(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、
前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々を交流電圧信号源または基準電圧源に接続するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を制御するための制御部とを備え、
前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割しており、
前記制御部は、前記２以上のグループのうちの一つのグループについて、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の状態を、前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態へ、又は前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態へ変化させる動作を行い、前記動作をグループ毎に逐次行うことを特徴とする、
触覚提示装置。
【請求項２】
前記交流電圧信号源、前記基準電圧源及び前記スイッチング回路を含む電極駆動回路を更に備え、
外部から入力された対象領域を前記制御部が前記電極駆動回路に与え、
前記対象領域に該当する前記Ｘ電極に対して前記電極駆動回路が第１の周波数の電圧信号を印加し、
前記対象領域に該当する前記Ｙ電極に対して前記電極駆動回路が第２の周波数の電圧信号を印加し、
前記第１および第２の周波数の差の絶対値によって前記対象領域に電気的なうなり振動を発生させ、
前記電気的なうなりに起因する静電気力によってテクスチャ感を提示することを特徴とする、
請求項１に記載の触覚提示装置。
【請求項３】
前記対象領域以外の領域で不要な触覚を提示しないことを特徴とする、
請求項２に記載の触覚提示装置。
【請求項４】
前記対象領域に該当しない前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極を前記基準電圧源に接続し、
前記対象領域に該当する前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の状態をグループ別に異なったタイミングで変化させることを特徴とする、
請求項３に記載の触覚提示装置。
【請求項５】
前記対象領域に不要な触覚を提示しないことを特徴とする、
請求項２乃至４のいずれか一に記載の触覚提示装置。
【請求項６】
前記対象領域に該当する前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の前記交流電圧信号源との接続を開放するタイミングをグループ別に異ならせることを特徴とする、
請求項５に記載の触覚提示装置。
【請求項７】
隣接した前記Ｘ電極同士及び隣接した前記Ｙ電極同士が異なるグループに属するようにしてあることを特徴とする、
請求項１乃至６のいずれか一に記載の触覚提示装置。
【請求項８】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、
前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々を交流電圧信号源あるいは基準電圧源のいずれかに選択的に接続するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を制御するための制御部とを備えた触覚提示装置の駆動方法であって、
前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、
前記制御部は、前記２以上のグループのうちの一つのグループについて、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の状態を、前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態へ、又は前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態へ変化させる動作を行い、前記動作をグループ毎に逐次行うことを特徴とする、
触覚提示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々の状態を、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源に接続した状態か、フローティングにした状態かどちらか一方に変化させることを特徴とする、
請求項８に記載の駆動方法。
【請求項１０】
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々の状態を、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源に接続した状態となった後、フローティングにした状態となり、その後、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源に接続した状態となるように変化させることを特徴とする、
請求項９に記載の駆動方法。
【請求項１１】
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の分割を、隣接した前記Ｘ電極同士及び隣接した前記Ｙ電極同士が異なるグループに属するように行うことを特徴とする、
請求項８乃至１０のいずれか一に記載の駆動方法。
【請求項１２】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、
前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々と交流電圧信号源との間並びに前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々と基準電圧源との間の電気的接続をオンオフするスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を制御するための制御部と、を備え、
前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割しており、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々は、グループ別に異なったタイミングで、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源のどちらか一方と接続された第１の状態と、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源のどちらにも接続されていない第２の状態とをとり、
前記制御部は、異なるグループに属する隣接する前記Ｘ電極同士、及び異なるグループに属する隣接する前記Ｙ電極同士において、互いの前記第２の状態の期間が一部重なるか、又は重ならないように、前記スイッチング回路を制御すること、
を特徴とする触覚提示装置。
【請求項１３】
支持基板と、
前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、
前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々と交流電圧信号源との間並びに前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々と基準電圧源との間の電気的接続をオンオフするスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を制御するための制御部と、を備え、
前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割しており、
前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々は、グループ別に異なったタイミングで、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源のどちらか一方と接続された第１の状態と、前記交流電圧信号源または前記基準電圧源のどちらにも接続されていない第２の状態とをとり、
異なるグループに属する隣接する前記Ｘ電極同士、及び異なるグループに属する隣接する前記Ｙ電極同士において、互いの前記第２の状態の期間が重なる期間の長さをＴＩとし、前記第２の状態の期間の長さをＴＨとする時、
０≦ＴＩ＜ＴＨ
を満たす事を特徴とする触覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気により人体に触覚を提示する触覚提示装置及び触覚提示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術は、静電気による引力の振動により人体に触覚を提示し、かつ局在的な触覚提示が可能な触覚提示技術である。非特許文献１には、このような触覚提示技術が開示されている。具体的には、触覚提示装置は、矩形状の支持基板の長辺と平行にＸ電極を設置し、短辺と平行にＹ電極を設置しており、Ｘ電極に第１の交流電圧信号源より１０００Ｈｚを印加し、Ｙ電極に第２の交流電圧信号源より１２４０Ｈｚの交流電圧信号を印加する。この結果、交流電圧信号を印加した電極同士が交差する領域にテクスチャ感が提示される。このテクスチャ感が提示される領域を対象領域とする。対象領域では、２４０Ｈｚの電気的なうなり振動が発生する。対象領域の表面上で使用者が指等をスライドさせると、うなり振動に起因した静電気力が皮膚と対象領域の表面との間に摩擦力を生じる。使用者はこの摩擦力をテクスチャ感として知覚することができる。
【０００３】
このとき、Ｘ電極又はＹ電極のどちらか片方のみ交流電圧信号が印加される領域（以下、単信号領域と言う）では、テクスチャ感は提示されない。これは、単信号領域で発生する振動の周波数が、人がテクスチャ感として知覚できる周波数帯から外れているためである。以上の性質により、従来技術は、対象領域にのみテクスチャ感を提示させる、即ち局在的な触覚提示が可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】H. Haga et al., "Electrostatic Tactile Display Using Beat Phenomenon of Voltage Waveforms," SID 2014 Digest, pp. 624-626 (2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願の発明者は、非特許文献１を参考にして触覚提示装置の試作機を製作した。図１は、従来技術を参考に試作した触覚提示装置１の構成を示す説明図である。矩形状の支持基板２の長辺と平行に複数のＸ電極３が配置され、短辺と平行に複数のＹ電極４が配置されている。一部のＸ電極３に第１の交流電圧信号源５より１０００Ｈｚが印加され、一部のＹ電極４に第２の交流電圧信号源６より１２４０Ｈｚの交流電圧信号が印加される。図中にハッチングで示した対象領域１０は、交流電圧信号を印加された電極同士が交差する領域である。対象領域１０では、２４０Ｈｚの電気的なうなり振動が発生し、テクスチャ感が提示される。また、図中に破線で囲んで示した単信号領域１１は、交差するＸ電極３又はＹ電極４のどちらか片方のみに交流電圧信号が印加される領域である。単信号領域１１では、テクスチャ感は提示されない。
【０００６】
触覚提示装置１は、交流電圧信号が印加される電極を変更することで、対象領域の位置を変化させることができる。更に、動画のように連続的に対象領域を移動させることも可能となる。また、支持基板２、Ｘ電極３及びＹ電極４は透明であるので、触覚提示装置１は視覚ディスプレイと重ね合わせて用いることができる。これにより、視覚ディスプレイで表示した画像に対応した触覚を提示する装置を構成することができる。
【０００７】
図２は、視覚ディスプレイで表示したオブジェクト及び対象領域が移動する様子を示す説明図である。図２の上段の図は、視覚ディスプレイに表示された画像に含まれるオブジェクトが、画像のＮフレームを起点にＮ＋１フレーム、Ｎ＋２フレームと移動する様子を図示したものである。下段の図は、テクスチャ感を提示する対象領域が上段のオブジェクトの位置に応じて移動する様子を図示したものである。ここで、Ｎは自然数であり、ＮフレームはＮ番目に表示されるフレームである。Ｎフレーム中のオブジェクト２０ａの位置に対応する対象領域は２１ａである。触覚提示装置を平面視した場合、対象領域と重なる位置のＸ電極３及びＹ電極４に交流電圧信号が印加され、その他のＸ電極３及びＹ電極４はグランドと接続されている。視覚ディスプレイに表示された画像がＮフレームから次のＮ＋１フレームへ遷移するとき、Ｎ＋１フレームのオブジェクト２０ｂの位置に応じて、対象領域２１ｂに該当するＸ電極３及びＹ電極４に交流電圧信号が印加され、その他のＸ電極３及びＹ電極４はグランドに接続される。次に画像がＮ＋１フレームからＮ＋２フレームへ遷移するときも、同様に、Ｎ＋２フレームのオブジェクト２０ｃの位置に応じて、対象領域２１ｃに該当するＸ電極３及びＹ電極４に交流電圧信号が印加され、その他のＸ電極３及びＹ電極４はグランドに接続される。以上の動作を繰り返すことで、視覚ディスプレイで表示するオブジェクトが連続的に移動する場合でも、オブジェクトの位置に応じて対象領域を移動させることができる。
【０００８】
しかし、触覚提示装置１で対象領域が移動する際に、（１）単信号領域に不要なテクスチャ感が提示されることと、（２）対象領域のテクスチャ感が途切れることという二つの課題を本願の発明者は見出した。対象領域が静止している場合は、単信号領域にはテクスチャ感は提示されない。しかし、動画のように対象領域が連続的に移動する場合は、単信号領域であってもテクスチャ感が提示される。即ち、対象領域以外の領域に不要な触覚が提示され、従来技術が持つ「触覚の局在化」という特徴が損なわれる。また、対象領域が移動する際に対象領域のテクスチャ感が途切れることで、使用者は違和感を感じることになる。即ち、対象領域には、テクスチャ感が途切れるという不要な触覚が提示される。
【０００９】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、不要な触覚が提示されず、対象領域に途切れなくテクスチャ感を提示し続けられる触覚提示装置及び触覚提示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る触覚提示装置は、支持基板と、前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々を交流電圧信号源または基準電圧源に接続するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御するための制御部とを備え、前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割しており、前記制御部は、前記２以上のグループのうちの一つのグループについて、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の状態を、前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態へ、又は前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態へ変化させる動作を行い、前記動作をグループ毎に逐次行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る触覚提示装置の駆動方法は、支持基板と、前記支持基板上に配置された複数のＸ電極と、前記支持基板上に配置され、かつ前記Ｘ電極と互いに絶縁されている複数のＹ電極と、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の夫々を交流電圧信号源あるいは基準電圧源のいずれかに選択的に接続するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御するための制御部とを備えた触覚提示装置の駆動方法であって、前記Ｘ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記Ｙ電極を少なくとも２以上のグループに分割し、前記制御部は、前記２以上のグループのうちの一つのグループについて、前記Ｘ電極及び前記Ｙ電極の状態を、前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態へ、又は前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源のどちらにも接続されていない状態から前記交流電圧信号源若しくは前記基準電圧源に接続された状態へ変化させる動作を行い、前記動作をグループ毎に逐次行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、触覚提示装置における複数のＸ電極及びＹ電極を複数にグループ分けしておく。触覚提示装置は、テクスチャ感を提示する対象領域が移動する際に、一のグループに属する各電極をフローティング状態にし、一定時間フローティング状態を保持した後に、移動後の対象領域に対応するように、各電極を交流電圧信号源又はグランドのいずれかに接続する。触覚提示装置は、次に、他の一のグループに属する各電極をフローティング状態とする。触覚提示装置は、以上の動作をグループ毎に逐次的に実行することで対象領域を移動させる。
【００１３】
以上の触覚提示装置の駆動方法を用いることで、グループ分割数に応じて同時にフローティング状態になる電極数が分割される。これにより、フローティング状態の影響を同時に受ける面積が減少し、また、容量結合によりフローティング状態になった電極に印加される電圧はゼロにならない。このため、不要な触覚が提示されず、対象領域にテクスチャ感が提示され続けるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、触覚提示装置において、テクスチャ感を提示する対象領域が移動する際に、不要な触覚を提示しない。また対象領域で途切れなくテクスチャ感を提示し続けることが可能な触覚提示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術を参考に試作した触覚提示装置の構成を示す説明図である。
【図２】視覚ディスプレイで表示したオブジェクト及び対象領域が移動する様子を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。
【図４】図３における全てのＸ電極及びＹ電極を四個のグループに振り分けた例を示す図表である。
【図５】図３におけるＸ電極駆動回路の構成を示した説明図である。
【図６】図３におけるＹ電極駆動回路の構成を示した説明図である。
【図７Ａ】触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際の触覚提示装置の動作を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際の触覚提示装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】スイッチング素子の状態、並びに制御信号線が伝送する信号の状態を示したタイムチャートである。
【図９】触覚提示装置の触覚提示面において、テクスチャ感を提示する領域がＮフレームの対象領域からＮ＋１フレームの対象領域へ移動する例を示した説明図である。
【図１０】図９に示す例においてＸ電極及びＹ電極を四個のグループに分割してある状態を示す図表である。
【図１１】図９に示すフレームの遷移において、不要な触覚が提示される場合の駆動方法によってＸ電極に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図１２】図９に示すフレームの遷移において、不要な触覚が提示される場合の駆動方法によってＹ電極に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図１３】Ｎフレームの対象領域とＮ＋１フレームの対象領域とが重なる領域において、不要な触覚が提示される場合の駆動方法を用いたときに観測される表面電位の波形を示す説明図である。
【図１４】図９に示すフレームの遷移において、本実施形態に係る駆動方法によってＸ電極に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図１５】図９に示すフレームの遷移において、本実施の形態に係る駆動方法によってＹ電極に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図１６】第１の実施形態に係る駆動方法を用いた場合に観測される対象領域上の表面電位の波形を示す説明図である。
【図１７】第２の実施形態に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。
【図１８】図１７における電極駆動回路の構成を示した説明図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るＸ電極及びＹ電極の構成を示す説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。
【図２１】触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際にグループｍに属する電極とグループｍ＋１に属する電極とに印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。
【図２３】触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際にＸ電極に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。図３に示すように、触覚提示装置１００は矩形状の支持基板１０１を備えている。支持基板１０１上には、支持基板１０１の長辺に平行に複数の線状のＸ電極１０３が並列に配置されている。また、支持基板１０１の短辺に平行に複数の線状のＹ電極１０４が並列に配置されている。複数のＹ電極１０４は、複数のＸ電極１０３と絶縁されている。また、複数のＸ電極１０３と複数のＹ電極１０４とは互いに交差している。各Ｘ電極１０３にはＸ電極駆動回路１０５が接続されており、各Ｙ電極１０４にはＹ電極駆動回路１０６が接続されている。Ｘ電極駆動回路１０５及びＹ電極駆動回路１０６には、制御部１０７が接続されている。制御部１０７は、プロセッサ及びメモリを含んで構成されている。第１の実施形態では、一例として、Ｘ電極１０３の数は３２、Ｙ電極１０４の数は４２とする。図３中では、夫々のＸ電極１０３にＸ０、Ｘ１、・・・、Ｘ３１を付し、夫々のＹ電極１０４にＹ０、Ｙ１、・・・、Ｙ４１を付している。Ｘ電極１０３の数及びＹ電極１０４の数はその他の数であってもよい。また、Ｘ電極１０３同士のピッチ及びＹ電極１０４同士のピッチは５ｍｍ以下とする。触覚提示装置１００の表面に、触覚のフレームが提示され、フレームの一部がテクスチャ感を提示する対象領域になる。
【００１７】
触覚提示装置１００では、全てのＸ電極１０３及びＹ電極１０４は、複数のグループに振り分けられている。振り分けるグループ数をＭと定義すると、Ｍは最低２で、上限は定めないとする。ただし、Ｍが小さいと不要な触覚の低減効果が弱くなり、またＭが大きくなるほどフレームの遷移期間が長くなるため、対象領域の滑らかな移動に支障が出る恐れがある。本発明を適用した触覚提示装置を用いた実験では、Ｍ＝４で十分な効果を確認できたため、第１の実施形態でもＭ＝４とする。また、本実施形態では、Ｘ電極１０３及びＹ電極１０４は、互いに隣接した電極同士が異なるグループに属するように振り分けられている。
【００１８】
図４は、図３における全てのＸ電極１０３及びＹ電極１０４を四個のグループに振り分けた例を示す図表である。複数のＸ電極１０３の内、Ｘ電極Ｘ０はグループ１に属し、Ｘ電極Ｘ１はグループ２に属し、Ｘ電極Ｘ２はグループ３に属し、Ｘ電極Ｘ３はグループ４に属し、Ｘ電極Ｘ４はグループ１に属し、以下、各Ｘ電極１０３がグループ１〜４の何れかに順に属するようになっている。また、複数のＹ電極１０４の内、Ｙ電極Ｙ０はグループ１に属し、Ｙ電極Ｙ１はグループ２に属し、Ｙ電極Ｙ２はグループ３に属し、Ｙ電極Ｙ３はグループ４に属し、Ｙ電極Ｙ４はグループ１に属し、以下、各Ｙ電極１０４がグループ１〜４の何れかに順に属するようになっている。即ち、互いに隣接した電極同士が異なるグループに属するように、複数のＸ電極１０３及びＹ電極１０４が振り分けられている。また、複数のＸ電極１０３及びＹ電極１０４は、各グループに属した電極の数が可及的に均等になるように振り分けられていることが望ましい。
【００１９】
図５は、図３におけるＸ電極駆動回路１０５の構成を示した説明図である。Ｘ電極駆動回路１０５には、第１の交流電圧信号源１１０、各Ｘ電極１０３に接続するための複数の出力端子１１１、及び各出力端子１１１に接続したスイッチング回路１１２が含まれている。図中には、各出力端子１１１に、接続するＸ電極１０３を示す符号（Ｘ０，Ｘ１，…，Ｘ３１）を付している。各スイッチング回路１１２は、出力端子１１１を第１の交流電圧信号源１１０と接続するためのスイッチング素子１１３、及び出力端子１１１をグランドと接続するためのスイッチング素子１１４を有している。スイッチング素子１１３及び１１４は、制御部１０７からの制御信号を受けて導通又は開放いずれかの状態になる。制御部１０７は、外部から入力された対象領域を特定する情報に対応するように、各スイッチング素子１１３及び１１４が開放状態あるいは導通状態になるように制御信号を送る。また、制御部１０７と各スイッチング回路１１２との間には、制御部１０７からスイッチング素子１１３へ制御信号を送るための制御信号線１１５と、制御部１０７からスイッチング素子１１４へ制御信号を送るための制御信号線１１６とが接続されている。スイッチング素子１１３が導通した場合は、Ｘ電極１０３は第１の交流電圧信号源１１０に接続され、交流電圧信号が印加される。スイッチング素子１１４が導通した場合は、Ｘ電極１０３はグランドに接続される。
【００２０】
図６は、図３におけるＹ電極駆動回路１０６の構成を示した説明図である。Ｙ電極駆動回路１０６には、Ｘ電極駆動回路１０５における第１の交流電圧信号源１１０の代わりに、第２の交流電圧信号源１２０が含まれており、それ以外の構造はＸ電極駆動回路１０５と同様である。スイッチング素子１１３が導通した場合は、Ｙ電極１０４は第２の交流電圧信号源１２０に接続され、交流電圧信号が印加される。スイッチング素子１１４が導通した場合は、Ｙ電極１０４はグランドに接続される。第１の交流電圧信号源１１０の周波数ｆ１および第２の交流電圧信号源１２０の周波数ｆ２は、共に５００Hz以上、かつ互いの周波数の差は１０Hz以上、１０００Hz未満とする。周波数ｆ１及びｆ２は、どちらか片方の交流電圧信号のみではテクスチャ感が提示されず、しかも周波数ｆ１及びｆ２によるうなりによってテクスチャ感が提示される条件を満たしている。
【００２１】
なお、スイッチング素子１１４の一方のノードがグランドに接続される例を説明したが、当該ノードの接続先はグランドに限定されるものではない。例えば、当該ノードは０ボルト以外の直流電圧源に接続されてもよく、第３の交流電圧信号源に接続されてもよい。第３の交流電圧信号源が生じる交流電圧信号は、単独ではテクスチャ感を提示せず、また第１の交流電圧信号又は第２の交流電圧信号とうなりを生じてもテクスチャ感を提示することは無いものとする。これら０ボルトの直流電圧源であるグランド、０ボルト以外の直流電圧源、及び第３の交流電圧信号源は、基準電圧源ということができる。つまり、当該ノードを基準電圧源に接続した構成は本発明に含まれる。
【００２２】
次に、触覚提示装置１００の動作について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際の触覚提示装置１００の動作を示すフローチャートである。ここで、Ｎは自然数であり、Ｎフレームは、触覚提示装置１００が順次提示する触覚のフレームの内でＮ番目のフレームである。触覚提示装置１００の処理は、図７Ａ中の（Ｚ）から図７Ｂ中の（Ｚ）へ継続する。図７Ａ及び図７Ｂには、グループ数Ｍ＝４の場合のフローチャートを示している。
【００２３】
以下、図７Ａおよび図７Ｂのフローチャートの流れに沿って、触覚提示装置１００の動作を説明する。遷移前のＮフレームの状態で、制御部１０７は、Ｎ＋１フレームの対象領域を指定する情報を受信する。制御部１０７は、グループ１の電極に接続された各スイッチング回路１１２へ制御信号を入力して、スイッチング素子１１３及び１１４を開放させる。グループ１の電極に接続された各スイッチング素子１１３及び１１４が開放状態になり、グループ１の電極はフローティング状態になる。フローティング状態が一定時間保持された後、制御部１０７は、グループ１の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当する電極に接続された各スイッチング回路１１２へ制御信号を入力して、スイッチング素子１１３を導通させる。グループ１の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当する電極に接続された各スイッチング素子１１３が導通し、当該電極に交流電圧信号が印加される。同時に、制御部１０７は、グループ１の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当しない電極に接続された各スイッチング回路１１２へ制御信号を入力して、スイッチング素子１１４を導通させる。グループ１の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当しない電極に接続された各スイッチング素子１１４が導通し、当該電極はグランドに接続される。
【００２４】
続いて、同様にして、グループ２の電極に接続された各スイッチング素子１１３及び１１４が開放状態になり、グループ２の電極はフローティング状態になる。フローティング状態が一定時間保持された後、同様にして、グループ２の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当する電極に接続された各スイッチング素子１１３が導通し、当該電極に交流電圧信号が印加される。同時に、グループ２の電極の内でＮ＋１フレームの対象領域に該当しない電極に接続された各スイッチング素子１１４が導通し、当該電極はグランドに接続される。
【００２５】
以上の動作をグループ毎に繰り返し、第１の実施形態ではグループ４まで動作が完了すると、ＮフレームからＮ＋１フレームへの遷移が完了する。ＮフレームからＮ＋１フレームへの遷移に伴って、対象領域は移動する。なお、対象領域は移動しないこともある。以後、更に次のフレームの情報が制御部１０７へ入力されるまで、Ｎ＋１フレームの各電極の状態が保持される。
【００２６】
次に、電極をフローティング状態に保持する時間について説明する。本実施形態では、図５及び図６で示すように、触覚提示装置１００は、スイッチング素子１１３を導通することによって、出力端子１１１を通して各電極を交流電圧信号源と接続し、スイッチング素子１１４を導通することによって、出力端子１１１を通して各電極をグランドに接続する構造になっている。仮にスイッチング素子１１３及び１１４が同時に導通した場合は、交流電圧源とグランドとが短絡し、回路を破損する虞がある。そこで、スイッチング素子１１３及び１１４が同時に導通する状況を避けるように触覚提示装置１００が動作する必要がある。
【００２７】
スイッチング素子には、その仕様により最大ターンオフ時間（Ｍａｘｔoff ）が定められている。最大ターンオフ時間は、スイッチング素子が開放状態になるための制御信号を導通状態で受信してから、スイッチング素子が開放状態へ遷移するために要する最大時間である。本実施形態では、スイッチング素子１１３及び１１４の制御信号の極性はノーマリーオープンである。制御信号がロウレベルのとき、スイッチング素子１１３及び１１４は開放され、制御信号がハイレベルのとき、スイッチング素子１１３及び１１４は導通する。
【００２８】
例えば、制御部１０７は、ある電極が交流電圧信号源と接続された状態からグランドに接続された状態へ遷移する場合に、スイッチング素子１１３へ開放状態にするための制御信号を送信した後、送信した制御信号が立ち下がってからスイッチング素子１１３が完全に開放状態になるまでの時間、つまり最大ターンオフ時間（Ｍａｘｔoff ）だけ待機してから、スイッチング素子１１４へ導通状態にするための制御信号を送信する。このようにすれば、スイッチング素子１１３及び１１４が同時に導通する状況を回避することができる。
【００２９】
ここで、制御信号線１１５がスイッチング素子１１３へ伝送する信号が立ち下がり始める瞬間から、制御信号線１１６がスイッチング素子１１４へ伝送する信号が立ち上がり始める瞬間までの時間をＴと定義する。以下の（１）式の条件を満たすようにＴを定めることにより、図５及び図６に示したスイッチング回路１１２は安全に駆動できる。このとき、電極がフローティング状態を保持する時間は（Ｔ−Ｍａｘｔoff ）秒となる。
（Ｍａｘｔoff ）＜Ｔ  …（１）
【００３０】
図８は、スイッチング素子１１３及び１１４の状態、並びに制御信号線１１５及び１１６が伝送する信号の状態を示したタイムチャートである。図中の横軸は時間を示し、縦軸は信号レベルを示す。図中には、Ｍａｘｔoff とＴの関係を図示している。最初の状態では、スイッチング素子１１３は導通状態であり、スイッチング素子１１４は開放状態である。制御信号線１１５は、スイッチング素子１１３を導通状態から開放状態にするための立下りの制御信号を伝送する。制御信号線１１５が伝送する信号が立ち下がることに応じて、スイッチング素子１１３は導通状態から開放状態へ遷移し始め、Ｍａｘｔoff 経過後に完全に開放状態になる。制御信号線１１５が伝送する信号が立ち下がり始めてからＴ経過後に、制御信号線１１６は、スイッチング素子１１４を開放状態から導通状態にするための立ち上がりの制御信号を伝送する。制御信号線１１６が伝送する信号が立ち上がることに応じて、スイッチング素子１１４は開放状態から導通状態へ遷移する。Ｍａｘｔoff ＜Ｔであるので、スイッチング素子１１３及び１１４が同時に導通することは無い。
【００３１】
以下、触覚提示装置１００において、対象領域が移動する場合を例示し、不要な触覚が提示される場合の駆動方法と本実施形態による駆動方法とを比較し、本実施形態で得られる効果について説明する。図９は、触覚提示装置１００の触覚提示面において、テクスチャ感を提示する領域がＮフレームの対象領域１３２ａからＮ＋１フレームの対象領域１３２ｂへ移動する例を示した説明図である。図９では、複数のＸ電極１３０の夫々にＸａ〜Ｘｌを付し、複数のＹ電極１３１の夫々にＹａ〜Ｙｌを付している。図９中に破線で囲んで示した領域１３３ａ及び１３３ｂでは、Ｙ電極１３１に第２の交流電圧信号は印加されない。また、ＮフレームからＮ＋１フレームへの遷移前と遷移後との双方で、同一のＸ電極１３０（Ｘｅ〜Ｘｈ）に第１の交流電圧信号が印加される。図９中に破線で囲んで示した領域１３３ｃ及び１３３ｄでは、Ｘ電極１３０に第１の交流電圧信号は印加されない。また、ＮフレームからＮ＋１フレームへの遷移前と遷移後との双方で、同一のＹ電極１３１（Ｙｅ〜Ｙｈ）に第２の交流電圧信号が印加される。即ち、領域１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ及び１３３ｄは、Ｎフレーム及びＮ＋１フレームの双方で単信号領域になる。また、図９中に示す領域１３２ｃは、Ｎフレームの対象領域１３２ａとＮ＋１フレームの対象領域１３２ｂとが重なる領域である。
【００３２】
図１０は、図９に示す例においてＸ電極１３０及びＹ電極１３１を四個のグループに分割してある状態を示す図表である。複数のＸ電極１３０の内、Ｘ電極Ｘａ、Ｘｅ及びＸｉがグループ１に属し、Ｘ電極Ｘｂ、Ｘｆ及びＸｊがグループ２に属し、Ｘ電極Ｘｃ、Ｘｇ及びＸｋがグループ３に属し、Ｘ電極Ｘｄ、Ｘｈ及びＸｌがグループ４に属している。また、複数のＹ電極１３０の内、Ｙ電極Ｙａ、Ｙｅ及びＹｉがグループ１に属し、Ｙ電極Ｙｂ、Ｙｆ及びＹｊがグループ２に属し、Ｙ電極Ｙｃ、Ｙｇ及びＹｋがグループ３に属し、Ｙ電極Ｙｄ、Ｙｈ及びＹｌがグループ４に属している。
【００３３】
まず、不要な触覚が提示される場合の駆動方法の作用について説明する。図１１は、図９に示すフレームの遷移において、不要な触覚が提示される場合の駆動方法によってＸ電極１３０（Ｘｅ、Ｘｆ、Ｘｇ、Ｘｈ）に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。図１２は、図９に示すフレームの遷移において、不要な触覚が提示される場合の駆動方法によってＹ電極１３１（Ｙｅ、Ｙｆ、Ｙｇ、Ｙｈ）に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。図中の横軸は時間を示す。Ｘ電極１３０（Ｘｅ、Ｘｆ、Ｘｇ、Ｘｈ）は、領域１３３ａ及び１３３ｂに該当するＸ電極１３０であり、Ｙ電極１３１（Ｙｅ、Ｙｆ、Ｙｇ、Ｙｈ）は領域１３３ｃ及び１３３ｄに該当するＹ電極１３１である。図１１及び図１２には、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する期間にＸ電極１３０及びＹ電極１３１に印加される電圧信号の波形を示している。
【００３４】
図１１及び図１２に示すように、Ｎフレームが提示されている状態では、各電極に交流電圧信号が印加されている。不要な触覚が提示される場合の駆動方法では、フレームが遷移する際に、全ての電極を一斉にフローティング状態にする。このため、電極をフローティング状態で保持する時間をＴＦとすると、フレームの遷移期間はＴＦに等しい。この遷移期間で全ての電極が一斉にフローティング状態になるため、図１１及び図１２に示すように、各電極で測定される電圧はゼロとなる。本願の発明者は、各電極に交流電圧信号が印加された状態から電圧ゼロになる瞬間に、図９に示す領域１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ及び１３３ｄで不要なテクスチャ感が提示されることを確認した。即ち、対象領域以外の領域における不要な触覚は、交流電圧信号の印加と非印加とが切り替わる際に発生している。
【００３５】
対象領域が移動せず、電極のフローティング状態が発生しない場合は、単信号領域にはテクスチャ感は発生しない。この場合、単信号領域には交流電圧信号が連続して印加され、振動の周波数スペクトルは交流電圧信号の周波数の２倍（例えば２０００Ｈｚ）に集中する。２０００Ｈｚ等の周波数は人体に感知されないので、テクスチャ感は発生しない。一方、対象領域が移動する場合は、移動の際に全電極が一斉にフローティング状態になり、単信号領域には交流電圧信号の途切れが発生する。これにより、単信号領域に生じる振動の周波数スペクトルは交流電圧信号の２倍を中心に幅広く分布し、人体に感知される１０〜１０００Ｈｚの範囲内にも分布することになる。このため、単信号領域にテクスチャ感が提示されてしまうと考えられる。
【００３６】
図１３は、Ｎフレームの対象領域１３２ａとＮ＋１フレームの対象領域１３２ｂとが重なる領域１３２ｃにおいて、不要な触覚が提示される場合の駆動方法を用いたときに観測される表面電位の波形を示す説明図である。図中の横軸は時間を示し、縦軸は表面電位を示している。図１３には、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際に観測される表面電位を示している。Ｎフレーム及びＮ＋１フレームでは、第１の交流電圧信号と第２の交流電圧信号とに起因する電気的うなりが観測される。しかしながら、ＮフレームからＮ＋１フレームへの遷移期間中は、表面電位はゼロになる。本願の発明者は、図９に示す領域１３２ｃにおいて、Ｎフレーム及びＮ＋１フレームではテクスチャ感を知覚できた一方、遷移期間で一瞬のテクスチャ感の途切れを確認した。遷移期間では、電気的なうなりが存在しないため、テクスチャ感の途切れが発生すると考えられる。即ち、対象領域における不要な触覚は、フレームの遷移期間中に発生している。
【００３７】
次に、本実施形態に係る駆動方法を用いた場合の効果について説明する。図１４は、図９に示すフレームの遷移において、本実施形態に係る駆動方法によってＸ電極１３０（Ｘｅ、Ｘｆ、Ｘｇ、Ｘｈ）に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。図１５は、図９に示すフレームの遷移において、本実施の形態に係る駆動方法によってＹ電極１３１（Ｙｅ、Ｙｆ、Ｙｇ、Ｙｈ）に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。図中の横軸は時間を示す。図１４及び図１５には、本実施形態に係る駆動方法によって、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する期間にＸ電極１３０及びＹ電極１３１に印加される電圧信号の波形を示している。
【００３８】
Ｎフレームが提示されている状態では、各電極に交流電圧信号が印加されている。図１４に示すように、フレームが遷移する際、まず、グループ１に属するＸ電極１３０（例えば、Ｘｅ）がフローティング状態になり、他のグループに属するＸ電極１３０には交流電圧信号が印加される。次に、グループ２に属するＸ電極１３０（例えば、Ｘｆ）がフローティング状態になり、他のグループに属するＸ電極１３０には交流電圧信号が印加される。同様に、順次、グループ３に属するＸ電極１３０（例えば、Ｘｇ）、グループ４に属するＸ電極１３０（例えば、Ｘｈ）がフローティング状態になり、その間、他のグループに属するＸ電極１３０には交流電圧信号が印加される。即ち、グループ別に異なったタイミングでＸ電極１３０が順次フローティング状態になる。同様に、図１５に示すように、グループ１に属するＹ電極１３１（例えば、Ｙｅ）、グループ２に属するＹ電極１３１（例えば、Ｙｆ）、グループ３に属するＹ電極１３１（例えば、Ｙｇ）、グループ４に属するＹ電極１３１（例えば、Ｙｈ）が順次フローティング状態になり、その間、他のグループに属するＹ電極１３１には交流電圧信号が印加される。即ち、グループ別に異なったタイミングでＹ電極１３１が順次フローティング状態になる。
【００３９】
電極をフローティング状態で保持する時間をＴＨとする。例えば、ＴＨ＝５ｍｓである。ＴＨの値はスイッチング素子の仕様によって異なる。本実施形態による駆動方法では、グループ毎にフローティング状態にするので、フレームの遷移期間はＴＨの４倍に等しい。遷移期間中は、一つのグループの電極がフローティング状態でも、他の３グループの電極には常に交流電圧信号が印加されている。つまり、不要な触覚が提示される場合の駆動方法に比べて、同時にフローティングの影響を受ける面積は４分の１になる。また、フローティング状態の電極は周辺の他グループの交流電圧信号が印加されている電極と容量結合し、電圧はゼロにならないことを本願の発明者は確認した。
【００４０】
フローティングの影響を受ける面積が４分の１になるので、交流電圧信号の途切れの発生によって人体に感知される１０〜１０００Ｈｚの周波数の振動が発生する面積が減少する。また、フローティング状態の電極に印加される電圧がゼロにならないことによって、１０〜１０００Ｈｚの周波数の振動強度が低下する。これら二つの効果により、領域１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ及び１３３ｄで提示されるテクスチャ感は、人体に知覚できないレベルまで減少すると考えられる。実際に、本願の発明者は、領域１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ及び１３３ｄにおいてテクスチャ感が知覚されないことを確認した。本実施形態では、人が触覚を知覚できるほどの面積範囲に含まれる隣り合う複数の電極間にわたって同時に交流電圧信号の非印加が発生する事がないことと、交流電圧信号が非印加の場合であっても他グループの影響により電極に印加される交流電圧がゼロにならないこととにより、対象領域以外の領域に不要な触覚が提示されないと考えられる。
【００４１】
図１６は、第１の実施形態に係る駆動方法を用いた場合に観測される対象領域１３２ｃ上の表面電位の波形を示す説明図である。図中の横軸は時間を示し、縦軸は表面電位を示す。図１６には、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する期間に観測される表面電位を示している。Ｎフレーム及びＮ＋１フレームでは、第１の交流電圧信号と第２の交流電圧信号とに起因する最大振幅Ａの電気的うなりが観測される。また、遷移期間中は、Ａよりも弱い最大振幅Ａ´の電気的うなりが発生する。本願の発明者は、ＡとＡ´との振幅の差は触覚の違いとして認識できないほどの差であり、ゆえに遷移期間中も連続してテクスチャ感を知覚できることを実験により確認した。対象領域内で同時にフローティングの影響を受ける面積は４分の１であるので、遷移期間中でも、電気的うなりは若干減衰しながらも存在し、テクスチャ感が存続し続けると考えられる。また、フローティング状態の電極は、周辺の他グループの交流電圧信号が印加されている電極と容量結合し、電圧はゼロにならない。このため、フローティング状態の電極でも電気的うなりが完全にはゼロにならず、テクスチャ感が存続し続けると考えられる。このように、本実施形態に係る触覚提示装置１００は、対象領域が移動する場合でも、対象領域に途切れなくテクスチャ感を提示し続けることが可能である。対象領域が移動する際にテクスチャ感が途切れることが無いので、使用者は違和感を感じることが無い。即ち、対象領域には、テクスチャ感が途切れるという不要な触覚は提示されない。
【００４２】
（第２の実施形態）
本発明に係る触覚提示装置の第２の実施形態について説明する。図１７は、第２の実施形態に係る触覚提示装置２００の構成を示す説明図である。第２の実施形態では、各Ｘ電極１０３及び各Ｙ電極１０４に同一の電極駆動回路２０６が接続されている。電極駆動回路２０６には、制御部２０７が接続されている。図１８は、図１７における電極駆動回路２０６の構成を示した説明図である。電極駆動回路２０６には、第１の交流電圧信号源２１０及び第２の交流電圧信号源２２０が含まれている。また、第１の実施形態におけるＸ電極駆動回路及びＹ電極駆動回路と同様に、出力端子２１１、スイッチング回路２１２、スイッチング素子２１３及び２１４が配置されている。また、同様に、各Ｘ電極１０３（Ｘ０，Ｘ１，…，Ｘ３１）は、第１の交流電圧信号源２１０又はグランドと接続できるように構成されている。また、各Ｙ電極１０４（Ｙ０，Ｙ１，…，Ｙ４１）は、第２の交流電圧信号源２２０又はグランドと接続できるように構成されている。触覚提示装置２００のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
以上で述べたように、第２の実施形態は、第１の実施形態における図３のＸ電極駆動回路１０５及びＹ電極駆動回路１０６を一つの回路にまとめ、図１７に示した電極駆動回路２０６として置き換えたものである。第２の実施形態に係る触覚提示装置２００において、第１の実施形態と同様の動作を行うことにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。よって、第２の実施形態の動作及び効果に関しては説明を省略する。
【００４４】
（第３の実施形態）
本発明に係る触覚提示装置の第３の実施形態について説明する。図１９は、本発明の第３の実施形態に係るＸ電極３０３及びＹ電極３０４の構成を示す説明図である。図１９に示すように、支持基板３０１上に、複数のＸ電極３０３及びＹ電極３０４が配置されている。更に、第３の実施形態では、一つのＸ電極３０３は、三つのサブ電極３０３ａ、３０３ｂ及び３０３ｃで構成されている。これら三つのサブ電極は配線を用いて一つの接続端子３０５に共通に接続されている。同様に、一つのＹ電極３０４は、三つのサブＹ電極３０４ａ、３０４ｂ及び３０４ｃで構成されており、これら三つのサブ電極は配線を用いて一つの接続端子３０６に共通に接続されている。なお、一つの電極を構成するサブ電極の数は三つに限らず、複数であればどんな数でもよい。
【００４５】
各Ｘ電極３０３は、接続端子３０５を通じて、図５に示す出力端子１１１又は図１８に示す出力端子２１１と接続されている。また、各Ｙ電極３０４は、接続端子３０６を通じて、図６に示す出力端子１１１又は図１８に示す出力端子２１１と接続されている。触覚提示装置のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
第１及び第２の実施形態では、支持基板のサイズを大きくすると電極間のピッチが広くなる。第３の実施形態では、一つの電極を複数のサブ電極で構成することにより、支持基板３０１のサイズが大きくなっても、支持基板３０１上の出力端子数を増やさずに電極間のピッチを細かくすることができる。また、第３の実施形態に係る触覚提示装置において、第１の実施形態と同様の動作を行うことにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。よって、第３の実施形態の動作及び効果に関しては説明を省略する。
【００４７】
（第４の実施形態）
本発明に係る触覚提示装置の第４の実施形態について説明する。図２０は、本発明の第４の実施形態に係る触覚提示装置４００の構成を示す説明図である。第４の実施形態に係る触覚提示装置４００の構成は、本発明の第１〜第３のいずれかの実施形態と同様の構成でよい。ここでは第１の実施形態と同様の構成を用いて第４の実施形態を説明する。
【００４８】
以降、第４の実施形態に係る動作の例を説明するにあたり、図２０に示したＸ電極１０３の内、Ｘｍ及びＸｍ＋１という互いに隣接した２つのＸ電極１０３に着目する。ｍは自然数である。ＸｍとＸｍ＋１とは隣接関係にあるため、互いに異なるグループに振り分けられている。Ｘ電極Ｘｍが属しているグループをグループｍとし、Ｘ電極Ｘｍ＋１が属しているグループをグループｍ＋１とする。
【００４９】
図２１は、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際にグループｍに属する電極とグループｍ＋１に属する電極とに印加される電圧信号の波形を示す説明図である。図中の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。電極がフローティング状態になっている間は電圧信号は一定になっており、その他の期間は電極に交流電圧信号が印加されている。第４の実施形態では、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際に、電極がフローティング状態になる時間が異なるグループ間で一部重なっていてもよいとする。即ち、図２１に示すように、グループｍとグループｍ＋１との間で、電極がフローティング状態になる時間がグループ間で一部重なっている。各グループの電極をフローティング状態で保持する時間をＴＨとし、グループｍとグループｍ＋１とのフローティング状態が重なる時間をＴＩとする。但し、ＴＨとＴＩが等しくなること、即ち異なるグループ間で電極がフローティング状態になる時間が完全に重なることは無い。以上の条件をまとめると、ＴＩは下記の（２）式を満たす値であればよい。
０≦ＴＩ＜ＴＨ  …（２）
【００５０】
以上、Ｘ電極１０３に関して触覚提示装置４００の動作を説明したが、Ｙ電極１０４に関しても、触覚提示装置４００は同様に動作する。第４の実施形態においては、触覚提示装置４００は、電極がフローティング状態になる時間が異なるグループ間で一部重なる点以外では、第１の実施形態と同様の動作を行う。不要な触覚が提示されず対象領域に途切れなくテクスチャ感が提示されるという本発明の効果は、ＴＩがＴＨよりも少しでも小さい場合に発生する。つまり、異なるグループ間でフローティング状態になる期間が少しでもずれている場合に、効果が発生する。この効果はＴＩが小さくなるほど大きくなり、ＴＩ＝０のとき最大となる。
【００５１】
以上のように、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、第４の実施形態においては、電極がフローティング状態になる時間が異なるグループ間で一部重なることにより、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移するために必要な時間が第１の実施形態に比べて短くなる。触覚の提示内容のフレーム遷移が短時間で行われるので、対象領域はより滑らかに移動することが可能となる。
【００５２】
（第５の実施形態）
本発明に係る触覚提示装置の第５の実施形態について説明する。図２２は、本発明の第５の実施形態に係る触覚提示装置５００の構成を示す説明図である。第５の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と類似しているが、Ｘ電極５０３及びＹ電極５０４が比較的細かいピッチで配置されている。図２２に示す例においては、Ｘ電極ＸｐがグループＱに属し、Ｘｐ＋１〜Ｘｐ＋３の連続して隣接した三電極がグループＱ＋１に属し、Ｘｐ＋４がグループＱ＋２に属している。ｐ及びＱは自然数である。グループＱ＋１に属するＸ電極Ｘｐ＋１からＸｐ＋３までの間隔は５ｍｍ以下である。
【００５３】
図２３は、触覚の提示内容がＮフレームからＮ＋１フレームへ遷移する際にＸ電極Ｘｐ〜Ｘｐ＋４に印加される電圧信号の波形を示す説明図である。電極がフローティング状態になっている間は電圧信号は一定になっており、その他の期間は電極に交流電圧信号が印加されている。異なるグループ間では、フローティング状態となるタイミングは異なる。同一グループに属する連続して隣接したＸ電極Ｘｐ＋１〜Ｘｐ＋３は、同じタイミングでフローティング状態となる。また、異なるグループ間では、フローティング状態が保持される時間ＴＨが一部重なってもよく、重ならなくてもよい。図２３に示した例では、グループＱとグループＱ＋１との間で一部ＴＨが重なっており、グループＱ＋１とグループＱ＋２との間でＴＨが重なっていない。Ｙ電極５０４に関しても、触覚提示装置５００は同様に構成されており、同様に動作する。触覚提示装置５００のその他の構成及び動作は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
以上のように、第５の実施形態においては、隣接する電極同士の配置間隔が十分に細かく、互いに隣接した電極を連続して同じグループに振り分けている。対象領域の移動の際には、同一グループに属する電極は同じタイミングでフローティング状態になる。但し、連続して隣接した電極を同じグループに振り分ける場合は、図２２に示したＸｐ＋１〜Ｘｐ＋３のように、連続して隣接した電極に含まれる最初の電極と最後の電極との間隔が５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５５】
本発明における不要な触覚を低減する効果は、触覚提示装置５００の表面上で電極がフローティング状態になることの影響を同時に受ける面積を小さくすることによって得られる。人の指で触覚提示装置５００の表面に触れた場合、接触領域に、フローティング状態になるタイミングが異なる複数のグループに属する電極が該当する領域が含まれるのであれば、接触領域の全てに該当する電極が同時にフローティング状態になることは無く、不要な触覚を低減する効果が得られる。人の指の接触領域を直径１０ｍｍの円であると仮定した場合、接触領域に、接触領域に、複数のグループに属する電極が該当する領域が含まれるためには、同グループに含まれる電極の範囲が５ｍｍ以下であればよい。従って、同じグループに属する連続して隣接した電極に含まれる最初の電極と最後の電極との間隔は、５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５６】
以上のように、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、第５の実施形態においては、Ｘ電極５０３及びＹ電極５０４が比較的細かいピッチで配置されているので、触覚提示装置５００は解像度の高い触覚を提示することが可能となる。
【００５７】
なお、以上の第１〜第５の実施形態においては、触覚提示装置を視覚ディスプレイと組み合わせた例を示したが、触覚提示装置は、視覚ディスプレイと組み合わせていない形態であってもよい。例えば、本発明の触覚提示装置は、画像を表示することなく触覚を提示するタブレット装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は触覚提示装置において、テクスチャ感を提示する対象領域が動画のように移動する際に、局所的な触覚提示が可能であり、かつ対象領域に途切れることなくテクスチャ感を提示し続けることが可能といった利点を有する。よって、特に、スマートフォン、タブレット端末、アミューズメント機器、及びカーナビゲーション装置等、液晶ディスプレイ等の視覚ディスプレイを備え、動画のようにオブジェクトが移動するコンテンツを提示する機器において、本発明は有効に機能する。なお、本発明は、視覚ディスプレイと組み合わせずに利用されることも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００、４００、５００  触覚提示装置
１０１、３０１  支持基板
１０３、１３０、３０３、５０３  Ｘ電極
１０４、１３１、３０４、５０４  Ｙ電極
１１０、２１０  第１の交流電圧信号源
１２０、２２０  第２の交流電圧信号源
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、１３２ａ、１３２ｂ  対象領域
１０５  Ｘ電極駆動回路
１０６  Ｙ電極駆動回路
１０７、２０７  制御部
１１１、２１１  出力端子
１１２、２１２  スイッチング回路
１１３、１１４、２１３、２１４  スイッチング素子
１１５、１１６、２１５、２１６  制御信号線
１３２ｃ  Ｎフレームの対象領域とＮ＋１フレームの対象領域とが重なる領域
２０６  電極駆動回路
３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ  サブＸ電極
３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ  サブＹ電極
３０５、３０６  接続端子
【図１】
0006575748.tif 000002
【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７Ａ】
0006575748.tif 000008
【図７Ｂ】
0006575748.tif 000009
【図８】
0006575748.tif 000010
【図９】
0006575748.tif 000011
【図１０】
0006575748.tif 000012
【図１１】
0006575748.tif 000013
【図１２】
0006575748.tif 000014
【図１３】
0006575748.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
0006575748.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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