JPH07311650A

JPH07311650A - コンピュータシミュレーション装置およびその入出力装置

Info

Publication number: JPH07311650A
Application number: JP6103896A
Authority: JP
Inventors: Jun Yugawa; 純湯川; Kuniko Kojima; 邦子小島; Yasuyuki Noritake; 康行則武; Keiji Nakamura; 恵司中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】コンピュータシステムを利用する際、力覚的
フィードバック手段を備えた入出力装置と、入出力装置
を制御するためのデータシミュレーション装置とを備え
ることにより、感覚的な操作が行えるコンピュータシミ
ュレーション装置とその入出力装置を得ることを目的と
する。【構成】コンピュータシステム１にディスプレイ装置
２とシミュレーション装置３を備える。入出力装置１０
には座標位置検出器１３と可動体１１と変位検出器１６
と形状記憶合金素子１４と電気加熱器１５を備え、形状
記憶合金素子１４を電気加熱器１５で加熱することで可
動体１１に付与する駆動力の大きさを制御するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータシステ
ムを利用する際に、利用者の操作の内容を感覚的にわか
りやすくすることのできる、コンピュータシミュレーシ
ョン装置およびその入出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２７は、例えば特開平５−２６５６３
５号公報に開示された従来のコンピュータシステムの入
力装置であるスタイラスペンを示す図である。図におい
て、６１はコンピュータ装置、６２は制御回路、６３は
信号処理回路、６４は走査回路、６５は座標検出面、６
６はスタイラスペンを示しており、スタイラスペン６６
において６７は電界発生回路、座標検出面６５において
６８は走査線である。

【０００３】このような従来のコンピュータシステムの
入力装置であるスタイラスペン６６は、制御回路６２に
接続して座標検出面６５上で動かして、その座標位置を
検出するものである。スタイラスペン６６を座標検出面
６５に近接または接触させた際、制御回路６２は電界発
生回路６７を動作させて一定の電界を発生させるととも
に、走査回路６４を動作させる。これにより、走査回路
６４は、座標検出面６５上に配列された走査線６８に誘
起される電圧をそれぞれ端部から順番に入力して、得ら
れた電圧を信号処理回路６３に出力する。信号処理回路
６３は入力される検出電圧が基準電圧を越えた時点を制
御回路６２に知らせる。制御回路６２は信号処理回路６
３から入力される情報および走査回路６４の動作情報と
からスタイラスペン６６の座標検出面６５上の位置座標
値を算出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のコ
ンピュータシステムの入力装置であるスタイラスペン
は、相対的な位置を指示したり、コンピュータディスプ
レイに表示されたメニュー等を選択することが主な利用
方法であるが、実際に正しい位置を指示することができ
たか、あるいは所望のメニューを選択することができた
かが感覚的にわかりにくいという問題点があった。

【０００５】特にコンピュータディスプレイに表示され
た絵が複雑であったり、メニューの数が非常に多くなっ
たときは、コンピュータディスプレイを凝視しながら作
業を行う必要があり、利用者に負担をかけてしまうこと
もあった。

【０００６】このような問題点を解決するために、従来
ではコンピュータシステム上に構築するソフトウェアを
開発する際、選択されたメニューの色を反転する等視覚
的に変化させるというような工夫を施すこともあるが、
複雑な表示において利用者に負担をかけることに変わり
はない。

【０００７】この発明は前記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第１の目的は、感覚的な操作が
行えるコンピュータシミュレーション装置およびその入
出力装置を得るものである。

【０００８】また、第２の目的は、力覚的フィードバッ
ク手段を備えたコンピュータシステムの入出力装置を得
るものである。

【０００９】また、第３の目的は、力覚的フィードバッ
クに必要なデータを算出するシミュレーション装置を得
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るコンピュ
ータシミュレーション装置は、コンピュータシステムに
シミュレーション装置を設け、制御装置と接続するとと
もに、入出力装置の入力部に、前記装置の少なくとも１
次元の座標位置を検出する手段と、前記装置に対して摺
動自在に設けられた可動体と、前記可動体の変位を検出
する手段とを設け、コンピュータシステムにシミュレー
ション結果をフィードバックするディスプレイ装置を設
け、入出力装置の出力部に前記可動体に加えられる駆動
力を制御する手段を設けたものである。

【００１１】また、入力手段と出力手段とを同一デバイ
ス内で備えた入出力装置を備えたものである。

【００１２】また、シミュレーション装置に、少なくと
も２つの物体の物理的関係をシミュレーションする機能
を設けたものである。

【００１３】また、この発明に係る入出力装置に、可動
体と、前記可動体の変位を検出する手段と、可動体を摺
動自在に支持するよう設けられた固定部と、可動体を駆
動する手段を備えたものである。

【００１４】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に延在する渦巻状に形成された形状記憶合金
素子と、固定部に設けられた電気加熱器を備えたもので
ある。

【００１５】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に延在する渦巻状に形成された形状記憶合金
素子と、固定部に設けられたペルチェ素子を備えたもの
である。

【００１６】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に延在する圧電素子を備えたものである。

【００１７】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に延在する変位拡大機構と、前記変位拡大機
構に組み込まれた圧電素子を備えたものである。

【００１８】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に設けられた円筒状容器と、前記容器に封入
された流体とを備えたものである。

【００１９】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に設けられた円筒状容器と、前記容器に封入
された磁性流体と、前記可動体と一体に摺動する前記容
器内に配置された円筒と、前記円筒状容器外周の一部に
設けられたコイルを備えたものである。

【００２０】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と
可動体の間に設けられた円筒状容器と、前記容器に封入
された電気粘性流体と、前記可動体と一体に摺動する前
記容器内に配置された円筒と、前記円筒状容器外周に設
けられた電極を備えたものである。

【００２１】また、入出力装置に、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、マグネットと、前記可動体
に固定された少なくとも１組のコイルと、磁性材で形成
されたヨークを備えたものである。

【００２２】また、入出力装置は、可動体と、前記可動
体の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持す
るよう設けられた固定部と、少なくとも１組のコイル
と、前記可動体に固定されたマグネットと、磁性材で形
成されたヨークを備えたものである。

【００２３】また、入出力装置は、可動体と、可動体を
摺動自在に支持するよう設けられた圧電素子を備えたも
のである。

【００２４】また、シミュレーション装置に、少なくと
も２つの物体の干渉の有無をシミュレーションする機能
を設けたものである。

【００２５】さらにまた、シミュレーション装置に、出
力装置に渡す干渉の度合に応じたデータをシミュレーシ
ョンする機能を設けたものである。

【００２６】さらにまた、シミュレーション装置に、出
力装置に設けられたブレーキ機構を動作するためのデー
タをシミュレーションする機能を設けたものである。

【００２７】また、入出力装置は、ポインティングペン
に可動体を設けたものである。

【００２８】また、入出力装置は、マウスに可動体を設
けたものである。

【００２９】また、入出力装置は、ジョイスティックに
可動体を設けたものである。

【００３０】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、抵抗式のポテンショメータで構成したものである。

【００３１】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、光学式のエンコーダで構成したものである。

【００３２】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、磁気方式のエンコーダで構成したものである。

【００３３】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、歪みゲージ方式のエンコーダで構成したものであ
る。

【００３４】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、圧電方式のエンコーダで構成したものである。

【００３５】また、入出力装置の可動体の変位検出手段
を、静電容量方式のエンコーダで構成したものである。

【００３６】

【作用】上記のように構成されたコンピュータシミュレ
ーション装置においては、入力装置を移動したり動作を
起こした時、入力装置が示す位置および状態を入力装置
に接続した制御装置が認識する。認識した内容は、アナ
ログ信号であるためコンピュータに入力可能なディジタ
ル信号にＡ／Ｄコンバータで変換され、シミュレーショ
ン装置は、このディジタル信号をもとにシミュレーショ
ンを行い、その結果は一方は視覚的なフィードバックを
行うコンピュータディスプレイ装置と、もう一方は再度
制御装置に渡して、Ｄ／Ａコンバータでアナログ信号に
変換した上で、増幅器で増幅して、利用者に操作内容を
感覚的に理解できるように、出力装置を動作させるもの
であり、利用者は２つのフィードバックを得ることがで
きる。

【００３７】また、同一デバイスにおいて、入力装置と
力覚的出力装置とを兼ね備えることにより、使いやすい
入出力装置を得ることができる。

【００３８】また、シミュレーション装置に、物体の物
理的関係をシミュレーションする機能を設けたため、作
業状態を容易に理解することができる。

【００３９】また、入出力装置は、前記可動体を駆動
し、可動体と固定部の間の力を制御し可動体に駆動力を
付与することにより力覚的フィードバックを得る。

【００４０】また、入出力装置は、電気加熱器に印加す
る電流を制御し温度を変化させ、形状記憶合金素子を伸
縮させ、可動体に駆動力を付与することにより力覚的フ
ィードバックを得る。

【００４１】また、入出力装置は、ペルチェ素子に印加
する電流を制御し温度を変化させ形状記憶合金素子を伸
縮させ、可動体に駆動力を付与することにより力覚的フ
ィードバックを得る。

【００４２】また、入出力装置は、圧電素子に印加する
電圧を制御し、可動体に駆動力を付与することにより力
覚的フィードバックを得る。

【００４３】また、入出力装置は、圧電素子に印加する
電圧を制御することにより変位拡大機構を介して、可動
体に駆動力を付与することにより力覚的フィードバック
を得る。

【００４４】また、入出力装置は、前記流体の粘度を制
御し、可動体に駆動力を付与することにより力覚的フィ
ードバックを得る。

【００４５】また、入出力装置は、コイルに印加する電
流を制御することにより容器に封入された磁性流体の粘
度を変化させ前記可動体に駆動力を付与することにより
力覚的フィードバックを得る。

【００４６】また、入出力装置は、電極に印加する電圧
を制御することにより容器に封入された電気粘性流体の
粘度を変化させ前記可動体に駆動力を付与することによ
り力覚的フィードバックを得る。

【００４７】また、入出力装置は、少なくとも１組のマ
グネットと磁性材で形成されたヨークで構成される磁気
回路中に配置するよう可動体に固定されたコイルに印加
する電流を制御して前記可動体に駆動力を付与すること
により、力覚的フィードバックを得る。

【００４８】また、入出力装置は、可動体に設けられた
少なくとも１組のマグネットと、磁性材で形成されたヨ
ークで構成される磁気回路中に配置したコイルに、印加
する電流を制御して前記可動体に駆動力を付与すること
により、力覚的フィードバックを得る。

【００４９】また、入出力装置は、可動体を支持する圧
電素子に印加する電圧を制御し、可動体に駆動力を付与
することにより力覚的フィードバックを得る。

【００５０】また、シミュレーション装置に、物体の干
渉の有無をシミュレーションする機能を設けたため、作
業状態を容易に理解することができる。

【００５１】さらに、シミュレーション装置に、干渉の
度合をもとに力覚的出力装置に渡すデータをシミュレー
ションする機能を設けたため、作業状態を容易に理解す
ることができる。

【００５２】さらに、シミュレーション装置に、干渉が
許容範囲を超えた時、ブレーキ機構を動作するためのデ
ータをシミュレーションする機能を設けたため、作業状
態を容易に理解することができる。

【００５３】また、入出力装置は、ポインティングペン
に設けられた可動体に駆動力を付与することにより力覚
的フィードバックを得る。

【００５４】また、入出力装置は、マウスに設けられた
可動体に駆動力を付与することにより力覚的フィードバ
ックを得る。

【００５５】また、入出力装置は、ジョイスティックに
設けられた可動体に駆動力を付与することにより力覚的
フィードバックを得る。

【００５６】また、入出力装置は、可動体の変位を抵抗
式のポテンショメータにより検出する。

【００５７】また、入出力装置は、可動体の変位を光学
的に検出する。

【００５８】また、入出力装置は、可動体の変位を磁気
的に検出する。

【００５９】また、入出力装置は、可動体の変位を歪み
ゲージを利用して検出する。

【００６０】また、入出力装置は、可動体の変位を圧電
素子を利用して検出する。

【００６１】また、入出力装置は、可動体の変位を静電
容量を利用して検出する。

【００６２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１であるコンピュー
タシミュレーション装置とその入出力装置を示すブロッ
ク図である。図において、１はコンピュータシステム、
２はコンピュータシステムに付属するディスプレイ装
置、３はシミュレーション装置、４はシミュレーション
装置と入出力装置に接続される制御装置、５はインタフ
ェース装置、６はＡ／Ｄコンバータ、７はＡ／Ｄコンバ
ータ、８はＤ／Ａコンバータ、９は増幅装置、１０は入
出力装置、１８はシャフト、１９は平板、１１はシャフ
ト１８と平板１９から構成される可動体、１２は固定
部、１３は座標位置検出器、１４は形状記憶合金素子、
１５は電気加熱器、１６は変位検出器、１７はテーブル
である。

【００６３】図２は、本実施例１の動作を説明するため
のイメージ図、図３は、本実施例１における処理のフロ
ー図である。図２に示すように、本実施例１は、コンピ
ュータディスプレイ２上に表示された床７１の上に置か
れた板状の不動の物体７２に、ドリル７３を用いて穴を
開けるという動作を、力覚的フィードバックを備えた入
出力装置を用いて行うコンピュータシミュレーション装
置およびその入出力装置についてのものである。床７１
と物体７２は硬度が異なり、物体７２はドリル７３で穴
を開けられるが、床７１は硬度が高くドリル７３で穴を
開けられないものとする。図３において、処理ステップ
１０１はシミュレーション装置３が行うものであり、処
理ステップ１０２は座標位置検出器１３が行うもので、
処理ステップ１０３〜１１０はシミュレーション装置３
が行うものである。

【００６４】図４はこの実施例１の入出力装置の要部斜
視図、図５は図４中のＢ−Ｂ軸における断面図である。
図において、図１と同一または相当する部分には同一の
符号を付している。１２は入出力装置１０の筐体に固定
された固定部、１３は座標位置検出器、２０はペン先、
１８はシャフト、１９は平板、１１はシャフト１８と平
板１９とで構成される可動体で、ペン先２０と固定部１
２と入出力装置１０の筐体内部により摺動が容易なよ
う、かつ可動体１１のシャフト１８の先端がペン先２０
よりも突出するよう保持されている。１６は可動体１１
の変位を検出する変位検出器、１５は固定部１２に固定
された電気加熱器である。１４は電熱加熱器１５と可動
体１１の平板１９の間に延在する渦巻状に形成された形
状記憶合金素子で、両端を固定部１２と平板１９にそれ
ぞれ固定されている。

【００６５】次に図１ないし図７を参照して動作につい
て説明する。まず、ディスプレイ装置２の表示面上に表
示された床７１の上に置かれた不動の板状の物体７２の
形状と座標上の位置を処理ステップ１０１においてシミ
ュレーション装置は認識しておき、利用者はディスプレ
イ装置２の表示を見ながら入出力装置１０を片手で保持
し、テーブル１７の上で入出力装置１０を用いてドリル
７３を移動し、処理ステップ１０２においてそのドリル
７３の座標値を入出力装置の座標位置検出器１３が検出
する。

【００６６】この検出結果は、Ａ／Ｄコンバータ６でア
ナログ値からディジタル値に変換された後、インタフェ
ース装置５を介してシミュレーション装置３に渡され
る。処理ステップ１０３において、シミュレーション装
置３は処理ステップ１０１と処理ステップ１０２の検出
結果をもとに、ドリル７３が床７１と物体７２のどちら
と干渉しているか、または干渉していないかをを判断す
る。ドリル７３が物体７２と干渉している時は、処理ス
テップ１０４に処理が渡され、ドリル７３が床７１と干
渉している時は、処理ステップ１０９に処理が渡され、
ドリル７３が床７１と物体７２のどちらとも干渉してい
ないで離れている時には、入出力装置１０を用いてドリ
ル７３を移動するという処理ステップ１０２に再び処理
が戻される。

【００６７】処理ステップ１０３において、物体７２と
ドリル７３が干渉していると判断された時、処理ステッ
プ１０４においては、入出力装置１０が示すドリル７３
の挿入方向を認識し、処理ステップ１０５においては、
ドリル７３の挿入方向が物体７２に穴を開ける方向の時
は、処理ステップ１０６に処理が渡され、ドリル７３の
挿入方向が物体７２から離れる方向の時は、処理ステッ
プ１１０に処理が渡される。

【００６８】ドリル７３が物体７２に穴を開ける方向の
時は、更に処理ステップ１０６において、変位検出器１
６が検出した入出力装置１０の可動体１１の変位を取り
込み、処理ステップ１０７において、物体７２の厚みと
ドリル７３の挿入されている部分の長さの関係を求め
る。物体７２の厚みの方が大きい時には、まだドリル７
３を挿入する余地があると判断して、処理ステップ１０
８において、物体７２の硬度に応じた反力に相当する値
を電気加熱器１５に印加する電流値に換算した値を、図
６に示すような温度と形状記憶合金素子１４の関係をも
とにシミュレーション装置３は算出する。

【００６９】また、挿入されているドリル７３の長さが
物体７２の厚みよりも大きくなり、ドリル７３が床７１
に到達していると判断されたときは、処理ステップ１０
９において、シミュレーション装置３はブレーキ機構を
起動するためのデータを処理ステップ１０８と同様に、
図６のような関係をもとに算出する。

【００７０】なお、処理ステップ１０５において、ドリ
ル７３が物体７２から離れる方向の時は、処理ステップ
１１０において、これまでフィードバックされていた力
覚的な反力を停止するようにシミュレーション装置３は
信号を送る。

【００７１】また、処理ステップ１０３において、床７
１とドリル７３が干渉していると判断された時、ドリル
７３では床７１に穴を開けることができないので、処理
ステップ１０９に処理が渡されブレーキ機構がはたら
く。

【００７２】次に、ドリル７３を物体７２に挿入する際
の、入出力装置１０における利用者の手に与えられる力
覚的な反力フィードバックと、ブレーキ機構の動作と、
ドリル７３が物体７２から離れる方向の時の入出力装置
１０の動作について説明する。

【００７３】変位検出器１６は抵抗式のポテンショメー
タである。図７に示すように、ポテンショメータはリン
グ状に形成された抵抗線２２と、これに接触あるいは近
接して電気的信号を取り出す摺動子２１で構成される。
可動体１１のシャフト１８に取り付けられた摺動子２１
の矢印Ａの方向の変位を電気抵抗の変化に変換して後段
の回路で電圧あるいは電流の変化として取り出す。

【００７４】ＴｉＮｉ合金に代表される形状記憶合金素
子１４は渦巻バネ状に形成されており、常温で無荷重状
態になるように固定部１２と可動体１１の平板１９の間
の距離に等しい長さをもっている。更に、形状記憶合金
素子１４は図６に示すように温度が上昇すると長さが伸
びるような性質をもっている。すなわち温度がｔｌから
ｔｈに上昇するとその長さはＬｌからＬｈに伸びる。

【００７５】力覚的反力を利用者の手にフィードバック
するために、シミュレーション装置３により算出された
電流を電気加熱器１５に印加すると電気加熱器１５の温
度が上昇し、ひいては形状記憶合金素子１４の温度も上
昇する。その結果長さが伸び、形状記憶合金素子１４が
固定部１２と可動体１１の平板１９との間で押し付けら
れ、両者の間に発生する力により可動体１１の摺動が抑
圧される。

【００７６】ドリル７３の先端が物体７２と干渉してい
る間は物体７２の硬度に対応した力覚的反力を利用者の
手にフィードバックし、ドリル７３の先端が床７１に到
達するまで繰り返される。利用者はドリル７３が物体７
２の中にあることや、ドリル７３の先端が床７１に到達
したことを、フィードバックされる力覚的反力とディス
プレイ装置２に表示される図の両方で知ることができ
る。

【００７７】また、図３における処理ステップ１０５に
おいてドリル７３が物体７２から離れる方向の時は、シ
ミュレーション装置３は力覚的な反力のフィードバック
を停止するために、電気加熱器１５に流す電流を止める
ような信号を制御装置２に送り、制御装置２を介して電
気加熱器１５の温度は下降し、形状記憶合金素子１４の
温度も下がって伸びようとする応力の発生が消滅し、自
身のバネ効果によりもとの形状に回復する。したがって
固定部１２と可動体１１の間にはたらく駆動力がなくな
り、可動体１１の摺動の抑圧が解消される。

【００７８】ここで形状記憶合金素子１４は、図６に示
したようにある温度範囲を越えると急峻に伸縮現象がな
くなるので、図５中の固定部１２と可動体１１の平板１
９との間の距離ｄを、形状記憶合金素子１４がほぼ線形
に変化する長さの範囲内で、かつバネ効果が消滅しない
長さに設定すると、線形範囲では図３における処理ステ
ップ１０８で算出されたデータが力覚的な反力として利
用者の手にフィードバックされることになり、線形範囲
の終点ｐ１に到達した時点で処理ステップ１０９によ
り、利用者の手に対する力覚的な反力のフィードバック
に対するブレーキ機構が動作するように指示される。

【００７９】なお、上記実施例１では、固定部１２に電
気加熱器１５を設けたが、形状記憶合金素子１４の外周
を取り巻くような構成にすればより効果的に熱の伝達を
行うことができ、精度のよい制御が可能になる。

【００８０】実施例２．以下、この発明の実施例２を図
について説明する。図８はこの実施例２による入出力装
置の要部斜視図である。図において、図１および図４と
同一または相当する部分は同一の符号を付しており、２
３は固定部１２に設けられたペルチェ素子である。

【００８１】次に動作について説明する。本構成は実施
例１において、電気加熱器１５のかわりにペルチェ素子
２３を設けたものである。ペルチェ素子２３は加える電
流を制御することで温度を制御することができ、さらに
電流の極性を変えることで加熱も冷却も可能である。

【００８２】すなわち、実施例１と同様にシミュレーシ
ョン装置が算出した電流をペルチェ素子２３に印加する
ことにより形状記憶合金素子１４の長さを変化させ、固
定部１２と可動体１１の間に発生する力により可動体１
１の摺動を抑圧する。

【００８３】ペルチェ素子２３を用いることにより電気
加熱器１５を用いる場合より精度よく温度の制御が可能
になるので、より精度のよい可動体１１の制御が可能に
なる。また、印加する電流の極性を変えることにより形
状記憶合金素子１４を冷却し、より短時間にもとの形状
に復帰させることが可能になる。

【００８４】なお、上記実施例２では固定部１２にペル
チェ素子２３を設ける構成としたが、形状記憶合金素子
１４の外周を取り巻くような構成にすればより効果的に
熱の伝達を行うことができ、精度のよい制御が可能にな
る。

【００８５】なお、上記実施例２のようにペルチェ素子
２３を使用すると、形状記憶合金素子１４の冷却も制御
できるので、必ずしも渦巻状に形成してバネ効果をもた
せる必要がない。

【００８６】実施例３．以下、この発明の実施例３を図
について説明する。図９はこの実施例３による入出力装
置の要部斜視図、図１０は図９中のＢ−Ｂ軸における断
面図である。図において、図１または図４と同一または
相当する部分には同一の符号を付しており、２５は可動
体１１と同じ方向へ摺動可能な平板、２４は平板２５と
可動体１１の平板１９に両端を固定されたばね、２６は
固定部１２と平板２５に両端が固定された積層型圧電素
子である。

【００８７】次に動作について説明する。積層型圧電素
子２６にシミュレーション装置３が算出した電圧を印加
すると積層型圧電素子２６の長さが伸びて平板２５がば
ね２４の方向へ移動し、距離ｄ２が大きくなり距離ｄ１
が小さくなり、可動体１１の摺動が抑圧される。また、
積層型圧電素子２６に印加する電圧の極性を変えると積
層型圧電素子２６の長さが縮み、距離ｄ２および距離ｄ
１が元に戻る。

【００８８】この実施例３によれば、平板２５が積層型
圧電素子２６によって剛性が高く支持されるのでより精
度のよい制御ができる。

【００８９】実施例４．以下、この発明の実施例４を図
について説明する。図１１はこの発明の実施例４による
入出力装置の要部断面図である。図において、図９およ
び図１０と同一または相当する部分には同一の符号を付
しており、１２は固定部、２５は可動体１１と同じ方向
へ摺動可能な平板、２６は積層型圧電素子、２７は平板
２５と積層型圧電素子２６に両端が固定された変位拡大
機構である。

【００９０】次に動作について説明する。積層型圧電素
子２６にシミュレーション装置３が算出した電圧を印加
すると積層型圧電素子２６の長さが矢印Ａの方向へ縮
み、変位拡大機構２７をとおして積層型圧電素子２６の
変位が拡大され平板２５が矢印Ｂの方向へ押し付けら
れ、実施例３のときと同様にして可動体１１の摺動が抑
圧される。また、積層型圧電素子２６に印加する電圧の
極性を変えると積層型圧電素子２６の長さが縮み、距離
ｄ２が元に戻る。

【００９１】この実施例４によれば、変位拡大機構２７
は積層型圧電素子２６の変位量をβ／αの割合で拡大す
るため、積層型圧電素子２６に印加する電圧を低くする
ことができる。

【００９２】実施例５．以下、この発明の実施例５を図
について説明する。図１２はこの実施例５による入出力
装置の要部斜視図である。図において、図１および図４
と同一または相当する部分には同一の符号を付してお
り、２９は円筒状の容器で、容器中の一部に磁性流体が
封入されている。３０は可動体１１と一体に摺動する表
面に突起をもつ円筒、２８は円筒状容器２９の周囲の一
部に巻回されたコイルで、円筒３０を取り巻くように固
定されている。

【００９３】次に動作について説明する。磁性流体は、
たとえば灯油などの母液にマンガン−亜鉛フェライトの
粒子を溶かしたもので、流体であるが磁界に引き寄せら
れる作用がある。円筒状容器２９はそのコイル２８と反
対側の面が磁化されており、初期状態では磁性流体はそ
の面にひきよせられ、円筒３０の周囲には存在しない。
したがって可動体１１は抵抗なく摺動することができ
る。

【００９４】ここで、コイル２８にシミュレーション装
置３が算出した電流を印加すると、コイル内に磁界が発
生し、磁性流体が円筒３０の周囲に分布するようにな
る。円筒３０の周囲には突起が存在しているので磁性流
体が抵抗となり、可動体１１の摺動が抑圧される。この
ため、コイル２８に印加する電流を増減することにより
発生する磁界が増減し、固定部１２側の磁界との相互作
用により円筒３０の周囲に引き寄せられる磁性流体の量
を制御し、摺動を制御することができる。コイル２８に
印加する電流を止めると再び磁性流体はコイル２８とは
反対の側にひきよせられ、可動体１１の摺動抵抗は消滅
する。

【００９５】実施例６．以下、この発明の実施例６を図
について説明する。図１３はこの実施例６による入出力
装置の要部斜視図である。図において、図１および図４
および図１２と同一または相当する部分には同一の符号
を付しており、２９は円筒状の容器で、容器中に電気粘
性流体が封入されている。３１は電極で円筒３０を取り
巻くように固定されている。

【００９６】次に動作について説明する。電気粘性流体
は、電場を加えることによって見かけ上粘度を変化させ
ることができるコロイド溶液である。図１４に電気粘性
流体における印加電圧と粘度の関係を示す。初期の状態
では可動体１１は抵抗なく摺動することができる。ここ
で、電極３１にシミュレーション装置３が算出した電圧
を印加すると、その電圧の大きさに応じて電気粘性流体
の見かけの粘度が増加する（実際は流体のせん断に対す
る降伏応力が増加する。）その結果、円筒３０の周囲に
は突起が存在しているので可動体１１の摺動が抑圧され
る。電極３１に印加する電圧を止めると再び電気粘性流
体の粘度は減少し可動体１１の摺動抵抗は消滅する。

【００９７】実施例７．以下、この発明の実施例７を図
について説明する。図１５はこの実施例７による入出力
装置の要部斜視図、図１６は図１５中のＢ−Ｂ軸におけ
る断面図である。図において、図１および図４と同一ま
たは相当する部分には同一の符号を付しており、３２は
可動体１１に固定されたコイル、３４は固定部１２に固
定されたヨーク、３３はヨークに固定されたマグネット
である。

【００９８】次に動作について説明する。シミュレーシ
ョン装置が算出した電流をコイル３２に流すことにより
矢印Ａ方向の力が発生し、可動体１１の摺動を抑制す
る。可動体１１が摺動する際、コイル３２が常に磁気回
路内におさまるように構成すれば常時可動体１１を摺動
させるための駆動力を得ることができる。このような構
成をとることにより、高精度な制御が可能となるだけで
なく、必要に応じて逆方向にも摺動することが可能にな
る。

【００９９】実施例８．以下、この発明の実施例８を図
について説明する。図１７はこの実施例８による入出力
装置の要部斜視図、図１８は図１７中のＢ−Ｂ軸におけ
る断面図、図１９は実施例８における変位検出器１６の
要部図である。図において、図１および図４と同一また
は相当する部分には同一の符号を付しており、３６はマ
グネット、３５はマグネット３５を可動体１１とともに
摺動可能に保持する非磁性体よりなるマグネット保持
体、３７は固定部１２に固定されたヨーク、３８はヨー
クに固定されたコイル、３９は磁気抵抗効果素子やホー
ル素子などの磁気抵抗素子である。

【０１００】次に動作について説明する。シミュレーシ
ョン装置３が算出した電流をコイル３８に流すことによ
る力が発生し、可動体１１の摺動を抑制する。可動体１
１が摺動する際、マグネット３６が常に磁気回路内にお
さまるように構成すれば、常時可動体１１を摺動させる
ための駆動力を得ることができる。このような構成をと
ることにより、高精度な制御が可能となるだけでなく、
必要に応じて逆方向にも摺動させることが可能になる。

【０１０１】また、実施例８においては、マグネット３
６を磁気抵抗式のエンコーダの変位検出器１６の一部と
して使うことができる。磁気抵抗式のエンコーダは、等
間隔ピッチの磁化パターンを記録したスケールのへり
に、磁気抵抗素子３９を対向させて磁気検出を行うもの
である。マグネット３６をスケールとして兼用すること
で、部品点数を削減することができる。

【０１０２】また、上記実施例７および実施例８ではコ
イル、磁気回路とも１個の例を示したが、コイルは円周
状に多数個配置してもよいし、それに応じて磁気回路も
円筒状で磁極が多数個配置する構成にしても同様の性能
が得られることはいうまでもない。この構成をとると実
施例７および実施例８よりもさらに高精度な制御をする
ことが可能になる。

【０１０３】実施例９．以下、この発明の実施例９を図
について説明する。図２０はこの実施例９による入出力
装置の要部斜視図である。図において、図１および図４
と同一または相当する部分には同一の符号を付してお
り、４１は入出力装置１０の内部に固定され、中心部を
可動体１１のシャフト１８の片端に固定した圧電素子で
ある。

【０１０４】次に動作について説明する。圧電素子４１
に電流を流すと、変形する性質を持っている。シミュレ
ーション装置３が算出した電流を圧電素子４１に流すこ
とにより、圧電素子４１は中心部がシャフト１８の方向
へ変形し、シャフト１８にはたらく駆動力が発生し、可
動体１１の摺動を抑制する。また、圧電素子４１に流す
電流の方向を逆にすると、可動体１１の摺動を逆方向に
抑制することができる。

【０１０５】また、圧電素子４１を変形させると、電流
が流れる性質がある。可動体１１が摺動すると、圧電素
子４１を変形させ、圧電素子４１に電流が流れるので、
圧電素子４１を変位検出器１６としても使用することが
できる。これにより、大幅な部品点数の削減が実現でき
る。

【０１０６】実施例１０．以下、この発明の実施例１０
を図について説明する。図２１はこの実施例１０による
入出力装置の要部斜視図である。図において、図１およ
び図４と同一または相当する部分には同一の符号を付し
ており、４２は入出力装置１０の一部に取り付けられ、
矢印Ａ方向に摺動自在に構成した可動体である。

【０１０７】次に動作について説明する。この実施例１
０は前記各実施例における可動体１１を４２で置き換え
たもので、動作は全く同様である。可動体４２は指で押
すことにより摺動する。

【０１０８】実施例１１．以下、この発明の実施例１１
を図について説明する。図２２はこの実施例１１による
入出力装置の要部斜視図で、４３は入出力装置であるマ
ウス、４４は矢印Ａ方向に摺動自在なマウススイッチを
兼ねた可動体である。

【０１０９】次に動作について説明する。この実施例１
１は前記各実施例における入出力装置１０をマウス４１
に、可動体１１を４４に置き換えたもので、動作は全く
同様である。

【０１１０】実施例１２．以下、この発明の実施例１２
を図について説明する。図２３はこの実施例１２による
入出力装置の要部斜視図で、４５は入出力装置であるジ
ョイスティック、４６は座標位置を入力するスイッチ、
４７は矢印Ａ方向に摺動自在な可動体である。

【０１１１】次に動作について説明する。この実施例１
２は前記各実施例における入出力装置１０をジョイステ
ィック４５に、可動体１１を４７に置き換えたもので、
動作は全く同様である。

【０１１２】実施例１３．以下、この発明の実施例１３
を図について説明する。図２４はこの実施例１３による
入出力装置の変位検出器の要部斜視図である。図におい
て、図１および図４と同一または相当する部分には同一
の符号を付しており、４８は固定部１２に固定された発
光素子、４９は固定部１２の内部の発光素子４８と対向
した位置に固定された受光素子である。

【０１１３】次に動作について説明する。この実施例１
３は、前記各実施例において変位検出器１６に抵抗式の
ポテンショメータを用いたのを、光学式のエンコーダで
置き換えたものである。光学式のエンコーダは、対向し
て設置された発光素子４８と受光素子４９の間に、発光
素子４８より発せられた光を遮るものを摺動させると、
遮光される面積が変わり、受光素子４９から出力される
電流あるいは電圧が変化することを利用して、変位検出
を行うものである。実施例１３においては、可動体１１
のシャフト１８を遮蔽物として兼用することができ、部
品点数が削減される。

【０１１４】実施例１４．以下、この発明の実施例１４
を図について説明する。図２５はこの実施例１４による
入出力装置の要部斜視図である。図において、図１およ
び図４と同一または相当する部分には同一の符号を付し
ており、５０は歪みゲージ、５１は歪みゲージ５０を入
出力装置１０の内部に固定するフレキシブルプレートで
ある。フレキシブルプレート５１の中心部には、可動体
１１のシャフト１８に片端が固定されている。フレキシ
ブルプレート５１は外力により変形し、外力がなくなる
と元の形に戻る性質を持っている。

【０１１５】次に動作について説明する。この実施例１
４は、前記各実施例において変位検出器１６に抵抗式の
ポテンショメータを用いたのを、歪みゲージ方式のエン
コーダで置き換えたものである。歪みゲージ方式のエン
コーダは、フレキシブルプレート５１に固定された歪み
ゲージ５０に電極をつなぎ、フレキシブルプレート５１
が変形し、歪みゲージ５０が変形すると、歪みゲージ５
０の電気抵抗が変化し、電極に流れる電流あるいは電圧
が変化することを利用して、変位検出を行うものであ
る。歪みゲージ式の変位検出器を用いることで、装置の
簡素化が計れ、かつ精度の高い構成にすることができ
る。

【０１１６】実施例１５．以下、この発明の実施例１５
を図について説明する。図２６はこの実施例１５による
入出力装置の要部斜視図である。図において、図１およ
び図４と同一または相当する部分には同一の符号を付し
ており、５２は片方をシャフト１８に、もう片側を固定
部１２に固定されたコンデンサである。

【０１１７】次に動作について説明する。この実施例１
５は、前記各実施例において変位検出器１６に抵抗式の
ポテンショメータを用いたのを、静電容量方式のエンコ
ーダで置き換えたものである。静電容量方式のエンコー
ダは、可動体１１が摺動し、距離ｄが変化すると、コン
デンサ５２に蓄えられる電気容量が変化することを利用
して、変位検出を行うものである。静電容量方式式の変
位検出器を用いることで、装置の簡素化が計れ、安価な
構成にすることができる。

【０１１８】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【０１１９】コンピュータシステムに対して、利用者が
入力した内容についてシミュレーションすることがで
き、この結果を視覚的なフィードバックを行うコンピュ
ータシステムのディスプレイ装置と、力覚的なフィード
バックを行う出力装置からの２つのフィードバックによ
って、利用者は操作の内容を感覚的に知ることができる
ので、円滑な操作を行うことができる。

【０１２０】また、コンピュータシステムの入力手段
と、力覚的フィードバックを行う出力手段とを同一デバ
イス内で備えたので、周辺装置の数を減らすことができ
る。

【０１２１】また、物体間の物理的関係をシミュレーシ
ョンする装置を設けたので操作の内容に応じたフィード
バックを行うことができるため、利用者は円滑な操作を
行うことができる。

【０１２２】また、入出力装置において、可動体と固定
部の間の力を制御することにより、可動体に駆動力を付
与することができるので、簡単な装置構成で利用者に力
覚的なフィードバックを行うことができる。

【０１２３】また、形状記憶合金素子を駆動制御し、可
動体と固定部の距離を変化させることにより力覚的フィ
ードバックを行う構成としたので、部品点数が少なく、
小型で安価な入出力装置を得ることができる。

【０１２４】また、形状記憶合金素子をペルチェ素子で
駆動制御する構成としたので、タイムラグのない迅速な
力覚的フィードバックを行うことができる。

【０１２５】また、圧電素子で可動体を駆動制御するよ
うにしたので、更に詳細な駆動制御が可能になるうえ、
可動体を剛体的に支持することができ、入出力装置に外
乱が加わっても可動体が摺動せず、利用者に誤ったフィ
ードバックを与えることがない。

【０１２６】また、圧電素子に変位拡大機構を設けたの
で、より少ない電圧で駆動制御することができ、消費電
力が少なくなる。

【０１２７】また、流体の粘度を制御することにより、
可動体にはたらく駆動力の制御を行うようにしたので、
より広い範囲での力覚的フィードバックを行うことがで
き、かつ利用者によりなめらかなフィードバックを与え
ることができる。

【０１２８】また、磁性流体を用いたので、コイルに電
流を流し磁界を発生するという簡単でしかも安価な構成
で粘度を制御することができる。

【０１２９】また、電気粘性流体を用いたので、さらに
簡単な構成で流体の粘度を制御することができる。

【０１３０】また、可動体とコイルを一体的に駆動する
ような構成としたので、可動体を任意の方向に制御する
ことが可能になり、広い範囲での柔軟な力覚的フィード
バックを行うことができる。

【０１３１】また、マグネットがアクチュエータと変位
検出器を兼ねているので、安価な構成にすることができ
る。

【０１３２】また、圧電素子がアクチュエータと変位検
出器を兼ねているので、大幅な部品点数の削減が実現で
きる。

【０１３３】また、物体間の干渉の有無をシミュレーシ
ョンする装置を設けることにより、利用者は物体の干渉
を知ることができ、円滑な操作を行うことができる。

【０１３４】また、物体間に干渉が生じた場合、その度
合に応じたデータをシミュレーションする装置を設けた
ので、力覚フィードバック装置を動作することが可能に
なり、利用者は感覚的に操作の内容を知ることができ
る。

【０１３５】また、物体間の干渉が許容範囲を超えた場
合、ブレーキ機構を動作させるデータをシミュレーショ
ンする装置を設けたので、入出力装置のブレーキ機構を
動作させることが可能になり、利用者の過剰な操作を避
けることができ、操作の無駄を省くことができる。

【０１３６】また、入出力装置をポインティングペンで
構成したので、従来のコンピュータシステムの入力装置
と力覚フィードバック装置を兼用することができるた
め、装置構成が簡単になり、製造が簡単で、安価な入出
力装置が得られるとともに、利用者の操作上での負担を
減らすことができる。

【０１３７】また、入出力装置をマウスで構成したの
で、従来のコンピュータシステムの入力装置と力覚フィ
ードバック装置を兼用することができるため、装置構成
が簡単になり、製造が簡単で、安価な入出力装置が得ら
れるとともに、利用者の操作上での負担を減らすことが
できる。

【０１３８】また、入出力装置をジョイスティックで構
成したので、従来のコンピュータシステムの入力装置と
力覚フィードバック装置を兼用することができるため、
装置構成が簡単になり、製造が簡単で、安価な入出力装
置が得られるとともに、利用者の操作上での負担を減ら
すことができる。

【０１３９】また、変位検出手段を抵抗式のポテンショ
ンメータで構成したので、安価で簡素な入出力装置を得
ることができる。

【０１４０】また、変位検出手段を光学式としたので、
可動体の変位の検出精度が上がり、詳細な制御を行うこ
とができる。

【０１４１】また、変位検出手段を磁気式としたので、
安価で精度のよい変位検出器を得ることができる。

【０１４２】また、変位検出器を歪みゲージ方式とした
ので、装置の簡素化が図れるとともに精度のよい変位検
出器を得ることができる。

【０１４３】また、変位検出器を圧電方式としたので、
可動体の変位の検出精度が上がり、詳細な制御を行うこ
とができる。

【０１４４】また、変位検出器を静電容量方式としたの
で、安価で精度のよい変位検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すコンピュータシミュ
レーション装置とその入出力装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図２】実施例１の動作を説明するためのイメージ図
である。

【図３】実施例１のフロー図である。

【図４】実施例１の入出力装置の要部の構成を示す斜
視図である。

【図５】図４中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】形状記憶合金素子の温度に対する変位の関係
を示す図である。

【図７】実施例１の入出力装置の変位検出器の要部を
示す斜視図である。

【図８】本発明の実施例２の入出力装置の要部を示す
斜視図である。

【図９】本発明の実施例３の入出力装置の要部を示す
斜視図である。

【図１０】図９中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１１】本発明の実施例４の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図１２】本発明の実施例５の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図１３】本発明の実施例６の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図１４】電気粘性流体の電場の強さと見かけの粘度
の関係を示す図である。

【図１５】本発明の実施例７の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図１６】図１５中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１７】本発明の実施例８の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図１８】図１７中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１９】実施例８の入出力装置の変位検出器の要部
を示す斜視図である。

【図２０】本発明の実施例９の入出力装置の要部を示
す斜視図である。

【図２１】本発明の実施例１０の入出力装置の要部を
示す斜視図である。

【図２２】本発明の実施例１１の入出力装置の要部を
示す斜視図である。

【図２３】本発明の実施例１２の入出力装置の要部を
示す斜視図である。

【図２４】本発明の実施例１３の入出力装置の変位検
出器の要部を示す斜視図である。

【図２５】本発明の実施例１４の入出力装置の変位検
出器の要部を示す斜視図である。

【図２６】本発明の実施例１５の入出力装置の変位検
出器の要部を示す斜視図である。

【図２７】従来の入力装置を用いたコンピュータシス
テムの概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１コンピュータシステム、２ディスプレイ装置、３
シミュレーション装置、４制御装置、５インタフ
ェース装置、６Ａ／Ｄコンバータ、７Ａ／Ｄコンバ
ータ、８Ｄ／Ａコンバータ、９増幅装置、１０入
出力装置、１１可動体、１２固定部、１３座標位置
検出器、１４形状記憶合金素子、１５電気加熱器、
１６変位検出器、１７テーブル、１８シャフト、
１９平板、２０ペン先、２１摺動子、２２抵抗
線、２３ペルチェ素子、２４ばね、２５平板、２６
積層型圧電素子、２７変位拡大機構、２８コイ
ル、２９容器、３０円筒、３１電極、３２コイ
ル、３３マグネット、３４ヨーク、３５マグネッ
ト保持体、３６マグネット、３７ヨーク、３８コ
イル、３９磁気抵抗素子、４０マグネット、４１
圧電素子、４２可動体、４３マウス、４４可動体、
４５ジョイスティック、４６スイッチ、４８発光
素子、４９受光素子、５０歪みゲージ、５１フレ
キシブルプレート、５２コンデンサ、６１コンピュ
ータ装置、６２制御装置、６３信号処理回路、６４
走査回路、６５座標検出面、６６スタイラスペ
ン、６７電界発生装置、６８走査線、７１床、７
２物体、７３ドリル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村恵司長岡京市馬場図所１番地三菱電機株式会社映像システム開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータシステムの入出力装置に設
けられた入力部と、前記入出力装置の入力部の少なくと
も１次元の座標位置を検出する手段と、前記入出力装置
に対して摺動自在に設けられた可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、検出された変位に基づいて可動
体の位置を制御する装置と、制御された内容をもとに入
出力装置の状態をシミュレーションするシミュレーショ
ン装置と、シミュレーション結果を視覚的にフィードバ
ックするディスプレイ装置と、シミュレーション結果を
力覚的にフィードバックするコンピュータシステムの入
出力装置に設けられた出力部とを備えたことを特徴とす
るコンピュータシミュレーション装置。
【請求項２】コンピュータシステムの入力手段と、そ
の座標位置を検出する手段と、可動体と、可動体の変位
を検出する手段と、力覚的にフィードバックするコンピ
ュータシステムの出力手段とを同一デバイスにて兼ね備
えたコンピュータシステムの入出力装置を備えたことを
特徴とする請求項１記載のコンピュータシミュレーショ
ン装置。
【請求項３】制御装置が制御した内容をもとに、コン
ピュータディスプレイに表示された物体とコンピュータ
ディスプレイ上で入力装置が指し示す物体または座標位
置との物理的関係をシミュレーションするシミュレーシ
ョン装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のコン
ピュータシミュレーション装置。
【請求項４】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、固定部とを備え、可動体と固定
部の間の力を制御し可動体に駆動力を付与することによ
り力覚的なフィードバックを得ることを特徴とする請求
項１記載のコンピュータシミュレーション装置の入出力
装置。
【請求項５】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持するよ
う設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可動
体との間に延在する渦巻状に形成された形状記憶合金素
子と、固定部に設けられた電気加熱器を備え、電気加熱
器に印加する電流を制御し、可動体に駆動力を付与する
ことにより、力覚的なフィードバックを得ることを特徴
とする請求項４記載のコンピュータシミュレーション装
置の入出力装置。
【請求項６】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持するよ
う設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可動
体の間に延在する渦巻状に形成された形状記憶合金素子
と、固定部に設けられたペルチェ素子を備え、ペルチェ
素子に印加する電流を制御し、可動体に駆動力を付与す
ることにより、力覚的なフィードバックを得ることを特
徴とする請求項４記載のコンピュータシミュレーション
装置の入出力装置。
【請求項７】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持するよ
う設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可動
体の間に延在する圧電素子を備え、圧電素子に印加する
電圧を制御し、可動体に駆動力を付与することにより、
力覚的なフィードバックを得ることを特徴とする請求項
４記載のコンピュータシミュレーション装置の入出力装
置。
【請求項８】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持するよ
う設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可動
体の間に延在する変位拡大機構と、変位拡大機構に組み
込まれた圧電素子を備え、圧電素子に印加する電圧を制
御し可動体に駆動力を付与することにより、力覚的なフ
ィードバックを得ることを特徴とする請求項４記載のコ
ンピュータシミュレーション装置の入出力装置。
【請求項９】入出力装置は、可動体と、前記可動体の
変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持するよ
う設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可動
体の間に設けられた円筒状容器と、容器に封入された流
体とを備え、流体の粘度を制御し可動体に駆動力を付与
することにより、力覚的なフィードバックを得ることを
特徴とする請求項４記載のコンピュータシミュレーショ
ン装置の入出力装置。
【請求項１０】入出力装置は、可動体と、前記可動体
の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持する
よう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可
動体の間に設けられた円筒状容器と、前記容器に封入さ
れた磁性流体と、前記可動体と一体に摺動する前記容器
内に配置された円筒と、前記円筒状容器外周の一部に設
けられたコイルを備え、コイルに印加する電流を制御
し、前記可動体に駆動力を付与することにより、力覚的
なフィードバックを得ることを特徴とする請求項４記載
の入出力装置。
【請求項１１】入出力装置は、可動体と、前記可動体
の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持する
よう設けられた固定部と、前記入出力装置の固定部と可
動体の間に設けられた円筒状容器と、前記容器に封入さ
れた電気粘性流体と、前記可動体と一体に摺動する前記
容器内に配置された円筒と、前記円筒状容器外周に設け
られた電極を備え、電極に印加する電圧を制御し、前記
可動体に駆動力を付与することにより、力覚的なフィー
ドバックを得ることを特徴とする請求項４記載の入出力
装置。
【請求項１２】入出力装置は、可動体と、前記可動体
の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持する
よう設けられた固定部と、マグネットと、前記可動体に
固定された少なくとも１組のコイルと、磁性材で形成さ
れたヨークを備え、コイルに印加する電流を制御し、前
記可動体に駆動力を付与することにより、力覚的なフィ
ードバックを得ることを特徴とする請求項４記載のコン
ピュータシミュレーション装置の入出力装置。
【請求項１３】入出力装置は、可動体と、前記可動体
の変位を検出する手段と、可動体を摺動自在に支持する
よう設けられた固定部と、少なくとも１組のコイルと、
前記可動体に固定されたマグネットと、磁性材で形成さ
れたヨークを備え、コイルに印加する電流を制御し、前
記可動体に駆動力を付与することにより、力覚的なフィ
ードバックを得ることを特徴とする請求項４記載のコン
ピュータシミュレーション装置の入出力装置。
【請求項１４】入出力装置は、可動体と、可動体を摺
動自在に支持するよう設けられた圧電素子を備え、圧電
素子に印加する電圧を制御し、前記可動体に駆動力を付
与することにより、力覚的なフィードバックを得ること
を特徴とする請求項４記載のコンピュータシミュレーシ
ョン装置の入出力装置。
【請求項１５】シミュレーション装置は、コンピュー
タディスプレイに表示された物体と、コンピュータディ
スプレイ上で入力装置が示す物体または座標位置との干
渉の有無をシミュレーションすることを特徴とする請求
項３記載のコンピュータシミュレーション装置。
【請求項１６】シミュレーション装置は、コンピュー
タディスプレイに表示された物体と、コンピュータディ
スプレイ上で入力装置が示す物体または座標位置との干
渉が生じた場合、その干渉の度合をもとに力覚フィード
バック装置を制御するためのデータをシミュレーション
することを特徴とする請求項３記載のコンピュータシミ
ュレーション装置。
【請求項１７】シミュレーション装置は、コンピュー
タディスプレイに表示された物体と、コンピュータディ
スプレイ上で入力装置が示す物体または座標位置との干
渉が生じた場合、その干渉が許容範囲を超えた時、入出
力装置のブレーキ機構を動作させるデータをシミュレー
ションすることを特徴とする請求項３記載のコンピュー
タシミュレーション装置。
【請求項１８】コンピュータシステムの入力手段と、
その座標位置を検出する手段をポインティングペンで実
現することを特徴とする請求項２記載のコンピュータシ
ミュレーション装置の入出力装置。
【請求項１９】コンピュータシステムの入力手段と、
その座標位置を検出する手段をマウスで実現することを
特徴とする請求項２記載のコンピュータシミュレーショ
ン装置の入出力装置。
【請求項２０】コンピュータシステムの入力手段と、
その座標位置を検出する手段をジョイスティックで実現
することを特徴とする請求項２記載のコンピュータシミ
ュレーション装置の入出力装置。
【請求項２１】可動体の変位検出手段は抵抗式のポテ
ンショメータであることを特徴とする請求項４記載のコ
ンピュータシミュレーション装置の入出力装置。
【請求項２２】可動体の変位検出手段は光学式である
ことを特徴とする請求項４記載のコンピュータシミュレ
ーション装置の入出力装置。
【請求項２３】可動体の変位検出手段は磁気方式であ
ることを特徴とする請求項４記載のコンピュータシミュ
レーション装置の入出力装置。
【請求項２４】可動体の変位検出手段は歪みゲージ方
式であることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ
シミュレーション装置の入出力装置。
【請求項２５】可動体の変位検出手段は圧電方式であ
ることを特徴とする請求項４記載のコンピュータシミュ
レーション装置の入出力装置。
【請求項２６】可動体の変位検出手段は静電容量方式
であることを特徴とする請求項４記載のコンピュータシ
ミュレーション装置の入出力装置。