JP2019067166A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】指の腹側であり、第1関節から指先までの部分が露出しない場合と比較して、指に装着をしても指を使いやすくすることができる電子機器を提供する。【解決手段】触覚提示装置200は、指の腹側に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う接触部250を有し、指の腹側であり、第1関節J1から指先までの一部分が、接触部250が接触する部分を除いて露出するように指に装着される。【選択図】図2
Description
本発明は、電子機器に関する。
特許文献1には、触覚を変化させ、かつ触覚情報を取得できる方法であって、対象物との直接の接触を妨げず、触覚デバイスにより触覚を可変にする触覚可変工程と、該触覚デバイスを介して触覚情報を検出する触覚検出工程と、からなることを特徴とする、触覚に作用する方法とが記載されている。
特許文献2には、指に装着される被覆部材に対して回動可能な状態で取り付けられる触覚提示部材と、触覚提示部材を駆動するための駆動手段とを有し、駆動手段によって触覚提示部材を回動させて当該触覚提示部材により指の掌面を押圧することで指に触覚を提示することを特徴とする触覚提示機構が記載されている。
特許文献3には、指に装着する装着手段と、指に与える触覚を発生する触覚発生手段とを有し、仮想空間画像に応じて、指に対して触覚を提示するよう構成されていることを特徴とする触覚提示装置が記載されている。
電子機器で指に触覚を提示したり、電子機器で指から情報を取得したりする際には、指の爪側ではなく指の腹側に触覚を提示したり、情報を取得することが望ましい。
本発明は、指の腹側であり、第1関節から指先までの部分が露出しない場合と比較して、指に装着をしても指を使いやすくすることができる電子機器を提供することを目的とする。
請求項1に係る本発明は、
指の腹側に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う接触部を有し、
指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて露出するように指に装着される電子機器である。
指の腹側に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う接触部を有し、
指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて露出するように指に装着される電子機器である。
請求項2に係る本発明は、指の腹側であり、第1関節から指先までの領域の第1関節側の半分以上が露出するように指に装着される電子機器である。
請求項3に係る本発明は、
指先が挿入される挿入部が形成された装置本体と、
前記装置本体に装着されていて、挿入された指の腹側に接触し、挿入された指への刺激の提示及び挿入された指からの情報の取得の少なくとも一方を行う接触部と、
を有し、
挿入された指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて、前記装置本体から露出するように挿入された指に装着される電子機器である。
指先が挿入される挿入部が形成された装置本体と、
前記装置本体に装着されていて、挿入された指の腹側に接触し、挿入された指への刺激の提示及び挿入された指からの情報の取得の少なくとも一方を行う接触部と、
を有し、
挿入された指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて、前記装置本体から露出するように挿入された指に装着される電子機器である。
請求項4に係る本発明は、前記挿入部は、挿入される指の先側が狭く、第1関節側が広くなる形状を有し、爪先を跨ぐ略二面で挟まれるように形成されている請求項3記載の電子機器である。
請求項5に係る本発明は、前記挿入部は、指が挿入される方向と交わる方向の間口寸法が、4.0mm以上8.9mm以下である請求項3又は4記載の電子機器である。
請求項6に係る本発明は、指の腹側であり、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と、干渉しない請求項1から5いずれか記載の電子機器である。
請求項7に係る本発明は、指の腹側に接する部分の厚みが、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と干渉しない厚さである請求項1から6いずれか記載の電子機器である。
請求項8に係る本発明は、
当該電子機器を指に固定する固定部をさらに有し、
前記固定部は、指の第1関節よりも指の第2関節側の位置に接触する請求項1から7いずれか記載の電子機器である。
当該電子機器を指に固定する固定部をさらに有し、
前記固定部は、指の第1関節よりも指の第2関節側の位置に接触する請求項1から7いずれか記載の電子機器である。
請求項9に係る本発明は、前記固定部は、指の長さ方向に移動可能である請求項8記載の電子機器である。
請求項10に係る本発明は、
指を挟み込む挟込機構をさらに有し、
前記挟込機構で指を挟み込むようにして指に装着される請求項1から7いずれか記載の電子機器である。
指を挟み込む挟込機構をさらに有し、
前記挟込機構で指を挟み込むようにして指に装着される請求項1から7いずれか記載の電子機器である。
請求項11に係る本発明は、指に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う他の接触部をさらに有する請求項1から10いずれか記載の電子機器である。
請求項12に係る本発明は、前記他の接触部は、指の爪側面に接触する請求項11記載の電子機器である。
請求項1に係る本発明によれば、指の腹側であり、第1関節から指先までの部分が露出しない場合と比較して、指に装着をしても指を使いやすくすることができる電子機器を提供することができる。
請求項2に係る本発明によれば、指の腹側であり、第1関節から指先までの領域の第1関節側の半分以上が露出しない場合と比較して、指に装着をしても指を使いやすくすることができる電子機器を提供することができる。
請求項3に係る本発明によれば、指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が露出しない場合と比較して、指に装着をしても指を使いやすくすることができる電子機器を提供することができる。
請求項4に係る本発明によれば、挿入部の挿入される指側が狭く、第1関節側が広くなっていない場合と比較して、電子機器の指に対する装着を安定させることができる。
請求項5に係る本発明によれば、様々な人の指に装着でき、電子機器を指に装着しても指を使いやすくすることができる。
請求項6に係る本発明によれば、指の腹側であり、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と干渉する場合と比較して、電子機器を装着した指を使いやすくすることができる。
請求項7に係る本発明によれば、指の腹側に接する部分の厚みが、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と干渉する厚さである場合と比較して、電子機器を装着した指を使いやすくすることができる。
請求項8に係る本発明によれば、固定部を有していても、電子機器を装着した指を使いやすくすることができる。
請求項9に係る本発明によれば、固定部を移動させることができない場合とは異なり、指の長さに応じて、指に対して電子機器を固定する位置を移動させることができる。
請求項10に係る本発明によれば、挟込機構を有しない場合と比較して、電子機器を指から外れにくくすることができる。
請求項11に係る本発明によれば、他の接触部を有しない場合と比較して、多様な触覚を提供したり、多様な情報を取得したりすることができる。
請求項12に係る本発明によれば、他の接触部が指の腹側に接触する場合と比較して、電子機器が指の幅方向に大型となりにくくすることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1には、本発明の実施形態で用いられる触覚提示システム10が示されている。図1に示すように、触覚提示システム10は、データ処理装置20と、ヘッドマウントディスプレイ装置50と、触覚提示装置200とを有する。
データ処理装置20は、ヘッドマウントディスプレイ装置50や、触覚提示装置200を制御するためのデータを処理する。データ処理装置20としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。データ処理装置20には、入力装置22と、表示装置24と取り付けられている。入力装置22としては、例えば、キーボード22aやマウス22bを用いることができ、表示装置44としては、例えば、液晶表示装置を用いることができる。
ヘッドマウントディスプレイ装置50は、操作者がメガネをかけるように頭部に装着して用いる表示装置であって、例えば網膜走査方式の表示装置を用いることができる。ヘッドマウントディスプレイ装置50は、例えば、キーボード22aやマウス22bのような物理的三次元に現実として存在する物体に、データ処理装置20で生成された仮想的な画像を重畳させるように表示する。
触覚提示装置200は、電子機器の一例である。また、触覚提示装置200は、仮想的な物体に現実に接触したかのような触覚を操作者に提示する装置であって、この実施形態においては、データ処理装置20で生成され、ヘッドマウントディスプレイ装置50によって表示された仮想的な物体に現実に接触したかのような触覚を操作者に提供する。触覚提示装置200は、操作者の指に装着して用いられる。尚、触覚提示装置200の詳細は後述する。
触覚提示システム10は、送受信装置30をさらに有する。送受信装置30は、データ処理装置20によって処理されたデータを、例えば無線によりヘッドマウントディスプレイ装置50や触覚提示装置200に送信する。また、送受信装置30は、ヘッドマウントディスプレイ装置50や触覚提示装置200から送信されたデータを受信する。
触覚提示システム10は、検知装置40をさらに有する。検知装置40は、操作者の指の位置と触覚提示装置200との位置を検知するとともに、操作者の指の動きと触覚提示装置200の動きとを検知する。触覚提示装置200は、例えば2つ以上の光照射装置(不図示)と、光照射装置と同数の撮影装置(不図示)とを有し、それぞれの光照射装置で照射された指と触覚提示装置200とを、それぞれの撮影装置で撮影する。そして、それぞれの撮影装置で撮影された画像が、指と触覚提示装置200との位置と動きとを割り出すように、データ処理装置20で処理される。
上述のようにデータ処理装置20に接続された検知装置40で操作者の指の位置、触覚提示装置200の位置、操作者の指の動き及び触覚提示装置200の動きを検知することに替えて、触覚提示装置200に、加速度センサ(不図示)とジャイロセンサ(不図示)とを設け、加速度センサとジャイロセンサとの出力を送受信装置30で受信し、受信した出力をデータ処理装置20で処理することで、操作者の指の位置、触覚提示装置200の位置、操作者の指の動き及び触覚提示装置200の動きを特定するようにしてもよい。
図2には、触覚提示装置200が操作者の指に装着された状態が示されている。図2には、操作者の右手の人差指に触覚提示装置200が装着されている例を示しているものの、触覚提示装置200は、例えば、左手の中指等、操作者の手のどの指に装着してもよい。また、図2には、操作者の1本の指だけに触覚提示装置200が装着されている例が示されているものの、例えば、操作者の10本の指の全て等、操作者の複数の指のそれぞれに、触覚提示装置200を装着してもよい。
また、図2に示すように、触覚提示装置200は、装置本体210を有し、装置本体210には、指が挿入される挿入部214が形成されている。また、装置本体210には、固定バンド230が取り付けられている。固定バンド230は、固定部の一例であって、触覚提示装置200を指に対して固定するために用いられる。固定バンド230としては、人による指の周囲長の違いに対応するために、例えば面ファスナーや複数の孔を有するベルトや周長が可変な弾性部材などを用いることができる。
また、固定バンド230は、触覚提示装置200が装着される指の第1関節J1よりも第2関節J2側に接触するように指に対して装着される。ここで、固定バンド230は、触覚提示装置200が装着される指の第2関節J2を避けるように指に対して装着されることが望ましく、触覚提示装置200が装着される指の第1関節J1と第2関節J2との間の位置に接触するように指に対して装着されることが、さらに望ましい。
また、固定バンド230は、触覚提示装置200が装着された指から外れないように、皮膚との間の摩擦を用いて指に装着されることが望ましい。また、固定バンド230を弾性を有する材質から形成して、固定バンド230の弾性的に伸びた状態から縮む状態への変形で、触覚提示装置200が指に対して固定されるように構成することが望ましい。無論、弾性変形しない固定バンド230を利用して、第1関節J1と第2関節J2との間に位置に触覚提示装置200を固定してもよい。
また、固定バンド230は、装置本体210に対して、指の長さ方向に移動することができるようになっている。すなわち、装置本体210に案内用の長孔212が形成されていて、長孔212に案内されるようにして固定バンド230は、指の長さ方向に移動することができるようになっている。
触覚提示装置200は、第1接触部250をさらに有する。第1接触部250は、指の腹側(指の爪側と逆側、指の指紋のある側)に接触し、指への刺激の提示及び指からの情報の取得の少なくとも一方を行う。この実施形態においては、第1接触部250として、アクチュエータが用いられていて、アクチュエータが振動して、指への刺激の提示として指の腹側に振動を伝える。
第1接触部250を指に刺激を提示するように構成することに替えて、指から情報の取得をするように構成してもよい。例えば、第1接触部250を、操作者の脈拍を取得する脈拍取得装置として構成してもよい。また、第1接触部250を、指に刺激を提示するとともに、指から情報を取得するように構成してもよい。
図2に示すように、触覚提示装置200は、指の腹側であり、第1関節J1から指先までの一部分が、第1接触部250が接触する部分を除いて装置本体210の外側に露出するように指に装着されている。そして、指の装置本体210から露出した部分が、例えば、キーボード22aやマウス22bのような物理的三次元に現実として存在する物体に接触可能である。
図3、図4、図5には、触覚提示装置200が示されている。図3に示すように、触覚提示装置200は、指の腹側に接触する部分の厚さtが4mmとなっている。厚さtは、指の第1関節J1から指先までの露出した部分が接触する平面(例えば、図7の平面Pを参照)と干渉しない厚さであることが望ましく、例えば、例えば5mm以下であることが望ましい。
また、図3に示すように、先述の挿入部214は、挿入される指の先側が狭く、挿入される指の第1関節J1側が広くなる楔形状となっている。このように挿入部214は指先の指腹側の面と、指先の爪側の面との先を跨ぐ略二面で挟まれるように形成されている楔形状であるため、指の挿入部214内に挿入される指先部分の挿入長さが制限され、爪先が挿入部214の奥側に接触しにくくなる。このため、比較的長い爪を有する人でも、触覚提示装置200の安定した保持が可能となる。
ここで、上述の爪側の面は、図3に示すように爪の上側に位置する面に限らず、第1関節と爪の間に位置する面であってもよい。また、挿入部214は、皮膚や爪の両側面側に位置する二面で挟まれるように楔形が形成されるものであってもよい。また、挿入部214は、楔形を挟み込むように形成する二面が、挿入部214の狭い側(挿入部214の奥側)で交差せず、挿入部214の狭い側が物理的に塞がれていない状態であることが望ましい。
また、楔形状を形成する互いに向かい合う2つの面がなす角度θは、例えば35度となっている。角度θは45度以下であることが望ましい。角度θが45度よりも大きいと触覚提示装置200が指から外れやすくなる。また、角度θは25度以上であることが望ましい。角度θが25度よりも小さいと、指を挿入可能とするために、指を挿入する方向における挿入部214の長さを長くする必要が生じ、触覚提示装置200が大型化する虞がある。
また、挿入部214の指が挿入される方向と交わる方向の幅W(図3)、すなわち挿入部214の指が挿入される方向と交わる方向の間口寸法は、例えば、7.6mmとなっている。幅Wは、4.0mm以上であることが望ましい。一般に指挟み防止可能な目安となる隙間は「JIS B970 上肢の浸入に対する安全距離」で定められている4.0mm以下であるが、逆に4.0mm以上に設定することで指先を挿入部に係止しやすい構造が確保される。
また、幅Wは、8.9mm以下であることが望ましい。幅Wを、8.9mm以下とすれば、AIST(国立研究開発法人産業技術総合研究所)が採寸した日本人の手の寸法データであって、女性の第5指(小指)遠位関節厚の寸法データの2.5パーセンタイル値である8.9mmを超えることがない。尚、先述のように、触覚提示装置200はいずれの指にも装着可能であり、右手の小指や左手の小指に装着して用いられることがある。また、触覚提示装置200は、操作者の男女を問わず用いられるものである。
図3、図4、図5に示すように、触覚提示装置200は、第2接触部260をさらに有する。第2接触部260は、他の接触部の一例であって、指への刺激の提示及び指からの情報の取得の少なくともいずれか一方を行う。第2接触部260は、指の爪側に接触している。すなわち、第2接触部260は、指の第1接触部250が接触している側とは逆側に接触している。また、第2接触部260は、軸262(図4を参照)を用いて、後述するサーボモータ270の本体に対して回転することができるように装着されている。
この実施形態においては、第2接触部260は、挿入部214が形成する楔形状の幅Wが狭くなったり、広くなったりするようにアクチュエータにより変位するように構成されていて、指先を挟み込むようにして指先に触覚を提示する。よリ具体的には、第2接触部260は、指先を挟み込むようにして、指先が物に触れたときの接圧を指に提示している。尚、第2接触部260を移動させる機構と、第2接触部260を移動させるアクチュエータとについては後述する。
ここで、第1接触部250を構成するアクチュエータ(以下、第1アクチュエータとする)と、第2接触部260を移動させるアクチュエータ(以下、第2アクチュエータとする)とを比較すると、第1アクチュエータは、周波数帯域が第2アクチュエータより高くなっている。このように、第1接触部250は、第2接触部260よりも高周波で駆動する高周波駆動部の一例であり、第2接触部260は、第1接触部250よりも低周波で駆動する低周波駆動部の一例である。
一般には、アクチュエータには駆動周波数と変位との制限があるため、この実施形態のように、駆動周波数と変位とが互いに異なる複数のアクチュエータを組み合わせて用いることが望ましい。一方において、アクチュエータの駆動周波数の帯域が広く、アクチュエータ変位の範囲が広い場合には、複数のアクチュエータを用いることに替えて、一つのアクチュエータを用いるようにしてもよい。
第2接触部260は、第1接触部250と同様に、指に刺激を提示する構成に替えて、指から情報の取得をする構成としてもよいし、指に刺激を提示するとともに指から情報を取得するように構成してもよい。
また、図3、図4、図5に示すように、触覚提示装置200は、サーボモータ270と、駆動制御部280と、無線通信部290と、アンテナ装置310と、電源部(非図示)とをさらに有する。サーボモータ270は、第2接触部260を移動させる第2アクチュエータの一例である。駆動制御部280は、第1接触部250とサーボモータ270とを制御し、駆動する。無線通信部290は、例えば、送受信装置30と無線で通信し、送受信装置30から送信された信号を受信し、送受信装置30で受信される信号を送信する。アンテナ装置310は、無線通信部290とともに信号の無線での通信に用いられる。
図6には、第2接触部260を移動させる機構と、サーボモータ270とが示されている。図6に示すように、サーボモータ270は、回転軸272を有し、回転軸272にカム部材274が装着されている。カム部材274は偏心していて、その外周面が第2接触部260に形成されたカム部材接触面264に接触している。
そして、図6(B)に示す状態から、回転軸272が矢印a2方向に回転すると、回転軸272と一体として回転するカム部材274によってカム部材接触面264が押し上げられ、カム部材接触面264が押し上げられることで、第2接触部260が、図6(B)に示されている位置から図6(A)に示されている位置へと向けて、軸262(図4を参照)を中心に回転し、上昇するように移動する。
また、図6(A)に示す状態から、回転軸272が矢印a1方向に回転すると、回転軸272と一体として回転するカム部材274にカム部材接触面264が押し下げられ、カム部材接触面264が押し下がられることで、第2接触部260が図6(A)に示されている位置から図6(B)に示されている位置へと向けて、軸262(図4を参照)を中心に回転し、下降するように移動する。
ここで、第2接触部260を移動させる機構の可動範囲の一部を、図3に示した挿入部214の指が挿入される方向と交わる方向の幅Wに割り当てるようにしてもよい。これにより、例えば、大人でも指が小さい小指や、女性や子供の指に至っては、指腹部を多く露出するために幅Wを適正範囲内で小さくすることもできる。
図7には、触覚提示装置200が装着された指の腹側であり、第1関節J1から指先までの一部分の装置本体210から露出した部分が平面Pに接触した状態が示されている。図7に示されているように、触覚提示装置200は、指の腹側であり、第1関節J1から指先までの一部分の装置本体210から露出した部分が接触する平面Pと干渉しない形状をしている。尚、指腹は丸みがあるため、平面Pは、指の長さ方向における位置、指の幅方向における位置、傾きにおいて複数の可能性があるものの、これらの複数の可能性のある平面Pの一例である一つの平面Pを図7に示している。
図8には、触覚提示装置200の変形例が示されている。この変形例においては、装置本体210が、爪側本体210aと指腹側本体210bとからなり、爪側本体210aと指腹側本体210bとが、ヒンジ332を用いて互いに連結されている。また、この変形例は、先述の実施形態が有する構成に加えて、挟込機構330をさらに有する。挟込機構330は、指を挟み込むようにして、触覚提示装置200を指に装着するための機構である。挟込機構330は、先述のヒンジ332と、例えば、ばね部材等の付勢手段(不図示)とを有する。上述の付勢手段は、指腹側本体210bがヒンジ332を中心として爪側本体210aに近づく方向に回転するように、指腹側本体210bを付勢する。
尚、図8には、図示されていないものの、以上で説明をした変形例は、固定バンド230(例えば、図2を参照)を有するものであってもよい。
10:触覚提示システム
200:触覚提示装置
210:装置本体
214:挿入部
230:固定バンド
250:第1接触部
260:第2接触部
262:軸
270:サーボモータ
274:カム部材
300:挟込機構
J1:第1関節
J2:第2関節
200:触覚提示装置
210:装置本体
214:挿入部
230:固定バンド
250:第1接触部
260:第2接触部
262:軸
270:サーボモータ
274:カム部材
300:挟込機構
J1:第1関節
J2:第2関節
Claims (12)
- 指の腹側に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う接触部を有し、
指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて露出するように指に装着される電子機器。 - 指の腹側であり、第1関節から指先までの領域の第1関節側の半分以上が露出するように指に装着される電子機器。
- 指先が挿入される挿入部が形成された装置本体と、
前記装置本体に装着されていて、挿入された指の腹側に接触し、挿入された指への刺激の提示及び挿入された指からの情報の取得の少なくとも一方を行う接触部と、
を有し、
挿入された指の腹側であり、第1関節から指先までの一部分が、前記接触部が接触する部分を除いて、前記装置本体から露出するように挿入された指に装着される電子機器。 - 前記挿入部は、挿入される指の先側が狭く、第1関節側が広くなる形状を有し、爪先を跨ぐ略二面で挟まれるように形成されている請求項3記載の電子機器。
- 前記挿入部は、指が挿入される方向と交わる方向の間口寸法が、4.0mm以上8.9mm以下である請求項3又は4記載の電子機器。
- 指の腹側であり、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と、干渉しない請求項1から5いずれか記載の電子機器。
- 指の腹側に接する部分の厚みが、第1関節から指先までの露出した部分が接触する平面と干渉しない厚さである請求項1から6いずれか記載の電子機器。
- 当該電子機器を指に固定する固定部をさらに有し、
前記固定部は、指の第1関節よりも指の第2関節側の位置に接触する請求項1から7いずれか記載の電子機器。 - 前記固定部は、指の長さ方向に移動可能である請求項8記載の電子機器。
- 指を挟み込む挟込機構をさらに有し、
前記挟込機構で指を挟み込むようにして指に装着される請求項1から7いずれか記載の電子機器。 - 指に接触し、指への刺激の提示及び指から情報の取得の少なくとも一方を行う他の接触部をさらに有する請求項1から10いずれか記載の電子機器。
- 前記他の接触部は、指の爪側面に接触する請求項11記載の電子機器。
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