JP6571539B2 - Tactile reproduction device - Google Patents

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JP6571539B2 JP2016001556A JP2016001556A JP6571539B2 JP 6571539 B2 JP6571539 B2 JP 6571539B2 JP 2016001556 A JP2016001556 A JP 2016001556A JP 2016001556 A JP2016001556 A JP 2016001556A JP 6571539 B2 JP6571539 B2 JP 6571539B2
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Description

本発明は、入力装置に設けられた操作体を指で掴んだときに、仮想の被保持物体を指で保持したのを模した軟質度や硬質度さらには動きや温度を感じることができる触覚再現装置に関する。   The present invention provides a tactile sensation that allows the user to feel the softness and hardness as well as the movement and temperature imitating that the virtual object to be held is held by the finger when the operating body provided in the input device is gripped by the finger. It relates to a reproduction device.

特許文献1に仮想空間表示装置に関する発明が記載されている。
この仮想空間表示装置は、端末通信部とサーバーとで通信可能とされており、端末通信部に液晶ディスプレイと入力部とを含むタッチパネルが装備されている。
Patent Document 1 describes an invention related to a virtual space display device.
This virtual space display device can communicate with a terminal communication unit and a server, and the terminal communication unit is equipped with a touch panel including a liquid crystal display and an input unit.

サーバーからの通信により、タッチパネルの液晶ディスプレイにショッピングモールの画像が表示される。ユーザがタッチパネルをドラッグすると、表示されているショッピングモール内の情景を移動させることができ、ショッピングモールの画面内の商品サムネイルをユーザがタップすると、商品の詳細情報が画面に表示される。ユーザは、購入する予定の商品をストックエリアに一時的に集めておくことができ、ストック商品について決済処理を行うことで、商品を購入できるようになっている。   By the communication from the server, the shopping mall image is displayed on the liquid crystal display of the touch panel. When the user drags the touch panel, the displayed scene in the shopping mall can be moved, and when the user taps a product thumbnail in the shopping mall screen, detailed information on the product is displayed on the screen. The user can temporarily collect the products to be purchased in the stock area, and can purchase the products by performing a settlement process on the stock products.

特開2012−234355号公報JP 2012-234355 A

特許文献1に記載された仮想空間表示装置では、ショッピングモールのストアに表示されている商品の価格や色を確かめ、さらに商品の詳細情報を参酌して購入しようとする商品を探すことができる。   In the virtual space display device described in Patent Literature 1, it is possible to check the price and color of a product displayed in a store of a shopping mall, and further search for a product to be purchased with reference to detailed product information.

しかし、実際に商品に触れることができないので、その商品の大きさや質感などを手で感じることはできない。また、商品が変形するものである場合に、その変形にどの程度の力を要するのかを手で感じることも不可能である。さらには、商品の動きを感じることができず、温度も感じることはできない。   However, since the product cannot actually be touched, the size and texture of the product cannot be felt by hand. Further, when the product is deformed, it is impossible to feel how much force is required for the deformation. Furthermore, you cannot feel the movement of the product, and you cannot feel the temperature.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、所定の被保持物体を手で操作したときの軟質感や硬質感などを模した反力を機械的に生成することができ、さらに被保持物体の動きや温度などの感触も得ることができる触覚再現装置を提供することを目的としている。   The present invention solves the above-described conventional problems, and can mechanically generate a reaction force imitating a soft texture or a hard feeling when a predetermined object to be held is operated by hand. It is an object of the present invention to provide a tactile sensation reproducing device that can obtain a feel of a holding object such as movement and temperature.

本発明の触覚再現装置は、入力装置と制御部とを有し、
前記入力装置には、
進退移動し指で押圧可能な操作体と、前記操作体の移動位置を検知する位置検知部と、前記操作体にモータの動力で突出方向と後退方向の力を与える進退駆動部と、前記操作体の指による押圧操作を受ける部分に設けられて前記操作体に触れた指に感触を与える感触発生部とが設けられ、
前記感触発生部が、前記モータとは別の機構である振動発生部を含んでおり、
前記制御部では、
前記位置検知部からの検知情報に基づいて前記進退駆動部を駆動し前記操作体から指に力を与える反力付与制御と、前記感触発生部を動作させて指に感触を与える感触付与制御とが行われ
前記反力付与制御では、前記操作体から指に与えられる反力の大きさを変えることができ、
前記感触付与制御では、前記振動発生部で発生する振動の周波数を、前記進退駆動部で前記操作体に与えることができる往復運動の周波数よりも高く設定できることを特徴とするものである。
The tactile reproduction device of the present invention has an input device and a control unit,
In the input device,
An operating body that can move forward and backward and can be pressed with a finger, a position detection unit that detects a moving position of the operating body, an advancing / retreating drive unit that applies force in a protruding direction and a backward direction to the operating body with the power of a motor, and the operation A touch generating unit that is provided in a part that receives a pressing operation by a finger of the body and that gives a touch to the finger that touched the operating body;
The feel generating unit includes a vibration generating unit that is a mechanism different from the motor,
In the control unit,
Reaction force application control for driving the advance / retreat drive unit based on detection information from the position detection unit and applying force to the finger from the operating body, and feeling application control for operating the touch generation unit to give a touch to the finger Is done ,
In the reaction force application control, the magnitude of the reaction force applied to the finger from the operating body can be changed,
In the touch imparting control, the frequency of vibration generated by the vibration generating unit can be set higher than the frequency of reciprocating motion that can be applied to the operating body by the advance / retreat driving unit .

また、本発明の触覚再現装置は、前記振動発生部とともに熱可変素子を有していてもよい。 Further, tactile reproduction apparatus of the present invention may both have a thermal variable element before and Kifu dynamic generator.

本発明の触覚再現装置は、前記入力装置の姿勢を検知する姿勢検知部が設けられ、前記姿勢検知部で検知された前記入力装置の姿勢に応じて、前記感触付与制御が行われるものが好ましい。
本発明の触覚再現装置は、前記操作体が複数設けられていることが好ましい。
The tactile reproduction device of the present invention is preferably provided with a posture detection unit for detecting the posture of the input device, and the touch imparting control is performed according to the posture of the input device detected by the posture detection unit. .
In the haptic reproduction apparatus of the present invention, it is preferable that a plurality of the operating bodies are provided.

例えば、本発明の触覚再現装置は、前記入力装置には、親指で押圧操作される親指操作体と、人差し指と中指で個別に押圧操作される第1の対向操作体ならびに第2の対向操作体が設けられており、
前記親指操作体の突出方向に対して、第1の対向操作体と第2の対向操作体が逆向きに突出しているものである。
For example, in the tactile reproduction device of the present invention, the input device includes a thumb operation body pressed by a thumb, a first opposing operation body and a second opposing operation body individually pressed by an index finger and a middle finger. Is provided,
The first opposing operating body and the second opposing operating body protrude in opposite directions with respect to the protruding direction of the thumb operating body.

本発明の触覚再現装置は、前記制御部に被保持物体に関する情報が保持されており、前記情報に基づいて、指で前記被保持物体を保持するのを模した前記反力付与制御と前記感触付与制御が行われるものである。   In the haptic reproduction apparatus of the present invention, the control unit holds information about the object to be held, and based on the information, the reaction force application control imitating holding the object to be held with a finger and the touch Granting control is performed.

また、本発明の触覚再現装置は、表示装置が設けられており、
前記制御部によって、前記表示装置の表示画面に仮想の前記被保持物体の画像と手の画像が表示され、
前記入力装置の前記操作体が押されると、前記手の画像で前記被保持物体の状態を変化させる表示が行われるものである。
Further, the tactile reproduction device of the present invention is provided with a display device,
The control unit displays a virtual image of the held object and a hand image on the display screen of the display device,
When the operation body of the input device is pressed, a display for changing the state of the object to be held is performed with the image of the hand.

この場合に、前記入力装置の表示画面の変化に付随した発音装置が設けられていることが好ましい。   In this case, it is preferable that a sounding device associated with a change in the display screen of the input device is provided.

本発明の触覚再現装置は、前記反力付与制御では、前記被保持物体の軟質度や硬質度が再現され、前記感触付与制御では、前記被保持物体の動きや温度が再現される。   In the tactile sensation reproducing device of the present invention, the softness and hardness of the object to be held are reproduced in the reaction force application control, and the movement and temperature of the object to be held are reproduced in the touch application control.

本発明の触覚再現装置は、操作体を指で押したときに操作体の移動位置に応じた反力を発生させることで、仮想の被保持物体を掴んでいるのを模した軟質感や硬質感を指に与えることができる。   The tactile reproduction device of the present invention generates a reaction force according to the moving position of the operating body when the operating body is pressed with a finger, thereby creating a soft texture or hardness that imitates a virtual object to be held. A feeling can be given to a finger.

さらに、被保持物体を模した動きや温度の感触を指に与えることもでき、このときの動きや温度を、操作体の移動位置に応じて変化させたり、入力装置の姿勢に応じて変化させることができる。   Furthermore, it is possible to give the finger a feeling of movement and temperature imitating the object to be held. At this time, the movement and temperature are changed according to the movement position of the operating body, and are changed according to the posture of the input device. be able to.

本発明の第1の実施の形態の触覚再現装置を使用している例を示す説明図、Explanatory drawing which shows the example which uses the haptic reproduction apparatus of the 1st Embodiment of this invention, 本発明の第2の実施の形態の触覚再現装置を使用している例を示す説明図、Explanatory drawing which shows the example which uses the haptic reproduction apparatus of the 2nd Embodiment of this invention, 図1に示す触覚再現装置に設けられた入力装置を示すものであり、(A)は上方から見た斜視図、(B)は下方から見た斜視図、FIG. 2 illustrates an input device provided in the tactile reproduction device shown in FIG. 1, (A) is a perspective view seen from above, (B) is a perspective view seen from below, 図2に示す入力装置の分解斜視図、FIG. 3 is an exploded perspective view of the input device shown in FIG. 図2に示す入力装置に設けられた触覚発生ユニットを示す斜視図、The perspective view which shows the tactile sense generation unit provided in the input device shown in FIG. 本発明の実施の形態の触覚再現装置の構成を示すブロック図、The block diagram which shows the structure of the tactile reproduction apparatus of embodiment of this invention, 実施の形態の触覚再現装置の使用例を示しており、仮想の被保持物体として軟質なコップに液体を注いでいる動作を模した表示画像を示す説明図、FIG. 4 is a diagram illustrating a usage example of the tactile reproduction device according to the embodiment, and is an explanatory diagram illustrating a display image imitating an operation of pouring liquid into a soft cup as a virtual object to be held; 実施の形態の触覚再現装置の使用例を示しており、仮想の被保持物体としてビンを傾けて液体を流出させている動作を模した表示画像を示す説明図、FIG. 5 is a diagram illustrating a usage example of the tactile sensation reproducing device according to the embodiment, and is an explanatory diagram illustrating a display image imitating an operation of inclining a bottle as a virtual object to be held and causing liquid to flow out; 実施の形態の触覚再現装置の使用例を示しており、仮想の被保持物体としてスプレーボトルを掴むときの触覚を再現している表示画像を示す説明図、Explanatory drawing which shows the example of use of the tactile reproduction device of an embodiment, and shows the display image which reproduces the tactile sense when grasping a spray bottle as a virtual held object, (A)は仮想の被保持物体としてコップやビンを掴むときの各操作体の動作を示す説明図、(B)は仮想の被保持物体としてスプレーボトルを操作するときの各操作体の動作を示す説明図、(A) is explanatory drawing which shows operation | movement of each operation body when grasping a cup or a bottle as a virtual to-be-held object, (B) is operation | movement of each operation body when operating a spray bottle as a virtual to-be-held object. Explanatory diagram showing, (A)は、軟質なコップに液体を注ぐ動作を模したときの反力付与制御を示し、(B)は、感触付与制御のうちの振動付与制御を示す、(A) shows the reaction force application control when imitating the action of pouring liquid into a soft cup, (B) shows the vibration application control of the feel control.

<全体の構造>
図1Aと図1Bに、本発明の触覚再現装置1A,1Bを使用している状態が示されている。
<Overall structure>
1A and 1B show a state in which the haptic reproduction apparatuses 1A and 1B of the present invention are used.

図1Aに示す第1の実施の形態の触覚再現装置1Aは、装置本体10Aと入力装置20とから構成されている。図1Aでは、入力装置20が1個使用され、この入力装置20が右手で操作されている。   A haptic reproduction device 1A according to the first embodiment shown in FIG. 1A includes a device main body 10A and an input device 20. In FIG. 1A, one input device 20 is used, and this input device 20 is operated with the right hand.

入力装置20はコード52によって装置本体10Aに接続されている。装置本体10Aには表示装置13が設けられている。表示装置13はカラー液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス表示パネルなどである。装置本体10Aはパーソナルコンピュータや、比較的大きな表示画面を有するデモンストレーション用の表示装置などである。   The input device 20 is connected to the apparatus main body 10 </ b> A by a cord 52. A display device 13 is provided in the apparatus main body 10A. The display device 13 is a color liquid crystal display panel, an electroluminescence display panel, or the like. The apparatus main body 10A is a personal computer, a demonstration display apparatus having a relatively large display screen, or the like.

図5に示すように、装置本体10Aには、表示装置13を駆動するための表示ドライバー14と、表示ドライバー14の表示形態を制御する制御部15とが設けられている。制御部15はCPUとメモリを主体として構成されている。また、制御部15とそれぞれの入力装置20との間で信号を授受するためのインターフェース16が設けられている。   As shown in FIG. 5, the apparatus main body 10 </ b> A is provided with a display driver 14 for driving the display device 13 and a control unit 15 for controlling the display form of the display driver 14. The control unit 15 is composed mainly of a CPU and a memory. In addition, an interface 16 is provided for exchanging signals between the control unit 15 and each input device 20.

図1Bに示す第2の実施の形態の触覚再現装置1Bは、装置本体10Bと入力装置20とから構成されている。図1Bでは、同じ入力装置20が2個使用され、入力装置20が右手と左手で操作されている。   A tactile reproduction device 1B according to the second embodiment shown in FIG. 1B includes a device body 10B and an input device 20. In FIG. 1B, two identical input devices 20 are used, and the input device 20 is operated with the right hand and the left hand.

装置本体10Bは、目の前方に装着するマスク型本体11と、このマスク型本体11を頭部に装着するためのストラップ12を有している。   The apparatus main body 10B includes a mask type main body 11 to be mounted in front of the eyes and a strap 12 for mounting the mask type main body 11 to the head.

装置本体10Bのマスク型本体11に、表示装置13が設けられている。この表示装置13は、操作者の目の前方に設置されて目視可能となっている。図5に示す表示ドライバー14と制御部15およびインターフェース16などは、マスク型本体11に搭載されている。   A display device 13 is provided on the mask-type main body 11 of the apparatus main body 10B. This display device 13 is installed in front of the eyes of the operator and is visible. The display driver 14, the control unit 15, the interface 16 and the like shown in FIG. 5 are mounted on the mask type main body 11.

図2(A)には入力装置20を上方から外観が斜視図で示され、図2(B)には入力装置20を下方から見た外観が斜視図で示されている。図3は、入力装置20の分解斜視図である。図4には、入力装置20に内蔵されている3組の触覚発生ユニットのうちの第1の触覚発生ユニット30Aの構造が示されている。図2(A)と図3および図4には、入力装置20を基準としたX−Y−Z座標が示されている。入力装置20はZ方向が各操作体の押圧方向である。   2A is a perspective view of the external appearance of the input device 20 from above, and FIG. 2B is a perspective view of the external appearance of the input device 20 viewed from below. FIG. 3 is an exploded perspective view of the input device 20. FIG. 4 shows the structure of the first tactile sensation generating unit 30 </ b> A among the three sets of tactile sensation generating units built in the input device 20. 2A, FIG. 3 and FIG. 4 show XYZ coordinates based on the input device 20. FIG. In the input device 20, the Z direction is the pressing direction of each operating body.

図1Aと図1Bに示す使用例では、入力装置20は、Y方向が上下に向けられた姿勢で人の手に保持されている。   In the usage example shown in FIGS. 1A and 1B, the input device 20 is held by a human hand in a posture in which the Y direction is directed up and down.

図2に示すように、入力装置20は合成樹脂製のケース21を有している。ケース21は片手で保持可能な大きさである。ケース21は上部ケース22と下部ケース23とが組み合わされて構成されている。図3に示すように、上部ケース22と下部ケース23は、Z方向に分割可能である。上部ケース22と下部ケース23は、ねじ止め手段などで互いに固定されており、2つのケース22,23の内部に機構収納空間が形成されている。   As shown in FIG. 2, the input device 20 has a case 21 made of synthetic resin. The case 21 is large enough to be held with one hand. The case 21 is configured by combining an upper case 22 and a lower case 23. As shown in FIG. 3, the upper case 22 and the lower case 23 can be divided in the Z direction. The upper case 22 and the lower case 23 are fixed to each other by screwing means or the like, and a mechanism housing space is formed inside the two cases 22 and 23.

上部ケース22はZ方向に向く表面が第1の面22aであり、下部ケース23はZ方向に向く表面が第2の面23aである。図3に示すように、上部ケース22には、第1の面22aでZ方向に貫通する操作穴24,24が開口している。下部ケース23には、第2の面23aをZ方向に貫通する操作穴25が開口している。操作穴24,24はY方向に並んで形成されており、Y方向での開口寸法は、操作穴25が個々の操作穴24よりも大きくなっている。   The surface of the upper case 22 facing the Z direction is the first surface 22a, and the surface of the lower case 23 facing the Z direction is the second surface 23a. As shown in FIG. 3, the upper case 22 has operation holes 24, 24 penetrating in the Z direction on the first surface 22a. The lower case 23 has an operation hole 25 penetrating the second surface 23a in the Z direction. The operation holes 24 and 24 are formed side by side in the Y direction, and the opening size in the Y direction is larger in the operation holes 25 than in the individual operation holes 24.

上部ケース22のY方向に向く端面には、コネクタ装着穴26が開口しており、下部ケース23のY方向に向く端面には、電源プラグ装着穴27が開口している。   A connector mounting hole 26 is opened on the end surface of the upper case 22 facing the Y direction, and a power plug mounting hole 27 is opened on the end surface of the lower case 23 facing the Y direction.

図3に示すように、ケース21の内部の機構収納空間に、機構シャーシ28が収納されている。機構シャーシ28は、金属板から折り曲げられて、X−Y平面と平行な取付け板部28aと、Y−Z平面と平行な区分板部28bとが形成されている。   As shown in FIG. 3, a mechanism chassis 28 is stored in a mechanism storage space inside the case 21. The mechanism chassis 28 is bent from a metal plate to form a mounting plate portion 28a parallel to the XY plane and a partition plate portion 28b parallel to the YZ plane.

区分板部28bを挟んでX方向の一方の側に、第1の触覚発生ユニット30Aと第2の触覚発生ユニット30Bが固定されている。第1の触覚発生ユニット30Aと第2の触覚発生ユニット30Bは、Y方向に並んで配置されている。区分板部28bを挟んでX方向の他方の側に、第3の触覚発生ユニット40が1組設けられている。   The first tactile sensation generating unit 30A and the second tactile sensation generating unit 30B are fixed to one side in the X direction across the sorting plate portion 28b. The first tactile sensation generating unit 30A and the second tactile sensation generating unit 30B are arranged side by side in the Y direction. One set of the third tactile sensation generating unit 40 is provided on the other side in the X direction across the sorting plate portion 28b.

<触覚発生ユニットの構造>
図4には、第1の触覚発生ユニット30Aの構造が示されている。
<Structure of tactile generating unit>
FIG. 4 shows the structure of the first tactile sensation generating unit 30A.

第1の触覚発生ユニット30Aは、金属板30を折り曲げたフレーム31を有している。このフレーム31が区分板部28bに固定されることで、機構シャーシ28に第1の触覚発生ユニット30Aが搭載されている。   The first tactile sensation generating unit 30 </ b> A has a frame 31 in which a metal plate 30 is bent. The first tactile sensation generating unit 30A is mounted on the mechanism chassis 28 by fixing the frame 31 to the sorting plate portion 28b.

フレーム31に移動部材32Aが設けられている。移動部材32Aは合成樹脂材料で形成されており、その先部に第1の対向操作体33Aが固定されている。第1の対向操作体33Aは合成樹脂材料で形成されている。図2に示すように、第1の対向操作体33Aは、上部ケース22に形成された操作穴24から外部に突出している。   A moving member 32 </ b> A is provided on the frame 31. The moving member 32A is made of a synthetic resin material, and the first opposing operation body 33A is fixed to the tip thereof. The first opposing operation body 33A is formed of a synthetic resin material. As shown in FIG. 2, the first opposing operation body 33 </ b> A protrudes outward from the operation hole 24 formed in the upper case 22.

図1Aと図1Bに示すように、入力装置20が右手で保持されているときは、第1の対向操作体33Aは人差し指で押されることになり、図1(B)に示すように、入力装置20が左手で保持されているときは、第1の対向操作体33Aが中指で操作される。   As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, when the input device 20 is held with the right hand, the first opposing operation body 33A is pushed with the index finger, and as shown in FIG. When the device 20 is held with the left hand, the first opposing operation body 33A is operated with the middle finger.

図4に示すように、フレーム31の一方の側板部31aにZ方向に延びる案内長穴31cが形成されている。移動部材32Aの側部には摺動突部32aが一体に形成されており、摺動突部32aが案内長穴31cの内部を摺動することで、移動部材32Aがフレーム31上でZ方向へ移動自在に支持されている。移動部材32Aは凹部32bを有している。この凹部32bの内部では、移動部材32Aとフレーム31の下端部との間の圧縮コイルばね34が介在している。この圧縮コイルばね34の弾性力によって、移動部材32Aは第1の対向操作体33Aが上部ケース22から突出する方向であるZ方向の図示上方に向けて付勢されている。   As shown in FIG. 4, a guide long hole 31 c extending in the Z direction is formed in one side plate portion 31 a of the frame 31. A sliding protrusion 32a is integrally formed on the side of the moving member 32A, and the moving member 32A slides on the frame 31 in the Z direction by sliding the sliding protrusion 32a inside the guide slot 31c. It is supported to move freely. The moving member 32A has a recess 32b. A compression coil spring 34 is interposed between the moving member 32A and the lower end portion of the frame 31 inside the recess 32b. Due to the elastic force of the compression coil spring 34, the moving member 32 </ b> A is biased upward in the figure in the Z direction, which is the direction in which the first opposing operation body 33 </ b> A protrudes from the upper case 22.

フレーム31の一方の側壁部31aにモータ35Aが固定されている。モータ35Aの出力軸には出力歯車36aが固定されている。側壁部31aの外面に減速歯車36bが回転自在に支持されており、出力歯車36aと減速歯車36bとが噛み合っている。フレーム31の側壁部31aにギヤボックス37が固定されており、ギヤボックス37の内部に減速機構が収納されている。前記減速歯車36bの回転力は、ギヤボックス37内の減速機構で減速される。ギヤボックス37内の減速機構は、太陽歯車と遊星歯車などから構成されている。   A motor 35 </ b> A is fixed to one side wall portion 31 a of the frame 31. An output gear 36a is fixed to the output shaft of the motor 35A. A reduction gear 36b is rotatably supported on the outer surface of the side wall 31a, and the output gear 36a and the reduction gear 36b are engaged with each other. A gear box 37 is fixed to the side wall 31 a of the frame 31, and a speed reduction mechanism is housed inside the gear box 37. The rotational force of the reduction gear 36 b is reduced by a reduction mechanism in the gear box 37. The speed reduction mechanism in the gear box 37 includes a sun gear and a planetary gear.

ギヤボックス37の減速出力軸にピニオン歯車37aが固定されている。移動部材32Aには厚肉部の表面にラック部32cが形成されており、ピニオン歯車37aとラック部32cとが噛み合っている。ピニオン歯車38aの歯部とラック部32cの歯部は、移動部材32Aの移動方向と直交するY方向に対して傾けられたはす歯である。   A pinion gear 37 a is fixed to the reduction output shaft of the gear box 37. A rack part 32c is formed on the surface of the thick part of the moving member 32A, and the pinion gear 37a and the rack part 32c are engaged with each other. The tooth part of the pinion gear 38a and the tooth part of the rack part 32c are helical teeth inclined with respect to the Y direction orthogonal to the moving direction of the moving member 32A.

前記圧縮コイルばね34を設けることで、ピニオン歯車38aとラック部32cとのバックラッシュを解消することができる。ただし、それぞれの触覚発生ユニットに圧縮コイルばね34が設けられていなくてもよい。   By providing the compression coil spring 34, backlash between the pinion gear 38a and the rack portion 32c can be eliminated. However, the compression coil spring 34 may not be provided in each tactile sensation generating unit.

この実施の形態では、モータ35Aと歯車36a,36bとギヤボックス37およびピニオン歯車37aとラック部32cとで、進退駆動部が構成されている。   In this embodiment, the motor 35A, the gears 36a and 36b, the gear box 37, the pinion gear 37a, and the rack portion 32c constitute an advance / retreat drive unit.

フレーム31の他方の側壁部31bに位置検知部38Aが固定されている。位置検知部38Aは、側壁部31bに固定されたステータ部と、ステータ部に対向して回転するロータ部とを有している。ロータ部に設けられたロータ軸がピニオン歯車37aと一緒に回転する。位置検知部38Aは抵抗変化式であり、ステータ部に円弧状の抵抗体パターンが設けられ、ロータ部に前記抵抗体パターンを摺動する摺動子が設けられている。なお、位置検知部38Aは磁気検知型であって、ロータ部に回転マグネットが固定され、ステータ部にGMR素子などの磁気検知素子が設けられて、ロータ部の回転角度が磁気検知素子によって検知されるものであってもよい。または、位置検知部38Aが、光学式の位置検知部であってもよい。   A position detection unit 38A is fixed to the other side wall 31b of the frame 31. 38 A of position detection parts have the stator part fixed to the side wall part 31b, and the rotor part rotated facing a stator part. The rotor shaft provided in the rotor portion rotates together with the pinion gear 37a. The position detection unit 38A is a resistance change type, and an arc-shaped resistor pattern is provided in the stator portion, and a slider that slides the resistor pattern is provided in the rotor portion. The position detection unit 38A is a magnetic detection type. A rotating magnet is fixed to the rotor unit, and a magnetic detection element such as a GMR element is provided on the stator unit. The rotation angle of the rotor unit is detected by the magnetic detection element. It may be a thing. Alternatively, the position detection unit 38A may be an optical position detection unit.

図3に示すように、区分板部28bを挟んでX方向の一方の側に、第1の触覚発生ユニット30Aと並んで第2の触覚発生ユニット30Bが固定されている。第2の触覚発生ユニット30Bの構造は、第1の触覚発生ユニット30Aの構造と同じであるため、詳しい構造の説明は省略する。   As shown in FIG. 3, the second tactile sensation generating unit 30B is fixed alongside the first tactile sensation generating unit 30A on one side in the X direction across the sorting plate portion 28b. Since the structure of the second tactile sensation generating unit 30B is the same as that of the first tactile sensation generating unit 30A, detailed description of the structure is omitted.

第2の触覚発生ユニット30Bでは移動部材32BのZ側の上部に第2の対向操作体33Bが固定されている。第2の対向操作体33Bは形状と寸法が第1の対向操作体33Aと同じである。   In the second tactile sensation generating unit 30B, the second opposing operation body 33B is fixed to the upper part on the Z side of the moving member 32B. The second opposing operating body 33B has the same shape and dimensions as the first opposing operating body 33A.

また、第2の触覚発生ユニット30Bでは、モータを35Bで示し、位置検知部を38Bで示しているが、これらは、第1の触覚発生ユニット30Aに設けられたモータ35Aおよび位置検知部38Aと同じである。   Further, in the second tactile sensation generating unit 30B, the motor is indicated by 35B and the position detecting unit is indicated by 38B. These are the motor 35A and the position detecting unit 38A provided in the first tactile generating unit 30A. The same.

図1Aと図1Bに示すように、入力装置20が右手で保持されているときは、第2の対向操作体33Bは中指で押されることになり、図1(B)に示すように、入力装置20が左手で保持されているときは、第2の対向操作体33Bが人差し指で操作される。   As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, when the input device 20 is held with the right hand, the second opposing operation body 33B is pushed with the middle finger, and as shown in FIG. When the device 20 is held with the left hand, the second opposing operation body 33B is operated with the index finger.

図3に示すように、機構シャーシ28の区分板部28bの他方の側に第3の触覚発生ユニット40が設けられている。   As shown in FIG. 3, a third tactile sensation generating unit 40 is provided on the other side of the partition plate portion 28 b of the mechanism chassis 28.

第3の触覚発生ユニット40は、第1の触覚発生ユニット30Aおよび第2の触覚発生ユニット30Bと基本的な構造が同じであるが、第3の触覚発生ユニット40の方がやや大きく構成されている。第3の触覚発生ユニット40は、フレーム41に移動部材42がZ方向へ移動自在に支持されており、移動部材42の先部に親指操作体43が固定されている。親指操作体43は、下部ケース23の操作穴25から図示下方へ突出している。移動部材42は圧縮コイルばね44によって、親指操作体43が操作穴25から突出する方向へ付勢されている。なお前述のようにこの圧縮コイルばね44は省略することが可能である。   The third tactile generating unit 40 has the same basic structure as the first tactile generating unit 30A and the second tactile generating unit 30B, but the third tactile generating unit 40 is configured to be slightly larger. Yes. In the third tactile sensation generating unit 40, a moving member 42 is supported by a frame 41 so as to be movable in the Z direction, and a thumb operating body 43 is fixed to the front portion of the moving member 42. The thumb operation body 43 projects downward from the operation hole 25 of the lower case 23 in the figure. The moving member 42 is biased by a compression coil spring 44 in a direction in which the thumb operating body 43 protrudes from the operation hole 25. As described above, the compression coil spring 44 can be omitted.

親指操作体43は、Y方向の幅寸法が、第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bよりも大きく形成されており、第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bの双方が、親指操作体43とZ方向で対向している。図1Aと図1Bに示すように、入力装置20は右手で保持されるときと左手で保持されるときの双方において、親指操作体43が親指で操作される。   The thumb operating body 43 has a width dimension in the Y direction that is larger than that of the first opposing operating body 33A and the second opposing operating body 33B, and the first opposing operating body 33A and the second opposing operating body. Both 33B oppose the thumb operating body 43 in the Z direction. As shown in FIGS. 1A and 1B, the thumb operating body 43 is operated with the thumb both when the input device 20 is held with the right hand and with the left hand.

第3の触覚発生ユニット40においても、フレーム41にモータ45が固定されており、モータ45の出力軸に固定された出力歯車46aが減速歯車46bと噛み合っている。前記減速歯車46bの回転力は、ギヤボックス47内の減速機構で減速され、その減速出力がピニオン歯車から、移動部材42に形成されたラック部に伝達される。そしてピニオン歯車の回転が位置検知部48で検知される。   Also in the third tactile sensation generating unit 40, the motor 45 is fixed to the frame 41, and the output gear 46a fixed to the output shaft of the motor 45 meshes with the reduction gear 46b. The rotational force of the reduction gear 46b is reduced by a reduction mechanism in the gear box 47, and the reduction output is transmitted from the pinion gear to the rack portion formed on the moving member 42. Then, the rotation of the pinion gear is detected by the position detector 48.

図2に示すように、第1の対向操作体33Aの端面に第1の感触発生部56Aが固定され、第2の対向操作体33Bの端面に第2の感触発生部56Bが固定されている。また親指操作体43の端面に第3の感触発生部55が固定されている。   As shown in FIG. 2, the first feel generating portion 56A is fixed to the end face of the first opposing operation body 33A, and the second touch generation portion 56B is fixed to the end face of the second opposing operation body 33B. . In addition, a third feel generating portion 55 is fixed to the end face of the thumb operating body 43.

図4に示すように、第1の感触発生部56Aは、第1の対向操作体33Aの端面に固定される振動発生部57と、この振動発生部57に重ねられた熱可変素子58とを有している。第2の感触発生部56Bも振動発生部57とその上に重ねられた熱可変素子58を有している。同様に、第3の感触発生部55も、振動発生部57とその上に重ねられた熱可変素子58を有している。   As shown in FIG. 4, the first feel generation unit 56A includes a vibration generation unit 57 fixed to the end face of the first opposing operation body 33A, and a heat variable element 58 superimposed on the vibration generation unit 57. Have. The second touch generation unit 56B also has a vibration generation unit 57 and a heat variable element 58 superimposed thereon. Similarly, the third touch generating unit 55 also includes a vibration generating unit 57 and a heat variable element 58 superimposed thereon.

振動発生部57は、立方体形状のケースの内部に振動子が収納されている。振動子はケース内で板バネなどの弾性部材によってZ方向へ振動自在に支持されている。振動子にはコイルが巻かれており、ケース内には前記コイルに対向する磁石が固定されている。コイルに交流電流を与えることで、振動子が振動する。逆に、振動子が磁石で形成され、振動子に対向するコイルがケース内に固定されていてもよい。あるいは振動発生部57を圧電素子で構成してもよい。   In the vibration generating unit 57, a vibrator is housed inside a cubic case. The vibrator is supported in the case so as to freely vibrate in the Z direction by an elastic member such as a leaf spring. A coil is wound around the vibrator, and a magnet facing the coil is fixed in the case. The vibrator vibrates by applying an alternating current to the coil. Conversely, the vibrator may be formed of a magnet, and a coil facing the vibrator may be fixed in the case. Or you may comprise the vibration generation part 57 by a piezoelectric element.

振動発生部57は、比較的高い周波数の振動を発生することができ、その振動の周波数は、第1の触覚発生ユニット30Aと第2の触覚発生ユニット30Bおよび第3の触覚発生ユニット40において、モータ35A,35B,45の駆動力で発生させることができる往復運動の周波数よりも高くすることが可能である。   The vibration generating unit 57 can generate a vibration having a relatively high frequency, and the frequency of the vibration in the first tactile sensation generating unit 30A, the second tactile sensation generating unit 30B, and the third tactile sensation generating unit 40 The frequency of the reciprocating motion that can be generated by the driving force of the motors 35A, 35B, and 45 can be made higher.

熱可変素子58は、いわゆるペルチェ素子であり、対向する2枚の金属板に直流電流を与えたときのペルチェ効果の熱の移動を利用したものであり、電流方向に応じてZ方向の表面側の金属板の熱量が変化する。電流方向と電流量を制御することで、熱可変素子58に触れた指に温かい温度や冷たい温度を感じさせることが可能である。   The heat variable element 58 is a so-called Peltier element, and utilizes the heat transfer of the Peltier effect when a direct current is applied to two opposing metal plates, and the surface side in the Z direction according to the current direction. The amount of heat of the metal plate changes. By controlling the current direction and the amount of current, it is possible to make the finger touching the heat variable element 58 feel a warm temperature or a cold temperature.

図3に示すように、ケース21の内部には、信号コネクタ17と電源プラグ29が内蔵されている。信号コネクタ17は、上部ケース22に形成されたコネクタ装着穴26の内部に露出しており、電源プラグ29は、下部ケース23に形成された電源プラグ装着穴27の内部に露出している。   As shown in FIG. 3, a signal connector 17 and a power plug 29 are built in the case 21. The signal connector 17 is exposed inside a connector mounting hole 26 formed in the upper case 22, and the power plug 29 is exposed inside a power plug mounting hole 27 formed in the lower case 23.

図5のブロック図に示すように、第1の触覚発生ユニット30Aと第2の触覚発生ユニット30Bおよび第3の触覚発生ユニット40のそれぞれにモータドライバ51が設けられている。第1の触覚発生ユニット30Aに設けられたモータ35Aと第2の触覚発生ユニット30Bに設けられたモータ35Bおよび第3の触覚発生ユニット40に設けられたモータ45は、それぞれのモータドライバ51によって回転駆動される。   As shown in the block diagram of FIG. 5, a motor driver 51 is provided in each of the first tactile sensation generating unit 30A, the second tactile sensation generating unit 30B, and the third tactile sensation generating unit 40. The motor 35A provided in the first tactile sensation generating unit 30A, the motor 35B provided in the second tactile sensation generating unit 30B, and the motor 45 provided in the third tactile sensation generating unit 40 are rotated by respective motor drivers 51. Driven.

それぞれのモータドライバ51はインターフェース17aを介して前記信号コネクタ17に接続されている。   Each motor driver 51 is connected to the signal connector 17 via an interface 17a.

第1の触覚発生ユニット30Aに搭載された位置検知部38Aと第2の触覚発生ユニット30Bに搭載された位置検知部38Bおよび第3の触覚発生ユニット40に搭載された位置検知部48は、それぞれインターフェース17aを介して前記信号コネクタ17に接続されている。   The position detector 38A mounted on the first tactile sensation generating unit 30A, the position detector 38B mounted on the second haptic generating unit 30B, and the position detector 48 mounted on the third tactile generating unit 40 are respectively The signal connector 17 is connected via an interface 17a.

また、第1の触覚発生ユニット30Aに搭載された第1の感触発生部56Aと第2の触覚発生ユニット30Bに搭載された第2の感触発生部56Bおよび第3の触覚発生ユニット40に搭載された第3の感触発生部55も、それぞれインターフェース17aを介して前記信号コネクタ17に接続されている。   The first tactile generating unit 30A mounted on the first tactile generating unit 30A, the second tactile generating unit 56B mounted on the second tactile generating unit 30B, and the third tactile generating unit 40 are mounted. In addition, the third touch generating portion 55 is also connected to the signal connector 17 via the interface 17a.

図5に示すように、入力装置20のケース21の内部に姿勢検知部53が設けられている。姿勢検知部53は、例えば地磁気センサを検知する磁気センサであり、あるいは振動型ジャイロ装置であり、入力装置20の操作空間内での姿勢や操作空間上での位置を検知することができる。姿勢検知部53はインターフェース17aを介して前記信号コネクタ17に接続されている。   As shown in FIG. 5, an attitude detection unit 53 is provided inside the case 21 of the input device 20. The posture detection unit 53 is, for example, a magnetic sensor that detects a geomagnetic sensor or a vibration type gyro device, and can detect the posture of the input device 20 in the operation space and the position in the operation space. The attitude detection unit 53 is connected to the signal connector 17 via the interface 17a.

図5に示すように、装置本体10A,10Bにインターフェース16が設けられ、個々のインターフェース16が接続されている信号コネクタと、個々のインターフェース17aが接続されている前記信号コネクタ17とがコード52で接続されている。前記コード52には電源ラインが含まれており、電源ラインが電源プラグ29に接続されている。この電源ラインを通じて装置本体10A,10Bから入力装置20に電力が供給される。   As shown in FIG. 5, an interface 16 is provided in the apparatus main bodies 10 </ b> A and 10 </ b> B, and a signal connector to which each interface 16 is connected and the signal connector 17 to which each interface 17 a is connected are represented by a cord 52. It is connected. The cord 52 includes a power line, and the power line is connected to the power plug 29. Power is supplied to the input device 20 from the apparatus main bodies 10A and 10B through the power supply line.

なお、装置本体10A,10Bとそれぞれの入力装置20とがRF信号によって通信可能とされており、入力装置20に電池が内蔵されていてもよい。この場合には、装置本体10A,10Bと入力装置20とを繋ぐコード52が不要である。   The apparatus main bodies 10A and 10B and the respective input devices 20 can communicate with each other by an RF signal, and the input device 20 may include a battery. In this case, the cord 52 that connects the apparatus main bodies 10A and 10B and the input device 20 is not necessary.

また、装置本体10A,10Bは、さらにサーバーとの通信機能を有しているものであってもよい。   Further, the apparatus main bodies 10A and 10B may further have a communication function with the server.

また、図1Aに示す装置本体10Aと図1Bに示す装置本体10Bには、いずれも発音装置が設けられている。発音装置は空間中に音を発するスピーカ、またが操作者の耳に音を与えるレシーバなどである。   Further, the apparatus main body 10A shown in FIG. 1A and the apparatus main body 10B shown in FIG. 1B are each provided with a sounding device. The sound generation device is a speaker that emits sound in space, or a receiver that applies sound to an operator's ear.

次に、前記触覚再現装置1の操作方法と動作について説明する。
<入力装置20の操作と反力付与制御>
図2に示すように、入力装置20は、ケース21の第1の面22aに第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bが突出し、第2の面22bに1個の親指操作体43が突出しており、2つの対向操作体33A,33Bと親指操作体43が、Z方向において互いに逆向きに突出している。図1Aと図1Bに示すように、1個の入力装置20が片方の手で保持されて、親指で親指操作体43が押圧操作され、人差し指と中指で第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bが押圧操作される。
Next, an operation method and operation of the haptic reproduction apparatus 1 will be described.
<Operation of input device 20 and reaction force application control>
As shown in FIG. 2, in the input device 20, the first opposing operation body 33A and the second opposing operation body 33B protrude from the first surface 22a of the case 21, and one thumb operation is performed on the second surface 22b. The body 43 protrudes, and the two opposing operation bodies 33A and 33B and the thumb operation body 43 protrude in opposite directions in the Z direction. As shown in FIGS. 1A and 1B, one input device 20 is held by one hand, the thumb operating body 43 is pressed by the thumb, and the first opposing operating body 33A and the second are operated by the index and middle fingers. The opposite operation body 33B is pressed.

入力装置20では、制御部15の反力付与制御によりそれぞれのモータドライバ51に制御指令が与えられ、第1の触覚発生ユニット30Aのモータ35Aと第2の触覚発生ユニット30Bのモータ35Bおよび第3の触覚発生ユニット40のモータ45が前記制御指令に基づいて動作させられる。   In the input device 20, a control command is given to each motor driver 51 by the reaction force application control of the control unit 15, and the motor 35B of the first tactile sensation generating unit 30A, the motor 35B of the second tactile sensation generating unit 30B, and the third The motor 45 of the tactile sensation generating unit 40 is operated based on the control command.

モータ35A,35Bとモータ45の回転を制御することにより、移動部材32A,32Bと移動部材42を任意の位置へ移動させて、その位置で停止させることができる。例えば、第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bおよび親指操作体43をケース21から最大限まで突出させた位置で停止させることができ、または各操作体33A,33B,43をケース21の内部に最大限に後退させた位置で停止させることができる。また、各操作体33A,33Bと操作体43を最大突出位置と最大後退位置の中間の任意の位置で停止させることもできる。   By controlling the rotation of the motors 35A and 35B and the motor 45, the moving members 32A and 32B and the moving member 42 can be moved to arbitrary positions and stopped at those positions. For example, the first opposing operating body 33A, the second opposing operating body 33B, and the thumb operating body 43 can be stopped at a position where they protrude from the case 21 to the maximum extent, or the operating bodies 33A, 33B, 43 can be stopped. The case 21 can be stopped at the maximum retracted position. Further, the operating bodies 33A and 33B and the operating body 43 can be stopped at any position between the maximum projecting position and the maximum retracted position.

また、モータ35A,35Bとモータ45に与えられる電力を制御することにより、ケース21から突出している各操作体33A,33B,40を指で押しても動かないように、モータ35A,35B,45のロータを強い力で保持させることができる。   Further, by controlling the electric power applied to the motors 35A, 35B and the motor 45, the motors 35A, 35B, 45 are controlled so that they do not move even if the operating bodies 33A, 33B, 40 protruding from the case 21 are pushed with a finger. The rotor can be held with a strong force.

各移動部材32A,32B,42が移動できる状態のときに、第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bおよび親指操作体43のいずれかが押されて、移動部材32A,32B,42が押し込み方向へ移動すると、その移動位置が位置検知部38A,38Bまたは位置検知部48で検知されて、その検知出力が制御部15に与えられる。制御部15には、反力付与制御のために、移動距離と反力との関係を示す反力作用線(反力作用係数)に関するデータが保持されており、操作体33A,33B,43の押し込み位置に応じて、モータ35A,35Bまたはモータ45が前記反力作用線に応じたトルクを発生するように制御される。これによって、対向操作体33A,33Bを押圧している人差し指と中指、および親指操作体43を押圧している親指に反力が与えられる。   When each of the moving members 32A, 32B, and 42 is in a movable state, any one of the first opposing operating body 33A, the second opposing operating body 33B, and the thumb operating body 43 is pressed to move the moving members 32A, 32B, When 42 moves in the push-in direction, the movement position is detected by the position detection units 38A, 38B or the position detection unit 48, and the detection output is given to the control unit 15. The control unit 15 holds data on a reaction force action line (reaction force action coefficient) indicating the relationship between the moving distance and the reaction force for reaction force application control, and controls the operating bodies 33A, 33B, and 43. Depending on the push-in position, the motors 35A, 35B or the motor 45 are controlled so as to generate torque according to the reaction force action line. Accordingly, a reaction force is applied to the index finger and the middle finger pressing the opposing operation bodies 33A and 33B, and the thumb pressing the thumb operation body 43.

図10(A)に、制御部15内のメモリに格納されている反力作用線(反力作用係数)のデータの例が示されている。いずれも横軸が操作体33A,33B,43の押し込み量(押し込み位置)であり、図示右方向に向かうにしたがって押し込み量が多くなっている。   FIG. 10A shows an example of data of reaction force action lines (reaction force action coefficients) stored in the memory in the control unit 15. In either case, the horizontal axis represents the push amount (push position) of the operating bodies 33A, 33B, 43, and the push amount increases toward the right in the figure.

縦軸は、モータ35A,35B,45から各移動部材32A,32B,42に与えられる移動力であり、この移動力が対向操作体33A,33Bおよび親指操作体43から各指に与えられる反力となる。縦軸で上に向かうにしたがって、対向操作体33A,33Bおよび親指操作体43をケース21から突出させようとする力が大きくなり、指に感じる反力が大きくなる。   The vertical axis represents the moving force applied from the motors 35A, 35B, 45 to the moving members 32A, 32B, 42, and the moving force is applied to each finger from the opposing operating bodies 33A, 33B and the thumb operating body 43. It becomes. As the vertical axis moves upward, the force for causing the opposing operation bodies 33A and 33B and the thumb operation body 43 to protrude from the case 21 increases, and the reaction force felt by the finger increases.

図10(A)において実線で示す反力作用線は、各操作体33A,33B,43をケース21に向けて押し込んだときに、その押し込み量に比例して指に感じる反力が一次関数的に増大している。これは指で操作体を押し込めば押し込むほど反力が増加することを意味している。この場合の実線の傾きは、弾性体である仮想の被保持物体を指で押し込んだときの弾性係数に相当している。   The reaction force action line indicated by a solid line in FIG. 10A indicates that the reaction force felt on the finger in proportion to the amount of pushing when the operating bodies 33A, 33B, 43 are pushed toward the case 21 is linear function-like. Has increased. This means that the reaction force increases as the operating body is pushed in with a finger. The inclination of the solid line in this case corresponds to the elastic coefficient when a virtual held object, which is an elastic body, is pressed with a finger.

図10(A)において破線で示す反力作用線は、水平な直線となっている。これは、各操作体33A,33B,43をケース21に向けて押し込んだときにどの位置まで押し込んでも指に感じる反力が一定であることを意味している。これはほとんど弾性を発揮しない軟質な物体を指で押したときの動作を模したものである。   The reaction force action line indicated by a broken line in FIG. 10A is a horizontal straight line. This means that when each operating body 33A, 33B, 43 is pushed toward the case 21, the reaction force felt by the finger is constant no matter where it is pushed. This mimics the action of pressing a soft object that exhibits little elasticity with a finger.

このように、モータ35A,35B,45を制御することで、各操作体33A,33B,43を保持している指に、硬質感や軟質感を与えることができる。   In this way, by controlling the motors 35A, 35B, and 45, it is possible to give a hard feeling and a soft texture to the fingers holding the operating bodies 33A, 33B, and 43.

<入力装置20の操作と感触付与制御>
親指が親指操作体43に触れ、人差し指と中指が第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bに触れているときに、制御部15からの感触制御信号が、第1の触覚発生ユニット30Aに設けられた第1の感触発生部56Aと第2の触覚発生ユニット30Bに設けられた第2の感触発生部56Bおよび第3の触覚発生ユニット40に設けられた第3の感触発生部55に与えられる。
<Operation of Input Device 20 and Feeling Control>
When the thumb touches the thumb operating body 43 and the index finger and middle finger touch the first opposing operating body 33A and the second opposing operating body 33B, the touch control signal from the control unit 15 generates the first tactile sensation. The first touch generation unit 56A provided in the unit 30A, the second touch generation unit 56B provided in the second touch generation unit 30B, and the third touch generation unit provided in the third touch generation unit 40. 55.

感触制御信号により、各感触発生部55,56A,56Bの振動発生部57が個別にまたは同時に制御されて、指に振動が与えられる。また、感触制御信号により、各感触発生部55,56A,56Bの熱可変素子58が個別にまたは同時に制御されて、指で感じる温度が変化させられる。感触制御信号によって、振動発生部57と熱可変素子58が同時に駆動されて同時に制御されてもよいし、振動発生部57と熱可変素子58のいずれか一方のみが駆動されて制御されてもよい。   The vibration generators 57 of the touch generators 55, 56A, and 56B are individually or simultaneously controlled by the touch control signal to apply vibration to the finger. In addition, the thermal variable element 58 of each of the touch generation units 55, 56A, and 56B is controlled individually or simultaneously by the touch control signal to change the temperature felt by the finger. The vibration generator 57 and the heat variable element 58 may be driven and controlled simultaneously by the touch control signal, or only one of the vibration generator 57 and the heat variable element 58 may be driven and controlled. .

したがって、各感触発生部55,56A,56Bは、振動発生部57のみで構成されもよいし、熱可変素子58のみで構成されてもよい。   Therefore, each of the touch generation units 55, 56 </ b> A, and 56 </ b> B may be configured by only the vibration generation unit 57 or may be configured by only the heat variable element 58.

感触付与制御は、制御部15において位置検知部38A,38B,48からの検知信号を監視し、指によって各操作体33A,33B,43が押されたときのその押し込み量に応じて、振動発生部57で発生する振動の周波数や振動のデューティ比を変化させてもよいし、前記押し込み量に応じて熱可変素子58から指に感じさせる温度を変化させてもよい。   In the feeling imparting control, the control unit 15 monitors the detection signals from the position detection units 38A, 38B, and 48, and generates vibrations according to the pressing amounts when the operating bodies 33A, 33B, and 43 are pressed by the finger. The frequency of vibration generated in the unit 57 and the duty ratio of vibration may be changed, or the temperature felt by the finger from the heat variable element 58 may be changed according to the amount of pressing.

または、制御部15では、姿勢検知部53からの検知信号に基づき、入力装置20の姿勢の変化に応じて、振動発生部57で発生する振動の周波数や振動のデューティ比を変化させ、熱可変素子58から指に感じさせる熱(温度)を変化させてもよい。   Alternatively, the control unit 15 changes the frequency of vibration generated by the vibration generation unit 57 and the duty ratio of the vibration in accordance with the change in the posture of the input device 20 based on the detection signal from the posture detection unit 53 to change the heat. The heat (temperature) that the finger feels from the element 58 may be changed.

あるいは、図10(B)(C)に示すように、時間の経過に伴って振動発生部57で発生する振動の周波数や振動のデューティ比を変化させてもよく、時間の経過に伴って熱可変素子58から指に感じさせる熱を変化させてもよい。   Alternatively, as shown in FIGS. 10B and 10C, the frequency of vibration generated by the vibration generating unit 57 and the duty ratio of vibration may be changed with the passage of time. The heat that the finger feels from the variable element 58 may be changed.

<軟質なコップに液体を注ぐ動作を模した操作>
触覚再現装置1A,1Bでは、複数種の仮想の被保持物体を手で保持するのを模した反力と感触を操作者の手に感じさせることができる。複数種の仮想の被保持物体の反力作用線(反力作用係数)のデータや感触制御情報は、制御部15に設けられたメモリに格納されている。また、制御部15で表示ドライバー14が制御され、図1Aまたは図1Bに示す表示装置13に複数種の仮想の被保持物体の画像が選択できるように表示され、また手の画像も表示される。これら表示はコンピュータグラフィックによるものである。
<Operation that mimics the action of pouring liquid into a soft cup>
In the tactile sensation reproducing apparatuses 1A and 1B, an operator's hand can feel a reaction force and a touch imitating holding a plurality of types of virtual held objects by hand. Data of reaction force action lines (reaction force action coefficients) and touch control information of a plurality of types of virtual held objects are stored in a memory provided in the control unit 15. Further, the display driver 14 is controlled by the control unit 15 so that images of a plurality of types of virtual held objects can be selected on the display device 13 shown in FIG. 1A or FIG. 1B, and hand images are also displayed. . These displays are based on computer graphics.

図6には、表示装置13の表示画面13aに、仮想の被保持物体として軟質なコップ61が表示されている。このコップは、紙製または薄い合成樹脂材料で形成されたものを想定している。   In FIG. 6, a soft cup 61 is displayed on the display screen 13 a of the display device 13 as a virtual object to be held. This cup is assumed to be made of paper or a thin synthetic resin material.

表示画面13aには手Hの画像が表示されており、所定の操作を行うことで、表示画面13aに現れている手Hの画像が移動し、手Hの画像でコップ61が保持されるように表示状態が変化する。例えば、入力装置20を手で保持して移動させると、その移動姿勢が姿勢検知部53で検知されて制御部15に姿勢に関する情報が与えられる。この情報により表示ドライバー14が制御されて、表示画面13aに現れている手Hの画像が移動して、コップ61を掴みに行くように表示される。あるいは、キーボードなどの他の操作部材で、被保持物体としてコップ61を選択すると、表示画面13aに現れている手Hがコップ61の画像を保持するように表示状態が変化する。   An image of the hand H is displayed on the display screen 13a, and by performing a predetermined operation, the image of the hand H appearing on the display screen 13a moves, and the cup 61 is held by the image of the hand H. The display status changes to. For example, when the input device 20 is moved while being held by hand, the movement posture is detected by the posture detection unit 53 and information on the posture is given to the control unit 15. The display driver 14 is controlled by this information, and the image of the hand H appearing on the display screen 13a is moved and displayed so as to go to the cup 61. Alternatively, when the cup 61 is selected as an object to be held with another operation member such as a keyboard, the display state is changed so that the hand H appearing on the display screen 13 a holds the image of the cup 61.

仮想の被保持物体として軟質なコップ61が選択されると、各モータ35A,35B,45が制御されて、対向操作体33A,33Bおよび親指操作体43の初期位置が設定される。仮想の被保持物体がコップ61のときには、対向操作体33A,33Bおよび親指操作体43が、図9(A)に示すようにケース21から最大限突出した初期位置に設定される。   When the soft cup 61 is selected as the virtual object to be held, the motors 35A, 35B, and 45 are controlled, and the initial positions of the opposing operation bodies 33A and 33B and the thumb operation body 43 are set. When the virtual object to be held is the cup 61, the opposing operation bodies 33A and 33B and the thumb operation body 43 are set to the initial positions that protrude from the case 21 to the maximum as shown in FIG.

制御部15は、メモリから図10(A)に示す反力作用線(反力作用係数)のデータを読み出し、制御部15は前記反力作用線のデータに基づいて各モータ35A,35B,45を制御する。第3の触覚発生ユニット40において、モータ45から移動部材42と親指操作体43に与えられる反力、および第1の触覚発生ユニット30Aにおいて、モータ35Aから移動部材32Aと第1の対向操作体33Aに与えられる反力、ならびに第2の触覚発生ユニット30Bにおいて、モータ35Bから移動部材32Bと第2の対向操作体33Bに与えられる反力は、図10(A)に示すよう設定される。   The control unit 15 reads the data of the reaction force action line (reaction force action coefficient) shown in FIG. 10A from the memory, and the control unit 15 selects each motor 35A, 35B, 45 based on the reaction force action line data. To control. In the third tactile sensation generating unit 40, the reaction force applied from the motor 45 to the moving member 42 and the thumb operating body 43, and in the first tactile sensation generating unit 30A, the moving member 32A and the first opposing operating body 33A are provided. And the reaction force applied from the motor 35B to the moving member 32B and the second opposing operation body 33B in the second tactile sensation generating unit 30B are set as shown in FIG.

図10(A)に示す反力作用線では、3つの指による押し込み量が増加するにしたがって、各指に与えられる反力Fa,Fb,Fcがほぼ一次関数で増加するように制御される。すなわち、入力装置20を保持している3本の指によって、あたかも弾性変形可能なコップ21を保持し、コップ21から弾性反力を受けているように感じることができる。   In the reaction force action line shown in FIG. 10A, the reaction force Fa, Fb, Fc applied to each finger is controlled to increase with a substantially linear function as the amount of pressing by the three fingers increases. In other words, the cup 21 that can be elastically deformed is held by the three fingers that hold the input device 20, and it can be felt as if it is receiving an elastic reaction force from the cup 21.

次に、所定の操作を行うと、図6に示すようにコップ62に液体62が注がれるように表示画面13aの表示状態が変化する。この所定の操作は、例えば、左手で入力装置20を保持して軟質なコップ61を左手で保持しているかのような操作を行っているときに、右手で表示画面13aに表示されている液体サーバーを動作させるための起動ボタンを押す操作である。あるいは右手に保持している入力装置20の3個の操作体33A,33B,43のいずれかを押す操作である。   Next, when a predetermined operation is performed, the display state of the display screen 13a changes so that the liquid 62 is poured into the cup 62 as shown in FIG. This predetermined operation is performed by, for example, performing the operation as if holding the input device 20 with the left hand and holding the soft cup 61 with the left hand, and the liquid displayed on the display screen 13a with the right hand. This is an operation of pressing a start button for operating the server. Alternatively, it is an operation of pressing one of the three operating bodies 33A, 33B, 43 of the input device 20 held in the right hand.

または、図7に示すように、右手で入力装置20を保持したときに、表示画面に右手でビン71を保持している画像が現れる。この表示状態において、右手で保持している入力装置20を反時計方向へ傾けると、その操作が姿勢検知部53で検知され、制御部15からの制御指令により、ビン71から液体62が流れ出て、図6に示すように左手で保持しているコップ61の画像に液体62が注がれるように表示状態が変化するものであってもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 7, when the input device 20 is held with the right hand, an image holding the bin 71 with the right hand appears on the display screen. In this display state, when the input device 20 held by the right hand is tilted counterclockwise, the operation is detected by the posture detection unit 53, and the liquid 62 flows out from the bottle 71 by a control command from the control unit 15. As shown in FIG. 6, the display state may be changed so that the liquid 62 is poured into the image of the cup 61 held by the left hand.

このとき、メモリに記憶されている反力作用線(反力作用係数)によって、コップ61に注がれる液体の量の増加に応じて各指に与えられる反力Fa,Fb,Fcを徐々に大きくする制御が行われる。軟質なコップ61を左手に保持している状態でコップ61内の液体が増えていくと、コップ61を保持している指が内部の液体で押し返されて、コップ61が少し膨らむような感触を得ることになるが、前記のように反力を制御することで、入力装置20を保持している左手に対して、液体が満たされていく過程を模した操作感触を与えることができるようになる。   At this time, the reaction force Fa, Fb, Fc applied to each finger according to the increase in the amount of liquid poured into the cup 61 is gradually increased by the reaction force action line (reaction force action coefficient) stored in the memory. Control to increase is performed. When the liquid in the cup 61 increases while the soft cup 61 is held in the left hand, the finger holding the cup 61 is pushed back by the liquid inside, and the cup 61 feels slightly swollen. However, by controlling the reaction force as described above, the left hand holding the input device 20 can be given an operational feeling that simulates the process of filling the liquid. become.

さらに、図6に示すように、表示画面13aにコップ61に液体が注がれている画像が表示されているときに、メモリに記憶されている感触付与情報に基づいて、制御部15で感触付与制御が行われる。   Further, as shown in FIG. 6, when an image in which the liquid is poured into the cup 61 is displayed on the display screen 13a, the control unit 15 performs the touch based on the touch imparting information stored in the memory. Grant control is performed.

まず、液体61が注がれているときに、各感触発生部55,56A,56Bに振動付与信号が与えられ、振動発生部57が振動を発するように制御される。例えば、図10(B)に示すように、振動発生部57で比較的高い周波数fで振動を発生させ、この振動の発生期間tを徐々に短くする制御が行われる。このような振動が各感触発生部55、56A,56Bから指に与えられると、軟質なコップ61に液体が注がれているのと同様の振動(動き)を指に感じさせることができる。振動の発生期間tを徐々に短くし、振動の発生期間tの周波数を徐々に高くしていくことで、あたかもコップ61内に注がれる液体の量が増えていくような感触を指に与えることができる。   First, when the liquid 61 is poured, a vibration applying signal is given to the touch generating units 55, 56A, and 56B, and the vibration generating unit 57 is controlled to generate vibration. For example, as shown in FIG. 10B, the vibration generation unit 57 generates vibration at a relatively high frequency f, and control is performed to gradually shorten the vibration generation period t. When such vibration is applied to the finger from each of the touch generation units 55, 56A, and 56B, it is possible to cause the finger to feel the same vibration (movement) as when the liquid is poured into the soft cup 61. By gradually shortening the vibration generation period t and gradually increasing the frequency of the vibration generation period t, the finger feels as if the amount of liquid poured into the cup 61 is increased. be able to.

また、コップ61に注ぐ液体62として冷たい飲み物を想定しているときは、制御部15から各感触発生部55,56A,56Bの熱可変素子58に熱制御信号が与えられ、コップ61に注がれる液体62が増えていくにしたがって、指に与える温度を徐々に低くしていく制御が行われる。この温度制御によって、操作体20を保持している指で感じる温度が変化し、あたかも冷たい液体がコップ61に徐々に満たされていくかのような感触を得ることができる。なお、液体62として熱い飲み物を想定しているときは、液体62の注がれる量が増えていくにしたがって、熱可変素子58から指に与える熱(温度)が高くなるように制御される。   When a cold drink is assumed as the liquid 62 to be poured into the cup 61, a heat control signal is given from the control unit 15 to the heat variable elements 58 of the touch generating units 55, 56 </ b> A, 56 </ b> B, and poured into the cup 61. As the liquid 62 is increased, the temperature applied to the finger is gradually lowered. By this temperature control, the temperature felt by the finger holding the operating body 20 changes, and it is possible to obtain a feeling as if the cold liquid is gradually filled in the cup 61. When a hot drink is assumed as the liquid 62, the heat (temperature) applied to the finger from the heat variable element 58 is controlled to increase as the amount of the liquid 62 poured increases.

また、発音装置を動作させて、コップ61に液体62が注がれているときの音を発生することで、さらに臨場感を高めることができる。   In addition, the sounding device is operated to generate a sound when the liquid 62 is poured into the cup 61, thereby further enhancing the sense of presence.

<ビンを傾けて液体を流出させる動作を模した操作>
図7には、仮想の被保持物体として液体62を内容物とするビン71を選択したときの表示例が示されている。
<Operation that mimics the action of inclining a bottle to drain liquid>
FIG. 7 shows a display example when a bottle 71 containing the liquid 62 as a virtual held object is selected.

コップ61を選択したときと同じように、右手で保持した入力装置20を移動させて、表示画面13a内に表示されている手Hの画像をビン71の画像の位置まで移動させることで、表示画面13aの表示状態を、手Hでビン71を掴んだ画像に変化させることができる。   In the same manner as when the cup 61 is selected, the input device 20 held with the right hand is moved, and the image of the hand H displayed in the display screen 13a is moved to the position of the image of the bin 71, thereby displaying The display state of the screen 13a can be changed to an image obtained by grasping the bin 71 with the hand H.

仮想の被保持物体としてビン71が選択されて表示画面13aに表示されているとき、入力装置20の第1の対向操作体33Aと第2の対向操作体33Bおよび親指操作体43の初期位置は、図9(A)に示すように、ケース21から突出している状態に設定される。   When the bin 71 is selected as the virtual object to be held and displayed on the display screen 13a, the initial positions of the first opposing operation body 33A, the second opposing operation body 33B, and the thumb operation body 43 of the input device 20 are as follows. As shown in FIG. 9 (A), a state of protruding from the case 21 is set.

ビン71は、ガラスなどの硬質な物を想定しているため、各モータ35A,35B,45のトルクをほぼ最大に設定し、各操作体33A,33B,43が容易には動かないようにすることで、指に、硬質のビン71を保持しているのと同じ保持感触を与えることができる。なお、ビン71が合成樹脂製(PET製)などの軟質なものであるときは、図10(A)に示したのと同様の反力作用線を設定することで、各操作体33A,33B,43の押し込み量が多くなるにしたがって指に作用する反力Fa,Fb,Fcを徐々に増加させ、指にビン71の弾性を感じさせるようにできる。   Since the bin 71 is assumed to be a hard object such as glass, the torque of the motors 35A, 35B, 45 is set to a maximum value so that the operating bodies 33A, 33B, 43 do not move easily. Thus, the same holding feeling as holding the hard bottle 71 can be given to the finger. When the bottle 71 is made of a soft material such as a synthetic resin (PET), the operation bodies 33A and 33B are set by setting reaction force action lines similar to those shown in FIG. , 43, the reaction forces Fa, Fb, Fc acting on the finger are gradually increased as the amount of pushing in increases, so that the finger feels the elasticity of the bin 71.

入力装置20を保持した右手を目から見た方向で反時計方向へ回転させて入力装置20の姿勢を回転させると、その動作が図5に示す姿勢検知部53で検知されて制御部15にその情報が与えられる。この姿勢情報に基づいて制御部15で表示ドライバー14が制御され、図7に示すように、画面13aに表示されている手Hの画像とビン71の画像が反時計方向へ回動するように表示が変化し、さらに、ビン71の中から液体62が流出する画像が表示される。   When the posture of the input device 20 is rotated by rotating the right hand holding the input device 20 counterclockwise in the direction seen from the eyes, the operation is detected by the posture detection unit 53 shown in FIG. That information is given. Based on this posture information, the display driver 14 is controlled by the control unit 15 so that the image of the hand H and the image of the bin 71 displayed on the screen 13a are rotated counterclockwise as shown in FIG. The display changes, and an image in which the liquid 62 flows out of the bottle 71 is displayed.

このとき、各感触発生部55,56A,56Bに設けられた振動発生部57で振動を発生することで、ビン71から液体62が流れ出すのと同じ振動を指に与えることができる。この場合も、振動の発生期間tを図6(B)(C)と同様に変化させることで、液体62がビン71から徐々に流出しているかのような感触を指に与えることができる。   At this time, vibration is generated by the vibration generation unit 57 provided in each of the touch generation units 55, 56A, and 56B, so that the same vibration as the liquid 62 flows out from the bottle 71 can be applied to the finger. Also in this case, by changing the vibration generation period t in the same manner as in FIGS. 6B and 6C, it is possible to give the finger a feeling as if the liquid 62 is gradually flowing out of the bottle 71.

また、冷たい液体62を想定しているときは、各熱可変素子58を制御し、液体62が流出していない段階で指に冷たい温度を感じさせ、液体62の流出量が増えていくにしたがって、徐々に温度を上げる感触付与制御を行うことで、入力装置20を保持している指に、あたかも冷たい液体62が徐々に流出していくかのような感触を与えることができる。   When the cold liquid 62 is assumed, each heat variable element 58 is controlled to make the finger feel a cold temperature when the liquid 62 is not flowing out, and as the outflow amount of the liquid 62 increases. By performing the feeling imparting control for gradually increasing the temperature, it is possible to give the finger holding the input device 20 as if the cold liquid 62 is gradually flowing out.

なお、温かい液体62を想定しているときは、液体62の流出量が増えるにしたがって、指に感じさせる温度を徐々に低くする制御が行われる。   When the warm liquid 62 is assumed, control is performed to gradually lower the temperature felt by the finger as the amount of outflow of the liquid 62 increases.

また、発音装置を動作させて、ビン71から液体62が流れ出るときの音を発生することで、さらに臨場感を高めることができる。
<仮想の被保持物体としてスプレーボトルを操作するときの触覚反力>
図8には、仮想の被保持物体としてスプレーボトル80を選択したときの表示例が示されている。
In addition, the sounding device is operated to generate a sound when the liquid 62 flows out from the bottle 71, thereby further enhancing the sense of presence.
<Tactile reaction force when operating a spray bottle as a virtual object to be held>
FIG. 8 shows a display example when the spray bottle 80 is selected as a virtual object to be held.

表示画面13aに表示されているスプレーボトル80の画像は、各種液体を収納していることを想定したボトル本体81と、ボトル本体71の開口端部に固定されたノズルキャップ82と、ノズルキャップ82に前方に向けて設けられた吐出ノズル83と、ノズルキャップ82に設けられた吐出ボタン84を有している。   The image of the spray bottle 80 displayed on the display screen 13 a includes a bottle body 81 that is assumed to contain various liquids, a nozzle cap 82 that is fixed to the opening end of the bottle body 71, and a nozzle cap 82. A discharge nozzle 83 provided forward and a discharge button 84 provided on the nozzle cap 82 are provided.

右手で保持した入力装置20を移動させて、表示画面13a内に表示されている手Hの画像をスプレーボトル80の画像の位置まで移動させることで、表示画面13aを、手Hでスプレーボトル80が掴まれた画像に変化させることができる。   The input device 20 held by the right hand is moved to move the image of the hand H displayed in the display screen 13a to the position of the image of the spray bottle 80, so that the display screen 13a is moved by the hand H to the spray bottle 80. Can be changed to a captured image.

仮想の被保持物体としてスプレーボトル80の画像が選択されて表示画面13aに表示されると、モータ45によって移動部材42が引き込み方向へ移動させられ、モータ35Bによって移動部材32Bが引き込み方向へ移動させられる。その結果、入力装置20の初期状態は、図9(B)に示すように、親指操作体43と第2の対向操作体33Bがケース21に向けて退行した状態となり、第1の対向操作体33Aのみがケース21から突出するものとなる。   When the image of the spray bottle 80 is selected as a virtual object to be held and displayed on the display screen 13a, the moving member 42 is moved in the pulling direction by the motor 45, and the moving member 32B is moved in the pulling direction by the motor 35B. It is done. As a result, as shown in FIG. 9B, the initial state of the input device 20 is a state in which the thumb operation body 43 and the second opposing operation body 33B are retracted toward the case 21, and the first opposing operation body Only 33A protrudes from the case 21.

ケース21に向けて退行している親指操作体43を親指で保持し、同じく退行している第2の対向操作体33Bを中指で保持して、ケース21から突出している第1の対向操作体33Aを人差し指で押し込むと、図8に示す表示画面13aに表示されている人差し指F2が動いて吐出ボタン84の画像が後退し、これとともに、表示画面13aに表示されている突出ノズル83から液体85が霧状に噴霧されるように画像が変化する。   A thumb operation body 43 that is retracting toward the case 21 is held by the thumb, and a second counter operation body 33B that is also retracting is held by the middle finger, and the first counter operation body protruding from the case 21 When 33A is pushed in with the index finger, the index finger F2 displayed on the display screen 13a shown in FIG. 8 moves to retreat the image of the discharge button 84, and at the same time, the liquid 85 from the protruding nozzle 83 displayed on the display screen 13a. The image changes so that is sprayed in a mist.

このとき、モータ35Aから第1の対向操作体33Aに与えられる反力の変化は、第1の対向操作体33Aを押すにしたがって、人差し指に作用する操作反力が徐々に増大するように制御する。   At this time, the reaction force applied from the motor 35A to the first opposing operation body 33A is controlled so that the operation reaction force acting on the index finger gradually increases as the first opposing operation body 33A is pressed. .

図8に示す画像を見ながら入力装置20を操作し、さらにはスプレーボトル80から液体85が噴霧されるのを模した音(液体の吐出音)を発生させることで、操作者は実際にスプレーボトルを扱っているかのような操作感触を得ることができる。   The operator actually operates the input device 20 while viewing the image shown in FIG. 8, and further generates a sound imitating that the liquid 85 is sprayed from the spray bottle 80 (liquid ejection sound). You can get an operational feel as if you were handling a bottle.

また、第1の対向操作体33Aに設けられた第1の感触発生部56Aの振動発生部57から振動を発生させることで、スプレーボトル80から液体85が噴霧されるときの振動を人差し指に感じさせることができる。   Further, by generating vibration from the vibration generating unit 57 of the first touch generating unit 56A provided in the first opposing operation body 33A, the index finger feels vibration when the liquid 85 is sprayed from the spray bottle 80. Can be made.

<他の被保持物体の例>
また入力装置20を保持したときに表示画面13aに表示する被保持物体としては、液体の入った風船、マラカスなどの楽器、けん玉などの遊具など、種々のものに対して対応可能である。
<Examples of other held objects>
The held object displayed on the display screen 13a when the input device 20 is held can correspond to various objects such as balloons containing liquid, musical instruments such as maracas, and playground equipment such as kendama.

1A,1B 触覚再現装置
10A,10B 装置本体
11 マスク型本体
13 表示装置
15 制御部
20 入力装置
21 ケース
28 機構シャーシ
30A 第1の触覚発生ユニット
30B 第2の触覚発生ユニット
32A,32B 移動部材
33A 第1の対向操作体
33B 第2の対向操作体
35A,35B モータ
38A,38B 位置検知部
40 第3の触覚発生ユニット
42 移動部材
43 親指操作体
45 モータ
48 位置検知部
55 第3の感触発生部
56A 第1の感触発生部
56B 第2の感触発生部
57 振動発生部
58 熱変換素子
1A, 1B Tactile reproduction device 10A, 10B Device main body 11 Mask type main body 13 Display device 15 Control unit 20 Input device 21 Case 28 Mechanism chassis 30A First tactile generation unit 30B Second tactile generation unit 32A, 32B Moving member 33A First One opposing operation body 33B Second opposing operation bodies 35A, 35B Motors 38A, 38B Position detection unit 40 Third touch generation unit 42 Moving member 43 Thumb operation body 45 Motor 48 Position detection unit 55 Third touch generation unit 56A First feel generation unit 56B Second feel generation unit 57 Vibration generation unit 58 Thermal conversion element

Claims (12)

入力装置と制御部とを有し、
前記入力装置には、
進退移動し指で押圧可能な操作体と、前記操作体の移動位置を検知する位置検知部と、前記操作体にモータの動力で突出方向と後退方向の力を与える進退駆動部と、前記操作体の指による押圧操作を受ける部分に設けられて前記操作体に触れた指に感触を与える感触発生部とが設けられ、
前記感触発生部が、前記モータとは別の機構である振動発生部を含んでおり、
前記制御部では、
前記位置検知部からの検知情報に基づいて前記進退駆動部を駆動し前記操作体から指に力を与える反力付与制御と、前記感触発生部を動作させて指に感触を与える感触付与制御とが行われ
前記反力付与制御では、前記操作体から指に与えられる反力の大きさを変えることができ、
前記感触付与制御では、前記振動発生部で発生する振動の周波数を、前記進退駆動部で前記操作体に与えることができる往復運動の周波数よりも高く設定できることを特徴とする触覚再現装置。
An input device and a control unit;
In the input device,
An operating body that can move forward and backward and can be pressed with a finger, a position detection unit that detects a moving position of the operating body, an advancing / retreating drive unit that applies force in a protruding direction and a backward direction to the operating body with the power of a motor, and the operation A touch generating unit that is provided in a part that receives a pressing operation by a finger of the body and that gives a touch to the finger that touched the operating body;
The feel generating unit includes a vibration generating unit that is a mechanism different from the motor,
In the control unit,
Reaction force application control for driving the advance / retreat drive unit based on detection information from the position detection unit and applying force to the finger from the operating body, and feeling application control for operating the touch generation unit to give a touch to the finger Is done ,
In the reaction force application control, the magnitude of the reaction force applied to the finger from the operating body can be changed,
In the touch imparting control, the frequency of vibration generated by the vibration generating unit can be set higher than the frequency of reciprocating motion that can be given to the operating body by the advance / retreat driving unit .
前記入力装置の姿勢を検知する姿勢検知部が設けられ、前記姿勢検知部で検知された前記入力装置の姿勢に応じて、前記感触付与制御が行われる請求項1記載の触覚再現装置。 The tactile reproduction device according to claim 1 , wherein a posture detection unit that detects a posture of the input device is provided, and the touch imparting control is performed according to the posture of the input device detected by the posture detection unit. 前記入力装置が2つ設けられており、Two input devices are provided,
一方の前記入力装置の操作に応じて、他方の前記入力装置で前記反力付与制御および前記感触付与制御が行われる請求項1記載の触覚再現装置。The haptic reproduction device according to claim 1, wherein the reaction force application control and the touch application control are performed by the other input device in accordance with an operation of the one input device.
前記入力装置の姿勢を検知する姿勢検知部が設けられ、前記姿勢検知部で検知された一方の前記入力装置の姿勢に応じて、他方の前記入力装置で前記反力付与制御および前記感触付与制御が行われる請求項3記載の触覚再現装置。An attitude detection unit that detects the attitude of the input device is provided, and the reaction force application control and the touch application control are performed by the other input device according to the attitude of the one input device detected by the attitude detection unit. The haptic reproduction apparatus according to claim 3, wherein: 前記入力装置に、前記操作体複数設けられている請求項1ないし4のいずれかに記載の触覚再現装置。 The haptic reproduction apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of the operating bodies are provided in the input device. 前記入力装置には、親指で押圧操作される親指操作体と、人差し指と中指で個別に押圧操作される第1の対向操作体ならびに第2の対向操作体が設けられており、
前記親指操作体の突出方向に対して、第1の対向操作体と第2の対向操作体が逆向きに突出している請求項5記載の触覚再現装置。
The input device includes a thumb operating body that is pressed with a thumb, a first opposing operating body and a second opposing operating body that are individually pressed with an index finger and a middle finger,
The tactile reproduction device according to claim 5 , wherein the first opposing operating body and the second opposing operating body protrude in opposite directions with respect to the protruding direction of the thumb operating body.
前記制御部に被保持物体に関する情報が保持されており、前記情報に基づいて、指で前記被保持物体を保持するのを模した前記反力付与制御と前記感触付与制御が行われる請求項1ないし6のいずれかに記載の触覚再現装置。 And information on the held object is held in the control unit, based on the information, according to claim 1, wherein the feeling imparting controlled and the reaction force applying control that mimics in holding the object to be held object with a finger is performed 7. The tactile reproduction device according to any one of items 6 to 6 . 前記感触付与制御では、前記振動発生部で発生する振動の発生期間を、時間経過とともに徐々に変化させ、かつその発生期間の周波数を徐々に変化させる請求項7記載の触覚再現装置。The haptic reproduction apparatus according to claim 7, wherein in the feeling imparting control, a generation period of vibration generated in the vibration generation unit is gradually changed with time, and a frequency of the generation period is gradually changed. 前記感触発生部は前記振動発生部とともに熱可変素子を有し、前記感触付与制御では、前記熱可変素子の温度を徐々に変化させる請求項8記載の触覚再現装置。 The feeling generating unit have a both thermal variable element and the vibration generating portion, in the feeling imparting controlled, tactile reproduction apparatus according to claim 8, wherein the gradually changing the temperature of the heat variable element. 前記反力付与制御では、前記被保持物体の軟質度や硬質度が再現され、前記感触付与制御では、前記被保持物体の振動と温度が再現される請求項9記載の触覚再現装置。 The haptic reproduction device according to claim 9, wherein the reaction force application control reproduces a softness and a hardness of the object to be held, and the touch application control reproduces vibration and temperature of the object to be held. 表示装置が設けられており、
前記制御部によって、前記表示装置の表示画面に仮想の前記被保持物体の画像と手の画像が表示され、
前記入力装置の前記操作体が押されると、前記手の画像で前記被保持物体の状態を変化させる表示が行われる請求項8ないし10のいずれかに記載の触覚再現装置。
A display device is provided,
The control unit displays a virtual image of the held object and a hand image on the display screen of the display device,
The tactile reproduction device according to any one of claims 8 to 10 , wherein when the operation body of the input device is pressed, a display for changing a state of the held object is performed by an image of the hand.
前記入力装置の表示画面の変化に付随した発音装置が設けられている請求項11記載の触覚再現装置。 The tactile reproduction device according to claim 11, wherein a sound generation device associated with a change in a display screen of the input device is provided.
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