図３】第１実施例における刺激付与素子の制御態様を説明する説明図である。
【図４】第１実施例に係る触覚呈示装置の動作の一例を説明する説明図である。
【図５】（ａ）は第２実施例に係る触覚呈示装置を電子機器に組み込んだ例を示す図であり、（ｂ）は動作の一例を説明する説明図である。
【図６】第２実施例に係る触覚呈示装置の動作の一例を示す説明図である。
【図７】第３実施例における刺激付与素子の制御態様の一部を説明する説明図である。
【図８】第３実施例に係る触覚呈示装置の動作の一例を示す説明図である。
【図９】第４実施例に係る触覚呈示装置を示す図である。
【図１０】（ａ）は第５実施例に係る触覚呈示装置を電子機器に組み込んだ例を示す図であり、（ｂ）〜（ｃ）は刺激付与素子の制御態様を説明する説明図である。
【図１１】第６実施例に係る触覚呈示装置を示す図である。
【図１２】第７実施例に係る触感呈示装置を電子機器に組み込んだ例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、第１実施例に係る触覚呈示装置１を示す図である。触覚呈示装置１は、触覚パネル２と、不揮発性メモリ３と、ＣＰＵ４とを備えている。触覚パネル２は、触覚呈示装置１の表面に配設されており、操作者の指１００の接触に対して触感を与える。この触覚パネル２は、表示部２０と、タッチセンサ部２１と、アクチュエータ部２２とを有している。
【００１１】
これらの表示部２０、タッチセンサ部２１およびアクチュエータ部２２はそれぞれシート状に形成され、触覚パネル２の視認側からタッチセンサ部２１、アクチュエータ部２２および表示部２０の順に積層されている。また表示部２０、タッチセンサ部２１およびアクチュエータ部２２の間では、互いに対向する位置同士がそれぞれ対応付けられており、例えばアクチュエータ部２２における各位置は、表示部２０における各対向位置と互いに対応付けられ、かつタッチセンサ部２１における各対向位置と互いに対応付けられている。なお、タッチセンサ部２１、アクチュエータ部２２および表示部２０の積層順は他の順でもよい。
【００１２】
表示部２０は、ＣＰＵ４からの制御に応じて様々な情報を表示する層である。このような表示部２０としては、ＬＣＤパネルなどを用いることができる。
タッチセンサ部２１は、操作者の指１００の接触を検出して検出結果をＣＰＵ４に送信する層であり、表示部２０と協働することで、いわゆるタッチパネルとして機能する。
【００１３】
このタッチセンサ部２１は、検出部としての機能を担い、アクチュエータ部２２のうち、操作者による操作領域２００を検出する。より具体的には、本実施例におけるタッチセンサ部２１は、当該タッチセンサ部２１の表面のうち指１００に接触された皮膚接触領域を検出した後、アクチュエータ部２２の表面のうち皮膚接触領域との対向領域を操作領域２００として検出する。
【００１４】
ここで、タッチセンサ部２１の表面内で皮膚接触領域を検出するには、例えば、まず指１００による接触中心点Ｐ１と接触面積Ａとを検出する。そして、接触中心点Ｐ１を中心とする、接触面積Ａの円を皮膚接触領域として算出する。
【００１５】
なお、接触中心点Ｐ１を検出する手法としては、表面型静電容量方式による手法、投影型静電容量方式による手法、超音波表面弾性波方式による手法、および赤外線光学イメージング方式による手法などを用いることができる。これらの一例として、表面型静電容量方式による手法を説明する。この手法では、タッチセンサ部２１の四隅にある電極に電圧をかけてパネル全体に均一な低圧の電界を発生させ、指１００が表面に触れたときの静電容量の変化をタッチセンサ部２１の四隅で測定し、接触中心点の座標を特定する。
【００１６】
一方、接触面積Ａを検出する手法としては、例えばタッチセンサ部２１が表面型静電容量方式である場合には、指１００が表面に触れたときの静電容量の変化量から接触面積Ａを算出する手法を用いることができる。この手法では、指１００が表面に触れたときの静電容量の変化量と、接触面積Ａとの対応関係を予め記憶しておき、指１００が表面に触れたときの静電容量の変化量から接触面積Ａを算出する。
【００１７】
ただし、タッチセンサ部２１における指１００の接触の検出方式は、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式、超音波表面弾性波方式、および赤外線光学イメージング方式など、いずれの手法でもよい。また、このタッチセンサ部２１は、皮膚による複数点での接触を検出することができるマルチタッチ式であってもよい。
【００１８】
アクチュエータ部２２は、触覚部としての機能を担い、操作者の指１００に対して触覚による刺激を与える素子としての刺激付与素子２２０を複数有している。刺激付与素子２２０は、操作者の指１００に対して付与する刺激の強度、つまり出力強度をそれぞれ可変に制御することができる。この刺激付与素子２２０は、出力を繰り返し行うことで周期的な出力を行うことが好ましいが、一回のみの出力を行ってもよい。本実施例における刺激付与素子２２０は圧電素子であり、電圧の印加によりアクチュエータ部２２の法線方向に振動することで操作者の指１００に刺激を与えるとともに、振動の振幅を変化させることで出力強度（刺激の強度）を変化させる。このような圧電素子としては、ピエゾ素子、および特許文献１に記載の圧電ロッドなどを用いる。なお、以下では圧電素子で説明するが、ＳＭＡ（Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ）素子を利用してもよい。
【００１９】
ただし、触覚とは、対象としての操作者に外力で変形を与えることによって知覚される感覚である。外力とは、対象としての操作者に対して外部から作用する力であり、接触によって作用する力に限らず、例えば静電気により作用する力などを含む。操作者の指１００に対して触覚による刺激を与える手法としては、アクチュエータ部２２の法線方向へ振動する手法に限らず、指１００に電気的な刺激（静電気的な刺激を含む）を与える手法、および指１００をマイクロウェーブにより加熱する手法など、他の手法を用いてもよい。また、操作者の指１００に対する刺激の強度（出力強度）を変化させる手法としては、振幅を変化させる手法に限らず、周期的な出力を行わせるとともに出力周期を変化させる手法を用いてもよい。
【００２０】
以上の刺激付与素子２２０は、アクチュエータ部２２内で一次元状に配設されていてもよいし、二次元状に配設されていてもよい。アクチュエータ部２２の面内方向のうちいずれか１つの方向における刺激付与素子２２０の間隔Ｐは、操作領域２００の最大幅Ｄに対してＰ≦Ｄ／２を満たすことが好ましい。ただし、刺激付与素子２２０を不透明な部材で形成する場合には、アクチュエータ部２２の透明度を高くする観点から間隔Ｐを或る程度大きくし、刺激付与素子２２０を疎に配設することが好ましい。
【００２１】
不揮発性メモリ３は、触覚呈示装置１の各種機能を実現するためのプログラムと、当該プログラムによって参照される各種テーブルと、触覚呈示装置１を動作させる様々な定数等とを記憶する。本実施の形態においては、不揮発性メモリ３は、本発明に係る触覚呈示プログラム３０等を記憶している。触覚呈示プログラム３０は、後述の触覚呈示処理（図２参照）をＣＰＵ４に実行させるプログラムであり、いわゆるファントムセンセーション効果によって操作者の指１００のうち刺激付与素子２２０の対応位置とは異なる位置でも触感を知覚させる。
【００２２】
ＣＰＵ４は、入力される指示に応じてプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行い、触覚呈示装置１を統括的に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、タッチセンサ部２１から入力される操作信号等に応じて不揮発性メモリ３に格納された各種プログラムを読み出し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、ＣＰＵ４は、処理結果を不揮発性メモリ３に保存するとともに、当該処理結果を表示部２０およびアクチュエータ部２２に適宜出力させる。
【００２３】
なお、特に言及する場合を除き、ＣＰＵ４はアクチュエータ部２２における複数の刺激付与素子２２０のうち、出力対象の刺激付与素子２２０に対し、出力の位相が揃うように周期的な出力を行わせる。出力周波数は１００〜２００Ｈｚの範囲内で設定されることが好ましい。また、出力周波数は、操作者の年齢に応じて適宜、設定されてもよいし、ユーザの触感をフィードバックすることで設定されてもよい。
【００２４】
続いて、触覚呈示装置１で実行される触覚呈示処理を説明する。図２は、ＣＰＵ４が触覚呈示プログラム３０を読み出して実行する触覚呈示処理の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
この図に示すように、触覚呈示処理においてＣＰＵ４は、触覚呈示装置１が起動されると、ステップＳ１０１へ進み、操作者による操作をタッチセンサ部２１で検出したか否かを判定する。このステップＳ１で操作が検出されたと判断すると、ステップＳ２においてＣＰＵ４は、アクチュエータ部２２における操作領域２００を検出する。
【００２６】
次に、ステップＳ３においてＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで操作者の指１００に触感を知覚させる。より具体的には、このステップＳ３においてＣＰＵ４は、検出した操作領域２００に基づいて刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。ここで、操作領域２００に基づいて刺激付与素子２２０の出力強度を制御するとは、好ましくは、操作領域２００と、刺激付与素子２２０との位置関係に基づいて刺激付与素子２２０の出力強度を制御することをいう。
【００２７】
これにより、いわゆるファントムセンセーション効果が現れる結果、操作者の指１００のうち刺激付与素子２２０の対応位置とは異なる位置で触感が知覚される。
そして、ＣＰＵ４は、ステップＳ３が終了するとステップＳ１に移行し、ステップＳ１で操作が検出されないと判断すると、触覚呈示処理を終了する。
【００２８】
続いて、第１実施例における刺激付与素子２２０の制御態様を説明する。図３は、第１実施例における刺激付与素子２２０の制御態様を説明する説明図である。なお、以後の説明に用いる各図において、図１と同一の符番を付した要素については、特に言及する場合を除き、同一の機能を発揮する要素としてその説明を省略する。また、以降の図においては、タッチセンサ部２１や操作者の指１００などの図示を適宜省略する。また、以後の説明においては、特に言及する場合を除き、操作者による操作方向に沿った一列の刺激付与素子２２０のみを用いて説明を行い、これらの刺激付与素子２２０の配列ライン上での一次元の領域を操作領域２００として説明する。
【００２９】
この図に示すように、第１実施例においてＣＰＵ４は、操作領域２００の中心９００で触感が知覚されるように、つまり、操作者の指１００のうち中心９００の対応位置で触感が知覚されるように、換言すれば、操作領域２００の中心９００に対して操作者の指１００における触感の知覚位置９０１が対応するように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。より具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも大きくする。
【００３０】
例えば、図３（ａ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の左側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、右側の刺激付与素子２２０の出力強度よりも左側の刺激付与素子２２０の出力強度の方が大きくなるように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００に対する対応位置を触感の知覚位置９０１とする。
【００３１】
一方、図３（ｂ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の右側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、左側の刺激付与素子２２０の出力強度よりも右側の刺激付与素子２２０の出力強度の方が大きくなるように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００に対する対応位置を触感の知覚位置９０１とする。
【００３２】
続いて、第１実施例に係る触覚呈示装置１の動作例を説明する。図４は、第１実施例に係る触覚呈示装置１の動作の一例を説明する説明図である。この図に示すように、本動作例において触覚呈示装置１はスピーカを有しており、ＣＰＵ４はスピーカでの出力音量を操作するためのボリュームコントローラ１０１を表示部２０に表示させている。また、ＣＰＵ４は、このボリュームコントローラ１０１内に、操作対象の表示アイテムとしてカーソル１０２と、スピーカアイコン１０３とを表示させている。
【００３３】
なお、この図では、紙面の右側に表示及び操作の内容を図示しており、便宜上、指１００とカーソル１０２とを重ねずに図示している。また、紙面の左側には、操作領域２００の近傍での触覚パネル２の断面を図示している。この断面図では、紙面の右側が視認側（指１００の側）であり、刺激付与素子２２０の出力強度を白抜き矢印の長さで示している。
【００３４】
以上の状態においてＣＰＵ４は、操作者がタッチ操作によりカーソル１０２を紙面の上下方向に操作すると、表示部２０における各位置のうち、操作領域２００の中心９００の対応位置にカーソル１０２を移動させて表示させる。また、このときＣＰＵ４は、カーソル１０２の位置に応じて出力音量を変更する。
【００３５】
さらに、このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、上述の図３に示した制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち操作領域２００の中心９００に対する対応位置、つまりカーソル１０２の表示位置に対する対応位置が触感の知覚位置９０１となるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも大きくする。
【００３６】
以上の第１実施例によれば、複数の刺激付与素子２２０のうち操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度が制御されるので、刺激付与素子２２０が離散的に配設されている場合であっても、いわゆるファントムセンセーション効果を発現させる結果、刺激付与素子２２０の位置以外で触感の知覚を与えることができる。従って、刺激付与素子２２０の位置でしか触感の知覚を与えない場合と比較して、操作感を向上させることができる。
【００３７】
また、操作領域２００に基づいて、刺激付与素子２２０の出力強度がそれぞれ可変に制御されるので、操作領域２００の位置および面積などに応じ、多様な位置で触感の知覚を与えることができる。従って、多様な操作感を操作者に与えることができる。
【００３８】
また、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００に対する対応位置で触感が知覚されるように刺激付与素子２２０の出力強度が制御されるので、接触したまま複数の刺激付与素子２２０を跨いで操作者の指１００が移動する場合に、触感の知覚位置９０１を連続的に移動させることができる。従って、触感の知覚位置９０１が間欠的に移動する場合と比較して、操作感をいっそう向上させることができる。
【００３９】
また、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも大きくするので、接触位置の移動量と、触感の知覚位置９０１の移動量とを近づけることができる。従って、接触位置の移動量と、触感の知覚位置９０１の移動量とが乖離する場合と異なり、実際の操作量に合致した操作感を与えることができる。
【００４０】
続いて、第２実施例に係る触覚呈示装置１Ａを説明する。図５（ａ）は、第２実施例に係る触覚呈示装置１Ａを電子機器に組み込んだ例を示す図であり、図５（ｂ）は触覚呈示装置１Ａの動作の一例を示す説明図である。なお、図５（ｂ）等では、紙面の上側に表示及び操作の内容を図示しており、便宜上、指１００と後述の車１０５とを重ねずに図示している。また、紙面の下側には、操作領域２００の近傍での触覚パネル２の断面を図示している。この断面図では、紙面の上側が視認側（指１００の側）であり、刺激付与素子２２０の出力強度を白抜き矢印の長さで示している。
【００４１】
本実施例に係る触覚呈示装置１Ａは、第１実施例の触覚呈示装置１と比べて刺激付与素子２２０の制御態様が異なる。また、この触覚呈示装置１Ａは、電子機器としてのスマートフォンに組み込まれており、触覚呈示装置１ＡのＣＰＵ４はレースゲームを実行している。より具体的には、ＣＰＵ４は、上下方向に延在する２本のガードレール１０４を表示部２０の左右両端部に表示させるとともに、これら２本のガードレール１０４の間に、操作対象の表示アイテムとしての車１０５を表示させている。
【００４２】
なお、本動作例において、アクチュエータ部２２の表面のうち、２本のガードレール１０４の内側領域（２本のガードレール１０４で挟まれた領域）は、操作者の指１００に対向することが想定される想定領域２０１である。また、２本のガードレール１０４の外側領域（２本のガードレール１０４に対して右側および左側の領域）は、操作者の指１００に対向することが想定されない非想定領域２０２である。これらの想定領域２０１および非想定領域２０２は、ガードレール１０４を介して互いに隣接している。
【００４３】
以上の状態においてＣＰＵ４は、操作領域２００が想定領域２０１に含まれている場合には、図５（ｂ）に示すように、操作者がタッチ操作により車１０５を紙面の左右方向に操作すると、表示部２０における各位置のうち、操作領域２００の中心９００の対応位置に車１０５を移動させて表示させる。
【００４４】
また、このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、上述の図３に示した制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち操作領域２００の中心９００に対する対応位置、つまり車１０５の表示位置に対する対応位置が触感の知覚位置９０１となるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも大きくする。
【００４５】
次に、操作者が操作を誤って操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合の触覚呈示装置１Ａの動作の一例を示す説明図である。なお、図６（ａ）〜（ｃ）では、この順に従って操作領域２００が非想定領域２０２の側に移動している。
【００４６】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、操作者が操作を誤って操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動すると、ＣＰＵ４は、車１０５をガードレール１０４の内側の領域、つまり想定領域２０１に留めて表示させつつ、当該車１０５を側面でガードレール１０４に衝突したように表示させる。つまり、本動作例では、操作領域２００の移動量に対する車１０５の移動量は、操作領域２００が想定領域２０１内で移動する場合と、想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合とで、２種類の移動量（ここでは操作領域２００の移動量に等しい移動量、および０）の間で切り替えられることとなる。
【００４７】
また、このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、図３とは異なる制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、操作領域２００の中心９００とは無関係に、操作者の指１００のうち、車１０５の表示位置に対する対応位置が触感の知覚位置９０１となるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。例えば図６（ａ）〜図６（ｃ）では、車１０５の表示位置が同じであるため、触感の知覚位置９０１も同じになっている。これにより、操作者が操作を誤って操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合には、想定領域２０１で触感が知覚される。
【００４８】
以上の第２実施例によれば、操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合には、想定領域２０１で触感が知覚されるように刺激付与素子２２０の出力強度が制御されるので、想定領域２０１の境界を操作者に知覚させることができる。また、想定領域２０１および非想定領域２０２がＣＰＵ４により設定されるので、処理内容に応じて想定領域２０１および非想定領域２０２の境界を任意に設定することができる。想定領域２０１および非想定領域２０２はＣＰＵ４の制御と無関係に予め設定されてもよい。
【００４９】
なお、図６（ｄ）に示すように、操作者が更に操作を誤って操作領域２００が完全に非想定領域２０２に移動した場合には、ＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち、最も想定領域２０１の側で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御することが好ましい。この場合には、いずれの方向に操作すべきかを操作者に知覚させることができる。
【００５０】
また、本動作例においては、操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合に車１０５が想定領域２０１に留めて表示され、想定領域２０１で触感が知覚されるように刺激付与素子２２０の出力強度が制御されることとして説明したが、車１０５が操作領域２００の移動に追従して非想定領域２０２に表示され、操作ミスが知覚されるように刺激付与素子２２０の出力強度が制御されてもよい。
【００５１】
具体的には、操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０に周期的な出力を行わせるとともに、当該刺激付与素子２２０の出力の位相を相違させる。これにより、操作者の指１００には、でこぼこした触感が知覚される。この場合の出力周波数は、５００Ｈｚ以下であることが好ましく、数１０Ｈｚ程度であることがより好ましい。
【００５２】
続いて、第３実施例に係る触覚呈示装置１Ｂを説明する。図７は、第３実施例に係る触覚呈示装置１Ｂを示す図であり、より具体的には触覚呈示装置１Ｂにおける刺激付与素子２２０の制御態様の一部を説明する説明図である。本実施例に係る触覚呈示装置１Ｂは第１実施例の触覚呈示装置１と比べて刺激付与素子２２０の制御態様が異なっており、触覚呈示装置１ＢのＣＰＵ４は、上述の図３に示した制御態様と、図７に示す制御態様とを使い分けて、刺激付与素子２２０を制御する。
【００５３】
ここで、図７に示す制御態様においてＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。より具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも小さくする。
【００５４】
例えば、図７（ａ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の左側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、右側の刺激付与素子２２０の出力強度よりも左側の刺激付与素子２２０の出力強度の方が小さくなるように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置を触感の知覚位置９０１とする。
【００５５】
一方、図７（ｂ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の右側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、左側の刺激付与素子２２０の出力強度よりも右側の刺激付与素子２２０の出力強度の方が小さくなるように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置を触感の知覚位置９０１とする。このような制御態様によれば、後述のように、図３に示した制御態様と異なる操作感を操作者に与えることができる。
【００５６】
続いて、第３実施例における触覚呈示装置１の動作例を説明する。図８は、第３実施例に係る触覚呈示装置１の動作の一例を示す説明図である。本動作例においてＣＰＵ４は、上述の第２実施例における動作例と同様にレースゲームを実行している。
【００５７】
この状態においてＣＰＵ４は、上述の図６（ａ）に示したように、操作者がタッチ操作により車１０５を紙面の左右方向に操作すると、表示部２０における各位置のうち、操作領域２００の中心９００の対応位置に車１０５を移動させて表示させる。
【００５８】
また、このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、上述の図３に示した制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、上述の図６（ａ）に示したように、操作者の指１００のうち操作領域２００の中心９００に対する対応位置、つまり車１０５の表示位置に対する対応位置が触感の知覚位置９０１となるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも大きくする。
【００５９】
ただし、本動作例においては、操作者が操作を誤って操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合のＣＰＵ４の動作が第２実施例とは異なっている。すなわち、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、操作者が操作を誤って操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動した場合には、ＣＰＵ４は、車１０５をガードレール１０４の内側、つまり想定領域２０１の内側に跳ね返ったように移動させて表示させる。
【００６０】
つまり、本動作例では、操作領域２００および車１０５の移動量を、移動の向きおよび距離を含むベクトル量として捉えると、操作領域２００の移動量に対する車１０５の移動量は、操作領域２００が想定領域２０１内で移動する場合と、想定領域２０１から非想定領域２０２に移動する場合とで、２種類の移動量（ここでは操作領域２００の移動量に等しい移動量、および操作領域２００の移動量の逆向き（逆符号）の移動量）の間で切り替えられることとなる。
【００６１】
また、このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、上述の図７に示した制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも小さくする。
【００６２】
これにより、車１０５が想定領域２０１の内側に跳ね返ったように移動して表示され、この車１０５の移動に追従するように、触感の知覚位置９０１が想定領域２０１の外縁部から内側に跳ね返ったように移動する。
以上の第３実施例によれば、操作領域２００が想定領域２０１から非想定領域２０２に移動した場合には、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも小さくするので、車１０５が想定領域２０１と非想定領域２０２との境界で跳ね返されるような感覚を操作者に知覚させることができる。
【００６３】
続いて、第４実施例に係る触覚呈示装置１Ｃを説明する。図９は、第４実施例に係る触覚呈示装置１Ｃを電子機器に組み込んだ例を示す図である。この触覚呈示装置１Ｃは、電子機器としてのスマートフォンに組み込まれており、触覚呈示装置１ＣのＣＰＵ４は、上述の第２実施例における動作例と同様にレースゲームを実行している。
【００６４】
ただし、本実施例に係る触覚呈示装置１ＣのＣＰＵ４は、表示部２０にレースゲームの表示ウィンドウ１０９を表示させて、この表示ウィンドウ１０９にガードレール１０４及び車１０５を表示させる。また、ＣＰＵ４は、表示部２０における表示領域のうち表示ウィンドウ１０９の外側に、車１０５を操作するためのコントローラ１０７を表示させる。このコントローラ１０７は、表示部２０の表示領域のうち、紙面の左右方向に並ぶ２つの刺激付与素子２２０との対応位置において、左右方向に延在して設けられており、コントローラ１０７の左右幅は表示ウィンドウ１０９の左右幅よりも小さくなっている。
【００６５】
以上の状態において操作者の指１００がコントローラ１０７の対応位置で左右に移動すると、操作領域２００には２つの刺激付与素子２２０がいずれも含まれる。このときＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０の出力強度を、図７に示した制御態様で制御する。すなわち、ＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも小さくする。
【００６６】
これにより、上述の図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、例えば操作領域２００の中心９００が左から右に移動した場合には、触感の知覚位置９０１が指１００の右端から左端に移動する結果、操作者による実際の操作量よりも大きく知覚位置９０１が移動することとなる。なお、この動作例においてＣＰＵ４は、知覚位置９０１の移動量に車１０５の移動量を追従させるよう、操作者による実際の移動量よりも大きく車１０５を移動させることが好ましい。
【００６７】
以上の第４実施例によれば、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力よりも小さくするので、操作者による実際の操作量よりも大きく知覚位置９０１を移動させることができる。
【００６８】
続いて、第５実施例に係る触覚呈示装置１Ｄを説明する。図１０（ａ）は、本実施例に係る触覚呈示装置１Ｄを示す図である。この図に示すように、本実施例における触覚呈示装置１Ｄのアクチュエータ部２２では、コントローラ１０７内に３つの刺激付与素子２２０が含まれる。
【００６９】
続いて、第５実施例における刺激付与素子２２０の制御態様を説明する。図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は触覚呈示装置１Ｄにおける刺激付与素子２２０の制御態様を説明する説明図である。これらの図に示すように、本実施例において操作者の指１００がコントローラ１０７の対応位置で左右に移動すると、操作領域２００には２つの刺激付与素子２２０が含まれる。このときＣＰＵ４は、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。より具体的には、ＣＰＵ４は、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０のうち、操作領域２００の中心９００に近い刺激付与素子２２０の出力を０にし、中心９００から遠い刺激付与素子２２０の出力を０よりも大きくする。
【００７０】
例えば、図１０（ａ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の右側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、右側の刺激付与素子２２０の出力強度を０にし、左側の刺激付与素子２２０の出力強度を０より大きくするように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置（ここでは指１００の左端）を触感の知覚位置９０１とする。
【００７１】
一方、図１０（ｂ）に示す状態では、操作領域２００に含まれる２つの刺激付与素子２２０のうち、紙面の左側の刺激付与素子２２０の方が操作領域２００の中心９００に近い。そのため、この場合には、ＣＰＵ４は、左側の刺激付与素子２２０の出力強度を０にし、右側の刺激付与素子２２０の出力強度を０より大きくするように各刺激付与素子２２０の出力強度を制御することで、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００から遠い位置（ここでは指１００の右端）を触感の知覚位置９０１とする。
【００７２】
これにより、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示したように、例えば操作領域２００の中心９００が左から右に移動した場合には、触感の知覚位置９０１が指１００の左端から右端に移動するので、操作者による実際の操作量よりも大きく知覚位置９０１を移動させることができる。なお、この制御態様を適用して上述の第２実施例における動作例と同様にレースゲームを実行する場合には、ＣＰＵ４は、知覚位置９０１の移動量に車１０５の移動量を追従させるよう、操作者による実際の移動量よりも大きく車１０５を移動させることが好ましい。
【００７３】
続いて、第６実施例に係る触覚呈示装置１Ｅを説明する。図１１（ａ）は、本実施例に係る触覚呈示装置１Ｅを示す図である。この図に示すように、本実施例におけるアクチュエータ部２２では、刺激付与素子２２０がＸ方向およびＹ方向にそれぞれ配列されている。つまり、本実施例におけるアクチュエータ部２２では、刺激付与素子２２０が二次元状に配設されている。
【００７４】
また、本実施例においてＣＰＵ４は、Ｘ方向およびＹ方向に幅を有する操作領域２００を検出した後、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００（ここではＸ方向およびＹ方向の両方向における中心）に対する対応位置が触感の知覚位置９０１となるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。これにより、いわゆるファントムセンセーション効果が現れる結果、操作者の指１００のうち、Ｘ方向およびＹ方向の両方向において刺激付与素子２２０の対応位置とは異なる位置が刺激の知覚位置９０１となる。つまり、本実施例においては、Ｘ方向およびＹ方向の両方向において触感の知覚位置９０１が補間される。
【００７５】
ただし、本実施例においてＣＰＵ４は、Ｘ方向のみで触感の知覚位置９０１を補間してもよい。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、ＣＰＵ４は、Ｘ方向に配列された刺激付与素子２２０の列ごとにＸ方向の操作領域２００を検出した後、操作者の指１００のうち、Ｘ方向における操作領域２００それぞれの中心９００に対する対応位置が触感の知覚位置９０１になるように、Ｘ方向の操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御してもよい。この場合には、Ｙ方向に複数の位置で触感が知覚されるため、Ｙ方向の知覚位置９０１同士でファントムセンセーション効果が生じないよう、各知覚位置９０１はＹ方向に離れていることが好ましい。知覚位置９０１をＹ方向に離すには、Ｘ方向に配列された刺激付与素子２２０の列を、Ｙ方向に沿って１列おきに制御対象から外しても良いし、図１１（ｂ）に示すように、Ｙ方向において刺激付与素子２２０を疎に配設してもよい。
【００７６】
続いて、第７実施例に係る触覚呈示装置１Ｆを説明する。図１２は、電子機器に上述の触覚呈示装置１Ｆを組み込んだ例を示す図である。本実施例に係る触覚呈示装置１Ｆは、電子機器としてのデジタルカメラ７００に組み込まれている。
【００７７】
図１２は、表示部２０側からデジタルカメラ７００を見た図を示している。本実施例における触覚呈示装置１Ｆでは、タッチセンサ部２１およびアクチュエータ部２２の積層体と、表示部２０とが同一面内に離れて配設されている。すなわち、タッチセンサ部２１とアクチュエータ部２２とが積層された触感パネル２Ｆが表示部２０と離れて配設されている。
【００７８】
表示部２０と、触覚パネル２Ｆにおけるタッチセンサ部２１およびアクチュエータ部２２との間では、各位置がそれぞれ対応付けられている。また、触覚パネル２Ｆのアクチュエータ部２２には、複数の刺激付与素子２２０が配列されている。以下の説明においては、図示するように、操作対象の表示アイテムとして撮影モードの項目（選択項目）が表示部２０に表示されている場合を想定し、表示部２０の映像に連動して触覚呈示装置１が触感を呈示する場合について説明する。
【００７９】
本実施例においては、表示部２０は、撮影モードの項目として１１個の項目を表示している。当該１１個の項目の各表示位置は、触覚パネル２Ｆにおける各刺激付与素子２２０の配設位置と対応付けられている。刺激付与素子２２０は、１１個の項目の表示位置に対応させて円形状に配置されていることが好ましい。また、この場合には、円周方向における刺激付与素子２２０の間隔Ｐは、当該円周方向での操作領域２００の最大幅Ｄに対してＰ≦Ｄ／２を満たすことが好ましい。
【００８０】
以上の状態においてＣＰＵ４は、操作者がタッチ操作によりいずれかの項目を選択すると、選択された項目を識別表示させる。識別表示の態様としては、項目を反転表示させる態様および項目を拡大表示する態様などを用いることができる。
【００８１】
また、このときＣＰＵ４は、選択された項目に応じてデジタルカメラ７００の撮影モードを変更する。さらに、このときＣＰＵ４は、刺激付与素子２２０の配列された円周方向に幅を有する操作領域２００を検出した後、操作者の指１００のうち、操作領域２００の中心９００（ここでは円周方向における中心）に対する対応位置で触感が知覚されるように、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御する。好ましくは、操作領域２００が移動して、その中心９００が各項目の表示位置の対応位置に達したときにＣＰＵ４は、操作者の指１００が瞬間的に強い刺激を受けてクリック感を感じるよう、刺激付与素子２２０による出力強度を高める。
【００８２】
なお、以上の制御においてＣＰＵ４は、項目「Ｍ」、項目「Ａ」、項目「Ｓ」、および項目「Ｐ」の４個の項目からなる項目群（１）が選択されている場合と、それ以外の７個の項目からなる項目群（２）が選択されている場合とで、知覚される刺激の強度を異ならせてもよい。この場合には、ユーザは、項目群（１）に含まれる項目と、項目群（２）に含まれる項目とで異なる触感を得ることができる。
【００８３】
以上の実施例においては、電子機器としてデジタルカメラを例に挙げて説明したが、上述の態様は、デジタルカメラに限らず様々な電子機器に適用し得る。例えば、携帯電話、ゲーム端末、タブレット端末、産業機械の操作パネル等にも適用できる。また、以上の実施例においては表示部２０と触覚パネル２とが同一面内に配設された例を挙げて説明したが、電子機器の各面のうち、互いに異なる面に配設されてもよい。また、触覚呈示プログラム３０が不揮発性メモリ３に記憶されていることとして説明したが、電子機器に対して着脱可能なメモリカードおよびＣＤ等に記憶されてもよい。
【００８４】
以上、実施例１〜実施例７を用いて説明したように、タッチ操作を許容するユーザインタフェースを採用する電子機器において、上述の触覚呈示装置１，１Ａ〜１Ｆの制御態様は有用である。したがって、適用し得る電子機器は、デジタルカメラおよびスマートフォンに限らず、タブレット端末、ゲーム機器等多岐に亘る。
【００８５】
また、上記の説明において触覚パネル２は指１００に触感を与えることとして説明したが、手のひら等、操作者における他の部位に触感を与えてもよい。また、ＣＰＵ４が操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御することとして説明したが、操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度を、それぞれ可変にはせずに制御することとしても良い。また、ＣＰＵ４が操作領域２００に含まれる複数の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御することとして説明したが、操作領域２００に含まれる少なくとも一部の刺激付与素子２２０の出力強度をそれぞれ可変に制御してもよい。
【００８６】
上記の説明において、触覚パネル２は、操作者の指１００が接触する場合について説明した。ここで、「接触」とは、物理的に接している場合と共に、物理的には接していなくても実質的に接している場合を含む概念である。すなわち、接触パネルに配列された刺激付与素子２２０が近接する指１００に触感を与えるのは、必ずしも物理的に接していなくても良い場合がある。例えば刺激付与素子２２０が電磁気、流体を利用する構成である場合は、操作者は触覚パネル２に触れなくても近づければ触感を得る。この場合、触覚パネル２に近接する指１００がいずれの座標で近接するのかを検出する検出センサも、非接触型が用いられる。例えば、刺激付与素子２２０と共に二次元的に配列されて外界を観察する撮像センサの類が利用できる。
【００８７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８９】
１  触覚呈示装置、２  触覚パネル、３  不揮発性メモリ、４  ＣＰＵ、２０  表示部、２１  タッチセンサ部、２２  アクチュエータ部、２２０  刺激付与素子、３０  触覚呈示プログラム、１００  指、１０１  ボリュームコントローラ、１０２  カーソル、１０４  ガードレール、１０５  車、１０７  コントローラ、１０９  表示ウィンドウ、２００  操作領域、２０１  想定領域、２０２  非想定領域、７００  デジタルカメラ、９００  中心、９０１  知覚位置
【図１】
2015191465.tif 000003
【図２】
2015191465.tif 000004
【図３】
2015191465.tif 000005
【図４】
2015191465.tif 000006
【図５】
2015191465.tif 000007
【図６】
2015191465.tif 000008
【図７】
2015191465.tif 000009
【図８】
2015191465.tif 000010
【図９】
2015191465.tif 000011
【図１０】
2015191465.tif 000012
【図１１】
2015191465.tif 000013
【図１２】
2015191465.tif 000014