(57)【要約】【課題】電子スイッチなどを用いて制御することなく電流の流れる方向を変えて引力及び斥力を生成し、操作者に触覚を呈示することができる触覚呈示装置を提供する。【解決手段】触覚呈示装置１は、一方にはコイル１４が配置され、他方にはコイル１５が配置された一対のヨークが対向するように配置され、ヨーク同士が接近することによって第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６が移動して接点が切り替わってコイル１５に流れる電流の向きを反転させ、コイル１４が生成する磁場１４０とコイル１５が生成する磁場１５０の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させる磁力反転機構２０を備えて概略構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方には磁場発生部が配置され、他方には第１のコイルが配置された一対のヨークが対向するように配置され、ヨーク同士が接近することによって可動接点が移動して接点が切り替わって前記第１のコイルに流れる電流の向きを反転させ、前記磁場発生部が生成する磁場と前記第１のコイルが生成する磁場の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させる磁力反転機構を備えた触覚呈示装置。
【請求項２】
一方には磁場発生部が配置され、他方には第１のコイルが配置される一対のヨークと、
前記一対のヨークのいずれか一方のヨークに配置され、操作面に接触した検出対象の座標を検出する操作検出部と、
前記一対のヨーク間に配置され、前記操作面をなぞるようになされた操作において前記一対のヨークの距離を保つように弾性力を発生させる弾性部材と、
検出された前記検出対象の前記座標が予め定められた領域内であると判定された場合、前記第１のコイルに電流を供給する判定部と、
前記座標が前記予め定められた領域内であると前記判定部により判定された場合、前記第１のコイルに前記電流が供給され、前記操作面が前記弾性力に抗して押し込まれてヨーク同士が接近することによって可動接点が移動して接点が切り替わって前記第１のコイルに流れる前記電流の向きを反転させ、前記磁場発生部が生成する磁場と前記第１のコイルが生成する磁場の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させて触覚を呈示する磁力反転機構と、
を備えた触覚呈示装置。
【請求項３】
前記磁力反転機構が、
前記可動接点としての第１の可動接点及び第２の可動接点と、
前記第１のコイルの第１の端部と電気的に接続され、前記操作面が押し込まれる前の第１の状態において前記第１の可動接点と接触する第１の接点と、
前記第１のコイルの第２の端部と電気的に接続され、押し込まれた後の第２の状態において前記第１の可動接点と接触する第２の接点と、
前記第１のコイルの前記第２の端部に電気的に接続され、前記第１の状態において前記第２の可動接点と接触する第３の接点と、
前記第１のコイルの前記第１の端部と電気的に接続され、前記第２の状態において前記第２の可動接点と接触する第４の接点と、
を備えた請求項１又は２に記載の触覚呈示装置。
【請求項４】
前記第１の接点乃至前記第４の接点が、前記操作面が押し込まれる方向と交差する方向に並んで前記第１のコイルが配置されたヨークに絶縁体を介して配置される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項５】
前記第１の接点と前記第２の接点、前記第３の接点と前記第４の接点が、前記操作面を押し込む方向に沿って並んで前記第１のコイルが配置されたヨークに絶縁体を介して配置される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【請求項６】
前記一対のヨークは、それぞれが凸部を有し、一方のヨークの凸部に前記第１のコイルが配置され、他方のヨークの凸部に前記磁場発生部としての永久磁石又は第２のコイルが配置される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の触覚呈示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚呈示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、プッシュ操作がなされる第１の磁性体と、第１の磁性体と対向して配置される第２の磁性体と、を有し、第１の磁性体にはコイルが設けられた第１のプリント配線基板が配置され、第２の磁性体にはコイルが設けられた第２のプリント配線基板が配置された操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この操作装置は、コイルに流れる電流によって第１の磁性体と第２の磁性体の間に引力又は斥力を発生させ、操作に対する応答としての触覚フィードバックを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１７６４７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の操作装置は、触覚フィードバックに応じた引力又は斥力を生成するためには、第１の磁性体と第２の磁性体間の距離に基づいてコイルに流す電流の方向を、電子スイッチなどを用いて制御しなければならず、当該距離を測定するセンサや当該センサの出力に応じて電子スイッチなどを切り替えて電流の方向を制御するマイクロコンピュータなどが必要で高コストである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、電子スイッチなどを用いて制御することなく電流の流れる方向を変えて引力及び斥力を生成し、操作者に触覚を呈示することができる触覚呈示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、一方には磁場発生部が配置され、他方には第１のコイルが配置された一対のヨークが対向するように配置され、ヨーク同士が接近することによって可動接点が移動して接点が切り替わって第１のコイルに流れる電流の向きを反転させ、磁場発生部が生成する磁場と第１のコイルが生成する磁場の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させる磁力反転機構を備えた触覚呈示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子スイッチなどを用いて制御することなく電流の流れる方向を変えて引力及び斥力を生成し、操作者に触覚を呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る触覚呈示装置が配置された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、触覚呈示装置の第１の状態における図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）で切断した断面の一例を矢印方向から見た断面図の一例である。
【図２】図２（ａ）は、表示装置が表示する表示画像の一例を示し、図２（ｂ）は、第１の実施の形態に係る触覚呈示装置の第２の状態における図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）で切断した断面の一例を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｃ）は、操作力とストロークの関係の一例を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る触覚呈示装置の第１の状態における要部断面図の一例であり、図３（ｂ）は、第２の状態における要部断面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る触覚呈示装置は、一方には磁場発生部が配置され、他方には第１のコイルが配置された一対のヨークが対向するように配置され、ヨーク同士が接近することによって可動接点が移動して接点が切り替わって第１のコイルに流れる電流の向きを反転させ、磁場発生部が生成する磁場と第１のコイルが生成する磁場の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させる磁力反転機構を備えて概略構成されている。
【００１１】
触覚呈示装置は、ヨーク同士が接近することによって可動接点と接点との接続が切り替わって第１のコイルに流れる電流の向きを変え、ヨーク間に働く引力及び斥力を生成するので、電子スイッチなどを制御して第１のコイルに流れる電流の向きを制御する必要がない。従って触覚呈示装置は、電子スイッチなどを用いて制御することなく電流の流れる方向を変えて引力及び斥力を生成し、操作者に触覚を呈示することができる。
【００１２】
[第１の実施の形態]
（触覚呈示装置１の全体構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る触覚呈示装置が配置された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、触覚呈示装置の第１の状態における図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）で切断した断面の一例を矢印方向から見た断面図の一例である。図２（ａ）は、表示装置が表示する表示画像の一例を示し、図２（ｂ）は、第１の実施の形態に係る触覚呈示装置の第２の状態における図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）で切断した断面の一例を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｃ）は、操作力とストロークの関係の一例を示すグラフである。
【００１３】
なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な情報などの流れを矢印で示している。
【００１４】
この触覚呈示装置１は、図１（ａ）に示すように、車両８の運転席と助手席の間に伸びるフロアコンソール８０に、操作面１００が露出するように配置されている。触覚呈示装置１は、車両８に搭載される電子機器と電気的に接続され、当該電子機器を操作するものである。
【００１５】
具体的には、触覚呈示装置１は、例えば、導電性を有するペンや指による操作により、電子機器の表示部に表示されたカーソルの移動や選択、表示されたアイコンの選択、決定、ドラッグ、ドロップなどの指示を行うことができるように構成されている。そして触覚呈示装置１は、プッシュ操作可能な場合に操作面１００に対してプッシュ操作が行われると、スイッチを操作した操作感を模した触覚を操作者に呈示する。本実施の形態では、指（操作指）による操作について説明する。なお電子機器の表示部は、一例として、図１（ａ）に示すように、センターコンソール８１に配置された表示装置８２である。
【００１６】
この触覚呈示装置１は、一方には後述する磁場発生部が配置され、他方には後述する第１のコイルが配置された一対のヨークが対向するように配置され、ヨーク同士が接近することによって後述する可動接点が移動して後述する接点が切り替わって第１のコイルに流れる電流の向きを反転させ、磁場発生部が生成する磁場と第１のコイルが生成する磁場の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させる磁力反転機構２０を備えて概略構成されている。
【００１７】
また触覚呈示装置１は、図１（ｂ）に示すように、さらにタッチパッド１０と、ばね３５と、電源部４０と、制御部５０と、を備えている。
【００１８】
（タッチパッド１０の構成）
タッチパッド１０は、一対のヨークのいずれか一方のヨークに配置され、操作面１００に接触した操作指（検出対象）の座標を検出する。この一対のヨークとは、第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３である。本実施の形態では、タッチパッド１０は、図１（ｂ）に示すように、第２のヨーク１３上に配置されている。
【００１９】
タッチパッド１０は、一例として、静電容量方式のタッチパッドである。なおタッチパッド１０は、静電容量方式のタッチパッドに限定されず、操作面になされた接触操作を検出することができる抵抗膜方式、赤外線方式、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）方式などのタッチパッドを用いることが可能である。
【００２０】
このタッチパッド１０は、一例として、複数の検出電極が絶縁された状態で交差して操作面１００の下方に配置されている。タッチパッド１０は、一方向に並べられた検出電極が順番に駆動され、駆動された検出電極と他方向に並べられた検出電極とによって得られる１周期分の静電容量に基づいて検出情報Ｓ１を生成して制御部５０に出力する。
【００２１】
検出情報Ｓ１は、例えば、読み出した１周期分の静電容量に基づいて算出された操作指の座標の情報を含んでいる。この座標は、操作面１００に設定された座標系における座標であり、接続された電子機器側で表示装置８２の座標系に座標変換される。なお触覚呈示装置１と電子機器の座標系の関係は、絶対座標系及び相対座標系のいずれでも良い。タッチパッド１０は、例えば、加重平均などによって座標を算出する。
【００２２】
（一対のヨークの構成）
一対のヨークとしての第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３は、一方には磁場発生部が配置され、他方には第１のコイルが配置されている。第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３は、鉄、パーマロイなどの軟磁性体材料を用いて形成されている。
【００２３】
一対のヨークは、第１のヨーク１２が凸部１２３を有し、第２のヨーク１３が凸部１３３を有している。一方のヨークとしての第２のヨーク１３の凸部１３３に第１のコイルとしてのコイル１５が配置されている。他方のヨークとしての第１のヨーク１２の凸部１２３に磁場発生部としての永久磁石又は第２のコイルが配置される。
【００２４】
なお本実施の形態の磁場発生部は、第２のコイルとしてのコイル１４である。また変形例として、触覚呈示装置１は、一方の磁極が固定され、他方の磁極が電流の方向に応じて変わることで発生する引力及び斥力によって触覚を生成するので、固定側は、ネオジウムなどの永久磁石としても良い。
【００２５】
具体的には、第１のヨーク１２は、車両８と一体とされ、操作面１００になされたプッシュ操作によって、車両８に対して移動しないようにされている。
【００２６】
第１のヨーク１２の凸部１２３は、板形状を有する基部１２０の設置面１２０ａから突出するように設けられている。同様に、第２のヨーク１３の凸部１３３は、板形状を有する基部１３０の設置面１３０ａから突出するように設けられている。この凸部１２３及び凸部１３３は、コイル１４及びコイル１５を巻き回しやすいように円柱形状とされている。
【００２７】
第１のヨーク１２の基部１２０には、図１（ｂ）に示すように、凸部１２３を挟んで矩形状を有する凹部１２１と凹部１２２が設けられている。凹部１２１には、凹部１２１に応じた形状を有する絶縁体２１が配置されている。凹部１２２には、凹部１２２に応じた形状を有する絶縁体２２が配置されている。この絶縁体２１及び絶縁体２２については、後述する。
【００２８】
第１のヨーク１２に配置されたコイル１４は、図１（ｂ）に示すように、第１の状態及び第２の状態において制御部５０から供給された電流Ｉ２の分流である電流Ｉ２ａが流れた場合、この電流Ｉ２ａによって凸部１２３の上面１２４側がＮ極となるような磁場１４０を生成する。
【００２９】
また第２のヨーク１３に配置されたコイル１５は、図１（ｂ）に示すように、第１の状態において制御部５０から供給された電流Ｉ２の分流である電流Ｉ２ｂがコイル１４と同じ向きに流れる。コイル１５は、一例として、この電流Ｉ２ｂによって凸部１３３の下面１３４側がＳ極となるような磁場１５０を生成する。
【００３０】
さらにコイル１５は、図２（ｂ）に示すように、第２の状態において電流Ｉ２ｂの向きが第１の状態の向きとは反転するので、下面１３４側がＮ極となる磁場１５０が生成される。この磁場１５０と磁場１４０との相互作用により、斥力が発生し、操作面１００が押し上げられるような力を操作者が感じる。
【００３１】
従って操作者は、一例として、図２（ｃ）に示すように、プッシュ操作を開始した当初、ほぼばね３５の弾性力に抗して操作面１００を押し下げる操作力を操作面１００に付加する。操作者は、さらに操作面１００を押し下げると、図２（ｃ）に示すストロークＤ１において、第１のヨーク１２と第２のヨーク１３が接近することによる引力の影響が大きくなるので操作力が急峻に低減される。
【００３２】
操作者は、さらに操作面１００を押し下げると、図２（ｃ）に示すストロークＤ２において、コイル１５に流れる電流Ｉ２が反転することで第１のヨーク１２と第２のヨーク１３が反発し合う斥力の影響が大きくなって操作力が急峻に増加する。この一連の操作力の変化が、触覚呈示装置１の触覚の呈示、つまりプッシュ操作に伴う操作感となる。
【００３３】
なお図２（ｃ）において、ストロークＤ１において引力が働き始めるのではなく、電流Ｉ２の供給開始から電流Ｉ２ｂの方向が切り替わるまで引力が働いている。また必ずしもストロークＤ２において、接点が切り替わったとは限らない。このストロークＤ１とストロークＤ２までの距離は、一例として、０．１ｍｍである。
【００３４】
ここで以下では、先に、ばね３５、電源部４０及び制御部５０について説明する。
【００３５】
（ばね３５の構成）
ばね３５は、一対のヨーク（第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３）間に配置され、操作面１００をなぞるようになされた操作において一対のヨークの距離を保つように弾性力を発生させる。
【００３６】
このばね３５は、一例として、コイルばねである。なお変形例として、ばね３５は、凸部１２３と凸部１３３の間に挿入されても良い。この場合、ばね３５は、樹脂材料で形成されることが好ましい。
【００３７】
（電源部４０の構成）
電源部４０は、例えば、車両８のバッテリーから供給された電流に基づいて触覚呈示装置１が動作するのに適した電流Ｉ１を制御部５０に供給するように構成されている。制御部５０は、この電流Ｉ１に基づいて動作すると共に、コイル１４及びコイル１５に供給するための電流Ｉ２を生成して出力する。
【００３８】
（制御部５０の構成）
制御部５０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部５０が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また制御部５０は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
【００３９】
制御部５０は、電源部４０から供給された電流Ｉ１によって動作し、さらにコイル１４及びコイル１５に供給する電流Ｉ２を生成する。また制御部５０は、タッチパッド１０から取得した検出情報Ｓ１に基づいて操作情報Ｓ２を出力する。この操作情報Ｓ２には、例えば、操作がなされた座標の情報が少なくとも含まれている。
【００４０】
制御部５０は、例えば、触覚呈示装置１が接続された電子機器から呈示情報Ｓ３が入力する。この呈示情報Ｓ３は、電流Ｉ２の供給のトリガとなる情報である。以下では、呈示情報Ｓ３が出力される状況の一例について図２（ａ）を参照して説明する。
【００４１】
呈示情報Ｓ３は、一例として、表示装置８２に表示された表示画像８２０が、図２（ａ）に示すように、背景領域８２１と、複数のプッシュ領域８２２と、により構成されている場合、カーソル８２５がプッシュ領域８２２に入ったことをトリガとして出力される。
【００４２】
プッシュ領域８２２とは、選択決定を行うことで電子機器の機能が実行されるようなアイコンの領域である。従ってプッシュ領域８２２は、プッシュ操作が許容され、背景領域８２１では、プッシュ操作が許容されない。
【００４３】
つまり電子機器は、例えば、操作情報Ｓ２に基づいてカーソル８２５が背景領域８２１に存在する場合は、呈示情報Ｓ３を出力せず、カーソル８２５がプッシュ領域８２２に入った場合は、呈示情報Ｓ３を出力する。また呈示情報Ｓ３は、例えば、カーソル８２５がプッシュ領域８２２から出た場合にも出力される。
【００４４】
つまり制御部５０は、例えば、一回目の呈示情報Ｓ３の入力に基づいて電流Ｉ２の供給を開始し、二回目の呈示情報Ｓ３の入力に基づいて電流Ｉ２の供給を停止する。従って制御部５０は、例えば、一回目の呈示情報Ｓ３の入力に基づいて後述する予め定められた領域としてのプッシュ領域８２２への侵入を判定し、二回目の呈示情報Ｓ３の入力に基づいてプッシュ領域８２２からの離脱を判定する。
【００４５】
なお電子機器は、例えば、一回目の呈示情報Ｓ３を出力した後に、操作指９が検出されなくなった場合、表示画像８２０が切り替わった場合などに二度目の呈示情報Ｓ３を出力する。
【００４６】
（磁力反転機構２０の構成）
磁力反転機構２０は、操作指が検出された座標が予め定められた領域内であると制御部５０により判定された場合、コイル１５に電流Ｉ２ｂが供給される。そして磁力反転機構２０は、操作面１００が弾性力に抗して押し込まれてヨーク同士が接近することによって後述する可動接点が移動して接点が切り替わってコイル１５に流れる電流Ｉ２ｂの向きを反転させ、コイル１４が生成する磁場１４０とコイル１５が生成する磁場１５０の相互作用によって発生する磁力の向きを反転させて触覚を呈示する。
【００４７】
この磁力は、第１の状態では、第２のヨーク１３を第１のヨーク１２に引きつける方向の引力Ｆ１となり、第２の状態では、第２のヨーク１３を第１のヨーク１２から遠ざける斥力Ｆ２となる。
【００４８】
この磁力反転機構２０は、可動接点としての第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６を有する。
【００４９】
また磁力反転機構２０は、コイル１５の第１の端部１５１と電気的に接続され、操作面１００が押し込まれる前の第１の状態において第１の可動接点２５と接触する第１の接点２７と、コイル１５の第２の端部１５２と電気的に接続され、押し込まれた後の第２の状態において第１の可動接点２５と接触する第２の接点２８と、を有している。
【００５０】
また磁力反転機構２０は、コイル１５の第２の端部１５２に電気的に接続され、第１の状態において第２の可動接点２６と接触する第３の接点２９と、コイル１５の第１の端部１５１と電気的に接続され、第２の状態において第２の可動接点２６と接触する第４の接点３０と、を有している。
【００５１】
この第１の接点２７〜第４の接点３０は、操作面１００が押し込まれる方向と交差する方向に並んでコイル１５が配置された第２のヨーク１３に絶縁体を介して配置されている。
【００５２】
第１の接点２７と第４の接点３０とが電気的に接続されると共に、コイル１５の第１の端部１５１とも電気的に接続されている。また第２の接点２８と第３の接点２９とが電気的に接続されると共に、コイル１５の第２の端部１５２とも電気的に接続されている。
【００５３】
この第１の接点２７と第２の接点２８の間隔Ｌ、及び第３の接点２９と第４の接点３０の間隔Ｌは、例えば、引力から斥力に切り替わるストロークに応じて設定される。
【００５４】
この絶縁体は、図１（ｂ）に示すように、絶縁体２３及び絶縁体２４である。絶縁体２３は、第２のヨーク１３の設置面１３０ａに設けられた凹部１３１に配置されている。絶縁体２４は、設置面１３０ａに設けられた凹部１３２に配置されている。
【００５５】
また絶縁体２３には、凹部２３０及び凹部２３１が設けられている。第１の接点２７は、凹部２３０に配置されている。第２の接点２８は、凹部２３１に配置されている。絶縁体２４には、凹部２４０及び凹部２４１が設けられている。第３の接点２９は、凹部２４０に配置されている。第４の接点３０は、凹部２４１に配置されている。
【００５６】
この絶縁体２３の第１の可動接点２５側の面は、第１の接点２７及び第２の接点２８の面が露出すると共にこの面と平坦な面となっている。この絶縁体２３の面と第１の接点２７及び第２の接点２８の面とを合わせて、第１の可動接点２５がスライドするスライド面２３２と記載する。
【００５７】
また絶縁体２４の第２の可動接点２６側の面は、第３の接点２９及び第４の接点３０の面が露出すると共にこの面と平坦な面となっている。この絶縁体２４の面と第２の接点２９及び第４の接点３０の面とを合わせて、第２の可動接点２６がスライドするスライド面２４２と記載する。
【００５８】
第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、例えば、ステンレスや銅などの導電性を有してばね性を有する金属材料、又は導電性を有する樹脂材料を用いて形成されている。この第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、制御部５０と電気的に接続されている。
【００５９】
第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、第１のヨーク１２の凸部１２３を挟んで配置された絶縁体２１及び絶縁体２２に取り付けられている。
【００６０】
絶縁体２１〜絶縁体２４は、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン）などの絶縁性を有する樹脂材料を用いて形成される。
【００６１】
第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、細長い円柱形状を有している。そしてその先端２５０及び先端２６０は、球形状を有している。先端２５０は、第１の状態において第１の接点２７と接触し、第２の状態において湾曲しながら第２の接点２８と接触する。また先端２６０は、第１の状態において第３の接点２９と接触し、第２の状態において湾曲しながら第４の接点３０と接触する。
【００６２】
第１の可動接点２５の端部２５１は、絶縁体２１に設けられた保持部２１０の孔２１１に挿入され、絶縁体２１と第１の可動接点２５とが一体とされている。また第２の可動接点２６の端部２６１は、絶縁体２２に設けられた保持部２２０の孔２２１に挿入され、絶縁体２２と第２の可動接点２６とが一体とされている。
【００６３】
第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、上述のようにばね性、つまり図３（ｂ）に示すように、プッシュ操作によって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３間の距離ｄ１が、距離ｄ２に縮まって変形し、第１の状態に戻った際に、変形前の状態に戻る性質を有する。なお第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、第１の状態において、第１の接点２７及び第３の接点２９との電気的接続を維持するように変形して接触圧を付加している。
【００６４】
以下では、第１の状態及び第２の状態における電流の経路について説明する。
【００６５】
（第１の状態及び第２の状態における電流の経路について）
第１の状態の場合、制御部５０から出力された電流Ｉ２は、図１（ｂ）に示す経路６１を流れる。この経路６１は、コイル１４を経由する第１の経路６１ａと、コイル１５を経由する第２の経路６１ｂと、を有している。
【００６６】
第１の経路６１ａは、電流Ｉ２から分流した電流Ｉ２ａが、コイル１４の第１の端部１４１、コイル１４及び第２の端部１４２を経由して制御部５０に戻る経路である。コイル１４は、電流Ｉ２ａが第１の経路６１ａを流れることによって第１のヨーク１２の上面１２４側にＮ極を発生させる。
【００６７】
また第２の経路６１ｂは、電流Ｉ２から分流した電流Ｉ２ｂが、第１の可動接点２５、第１の接点２７、コイル１５の第１の端部１５１、コイル１５、第２の端部１５２、第３の接点２９、及び第２の可動接点２６を経由して制御部５０に戻る経路である。なお電流Ｉ２＝電流Ｉ２ａ＋電流Ｉ２ｂである。
【００６８】
よってコイル１５は、電流Ｉ２ｂが第２の経路６１ｂを流れることによって第２のヨーク１３の下面１３４側にＳ極を発生させる。従って第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３の間には、引力Ｆ１が発生して両者が引き合うようになる。
【００６９】
また第２の状態の場合、制御部５０から出力された電流Ｉ２は、図２（ｂ）に示す経路６２を流れる。この経路６２は、コイル１４を経由する第３の経路６２ａと、コイル１５を経由する第４の経路６２ｂと、を有している。
【００７０】
第３の経路６２ａは、第１の経路６１ａと同じ経路である。よってコイル１４は、電流Ｉ２ａが流れることによって第１のヨーク１２の上面１２４側にＮ極を発生させる。
【００７１】
また第４の経路６２ｂは、第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６が変形することにより、第２の経路６１ｂとは異なる経路となる。
【００７２】
第４の経路６２ｂは、電流Ｉ２ｂが、第１の可動接点２５、第２の接点２８、コイル１５の第２の端部１５２、コイル１５、第１の端部１５１、第４の接点３０、及び第２の可動接点２６を経由して制御部５０に戻る経路である。
【００７３】
よってコイル１５は、電流Ｉ２ｂが第４の経路６２ｂを流れることによって第２のヨーク１３の下面１３４側にＮ極を発生させる。従って第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３の間には、斥力Ｆ２が発生して両者が反発し合うようになる。
【００７４】
第１のヨーク１２が車両８と一体となっているので、引力Ｆ１によって第２のヨーク１３が第１のヨーク１２方向に引かれるような力を受け、斥力Ｆ２によって第２のヨーク１３が第１のヨーク１２から遠ざかるような力を受ける。従って操作者は、プッシュ操作を行った操作指９を介して、引力Ｆ１によって操作面１００が沈み込むような触覚を得ると共に、斥力Ｆ２によって操作面１００から押されるような触覚を得ることができる。
【００７５】
以下に、プッシュ操作可能な状態にある場合の触覚呈示装置１の触覚呈示動作の一例について説明する。
【００７６】
（動作）
触覚呈示装置１の制御部５０は、呈示情報Ｓ３が入力すると、つまりプッシュ操作が許容された第１の状態となると、電源部４０から供給されている電流Ｉ１に基づいて電流Ｉ２を生成して出力する。
【００７７】
電流Ｉ２は、電流Ｉ２ａと電流Ｉ２ｂとに分流し、電流Ｉ２ａがコイル１４を経由する第１の経路６１ａを流れ、電流Ｉ２ｂがコイル１５を経由する第２の経路６１ｂを流れる。この第１の経路６１ａ及び第２の経路６１ｂに電流が流れることにより、第１のヨーク１２の上面１２４側がＮ極、第２のヨーク１３の下面１３４側がＳ極となって、第１のヨーク１２と第２のヨーク１３との間に引力Ｆ１が働く。
【００７８】
操作者が操作面１００に対してプッシュ操作を行うと、プッシュ操作開始からスロトークがＤ１に到達するまでは、図２（ｃ）に示すように、主にばね３５を縮めるための操作力が大きいことから操作力が増加する。そしてストロークがＤ１になると上述の引力Ｆ１の影響が大きくなって操作力が低減される。
【００７９】
このプッシュ操作によって、第１の可動接点２５が変形し、その先端２５０が第１の接点２７から第２の接点２８に向かって、スライド面２３２をスライドし始める。また第２の可動接点２６が変形し、その先端２６０が第３の接点２９から第４の接点３０に向かってスライド面２４２をスライドし始める。
【００８０】
さらにプッシュ操作によって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３との距離が小さくなると、図２（ｂ）に示すように、第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６の変形が大きくなり、先端２５０が第２の接点２８に接触すると共に、先端２６０が第４の接点３０に接触する。
【００８１】
この第１の可動接点２５と第２の接点２８との接触、第２の可動接点２６と第４の接点３０との接触により、電流Ｉ２の経路が経路６１から経路６２に切り替わる。
【００８２】
この経路の切り替わりによって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の間には、斥力Ｆ２が発生する。操作者は、図２（ｃ）に示すように、ストロークがＤ２を超えると操作力の増加を感じ、プッシュ操作が受け付けられたことを感じる。
【００８３】
操作者がプッシュ操作を終了すると、主にばね３５の弾性力と上述の斥力Ｆ２とによって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の距離が離れていく。この距離が離れるにつれて、第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６が元の形状に復帰し始める。
【００８４】
この形状の復帰により、第１の可動接点２５の先端２５０は、第２の接点２８から第１の接点２７に向かってスライド面２３２をスライドする。また第２の可動接点２５の先端２６０は、第４の接点３０から第３の接点２９に向かってスライド面２４２をスライドする。
【００８５】
そして第１の可動接点２５の先端２５０が第１の接点２７と接触すると共に、第２の可動接点２６の先端２６０が第３の接点２９と接触し、第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の間に働く力が斥力Ｆ２から引力Ｆ１に切り替わる。
【００８６】
電子機器は、例えば、カーソル８２５がプッシュ領域８２２外に移動する、プッシュ操作の受付によって表示画像８２０が切り替わることなどをトリガとして、呈示情報Ｓ３を触覚呈示装置１に出力する。制御部５０は、この二度目の呈示情報Ｓ３に基づいて電流Ｉ２の出力を停止して触覚呈示動作を終了する。
【００８７】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る触覚呈示装置１は、電子スイッチなどを用いて制御することなく電流の流れる方向を変えて引力及び斥力を生成し、操作者に触覚を呈示することができる。具体的には、触覚呈示装置１は、磁力反転機構２０によってコイル１５に流れる電流Ｉ２ｂの方向を切り替えることができるので、電子スイッチなどを制御してコイルに流れる電流の向きを制御する必要がない。従って触覚呈示装置１は、電子スイッチなどを用いて制御することなくコイル１５に流れる電流Ｉ２ｂの流れる方向を変えて引力Ｆ１及び斥力Ｆ２を生成し、操作者に触覚を呈示することができる。
【００８８】
また触覚呈示装置１は、磁力反転機構２０によってコイル１５に流れる電流Ｉ２ｂの向きを変えることができるので、ヨーク間の距離を測定するセンサや電流の向きを変えるための電子スイッチ、当該電子スイッチを制御するマイクロコンピュータなどが必要ないので、小型でかつ低コストで製造することができる。
【００８９】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、可動接点と接点の配置などが異なっている。
【００９０】
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る触覚呈示装置の第１の状態における要部断面図の一例であり、図３（ｂ）は、第２の状態における要部断面図の一例である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００９１】
本実施の形態の触覚呈示装置１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の接点２７と第２の接点２８、第３の接点２９と第４の接点３０が、操作面１００を押し込む方向に沿って並んでコイル１５が配置された第２のヨーク１３に絶縁体２３及び絶縁体２４を介して配置されている。
【００９２】
また第１の可動接点２５の先端２５０ａ、及び第２の可動接点２６の先端２６０ａが、例えば、円筒を長手方向に切断したような形状を有している。本実施の形態の第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６は、図３（ｂ）に示すように、プッシュ操作がなされて第１のヨーク１２及び第２のヨーク１３の距離が接近しても湾曲することなく接点が切り替わる。
【００９３】
これは、上述のように第１の接点２７と第２の接点２８、第３の接点２９と第４の接点３０が、図３（ａ）及び図３（ｂ）の紙面の縦方向に並んで配置されているからである。従って第１の接点２７と第２の接点２８の間隔、及び第３の接点２９と第４の接点３０の間隔は、例えば、引力Ｆ１から斥力Ｆ２に切り替わるストロークに応じて設定される。
【００９４】
第１のヨーク１２に配置された絶縁体２１及び絶縁体２２は、中央近傍に保持部２１０及び保持部２２０が設けられている。
【００９５】
以下に、プッシュ操作可能な状態にある場合の触覚呈示装置１の触覚呈示動作の一例について説明する。
【００９６】
（動作）
触覚呈示装置１の制御部５０は、呈示情報Ｓ３が入力すると、つまりプッシュ操作が許容された第１の状態となると、電源部４０から供給されている電流Ｉ１に基づいて電流Ｉ２を生成して出力する。
【００９７】
電流Ｉ２は、電流Ｉ２ａと電流Ｉ２ｂとに分流し、電流Ｉ２ａが第１の経路６１ａを流れ、電流Ｉ２ｂが第２の経路６１ｂを流れる。この第１の経路６１ａ及び第２の経路６１ｂに電流が流れることにより、第１のヨーク１２の上面１２４側がＮ極、第２のヨーク１３の下面１３４側がＳ極となって、第１のヨーク１２と第２のヨーク１３との間に引力Ｆ１が働く。
【００９８】
操作者が操作面１００に対してプッシュ操作を行うと、タッチパッド１０を介して第２のヨーク１３が第１のヨーク１２側に移動する。
【００９９】
この移動によって、第１の可動接点２５の先端２５０ａが第１の接点２７から第２の接点２８に向かって、スライド面２３２をスライドする。また第２の可動接点２６の先端２６０ａが第３の接点２９から第４の接点３０に向かってスライド面２４２をスライドする。
【０１００】
さらにプッシュ操作によって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３との距離が小さくなると、図３（ｂ）に示すように、先端２５０ａが第２の接点２８に接触すると共に、先端２６０ａが第４の接点３０に接触する。
【０１０１】
この第１の可動接点２５と第２の接点２８との接触、第２の可動接点２６と第４の接点３０との接触により、電流Ｉ２の経路が経路６１から経路６２に切り替わる。
【０１０２】
この経路の切り替わりによって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の間には、斥力Ｆ２が発生する。
【０１０３】
操作者がプッシュ操作を終了すると、主にばね３５の弾性力と上述の斥力Ｆ２とによって第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の距離が離れていく。この距離が離れるにつれて、先端２５０ａがスライド面２３２を第２の接点２８から第１の接点２７に向かってスライドすると共に、先端２６０ａが第４の接点３０から第３の接点２９に向かってスライド面２４２をスライドする。
【０１０４】
そして先端２５０ａが第１の接点２７と接触すると共に、先端２６０ａが第３の接点２９と接触し、第１のヨーク１２と第２のヨーク１３の間に働く力が斥力Ｆ２から引力Ｆ１に切り替わる。
【０１０５】
電子機器は、例えば、カーソル８２５がプッシュ領域８２２外に移動する、プッシュ操作の受付によって表示画像８２０が切り替わることなどをトリガとして、呈示情報Ｓ３を触覚呈示装置１に出力する。制御部５０は、この二度目の呈示情報Ｓ３に基づいて電流Ｉ２の出力を停止して触覚呈示動作を終了する。
【０１０６】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態の触覚呈示装置１は、可動接点が湾曲することで接点を切り替える場合と比べて、第１の可動接点２５及び第２の可動接点２６の変形が少ないので、材料の選択の自由度が増すと共に可動接点の厚みや形状などの設計が容易となる。
【０１０７】
なお上述の各実施の形態の変形例として、触覚呈示装置１は、第１のヨーク１２側にタッチパッド１０を配置して上下を逆にした構成としても良い。
【０１０８】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１…触覚呈示装置、８…車両、９…操作指、１０…タッチパッド、１２…第１のヨーク、１３…第２のヨーク、１４，１５…コイル、２０…磁力反転機構、２１〜２４…絶縁体、２５…第１の可動接点、２６…第２の可動接点、２７〜３０…第１の接点〜第４の接点、３５…ばね、４０…電源部、５０…制御部、６１…経路、６１ａ…第１の経路、６１ｂ…第２の経路、６２…経路、６２ａ…第１の経路、６２ｂ…第２の経路、８０…フロアコンソール、８１…センターコンソール、８２…表示装置、１００…操作面、１２０…基部、１２０ａ…設置面、１２１，１２２…凹部、１２３…凸部、１２４…上面、１３０…基部、１３０ａ…設置面、１３１，１３２…凹部、１３３…凸部、１３４…下面、１４０…磁場、１４１…第１の端部、１４２…第２の端部、１５０…磁場、１５１…第１の端部、１５２…第２の端部、２１０…保持部、２１１…孔、２２０…保持部、２２１…孔、２３０，２３１…凹部、２３２…スライド面、２４０，２４１…凹部、２４２…スライド面、２５０，２５０ａ…先端、２５１…端部、２６０，２６０ａ…先端、２６１…端部、８２０…表示画像、８２１…背景領域、８２２…プッシュ領域、８２５…カーソル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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