(57)【要約】【課題】擬似的な並進力覚を提示する加速度発生装置を用い、擬似的な並進力覚および回転力覚を提示する。【解決手段】基部と当該基部に固定された第１から第ｎの加速度発生装置を有する擬似力覚発生装置が提供される。これらの第１から第ｎの加速度発生装置に含まれた第ｉの加速度発生装置は、それぞれ第ｉの直線方向に擬似的な力覚を提示可能である。ただし、ｎは３以上の整数であり、ｉ＝１，・・・，ｎであり、第ｉの直線方向は、同一平面上にｎ個以上の辺を持つ仮想的な多角形に含まれた互いに異なる第１から第ｎの辺のうち、第ｉの辺に沿った直線方向である。【選択図】図１
2015225520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部に固定された第１から第ｎの加速度発生装置と、を有し、
前記第１から第ｎの加速度発生装置に含まれた第ｉの加速度発生装置は、それぞれ第ｉの直線方向に擬似的な力覚を提示可能であり、ｎは３以上の整数であり、ｉ＝１，・・・，ｎであり、
前記第ｉの直線方向は、同一平面上にｎ個以上の辺を持つ仮想的な多角形に含まれた互いに異なる第１から第ｎの辺のうち、第ｉの辺に沿った直線方向である、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、
前記多角形は第１から第ｍの頂点を持ち、前記第１から第ｍの頂点のうち第｛（（ｊ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｊ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点とがそれぞれ隣り合っており、ｍ≧ｎであり、ｊ＝１，・・・，ｍであり、
前記第１から第ｎの加速度発生装置のうち、少なくとも、
第ｋの加速度発生装置は、第｛（（ｋ−１）ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であり、
第ｐの加速度発生装置は、第｛（（ｐ−１）ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であり、ｋ≠ｐである、擬似力覚発生装置。
【請求項３】
請求項２の擬似力覚発生装置であって、
前記第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と前記第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と通る直線上、および、前記第｛（（ｐ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と前記第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点とを通る直線上に、当該擬似力覚発生装置の重心が存在しない、擬似力覚発生装置。
【請求項４】
請求項２または３の擬似力覚発生装置であって、
ｋ＜ｐであり、前記第ｋの加速度発生装置が前記第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示を開始した後に、前記第ｐの加速度発生装置が前記第｛（ｐ−１ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示を開始する、擬似力覚発生装置。
【請求項５】
請求項４の擬似力覚発生装置であって、
前記第１から第ｎの加速度発生装置のうち第ｑの加速度発生装置は、第｛（ｑ−１ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｑ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であり、ｋ＜ｐ＜ｑであり、
前記第ｐの加速度発生装置が前記第｛（（ｐ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示を開始した後に、前記第ｑの加速度発生装置が前記第｛（ｑ−１ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｑ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示を開始する、擬似力覚発生装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記第１から第ｎの加速度発生装置が提示する擬似的な力覚の提示方向の合成が前記同一平面に沿った直線成分を含む方向となるように制御可能である、擬似力覚発生装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記第１から第ｎの加速度発生装置のうち複数個の加速度発生装置が、周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示する、擬似力覚発生装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記多角形は前記同一平面上にｎ個の辺を持つ多角形である、擬似力覚発生装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れかの擬似力覚発生装置であって、
前記仮想的な多角形の内側の領域に前記第１から第ｎの擬似力覚発生装置の重心が存在し、前記第１から第ｎの加速度発生装置が回転対称に配置されている、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し、特に、擬似的な並進力覚および回転力覚を知覚させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、擬似的な並進方向の力覚を知覚させる２個のアクチュエーターを振動方向が互いに直交するように配置することで、２自由度の擬似的な並進力覚を知覚させることができることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】暦本純一，“Ｔｒａｘｉｏｎ：仮想力覚提示デバイス”，ＷＩＳＳ２０１３.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、擬似的な並進力覚を知覚させる装置を用いて並進以外の擬似的な力覚を知覚させる方法は知られていない。
【０００５】
本発明の課題は、擬似的な並進力覚を知覚させる装置を用い、擬似的な並進力覚および回転力覚を知覚させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
基部と当該基部に固定された第１から第ｎの加速度発生装置とを有する擬似力覚発生装置が提供される。第１から第ｎの加速度発生装置に含まれた第ｉの加速度発生装置は、それぞれ第ｉの直線方向に擬似的な力覚を提示可能である。ただし、ｎは３以上の整数であり、ｉ＝１，・・・，ｎであり、第ｉの直線方向は、同一平面上にｎ個以上の辺を持つ仮想的な多角形に含まれた互いに異なる第１から第ｎの辺のうち、第ｉの辺に沿った直線方向である。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成により、擬似的な並進力覚を知覚させる装置を用い、擬似的な並進力覚および回転力覚を知覚させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の擬似力覚発生装置の斜視図である。
【図２】図２Ａは第１実施形態の擬似力覚発生装置の平面図であり、図２Ｂは第１実施形態の擬似力覚発生装置の右側面図であり、図２Ｃは第１実施形態の擬似力覚発生装置の正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の擬似力覚発生装置のブロック図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態の擬似力覚発生装置が含む加速度発生装置を例示した概念図である。
【図５】図５Ａから図５Ｄは、加速度発生装置が擬似的な力覚を提示するための制御を説明するための図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、第１実施形態の擬似力覚発生装置が含む加速度発生装置を例示した概念図である。
【図７】図７は、第１実施形態の擬似力覚発生装置が含む加速度発生装置を例示した概念図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂの左方向へ擬似的な並進力覚を提示するための制御を行ったときのケースの位置変化および加速度変化を例示した図である。図８Ｃおよび図８Ｄは、図４Ａおよび図４Ｂの右方向へ擬似的な並進力覚を提示するための制御を行ったときのケースの位置変化および加速度変化を例示した図である。
【図９】ケースに生じた加速度のＦＦＴ解析結果を例示した図である。
【図１０】図１０は、電流の反転比および周波数と知覚された擬似的な力覚の強さとの関係を例示した図である。
【図１１】図１１Ａは回転力覚を知覚させるための制御を説明するための図であり、図１１Ｂおよび図１１Ｃは並進力覚を知覚させるための制御を説明するための図である（第１実施形態）。
【図１２】図１２Ａから図１２Ｃは、擬似力覚発生装置を順次駆動させて回転力覚を知覚させる制御を説明するための図である。
【図１３】図１３Ａから図１３Ｃは、擬似力覚発生装置を順次駆動させて回転力覚を知覚させる制御を説明するための図である。
【図１４】図１４Ａから図１４Ｃは、擬似力覚発生装置を順次駆動させて回転力覚を知覚させる制御を説明するための図である。
【図１５】図１５Ａは回転力覚を知覚させるための制御を説明するための図であり、図１５Ｂおよび図１５Ｃは並進力覚を知覚させるための制御を説明するための図である。
【図１６】図１６Ａおよび図１６Ｂは、回転力覚を知覚させる制御を説明するための図である。
【図１７】図１７Ａおよび図１７Ｂは、並進力覚を知覚させるための制御を説明するための図である。
【図１８】図１８Ａは回転力覚を知覚させるための制御を説明するための図であり、図１８Ｂおよび図１８Ｃは並進力覚を知覚させるための制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［概要］
実施形態の概要を説明する。
各実施形態の擬似力覚発生装置は、基部と、基部に固定された第１から第ｎの加速度発生装置とを有する（ただし、ｎは３以上の整数）。第１から第ｎの加速度発生装置に含まれた第ｉの加速度発生装置（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）は、それぞれ第ｉの直線方向に擬似的な力覚を提示可能である。ただし、上述の第ｉの直線方向（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）は、同一平面上にｎ個以上の辺を持つ仮想的な多角形に含まれた互いに異なる第１から第ｎの辺のうち、第ｉの辺に沿った直線方向である。言い換えると、第１から第ｎの加速度発生装置は、それぞれ上記の仮想的な多角形に含まれた互いに異なる第１から第ｎの辺に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示可能である。なお、「辺αに沿った直線方向」とは、辺αに沿った直線上の何れかの向きを意味する。また、「辺αに沿った直線」の例は、辺αを通る直線、辺αに並行する直線、辺αと平行または略平行な直線などである。「辺αに沿った直線」は、辺αを通っていてもよいし、通っていなくてもよい。また、各第ｉの加速度発生装置は、例えば、上述の仮想的な多角形の各第ｉの辺に沿って配置される。各第ｉの辺が各第ｉの加速度発生装置を通る配置であることが望ましいが、各第ｉの直線方向が第ｉの辺に沿った直線方向となるのであれば、何れか第ｉの辺がｉの加速度発生装置を通らなくてもよい。上記の仮想的な多角形は、例えば、凸多角形である。また、ユーザは、各実施形態の擬似力覚発生装置の重心位置もしくは重心位置の近傍部分を把持するものとする。また、擬似力覚発生装置の基部が地面と水平になるように把持すると、最も明確に力覚を知覚することができる。ただし、擬似力覚発生装置の基部と地面とが完全に水平でなくても、水平に近い状態（略水平）であれば十分に効果を得ることができる。
【００１０】
このように擬似力覚発生装置を構成し、（１）第１から第ｎの加速度発生装置のうち、何れの加速度発生装置または加速度発生装置の組み合わせを駆動させるかと、（２）駆動させた加速度発生装置の各々に何れの向きの擬似的な力覚を提示させるか（上述の辺に沿った異なる２方向の直線方向のうち何れの向きに擬似的な力覚を提示させるか）とを制御することで、２自由度の擬似的な並進力覚および１自由度の擬似的な回転力覚を提示できる。なお、「並進力覚」とは、並進運動する物体の進行方向の力覚（すなわち、直線方向の力覚）を意味し、「回転力覚」とは、回転運動する物体の回転方向の力覚を意味する。なお、「疑似的な力覚」とは、実際には物体（擬似力覚発生装置）が並進運動や回転運動をしていないにも関わらず、あたかも並進や回転方向へ動きそうな力が働いているような知覚が生成されることをいう。
【００１１】
擬似力覚発生装置が擬似的な並進力覚を含む力覚を提示するためには、第１から第ｎの加速度発生装置が提示する擬似的な力覚の提示方向の合成（合成方向）が、上記の仮想的な多角形が位置する平面（同一平面）に沿った直線成分を含む方向となるように制御できればよい。例えば、何れか１個の加速度発生装置のみが直線方向に擬似的な力覚を提示すれば、その方向への並進力覚を含む力覚を提示でき、複数個の加速度発生装置が互いに異なる直線方向に擬似的な力覚を提示すれば、それらの合成方向への並進力覚を含む力覚を提示できる。ここで、ｎ≧３であり、第１から第ｎの加速度発生装置は、上記の仮想的な多角形に含まれる互いに異なる辺に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示できる。そのため、全体として２自由度の並進力覚を提示できる。なお、擬似的な力覚の提示方向の合成（合成方向）とは、擬似的な力覚の「大きさ」と提示方向の「方向」とを持ったベクトルの合成ベクトルを意味する。擬似的な力覚の「大きさ」は人間が知覚する力覚の大きさであるが、その大きさは加速度発生装置の構造（例えば、重量、重心、固有周波数など）や動作（例えば、駆動周波数、反転比など）によって定義可能である。
【００１２】
擬似力覚発生装置が擬似的な回転力覚を含む力覚を提示するためには以下のようにすればよい。上述の仮想的な多角形が、第１から第ｍの頂点を持ち（ただし、ｍ≧ｎ）、第１から第ｍの頂点のうち第｛（（ｊ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｊ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点とがそれぞれ隣り合っているとする（ただし、ｊ＝１，・・・，ｍ）。言い換えると、何れかの回転方向に沿った順序で、仮想的な多角形の各頂点を「第１の頂点」「第２の頂点」・・・「第ｍの頂点」と呼ぶことにする。なお、α ｍｏｄ βは、αをβで割った余り（剰余）を表す。このとき、第１から第ｎの加速度発生装置のうち、少なくとも、第ｋの加速度発生装置が第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であり、第ｐの加速度発生装置が第｛（（ｐ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であるとする（ただし、ｋ≠ｐかつｋ，ｐ∈｛１，・・・，ｎ｝）。これらの力覚の提示方向は或る回転に沿った接線方向の成分を含み、少なくとも、第ｋの加速度発生装置および第ｐの加速度発生装置がこれらの力覚を提示することにより、擬似力覚発生装置全体として１自由度の回転力覚を含む力覚を提示できる。
【００１３】
例えば、仮想的な多角形が三角形である場合（ｍ＝３）、その第１から第３の頂点のうち、第１の頂点と第２の頂点とが隣り合い、第２の頂点と第３の頂点とが隣り合い、第３の頂点と第１の頂点とが隣り合っている。このとき、少なくとも、第１の加速度発生装置が第１の頂点から第２の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示し、第２の加速度発生装置が第２の頂点から第３の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示する。これにより、第１の頂点から第２の頂点へ向かう成分を持つ方向および第２の頂点から第３の頂点へ向かう成分を持つ方向を接線方向として持つ擬似的な回転力覚を含む力覚を提示できる。
【００１４】
特に、第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と通る直線上、および、第｛（（ｐ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点とを通る直線上に擬似力覚発生装置の重心が存在しない場合、並進成分の少ない回転力覚を提示できる。ただし、第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と通る直線上、または、第｛（（ｐ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点と第｛（ｐ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点とを通る直線上、の何れか一方のみに擬似力覚発生装置の重心が存在していても、擬似的な回転力覚を含む力覚を提示することは可能である。なぜなら、第ｋの加速度発生装置または第ｐの加速度発生装置の何れかは、作用線が擬似力覚発生装置の重心からずれた並進力覚を提示できるからである。
【００１５】
また、提示する回転方向に沿って、少なくとも２個の加速度発生装置が順次力覚を提示していくことで、瞬時に必要な電流を抑えつつ継続的な回転力覚を提示できる。この場合には、ｋ＜ｐとし、第ｋの加速度発生装置が第｛（（ｋ−１）ｍｏｄｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋｍｏｄｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示（制御１）を開始した後に、第ｐの加速度発生装置が第｛（ｐ−１ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｐｍｏｄｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示（制御２）を開始する。このような処理には様々なバリエーションがある。以下にこのような処理を例示する。
（処理１）制御１を開始した後に制御２を開始し、その後に制御１，２を停止する。
（処理２）制御１を開始した後に制御２を開始し、その後に制御１を停止し、制御１を停止した後に制御２を停止する。
（処理３）制御１を開始した後に制御１を停止し、制御１を停止した後に制御２を開始し、制御２を停止する。
（処理４）処理１、処理２、または処理３を、所定の条件を満たすまで繰り返す。所定の条件の例は、所定の回数繰り返されたことや、所定の時間が経過したことなどである。
【００１６】
また、提示する回転方向に沿って、少なくとも３個の加速度発生装置が順次力覚を提示していくことで、瞬時に必要な電流を抑えつつ継続的な回転力覚をより明確に提示できる。すなわち、さらに第１から第ｎの加速度発生装置のうち第ｑの加速度発生装置が、第｛（ｑ−１ｍｏｄｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｑｍｏｄｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能とする（ただし、ｋ＜ｐ＜ｑかつｋ，ｐ，ｑ∈｛１，・・・，ｎ｝）。そして、制御１を開始した後に制御２を開始し、制御２を開始した後に、第ｑの加速度発生装置が第｛（ｑ−１ｍｏｄｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｑｍｏｄｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚の提示（制御３）を開始する。このような処理には様々なバリエーションがある。以下にこのような処理を例示する。
（処理１１）制御１を開始した後に制御２を開始し、制御２を開始した後に制御３を開始し、その後に制御１，２，３を停止する。
（処理１２）制御１を開始した後に制御２を開始し、制御２を開始した後に制御３を開始し、その後に制御１を停止し、制御１を停止した後に制御２を停止し、制御２を停止した後に制御３を停止する。
（処理１３）制御１を開始した後に制御１を停止し、制御１を停止した後に制御２を開始し、制御２を停止した後に制御３を開始し、その後制御３を停止する。
（処理１４）処理１１、処理１２、または処理１３を、所定の条件を満たすまで繰り返す。
（処理１５）制御｛（（ｒ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝を開始した後に制御｛（ｒ ｍｏｄ ３）＋１｝を開始し、その後に制御｛｛（ｒ−１） ｍｏｄ ３｝＋１｝を停止し、その後に制御｛｛（ｒ＋２） ｍｏｄ ３｝＋１｝を開始し、その後に制御｛（ｒ ｍｏｄ ３）＋１｝を停止し、制御｛（ｒ ｍｏｄ ３）＋１｝を停止した後に制御｛（（ｒ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝を開始する、各ｒについての制御ループを、ｒ＝１，・・・，Ｒについて繰り返す（ただしＲは正の整数）。
【００１７】
また、すべての第ｉの加速度発生装置（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）が第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示可能であれば、強い回転力覚を含む力覚を提示することが可能となる。特に、同時にすべての第ｉの加速度発生装置（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）が、第｛（（ｋ−１） ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点から第｛（ｋ ｍｏｄ ｍ）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向に擬似的な力覚を提示すれば、より強い回転力覚を含む力覚を提示できる。
【００１８】
また、加速度発生装置は、例えば、周期運動を行って擬似的な並進力覚を提示する。この場合、第１から第ｎの加速度発生装置のうち複数個の加速度発生装置が、周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示してもよい。例えば、回転力覚を含む力覚を提示する際に、そのために駆動するすべての加速度発生装置が周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示すれば、瞬間的に強い回転力覚を提示することができる。また、並進力覚を含む力覚を提示するときにも、そのために駆動するすべての加速度発生装置が周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示すれば、瞬間的に強い並進力覚を提示することができる。
【００１９】
また、上述した仮想的な多角形が同一平面上にｎ個の辺を持つ多角形（ｎ−角形）である場合（すなわち、ｍ＝ｎ）、第１から第ｎの加速度発生装置によってこの多角形の全ての辺に沿った直線方向に並進力覚をそれぞれ提示できる。これにより、提示する並進力覚の方向を綿密に制御できたり、並進成分の少ない回転力覚を提示できたりする。
【００２０】
擬似力覚発生装置の重心（または擬似力覚発生装置を含む装置の重心）を含む平面が上述の仮想的な多角形のすべての辺を含み、この仮想的な多角形の各第ｉの辺（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）が各第ｉの加速度発生装置を通り、各第ｉの直線方向（ただし、ｉ＝１，・・・，ｎ）がこの仮想的な多角形の各第ｉの辺を含む場合には、この重心を含む仮想的な平面に対する仰俯角成分の並進力覚や回転力覚の提示を抑制でき、この仮想的な平面に沿った並進力覚および回転力覚を正確に提示できる。また、擬似力覚発生装置の重心がこの仮想的な多角形の内側の領域（この多角形を断面とする仮想的な多角筒の内側の領域）に存在する場合には、この仮想的な多角形の内側の領域に回転中心を持つ擬似的な回転力覚を提示できる。
【００２１】
回転力覚を明確に提示するためには、上述した仮想的な多角形の内側の領域に第１から第ｎの擬似力覚発生装置の重心がくるようにし、第１から第ｎの加速度発生装置からなる配置構成を回転対称とする（第１から第ｎの加速度発生装置が回転対称に配置されている）ことが望ましい。特に、第１から第ｎの加速度発生装置からなる配置構成が、この重心を通る軸について回転対称であることがより望ましい。加速度発生装置のなす仮想的な多角形の内側の領域に擬似力覚発生装置の重心がくるように設計する方法としては、例えば、加速度発生装置のなす仮想的な多角形が基部の外周に内接するようにすることが考えられる。
【００２２】
［詳細］
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。以下ではｎ＝ｍ＝３の場合を例にとって説明する。
＜構成＞
図１、図２Ａ〜図２Ｃに例示するように、本形態の擬似力覚発生装置１は、基部１１と、基部１１に固定された第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３と、を有する。基部１１は、板面１１ａを有する剛体または弾性体である。基部１１は剛体から構成されることが望ましいが、厳密な意味での剛体でなくとも、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３で生じた加速度を伝達可能な材質であればよい。例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、銅等の金属、ガラス、木材、ゴム等によって基部１１を構成することができる。また、単一の材料によって基部１１が構成されている必要はなく、例えば、絶縁層と導電層とを含む電子回路基板の一部を基部１１として用いてもよい。その他、携帯電話やスマートフォン等の電子機器の筺体の一部を基部１１として用いてもよい。基部１１の板面１１ａ側には台座部１１ｂ−１〜１１ｂ−３が設けられており、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は、台座部１１ｂ−１〜１１ｂ−３を介して基部１１の板面１１ａ側に固定されている。この例の第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は略円柱形状であり、それぞれの長手方向に沿って擬似的な並進力覚を提示する。また、この例の第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は、それぞれ、長手方向に沿った異なる２方向のうち何れの向きに擬似的な力覚を提示するかも制御可能である。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃに例示するように、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は、それぞれ、仮想的な多角形（三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３）が含む互いに異なる第１から第３の辺Ｓ１〜Ｓ３に沿って配置されている。この多角形（三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３）は、板面１１ａに沿った（例えば、板面１１ａと平行または略平行の）同一平面上に３個の頂点Ｖ１〜Ｖ３および３個の辺Ｓ１〜Ｓ３を持つ。本形態では、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３の長手方向がそれぞれ辺Ｓ１〜Ｓ３に沿って配置される。これにより、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は、それぞれ、第１から第３の辺Ｓ１〜Ｓ３に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示可能となっている。
【００２４】
また、図２Ａの例では、擬似力覚発生装置１の重心ＣＧを含む平面が三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３のすべての辺Ｓ１〜Ｓ３を含み、各第ｉの加速度発生装置１２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３）の力覚提示方向がそれぞれ三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の各辺Ｓｉを含む。この例では、頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝と頂点Ｖ｛（ｉｍｏｄ ３）＋１｝と通る直線上に重心ＣＧが存在しない。重心ＣＧは三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の内側に存在する。また、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３からなる配置構成が、重心ＣＧを通る軸について回転対称となっている。このような配置構成により、各第ｉの加速度発生装置は、それぞれ仮想的な三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の第ｉの辺Ｓｉに沿った第ｉの直線方向に擬似的な力覚を提示可能となっている（ただし、ｉ＝１，２，３）。また、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３の長手方向の軸は、それぞれ辺Ｓ１〜Ｓ３を通るように配置されることが望ましいが、必ずしも、それぞれ辺Ｓ１〜Ｓ３を通る必要はない。また、図１、図２Ａ〜図２Ｃでは円盤状の基部１１を例示しているが、基部１１の形状はこれに限定されず、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３が、それぞれ、第１から第３の辺Ｓ１〜Ｓ３に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示可能であれば、どのような形状であってもよい。
【００２５】
＜機能構成＞  
図３に例示するように、本形態の擬似力覚発生装置１は、力覚指定部１０１によって制御される制御部１０２に電気的に接続される。力覚指定部１０１および制御部１０２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）やＲＡＭ（random-access 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に、所定のプログラムが読み込まれて構成される装置である。力覚指定部１０１および制御部１０２を構成する一部またはすべての処理部がＣＰＵ以外の電子回路（circuitry）によって構成されていてもよい。なお、ＣＰＵも電子回路（circuitry）の一種である。
【００２６】
＜加速度発生装置の例示＞
第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３には、例えば、非特許文献１に開示された装置を用いてもよいし、参考文献１（特許第４５５１４４８号公報）に開示された装置を用いてもよいし、その他の加速度発生装置を用いてもよい。以下に、その他の加速度発生装置の例を示す。
【００２７】
図４Ａおよび図４Ｂは、加速度発生装置１２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３）の一例を例示した概念図であり、その長手方向の断面を例示している。図４Ａおよび図４Ｂに例示するように、この例の加速度発生装置１２−ｉは、例えば、支持部１２１−ｉ、ばね１２２−ｉ，１２３−ｉ、コイル１２４−ｉ、永久磁石１２５−ｉ、およびケース１２６−ｉを有している。ケース１２６−ｉおよび支持部１２１−ｉは、ともに円筒の両方の開放端を閉じた形状からなる中空の部材である。ただし、支持部１２１−ｉは、ケース１２６−ｉよりも小さく、ケース１２６−ｉの内部に収容可能な大きさである。ケース１２６−ｉおよび支持部１２１−ｉは、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂から構成される。ばね１２２−ｉ，１２３−ｉは、例えば、金属等から構成されるつるまきばねや板ばね等である。ばね１２２−ｉ，１２３−ｉのばね定数は同一であることが望ましいが、互いに相違していてもよい。永久磁石１２５−ｉは、例えば、円柱形状の永久磁石であり、長手方向の一方の端部１２５ａ−ｉ側がＮ極であり、他方の端部１２５ｂ−ｉ側がＳ極である。コイル１２４−ｉは、例えば、一つながりのエナメル線であり、第１巻き部１２４ａ−ｉと第２巻き部１２４ｂ−ｉとを有する。
【００２８】
永久磁石１２５−ｉは支持部１２１−ｉの内部に収容され、そこで長手方向にスライド可能に支持されている。このような支持機構の詳細は図示しないが、例えば、支持部１２１−ｉの内壁面に長手方向に沿ったまっすぐなレールが設けられ、永久磁石１２５−ｉの側面にこのレールをスライド可能に支持するレール支持部が設けられている。支持部１２１−ｉの長手方向の一端側の内壁面１２１ａ−ｉには、ばね１２２−ｉの一端が固定され、ばね１２２−ｉの他端は永久磁石１２５−ｉの端部１２５ａ−ｉに固定されている。また、支持部１２１−ｉの長手方向の他端側の内壁面１２１ｂ−ｉには、ばね１２３−ｉの一端が固定され、ばね１２３−ｉの他端は永久磁石１２５−ｉの端部１２５ｂ−ｉに固定されている。
【００２９】
支持部１２１−ｉの外周側にはコイル１２４−ｉが巻きつけられている。ただし、永久磁石１２５−ｉの端部１２５ａ−ｉ側（Ｎ極側）では、第１巻き部１２４ａ−ｉがＡ１方向に巻きつけられており、端部１２５ｂ−ｉ側（Ｓ極側）では、第２巻き部１２４ｂ−ｉがＡ１方向（奥から手前に向けた方向）と反対向きのＢ１方向（手前から奥に向けた方向）に巻き付けられている。すなわち、永久磁石１２５−ｉの端部１２５ａ−ｉ側（Ｎ極側）からみた場合、第１巻き部１２４ａ−ｉは時計回りに巻き付けられており、第２巻き部１２４ｂ−ｉは反時計回りに巻き付けられている。また、永久磁石１２５−ｉが停止し、ばね１２２−ｉ，１２３−ｉからの弾性力が釣り合った状態において、永久磁石１２５−ｉの端部１２５ａ−ｉ側（Ｎ極側）が第１巻き部１２４ａ−ｉの領域に配置され、端部１２５ｂ−ｉ側（Ｓ極側）が第２巻き部１２４ｂ−ｉの領域に配置されることが望ましい。
【００３０】
以上のように配置構成された支持部１２１−ｉ、ばね１２２−ｉ，１２３−ｉ、コイル１２４−ｉ、および永久磁石１２５−ｉが、ケース１２６−ｉ内に収容され、支持部１２１−ｉがケース１２６−ｉの内部に固定されている。ただし、ケース１２６−ｉの長手方向は、支持部１２１−ｉの長手方向および永久磁石１２５−ｉの長手方向と一致する。
【００３１】
コイル１２４−ｉにＡ１方向（Ｂ１方向）に電流を流すと、フレミングの左手の法則で説明されるローレンツ力の反作用により、永久磁石１２５−ｉにＣ１方向（永久磁石１２５−ｉのＮ極からＳ極に向かう方向：右方向）の力が加えられる（図４Ａ）。逆に、コイル１２４−ｉにＡ２方向（Ｂ２方向）に電流を流すと、永久磁石１２５−ｉにＣ２方向（永久磁石１２５−ｉのＳ極からＮ極に向かう方向：左方向）の力が加えられる（図４Ｂ）。ただし、Ａ２方向はＡ１方向の反対方向である。これらの動作により、永久磁石１２５−ｉおよびばね１２２−ｉ，１２３−ｉからなる系に運動エネルギーが与えられる。それにより、ケース１２６−ｉを基準とする永久磁石１２５−ｉの位置および加速度を変化させることができる。
【００３２】
ここで、コイル１２４−ｉに所定の方向に電流を流す期間（時間）とそれ以外の期間とを周期的に繰り返す。その際、所定の方向に電流を流す期間とそれ以外の期間との比（反転比）を何れか一方の期間に偏らせることにより、所望の方向に擬似的な力覚を提示できる。以下、図５Ａから図５Ｄを用いてこの制御を例示する。ただし、図５Ａから図５Ｄの縦軸はコイル１２４−ｉに流す電流値（電流指令値）［Ａ］を表し、横軸は時間［ｍｓｅｃ］を表す。Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流値を正で表現し、Ａ２方向（Ｂ２方向）の電流値を負で表現している。
【００３３】
図５Ａおよび図５Ｂは、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流（Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１とＡ２方向（Ｂ２方向）の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ２とを周期的に繰り返す例である。この場合、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流を流す期間ｔ１とＡ２方向（Ｂ２方向）の電流を流す期間ｔ２との比（反転比ｔ１：ｔ２）に応じ、図４Ａおよび図４Ｂの左方向または右方向に擬似的な力覚を提示できる。すなわち、図４Ａおよび図４Ｂの左方向に擬似的な力覚を提示する場合には、ｔ１＞ｔ２となる反転比の周期的な電流をコイル１２４−ｉに流す（図５Ａ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝１８ｍｓｅｃ：７ｍｓｅｃの周期的な電流（４０Ｈｚの周波数の電流）をコイル１２４−ｉに流す。逆に、右方向に擬似的な力覚を提示する場合には、ｔ１＜ｔ２となる反転比の周期的な電流をコイル１２４−ｉに流す（図５Ｂ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝７ｍｓｅｃ：１８ｍｓｅｃの周期的な電流（４０Ｈｚの周波数の電流）をコイル１２４−ｉに流す。
【００３４】
図５Ｃおよび図５Ｄは、Ａ２方向（Ｂ２方向）の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ２と電流を流さない期間ｔ１とを周期的に繰り返すか、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流（Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１と流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返す例である。ただし、期間ｔ１と期間ｔ２との反転比ｔ１：ｔ２が何れかの期間に偏っている。すなわち、左方向に擬似的な力覚を提示する場合には、Ａ２方向（Ｂ２方向）の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ１と電流を流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返す電流をコイル１２４−ｉに流す。この電流の反転比ｔ１：ｔ２は期間ｔ１に偏っており、ｔ１＞ｔ２である（図５Ｃ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝１８ｍｓｅｃ：７ｍｓｅｃの電流をコイル１２４−ｉに流す。逆に、右方向に擬似的な力覚を提示する場合には、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流（Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１と流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返す電流をコイル１２４−ｉに流す。この電流の反転比ｔ１：ｔ２は期間ｔ２に偏っており、ｔ１＜ｔ２である（図５Ｄ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝７ｍｓｅｃ：１８ｍｓｅｃの電流をコイル１２４−ｉに流す。
【００３５】
なお、説明の便宜上、図５Ａから図５Ｄに図示した電流値（電流指令値）は矩形波であった。しかしながら、所定の方向に電流を流す期間とそれ以外の期間とを周期的に繰り返す電流であって、所定の方向に電流を流す期間とそれ以外の期間とのデューティー比が何れか一方の期間に偏っているのであれば、どのような波形の電流であってもよい。例えば、立ち上がりや立ち下がりが鈍った電流であってもよいし、リップルを含む電流であってもよい。また、所定の方向に電流を流す期間とその逆の方向に電流を流す期間とを周期的に繰り返す電流であって、所定の方向の電流の振幅値またはその平均値と、その逆の方向の電流の振幅値またはその平均値とが互いに相違していてもよい。
【００３６】
また、図４Ａおよび図４Ｂに例示した加速度発生装置１２−ｉの変形例として、永久磁石１２５−ｉの端部１２５ａ−ｉ側（Ｎ極側）または端部１２５ｂ−ｉ側（Ｓ極側）のみにコイル１２４−ｉが巻き付けられていてもよい。例えば、図６Ａおよび図６Ｂのように、支持部１２１−ｉの外周側の端部１２５ｂ−ｉ側（Ｓ極側）のみにコイル１２４−ｉが巻き付けられていてもよい。このような場合の制御およびそれによって提示される擬似的な力覚の方向は、図４Ａおよび図４Ｂに例示した加速度発生装置１２−ｉと同じである。
【００３７】
あるいは、図７に例示するように、図４Ａおよび図４Ｂに例示した加速度発生装置１２−ｉのコイル１２４−ｉに代えて、支持部１２１−ｉの外周側の端部１２５ａ−ｉ側（Ｎ極側）にＡ１方向に巻きつけられた第１巻き部１２４ａ’−ｉ側のコイルと、支持部１２１−ｉの外周側の端部１２５ｂ−ｉ側（Ｓ極側）にＢ１方向（Ａ１方向と反対向き）に巻き付けられた第２巻き部１２４ｂ’−ｉ側のコイルとが別々のものが用いられてもよい。すなわち、第１巻き部１２４ａ’−ｉ側のコイルと第２巻き部１２４ｂ’−ｉ側のコイルとが電気的に接続されておらず、互いに異なる電気信号を与えることができる構成であってもよい。
【００３８】
図７の例の場合、第１巻き部１２４ａ’−ｉ側のコイルのみにＡ１方向の逆向きのＡ２方向の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ１と電流を流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返すか、第２巻き部１２４ｂ’−ｉ側のコイルのみにＢ１方向の電流（Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１と流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返す。ただし、期間ｔ１と期間ｔ２との反転比ｔ１：ｔ２が何れか一方の期間に偏っている。すなわち、図７の左方向に擬似的な力覚を提示する場合には、第１巻き部１２４ａ’−ｉ側のコイルのみにＡ２方向の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ２と電流を流さない期間ｔ１とを周期的に繰り返す電流を流すが、この電流の反転比ｔ１：ｔ２は期間ｔ１に偏っており、ｔ１＞ｔ２である（図５Ｃ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝１８ｍｓｅｃ：７ｍｓｅｃの電流を流す。逆に、右方向に擬似的な力覚を提示する場合には、第２巻き部１２４ｂ’−ｉ側のコイルのみにＢ１方向の電流（Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１と流さない期間ｔ２とを周期的に繰り返す電流を流すが、この電流の反転比ｔ１：ｔ２は期間ｔ２に偏っており、ｔ１＜ｔ２である（図５Ｄ）。例えば、反転比ｔ１：ｔ２＝７ｍｓｅｃ：１８ｍｓｅｃの電流を流す。
【００３９】
＜例示した加速度発生装置が擬似的な力覚を提示できる理由＞
ある質量をもった物体の並進運動を考える。この並進運動は、擬似力覚を提示したい方向へ大きな加速度で短時間で移動し、逆の方向へは小さな加速度で長時間で移動する、偏加速度をもった周期運動であるものとする。この場合、この物体を含む系を把持しているユーザは、この提示方向への擬似力覚を知覚する。これは、人間の知覚特性を利用したものであり、把持動作に関わる固有感覚と触覚によって発生する現象である（例えば、参考文献１参照）。上述のように、所定の方向に電流を流す期間とそれ以外の期間との反転比を何れかの期間に偏らせた電流をコイルに流すことにより、永久磁石１２５−ｉに偏加速度を与えることができ、それによって所望の方向へ擬似的な力覚を提示することができる。
【００４０】
図８Ａおよび図８Ｂは、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流を流す期間（時間）ｔ１とＡ２方向（Ｂ２方向）の電流を流す期間ｔ２とを反転比ｔ１：ｔ２＝１８ｍｓｅｃ：７ｍｓｅｃで繰り返す４０Ｈｚの周波数の電流を、図４Ａおよび図４Ｂに例示した加速度発生装置１２−ｉのコイル１２４−ｉに流した場合における、ケース１２６−ｉを手で把持した場合の外界を基準としたケース１２６−ｉの位置変化および加速度変化をそれぞれ例示している。一方、図８Ｃおよび図８Ｄは、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流を流す期間（時間）ｔ１とＡ２方向（Ｂ２方向）の電流を流す期間ｔ２とを反転比ｔ１：ｔ２＝７ｍｓｅｃ：１８ｍｓｅｃで繰り返す４０Ｈｚの周波数の電流を、コイル１２４−ｉに流した場合における、ケース１２６−ｉを手で把持した場合の外界を基準とした場合のケース１２６−ｉの位置変化および加速度変化をそれぞれ例示している。なお、図８Ａから図８Ｄの横軸は時間［Ｓｅｃ］を表し、図８Ａおよび図８Ｃの縦軸は外界を基準とした場合のケース１２６−ｉの位置変化［ｍｍ］を表し、図８Ｂおよび図８Ｄの縦軸は外界を基準とした場合のケース１２６−ｉの加速度［ｍ／ｓ２］を表す。図４Ａおよび図４Ｂの左方向が図８Ａから図８Ｄの縦軸の正方向であり、右方向が負方向である。図８Ｂに例示するように、反転比ｔ１：ｔ２＝１８ｍｓｅｃ：７ｍｓｅｃの電流を流した場合、ｔ１の始まりの時点（ｔ２からｔ１に切り替わる時点）で、図４Ａおよび図４Ｂの永久磁石１２５−ｉが左に動いている状態から急激に右方向へ動かす力が働くため、その反作用でケース１２６−iに左方向へ大きな加速度が生ずる。一方、ｔ２の始まる時点（ｔ１からｔ２に切り替わる時点）では、ｔ１の間に移動して静止している永久磁石１２５−ｉが左方向に動くため、その反作用で生ずるケース１２６−ｉへの右方向の加速度はｔ１の開始時点より大きさが小さい。その結果、ケース１２６−ｉの加速度に左右差が生じ、左方向へ擬似的な力覚が提示される。逆に、図８Ｄに例示するように、反転比ｔ１：ｔ２＝７ｍｓｅｃ：１８ｍｓｅｃの電流を流した場合、図４Ａおよび図４Ｂの右方向へはケース１２６−ｉに大きな加速度が生じ、左方向へは小さな加速度が生ずる。その結果、右方向へ擬似的な力覚が提示される。
【００４１】
＜知覚される擬似的な力覚の強さと周波数との関係＞
８０Ｈｚまたは８０Ｈｚ付近の周波数成分は、動物（人を含む）の皮膚・筋・腱の受容器の中で、方向や加速度の知覚に寄与する受容器の神経活動を最も活発化させる周波数である。そのため、８０Ｈｚまたはその付近の周波数成分を持つ加速度が与えられた人（動物）は強い力覚や動きを知覚する。図９に図８Ｂに示した加速度のＦＦＴ周波数解析結果を示す。図９で、横軸は周波数、縦軸は、その周波数での加速度のパワーを示す。基本周波数の４０Ｈｚに加え、８０Ｈｚ付近で加速度に大きなパワーが含まれていることが示されている。加速度がこの周波数付近の成分をもつことと、加速度の非対称性（偏加速度）により、強い疑似的な力覚を提示できる。
【００４２】
図１０に知覚明瞭性の実験結果を示す。実験では、図４Ａおよび図４Ｂに例示した加速度発生装置１２−ｉ（１７ｍｍ×１７ｍｍ×３３ｍｍのＡＢＳ樹脂製の直方体型のケース１２６−ｉに各部が収容されている）を用いた。２７〜４９歳の右利き７名の実験協力者が実験に参加した。実験協力者は右手の親指と人差し指で加速度発生装置１２−ｉをつまみ、加速度発生装置１２−ｉが１秒ごとに力覚の提示方向を切り替え、３秒間継続して力覚を提示した。実験協力者は方向の切り替わりを含め、明瞭に力の方向とその変化を感じたときに「１」、それ以外のときに「０」を回答した。実験参加者に反応に関するフィードバックは与えられなかった。図４Ａおよび図４Ｂの左方向に擬似的な力覚を提示する場合には、Ａ１方向（Ｂ１方向）の電流（Ｘ）を流す期間ｔ１と逆の電流（−Ｘ）を流す期間ｔ２とを周期的に繰り返す電流をコイル１２４−ｉに流した。逆に、右方向に擬似的な力覚を提示する場合には、Ａ２方向（Ｂ２方向）の電流（−Ｘ）を流す期間（時間）ｔ１と逆の電流を流す期間ｔ２とを周期的に繰り返す電流をコイル１２４−ｉに流した。また、
ｔ１：１，３，５，７，９，１２，１５［ｍｓ］
ｔ２：１２，１８，２３，３３，４３［ｍｓ］
からなる組み合わせのうち、ｔ１＜ｔ２となる組み合わせからなる、計３３条件の反転比ｔ１：ｔ２について実験を行った。すべての条件でアンプのゲインは同一とした。図１０の横軸は電流の周波数（１／（ｔ１＋ｔ２））を表し、縦軸は分数表記した反転比（ｔ２／ｔ１）を表し、●（塗りつぶされた○）は正解率１００％、○は正解率７５％以上１００％未満、△は正解率５０％以上７５％未満、×は正解率５０％未満であったことを示す。なお、「正解」とは、実際に提示された力覚の方向とその変化と実験協力者の回答とが一致したことを表す。図１０から４０Ｈｚまたはその近傍の周期の電流を用いることで強い方向性をもつ力覚を提示できることが分かる。
【００４３】
＜擬似力覚発生装置の動作＞
次に、擬似力覚発生装置１の動作を説明する。
図３に例示した力覚指定部１０１には、どのような力覚を提示するのかを指定するための情報（指定情報）が入力される。指定情報の例は、並進力覚であるか回転力覚であるかを特定する情報、力覚の提示方向を特定する情報、力覚の強さを特定する情報などである。力覚指定部１０１は、入力された指定情報が特定する力覚を提示させるための制御信号を制御部１０２に送る。制御部１０２は、入力された制御信号に応じ、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３に入力する電流を生成して出力する。第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３は、入力された電流に応じた動作を行い、これにより、指定情報によって特定された力覚を提示する。各加速度発生装置が力覚を提示するための制御は既に例示したため、以下では擬似力覚発生装置１が指定情報によって指定される力覚を提示するために各加速度発生装置が提示すべき力覚を例示する。
【００４４】
図１１Ａに例示するように、時計回り（Ｇ１方向）の回転力覚を提示するためには、各第ｉの加速度発生装置１２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３）が頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝から第Ｖ｛（ｉ ｍｏｄ ３）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝から第Ｖ｛（ｉ ｍｏｄ ３）＋１｝の頂点へ向かう方向）に擬似的な力覚を提示すればよい。すなわち、第１，２，３の加速度発生装置１２−１，１２−２，１２−３が、それぞれ、頂点Ｖ１から頂点Ｖ２、頂点Ｖ２から頂点Ｖ３、頂点Ｖ３から頂点Ｖ１へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１）に擬似的な力覚を提示すればよい。特に、第１〜３の加速度発生装置１２−１〜１２−３が、周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示する場合には、瞬間的により強い回転力覚を提示できる。なお、反時計回り（Ｇ１の反対方向）の回転力覚を提示するためには、第１，２，３の加速度発生装置１２−１，１２−２，１２−３が、それぞれＤ１，Ｅ１，Ｆ１の逆向きの力覚を提示すればよい。
【００４５】
図１１Ｂに例示するように、第２の加速度発生装置１２−２から頂点Ｖ１へ向かう方向Ｈ１の並進力覚を提示するためには、第１の加速度発生装置１２−１が頂点Ｖ２から頂点Ｖ３に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｖ２から頂点Ｖ３に向かう方向Ｄ２）に擬似的な力覚を提示し、第３の加速度発生装置１２−３が頂点Ｖ３から頂点Ｖ１に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｖ３から頂点Ｖ１に向かう方向Ｆ１）に擬似的な力覚を提示し、第２の加速度発生装置１２−２が力覚を提示しなければよい。特に、第１，３の加速度発生装置１２−１，１２−３が、周期および位相が互いに同一な周期運動を行って擬似的な力覚を提示する場合には、瞬間的により強い並進力覚を提示できる。
【００４６】
図１１Ｃに例示するように、第３の加速度発生装置１２−３から頂点Ｖ３から頂点Ｖ２へ向かう方向Ｊ１の並進力覚を含む力覚を提示するためには、第２の加速度発生装置１２−２が頂点Ｖ３から頂点Ｖ２へ向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｖ２から頂点Ｖ３に向かう方向Ｅ２）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しなければよい。
【００４７】
また、図１２Ａ〜図１２Ｃのように時計回り（Ｇ１方向）の回転力覚を提示することもできる。すなわち、第１の加速度発生装置１２−１が頂点Ｖ１から第Ｖ２の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｄ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１２Ａ）、それを停止してから、第２の加速度発生装置１２−２が頂点Ｖ２から第Ｖ３の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｅ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１２Ｂ）、それを停止してから、第３の加速度発生装置１２−３が頂点Ｖ３から第Ｖ１の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｆ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１２Ｃ）、それを停止してもよい。これにより、継続的な回転力覚を提示できる。これらの制御を繰り返し行ってもよい。これより、より長い時間継続する回転力覚を提示できる。
【００４８】
また、図１３Ａ〜図１３Ｃのように時計回り（Ｇ１方向）の回転力覚を提示することもできる。すなわち、第１，２の加速度発生装置１２−１，１２−２が頂点Ｖ１から第Ｖ２の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｄ１）および頂点Ｖ２から第Ｖ３の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｅ１）を開始し（図１３Ａ）、第１の加速度発生装置１２−１を停止してから、第３の加速度発生装置１２−３が頂点Ｖ３から第Ｖ１の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｆ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１３Ｂ）、第２の加速度発生装置１２−２を停止してから、第１の加速度発生装置１２−１が頂点Ｖ１から第Ｖ２の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｄ１）への擬似的な力覚の提示を開始してもよい。これにより、連続的な強い回転力覚を提示できる。これらの制御を繰り返し行ってもよい。これより、より長い時間継続する回転力覚を提示できる。
【００４９】
また、図１４Ａ〜図１４Ｃのように時計回り（Ｇ１方向）の回転力覚を提示することもできる。すなわち、第１の加速度発生装置１２−１が頂点Ｖ１から第Ｖ２の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｄ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１４Ａ）、それを停止することなく、第２の加速度発生装置１２−２が頂点Ｖ２から第Ｖ３の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｅ１）への擬似的な力覚の提示を開始し（図１４Ｂ）、それを停止することなく、第３の加速度発生装置１２−３が頂点Ｖ３から第Ｖ１の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｆ１）への擬似的な力覚の提示を開始（図１４Ｃ）してもよい。これにより、連続的に強さを増す回転力覚を提示できる。これらの制御を繰り返し行ってもよい。これより、より長い時間継続する回転力覚を提示できる。
【００５０】
また、反時計回り（Ｇ１の反対方向）の回転力覚を提示する際に、第１，２，３の加速度発生装置１２−１，１２−２，１２−３が、図１２Ａ〜図１２Ｃの逆向きの順序で逆向きの力感を提示していってもよい。図１３Ａ〜図１３Ｃおよび図１４Ａ〜図１４Ｃについても同様である。
【００５１】
［変形例１］
次にｎ＝ｍ＝４の例を示す。図１５Ａ等に例示するように、この変形例の擬似力覚発生装置２は、基部１１と、基部１１に固定された第１から第４の加速度発生装置２２−１〜２２−４と、を有する。基部１１は前述した通りであり、各第ｉの加速度発生装置２２−ｉは、第ｉの加速度発生装置１２−ｉと同じである。ただし、第１から第４の加速度発生装置２２−１〜２２−４は、それぞれ、板面１１ａに沿った（例えば、板面１１ａと平行または略平行の）同一平面上に４個の頂点Ｗ１〜Ｗ４および４個の辺Ｔ１〜Ｔ４を持つ仮想的な多角形（四角形Ｗ１Ｗ２Ｗ３Ｗ４）の互いに異なる第１から第４の辺Ｔ１〜Ｔ４に沿って配置されている。この例では、第１から第４の加速度発生装置２２−１〜２２−４の長手方向がそれぞれ辺Ｔ１〜Ｔ４に沿って配置される。これにより、加速度発生装置２２−１〜２２−４は、それぞれ、第１から第４の辺Ｔ１〜Ｔ４に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示可能となっている。
【００５２】
図１５Ａに例示するように、時計回り（Ｏ１方向）の回転力覚を提示するためには、各第ｉの加速度発生装置２２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３，４）が頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ４）＋１｝から第Ｖ｛（ｉ ｍｏｄ ４）＋１｝の頂点へ向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ４）＋１｝から第Ｖ｛（ｉ ｍｏｄ ４）＋１｝の頂点へ向かう方向）に擬似的な力覚を提示すればよい。すなわち、第１，２，３，４の加速度発生装置２２−１，２２−２，２２−３，２２−４が、それぞれ、頂点Ｗ１から頂点Ｗ２、頂点Ｗ２から頂点Ｗ３、頂点Ｗ３から頂点Ｗ４、頂点Ｗ４から頂点Ｗ１へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１）に擬似的な力覚を提示すればよい。反時計回り（Ｏ１の反対方向）の回転力覚を提示するためには、これらの逆向きの力覚を提示すればよい。
【００５３】
図１５Ｂに例示するように、第１の加速度発生装置２２−１から第３の加速度発生装置２２−３へ向かう方向Ｐ１の並進力覚を提示するためには、第１の加速度発生装置２２−１が頂点Ｗ１から頂点Ｗ２に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｗ１から頂点Ｗ２に向かう方向Ｋ１）に擬似的な力覚を提示し、第３の加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ４から頂点Ｗ３に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｗ４から頂点Ｗ３に向かう方向Ｍ２）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しなければよい。
【００５４】
図１５Ｃに例示するように、頂点Ｗ２から頂点Ｗ４に向かう方向Ｑ１の並進力覚を提示するためには、第１の加速度発生装置２２−１が頂点Ｗ２から頂点Ｗ１に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｗ２から頂点Ｗ１に向かう方向Ｋ２）に擬似的な力覚を提示し、第２の加速度発生装置２２−２が頂点Ｗ２から頂点Ｗ３に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｌ１）に擬似的な力覚を提示し、第３の加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ３から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ１）に擬似的な力覚を提示し、第４の加速度発生装置２２−４が頂点Ｗ１から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、頂点Ｗ１から頂点Ｗ４に向かう方向Ｎ２）に擬似的な力覚を提示すればよい。
【００５５】
また、図１６Ａまたは図１６Ｂのように、一部の加速度発生装置のみによって回転力覚を提示してもよい。すなわち、図１６Ａに例示するように、第２の加速度発生装置２２−２が頂点Ｗ２から頂点Ｗ３に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｌ１）に擬似的な力覚を提示し、第４の加速度発生装置２２−４が頂点Ｗ４から頂点Ｗ１に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｎ１）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しないことで、時計回り（Ｏ１方向）の回転力覚を提示してもよい。同様に、図１６Ｂに例示するように、第１の加速度発生装置２２−１が頂点Ｗ１から頂点Ｗ２に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｋ１）に擬似的な力覚を提示し、第３の加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ３から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ１）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しないことで、時計回り（Ｏ１方向）の回転力覚を提示してもよい。また、強い回転力覚を提示するためには図１５Ａのように制御し、弱い回転力覚を提示するためには図１６Ａまたは図１６Ｂのように制御してもよい。また、図１６Ａの制御と図１６Ｂの制御とを交互に繰り返してもよい。反時計回り（Ｏ１の反対方向）の回転力覚を提示するためには、これらの逆向きの力覚を提示すればよい。
【００５６】
また、図１７Ａおよび図１７Ｂのように、図１５Ｂおよび図１５Ｃよりも少ない加速度発生装置で力覚を提示し、図１５Ｂおよび図１５Ｃよりも弱い並進力覚を提示してもよい。すなわち、図１７Ａに例示するように、第３の加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ４から頂点Ｗ３に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ２）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しないことでＰ１方向の弱い並進力覚を提示してもよい。また、図１７Ｂに例示するように、第３の加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ３から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ１）に擬似的な力覚を提示し、第４の加速度発生装置２２−４が頂点Ｗ１から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｎ２）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しないことでＱ１方向の弱い並進力覚を提示してもよい。また、強い並進力覚を提示するためには図１５Ｂおよび図１５Ｃのように制御し、弱い並進力覚を提示するためには図１７Ａおよび図１７Ｂのように制御してもよい。
【００５７】
これらの変形例でも、複数の加速度発生装置が同時に擬似的な力覚を提示する場合に、周期および位相が互いに同一な周期運動を行うことで、瞬間的により強い力覚を提示できる。また、回転力覚を提示する際に各加速度発生装置が順次覚を提示していくことで、継続的な回転力覚を提示することもできる。
【００５８】
［変形例２］
次にｍ＝４かつｎ＝３の例を示す。図１８Ａ等に例示するように、この変形例の擬似力覚発生装置３は、基部１１と、基部１１に固定された加速度発生装置２２−１，２２−３，２２−４と、を有する。加速度発生装置２２−１，２２−３，２２−４は、それぞれ、板面１１ａに沿った四角形Ｗ１Ｗ２Ｗ３Ｗ４の辺Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４に沿って配置されている。これにより、加速度発生装置２２−１，２２−３，２２−４は、それぞれ、辺Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４に沿った直線方向に擬似的な力覚を提示可能となっている。
【００５９】
図１８Ａに例示するように、時計回り（Ｏ１方向）の回転力覚を提示するためには、加速度発生装置２２−１，２２−３が、それぞれ、頂点Ｗ１から頂点Ｗ２、頂点Ｗ３から頂点Ｗ４へ向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｋ１，Ｍ１）に擬似的な力覚を提示すればよい。反時計回り（Ｏ１の反対方向）の回転力覚を提示するためには、これらの逆向きの力覚を提示すればよい。
【００６０】
図１８Ｂに例示するように、方向Ｐ１の並進力覚を提示するためには、加速度発生装置２２−１が頂点Ｗ１から頂点Ｗ２に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｋ１）に擬似的な力覚を提示し、加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ４から頂点Ｗ３に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ２）に擬似的な力覚を提示し、その他の加速度発生装置が力覚を提示しなければよい。
【００６１】
図１８Ｃに例示するように、方向Ｑ１の並進力覚を提示するためには、加速度発生装置２２−３が頂点Ｗ３から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｍ１）に擬似的な力覚を提示し、第４の加速度発生装置２２−４が頂点Ｗ１から頂点Ｗ４に向かう成分を持つ方向（例えば、方向Ｎ２）に擬似的な力覚を提示すればよい。
【００６２】
［その他］
力覚指定部１０１や制御部１０２の構成をコンピュータによって実現する場合、その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、上記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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、自己の記録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。
【００６５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上述した仮想的な多角形の何れかの辺に沿った直線方向の擬似的な力覚を提示可能な加速度発生装置が複数個存在し、そのうちで駆動させる加速度発生装置の個数を制御することで、この直線方向成分の力覚の強さを制御してもよい。また、上述の実施形態では、制御部１０２が入力された制御信号に応じ、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３に入力する電流を制御する例を示した。しかしながら、制御部１０２が入力された制御信号に応じ、第１から第３の加速度発生装置１２−１〜１２−３に印加する電圧を制御してもよい。また、図２Ａでは、擬似力覚発生装置１の重心ＣＧを含む仮想的な平面（基部１１と平行な平面）が三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３のすべての辺Ｓ１〜Ｓ３を含み、各第ｉの加速度発生装置１２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３）の力覚提示方向がそれぞれ三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の各辺Ｓｉを含み、頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝と頂点Ｖ｛（ｉｍｏｄ ３）＋１｝と通る直線上に重心ＣＧが存在しない例を示した。しかしながら、擬似力覚発生装置１の重心ＣＧを含む仮想的な平面が三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の何れかの辺Ｓ１〜Ｓ３を含まなくてもよい。また、何れかの第ｉの加速度発生装置１２−ｉ（ただし、ｉ＝１，２，３）の力覚提示方向が三角形Ｖ１Ｖ２Ｖ３の辺を含まなくてもよい。また、何れかの頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝と頂点Ｖ｛（ｉｍｏｄ ３）＋１｝とを通る直線上に重心ＣＧが存在していてもよい。例えば、頂点Ｖ２と頂点Ｖ３とを通る直線上に重心ＣＧが存在し、頂点Ｖ１と頂点Ｖ２とを通る直線上および頂点Ｖ３と頂点Ｖ１とを通る直線上に重心ＣＧが存在しなくてもよい。この場合、３個の加速度発生装置１２−１〜１２−３のうち、少なくとも２個が頂点Ｖ｛（（ｉ−１） ｍｏｄ ３）＋１｝から頂点Ｖ｛（ｉｍｏｄ ３）＋１｝へ向かう方向に並進力覚を提示すれば、そのうち少なくとも１個の加速度発生装置は重心ＣＧからずれた方向に並進力覚（作用線が重心ＣＧからずれた並進力覚）を提示することになる。そのため、全体として回転力覚成分を含む力覚を提示することができる。一方、この場合に、１個の加速度発生装置１２−２のみが頂点Ｖ２と頂点Ｖ３とを通る辺Ｓ２に沿った並進力覚（例えば、頂点Ｖ２と頂点Ｖ３とを通る直線が作用線となる並進力覚）を提示すれば（図１１Ｃ）、回転力覚成分の小さな並進力覚を提示できる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１〜３  擬似力覚発生装置
１２−１〜１２−３，２２−１〜２２−４  加速度発生装置
【図１】
2015225520.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015225520.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015225520.tif 000007
【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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