力覚提示装置、並びに、これを備えた表示装置及び携帯型装置
【課題】簡易な構成で力を効率よく発生させて提示能力を向上させ、低コスト化、小型化および軽量化を図るとともに、高い信頼性を得ることのできる力覚提示装置を提供することにある。
【解決手段】モータにより回転駆動される回転体１３のカム摺動面１３Ｐにリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを突き当てることで、回転体１３、モータ、スライド部材１６を一方向に沿って往復動させる。このとき、カム摺動面１３Ｐのプロファイル形状に応じ、一方の側に回転体１３、モータ、スライド部材１６が変位するときと、他方の側に回転体１３、モータ、スライド部材１６が変位するときとで、加速度変化（躍動の度合い）を異ならせるようにした。これにより、この力覚提示装置を内蔵した携帯型情報端末を保持したユーザは、力覚提示装置によって提示される一方の側への力を認識する。
【解決手段】モータにより回転駆動される回転体１３のカム摺動面１３Ｐにリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを突き当てることで、回転体１３、モータ、スライド部材１６を一方向に沿って往復動させる。このとき、カム摺動面１３Ｐのプロファイル形状に応じ、一方の側に回転体１３、モータ、スライド部材１６が変位するときと、他方の側に回転体１３、モータ、スライド部材１６が変位するときとで、加速度変化（躍動の度合い）を異ならせるようにした。これにより、この力覚提示装置を内蔵した携帯型情報端末を保持したユーザは、力覚提示装置によって提示される一方の側への力を認識する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚を提示する力覚提示装置、並びに、これを備えた表示装置及び携帯型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い、情報提供装置として、視覚や聴覚だけでなく、手ごたえなどの力を知覚させることで情報伝達手段とする、力覚提示装置が開発されつつある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の技術においては、モータにより錘を直線的に往復動させ、このときに、錘が発生する正方向における加速度の絶対値の最大値と、負方向における加速度の絶対値の最大値が異なるものとする。さらに錘が加速度を発生している時間が、加速度の絶対値の大きい方向が小さい方向より短くなるようにする。これにより、装置の外部や人体に固定することなく、あたかも加速度の絶対値の大きい方向に力が作用しているように力を伝達することができる。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載の技術においては、このような錘の動作を実現するために、図７に示すように、モータによって回転駆動される円盤状の回転部材２の外周部と、レール３に沿って直線移動自在な錘４とを、リンク５を介して連結している。モータにより回転部材２が回転すると、回転部材２の外周部に連結されたリンク５の一端が円運動し、このリンク５の他端に連結された錘４が、レール３に沿って直線往復動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６５６６５号公報（図１、図４、図５、図７）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】雨宮智浩、安藤英由樹、前田太郎、「知覚の非線形性を利用した非設置型力覚惹起手法の提案と評価」、日本バーチャルリアリティー学会論文Ｖｏｌ１１，Ｎｏ１，２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術には、下記に示すような問題が存在する。
まず、第１の問題点は、力の提示能力が低いということである。なぜなら、図７、図８に示すように、錘４に連結されたリンク５の中間部のリンクジョイント部６は、力を提示したい方向とはほぼ垂直方向に変形した楕円運動をする。提示方向とほぼ垂直に移動するリンクジョイント部６は当然重量を持っており、錘４が加速度運動をするときには同時にリンクジョイント部６が反力を提示してしまい、本来提示したい加速度方向の力の方向と、リンクジョイント部６が意図せず提示してしまう力の方向とがほぼ直交してしまうことになる。すると、装置で提示する力の方向は、錘４の運動方向と、錘４の運動方向と直交する方向の成分を含むリンクジョイント部６の運動方向との合成方向となり、錘４の運動方向から逸れてしまうからである。
【０００８】
第２の問題点は、力発生原理の効率の悪さである。錘４と連結したリンク５の端点の楕円運動の一方向の運動成分のみを取り出しているためであるが、錘４の移動距離よりも、錘４を移動させるリンク５のリンクジョイント部６における、錘４の運動方向に直交する方向への変位量の方が大きい。
【０００９】
第３の問題点は、壊れやすいということである。なぜなら錘４に接続されるリンク５は変位量が錘４よりも大きいため、破損や脱落の危険性が増す。また例えば提示方向を正にとった場合、微小な加速度で正に速度を増加させ、その後、負の方向へ急激に加速を増加させることは、リンク５の連結軸部への負荷も同様に増加させてしまう。さらにその負荷とは一方向への負荷のみであるため、リンク５の連結軸部の偏摩耗等を招く。
【００１０】
第４の問題点は、小型化、軽量化が困難ということである。第２の問題点および第３の問題点を解決するためには、錘４を増加させるかリンク５を長くすれば良いが、これでは小型化や軽量化には不向きであり、特に、本発明の主な適用対象としている携帯型モバイル機器には向かない。
【００１１】
第５の問題点は、機器が複雑で高価になるということである。錘４を運動させるために、リンク５が２つの部材から構成され、部品点数が増えるとともにその組立の手間も増えるためである。
【００１２】
そこでなされた本発明の目的は、簡易な構成で力を効率よく発生させて提示能力を向上させ、低コスト化、小型化および軽量化を図るとともに、高い信頼性を得ることのできる力覚提示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的のもとになされた本発明の力覚提示装置は、外周面にカム摺動面が形成された回転体と、回転体を回転させる駆動源と、駆動源により回転駆動される回転体のカム摺動面に押し当てられることで、回転体を一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構と、を有し、前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、前記往復機構によって変換される前記回転体の一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、往復機構によって回転体の回転に伴って、回転体自体がカム摺動面のプロファイルに応じて一方向に沿った往復動作する。
このとき、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、他方の側から一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるよう、カム摺動面のプロファイルを形成することで、一方の側から他方の側へ向かう方向の周期的な力を提示することができる。
このように、力を提示する回転体を１つとし、該回転体を往復動させてこの往復方向に沿って加速度の変化率の相違に応じて力を提示することができるので、提示する力を減少させる運動を抑え、提示能力を向上させることができる。また、上記のように回転体、回転体を回転させる駆動源、及び、回転体を往復動させる往復機構による単純な機構によって実現でき、それ故に低コスト化、小型化および軽量化を図るとともに、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる力覚提示装置を内蔵した携帯型情報端末の一例を示す斜視図である。
【図２】力覚提示装置の内部構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正断面図である。
【図３】回転体のカム摺動面の形状の一例を示す図である。
【図４】力覚提示装置が動作したときの回転体の回転角度と、錘の変位との関係を示す図である。
【図５】回転体が回転したときの、リンクアームの揺動およぎ回転体の変位の流れを示す図である。
【図６】（ａ）は、図４の変位を時間で微分したときの錘の移動の速度を示し、（ｂ）は、（ａ）の速度を時間で微分した加速度を示し、（ｃ）は（ｂ）の加速度を時間で微分した躍動を示す図である。
【図７】従来の力覚提示装置の構造を示す図である。
【図８】図７に示した力覚提示装置を動作させたときの錘とリンク部材の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００の外観を示す図である。力覚提示装置１０は、携帯型装置である携帯型情報端末１００のように可搬性を有する機器に内蔵される。
図２に示すように、力覚提示装置１０は、ケース１１内に、モータ１２と、回転体１３と、一対のリンクアーム（ガイド部材）１４Ａ、１４Ｂと、を備える。
【００１７】
ケース１１は薄型箱状であるが、その機能は主に力覚提示装置１０の各部品を支持することにある。したがって、ケース１１の形状については何ら限定するものではなく、ケース１１に代えて、携帯型情報端末１００の他の部品や筐体等に力覚提示装置１０の各部品を支持させる構成とすることも可能である。
【００１８】
ケース１１の内部には、力を提示する方向と対応した一方向に延びるスライドシャフト１５が設けられている。スライドシャフト１５には、ブロック状のスライド部材１６が、スライドシャフト１５の長さ方向にスライド移動自在に設けられている。
また、スライド部材１６の両側の側面１６ａ、１６ｂとケース１１の内周面１１ａ、１１ｂとの間には、一対の圧縮バネ（押圧部材）１７Ａ、１７Ｂが圧縮状態で設けられ、スライド部材１６をスライドシャフト１５に沿った方向に両側から付勢している。
前記のモータ１２は、このスライド部材１６に一体に固定されている。
すなわち、スライド部材１６、一対のリンクアーム１４Ａ、１４Ｂ、一対の圧縮バネ１７Ａ、１７Ｂにより、回転体を一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構が構成され、該往復機構により、モータ１２は、ケース１１内で、スライドシャフト１５の軸線に沿って往復移動可能とされている。
【００１９】
モータ１２は、その回転軸１２ａを、前記一方向と直交する方向で、ケース１１の内方に突出させている。
回転体１３は、所定の外周形状を有した板状であり、回転軸１２ａに一体に固定されている。
回転体１３は、その外周面が、予め定められたプロファイル形状を有したカム摺動面１３Ｐとされている。ここで、図３に示すように、本実施の形態において、そのカム摺動面１３Ｐは、そのほぼ半周部分の区間Ｓ１が、回転軸１２ａの中心からほぼ等しい曲率半径を有した円弧状とされている。カム摺動面１３Ｐの残るほぼ半周部分の区間Ｓ２は、回転軸１２ａの中心からカム摺動面１３Ｐまでの距離ｒ（すなわち径方向の寸法）が、図４に示すような分布となるよう形成されている。
【００２０】
すなわち、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２は、回転軸１２ａの中心からの距離ｒが、区間Ｓ１に隣接する位置において急激に小さくなった後（区間Ｓ２−１）、最小値となる（区間Ｓ２−２）。その後、回転軸１２ａの中心からの距離ｒは再び急激に大きくなり（区間Ｓ２−３）、最大値となる（区間Ｓ２−４）。この後は、区間Ｓ２−１〜Ｓ２−４と逆のプロファイルで、回転軸１２ａの中心からの距離ｒが急激に小さくなった後（区間Ｓ２−５）、最小値となり（区間Ｓ２−６）、回転軸１２ａの中心からの距離ｒは再び急激に大きくなり（区間Ｓ２−７）、区間Ｓ１に連続する。
【００２１】
一対のリンクアーム１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、ケース１１の内周面から突出する支持部材２０の先端部に、回転軸２１を介して回動自在に設けられ、回転体１３が位置する面内で旋回可能とされている。このとき、回転軸２１は、スライドシャフト１５の中心軸に対し、側方に一定寸法オフセットした位置に設けられている。なお、回転体１３のスライド方向の前後方向一方の側に位置するリンクアーム１４Ａと、他方の側に位置するリンクアーム１４Ｂとでは、回転軸２１は互いに異なる側にオフセットしている。
また、支持部材２０には、回転軸２１を中心として旋回するリンクアーム１４Ａ、１４Ｂの回転角度を規制するストッパ部２２が形成されている。ストッパ部２２によりその回転角度が規制された状態で、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行となる。このストッパ部２２により、リンクアーム１４Ａと、リンクアーム１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行な状態からは、互いに異なる側の範囲のみにおいて旋回可能となる。すなわち、図２の例においては、リンクアーム１４Ａは、スライドシャフト１５と平行な状態から時計回りとなる範囲内のみで旋回し、リンクアーム１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行な状態から反時計回りとなる範囲内のみで旋回する。
【００２２】
リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの先端部とケース１１の内周面との間には、それぞれ、スライドシャフト１５と直交する方向に延在し、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの基端部をストッパ部２２に押し付ける方向に付勢する引張バネ２３が設けられている。
この引張バネ２３により、スライドシャフト１５と平行な状態から旋回したリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを、基端部がストッパ部２２に突き当たってスライドシャフト１５と平行な状態となる方向に戻そうと付勢する。図２の例においては、引張バネ２３は、リンクアーム１４Ａを反時計回りに付勢し、リンクアーム１４Ｂを時計回りに付勢する。
ここで、この引張バネ２３に代えて、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂを押圧ることで同様の方向に付勢する圧縮バネを設けたり、回転軸２１の部分に、同様の付勢力を発揮するバネを設けても良い。
【００２３】
このような構成の力覚提示装置１０においては、モータ１２を作動させると、回転体１３が、モータ１２の回転軸１２ａを中心として旋回する。すると、その回転方向に応じ、回転体１３のカム摺動面１３Ｐがリンクアーム１４Ａ、１４Ｂのうちの一方に突き当たりながら摺動することで、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が、スライドシャフト１５に沿って変位する。
図５（ａ）〜（ｄ）に、回転体１３を回転させていったときのリンクアーム１４Ａ、１４Ｂの旋回、回転体１３の変位の流れを示す。
図５の例において、モータ１２により回転体１３を反時計回りに回転させると、回転体１３の一方の側（図５において右側）に位置するリンクアーム１４Ｂは、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐが当たってもストッパ部２２によりその旋回が規制され、スライドシャフト１５に平行な状態を維持する。すると、このように固定状態のリンクアーム１４Ｂと、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐとの摺動により、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が、カム摺動面１３Ｐにおける回転軸１２ａの中心からの距離ｒの変動にともなって、スライドシャフト１５に沿った方向において変位する。その変位の時間的な変化は、図４に示した、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２における回転軸１２ａの中心からの距離ｒの分布に対応したものとなる。
このとき、回転体１３の他方の側（図５において左側）に位置するリンクアーム１４Ａは、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐに摺動することで、回転軸２１を中心として時計回りに旋回し、回転体１３の変位に倣う。
【００２４】
また、モータ１２およびスライド部材１６の変位に伴い、リンクアーム１４Ａが設けられている側の圧縮バネ１７Ａが圧縮し、その反発力によりモータ１２およびスライド部材１６をリンクアーム１４Ｂ側に付勢する。これにより、回転体１３をリンクアーム１４Ｂに押し付けてカム摺動面１３Ｐとリンクアーム１４Ｂとが離れるのを防止する。
このとき、同時に、回転体１３の回転および変位により旋回したリンクアーム１４Ａも、引張バネ２３によりスライドシャフト１５に沿った方向に位置するよう復元力が作用する。この復元力により、リンクアーム１４Ａが回転体１３のカム摺動面１３Ｐに押し付けられ、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６をリンクアーム１４Ｂ側に押圧する作用を発揮する。
【００２５】
上記のような回転体１３の回転により、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６は、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２がリンクアーム１４Ｂに摺動している間に、大きな加速度で他方の側（図５において左側）に向けて変位した後、大きな加速度で一方の側（図５において右側）に変位する。
そして、区間Ｓ２を経たのち、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ１においては、カム摺動面１３Ｐにおける回転軸１２ａの中心からの距離ｒが一定であるので、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６は変位しない。
【００２６】
回転体１３を連続回転させることにより、上記したような、他方の側と一方の側に加速度を発揮させる動作は、連続的なものとなる。さらに、区間Ｓ１の存在により、前記の動作は間欠的なものとなる。
【００２７】
また、モータ１２により回転体１３を反対向き（図５の例では時計回り）に回転させれば、リンクアーム１４Ａが固定された状態となり、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位方向は上記と逆になる。
【００２８】
さて、上記したような回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位に注目する。
ここで、リンクアーム１４の動作について検証する。
モータ１２の回転軸１２ａを中心とした回転体１３の回転角度［ｒａｄ］と、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位との関係を図４に示した。ここで、図５において、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の左方向への変位を正方向、右方向への変位を負方向とする。
図６（ａ）は、図４の変位を時間で微分して移動するときの回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の速度を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の速度を時間で微分した加速度を示し、図６（ｃ）は図６（ｂ）の加速度を時間で微分した躍動を示している。
図６（ｂ）に示すように、本発明の力覚提示装置１０では、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６に生じる加速度は、正方向への変位と負方向への変位とでは、絶対値が同一である。また加速度の絶対値の最大値も同一であることを示している。
また、回転体１３を反時計回りに回転した上記の場合において、図６（ｃ）に示すように、右方向への躍動が、左方向への躍動よりも大きくなる。
【００２９】
回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が上記のような運動を行うことにより、力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を保持している利用者は、まず回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が正方向の加速度を生じているため、ケース１１からその反力の負方向の力Ｄ１を受けるが、さらに時間が進むと回転体１３、モータ１２、スライド部材１６には負方向の加速度が生じ、利用者は、ケース１１からその反力の正方向への力Ｄ２を受け、この力Ｄ２の方が大きく感じる。したがって、感覚として、正方向への力感あるいは引っ張り感を強く感じることとなる。つまり図６（ｃ）に示す−方向への躍動（加速度の時間変化率）を強く感じる。
例えば手のひらで力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を把持している場合には正方向への力覚を提示することになる。
【００３０】
上述したような力覚提示装置１０においては、モータ１２により回転駆動される回転体１３により回転体１３、モータ１２、スライド部材１６を一方向に沿って往復動させることによって、一方の側に回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が変位するときと、他方の側に回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が変位するときとで、加速度変化（躍動の度合い）を異ならせるようにした。これにより、この力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を保持したユーザは、力覚提示装置１０によって提示される一方の側への力Ｄ１を正しく認識することができる。
このような携帯型情報端末１００は、ユーザが、手で持ったりポケット等に収納したり体の一部に装着したりできる可搬性を有するため、発生する力（力覚）を様々な用途に用いることが可能である。
【００３１】
このような力覚提示装置１０は、モータ１２、回転体１３、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂ、スライドシャフト１５を備えることで実現でき、動作は、回転体１３の回転と、これによる回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの揺動のみである。このように、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の運動を、力を提示したい方向の運動のみとし、力を提示したい方向と直交する方向の運動を行わない構造としたため、効率の良い力の提示を行える。
なお、厳密に言えば、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂが旋回することで、力を提示したい方向と直交する方向の運動が生じているが、これは無視できるレベルであり、効率の良い力の提示を行える。
【００３２】
また、力を発生するのに錘等を用いることなく回転体自体を質量部として用いる構成となっている。このことを含め、本発明においては、力覚提示装置１０の構成部品が少なくて済むので、装置の低コスト化、小型化、軽量化を図ることができ、そのアセンブリやメンテナンスも容易かつ効率的に行え、携帯型情報端末１００への搭載も容易である。
さらに、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が正方向に変位するときと負方向に変位するときとで、加速度の絶対値は同じであるため、回転軸１２ａ等にも偏りのない負荷となり、偏摩耗等も生じにくく、装置耐久性を向上させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態で示したケース１１、回転軸１２ａ、回転体１３、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂ等をはじめとする力覚提示装置１０の各構成部品の材料は、樹脂、金属等を利用できるが、一定の材料強度を有するものであれば特に限定はない。
モータ１２は、現在モバイル端末機器に搭載されているバイブレーション用のモータを使用することができるが、特に限定しない。
また回転軸１２ａ、２１等には、摺動に強いメッキ膜を形成したり、グリス等の潤滑剤を塗布するのが好ましい。
【００３４】
また、上記実施形態では、回転体１３を両方向に回転可能とし、一方の方向に回転体１３を回転させたときと、他方の方向に回転体１３を回転させたときとで、力を両方向に提示できる構成としたが、これに限るものではない。例えば一方の側のみに力を提示する用途においては、回転体１３の両側にリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを備える必要はなく、一方の側に設ければ良いし、さらには、リンクアームを回動可能とする必要もない。
【００３５】
本実施形態において、本発明の力覚提示装置１０を携帯型情報端末１００に内蔵するものとしたが、携帯型情報端末１００としては、携帯型電話端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯型モバイル機器、携帯型ナビゲーション装置、ウェアラブルコンピュータ等をはじめとする各種の携帯機器がある。また、携帯型情報端末に限らず、携帯型ゲーム機、各種機器のコントローラ（有線／無線を問わず）等にも本発明の力覚提示装置１０を備えることができる。
また、力覚提示装置１０で発揮する力覚の用途や使用方法についても何ら限定する意図は無い。例えば、仮想的な物体の動作情報が記憶された制御部を備え、該動作情報と対応して駆動源を駆動させて、仮想的な物体の動作に応じた力を提示可能な構成としても良い。
また、前記力覚提示装置を、画像を表示するディスプレイと、該ディスプレイに表示する画像を生成する制御部とを備える表示装置に搭載し、ディスプレイに表示する画像と対応して駆動源を駆動させるものとしても良い。このような表示装置では、単にディスプレイに表示する物体が移動するのに応じて力を提示するのに限られず、例えばナビゲーション装置として、進路方向等を示すナビゲーション情報の一つとして、次に進むべき方向を力に提示することができる。また、作業手順を示す情報端末として用いる場合、行うべき作業における移動方向等を力により提示することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 力覚提示装置
１１ ケース
１２ モータ（駆動源）
１２ａ 回転軸
１３ 回転体
１３Ｐ カム摺動面
１４Ａ、１４Ｂ リンクアーム（ガイド部材）
１５ スライドシャフト
１６ スライド部材
１７Ａ、１７Ｂ 圧縮バネ（押圧部材）
２１ 回転軸
２２ ストッパ部
２３ 引張バネ
１００ 携帯型情報端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚を提示する力覚提示装置、並びに、これを備えた表示装置及び携帯型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い、情報提供装置として、視覚や聴覚だけでなく、手ごたえなどの力を知覚させることで情報伝達手段とする、力覚提示装置が開発されつつある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の技術においては、モータにより錘を直線的に往復動させ、このときに、錘が発生する正方向における加速度の絶対値の最大値と、負方向における加速度の絶対値の最大値が異なるものとする。さらに錘が加速度を発生している時間が、加速度の絶対値の大きい方向が小さい方向より短くなるようにする。これにより、装置の外部や人体に固定することなく、あたかも加速度の絶対値の大きい方向に力が作用しているように力を伝達することができる。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載の技術においては、このような錘の動作を実現するために、図７に示すように、モータによって回転駆動される円盤状の回転部材２の外周部と、レール３に沿って直線移動自在な錘４とを、リンク５を介して連結している。モータにより回転部材２が回転すると、回転部材２の外周部に連結されたリンク５の一端が円運動し、このリンク５の他端に連結された錘４が、レール３に沿って直線往復動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６５６６５号公報（図１、図４、図５、図７）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】雨宮智浩、安藤英由樹、前田太郎、「知覚の非線形性を利用した非設置型力覚惹起手法の提案と評価」、日本バーチャルリアリティー学会論文Ｖｏｌ１１，Ｎｏ１，２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術には、下記に示すような問題が存在する。
まず、第１の問題点は、力の提示能力が低いということである。なぜなら、図７、図８に示すように、錘４に連結されたリンク５の中間部のリンクジョイント部６は、力を提示したい方向とはほぼ垂直方向に変形した楕円運動をする。提示方向とほぼ垂直に移動するリンクジョイント部６は当然重量を持っており、錘４が加速度運動をするときには同時にリンクジョイント部６が反力を提示してしまい、本来提示したい加速度方向の力の方向と、リンクジョイント部６が意図せず提示してしまう力の方向とがほぼ直交してしまうことになる。すると、装置で提示する力の方向は、錘４の運動方向と、錘４の運動方向と直交する方向の成分を含むリンクジョイント部６の運動方向との合成方向となり、錘４の運動方向から逸れてしまうからである。
【０００８】
第２の問題点は、力発生原理の効率の悪さである。錘４と連結したリンク５の端点の楕円運動の一方向の運動成分のみを取り出しているためであるが、錘４の移動距離よりも、錘４を移動させるリンク５のリンクジョイント部６における、錘４の運動方向に直交する方向への変位量の方が大きい。
【０００９】
第３の問題点は、壊れやすいということである。なぜなら錘４に接続されるリンク５は変位量が錘４よりも大きいため、破損や脱落の危険性が増す。また例えば提示方向を正にとった場合、微小な加速度で正に速度を増加させ、その後、負の方向へ急激に加速を増加させることは、リンク５の連結軸部への負荷も同様に増加させてしまう。さらにその負荷とは一方向への負荷のみであるため、リンク５の連結軸部の偏摩耗等を招く。
【００１０】
第４の問題点は、小型化、軽量化が困難ということである。第２の問題点および第３の問題点を解決するためには、錘４を増加させるかリンク５を長くすれば良いが、これでは小型化や軽量化には不向きであり、特に、本発明の主な適用対象としている携帯型モバイル機器には向かない。
【００１１】
第５の問題点は、機器が複雑で高価になるということである。錘４を運動させるために、リンク５が２つの部材から構成され、部品点数が増えるとともにその組立の手間も増えるためである。
【００１２】
そこでなされた本発明の目的は、簡易な構成で力を効率よく発生させて提示能力を向上させ、低コスト化、小型化および軽量化を図るとともに、高い信頼性を得ることのできる力覚提示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的のもとになされた本発明の力覚提示装置は、外周面にカム摺動面が形成された回転体と、回転体を回転させる駆動源と、駆動源により回転駆動される回転体のカム摺動面に押し当てられることで、回転体を一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構と、を有し、前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、前記往復機構によって変換される前記回転体の一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、往復機構によって回転体の回転に伴って、回転体自体がカム摺動面のプロファイルに応じて一方向に沿った往復動作する。
このとき、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、他方の側から一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるよう、カム摺動面のプロファイルを形成することで、一方の側から他方の側へ向かう方向の周期的な力を提示することができる。
このように、力を提示する回転体を１つとし、該回転体を往復動させてこの往復方向に沿って加速度の変化率の相違に応じて力を提示することができるので、提示する力を減少させる運動を抑え、提示能力を向上させることができる。また、上記のように回転体、回転体を回転させる駆動源、及び、回転体を往復動させる往復機構による単純な機構によって実現でき、それ故に低コスト化、小型化および軽量化を図るとともに、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる力覚提示装置を内蔵した携帯型情報端末の一例を示す斜視図である。
【図２】力覚提示装置の内部構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正断面図である。
【図３】回転体のカム摺動面の形状の一例を示す図である。
【図４】力覚提示装置が動作したときの回転体の回転角度と、錘の変位との関係を示す図である。
【図５】回転体が回転したときの、リンクアームの揺動およぎ回転体の変位の流れを示す図である。
【図６】（ａ）は、図４の変位を時間で微分したときの錘の移動の速度を示し、（ｂ）は、（ａ）の速度を時間で微分した加速度を示し、（ｃ）は（ｂ）の加速度を時間で微分した躍動を示す図である。
【図７】従来の力覚提示装置の構造を示す図である。
【図８】図７に示した力覚提示装置を動作させたときの錘とリンク部材の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００の外観を示す図である。力覚提示装置１０は、携帯型装置である携帯型情報端末１００のように可搬性を有する機器に内蔵される。
図２に示すように、力覚提示装置１０は、ケース１１内に、モータ１２と、回転体１３と、一対のリンクアーム（ガイド部材）１４Ａ、１４Ｂと、を備える。
【００１７】
ケース１１は薄型箱状であるが、その機能は主に力覚提示装置１０の各部品を支持することにある。したがって、ケース１１の形状については何ら限定するものではなく、ケース１１に代えて、携帯型情報端末１００の他の部品や筐体等に力覚提示装置１０の各部品を支持させる構成とすることも可能である。
【００１８】
ケース１１の内部には、力を提示する方向と対応した一方向に延びるスライドシャフト１５が設けられている。スライドシャフト１５には、ブロック状のスライド部材１６が、スライドシャフト１５の長さ方向にスライド移動自在に設けられている。
また、スライド部材１６の両側の側面１６ａ、１６ｂとケース１１の内周面１１ａ、１１ｂとの間には、一対の圧縮バネ（押圧部材）１７Ａ、１７Ｂが圧縮状態で設けられ、スライド部材１６をスライドシャフト１５に沿った方向に両側から付勢している。
前記のモータ１２は、このスライド部材１６に一体に固定されている。
すなわち、スライド部材１６、一対のリンクアーム１４Ａ、１４Ｂ、一対の圧縮バネ１７Ａ、１７Ｂにより、回転体を一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構が構成され、該往復機構により、モータ１２は、ケース１１内で、スライドシャフト１５の軸線に沿って往復移動可能とされている。
【００１９】
モータ１２は、その回転軸１２ａを、前記一方向と直交する方向で、ケース１１の内方に突出させている。
回転体１３は、所定の外周形状を有した板状であり、回転軸１２ａに一体に固定されている。
回転体１３は、その外周面が、予め定められたプロファイル形状を有したカム摺動面１３Ｐとされている。ここで、図３に示すように、本実施の形態において、そのカム摺動面１３Ｐは、そのほぼ半周部分の区間Ｓ１が、回転軸１２ａの中心からほぼ等しい曲率半径を有した円弧状とされている。カム摺動面１３Ｐの残るほぼ半周部分の区間Ｓ２は、回転軸１２ａの中心からカム摺動面１３Ｐまでの距離ｒ（すなわち径方向の寸法）が、図４に示すような分布となるよう形成されている。
【００２０】
すなわち、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２は、回転軸１２ａの中心からの距離ｒが、区間Ｓ１に隣接する位置において急激に小さくなった後（区間Ｓ２−１）、最小値となる（区間Ｓ２−２）。その後、回転軸１２ａの中心からの距離ｒは再び急激に大きくなり（区間Ｓ２−３）、最大値となる（区間Ｓ２−４）。この後は、区間Ｓ２−１〜Ｓ２−４と逆のプロファイルで、回転軸１２ａの中心からの距離ｒが急激に小さくなった後（区間Ｓ２−５）、最小値となり（区間Ｓ２−６）、回転軸１２ａの中心からの距離ｒは再び急激に大きくなり（区間Ｓ２−７）、区間Ｓ１に連続する。
【００２１】
一対のリンクアーム１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、ケース１１の内周面から突出する支持部材２０の先端部に、回転軸２１を介して回動自在に設けられ、回転体１３が位置する面内で旋回可能とされている。このとき、回転軸２１は、スライドシャフト１５の中心軸に対し、側方に一定寸法オフセットした位置に設けられている。なお、回転体１３のスライド方向の前後方向一方の側に位置するリンクアーム１４Ａと、他方の側に位置するリンクアーム１４Ｂとでは、回転軸２１は互いに異なる側にオフセットしている。
また、支持部材２０には、回転軸２１を中心として旋回するリンクアーム１４Ａ、１４Ｂの回転角度を規制するストッパ部２２が形成されている。ストッパ部２２によりその回転角度が規制された状態で、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行となる。このストッパ部２２により、リンクアーム１４Ａと、リンクアーム１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行な状態からは、互いに異なる側の範囲のみにおいて旋回可能となる。すなわち、図２の例においては、リンクアーム１４Ａは、スライドシャフト１５と平行な状態から時計回りとなる範囲内のみで旋回し、リンクアーム１４Ｂは、スライドシャフト１５と平行な状態から反時計回りとなる範囲内のみで旋回する。
【００２２】
リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの先端部とケース１１の内周面との間には、それぞれ、スライドシャフト１５と直交する方向に延在し、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの基端部をストッパ部２２に押し付ける方向に付勢する引張バネ２３が設けられている。
この引張バネ２３により、スライドシャフト１５と平行な状態から旋回したリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを、基端部がストッパ部２２に突き当たってスライドシャフト１５と平行な状態となる方向に戻そうと付勢する。図２の例においては、引張バネ２３は、リンクアーム１４Ａを反時計回りに付勢し、リンクアーム１４Ｂを時計回りに付勢する。
ここで、この引張バネ２３に代えて、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂを押圧ることで同様の方向に付勢する圧縮バネを設けたり、回転軸２１の部分に、同様の付勢力を発揮するバネを設けても良い。
【００２３】
このような構成の力覚提示装置１０においては、モータ１２を作動させると、回転体１３が、モータ１２の回転軸１２ａを中心として旋回する。すると、その回転方向に応じ、回転体１３のカム摺動面１３Ｐがリンクアーム１４Ａ、１４Ｂのうちの一方に突き当たりながら摺動することで、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が、スライドシャフト１５に沿って変位する。
図５（ａ）〜（ｄ）に、回転体１３を回転させていったときのリンクアーム１４Ａ、１４Ｂの旋回、回転体１３の変位の流れを示す。
図５の例において、モータ１２により回転体１３を反時計回りに回転させると、回転体１３の一方の側（図５において右側）に位置するリンクアーム１４Ｂは、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐが当たってもストッパ部２２によりその旋回が規制され、スライドシャフト１５に平行な状態を維持する。すると、このように固定状態のリンクアーム１４Ｂと、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐとの摺動により、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が、カム摺動面１３Ｐにおける回転軸１２ａの中心からの距離ｒの変動にともなって、スライドシャフト１５に沿った方向において変位する。その変位の時間的な変化は、図４に示した、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２における回転軸１２ａの中心からの距離ｒの分布に対応したものとなる。
このとき、回転体１３の他方の側（図５において左側）に位置するリンクアーム１４Ａは、回転する回転体１３のカム摺動面１３Ｐに摺動することで、回転軸２１を中心として時計回りに旋回し、回転体１３の変位に倣う。
【００２４】
また、モータ１２およびスライド部材１６の変位に伴い、リンクアーム１４Ａが設けられている側の圧縮バネ１７Ａが圧縮し、その反発力によりモータ１２およびスライド部材１６をリンクアーム１４Ｂ側に付勢する。これにより、回転体１３をリンクアーム１４Ｂに押し付けてカム摺動面１３Ｐとリンクアーム１４Ｂとが離れるのを防止する。
このとき、同時に、回転体１３の回転および変位により旋回したリンクアーム１４Ａも、引張バネ２３によりスライドシャフト１５に沿った方向に位置するよう復元力が作用する。この復元力により、リンクアーム１４Ａが回転体１３のカム摺動面１３Ｐに押し付けられ、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６をリンクアーム１４Ｂ側に押圧する作用を発揮する。
【００２５】
上記のような回転体１３の回転により、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６は、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ２がリンクアーム１４Ｂに摺動している間に、大きな加速度で他方の側（図５において左側）に向けて変位した後、大きな加速度で一方の側（図５において右側）に変位する。
そして、区間Ｓ２を経たのち、カム摺動面１３Ｐの区間Ｓ１においては、カム摺動面１３Ｐにおける回転軸１２ａの中心からの距離ｒが一定であるので、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６は変位しない。
【００２６】
回転体１３を連続回転させることにより、上記したような、他方の側と一方の側に加速度を発揮させる動作は、連続的なものとなる。さらに、区間Ｓ１の存在により、前記の動作は間欠的なものとなる。
【００２７】
また、モータ１２により回転体１３を反対向き（図５の例では時計回り）に回転させれば、リンクアーム１４Ａが固定された状態となり、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位方向は上記と逆になる。
【００２８】
さて、上記したような回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位に注目する。
ここで、リンクアーム１４の動作について検証する。
モータ１２の回転軸１２ａを中心とした回転体１３の回転角度［ｒａｄ］と、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位との関係を図４に示した。ここで、図５において、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の左方向への変位を正方向、右方向への変位を負方向とする。
図６（ａ）は、図４の変位を時間で微分して移動するときの回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の速度を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の速度を時間で微分した加速度を示し、図６（ｃ）は図６（ｂ）の加速度を時間で微分した躍動を示している。
図６（ｂ）に示すように、本発明の力覚提示装置１０では、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６に生じる加速度は、正方向への変位と負方向への変位とでは、絶対値が同一である。また加速度の絶対値の最大値も同一であることを示している。
また、回転体１３を反時計回りに回転した上記の場合において、図６（ｃ）に示すように、右方向への躍動が、左方向への躍動よりも大きくなる。
【００２９】
回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が上記のような運動を行うことにより、力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を保持している利用者は、まず回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が正方向の加速度を生じているため、ケース１１からその反力の負方向の力Ｄ１を受けるが、さらに時間が進むと回転体１３、モータ１２、スライド部材１６には負方向の加速度が生じ、利用者は、ケース１１からその反力の正方向への力Ｄ２を受け、この力Ｄ２の方が大きく感じる。したがって、感覚として、正方向への力感あるいは引っ張り感を強く感じることとなる。つまり図６（ｃ）に示す−方向への躍動（加速度の時間変化率）を強く感じる。
例えば手のひらで力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を把持している場合には正方向への力覚を提示することになる。
【００３０】
上述したような力覚提示装置１０においては、モータ１２により回転駆動される回転体１３により回転体１３、モータ１２、スライド部材１６を一方向に沿って往復動させることによって、一方の側に回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が変位するときと、他方の側に回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が変位するときとで、加速度変化（躍動の度合い）を異ならせるようにした。これにより、この力覚提示装置１０を内蔵した携帯型情報端末１００を保持したユーザは、力覚提示装置１０によって提示される一方の側への力Ｄ１を正しく認識することができる。
このような携帯型情報端末１００は、ユーザが、手で持ったりポケット等に収納したり体の一部に装着したりできる可搬性を有するため、発生する力（力覚）を様々な用途に用いることが可能である。
【００３１】
このような力覚提示装置１０は、モータ１２、回転体１３、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂ、スライドシャフト１５を備えることで実現でき、動作は、回転体１３の回転と、これによる回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の変位、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂの揺動のみである。このように、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６の運動を、力を提示したい方向の運動のみとし、力を提示したい方向と直交する方向の運動を行わない構造としたため、効率の良い力の提示を行える。
なお、厳密に言えば、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂが旋回することで、力を提示したい方向と直交する方向の運動が生じているが、これは無視できるレベルであり、効率の良い力の提示を行える。
【００３２】
また、力を発生するのに錘等を用いることなく回転体自体を質量部として用いる構成となっている。このことを含め、本発明においては、力覚提示装置１０の構成部品が少なくて済むので、装置の低コスト化、小型化、軽量化を図ることができ、そのアセンブリやメンテナンスも容易かつ効率的に行え、携帯型情報端末１００への搭載も容易である。
さらに、回転体１３、モータ１２、スライド部材１６が正方向に変位するときと負方向に変位するときとで、加速度の絶対値は同じであるため、回転軸１２ａ等にも偏りのない負荷となり、偏摩耗等も生じにくく、装置耐久性を向上させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態で示したケース１１、回転軸１２ａ、回転体１３、リンクアーム１４Ａ、１４Ｂ等をはじめとする力覚提示装置１０の各構成部品の材料は、樹脂、金属等を利用できるが、一定の材料強度を有するものであれば特に限定はない。
モータ１２は、現在モバイル端末機器に搭載されているバイブレーション用のモータを使用することができるが、特に限定しない。
また回転軸１２ａ、２１等には、摺動に強いメッキ膜を形成したり、グリス等の潤滑剤を塗布するのが好ましい。
【００３４】
また、上記実施形態では、回転体１３を両方向に回転可能とし、一方の方向に回転体１３を回転させたときと、他方の方向に回転体１３を回転させたときとで、力を両方向に提示できる構成としたが、これに限るものではない。例えば一方の側のみに力を提示する用途においては、回転体１３の両側にリンクアーム１４Ａ、１４Ｂを備える必要はなく、一方の側に設ければ良いし、さらには、リンクアームを回動可能とする必要もない。
【００３５】
本実施形態において、本発明の力覚提示装置１０を携帯型情報端末１００に内蔵するものとしたが、携帯型情報端末１００としては、携帯型電話端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯型モバイル機器、携帯型ナビゲーション装置、ウェアラブルコンピュータ等をはじめとする各種の携帯機器がある。また、携帯型情報端末に限らず、携帯型ゲーム機、各種機器のコントローラ（有線／無線を問わず）等にも本発明の力覚提示装置１０を備えることができる。
また、力覚提示装置１０で発揮する力覚の用途や使用方法についても何ら限定する意図は無い。例えば、仮想的な物体の動作情報が記憶された制御部を備え、該動作情報と対応して駆動源を駆動させて、仮想的な物体の動作に応じた力を提示可能な構成としても良い。
また、前記力覚提示装置を、画像を表示するディスプレイと、該ディスプレイに表示する画像を生成する制御部とを備える表示装置に搭載し、ディスプレイに表示する画像と対応して駆動源を駆動させるものとしても良い。このような表示装置では、単にディスプレイに表示する物体が移動するのに応じて力を提示するのに限られず、例えばナビゲーション装置として、進路方向等を示すナビゲーション情報の一つとして、次に進むべき方向を力に提示することができる。また、作業手順を示す情報端末として用いる場合、行うべき作業における移動方向等を力により提示することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 力覚提示装置
１１ ケース
１２ モータ（駆動源）
１２ａ 回転軸
１３ 回転体
１３Ｐ カム摺動面
１４Ａ、１４Ｂ リンクアーム（ガイド部材）
１５ スライドシャフト
１６ スライド部材
１７Ａ、１７Ｂ 圧縮バネ（押圧部材）
２１ 回転軸
２２ ストッパ部
２３ 引張バネ
１００ 携帯型情報端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にカム摺動面が形成された回転体と、
前記回転体を回転させる駆動源と、
前記駆動源により回転駆動される前記回転体の前記カム摺動面に押し当てられることで、前記回転体を、一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構とを有し、
前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、前記往復機構によって変換される前記回転体の一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする力覚提示装置。
【請求項２】
前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の絶対値と、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の絶対値とが等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項３】
前記往復機構は、
前記回転体を前記一方向に沿ってスライド移動自在とするスライド部材と、
前記回転体の前記カム摺動面に突き当たるガイド部材と、
前記回転体と前記ガイド部材とを互いに押し付ける押圧部材と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の力覚提示装置。
【請求項４】
前記ガイド部材は、前記スライド部材に沿った前記回転体の移動方向の両側にそれぞれ設けられ、
一方の側の前記ガイド部材は、前記回転体が第一の方向に回転したときのみ、前記回転体の前記カム摺動面に倣って前記回転体から離間した側の基端部を中心として回動し、前記回転体が前記第一の方向とは逆の第二の方向に回転したときには回動が規制されて固定状態とされ、
他方の側の前記ガイド部材は、前記回転体が前記第二の方向に回転したときのみ、前記回転体の前記カム摺動面に倣って前記回転体から離間した側の基端部を中心として回動し、前記回転体が前記第一の方向に回転したときには回動が規制されて固定状態とされていることを特徴とする請求項３に記載の力覚提示装置。
【請求項５】
前記駆動源は一方向または双方向に前記回転体を回転可能なモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の力覚提示装置。
【請求項６】
仮想的な物体の動作情報が記憶され、該動作情報と対応して前記駆動源を駆動させる制御部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の力覚提示装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の力覚提示装置と、
画像を表示するディスプレイと、
該ディスプレイに表示する画像を生成するとともに、該画像と対応して前記駆動源を駆動させる制御部を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記画像としてナビゲーション情報を前記ディスプレイに表示して、該ナビゲーション情報における進行方向または作業手順情報における方向と対応して前記駆動源を駆動させることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の力学提示装置を備え、可搬性を有することを特徴とする携帯型装置。
【請求項１０】
身体に装着するための装着部を備えることを特徴とする請求項９に記載の携帯型装置。
【請求項１】
外周面にカム摺動面が形成された回転体と、
前記回転体を回転させる駆動源と、
前記駆動源により回転駆動される前記回転体の前記カム摺動面に押し当てられることで、前記回転体を、一方向に沿って周期的に往復動させる往復機構とを有し、
前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、前記往復機構によって変換される前記回転体の一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率が、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の変化率よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする力覚提示装置。
【請求項２】
前記回転体の前記カム摺動面の周方向の変化曲線は、一方向に沿った周期的な往復動のうち、一方の側から他方の側へ向かう方向の運動の加速度の絶対値と、前記他方の側から前記一方の側へ向かう方向の運動の加速度の絶対値とが等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項３】
前記往復機構は、
前記回転体を前記一方向に沿ってスライド移動自在とするスライド部材と、
前記回転体の前記カム摺動面に突き当たるガイド部材と、
前記回転体と前記ガイド部材とを互いに押し付ける押圧部材と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の力覚提示装置。
【請求項４】
前記ガイド部材は、前記スライド部材に沿った前記回転体の移動方向の両側にそれぞれ設けられ、
一方の側の前記ガイド部材は、前記回転体が第一の方向に回転したときのみ、前記回転体の前記カム摺動面に倣って前記回転体から離間した側の基端部を中心として回動し、前記回転体が前記第一の方向とは逆の第二の方向に回転したときには回動が規制されて固定状態とされ、
他方の側の前記ガイド部材は、前記回転体が前記第二の方向に回転したときのみ、前記回転体の前記カム摺動面に倣って前記回転体から離間した側の基端部を中心として回動し、前記回転体が前記第一の方向に回転したときには回動が規制されて固定状態とされていることを特徴とする請求項３に記載の力覚提示装置。
【請求項５】
前記駆動源は一方向または双方向に前記回転体を回転可能なモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の力覚提示装置。
【請求項６】
仮想的な物体の動作情報が記憶され、該動作情報と対応して前記駆動源を駆動させる制御部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の力覚提示装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の力覚提示装置と、
画像を表示するディスプレイと、
該ディスプレイに表示する画像を生成するとともに、該画像と対応して前記駆動源を駆動させる制御部を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記画像としてナビゲーション情報を前記ディスプレイに表示して、該ナビゲーション情報における進行方向または作業手順情報における方向と対応して前記駆動源を駆動させることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の力学提示装置を備え、可搬性を有することを特徴とする携帯型装置。
【請求項１０】
身体に装着するための装着部を備えることを特徴とする請求項９に記載の携帯型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７２８０５（Ｐ２０１０−１７２８０５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７７８（Ｐ２００９−１６７７８）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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