(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触したときの触感を再現する触感再現対象物を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された触感再現対象物を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された触感再現対象物の特徴量に基づいて、予め記憶された基準の触感情報を修正して該触感再現対象物の触感情報を生成する情報生成手段と、
磁界を発生させる磁界発生部、及び電流を通過させることにより、前記磁界発生部により発生された磁界によって水平面内の各々異なる方向に推力を発生させるように配置された複数のコイルを備え、使用者の触感を得られる部位が載置される推力発生部から構成され、前記複数のコイルにより発生した推力を合成した方向に前記推力発生部を水平方向に移動させて前記選択手段により選択された触感再現対象物の触感を再現して呈示する呈示手段と、
前記情報生成手段が生成した触感情報に基づいて、前記コイル毎に、供給する電流の流れ方向及び大きさを制御して、前記コイル毎の推力を調整する制御手段と、
を備えた触感呈示装置。
【請求項２】
前記情報生成手段は、予め定められた複数の分類毎に基準の触感情報を記憶しており、前記選択手段により選択された触感再現対象物が属する分類と同じ分類の前記基準の触感情報を選択して、前記選択された触感再現対象物の触感情報を生成する請求項１に記載の触感呈示装置。
【請求項３】
前記基準の触感情報は、物体からの反力及び物体に触れたときの上下変動量を組み合わせた電気信号である請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項４】
前記特徴量は、物体表面を構成する形状の高さ、物体寸法、及び物体表面の凹凸の比率の少なくとも１つである請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項５】
予め定めた形状の接触子により予め表面形状が決定された基準対象物の表面を摺動したときに前記接触子が受ける反力及び上下変位量を基準の触感情報として入力する触感情報入力手段をさらに備えている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の触感呈示装置。
【請求項６】
前記触感情報入力手段は、前記接触子先端部の変形状態、前記基準対象物表面の凹み状態、及び前記接触子先端部と前記基準対象物表面の接触面積の少なくとも１つから前記上下変位量を算出する請求項５に記載の触感呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触感呈示装置に係り、特に、情報処理装置におけるいわゆるＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インターフェイス）において、情報処理装置呈示部に表示される物体を触れたりなぞったりしたときに感じ取る触感を擬似的に呈示する触感呈示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、目、耳、鼻、手、指などの受容器官を用いて知覚する体感情報の中で、対象物を認知して特定の判断を下す場合に、触感から得られる情報が最終的に判断の決め手となる場合が多い。つまり、対象物に手や指で触れることによって、粗滑感や凹凸感等の対象物の表面情報を理解して様々な判断を下している。
【０００３】
ところで近年、インターネットやゲーム機などのように情報機器及び通信情報機器の急激な普及により、パソコンやテレビ等の表示装置の画面上に表示されて視覚情報に依存する情報、例えば、商品や展示物などの情報、あるいは雑誌やパンフレット、カタログなどの文書で紹介される商品などの情報が増加しつつある。
【０００４】
これらの情報機器及び通信情報機器からの情報は、画面上の表示だけであり、言語的、視覚的に訴えるものである。そのため、ユーザは言語的、視覚的に対象を認識することができるが、雰囲気や体感を感じ取ることは困難である。従って、ユーザは自らの経験に基づいてこれらの情報の欠落部分を推測、補完して理解する必要がある。
【０００５】
また、インターネットやゲーム機など主に視覚情報に依存する情報通信機器の普及が進むにつれ、利用者の要求も高くなりつつある。そのため、将来的には情報通信機器上で画像として表示された触れることができない物体をなぞったときの触感を擬似的に得る要求が生じることが予想される。
【０００６】
触感を擬似的に得るための手段として、例えば、特開平１１−１０５６１号公報、特開平１１−３３９３７号公報、及び特開平９−１５５７８５号公報等が提案されている。
【０００７】
特開平１１−１０５６１号公報には、曲面や平面、凸エッジを有するヘッドを有する物体形状提示手段を複数備え、操作者が呈示したい形状に応じて物体形状提示ヘッドを選択することにより操作者の指先に物体形状を提示する構成の物体形状提示装置が提案されている。
【０００８】
また、特開平１１−３３９３７号公報には、凸エッジや凹エッジ、凸曲面、凹曲面、そして平面を有する環境提示ツールを備え、環境操作者が呈示したい形状に応じて提示ツールの面を選択することにより物体形状を提示する力触覚ディスプレイ方法が提案されている。
【０００９】
さらに、特開平９−１５５７８５号公報には、対象物との接触状態を検出する検出手段からの信号を処理し、最終的に人に知覚し得る触知覚情報に変換してユーザに伝達する触感呈示装置が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１０５６１号公報及び特開平１１−３３９３７号公報に示された物体形状呈示装置は、対象物体の表面形状や変形状態を正確に提示するものであるので、事前に呈示したい触感形状に応じた多数多種類の物体形状呈示ヘッドもしくは環境呈示ツールを用意しておかなくてはならず、装置が複雑化してしまう。また、予め用意した物体形状呈示ヘッドもしくは環境呈示ツールによる触感の再現であるため、呈示できる触感の種類が制限されてしまうという難点もある。
【００１１】
さらに、特開平１１−３３９３７号公報では、触覚呈示装置の検出手段部に触感を提示したい対象物を設置する必要がある。それゆえ、遠隔にある物体の触感を呈示する場合、検出手段部のところまで赴いて対象物を設置しなくてはならず、設置の自由度が損なわれるという難点もある。
【００１２】
また、特開平９−１５５７８５号公報に示された物体形状呈示装置は、ボタン状の信号呈示部位に指が置かれた状態で、人の知覚特性に対応した任意波形の信号に基づいてボイスコイルモータを駆動して、信号呈示部位を機械的に振動させて人に伝達する構成であるため、対象物体の表面をなぞったときの触感を再現できない、という問題がある。
【００１３】
以上のことから、本発明は、多種多様の物体の表面をなぞったときの触感を再現することが可能な触感呈示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、接触したときの触感を再現する触感再現対象物を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された触感再現対象物を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された触感再現対象物の特徴量に基づいて、予め記憶された基準の触感情報を修正して該触感再現対象物の触感情報を生成する情報生成手段と、磁界を発生させる磁界発生部、及び電流を通過させることにより、前記磁界発生部により発生された磁界によって水平面内の各々異なる方向に推力を発生させるように配置された複数のコイルを備え、使用者の触感を得られる部位が載置される推力発生部から構成され、前記複数のコイルにより発生した推力を合成した方向に前記推力発生部を水平方向に移動させて前記選択手段により選択された触感再現対象物の触感を再現して呈示する呈示手段と、前記情報生成手段が生成した触感情報に基づいて、前記コイル毎に、供給する電流の流れ方向及び大きさを制御して、前記コイル毎の推力を調整する制御手段と、を備えているものである。
【００１５】
請求項１に記載の触感呈示装置は、表示手段に表示され、選択手段により選択された触感再現対象物の表面を選択手段によりなぞったときに、情報生成手段が生成した前記触感再現対象物の触感情報に基づいて呈示手段が複数のコイルにより発生した推力を合成した方向に推力発生部を水平方向に移動させて触感再現対象物から受ける触感を再現して呈示する。
【００１６】
情報生成手段は、触感再現対象物の特徴量(言い換えると、基準の触感情報に対するずれ量)に応じて基準の触感情報を修正することにより前記触感再現対象物の触感情報を生成し、呈示手段は前記情報生成手段が生成した触感再現対象物の触感情報に基づいて複数のコイルにより発生した推力を合成した方向に前記推力発生部を水平方向に移動させることにより前記触感再現対象物の触感を再現して呈示する。すなわち、請求項１に記載の触感呈示装置では、触感再現対象物の特徴量という少ない情報を入力するだけで種々多様な触感を再現することが可能である。
【００１７】
また、請求項２に記載したように、前記情報生成手段が予め定められた複数の分類毎に基準の触感情報を記憶しており、前記選択手段により選択された触感再現対象物が属する分類と同じ分類の基準の触感情報を選択して前記触感再現対象物の触感情報を生成するようにすると良い。
【００１８】
例えば、表面に微細な凹凸が多数ある触感再現対象物、表面に凹凸がほとんどなく平滑な表面を備えた触感再現対象物、振幅の大きい凹凸面を備えている触感再現対象物等、表面形状の差が大きく触感情報に大きな差がある複数の触感再現対象物毎に標準の触感情報を作成しておくことにより、特徴量から触感情報を生成する際の計算量を少なくすることができるので、最終的に得られる触感情報に含まれる誤差を小さくすることができる。従って、より実物に近い触感を再現することができる。
【００１９】
なお、触感の再現を行う呈示手段としては、例えば、磁界を発生させる磁界発生部、及び電流を通過させることにより、前記磁界発生部により発生された磁界によって水平面内の各々異なる方向に推力を発生させるように配置された複数のコイルを備え、使用者の触感を得られる部位が載置される推力発生部から構成され、前記複数のコイルにより発生した推力を合成した方向に前記推力発生部を水平方向に移動させて前記選択手段により選択された触感再現対象物の触感を再現して呈示する構成のものを用いることができる。
【００２０】
なお、磁界発生部は１つに限らず、呈示手段に複数の磁界発生部を設けて、制御手段が各々の磁界発生部に対して供給する電流の流れ方向及び大きさを制御する構成とすることができる。このように構成することにより、より複雑な負荷の再現を実現することができる。
【００２１】
また、基準の触感情報は、既知の表面形状の物体をなぞったときの被接触物の移動量に対応して被接触物が受ける物体からの反力及び物体に触れたときの上下変動量等の物理的現象を電気的な触感情報に変換したものであり、例えば、請求項３に記載したように、被接触物の移動量に対応する物体からの反力及び上下変動量を組み合わせたデジタルデータやアナログデータなどの電気信号とすることができる。
【００２２】
また、特徴量は、前記既知の表面形状の物体に対する形状変化量であり、例えば、請求項４に記載したように、物体表面を構成する形状の高さ、物体寸法、及び物体表面の凹凸の比率の少なくとも１つにより表わすことができる。なお、特徴量は、前記形状変化量に応じて呈示変化する呈示手段の駆動信号の変化量としてもよい。
【００２３】
さらに、基準の触感情報は、外部から入力されたものとしても良いし、請求項５に記載したように、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の触感呈示装置が予め定めた形状の接触子により予め表面形状が決定された基準対象物の表面を摺動したときに前記接触子が受ける反力及び上下変位量を基準の触感情報として入力する触感情報入力手段をさらに備えるように、構成し、前記接触子が実際に受けた物理現象を電気情報に変換して基準の触感情報として入力するように構成することもできる。
【００２４】
なお、前記接触子の上下変位量は、例えば、変位計等の変位量検出手段により検出することができるが、請求項６に記載したように、前記触感情報入力手段は、前記接触子先端部の変形状態、前記基準対象物表面の凹み状態、及び前記接触子先端部と前記基準対象物表面の接触面積の少なくとも１つから前記上下変位量を算出するように構成しても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態はパーソナルコンピュータに触感呈示装置を適用した構成である。
【００２６】
まず、図１に示すように、本実施の形態のパーソナルコンピュータは、大別して、パーソナルコンピュータの各種制御を行う制御部１０、制御部１０からの指示に基づいて画面上に各種情報を表示するディスプレイ１２、触感を呈示する触感呈示ボタン３０を備えディスプレイ画面上に表示された情報の選択を行うポインティングデバイス１４、キーボード１６、特徴量測定装置１８、フロッピーディスクやＭＯなどの記録媒体に各種情報を記録する外部記録装置２０がバス２８を介して接続された構成である。
【００２７】
制御部１０は、本発明の情報生成手段及び制御手段に対応しており、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２４及びＲＡＭ２６を含んで構成されている。ＲＯＭ２４には複数の基準触感データと、ＲＡＭ２６に入力された特徴量に基づいて前記基準触感データを修正して再現対象の物体の触感を表わす触感データを生成するデータ生成プログラムとが記憶されている。
【００２８】
ＲＡＭ２６には、キーボード１６や特徴量測定装置１８から入力される特徴量が記憶される。ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からデータ生成プログラムを読み出して、ＲＡＭ２６に記憶された特徴量を読み出し、該特徴量に基づいて基準の触感データを修正して被選択物体の触感を表わす触感データを生成する。ディスプレイ１２は本発明の表示手段に対応しており、各種情報に基づいてテキストデータや画像などの各種オブジェクトを表示する。
【００２９】
ポインティングデバイス１４には、図２（Ｃ）に示すように、触感呈示ボタン３０が設けられている。この触感呈示ボタン３０は、ディスプレイ１２上に表示されるカーソルと連動し、ディスプレイに表示された、例えば、バッグなどの物体を表わす画像上にカーソルを配置し、触感呈示ボタン３０を押圧して該画像上をドラッグさせたときに、前記物体の表面の触感を再現する触感再現機構が設けられている。
【００３０】
触感再現機構は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１磁石４０ａ〜第４磁石４０ｄの４つの磁石が設けられた基部４２と、該基部４２に対して移動可能に設けられ、かつ、中央部を基準として上下左右に配置された４つのコイルから構成された再現部４４とからなる。なお、基部４２は本発明の磁界発生部に相当し、再現部４４は、本発明の推力発生部に相当する。
【００３１】
基部４２に設けられた４つの磁石４０ａ〜４０ｄは、互いに隣り合う磁石同士が逆に分極するように２行２列に配置されており、互いに隣り合う磁石間で磁界の向きが逆方向となるように構成されている。
【００３２】
再現部４４は、指載置部４５、第１コイル４６ａ〜第４コイル４６ｄの４つのコイル、及び摺動部４８から構成されている。指載置部４５は、再現部４４の最上層に設けられており、後述する推力を載置された指に伝達する。
【００３３】
指載置部４５の下層側には、４つのコイルが設けられている。これら４つのコイルはそれぞれ図３(Ａ)、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、一対の対向する辺のうち一方の辺側が２段、他方の辺側が４段となるように巻き方を変えて一方の辺側の高さを他方の辺側の高さの半分となるように巻き付けた構成のコイル４６である。
【００３４】
これら４つのコイル４６ａ〜４６ｄは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、高さの低い辺側が重なるように十字状に重ね合わせて固着され、各コイル４６ａ〜４６ｄの少なくとも一辺がそれぞれ基部４２に設けられた磁石４０ａ〜４０ｄによる磁界を横切るように、摺動部４８を介して基部４２上に設けられている。４つのコイル４６ａ〜４６ｄをこのように配置しているため、重ね合わされた４つのコイル４６ａ〜４６ｄの厚さがほぼ均等になる。
【００３５】
なお、摺動部４８は、低摩擦材料より構成されており、後述する推力を再現部に伝達する。このような低摩擦材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、潤滑油を含浸した樹脂や金属、潤滑油などの流体等を用いることができる。また、摺動部４８を非磁性体より成る球体や円柱等の部材より構成し、これら球体や円柱等の転がりによって指載置部を摺動させるように構成することもできる。
【００３６】
各コイル４６ａ〜４６ｄにはそれぞれ駆動回路１５から電流が供給される。各コイル４６ａ〜４６ｄに供給される電流は、後述する制御部１０によってそれぞれ流れる向きと大きさとが調整されている。各コイル４６ａ〜４６ｄに電流が供給されると、図４に示すフレミングの左手の法則により各コイル４６ａ〜４６ｄに電流の流れる向きと大きさに応じた推力が働き、この推力が指載置部に伝達されるので、指載置部には各コイル４６ａ〜４６ｄに生じた推力を合成した合力が働くことになり、これが再現対象の物体の触感となる。
【００３７】
ここで、磁石による磁界とコイルに供給される電流の流れる向きとについて、例えば、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した第１磁石４０ａと第１コイル４６ａを例に挙げて説明する。ここでは、第１磁石４０ａは上面側がＮ極、下面側がＳ極に分極しており、基部４２の垂直方向であるＺ軸方向に磁界を生じさせているものとする。また、第１コイル４６ａは、一辺が前記磁石の上方で基部４２表面と平行な面内の任意の方向であるＸ方向に沿って配置されるものとする。
【００３８】
すなわち、基部４２の垂直方向であるＺ軸方向の磁界中にＸ軸方向に電流が通過することで、Ｙ軸方向の推力が生じる。このため、第１コイル４６ａに時計回りの電流を流すと、コイルは＋Ｙ軸方向に推力を発生させる。また、電流の向きを反時計回りに変更すれば、推力が作用する方向も−Ｙ軸方向に変更される。さらに、流す電流の値を大きくすれば、大きな推力が発生し、小さくすれば、小さな推力が発生するので、流す電流値の大きさを調節することにより発生する推力の大きさを調節することができる。
【００３９】
さらに、発生できる推力の方向はＸ軸方向やＹ軸方向だけに留まらず、Ｚ軸を中心として回転する方向に推力を発生させることも可能である。すなわち、図２において、第１コイル４６ａに時計回りの電流を流し、第１コイル４６ａと対向して配置された第３コイル４６ｃに反時計回りの電流を流すことにより、互いに反対方向に働く推力が発生するため、結果的にＺ軸を中心とする回転モーメントが指載置部４５に作用することになる。なお、第２コイル４６ｂと、第２コイル４６ｂに対向して配置された第４コイル４６ｄについても同様である。
【００４０】
さらに、上記２つのコイルに対して流す電流の大きさが異なると反対方向に働く力のバランスも電流値に応じて変化するため、回転中心をずらすことができる。すなわち、上記２つのコイルに対して流す電流の大きさを調整することにより回転中心を変えるように調整することも可能である。
【００４１】
本実施の形態では、１つの磁石に対して２つのコイルを対応させて配置し、１つの磁石に対して大きさが調節可能で直交する向きの２種類の電流を流す構成とすることにより三次元的に推力を発生させ、このような磁石とコイルを４つ組み合わせて発生させた推力を合成して三次元的な触感を再現している。
【００４２】
なお、図５に、磁石とコイルに流す電流の向きの組み合わせに応じて作用する推力の方向の例を示す。図５（Ａ）は１つの磁石４１に対して２つのコイル４７ａ、４７ｂを対応させ、直交する２方向に電流を流した場合に推力が作用する方向を示し、図５（Ｂ）は２つの磁石４１ａ、４１ｂに対して３つのコイル４７ａ、４７ｂ、４７ｃを対応させて直交する向きに３つの電流を流した場合にそれぞれの磁石による磁界に応じて発生する推力の作用する方向を示し、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）における２つの磁石４１ａ、４１ｂに対する３つのコイル４７ａ、４７ｂ、４７ｄの配置を変えた場合のそれぞれの磁石による磁界に応じて発生する推力の作用する方向を示している。
【００４３】
また、特徴量測定装置１８は、触感情報入力手段に対応しており、図６に示すように、接触子５０、変位計５２、及び第１の基準パッド５４を備えている。接触子５０は、力覚センサ５６を備えており、力覚センサ５６は接触子５０が受ける反力を電気信号に変換して制御部１０に出力する。
【００４４】
接触子５０は、触感を呈示する部位に応じた大きさ及び形状を備える。ここでは、人の指先に触感を提示する場合について説明する。そのため、接触子５０は人の指先に類似する形状をしている。例えば、先端が半球形状で直径１５ｍｍ程度の円柱状とするとよい。もちろん、接触子５０は、この大きさに限定されるものではない。
【００４５】
なお、本発明は手のひら、足の裏、腕など触感を感じ取れる部位であれば、どの部位にも適用することができるので、接触子５０の形状も対象となる部位に対応する形状とすることができる。
【００４６】
また、接触子５０は、図示しない駆動機構により第１の基準パッド５４上を摺動するように移動される。第１の基準パッド５４は、図７（Ａ）に示すように、断面形状が矩形状の複数の凸状部が表面に設けられたものであり、表面情報の特徴量である突状部の高さ寸法ｈ、幅寸法ｗ、凹凸の比率や凹凸パターン(すなわち、繰り返し周期Ｓ)が予め決定されている。なお、基準パッドはこのような形状に限定されるものではなく、既知の表面形状のものであれば、例えば、パッド表面に多数の半円球が分布された構成のパッドなどその他の構成のパッドを基準パッドとして用いることができる。
【００４７】
変位計５２は、接触子５０が図示しない駆動機構により第１の基準パッド５４上を摺動されたときに、接触子５０に予め設けられたマークを検出することで、接触子の上下変動量を測定し、得られた結果を制御部１０に出力する。
【００４８】
ここで、第１の基準パッド５４上を接触子５０が摺動したときに接触子５０が受ける反力情報の１成分Ｆｘのグラフ６０と接触子５０の上下変動量を示すグラフ６２とを図８に示す。なお、図８では、反力情報の成分を左軸に示し、右軸を接触子の上下変動量を右軸に示し、横軸は摺動し始めてからの距離（ｍｍ）を示している。また、使用した第１の基準パッド５４は、ここでは、突状部の高さ寸法ｈ＝１ｍｍ、幅寸法ｗ＝４ｍｍ、凹凸の比率が０．２のものを使用している。
【００４９】
ここで、図７（Ｂ）に示すように、断面形状が三角形状の複数の凸状部が連続して設けられた第２の基準パッド上を上記と同様にして接触子５０を摺動させたときに接触子５０が受ける反力情報の１成分Ｆｘのグラフ６１と接触子５０の上下変動量を示すグラフ６３とを図９に示す。なお、第２の基準パッドは、突状部の高さ寸法ｈ＝１ｍｍ、幅寸法ｗ＝４ｍｍ、凹凸の比率が０．５のものを使用している。
【００５０】
図８と図９とを比較すると、表面形状が類似しているものは、検出される反力情報の１成分Ｆｘのグラフ及び接触子５０の上下変動量を示すグラフも類似したものとなり、一方に対する他方の特徴量の差が波形の差となって現れることがわかる。従って、類似した形状毎に表面形状を分類し、特徴量の変化に対応する波形変化を求めておくことで、特徴量の入力だけで所望の表面形状の触感を再現できる。
【００５１】
ここで、データ生成プログラムにより制御部１０が行う触感データの生成ルーチンについて図１０を参照して説明する。まず、ステップ１００では、ディスプレイに表示された画像のうち、選択されたものがあるかを判断する。選択された画像がある場合、次のステップ１０２に移行してその画像を表わす画像データに特徴量データが含まれるかを判断する。ここでは、この特徴量は、分類、触感を再現する画像データが表わす画像の表示画面内での大きさ寸法、凹凸の高さ、凹凸の比率、及び凹凸パターンを含んでいる。
【００５２】
ステップ１０２において特徴量のデータが添付されていない場合は、触感再現対象外の画像であるので、本ルーチンを終了する。特徴量のデータが添付されている場合は、ステップ１０４に移行して、予め用意されている複数の基本波形のうち、選択された画像データの分類に対応する基本波形 (例えば、図１１（Ａ）)を選択する。なお、ここでは、上下変動量の波形について説明するが、本発明では、例えば、反力に応じた波形などの種々の成分毎に同様な処理を行って特徴量に応じた波形を得ている。
【００５３】
次のステップ１０６では、特徴量データに含まれる大きさ情報が表わす大きさ寸法と、選択した基本波形が表わす大きさ寸法とが異なるかを判断し、同じ場合はステップ１１０に移行し、異なる場合は、ステップ１０８に移行して特徴量データに含まれる大きさ情報に基づいて基本波形を修正して、ステップ１１０に移行する。例えば、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示した基本波形の１／２の寸法の波形となるように幅が縮小されている。
【００５４】
ステップ１１０では、特徴量データに含まれる高さ情報が表わす高さ寸法と、選択した基本波形が表わす高さ寸法とが異なるかを判断し、同じ場合はステップ１１４に移行し、異なる場合は、ステップ１１２に移行して特徴量データに含まれる高さ情報に基づいて基本波形を修正して、ステップ１１４に移行する。例えば、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に示した波形の３／２倍高さの寸法となるように波形の高さが拡大されている。
【００５５】
ステップ１１４では、特徴量データに含まれる凹凸の比率の情報と、選択した基本波形の凹凸の比率とが異なるかを判断し、同じ場合はステップ１１８に移行し、異なる場合は、ステップ１１６に移行して特徴量データに含まれる凹凸の比率の情報に基づいて基本波形を修正して、ステップ１１８に移行する。例えば、図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）に示した波形において、凹部の幅：凸部の幅＝１：５となるように波形の凹凸の比率を変更している。
【００５６】
次のステップ１１８では、特徴量データに含まれる凹凸パターンの情報があらわす凹凸パターンと、選択した基本波形の凹凸パターンが異なるかを判断し、同じ場合はステップ１２２に移行し、異なる場合は、ステップ１２０に移行して、特徴量データに含まれる凹凸パターンの情報に基づいて基本波形を修正して、ステップ１２２に移行する。例えば、図１１（Ｅ）は、図１１（Ｄ）に示した波形において、凸部パターンを修正した場合の一例である。
【００５７】
ステップ１２２では、得られた波形を触感再現用のデータとして駆動回路１５に出力して本ルーチンを終了する。
【００５８】
このようにして制御部により生成された触感再現用の駆動データは駆動回路１５に出力される。駆動回路１５は、触感再現用のデータと同じ反力と上下変位量が指載置部に再現されるように、各コイルに流す駆動電流のそれぞれの大きさ及び電流の流れる向きとを決定して各コイルを駆動する。例えば、消費電力を抑制することが可能なＰＷＭ制御により各コイルを駆動すると良い。
【００５９】
このように、本実施の形態では、画像データに添付されている特徴量に基づいて対応する分類の基本波形を修正して触感再現対象の画像の触感を再現する構成であるので、予め所望の触感毎に対応させて触感データを記憶させる必要がなく、多種多様の物体の表面をなぞったときの触感を再現することが可能である。なお、キーボードなどの入力装置から特徴量を入力する構成とすることもできる。この場合、ディスプレイの画面に表示された画像に関連付けて特徴量を記憶させることもできるので、新たな触感再現画像の作成が容易にできる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、ポインティングデバイス１４のボタンに本発明の触感呈示装置を適用した場合について説明したが、本発明は、この構成に限らず、例えば、図１２に示すように、ポインティングデバイス１４とは別の触感呈示用デバイス１９を設け、該触感呈示用デバイス１９により触感を呈示するように構成することも可能である。
【００６１】
また、磁界発生部として４つの磁石を設けた構成について説明したが、図１３に示すように、環状の略矩形状の第１磁石４０ｅの中に逆の極性の第２磁石４０ｆを配置し、４つのコイル４６ｅ〜４６ｈを第１磁石４０ｅと第２磁石４０ｆとの両方に跨るように配置した構成とすることもできる。
【００６２】
また、触感再現機構は、４つの磁石と４つのコイルとからなる構成に限定するものではなく、図１４に示すように、９つなどの多数の磁石４０から磁界発生部を構成し、再現部４４を複数の磁石４０のそれぞれに複数のコイルが対応するよう複数のコイルを組み合わせて設けた構成としたり、図１５に示すように、多数の磁石から構成された磁界発生部上を、例えば、４つのコイルからなる再現部４４が移動する構成するなど、磁石４０とコイル４６とを用いたものであれば種々の構成に適用することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では触感再現機構としては、磁石とコイルとを備え、電流の流れ方向と大きさを調整することにより発生する推力を調整して触感を再現する構成としたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、微小なピン部材を立てた状態で多数敷き詰め、該ピン部材をアクチュエータなどで倒すことによりピン部材の上端側に載置される指などの受感部に触感を伝達する構成等別の構成に適用することもできる。
【００６４】
また、本実施の形態では、特徴量測定装置を一体に備え、特徴量測定装置により測定された基本波形を記憶しておき、該記憶された波形を基本発明として各種処理を行う構成としているが、特徴量測定装置を一体に備えない構成とすることも可能である。
【００６５】
すなわち、外部記録装置２０によりフロッピーディスクやＭＯなどの記録媒体から基本波形を読み込んで使用するようにすることもできる。この場合、特徴量測定装置を独立した１個の装置としてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多種多様の物体の表面をなぞったときの触感を再現することが可能となる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のパーソナルコンピュータの概略を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は図１に示した触感再現機構の概略構成を示す説明図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図２（Ｃ）はポインティングデバイスの断面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２に示した触感再現機構に用いるコイルの構成を示す上面図であり図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】垂直方向に磁界を発生させる磁石に一定方向の電流を流したときに発生する推力の方向を示す説明図である。
【図５】磁石とコイルに流す電流の向きの組み合わせに応じて作用する推力の方向の例を示す説明図である。
【図６】特徴量測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】図７（Ａ）は第１の基準パッドの表面形状を説明する斜視図であり、図７（Ｂ）は第２の基準パッドの表面形状を説明する斜視図である。
【図８】第１の基準パッド上を接触子が摺動したときに接触子が受ける反力情報の１成分Ｆｘのグラフ、及び、接触子の上下変動量を示すグラフである。
【図９】第２の基準パッド上を接触子が摺動したときに接触子が受ける反力情報の１成分Ｆｘのグラフ、及び、接触子の上下変動量を示すグラフである。
【図１０】データ生成プログラムにより制御部が行う触感データの生成ルーチンである。
【図１１】図１１（Ａ）は任意の分類の基本波形であり、図１１（Ｂ）は特徴量データに含まれる大きさ情報に基づいて図１１（Ａ）の波形を修正したときの波形であり、図１１（Ｃ）は特徴量データに含まれる高さ情報に基づいて図１１（Ｂ）の波形を修正したときの波形であり、図１１（Ｄ）は特徴量データに含まれる凹凸の比率に基づいて図１１（Ｃ）の基本波形を修正したときの波形であり、図１１（Ｅ）は特徴量データに含まれる凹凸パターンに基づいて図１１（Ｄ）の基本波形を修正したときの波形である。
【図１２】本発明の触感呈示装置の別の実施の形態を示す説明図である。
【図１３】本発明の磁界発生部の別の実施の形態を示す説明図である。
【図１４】本発明の触感再現機構の別の実施の形態を示す説明図である。
【図１５】本発明の触感再現機構のさらに別の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  制御部
１２  ディスプレイ
１４  ポインティングデバイス
１５  駆動回路
１６  キーボード
１８  特徴量測定装置
１９  触感呈示用デバイス
２０  外部記録装置
２８  バス
３０  触感呈示ボタン
４０、４１、４１ａ、４１ｂ、４０ａ〜４０ｆ      磁石
４２  基部
４４  再現部
４５  指載置部
４６、４６ａ〜４６ｈ    コイル
４８  摺動部
５０  接触子
５２  変位計
５４  基準パッド
５６  力覚センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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