(57)【要約】      （修正有）【課題】触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上を図り得る、触力覚提示装置、及び情報端末を提供する。【解決手段】情報端末１００は、画面に表示されたコンテツの内容に応じてユーザに触力覚を提示する装置であり、画面上にコンテンツを表示させる表示装置２０と、ユーザにおける触力覚の提示を受ける部分の位置を検出する位置検出部３０と、検出された位置に対応してコンテンツの内容を変化させ、変化したコンテンツの内容に基づいて、提示すべき触力覚を算出する情報処理部４０と、触力覚をユーザに提示する触力覚提示装置１０とを備えている。触力覚提示装置１０は、ユーザに触力覚を提示するための装置であって、触力覚提示装置１０から、ユーザにおける触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、触力覚となる引っ張り方向の力を伝達する伝達部材１２と、伝達部材１２を包装する包装部材１４とを備えている。【選択図】図３
2015215883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに触力覚を提示するための装置であって、
当該装置から、前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、前記ユーザに、前記触力覚となる引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記伝達部材を包装する包装部材と、
を備えていることを特徴とする触力覚提示装置。
【請求項２】
複数の前記伝達部材が備えられており、
前記包装部材は、複数の前記伝達部材それぞれを個別に、又は複数の前記伝達部材全てを一括して、包装する、
請求項１に記載の触力覚提示装置。
【請求項３】
前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分に装着される装着部材を、更に備え、
複数の前記伝達部材として、一端が前記装着部材に固定された複数のワイヤが備えられており、
前記包装部材は、互いに隣接する２つの前記ワイヤの間が当該包装部材によって包まれるように、複数の前記ワイヤを一括して包装する、
請求項２に記載の触力覚提示装置。
【請求項４】
前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分に装着される装着部材を、更に備え、
複数の前記伝達部材として、一端が前記装着部材に固定された複数のワイヤが備えられており、
前記包装部材は、複数の前記ワイヤそれぞれ毎に、当該ワイヤを個別に包装する個別包装部を備えている、請求項２に記載の触力覚提示装置。
【請求項５】
前記個別包装部が、伸縮可能に形成された筒状の部材によって形成されている、請求項４に記載の触力覚提示装置。
【請求項６】
前記包装部材は、互いに隣接する２つの前記個別包装部の間を接続する、面状の接続部を備え、
前記面状の接続部は、伸縮可能に形成されている、
請求項５に記載の触力覚提示装置。
【請求項７】
前記面状の接続部は、互いに隣接する２つの前記個別包装部の間が複数存在する場合に、複数の前記間のうち、一つの前記間を除いて、各間に設けられている、
請求項６に記載の触力覚提示装置。
【請求項８】
前記装着部材が、前記面状の接続部と一体的に形成されている、
請求項６または７に記載の触力覚提示装置。
【請求項９】
前記引っ張り方向の力を発生させ、それを前記伝達部材に与える駆動部と、
予め、前記駆動部に、設定された大きさの前記引っ張り方向の力を初期力として発生させておき、前記触力覚の提示の際に、提示すべき前記触力覚が前記伝達部材を介して前記ユーザに与えられるように、前記初期力を増加又は減少させる、制御部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記包装部材の弾性力が前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分に付与される場合に、提示すべき前記触力覚と前記弾性力とに基づいて、前記初期力の増加分又は減少分を算出する、
請求項１〜８のそれぞれに記載の触力覚提示装置。
【請求項１０】
画面に表示されたコンテツの内容に応じてユーザに触力覚を提示可能な情報端末であって、
前記画面上に前記コンテンツを表示させる表示装置と、
前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分の位置を検出する位置検出部と、
検出された位置に対応して前記コンテンツの内容を変化させ、変化した前記コンテンツの内容に基づいて、提示すべき触力覚を算出する情報処理部と、
前記触力覚を前記ユーザに提示する触力覚提示装置と、を備え、
前記触力覚提示装置は、
当該情報端末から、前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、前記ユーザに、前記触力覚となる引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記伝達部材を包装する包装部材と、を備えている、
ことを特徴とする情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザに対して触力覚を提示（伝達）する触力覚提示装置、これを備えた、ＰＯＳ端末、携帯端末（スマートフォン、タブレット等）といった情報端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、タッチパネルといった、画面上で入力操作が行なわれる入力装置においては、操作に応じたユーザへのフィードバックは、表示または音による情報提示のみによって行なわれている。このような入力装置では、ユーザが、ディスプレイに映し出されたソフトウェアキーボードをいくら押し込んでも、実物のキーのクリック感覚と同様の入力操作フィードバックは得られないので、ユーザは、指の下で何にタッチしているのかを認識できない。結果、ユーザにおいて、コンテンツの情報が得られずに、使いにくいという問題が発生する。
【０００３】
上記の問題に対応するため、例えば、特許文献１は、図１６に示すように、４本のワイヤ２０１によって空間２００内に保持された部材（以下「グリップ」と表記する。）２０２を用いて、触力覚を提示する触力覚提装置を開示している。図１６は、特許文献１に開示された触力覚提示装置の概略構成を示す図である。
【０００４】
図１６に示すように、特許文献１に開示された触力覚提示装置では、空間２００内において、４本のワイヤ２０１は、２本が、空間上方の対角の位置からグリップ２０２を引っ張り、残りの２本が空間下方の対角の位置からグリップ２０２を引っ張るように配置される。
【０００５】
また、図１６では図示していないが、ワイヤ２０１毎に、巻き取り用のモータが設置されている。このため、特許文献１に開示された触力覚提示装置では、コンテンツの内容に応じて各モータを動作させて各ワイヤ２０１の引張力を調整することで、各ワイヤ２０１で保持されたグリップ２０２を介して、ユーザに触力覚を提示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７２６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１に開示された触力覚提示装置によれば、タッチパネル等の入力装置と異なり、ユーザに触力覚を提示することができる。しかしながら、特許文献３に開示された触力覚提示装置では、触力覚を伝達するワイヤがむき出しであるため、ユーザが、動作中のワイヤに誤って触れてしまう可能性があり、安全性が低いと考えられる。
【０００８】
また、各ワイヤがむき出しであるため、ワイヤ同士が絡まり易く、このような事態が発生すると、触力覚の提示ができなくなってしまう。この場合、ユーザは絡まったワイヤを元に戻す必要があり、特許文献１に開示された触力覚提示装置には、ユーザビリティが低いという問題もある。
【０００９】
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上を図り得る、触力覚提示装置、及び情報端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における触力覚提示装置は、ユーザに触力覚を提示するための装置であって、
当該装置から、前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、前記ユーザに、前記触力覚となる引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記伝達部材を包装する包装部材と、
を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における情報端末は、画面に表示されたコンテツの内容に応じてユーザに触力覚を提示可能な情報端末であって、
前記画面上に前記コンテンツを表示させる表示装置と、
前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分の位置を検出する位置検出部と、
検出された位置に対応して前記コンテンツの内容を変化させ、変化した前記コンテンツの内容に基づいて、提示すべき触力覚を算出する情報処理部と、
前記触力覚を前記ユーザに提示する触力覚提示装置と、を備え、
前記触力覚提示装置は、
当該情報端末から、前記ユーザにおける前記触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、前記ユーザに、前記触力覚となる引っ張り方向の力を伝達する伝達部材と、
前記伝達部材を包装する包装部材と、を備えている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における触力覚提示装置及び情報端末の正面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における情報端末及び触力覚提示装置の各構成部品を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における情報端末１００の動作を示すフロー図である。
【図６】図６は、図５に示したステップＳ１０３を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２における触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３における触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における触力覚提示装置及び情報端末の他の例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４における触力覚提示装置及び情報端末の底面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態４における情報端末を車載用に用いる場合の構成の一例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、情報端末が車載用に用いられた場合に表示装置によって表示される画面の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態４における情報端末を操作系に用いた自動車の一例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４における情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４における触力覚提示装置及び情報端末の側面図である。
【図１６】図１６は、特許文献１に開示された触力覚提示装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における、触力覚提示装置及び情報端末について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１５】
最初に、本実施の形態１における触力覚提示装置及び情報端末の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における触力覚提示装置及び情報端末の正面側からの外観構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【００１６】
図１に示す情報端末１００は、画面１０１に表示されたコンテツの内容に応じてユーザ１１０に触力覚を提示可能な装置であり、触力覚提示装置を備えている。触力覚提示装置は、ユーザ１１０に触力覚を提示する装置であり、図１の例では、情報端末１００に組み込まれている。
【００１７】
また、図２に示すように、情報端末１００は、背面側（画面１０１が設けられた側の反対側）の空間において、ユーザ１１０の触力覚の提示を受ける部分、具体的には、指の位置を検出する。ユーザ１１０は指の位置を動かすことによって入力操作を行うことができる。
【００１８】
更に、情報端末１００は、ユーザ１１０における触力覚の提示を受ける部分の位置を検出すると、検出した位置に対応してコンテンツの内容を変化させる。そして、情報端末１００は、変化したコンテンツの内容に基づいて、提示すべき触力覚を算出する。
【００１９】
本実施の形態１では、情報端末１００は、画面１０１上に、コンテンツとして、仮想空間を表示する。更に、情報端末１００は、ユーザ１１０の指に相当するオブジェクト（以下「ユーザオブジェクト」と表記する。）１０２を、検出された位置に合わせて仮想空間内に表示する。なお、図１においては、ユーザ１１０の指と仮想オブジェクト１０３との位置関係を示すため、現実空間に存在した場合の仮想オブジェクト１０３が破線で示されている。
【００２０】
そして、仮想空間内に配置されている仮想オブジェクト１０３とユーザオブジェクト１０２とが接触した場合は、情報端末１００は、仮想オブジェクト１０３からユーザオブジェクト１０２が受ける外力の大きさ及び方向を、提示すべき触力覚として算出する。
【００２１】
また、図１及び図２に示すように、触力覚提示装置は、伝達部材１２と、包装部材１４とを備えている。このうち、伝達部材１２は、触力覚提示装置（情報端末１００）から、ユーザ１１０における触力覚の提示を受ける部分へと伸びて、ユーザに、触力覚となる引っ張り方向の力（以下、「引張力」と表記する。）を伝達する部材である。本実施の形態１では、伝達部材１２によって、ユーザ１１０の指に、触力覚として、仮想オブジェクト１０３に触れた感触が伝達される。なお、本発明でいう「触力覚」とは、ユーザが感じる、反発力、抵抗力、外力、感触、等を意味する。
【００２２】
包装部材１４は、伝達部材１２を包装している。つまり、情報端末１００においては、伝達部材として機能するワイヤがむき出しとなった従来例と異なり、伝達部材１２は、包装部材１４によって被覆されている。このため、情報端末１００においては、ユーザ１１０が、動作中の伝達部材１２に誤って触れてしまう事態や、伝達部材１２同士が絡まってしまう事態の発生が抑制されるので、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上が図られる。
【００２３】
また、本実施の形態１では、触力覚提示装置（情報端末１００）は、装着部材１３を備えている。装着部材１３は、ユーザ１１０における触力覚の提示を受ける部分、具体的には指に装着できるように、リング状に形成されている。更に、本実施の形態１では、図１及び図２に示すように、複数の伝達部材１２として３本のワイヤが用いられており、ワイヤの一端は、装着部材１３に固定されている。
【００２４】
また、このように、伝達部材１２としてワイヤが用いられるため、触力覚提示装置１０における、構成部材の軽量化と、触力覚を提示するための機構の単純化とが図られ、結果、情報端末１００の小型軽量化が達成される。なお、図１及び図２の例では、伝達部材１２として機能するワイヤの数は３本であるが、本実施の形態１において、ワイヤの数は特に限定されるものではない。
【００２５】
更に、本実施の形態１では、包装部材１４は、それによって、互いに隣接する２つの伝達部材（ワイヤ）１２の間が包まれるように、全ての伝達部材１２を一括して、包装している。具体的には、包装部材１４は、各伝達部材１２が辺となり、包装部材１４が面となった、三角錐が形成されるように、全ての伝達部材１２を一括して包装している。また、各伝達部材１２は、三角錐の内側において、包装部材１４に取り付けられている。包装部材１４のこのような構成により、上述した安全性及びユーザビリティの向上が図られる。
【００２６】
本実施の形態１において、包装部材１４の具体例としては、伸縮性及び柔軟性のうちいずれか又は両方を有する面状の部材、例えば、樹脂フィルム、ゴムフィルム、布、網等が挙げられる。また、包装部材１４として、網が用いられる場合は、ユーザの身体の一部が網目から侵入して、伝達部材１２と接触しないようにするため、網目は可能な限り小さく設定されているのが好ましい。
【００２７】
また、網としては、特に無結節網が用いられるのが好ましい。これは、無結節網を用いた場合は、伝達部材１２と接触したときの抵抗を小さくして、ユーザの操作時における引っかかりの発生を抑制でき、更に、重量を軽減できるからである。
【００２８】
更に、無結節網には、貫通型の無結節網と、ラッセル網とがある。このうち、貫通型の無結節網は、２本の撚り糸を交差させるときに互いに貫通させて形成されるため、縦方向及び横方向のいずれにおいても強度が等しいという特性を有している。このため、貫通型の無結節網を用いれば、触力覚が網の弾力から受ける影響を小さくすることができる。また、ラッセル網は、それ自体を縮ませようとする力を働かせることができるので、ラッセル網を用いれば、たるみの少ない包装部材１４を実現することができる。
【００２９】
また、面状の部材として、樹脂フィルム、ゴムフィルム、又は布を用いる場合は、部材は一様でなくても良く、例えば、複数の孔を有していたり、厚みが場所によって異なっていたり、しても良い。
【００３０】
続いて、図３を用いて、情報端末１００の内部構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における情報端末及び触力覚提示装置の各構成部品を示す分解斜視図である。図３に示すように、情報端末１００は、位置検出部３０と、情報処理部４０と、ユーザ１１０（図１参照）に触力覚を提示する触力覚提示装置１０とを備えている。
【００３１】
このうち、位置検出部３０は、ユーザ１１０において触力覚の提示を受ける部分、具体的には、装着部材１３の位置を検出する。また、情報処理部４０は、検出された位置に対応してコンテンツの内容を変化させ、変化したコンテンツの内容に基づいて、提示すべき触力覚を算出する。
【００３２】
また、図３に示すように、触力覚提示装置１０は、上述した伝達部材１２及び装着部材１３に加えて、駆動部１１と制御部４２とを備えている。このうち、駆動部１１は、引張力を発生させ、それを伝達部材１２に与えている。
【００３３】
また、制御部４２は、まず、駆動部１１に、予め、設定された大きさの引張力を初期力として発生させる。そして、制御部４２は、情報処理部４０によって算出された触力覚の提示の際に、算出された触力覚が伝達部材１２を介してユーザ１１０（図２参照）に与えられるように、駆動部１１において初期力を増加又は減少させる。
【００３４】
つまり、本実施の形態１においては、各伝達部材１２によって伝達される引張力それぞれを増加又は減少させることによって、触力覚が提示される。なお、各伝達部材１２に予め初期力が付与されているのは、伝達部材１２として用いられているワイヤは、引っ張る方向の力しか伝達できないことによる。この点については後述する。
【００３５】
また、図３に示すように、本実施の形態１では、情報端末１００は、更に、ユーザ側から順に、枠状に形成されたカバー５０と、画面上にコンテンツを表示させる表示装置２０と、箱状の筐体５１とを備えている。カバー５０は、表示装置２０の画面が露出するように、筐体５１の開口部分に取り付けられる。表示装置２０は、液晶表示パネル、有機ＥＬパネルといった薄型の表示パネルである。
【００３６】
上述した、駆動部１１、制御部４２、位置検出部３０、及び情報処理部４０は、表示装置２０の背面側となる筐体５１の内部に配置されている。また、図３に示すように、本実施の形態１では、３本の伝達部材１２が用いられており、これに対応して３つの駆動部１１が配置されている。
【００３７】
また、本実施の形態１では、各駆動部１１は、プーリ１５が軸に取り付けられたモータであり、対応する伝達部材１２をプーリ１５で巻き取ることによって、対応する伝達部材１２に、引張力を与えている。
【００３８】
更に、筐体５１の底面には、伝達部材１２毎に、通し穴１６（図２参照）が設けられており、各伝達部材１２は、通し穴１６を経由して、情報端末１００の背面側へと伸びる。なお、各通し穴１６の位置は、特に限定されないが、触力覚の提示範囲は各通し穴１６の位置によって決定されるので、求められる提示範囲を考慮した上で決定される。
【００３９】
また、本実施の形態１では、位置検出部３０は、駆動部１１毎に、その軸に設けられたエンコーダである。このため、位置検出部３０は、ユーザの触力覚の提示を受ける部分の位置を検出するためのデータ（以下、「位置検出データ」と表記する。）として、モータの軸の回転数を特定するデータを、情報処理部４０に出力する。
【００４０】
そして、情報処理部４０は、各位置検出部３０から出力された位置検出データを受け取ると、予め登録されている、伝達部材１２の全長、プーリ１５の直径、プーリ１５から通し穴１６までの距離等に基づいて、各伝達部材１２の通し穴１６から装着部材１３までの長さを算出する。また、情報処理部４０は、算出された各伝達部材１２の長さに基づいて、ユーザ１１０の触力覚の提示を受ける部分の位置、即ち、装着部材１３の位置を算出する。
【００４１】
また、本実施の形態１では、制御部４２及び情報処理部４０は、それぞれ、マイコン等のコンピュータによって実現されている。また、両者は、それぞれ別々のコンピュータによって実現されていても良いし、同一のコンピュータによって実現されていても良い。
【００４２】
また、本実施の形態１では、駆動部材１２による引張力の伝達方向は、プーリ１５及び通し穴１６の位置によって、自由に設定できる。更に、伝達部材１２の通し穴から装着部材１３までの距離は、プーリ１５での巻き取り量によって、自由に設定できる。従って、ユーザが指を動かすことのできる範囲を大きくできるので、広い範囲での３次元的な触力覚の提示が可能となる。また、伝達部材１２として、軽量なワイヤが用いられているので、ユーザは、指を動かす際に、機械的な抵抗などを感じ難いといえる。
【００４３】
更に、図１０を用いて説明した特許文献１に開示された触力覚提示装置では、ワイヤを引っ張るモータを空間内の上方と下方とに配置する必要があったが、図３に示したように、本実施の形態１では、駆動部１１は、筐体５１の底面に平面的に配置される。このため、図３に示す触力覚提示装置１０を、平面的な形状の情報端末１００に実装することは、容易である。
【００４４】
続いて、図４を用いて、情報端末１００でやり取りされるデータについて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における情報端末の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図４に示すように、情報処理部４０は、表示装置２０、位置検出部３０、及び制御部４２に接続されている。また、制御部４２は、駆動部（モータ）１１に接続されている。
【００４６】
この構成では、ユーザ１１０が、装着部材１３を装着した指を、情報端末１００の背面側で動かすと、各位置検出部３０が、位置検出データａを情報処理部４０に出力する。情報処理部４０は、各位置検出データａを受け取ると、これらに基づいて、ユーザ１１０の指（装着部材１３）の位置を特定する。
【００４７】
また、情報処理部４０は、ユーザ１１０の指の位置を特定すると、特定した位置に応じて、ユーザオブジェクト１０２（図１参照）の位置を変更する。そして、情報処理部４０は、コンテンツデータ４１を参照し、ユーザオブジェクト１０２とコンテンツ内の仮想オブジェクト１０３とを連動させる処理を行ない、その処理内容が反映されたコンテンツの表示情報を表示データｅとして表示装置２０に出力する。
【００４８】
コンテンツデータ４１の具体例としては、ゲームプログラム、シミュレーションプログラムなどの、仮想空間を提供するアプリケーションプログラムのデータ、更にはＷｅｂサイトのデータが挙げられる。また、コンテンツデータ４１は、情報端末１００に備えられた記憶装置に格納されていても良いし、インターネットで接続された別の機器（コンピュータ）に格納されていても良い。
【００４９】
また、このとき、情報処理部４０は、ユーザオブジェクト１０２に仮想空間内で発生した力を算出し、算出した力を特定するデータｂ（以下「提示データｂ」と表記する。）を、制御部４２に出力する。この算出された力は、オブジェクトに発生した反発力等であり、ユーザに伝達すべき触力覚に相当する。
【００５０】
制御部４２は、提示データｂを受け取ると、提示データｂによって特定される触力覚がユーザ１１０に伝達されるように、各駆動部１１が出力すべき引張力を算出する。そして、制御部４２は、各駆動部１１に目的の引張力を発揮させる制御データｄを生成し、これを各駆動部１１に出力する。
【００５１】
具体的には、制御部４２は、電源回路（図示せず）を用いて、駆動部１１として機能するモータを駆動するためのパルス信号を生成し、これを制御データｄとして出力する。これにより、各駆動部（モータ）１１は、計算された引張力で伝達部材１２を引っ張り、ユーザ１１０の指先には、提示データｂによって特定される触力覚が提示される。
【００５２】
また、包装部材１４は伸縮性を有しているため、包装部材１４の弾性力が装着部材１３に付与され、その大きさが無視できない場合がある。この場合、制御部４２は、各駆動部１１が出力すべき引張力の算出において、包装部材１４による弾性力を考慮することもできる。具体的には、制御部４２は、包装部材１４の弾性力を算出し、算出した弾性力と提示データｂによって特定される触力覚とに基づいて、各駆動部１１が出力すべき引張力を算出する。また、この場合、弾性力は、包装部材１４の伸縮の程度によって変化するため、制御部４２は、装着部材１３の位置に応じて、包装部材１４の弾性力を算出するのが良い。
【００５３】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態１における情報端末１００及び触力覚提示装置１０の動作について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における情報端末１００の動作を示すフロー図である。なお、以下の説明においては、適宜図１〜図４を参酌する。
【００５４】
最初に、ユーザ１１０が、情報端末１００の背面の空間において、表示装置２０の画面上に表示されるコンテンツを操作しようと、指を動かすとする。これにより、図４に示したように、位置検出部３０それぞれは、位置検出データａを、情報処理部４０に出力する。
【００５５】
次に、図５に示すように、情報処理部４０は、出力されてきた位置検出データａに基づいて、各伝達部材１２の通し穴１６から装着部材１３までの長さを算出し、更に、算出された各伝達部材１２の長さに基づいて、ユーザ１１０の指の位置を特定する（Ｓ１０１）。また、情報処理部４０は、特定した位置に応じて、ユーザオブジェクト１０２（図１参照）の位置を変更する。
【００５６】
次に、情報処理部４０は、コンテンツデータ４１を参照し、ユーザオブジェクト１０２に仮想オブジェクト１０３を連動させる処理（コンテンツ連動処理）を実行する（ステップＳ１０２）。また、ステップＳ１０２では、情報処理部４０は、コンテンツ連動処理の処理内容が反映されたコンテンツの表示情報を、表示データｅとして表示装置２０出力する。更に、ステップＳ１０２では、情報処理部４０は、ユーザオブジェクト１０２に仮想空間内で発生した力を算出し、算出した力を特定する提示データｂを、制御部４２に出力する。
【００５７】
次に、制御部４２は、情報処理部４０から提示データｂを受け取ると、提示データｂで特定される提示力を提示する上で各駆動部１１が出力すべき引張力を算出する（ステップＳ１０３）。また、ステップＳ１０３では、制御部４２は、更に、各駆動部１１によって、算出された引張力が発生するように制御データｄを生成し、これを各駆動部１１に出力する。
【００５８】
ステップＳ１０３が実行されると、触力覚提示装置１０は、ユーザ１１０の指先に、装着部材１３を介して触力覚を提示する（ステップＳ１０４）。また、表示装置の画面１０１には、ステップＳ１０２で情報処理部４０が出力した表示データｅに基づいて、コンテンツ連動処理後のコンテンツが表示される（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０４とステップＳ１０５とは、同時に実行されても良い。
【００５９】
また、本実施の形態１においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、繰り返し実行される。よって、ユーザ１１０が、ある位置から別の位置までを指を動かした場合は、開始から終了までの間に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５は繰り返し実行されるので、その間、ユーザ１１０は、連続して、触力覚の提示を受けることができる。
【００６０】
ここで、図６を用いて、図５に示したステップＳ１０３（引張力の算出処理及び制御データの生成処理）について更に具体的に説明する。なお、図６においては、説明のため、包装部材１４の図示は省略している。
【００６１】
図６は、図５に示したステップＳ１０３を説明するための図である。図６に示すように、目的の提示力Ｆを提示するために必要となる各伝達部材１２の引張力を、それぞれ、τ１、τ２、τ３とすると、提示力Ｆは、基本的には、引張力τ１、τ２、及びτ３の合力に相当する。
【００６２】
そして、提示力Ｆが、外部から情報端末１００に向かう方向の力である場合には、提示力Ｆの方向は、引張力τ１〜τ３の合力の方向と一致する。しかし、図６に示すように、提示力Ｆが情報端末１００から離れる方向の力である場合には、伝達部材１２は、ワイヤであり、情報端末１００側へと引っ張る方向の力しか伝達できないため、触力覚の提示ができなくなる可能性がある。
【００６３】
そのため、本実施の形態１では、制御部４２は、上述したように、触力覚を提示しない場合において、予め、ユーザの指（装着部材１３）に一定の力を常に初期力Ｆ０として提示する。そして、制御部４２は、提示力Ｆが、情報端末１００から離れる方向の力である場合は、初期力Ｆ０を緩めることにより、情報端末１００から離れる方向への触力覚を提示している。
【００６４】
一般に、ヒトの触感覚には、その時間特性として、順応と呼ばれる現象がある。順応は、ヒトに一定の刺激を提示し続けると、刺激に対する感度が低下する現象である。つまり、ヒトの皮膚は、圧力に対してきわめて順応しやすく、指輪及び腕時計を装着した場合、その装着感は失われやすい。
【００６５】
また、重力に対しても同様であり、ヒトは、普段、その力を意識することはない。例えば、電車に乗っている際の加速時又は減速時において、ヒトには、その慣性力と重力との合力が力として加わっているが、電車に乗っているヒトは、合力を感じず、移動方向への慣性力のみを感じる。
【００６６】
このように、本実施の形態１では、ヒトの順応性が利用され、初期力Ｆ０を増加又は減少させることによって、情報端末１００に向かう方向の触力覚と離れる方向の触力覚との提示が可能となっている。よって、制御部４２は、初期力Ｆ０の増加分又は減少分を算出し、更に、算出した値を用いて、引張力τ１、τ２、及びτ３を算出する。
【００６７】
また、上述したように、包装部材１４の弾性力が装着部材１３に付与され、その大きさが無視できない場合は、制御部４２は、装着部材１３の位置に応じて、包装部材１４の弾性力を算出する。そして、制御部４２は、算出した弾性力と、提示すべき提示力とに基づいて、初期力Ｆ０の増加分又は減少分を算出する。つまり、この場合においては、制御部４２は、引張力τ１、τ２、及びτ３の算出において、算出した弾性力も考慮する。
【００６８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における、触力覚提示装置及び情報端末について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態２における触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【００６９】
まず、図７に示すように、本実施の形態２における情報端末１２０は、触力覚提示装置に備えられる包装部材の構成の点で、図１及び図２に示した実施の形態１における情報端末１００と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７０】
本実施の形態２においては、包装部材は、伝達部材１２であるワイヤ毎に、対応するワイヤを個別に包装する個別包装部５２〜５４を備えている。言い換えると、図７に示すように、包装部材は、個別包装部５２〜５４によって構成されている。
【００７１】
また、個別包装部５２〜５４それぞれは、伸縮可能に形成された筒状の部材によって形成されている。この筒状の部材の具体例としては、伸縮性を有する網で形成されたチューブ、樹脂で形成されたチューブ、蛇腹構造を有するチューブ等が挙げられる。
【００７２】
このように、本実施の形態２では、伝達部材１２として機能するワイヤそれぞれは、個別包装部５２〜５４によって、個別に包装されている。このため、本実施の形態２においても、ユーザ１１０が、動作中の伝達部材１２に誤って触れてしまう事態や、伝達部材１２同士が絡まってしまう事態の発生が抑制されるので、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上が図られる。
【００７３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における、触力覚提示装置及び情報端末について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態３における触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。
【００７４】
まず、図８に示すように、本実施の形態３における情報端末１３０も、実施の形態２における情報端末１１０と同様に、触力覚提示装置に備えられる包装部材の構成の点で、図１及び図２に示した実施の形態１における情報端末１００と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７５】
まず、本実施の形態３では、伝達部材１２として機能するワイヤの数は４本である。また、包装部材６０は、各伝達部材１２を個別に包装する個別包装部６１〜６４に加えて、面状の接続部６６〜６８を備えている。面状の接続部６６〜６８は、それぞれ、伸縮可能に形成され、互いに隣接する２つの個別包装部の間を接続している。
【００７６】
また、本実施の形態３では、伝達部材１２が４本であるので、互いに隣接する２つの個別包装部の間は４つ存在するが、面状の接続部６６〜６８は、この４つの個別包装部間のうち、一つの個別包装部間を除いて、各個別包装部間に設けられている。また、本実施の形態３においては、実施の形態１及び２と異なり、装着部材６５は、リング状を呈しておらず、面状の接続部６６〜６８と一体的に形成されている。
【００７７】
ここで、本実施の形態３における包装部材６０の構成について更に具体的に説明する。まず、面状の接続部６６〜６８は、ユーザ１１０に最も近い位置にある、個別包装部６２と個別包装部６３との間以外に設けられている。これは、ユーザ１１０による装着部材６５の装着を容易にするためである。
【００７８】
また、本実施の形態３では、包装部材６０は、面状の部材に、各個別包装部となる短冊状の部材を取り付けることによって、構築することができる。この場合、個別包装部６１〜６４は、面状の部材の一部分と短冊上の部材とで構築されることになる。なお、本実施の形態３において、一部又は全部の個別包装部として、図７に示した円筒状の個別包装部が用いられても良い。この場合、円筒状の個別包装部が、面状の部材に取り付けられる。
【００７９】
また、面状の部材及び短冊状の部材の形成材料としては、実施の形態１で述べた、樹脂フィルム、ゴムフィルム、布、網等が挙げられる。更に、樹脂フィルム、ゴムフィルム、又は布が用いられる場合は、部材は一様でなくても良く、例えば、複数の孔を有していたり、厚みが場所によって異なっていたり、しても良い。
【００８０】
更に、本実施の形態３においては、面状の部材の一部分が、装着部材６５として機能することになる。但し、操作性の向上のため、装着部材６５となる部分には、板状の補強材等が貼り付けられているのが好ましい。また、このとき、補強材が、指を挿入可能なリング状の部分を有していても良い。
【００８１】
更に、図８の例では、包装部材６０は、各伝達部材１２に平行な辺を有する多面体となるように構成されているが、本実施の形態３は、この態様に限定されるものではない。図９は、本発明の実施の形態３における触力覚提示装置及び情報端末の他の例を示す斜視図である。
【００８２】
図９の例では、包装部材７０は、図８に示した多面体ではなく、ユーザ１１０の手全体を覆う袋状に形成されている。但し、図９の例においても、包装部材７０は、個別包装部７１〜７４を備えており、各伝達部材１２は個別に包装されている。図９の例によれば、包装部材７０の形状を自由に設定できる。
【００８３】
このように、本実施の形態３では、伝達部材１２として機能するワイヤとワイヤとの間にも包装部材が介在する。このため、本実施の形態３によれば、よりいっそう、ユーザ１１０が、動作中の伝達部材１２に誤って触れてしまう事態や、伝達部材１２同士が絡まってしまう事態の発生が抑制される。本実施の形態３においても、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上が図られる。
【００８４】
（実施の形態４）
次に、本実施の形態４における、触力覚提示装置及び情報端末について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。図１０は、本発明の実施の形態４における触力覚提示装置及び情報端末の底面側からの外観構成を示す斜視図である。
【００８５】
図１０に示すように、本実施の形態４における情報端末１４０は、実施の形態３における情報端末１３０と同様に、個別包装部８１〜８４と面状の接続部８６〜８８とを有する包装部材８０を備えている。
【００８６】
但し、本実施の形態４では、情報端末１４０は、駆動部、位置検出部、情報処理部、及び制御部（図３参照）を搭載している本体部分１４０ａと、表示装置を搭載している表示部分１４０ｂとで構成されており、この点で実施の形態３と異なっている。
【００８７】
そして、この構成により、本体部分１４０ａの向きと表示部分１４０ｂの向きとを異ならせることができる。よって、図８に示した情報端末１３０では、本体部分を立てて、その背面側でユーザ１１０が操作を行なう構成となっていたのに対して、本実施の形態４では、本体部分１４ａを寝かせ、その底面側でユーザ１１０が操作を行なう構成となっている。
【００８８】
具体的には、情報端末１４０では、ユーザ１１０は、本体部分１４０の底面側に設けられた包装部材８０と板状の装着部材８５とで囲まれた空間に手を入れ、手のひらを装着部材８５に密着させる。この場合、ユーザ１１０は、手全体で触力覚を感じることができる。また、情報端末１４０は、この構成により、自動車の操作系としての利用が可能となる。この点について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００８９】
図１１は、本発明の実施の形態４における情報端末を車載用に用いる場合の構成の一例を示す斜視図である。図１２は、情報端末が車載用に用いられた場合に表示装置によって表示される画面の一例を示す図である。
【００９０】
図１１の例では、情報端末１４０は、自動車の運転席のダッシュボードに搭載できるように構成されている。具体的には、情報端末１４０において、本体部分１４０ａは、ダッシュボードに予め設けられているスペースに嵌め込める形状とされている。また、本体部分４０ａには、ユーザが手を入れて操作できるように空間８９が形成されている。
【００９１】
また、図１１の例では、情報端末１４０は、例えば、運転席の周囲のコントローラとして利用される。具体的には、図１１の例では、情報端末１４０の画面１０１には、カーナビゲーション、オーディオ、エアコン、ハザードランプ等を操作するための、切替スイッチ、レバー、ボリュームスイッチ等がオブジェクトとして表示される。ユーザは、装着部材８５によって、これらのオブジェクトを操作することができ、この場合、情報端末１４０は、ユーザに対して、これらのスイッチ等を操作したことの感覚を触力覚としてフィードバックする。
【００９２】
また、自動車が、周囲の障害物を検知するために、例えば、レーザ、電波、画像等によって障害物を検知する障害物検知装置を搭載している場合は、情報端末１４０は、図１２に示すように、周囲の状況を模した仮想空間を、画面１０１に表示することもできる。図１２は、自動車を縦列駐車させようとしている状況を示している。図１２の例では、情報端末１４０は、自車を表すオブジェクト１０４と、自車の周囲に存在する物体（例えば縁石、白線等）を示すオブジェクト１０５とを、仮想空間内に配置し、これらも画面１０２に表示させる。
【００９３】
そして、図１１及び図１２の例では、ユーザ１１０が、装着部材８５の上に手を載せて、装着部材８５を下向きに押し下げたり、横に動かしたり、回転させたりすると、それに合せて、自車を表すオブジェクト１０４も移動するようになっている。
【００９４】
従って、図１２に示す状態において、ユーザ１１０が、装着部材８５を操作して、自車のオブジェクト１０４を操作し、それが、オブジェクト１０５に衝突等した場合は、ユーザ１１０の手には、それを表す触力覚が提示される。このため、図１１に示す情報端末１４０を用いれば、ユーザ１１０は、触力覚によって、予め、自車の状況を確認することができるので、不慮の事故が回避されることになる。
【００９５】
また、図１１に示す情報端末１４０は、その他に、カーナビゲーションの地図上に表示されている建物等を示すオブジェクトを画面１０１に表示し、目的の建物等の位置を触力覚によって提示することもできる。更に、情報端末１４０は、タイヤコンディションといった自動車の状況、運転手の状況、運転席以外に乗車しているヒトの状況等を、触力覚によって提示することもできる。
【００９６】
また、本実施の形態４における情報端末１４０は、自動車の運転操作にも用いることができる。図１３は、本発明の実施の形態４における情報端末を操作系に用いた自動車の一例を示す斜視図である。
【００９７】
図１３の例では、自動車２００は、小型のパーソナルモビリティであり、情報端末１４０をコントローラとして備えている。ユーザは、装着部材（図１０及び図１１参照）の上に手を載せて、装着部材を下向きに押し下げたり、横に動かしたり、回転させたりすることで、自動車２００を運転することができる。
【００９８】
また、図１３に示す例において、自動車２００が、上述した障害物検知装置を搭載している場合は、情報端末１４０は、障害物検知装置によって障害物が検知されると、ユーザに、検知された障害物の存在を触力覚の提示によって知らせることができる。
【００９９】
例えば、上述の図１２に示したように、ユーザが縦列駐車しようとする場合では、自動車２００が縁石に近づくと、ユーザに縁石の存在が触力覚によって提示されることになる。また、自動車２００が自動運転機能を備えている場合は、ユーザは、装着部材８５（図１０及び図１１参照）の上に手を載せておくだけで、自動車の周りの状況を力覚によって把握することが可能になる。情報端末装置１４０は、ユーザが自動車２００の中で、会話、風景を楽しむことを阻害することはない。
【０１００】
なお、図１０〜図１３の例では、表示部分１４０ｂは、本体部分１４０ａに取り付けられているが、本実施の形態４は、この例に限定されることはない。本実施の形態４において、表示部分１４０ｂは、本体部分１４０ａから分離されていても良い。この場合、表示部分１４０ｂは、画面をフロントガラスに映し出すタイプの表示装置によって構成されていても良い。
【０１０１】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における、触力覚提示装置及び情報端末について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４は、本発明の実施の形態４における触力覚提示装置及び情報端末の背面側からの外観構成を示す斜視図である。図１５は、本発明の実施の形態４における触力覚提示装置及び情報端末の側面図である。
【０１０２】
図１４及び図１５に示すように、本実施の形態５における情報端末１５０は、第１の本体部分１５０ａと、第２の本体部分１５０ｂと、表示部分１４０ｃとを備えている。また、ユーザが装着する装着部材９５は、第１の本体部分１５０ａから伸びる４本の伝達部材１２と、第２の本体部分１５０ｂから伸びる４本の伝達部材１２とに連結されている。なお、図１４及び図１５には図示していないが、第１の本体部分１５０ａと第２の本体部分１５０ｂとには、両者の位置関係が変わらないように両者を保持するフレームが設けられている。
【０１０３】
具体的には、図１４及び図１５に示すように、装着部材９５は、ユーザの手を挿入可能な箱状に形成されている。そして、装着部材９５の８つの頂点のうち、上側の４つの頂点が、上側に位置する第１の本体部分１５０ａから伸びる４本の伝達部材１２に連結されている。また、下側の４つの頂点が、下側に位置する第２の本体部分１５０ｂから伸びる４本の伝達部材１２に連結されている。
【０１０４】
つまり、図１４及び図１５の例では、伝達部材１２は、装着部材９５の各頂点から対応する本体部分の一方の面へ向かって、装着部材９５を引張している。このため、情報端末１５０によれば、ユーザが手を並進運動させる場合と、回転運動させる場合とに対して、触力覚をフィードバックすることが可能である。
【０１０５】
また、図１４及び図１５の例では、包装部材９０は、ユーザ側に位置する４本の伝達部材１２のみを包装するように形成されている。これは、装着部材９５の構成上、ユーザ側の反対に位置する４本の伝達部材１２に、ユーザが接触する可能性は極めて低いからである。なお、包装部材９０の構成は、特に限定されるものではない。図１４及び図１５の例では、包装部材９０は、実施の形態１と同様に形成されている。
【０１０６】
（変形例）
ここで、実施の形態１〜５の変形例について説明する。上述した実施の形態１〜５では、伝達部材として、ワイヤが用いられているが、本発明では、伝達部材１２はワイヤに限定されるものではない。伝達部材としては、例えば、伸縮によって力を伝達可能な棒状の部材を用いることもできる。
【０１０７】
また、本発明では、包装部材は、環境に依存して形状が変化する材料によって形成されていても良い。このような包装部材の具体例としては、加熱されると元の形状に復元する形状記憶合金の部材が埋め込まれたものが挙げられる。このような包装部材を用いた場合は、温度に応じて包装部材の形状を変化させることができるため、ユーザに環境に関する情報を提示することができる。
【０１０８】
また、上述の実施の形態１では、包装部材１４は、３本の伝達部材１２を一括して包装しているが、例えば、２本の伝達部材１２のみを一括して包装していても良い。但し、この場合、残りの伝達部材１２は、図７〜図９に示した個別包装部によって包装されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上のように、本発明によれば、触力覚の提示において、安全性及びユーザビリティの向上を図ることができる。本発明は、触力覚の提示が求められる各種分野、例えば、コンピュータインタフェース、各種シミュレーション、ゲーム等に有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  触力覚提示装置
１１  駆動部
１２  伝達部材
１３  装着部材
１４  包装部材
１５  プーリ
１６  通し穴
２０  表示装置
３０  位置検出部
３１  仮想タッチパネル
３２  仮想キーボード
４０  情報処理部
４１  コンテンツデータ
４２  制御部
５０  カバー
５１  筐体
５２、５３、５４  個別包装部
６０  包装部材
６１、６２、６３、６４  個別包装部
６５  装着部材
６６、６７、６８  面状の接続部
７０  包装部材
７１、７２、７３、７４  個別包装部
８０  包装部材
８１、８２、８３、８４  個別包装部
８５  装着部材
１００  情報端末（実施の形態１）
１０１  画面
１０２  ユーザオブジェクト
１０３  仮想オブジェクト
１１０  ユーザ
１２０  情報端末（実施の形態２）
１３０  情報端末（実施の形態３）
１４０  情報端末（実施の形態４）
１４０ａ  本体部分
１４０ｂ  表示部分
１５０  情報端末（実施の形態５）
１５０ａ  第１の本体部分
１５０ｂ  第２の本体部分
１５０ｃ  表示部分
ａ  位置検出データ
ｂ  提示データ
ｄ  制御データ 
ｅ  表示データ
【図１】
2015215883.tif 000003
【図２】
2015215883.tif 000004
【図３】
2015215883.tif 000005
【図４】
2015215883.tif 000006
【図５】
2015215883.tif 000007
【図６】
2015215883.tif 000008
【図７】
2015215883.tif 000009
【図８】
2015215883.tif 000010
【図９】
2015215883.tif 000011
【図１０】
2015215883.tif 000012
【図１１】
2015215883.tif 000013
【図１２】
2015215883.tif 000014
【図１３】
2015215883.tif 000015
【図１４】
2015215883.tif 000016
【図１５】
2015215883.tif 000017
【図１６】
2015215883.tif 000018