(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）駆動用電極および検出用電極を備えた弾性波基板と、
（ｂ）該弾性波基板上に配置される微小固体を有する触感部を備え、
（ｃ）該触感部の上面の操作者によるなぞり動作により前記弾性波基板表面の振動を前記操作者に伝えることにより出力装置として機能し、
（ｄ）前記操作者の操作力が弾性波の伝搬に与える影響を前記検出用電極により検出することにより入力装置として機能させることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波は弾性表面波又はラム波であることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項３】
請求項２記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性表面波はレイリー波であることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項４】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記駆動用電極に印加される、駆動交流電圧の振幅に変調をかけて任意の振動振幅を励振することを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項５】
請求項４記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記駆動交流電圧の振幅変調の波形および周期を変化させることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項６】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上の振動分布を時間的空間的に変化させることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項７】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して前記弾性波基板をなぞった際に、なぞる速度に応じて弾性波基板上の振動分布を時間的に変化させることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項８】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上に微小な振動領域を分布させることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項９】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して弾性波基板を押さえた際に、伝搬する弾性波の減衰および反射を前記検出用電極により検出し、押さえる力の向きと大きさを入力することを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項１０】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して弾性波基板を押さえた際に、伝搬する弾性波の減衰および反射を前記検出用電極により検出し、押さえている弾性波基板上の位置を入力することを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項１１】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上の振動を前記触感部を介して操作者の体表面に伝え、超音波治療を可能とすることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【請求項１２】
請求項１記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上で振幅、周波数可変の振動を前記触感部を介して操作者の体表面に提示することで、操作者の機械受容器の性能、触覚弁別能、皮膚感覚特性の解析、診断を可能とすることを特徴とする弾性波を用いたコンピュータ入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの入出力装置に係り、特に触感部を有する微小固体表面の粗さ、模様および力を擬似的に出力し、人の指の位置、大きさ、および向きを入力する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の振動型触覚ディスプレイは、可聴域周波数を用いたものが主であった。また、１００ｋＨｚ以下の超音波振動を用いて低摩擦感、あるいは単一微小突起感を提示するディスプレイが提案されていた（例えば、特開平１１−４５１４７号公報、特開平１１−１１０１２７号公報、特開平１０−２４０４３１号公報、特開平６−１４９４５８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらは時間周波数が低いため弾性振動の空間解像度が低く、皮膚接触面よりも微細なテクスチャ、表面粗さ感などの提示、すなわち表面の微小突起数が増加していくような触感の提示は不可能である。
【０００４】
また、超音波振動の発生にはランジュバン型振動子を用いるため駆動部が大きくなり、装置の小型化が困難な上、各種力覚提示システムヘの装着、組み込みが困難である。
【０００５】
更に、出力装置のみとしてしか用いられていないため、人間のなぞり動作に応じた触覚提示を行うには、入力装置を別途用意し、手指を束縛してその運動を計測する必要が生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる状況に鑑みて、従来、１００ｋＨｚ以下の駆動周波数を用いていた振動型触覚ディスプレイを、数ＭＨｚ以上の弾性表面波、もしくはラム波を用いることで、皮膚接触面よりも微細な任意の表面形状を提示する出力装置と、人間の指の位置、姿勢、運動を計測する入力装置とを兼ね備えた装置を提供し、これにより、触覚を介した小型かつ簡便な弾性波を用いたコンピュータ入出力装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、駆動用電極および検出用電極を備えた弾性波基板と、この弾性波基板上に配置される微小固体を有する触感部を備え、この触感部の上面の操作者によるなぞり動作により前記弾性波基板表面の振動を前記操作者に伝えることにより出力装置として機能し、前記操作者の操作力が弾性波の伝搬に与える影響を前記検出用電極により検出することにより入力装置として機能させることを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波は弾性表面波又はラム波であることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔２〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性表面波はレイリー波であることを特徴とする。
【００１０】
〔４〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記駆動用電極に印加される、駆動交流電圧の振幅に変調をかけて任意の振動振幅を励振することを特徴とする。
【００１１】
〔５〕上記〔４〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記駆動交流電圧の振幅変調の波形および周期を変化させることを特徴とする。
【００１２】
〔６〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上の振動分布を時間的空間的に変化させることを特徴とする。
【００１３】
〔７〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して前記弾性波基板をなぞった際に、なぞる速度に応じて弾性波基板上の振動分布を時間的に変化させることを特徴とする。
【００１４】
〔８〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上に微小な振動領域を分布させることを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して弾性波基板を押さえた際に、伝搬する弾性波の減衰および反射を前記検出用電極により検出し、押さえる力の向きと大きさを入力することを特徴とする。
【００１６】
〔１０〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記触感部を介して弾性波基板を押さえた際に、伝搬する弾性波の減衰および反射を前記検出用電極により検出し、押さえている弾性波基板上の位置を入力することを特徴とする。
【００１７】
〔１１〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上の振動を前記触感部を介して操作者の体表面に伝え、超音波治療を可能とすることを特徴とする。
【００１８】
〔１２〕上記〔１〕記載の弾性波を用いたコンピュータ入出力装置において、前記弾性波基板上で振幅、周波数可変の振動を前記触感部を介して操作者の体表面に提示することで、操作者の機械受容器の性能、触覚弁別能、皮膚感覚特性の解析、診断を可能とすることを特徴とする。
【００１９】
上記のように、
〔Ａ〕弾性波基板上の触感部に高い剛性をもった微小固体を備え、弾性波基板表面に弾性波の進行波を励振し、振動による駆動力を触感部表面に摩擦力を介して伝達し、操作者の体表面に刺激として与え、任意の物体表面の粗さ及び形状を擬似的に表現することができる。
【００２０】
〔Ｂ〕操作者が実際に表面粗さを持った触感部表面をなぞった際に感ずる微小振動と同じ周波数で、弾性表面波が生じる駆動力に対して変調をかけ、周期的な駆動力の変化によって任意の物体表面の粗さを擬似的に表現することができる。
【００２１】
〔Ｃ〕上記〔Ａ〕の弾性波基板表面に定在波を励振した場合、定在波の振幅または有無に応じて基板表面の見かけ上の摩擦係数が変化する。定在波の励振を制御することにより、任意に摩擦係数を変化させ任意の物体表面の粗さを擬似的に表現することができる。
【００２２】
〔Ｄ〕弾性波基板表面に振動を平面上に分布させ、発生する駆動力に空間的な分布を与え、任意の物体表面の形状を擬似的に表現することができる。
【００２３】
〔Ｅ〕弾性波基板表面にトランスデューサ電極を対向して配置し、片方の電極より弾性波を微小時間励振し、触感部表面の高い剛性をもった触感部が伝搬する弾性波に与える影響による弾性波の反射及び減衰を対向して配置された電極により検出し、触感部の電極に対する相対位置及び接触圧力を検出し、計算により指の運動を検出することができる。
【００２４】
〔Ｆ〕上記〔Ｅ〕の対向電極を並列に配置することにより、弾性波基板上での位置を検出することができ、コンピュータ内での計算により指の運動、姿勢を検出することができる。
【００２５】
〔Ｇ〕上記〔Ｆ〕の対向電極列を直交配置することで、それぞれの駆動用電極から連続的に弾性波を放出し、検出用電極において弾性波の減衰を観察し、減衰を観測した電極対の交差により、指の２次元平面内の位置を知ることができる。
【００２６】
〔Ｈ〕操作者の指に上記〔Ａ〕の触感部を設け、弾性波基板を用いて指に振動を与え、振動の刺激の強弱などにより、疲労度を検査し、振動により指を刺激してリラクゼーション効果を誘発し、また、操作者の機械受容器の性能、触覚弁別能、皮膚感覚特性の診断を行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その１）である。
【００２９】
弾性波基板１０の表面に弾性波を励振する駆動用電極１が配置されている。その駆動用電極１にその幾何形状で決定される周波数の交流電圧を印加すると、弾性波の進行波が励振されて、弾性波基板１０の長手方向に伝搬する。弾性波が励振されている状態で、触感部（装着具）１１（図６参照）を介して駆動用電極１以外の基板表面に触ると、弾性波の振動が超音波モータと同様に水平方向の駆動力として伝達し、指がせん断力を受け、弾性波が励振されていない状態ではせん断力を受けない。また、弾性波が励振されている時、基板表面波は微小に振動しているため、摩擦係数は見かけ上小さくなり、弾性波が励振されていない状態では大きくなる。
【００３０】
印加する交流電圧に対して、ある周期のパルス波により変調をかけることで、基板表面の波動の励振に時間的な分布ができ、指がせん断力を受けかつ基板表面の摩擦係数が小さくなる瞬間と、指がせん断力を受けず、かつ基板表面の摩擦係数が大きくなる瞬間とが分布される。弾性波としてレイリー波を用いた場合、伝搬速度が４０００ｍ／ｓと速いので指の大きさの範囲であれば、上記の分布は一様に出てくる。この結果、触感部１１を介して弾性波基板１０を触っている状態、もしくは弾性波基板１０をなぞっている状態において、指が固体表面をなぞったときの感覚を擬似的に表現することができる。また、このパルス波の周波数及びデューティ比を適切に選択することで、任意の表面粗さの固体表面をなぞった時の感覚を擬似的に表現することが可能である。さらに、駆動用電極１に交流電圧が印加されていない時間を利用して触感部１１により反射された弾性波の受波を行う。弾性波の送出を停止してから反射波を受波するまでの時間と反射波の強度を計測することで、触感部１１と駆動用電極１の相対距離及び触感部の接触圧力を知ることができ、弾性波基板１０と１個の駆動用電極の組み合わせだけでもコンピュータ入出力装置とすることは十分である。
【００３１】
図２は本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その２）である。
【００３２】
弾性波基板１０の表面に弾性波を励振する駆動用電極１，２が対向配置されている。駆動用電極１，２に同時に交流電圧を印加すると、対向する駆動用電極１，２の間で弾性波の定在波が励振される。弾性波の定在波が励振されている時、基板表面は微小に振動しているため、触感部１１（図６参照）は鉛直方向の微小な力を受け、摩擦係数は見かけ上小さくなる。反対に弾性波の定在波が励振されていない状態では触感部１１は力を受けず、基板表面の見かけ上の摩擦係数は大きくなる。上記と同様に駆動用電極１，２に印加する交流電圧をパルス波で変調することで、基板表面の見かけ上の摩擦係数を連続的に変化させることができ、触感部１１を介して基板表面をなぞると表面粗さの粗い固体表面をなぞったような感覚を覚える。
【００３３】
図３は本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その３）である。
【００３４】
この図において、弾性波基板１０の表面に対向配置された駆動用電極１，２の背後に反射器４１，４２を配置することによって、機械的エネルギーを弾性波基板表面に閉じ込めることができ、より少ない電気エネルギーで弾性波の定在波を励振することができる。この場合、弾性波駆動用の駆動用電極１，２とは別に検出用電極４０を設ける。この検出用電極４０には駆動周波数とは異なる交流電圧で弾性波を励振する。すると反射器４１，４２は検出用の弾性波には同調しないので、反射器として機能せず、検出用電極４０から送出された弾性波は進行波となる。よって、上記と同様の原理により、触感部１１で触れている位置と強さを検出することができる。
【００３５】
図４は本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その４）である。
【００３６】
図４において、５１は湾曲した弾性波基板を示している。この基板表面に予め触感部５２を取り付けておき、電極部分は絶縁体で覆っておく。すると、触感部５２の部分を身体の任意の部分に押し当てることができ、指先に限らず身体の任意の部分に情報を出力することができるようになる。
【００３７】
操作者の体表面に上記した触感部５２を装着し、弾性体基板５１を用いて振動の振幅、周波数を変化させて体表面に提示することで、機械受容器の特性を解析するための刺激提示装置として用いることができ、さらに、皮膚中に存在する機械受容器の性能の診断、触覚弁別能の計測による触覚に関する神経系、中枢系の診断を行うことができる。
【００３８】
図５は本発明の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図、図６は人間が装着し、これを介して弾性波基板と接触する触感部を有する装着具の斜視図である。
【００３９】
これらの図において、弾性波基板１０のｘ軸方向（左右方向）の両側に第１の駆動用電極１と第２の駆動用電極２とが配置され、その駆動用電極１の背部には入力用電極３、その駆動用電極２の背部には入力（検出）用電極４が設けられている。
【００４０】
また、弾性波基板１０のｙ軸方向（上下方向）の両側に第１の駆動用電極５と第２の駆動用電極６とが配置され、その駆動用電極５の背部には入力（検出）用電極７、その駆動用電極６の背部には入力（検出）用電極８が設けられている。
【００４１】
第１、第２の駆動用電極１，２に駆動高周波電源１５を接続し、その駆動用電極ピッチで決まる共振周波数、数ＭＨｚから数１００ＭＨｚの振動を用いて駆動する。例えば、両端から同相で５０ＭＨｚを５波分程度信号を入力すれば、波動は弾性波基板１０において中央部で出会い、（基板長さ）／（レイリー波速度）＝０．０２／４０００（ｓｅｃ）後に他端に到着して吸収される。従って、４０００／０．０２＝２００（ｋＨｚ）で５波入力を繰り返せば、弾性波基板１０の中央部に２００（ｋＨｚ）で明滅する、領域幅８０μｍ×５波＝４００μｍの、大振幅振動領域が発生することになる。
【００４２】
この振動領域は、両端からの入力を調整することで、任意の場所に生成することができる。また、連続的移動も可能である。
【００４３】
従って、１次元では、２〔ｃｍ〕／４００〔μｍ〕＝５０領域を順に振動領域とすることができる。この時全領域をスキャンする周波数は、２００（ｋＨｚ）／５０＝４（ｋＨｚ）となり、人間には全領域が同時に振動領域となっていることと等価となる。更に、２ｃｍ×２ｃｍの弾性波基板１０の２次元領域で考えれば、４００μｍ×４００μｍを１ドットとし、５０ドット×５０ドットの任意領域に振動領域を発生させることができる。
【００４４】
以上のことから、空間解像度４００μｍで任意の２次元位置に大振幅領域を発生させることが可能となる。
【００４５】
従来見られる振動ピンのマトリクス状配置による振動型触覚提示装置におけるピン間隔は高々１ｍｍ程度であったが、本発明の弾性波を用いる方法では空間解像度を１ｍｍ以下とすることができ、振動領域の連続的移動が可能であるという特徴を有する。空間解像度は、駆動周波数を高めることにより、さらに高めることができる。
【００４６】
以下、この弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の動作について説明する。
【００４７】
上記のような弾性波が発生している弾性波基板１０上を図６に示すような多数の微小鋼球１２（例えば、φ８００μｍ鋼球）を有する触感部１１を介して操作者が指でなぞる。
【００４８】
この触感部１１は、多数の微小鋼球（例えば、φ８００μｍ鋼球）１２を、剛性の低い弾性薄膜（例えば、両面テープ）１３上に付着させた構成である。この微小鋼球１２の径は、提示したい物体表面形状の空間解像度により決定する。
【００４９】
図７は本発明の他の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板とコンピュータとの接続状態を示す図である。ただし、弾性波基板は拡大して示されている。
【００５０】
この図において、２０はドライバ、２１は弾性波基板、２２，２３，２４，２５は駆動用電極、２６，２７，２８，２９は入力（位置計測）用電極、３０は検波回路、３１はＡＤコンバータ、３２はコンピュータである。
【００５１】
そこで、駆動用電極２２，２３，２４，２５に入力（検出）用電極２６，２７，２８，２９を追加して、その入力（検出）用電極２６，２７，２８，２９の列を直交配置し、ドライバ２０を介して、駆動用電極２２，２３，２４，２５より連続的に弾性波を送出することにより、入力（検出）用電極２６，２７，２８，２９における減衰を観測することで、指の位置を連続して知ることができる。これにより、コンピュータ３２ヘの位置入力装置が実現されるとともに、位置情報により出力する触覚情報を変化させることにより、人間を拘束することなく指先の位置を入力として受け、同時に物体形状等を触覚情報として出力する小型のコンピュータインターフェース装置とすることができる。
【００５２】
図８は本発明の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置により指先皮膚表面に発生する、時間変調可能な分布摩擦力（せん断力）の説明図であり、図８（ａ）は振動オフ時、図８（ｂ）は振動オン時をそれぞれ示している。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、弾性波基板１０の非振動領域と触感部１１の微小鋼球１２が接触する際には動摩擦力１４が発生し、皮膚表面上の微小鋼球１２位置に水平方向にこの動摩擦力１４′が加わる。
【００５４】
一方、図８（ｂ）に示すように、弾性波基板１０の振動領域と触感部１１の微小鋼球１２が接触する際には、超音波振動体との接触による接触時間の減少、および超音波振動体との接触によるスクイーズ力の発生に伴う見かけ上の押さえ付け力の減少により摩擦力１８が減少し、皮膚表面上の微小鋼球１２位置に水平方向に作用する摩擦力が減少する。なお、１６はレイリー波波頭駆動力、１９はなぞり方向を示す矢印である。
【００５５】
従って、微小鋼球１２として、例えば直径４００μｍの微小鋼球を用いれば、皮膚表面上４００μｍの解像度で分布する駆動力を、その振幅は弾性波振幅により、その時間波形は弾性波の変調波形により、任意に変化させることができる。
【００５６】
これにより、任意の物体表面をなぞった際に皮膚表面に発生する水平力分布を発生させることができ、人間の触覚を介したコンピュータ出力装置とすることができる。また、振動領域を移動させれば、指は静止させたまま、対象側がなぞるような受動触状態を提示できる触覚出力装置を提供することができる。
【００５７】
更に、入力（検出）用電極３から、出力用弾性波周波数の３倍程度の駆動周波数、出力用弾性波振幅の１０分の１程度の振幅をもつ弾性波を位置計測用弾性波として微小時間入力する。入力（検出）用電極３においては触感部１１による反射波が検出され、弾性波を送出してから反射波を受信するまでの時間より触感部１１の２次元的な位置を検出することができる。入力（検出）用電極４においては、触感部１１が接触している領域を通過した弾性波の減衰が検出されるから、触感部１１の弾性波基板１０に対する接触圧力、もしくは接触面積が計測され、指の運動とその向き及び姿勢を検出することができる。
【００５８】
また、触感部（装着具）の代わりに任意の固体を上記のコンピュータインターフェース装置の弾性波基板表面に押し付け、その際、入力用の弾性波を励振すると、固体表面の弾性に応じて弾性波が減衰し、この微小固体の基板への接触面積が既知であれば、微小固体接触部分を透過した弾性波を検出することで固体表面の弾性もしくは剛性を検出することができる。
【００５９】
更に、上記の弾性波基板と触感部をそのまま流用し、指に微小な振動を与えてその感度を操作者に認識させることで、コンピュータが操作者の疲労度を測定することもできる。
【００６０】
また、振動出力が触感部（装着具）に物理的な刺激を与えることにより、リラクゼーションの誘発やつぼ刺激による治療も可能である。利用する弾性波としては、振動特性や温度特性に優れ、素子の高機能化に適するニオブ酸リチウムなどの単結晶上の弾性表面波、もしくは、シリコン基板の薄膜構造を利用することにより、ラム波を用いることができる。
【００６１】
なお、上記実施例における触感部の微小鋼球に代えて、剛性が高いものであれば、他の微小固体（微小硬球を含む）をも用いることができる。
【００６２】
上記したように、本発明は、弾性表面波もしくはラム波を用い、触覚を介した新しいコンピュータ入出力装置を提供することができる。
【００６３】
本発明によれば、図５に示したように、弾性波素子部は、弾性波基板１０上に設けられた駆動用電極（１，２，５，６）と入力（検出）用電極（３，４，７，８）により構成される。駆動用電極（１，２，５，６）は、駆動用の高周波電源１５に接続され、電極の幾何形状により決定される共振周波数の正弦波を搬送波とする時間変調信号で駆動される。電極の片側（１および５、または２および６）のみを駆動すれば、弾性波基板上に進行波が、電極の両側（１および２および５および６）を駆動すれば弾性波基板上に定在波が励振される。
【００６４】
触感部１１を介して操作者の指を基板に接触させると、時間変調信号の振幅が小さい期間においては基板と微小固体（例えば、微小鋼球）との間に摩擦力が発生するが、時間変調信号の振幅が大きい期間においては、超音波振動体との接触による接触時間の減少、および進行波の場合は波動の波頭による水平方向駆動力の伝達の２点により、基板と微小固体の摩擦力が減少する。従って、指先の皮膚表面に離散的に分布し、せん断方向に作用する時間変調可能な振動源が発生する。この振動源が、任意の物体表面をなぞったときに皮膚表面に発生する振動源と同等の効果をもたらし、表面粗さ感が操作者に出力される。
【００６５】
入力（検出）用電極（３，４，７，８）においては、触感部１１と弾性波基板１０との接触による弾性波の反射を検出し、弾性波を送出してから反射波を受信するまでの時間から接触位置を検出し、弾性波の減衰を検出して触感部１１の接触圧力もしくは接触面積を算出して位置情報をもとに指の運動及び姿勢を検出する。入力（検出）用電極（３，４，７，８）対の列を直交配置した場合、対の片方の電極から連続して弾性波を送出し、もう片方の電極で減衰を観測する。
【００６６】
直交配置しているので、それぞれの軸で減衰を観測した電極対を重ね合わせると２次元平面内での指の位置を知ることができる。また、指先の位置を入力すると同時に、位置情報を出力にフィードバックし、人間の運動に応じた触覚情報を伝達するインタラクティブなコンピュータ入出力装置とすることができる。
【００６７】
装着具と同様に任意の固体を弾性波基板表面に押しつけると、上記の入力方法と同様の原理により、伝搬する弾性波の減衰を検出することで、固体表面の弾性、もしくは剛性を知ることができる。装着具を装着している部分に微小な振動を与え、装着者の振動に対する感度を測定することで疲労度を計測することができる。逆に、弾性波基板による任意の振動が操作者に対する物理的な刺激になり、結果的に治療を行うこともできる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から除外するものではない。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００７０】
（１）従来、１００ｋＨｚ以下の弾性振動を用い、操作者の指の接触位置、運動計測は別途行わざるを得なかった触覚提示装置を、数ＭＨｚ以上の高周波弾性表面波もしくはラム波を用いることで、接触位置を計測すると同時にこれに応じた任意の物体表面粗さ感を触覚として提示するコンピュータ入出力装置として実現可能とした。
【００７１】
これにより、触覚提示物体の高空間解像度化、触覚提示物体の任意性の著しい増加を図ることができる。
【００７２】
（２）更に、触覚を提示する出力部とともに、操作者の手指を非拘束で位置計測する入力部も一体化することができるため、小型かつ簡便なコンピュータ入出力装置とすることができる。
【００７３】
これにより、更にシステムとしての性能の向上を図ることができる。
【００７４】
（３）また、弾性振動による触覚の入出力を通して、操作者の疲労度検査やりラクゼーション効果の誘発、機械受容器特性の診断に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その１）である。
【図２】  本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その２）である。
【図３】  本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その３）である。
【図４】  本発明の基本的な実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図（その４）である。
【図５】  本発明の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板と電極配置を示す図である。
【図６】  本発明の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の操作者が指先に装着する触感部を示す斜視図である。
【図７】  本発明の他の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置の弾性波基板とコンピュータとの接続状態を示す図である。
【図８】  本発明の実施例を示す弾性波を用いたコンピュータ入出力装置により指先皮膚表面に発生する、時間変調可能な分布摩擦力（せん断力）の説明図である。
【符号の説明】
１，２，５，６，２２，２３，２４，２５    駆動用電極
３，４，７，８，２６，２７，２８，２９    入力（位置計測）用電極
１０，２１    弾性波基板
１１，５２    触感部（装着具）
１２    微小鋼球（微小固体）
１３    弾性薄膜（両面テープ）
１４，１４′    動摩擦力
１５    駆動高周波電源
１６    レイリー波波頭駆動力
１８    摩擦力
１９    なぞり方向を示す矢印
２０    ドライバ
３０    検波回路
３１    ＡＤコンバータ
３２    コンピュータ
４０    検出用電極
４１，４２    反射器
５１    湾曲した弾性波基板
【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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