操作支援装置、移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置
【課題】操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に修正する操作を支援できる操作支援装置、並びに、その操作支援装置を備えた移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置を提供する。
【解決手段】操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、姿勢情報検出手段により検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、情報変換手段により変換された触覚情報を、操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備える。
【解決手段】操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、姿勢情報検出手段により検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、情報変換手段により変換された触覚情報を、操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作対象物に対して操作者が行う操作を支援する操作支援装置、並びに、その操作支援装置を備えた移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、操作者が保持して操作する操作対象物である携帯電話やデジタルカメラなどの携帯端末においては、操作者が携帯端末に対して行う操作を支援する情報を、携帯端末から操作者に提示するものが知られている（特許文献１など）。例えば、携帯端末の姿勢情報を操作者に提示して、携帯端末の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を操作者が行う際に、携帯端末の姿勢情報として、携帯端末の所望の姿勢に対する傾き度合を画面上に表示するものや、携帯端末の姿勢が所望の姿勢になると音を発して操作者に知らせるものなどがある。これらは、携帯端末の姿勢情報を、操作者の感覚のうち聴覚あるいは視覚の情報に変換して、携帯端末から操作者に提示し、操作者による携帯端末の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を支援している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、操作者が携帯端末の画面を見ることができなかったり、携帯端末から発せられる音が周囲の騒音にかき消されたりすると、聴覚情報や視覚情報に基づいて操作者は携帯端末の姿勢を把握することが困難となる。そのため、携帯端末から操作者に提示された視覚情報や聴覚情報に基づいて、操作者が直感的に携帯端末を所望の姿勢に修正する操作を行えなくなるといった問題が生じる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に修正する操作を支援できる操作支援装置、並びに、その操作支援装置を備えた移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、前記姿勢情報検出手段により検出された前記姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、前記情報変換手段により変換された前記触覚情報を、前記操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、姿勢情報検出手段によって検出された操作対象物の姿勢情報を情報変換手段で触覚情報に変換し、その触覚情報を触覚情報伝達手段により操作体に提示する。これにより、操作対象物の姿勢情報を操作者の感覚のうち触覚の情報として操作対象物に接している操作体に提示し、操作者による操作対象物の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を支援することができる。よって、操作者の感覚のうち視覚あるいは聴覚の情報を用いて操作対象物の姿勢情報を提示する場合よりも、操作者は触覚情報伝達手段から操作体に提示された触覚情報に基づいて直感的に操作対象物の姿勢を所定の姿勢に修正する操作を行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、本発明によれば、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に修正する操作を支援できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】操作支援装置の制御にかかるブロック図。
【図２】各種機器への触覚情報伝達手段の搭載例を示す図。
【図３】操作対象物の内部構成の一例を示す図。
【図４】コントローラの内部構成の一例を示す図。
【図５】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図６】（ａ）デジタルカメラの姿勢の説明図、（ｂ）スマートフォンの姿勢の説明図、（ｃ）ビデオカメラの姿勢の説明図。
【図７】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図８】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図９】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図１０】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図１１】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図１２】（ａ）感度を弱めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｂ）感度をより弱めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｃ）感度を強めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｄ）感度を強めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｅ）感度を弱めた触覚情報変換関数の例を示す図。
【図１３】時系列の目標位置姿勢にあるビデオカメラの説明図。
【図１４】（ａ）法線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｂ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｃ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｄ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１５】振動刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１６】電気刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１７】（ａ）触覚情報伝達手段の接触部がスマートフォンのタッチパネルの一部である場合の説明図、（ｂ）触覚情報伝達手段の接触部がパッド型パーソナルコンピュータのタッチパネルの一部である場合の説明図。
【図１８】タッチパネルの内部断面構造を示す断面図。
【図１９】触覚情報伝達手段の可動部がデジタルカメラのシャッターボタンである場合の説明図。
【図２０】筐体から一部が外部に突出したシャッターボタンの周辺のデジタルカメラの内部断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に操作支援装置の制御にかかるブロック図を示す。
操作対象物１０１は、操作者１０７が保持して操作可能な携帯端末である。姿勢情報検出手段１０２は、操作対象物１０１の姿勢情報を検出し、姿勢情報を出力する機能をもつ。情報変換手段１０３は、姿勢情報検出手段１０２によって検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報１００との差を、触覚情報１０６に変換する機能をもつ。触覚情報伝達手段１０４は、情報変換手段１０３によって変換された触覚情報１０６を操作者１０７の指先１０９に伝達して作用させる機能をもつ。
【００１０】
操作対象物１０１としては、例えば、携帯型の撮像装置であるデジタルカメラ、移動体情報通信端末である携帯電話やスマートフォン、及び、携帯型の情報処理装置であるラップトップ型パーソナルコンピュータやパッド型パーソナルコンピュータなどが挙げられる。
【００１１】
操作者１０７は、指先１０９に与えられた触覚情報を元に、上肢１０８で支持及び把持している操作対象物１０１に対して操作出力１０５をおこなう。
【００１２】
なお、図中の指先１０９は、操作者１０７の手の触覚受容器が存在する部位であって手のひらなどでも良い。また、上肢１０８は、操作者１０７の腕、肘、肩、手首、指関節などであって、さらに可動させることができる部位であれば身体のどこでも良い。
【００１３】
姿勢情報検出手段１０２としては、例えば、慣性センサを用いることができる。これにより、環境とは独立に操作対象物１０１を非接地、非拘束の状態で操作対象物１０１の動きを検出することができる。
【００１４】
慣性センサとしては、平行な面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に向かう加速度を検出するための２軸のセンサや、平行な面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に向かう加速度と、その面の法線方向であるＺ軸方向に向かう加速度とを検出する３軸のセンサなどである加速度センサを用いることができる。加速度センサを用いることにより、重力加速度の各軸での成分から操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１５】
また、慣性センサとしては、ジャイロセンサに代表される角速度センサを用いても良い。これにより、基準姿勢と時間積分とにより操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１６】
姿勢情報検出手段１０２の他の例としては、磁界の存在する環境で、Ｘ軸、Ｙ軸からなる２次元座標上における磁界の強度を検知したり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる３次元座標上における磁界の強度を検知したりする磁気センサを用いても良い。この場合、磁気マーカなどを環境に設置しても良いし、地磁気を利用した地磁気センサを用いても良い。これにより、磁気センサによって検知された各軸の磁界の強さから操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１７】
姿勢情報検出手段１０２のさらに他の例としては、画像センサを用いても良い。操作対象物１０１あるいは環境に画像センサを設置し、得られた画像データを画像処理することにより操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１８】
触覚情報伝達手段１０４は、図２に示すように各種携帯端末（携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、パッド型パーソナルコンピュータ７０）の操作者１０７の指先１０９が接触し得る所定のスペース（図中斜線部など）にモジュール化されて配置されたり埋め込まれたりして搭載される。
【００１９】
図３に操作対象物１０１の内部構成の一例を示す。
姿勢情報検出手段１０２は姿勢センサ２０２であり、情報変換手段１０３はコントローラ２０３であり、触覚情報伝達手段１０４はアクチュエータ２０４である。
【００２０】
図４は、コントローラ２０３の内部構成の一例を示す図である。図４に示すようにコントローラ２０３内には、センサ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部３０１、情報処理をおこなうプロセッサ３０２、計算結果をアナログ化するＤ／Ａ変換部３０３、アクチュエータ２０４を駆動する回路であるアクチュエータドライバ３０４が設けられている。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換部３０１は姿勢センサ２０２のアナログ出力信号をデジタル変換する機能をもつ。プロセッサ３０２は、変換されたセンサ信号と、予め設定された目標姿勢情報との差を計算し、触覚情報に変換する演算処理をおこなう機能をもつ。Ｄ／Ａ変換部３０３は触覚情報をアナログ信号に変換する機能をもつ。アクチュエータドライバ３０４は、前記アナログ信号を指令値としてアクチュエータ２０４を駆動する機能をもつ。
【００２２】
プロセッサ３０２の内部で行われる処理について、図５を用いて説明する。プロセッサ３０２には、姿勢算出部４０１と触覚情報変換部４０２とが設けられている。姿勢算出部４０１は、姿勢センサ２０２のセンサ信号から姿勢情報（ロール、ピッチ、ヨーなどの角度）を算出する機能をもつ。また、触覚情報変換部４０２は、姿勢算出部４０１で算出された操作対象物１０１の姿勢情報と目標姿勢情報１００との差を触覚情報に変換する機能をもつ。
【００２３】
図６（ａ）はデジタルカメラ５０の姿勢の説明図であり、図６（ｂ）はスマートフォン４０の姿勢の説明図であり、図６（ｂ）はビデオカメラ５００の姿勢の説明図である。姿勢算出部４０１は、Ａ／Ｄ変換部３０１によりデジタル化されたセンサ信号から操作対象物の姿勢情報を算出する。算出する操作対象物の姿勢情報としては、例えば、図６（ａ）や図６（ｂ）や図６（ｃ）に示すように直交した３軸の物理量から操作対象物１０１であるデジタルカメラ５０やスマートフォン４０やビデオカメラ５００のロール角、ピッチ角、ヨー角などの角度である。
【００２４】
操作対象物１０１の姿勢情報としては、ロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかの少なくとも一つの角度から求めることができるが、ここでは操作対象物１０１の姿勢情報としてロール角に着目した場合について説明する。姿勢算出部４０１で算出したロール角をθＩＮ、目標姿勢をθ０、その差をΔθ＝θＩＮ−θ０とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。
【００２５】
例えば、デジタルカメラ５０による撮影で水平出しの操作を考えると、Δθ＝０はデジタルカメラ５０の姿勢が水平になっている状態に相当する。
【００２６】
図７に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず操作対象物１０１の目標姿勢θ０を設定する（Ｓ１）。次に、操作対象物１０１の姿勢を姿勢センサ２０２で検出し、姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ２）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の姿勢θＩＮを算出する（Ｓ３）。そして、姿勢算出部４０１で算出した姿勢をθＩＮ、目標姿勢をθ０、その差をΔθ＝θＩＮ−θ０とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ４）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ５）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、姿勢センサ２０２による読み出しへ戻って再度一連の制御を実行する。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ６でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００２７】
このような制御を実行することにより、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００２８】
次に、姿勢情報が位置情報も含む多次元の場合について説明する。
３次元空間内で位置３自由度，姿勢３自由度の６自由度の位置姿勢情報は、ｖθ＝［ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５，ｑ６ ］のようにベクトルであらわされる。なお、本明細書中においては明細書の作成上、「θ」の上に「→」をつけて表されるベルトル記号を、添え字「ｖ」で代用して表している。
【００２９】
また、二つの位置姿勢ベクトルｖθ１，ｖθ２の距離（スカラー）をｄ（ｖθ１，ｖθ２）と表記する。距離として、例えば標準ユークリッド距離やマハラノビス距離などを用いても良い。
【００３０】
図８において、位置姿勢情報算出部４０１で算出した位置姿勢情報をｖθＩＮとし、目標位置姿勢情報をｖθ０とし、これらから誤差算出部４０３により目標からの誤差Δθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０）が算出される。そして、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして、触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。
【００３１】
図９に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず操作対象物１０１の目標位置姿勢ｖθ０を設定する（Ｓ１）。次に、操作対象物１０１の姿勢を位置姿勢センサ２０２で検出し、位置姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ２）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、位置姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の位置姿勢ｖθＩＮを算出する（Ｓ３）。そして、位置姿勢算出部４０１で算出した位置姿勢をｖθＩＮ、目標位置姿勢をｖθ０、これらから誤差算出部４０３により算出した目標からの誤差をΔθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０）とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ４）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ５）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、位置姿勢センサ２０２による読み出しへ戻って再度一連の制御を実行する。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ６でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００３２】
次に、目標位置姿勢が時系列データとして設定されている場合について説明する。
位置姿勢情報において、ある時刻ｔでの位置姿勢は、ｖθ（ｔ）＝［ｑ１（ｔ），ｑ２（ｔ），ｑ３（ｔ），ｑ４（ｔ），ｑ５（ｔ），ｑ６（ｔ）］のように時刻ｔを含むベクトルであらわされる。
【００３３】
図１０において、各時刻ｔｋ（ｋ＝０，１，２，・・・）での目標位置姿勢情報をｖθ０（ｔｋ）が，目標位置姿勢情報記憶部４０５に格納されており、目標位置姿勢情報読み出し部４０４は、現在の時刻ｔにおける位置姿勢情報４０１のｖθ０（ｔ）を目標位置姿勢情報記憶部４０５より読み出す。位置姿勢情報算出部４０１で算出した位置姿勢情報をｖθＩＮとし、読み出された目標位置姿勢情報をｖθ０（ｔ）とし、これらから誤差算出部４０３により目標からの誤差Δθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０（ｔ））を算出する。触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。目標位置姿勢情報記憶部４０５の例として、各タイムステップごとのｖθ０（ｔ）の成分が記述されたテーブルを表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
図１１に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず時刻ｔに初期値ｔ０をセットする（Ｓ１）。次に、目標位置姿勢情報読み出し部４０４は、時刻ｔでの操作対象物１０１の目標位置姿勢ｖθ０（ｔ）を目標位置姿勢情報記憶部４０５より読み出す（Ｓ２）。次に、操作対象物１０１の姿勢を位置姿勢センサ２０２で検出し、位置姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ３）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、位置姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の位置姿勢ｖθＩＮを算出する（Ｓ４）。そして、位置姿勢算出部４０１で算出した位置姿勢をｖθＩＮ、目標位置姿勢をｖθ０（ｔ）、目標からの誤差をΔθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０（ｔ））とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ５）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ６）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、時刻を更新（Ｓ８）し、目標位置姿勢読み出し（Ｓ２）へ戻って再度一連の制御を実行する。時間更新ｔｋのｋの値を１増やす。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ７でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００３６】
触覚情報変換関数ｆ（Δθ）の具体例を、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）に示す。触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた姿勢のズレΔθの変換は、Δθ＝０近辺に特徴を持つような変換である。
【００３７】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）のように触覚情報変換関数ｆ（Δθ）のΔθ＝０付近の幅を変えることで、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を調整することが可能となる。
【００３８】
図１２（ａ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合だけではなく、操作対象物１０１の姿勢が目標姿勢から僅かにズレていても、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００３９】
また、図１２（ｂ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合だけではなく、図１２（ａ）に示した触覚情報変換関数ｆ（θ）を用いた場合よりも許容範囲が大きくなった目標姿勢に対する操作対象物１０１のズレ量でも、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００４０】
一方、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合にだけ、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００４１】
つまり、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）では、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を弱めており、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）では前記感度を強めている。
【００４２】
例えば、操作対象物１０１として、デジタルカメラ５０による撮影で水平出しの操作を考えた場合、デジタルカメラ５０の姿勢が水平となる状態を目標姿勢として設定すると、操作者１０７がデジタルカメラ５０を手にもって撮影を行うときには、デジタルカメラ５０の姿勢を厳密に水平状態とし且つその姿勢を継続して保持するのは非常に困難である。
【００４３】
そのため、前記感度が強い場合には、姿勢のズレΔθ＝０の場合だけに操作支援を終了するようにすると、撮影を行う際にデジタルカメラ５０の姿勢が僅かに水平からズレただけで、デジタルカメラ５０から操作支援として操作者１０７が感じ取れる大きさの振動などの触覚情報が操作者１０７に提示される。そのため、操作支援として操作者１０７に提示された触覚情報により手ぶれなどを引き起こし撮影の妨げになる虞がある。特に、デジタルカメラ５０を持った手を上にあげて前方の被写体を撮影しようとする場合などに生じ易いと考えられる。
【００４４】
よって、前記感度を弱めて、デジタルカメラ５０の姿勢が僅かに水平からズレたとしても、そのズレ量が実使用上で許容できる許容範囲内であれば、デジタルカメラ５０の姿勢が略水平状態になっているとして、ほとんど感じ取れない程度の小さな触覚情報を操作者に提示する。これにより、デジタルカメラ５０から操作者１０７に操作支援のために提示される触覚情報に起因して手ぶれなどが引き起こり、撮影の妨げになってしまうのを抑えつつ、デジタルカメラ５０の姿勢を水平状態または略水平状態にして撮影を行うことができる。
【００４５】
また、触覚情報変換関数ｆ（Δθ）としては、図１２（ｄ）や図１２（ｅ）に示したような関数も考えられる。
【００４６】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数を用いて変換を行う場合には、操作対象物１０１であるデジタルカメラ５０のロール角が水平に対して図６中矢印Ａ方向に傾いている場合と矢印Ｂ方向に傾いている場合とで、姿勢のズレΔθの絶対値が同じであれば同じ触覚情報ｘが提示される。
【００４７】
一方、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）に示した触覚情報変換関数を用いて変換を行う場合には、デジタルカメラ５０のロール角が水平に対して図６中矢印Ａ方向に傾いている場合と矢印Ｂ方向に傾いている場合とで、姿勢のズレΔθの絶対値が同じであれば触覚情報ｘと触覚情報−ｘとがそれぞれ提示される。すなわち、デジタルカメラ５０の姿勢が、水平に対して前記矢印Ａ方向と前記矢印Ｂ方向とのどちらの方向に傾いているのかがわかるような触覚情報を、操作者に提示することになる。これにより、操作者１０７は、デジタルカメラ５０をどの方向に動かせばデジタルカメラ５０の姿勢を所望の姿勢に修正できるのかを、提示された触覚情報から直感的に把握することができる。よって、操作者１０７は提示された触覚情報を手がかりにして、より直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かして姿勢の修正を行うことができる。
【００４８】
なお、図１２（ｄ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）は、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を強めた場合であり、図１２（ｅ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）は、前記感度を弱めた場合である。
【００４９】
さらに、触覚情報変換関数としては、Δθのみならずその時間微分（１階、２階）に依存した変換であっても良い。
【００５０】
以上の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を複数設定し、コントローラ２０３内の図示しない記憶手段であるメモリなどに予め記憶させておき、操作者１０７や操作シーンに応じて変換ルールを変更し、最適な触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を呼び出し設定できるようにしてもよい。これにより、操作者１０７や操作シーンに応じた最適な触覚情報を操作者１０７に提示して、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５１】
次に、動画撮影機能を有する携帯型ビデオカメラを手持ちで撮影操作する場合について説明する。図１３は、表１のような時系列の目標位置姿勢θ０（ｔ）にあるビデオカメラを示したものである。位置情報を時系列に３次元空間にならべていくと、一つの経路５００が形成される。時刻ｔ＝ｔ０での目標位置姿勢ｖθ０（ｔ０）にあるビデオカメラは符号５０１で，時刻ｔ＝ｔＮでの目標位置姿勢ｖθ０（ｔＮ）にあるビデオカメラは符号５０２であらわされる。このような時系列で定義された目標位置姿勢をあらかじめ設定しておく。そして前述したのと同様に、この目標からのズレを触覚情報として操作者に提示する機能をビデオカメラ上に備えることにより、目標位置姿勢に従った時系列のビデオカメラ操作が可能となる。例えば、ビデオカメラの録画（ＲＥＣ）ボタンなど、操作者の指先が触れる部分に触覚情報伝達手段を設ければ良い。
【００５２】
次に、コントローラ２０３内の触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）で変換をほどこし、得られた触覚情報ｘに基づいて操作者１０７の指先１０９に触覚情報を提示する触覚情報伝達手段１０４の例について説明する。
【００５３】
図１４（ａ）は、法線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ａ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する可動部１１を持ち、その上下方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは可動部１１の上下方向の変位量である。これにより、可動部１１の上下方向の変位による法線方向の力によって、触覚情報を可動部１１に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５４】
図１４（ｂ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｂ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する可動部である円盤１２を持ち、その円盤１２の軸周りの回転角度をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは円盤１２の軸周りの回転角度である。図のように円盤１２の上面を指先１０９との接触位置としても良いし、円盤１２の周辺部を指先１０９との接触位置としても良い。これにより、円盤１２の軸周りの回転による接線方向の力によって、触覚情報を円盤１２に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５５】
図１４（ｃ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｃ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する、面上に凸形状を有した可動部１３を持ち、その可動部１３の水平方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは凸形状を有した可動部１３の水平方向の変位量である。これにより、凸形状を有する可動部１３の水平方向への変位による接線方向の力によって、触覚情報を可動部１３に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５６】
図１４（ｄ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｄ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する、面上に凹形状を有した可動部１４を持ち、その可動部１４の水平方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは凹形状を有した可動部の水平方向の変位量である。これにより、凹形状を有する可動部１４の水平方向への変位による接線方向の力によって、触覚情報を可動部１４に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５７】
図１５は、振動刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１５に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９が接触する、弾性体からなる接触部１５を持ち、その接触部１５に振動子１６が装着されており、その振動子１６の駆動力の振幅をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは振動子１６の駆動力の振幅である。これにより、振動子１６によって接触部１５を振動させることによる振動刺激によって、触覚情報を接触部１５に接触した操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５８】
図１６は、電気刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１６に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９が接触する、絶縁体からなる接触部１７を持ち、その接触部１７に埋め込まれた電極１８に供給する電圧または電流の振幅をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは電極１８に供給する電圧または電流の振幅である。これにより、電極１８に電圧または電流を供給することによって、電気刺激による触覚情報を接触部１７に触れた操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５９】
このような図１４、図１５、図１６に示した形態のいずれかの触覚情報伝達手段１０４のモジュールが、図２に示した各種携帯端末（携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、パッド型パーソナルコンピュータ７０）の操作者１０７の指先１０９が接触し得る所定のスペース（図中斜線部など）に搭載される。
【００６０】
これらとは別に、既存の搭載部品に触覚情報伝達手段１０４が組み込まれている例について説明する。
【００６１】
まず、図１５の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールの接触部１５が、図１７（ａ）に示したスマートフォン４０のタッチパネル４１の一部や、図１７（ｂ）に示したパッド型パーソナルコンピュータ７０のタッチパネル７１の一部である場合について説明する。
【００６２】
図１８にタッチパネル４１，７１の内部断面構造を示す。画像が表示される表示部８０を覆うように設けられたタッチパネル４１，７１の横幅方向の一方の側端部には、タッチパネル４１，７１を横方向に変位させるアクチュエータ８１に接続されている。このアクチュエータ８１は筐体８３に設けられている。また、タッチパネル４１，７１の横幅方向の他方の側端部は弾性体８２を介して筐体８４に設置されている。また、タッチパネル４１，７１の縦幅方向の両側端部は支持されておらず浮いた状態となっている。そして、アクチュエータ８１によってタッチパネル４１，７１を横幅方向に振動させることによる振動刺激によって、触覚情報をタッチパネル４１，７１に接触した操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的にスマートフォン４０やパッド型パーソナルコンピュータ７０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６３】
次に、図１４（ｂ）の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールの可動部が、図１９に示したデジタルカメラ５０のシャッターボタン（レリーズボタン）５１である場合について説明する。
【００６４】
図２０に筐体５３から一部が外部に突出したシャッターボタン５１の周辺のデジタルカメラ５０の内部断面構造を示す。触覚情報伝達手段１０４は、操作者１０７の指先１０９に接し押圧されることで下方に変位可能であり回転軸５１ａを中心に回転可能な可動部であるシャッターボタン５１と、回転軸５１ａを中心にシャッターボタン５１を回転させるとともに指先１０９でシャッターボタン５１が下方に押圧されることでシャッターをきるプッシュスイッチとして機能する回転アクチュエータ５２を含むモジュールからなる。そして、回転アクチュエータ５２により軸周りに回転させたシャッターボタン５１からの接線方向の力によって、触覚情報をシャッターボタン５１に接した操作者１０７の指先１０９に提示する。これにより、操作者１０７が直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６５】
なお、図１４（ａ）の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールを、図１９に示したデジタルカメラ５０において、シャッターボタン５１や、シャッターボタン５１を上下方向に変位させるともに指先１０９でシャッターボタンが下方に押圧されることでシャッターをきるプッシュスイッチとして機能するアクチュエータを含むモジュールとして適用することもできる。これにより、アクチュエータによって上下方向に変位させたシャッターボタン５１からの法線方向の力によって、触覚情報をシャッターボタン５１に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができる。これにより、操作者１０７が直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６６】
携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、及び、パッド型パーソナルコンピュータ７０などの各種携帯端末には、アプリケーションとしてカメラ機能を搭載でき、本実施形態で説明したような操作支援装置を採用することで、操作者１０７による機器の水平出し動作を支援する機能を持たせることができる。
【００６７】
また、各種携帯端末に搭載できるアプリケーションの例としては、地図情報に基づくナビゲーション機能があり、地磁気センサ、慣性センサあるいはＧＰＳなどのセンサデータを用いて目的のルートを示す方向を提示するシーンが想定される。この場合、目的の方向からのズレを触覚情報として指先１０９に提示する機能を本実施形態で説明したような操作支援装置を採用することにより実現することも可能である。
【００６８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
操作支援装置において、操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢センサ２０２などの姿勢情報検出手段と、姿勢情報検出手段により検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換するコントローラ２０３などの情報変換手段と、情報変換手段により変換された触覚情報を、操作対象物を操作する指先１０９などの操作体に伝達するアクチュエータ２０４などの触覚情報伝達手段とを備える。これよれば、上記実施形態について説明したように、操作者は操作対象物の姿勢について提示された触覚情報を手がかりとして、直感的に所望の姿勢に向けて操作対象物を動かし操作対象物の姿勢を修正することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が慣性センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、環境とは独立に操作対象物を非接地、非拘束で動きを検出することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、慣性センサが加速度センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、重力加速度の各軸での成分から操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｂ）において、慣性センサが角速度センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、基準姿勢と時間積分とにより操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が磁気センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、各軸の磁界の強さから操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が画像センサである。これによれば、得られた画像データを画像処理することにより操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体の表面に法線方向の力を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、法線方向の力によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体の表面に接線方向の力を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、接線方向の力によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｉ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体に振動刺激を与える。これによれば、上記実施形態について説明したように、振動刺激によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｊ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体に電気刺激を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、電気刺激によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｋ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）または（態様Ｊ）において、情報変換手段が操作対象物を操作体で操作する操作者ごとに変換ルールを変更する。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者に応じた最適な触覚情報を操作者に提示して、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
（態様Ｌ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）または（態様Ｋ）において、姿勢情報が操作対象物のロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかを含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作対象物の姿勢を把握することができる。
（態様Ｍ）
携帯電話３０やスマートフォン４０などの移動体情報通信端末において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は移動体情報通信端末の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて通信移動端末を動かすことができる。
（態様Ｎ）
デジタルカメラ５０などの撮影装置において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は撮影装置の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて撮影装置を動かすことができる。
（態様Ｏ）
ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０やパッド型パーソナルコンピュータ７０などの情報処理装置において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は情報処理装置の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて情報処理装置を動かすことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 可動部
１２ 円盤
１３ 可動部
１４ 可動部
１５ 接触部
１６ 振動子
１７ 接触部
１８ 電極
３０ 携帯電話
４０ スマートフォン
４１ タッチパネル
５０ デジタルカメラ
５０ デジタルカメラ
５１ シャッターボタン
５１ａ 回転軸
５２ 回転アクチュエータ
５３ 筐体
６０ ラップトップ型パーソナルコンピュータ
７０ パッド型パーソナルコンピュータ
７１ タッチパネル
８０ 表示部
８１ アクチュエータ
８２ 弾性体
８３ 筐体
８４ 筐体
１００ 目標姿勢情報
１０１ 操作対象物
１０２ 姿勢情報検出手段
１０３ 情報変換手段
１０４ 触覚情報伝達手段
１０５ 操作出力
１０６ 触覚情報
１０７ 操作者
１０８ 上肢
１０９ 指先
２０２ 姿勢センサ
２０３ コントローラ
２０４ アクチュエータ
３０１ Ａ／Ｄ変換部
３０２ プロセッサ
３０３ Ｄ／Ａ変換部
３０４ アクチュエータドライバ
４０１ 姿勢算出部
４０２ 触覚情報変換部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２０１０−２３９５５３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作対象物に対して操作者が行う操作を支援する操作支援装置、並びに、その操作支援装置を備えた移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、操作者が保持して操作する操作対象物である携帯電話やデジタルカメラなどの携帯端末においては、操作者が携帯端末に対して行う操作を支援する情報を、携帯端末から操作者に提示するものが知られている（特許文献１など）。例えば、携帯端末の姿勢情報を操作者に提示して、携帯端末の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を操作者が行う際に、携帯端末の姿勢情報として、携帯端末の所望の姿勢に対する傾き度合を画面上に表示するものや、携帯端末の姿勢が所望の姿勢になると音を発して操作者に知らせるものなどがある。これらは、携帯端末の姿勢情報を、操作者の感覚のうち聴覚あるいは視覚の情報に変換して、携帯端末から操作者に提示し、操作者による携帯端末の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を支援している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、操作者が携帯端末の画面を見ることができなかったり、携帯端末から発せられる音が周囲の騒音にかき消されたりすると、聴覚情報や視覚情報に基づいて操作者は携帯端末の姿勢を把握することが困難となる。そのため、携帯端末から操作者に提示された視覚情報や聴覚情報に基づいて、操作者が直感的に携帯端末を所望の姿勢に修正する操作を行えなくなるといった問題が生じる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に修正する操作を支援できる操作支援装置、並びに、その操作支援装置を備えた移動体情報通信端末、撮影装置及び情報処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、前記姿勢情報検出手段により検出された前記姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、前記情報変換手段により変換された前記触覚情報を、前記操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、姿勢情報検出手段によって検出された操作対象物の姿勢情報を情報変換手段で触覚情報に変換し、その触覚情報を触覚情報伝達手段により操作体に提示する。これにより、操作対象物の姿勢情報を操作者の感覚のうち触覚の情報として操作対象物に接している操作体に提示し、操作者による操作対象物の姿勢を所望の姿勢に修正する操作を支援することができる。よって、操作者の感覚のうち視覚あるいは聴覚の情報を用いて操作対象物の姿勢情報を提示する場合よりも、操作者は触覚情報伝達手段から操作体に提示された触覚情報に基づいて直感的に操作対象物の姿勢を所定の姿勢に修正する操作を行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、本発明によれば、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に修正する操作を支援できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】操作支援装置の制御にかかるブロック図。
【図２】各種機器への触覚情報伝達手段の搭載例を示す図。
【図３】操作対象物の内部構成の一例を示す図。
【図４】コントローラの内部構成の一例を示す図。
【図５】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図６】（ａ）デジタルカメラの姿勢の説明図、（ｂ）スマートフォンの姿勢の説明図、（ｃ）ビデオカメラの姿勢の説明図。
【図７】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図８】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図９】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図１０】プロセッサ内部の処理例を示す図。
【図１１】操作対象物の操作支援制御に係る全体のフローを示す図。
【図１２】（ａ）感度を弱めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｂ）感度をより弱めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｃ）感度を強めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｄ）感度を強めた触覚情報変換関数の例を示す図、（ｅ）感度を弱めた触覚情報変換関数の例を示す図。
【図１３】時系列の目標位置姿勢にあるビデオカメラの説明図。
【図１４】（ａ）法線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｂ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｃ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図、（ｄ）接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１５】振動刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１６】電気刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段の例を示す図。
【図１７】（ａ）触覚情報伝達手段の接触部がスマートフォンのタッチパネルの一部である場合の説明図、（ｂ）触覚情報伝達手段の接触部がパッド型パーソナルコンピュータのタッチパネルの一部である場合の説明図。
【図１８】タッチパネルの内部断面構造を示す断面図。
【図１９】触覚情報伝達手段の可動部がデジタルカメラのシャッターボタンである場合の説明図。
【図２０】筐体から一部が外部に突出したシャッターボタンの周辺のデジタルカメラの内部断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に操作支援装置の制御にかかるブロック図を示す。
操作対象物１０１は、操作者１０７が保持して操作可能な携帯端末である。姿勢情報検出手段１０２は、操作対象物１０１の姿勢情報を検出し、姿勢情報を出力する機能をもつ。情報変換手段１０３は、姿勢情報検出手段１０２によって検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報１００との差を、触覚情報１０６に変換する機能をもつ。触覚情報伝達手段１０４は、情報変換手段１０３によって変換された触覚情報１０６を操作者１０７の指先１０９に伝達して作用させる機能をもつ。
【００１０】
操作対象物１０１としては、例えば、携帯型の撮像装置であるデジタルカメラ、移動体情報通信端末である携帯電話やスマートフォン、及び、携帯型の情報処理装置であるラップトップ型パーソナルコンピュータやパッド型パーソナルコンピュータなどが挙げられる。
【００１１】
操作者１０７は、指先１０９に与えられた触覚情報を元に、上肢１０８で支持及び把持している操作対象物１０１に対して操作出力１０５をおこなう。
【００１２】
なお、図中の指先１０９は、操作者１０７の手の触覚受容器が存在する部位であって手のひらなどでも良い。また、上肢１０８は、操作者１０７の腕、肘、肩、手首、指関節などであって、さらに可動させることができる部位であれば身体のどこでも良い。
【００１３】
姿勢情報検出手段１０２としては、例えば、慣性センサを用いることができる。これにより、環境とは独立に操作対象物１０１を非接地、非拘束の状態で操作対象物１０１の動きを検出することができる。
【００１４】
慣性センサとしては、平行な面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に向かう加速度を検出するための２軸のセンサや、平行な面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に向かう加速度と、その面の法線方向であるＺ軸方向に向かう加速度とを検出する３軸のセンサなどである加速度センサを用いることができる。加速度センサを用いることにより、重力加速度の各軸での成分から操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１５】
また、慣性センサとしては、ジャイロセンサに代表される角速度センサを用いても良い。これにより、基準姿勢と時間積分とにより操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１６】
姿勢情報検出手段１０２の他の例としては、磁界の存在する環境で、Ｘ軸、Ｙ軸からなる２次元座標上における磁界の強度を検知したり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる３次元座標上における磁界の強度を検知したりする磁気センサを用いても良い。この場合、磁気マーカなどを環境に設置しても良いし、地磁気を利用した地磁気センサを用いても良い。これにより、磁気センサによって検知された各軸の磁界の強さから操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１７】
姿勢情報検出手段１０２のさらに他の例としては、画像センサを用いても良い。操作対象物１０１あるいは環境に画像センサを設置し、得られた画像データを画像処理することにより操作対象物１０１の姿勢を算出することができる。
【００１８】
触覚情報伝達手段１０４は、図２に示すように各種携帯端末（携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、パッド型パーソナルコンピュータ７０）の操作者１０７の指先１０９が接触し得る所定のスペース（図中斜線部など）にモジュール化されて配置されたり埋め込まれたりして搭載される。
【００１９】
図３に操作対象物１０１の内部構成の一例を示す。
姿勢情報検出手段１０２は姿勢センサ２０２であり、情報変換手段１０３はコントローラ２０３であり、触覚情報伝達手段１０４はアクチュエータ２０４である。
【００２０】
図４は、コントローラ２０３の内部構成の一例を示す図である。図４に示すようにコントローラ２０３内には、センサ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部３０１、情報処理をおこなうプロセッサ３０２、計算結果をアナログ化するＤ／Ａ変換部３０３、アクチュエータ２０４を駆動する回路であるアクチュエータドライバ３０４が設けられている。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換部３０１は姿勢センサ２０２のアナログ出力信号をデジタル変換する機能をもつ。プロセッサ３０２は、変換されたセンサ信号と、予め設定された目標姿勢情報との差を計算し、触覚情報に変換する演算処理をおこなう機能をもつ。Ｄ／Ａ変換部３０３は触覚情報をアナログ信号に変換する機能をもつ。アクチュエータドライバ３０４は、前記アナログ信号を指令値としてアクチュエータ２０４を駆動する機能をもつ。
【００２２】
プロセッサ３０２の内部で行われる処理について、図５を用いて説明する。プロセッサ３０２には、姿勢算出部４０１と触覚情報変換部４０２とが設けられている。姿勢算出部４０１は、姿勢センサ２０２のセンサ信号から姿勢情報（ロール、ピッチ、ヨーなどの角度）を算出する機能をもつ。また、触覚情報変換部４０２は、姿勢算出部４０１で算出された操作対象物１０１の姿勢情報と目標姿勢情報１００との差を触覚情報に変換する機能をもつ。
【００２３】
図６（ａ）はデジタルカメラ５０の姿勢の説明図であり、図６（ｂ）はスマートフォン４０の姿勢の説明図であり、図６（ｂ）はビデオカメラ５００の姿勢の説明図である。姿勢算出部４０１は、Ａ／Ｄ変換部３０１によりデジタル化されたセンサ信号から操作対象物の姿勢情報を算出する。算出する操作対象物の姿勢情報としては、例えば、図６（ａ）や図６（ｂ）や図６（ｃ）に示すように直交した３軸の物理量から操作対象物１０１であるデジタルカメラ５０やスマートフォン４０やビデオカメラ５００のロール角、ピッチ角、ヨー角などの角度である。
【００２４】
操作対象物１０１の姿勢情報としては、ロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかの少なくとも一つの角度から求めることができるが、ここでは操作対象物１０１の姿勢情報としてロール角に着目した場合について説明する。姿勢算出部４０１で算出したロール角をθＩＮ、目標姿勢をθ０、その差をΔθ＝θＩＮ−θ０とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。
【００２５】
例えば、デジタルカメラ５０による撮影で水平出しの操作を考えると、Δθ＝０はデジタルカメラ５０の姿勢が水平になっている状態に相当する。
【００２６】
図７に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず操作対象物１０１の目標姿勢θ０を設定する（Ｓ１）。次に、操作対象物１０１の姿勢を姿勢センサ２０２で検出し、姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ２）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の姿勢θＩＮを算出する（Ｓ３）。そして、姿勢算出部４０１で算出した姿勢をθＩＮ、目標姿勢をθ０、その差をΔθ＝θＩＮ−θ０とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ４）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ５）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、姿勢センサ２０２による読み出しへ戻って再度一連の制御を実行する。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ６でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００２７】
このような制御を実行することにより、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００２８】
次に、姿勢情報が位置情報も含む多次元の場合について説明する。
３次元空間内で位置３自由度，姿勢３自由度の６自由度の位置姿勢情報は、ｖθ＝［ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５，ｑ６ ］のようにベクトルであらわされる。なお、本明細書中においては明細書の作成上、「θ」の上に「→」をつけて表されるベルトル記号を、添え字「ｖ」で代用して表している。
【００２９】
また、二つの位置姿勢ベクトルｖθ１，ｖθ２の距離（スカラー）をｄ（ｖθ１，ｖθ２）と表記する。距離として、例えば標準ユークリッド距離やマハラノビス距離などを用いても良い。
【００３０】
図８において、位置姿勢情報算出部４０１で算出した位置姿勢情報をｖθＩＮとし、目標位置姿勢情報をｖθ０とし、これらから誤差算出部４０３により目標からの誤差Δθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０）が算出される。そして、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして、触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。
【００３１】
図９に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず操作対象物１０１の目標位置姿勢ｖθ０を設定する（Ｓ１）。次に、操作対象物１０１の姿勢を位置姿勢センサ２０２で検出し、位置姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ２）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、位置姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の位置姿勢ｖθＩＮを算出する（Ｓ３）。そして、位置姿勢算出部４０１で算出した位置姿勢をｖθＩＮ、目標位置姿勢をｖθ０、これらから誤差算出部４０３により算出した目標からの誤差をΔθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０）とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ４）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ５）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、位置姿勢センサ２０２による読み出しへ戻って再度一連の制御を実行する。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ６でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００３２】
次に、目標位置姿勢が時系列データとして設定されている場合について説明する。
位置姿勢情報において、ある時刻ｔでの位置姿勢は、ｖθ（ｔ）＝［ｑ１（ｔ），ｑ２（ｔ），ｑ３（ｔ），ｑ４（ｔ），ｑ５（ｔ），ｑ６（ｔ）］のように時刻ｔを含むベクトルであらわされる。
【００３３】
図１０において、各時刻ｔｋ（ｋ＝０，１，２，・・・）での目標位置姿勢情報をｖθ０（ｔｋ）が，目標位置姿勢情報記憶部４０５に格納されており、目標位置姿勢情報読み出し部４０４は、現在の時刻ｔにおける位置姿勢情報４０１のｖθ０（ｔ）を目標位置姿勢情報記憶部４０５より読み出す。位置姿勢情報算出部４０１で算出した位置姿勢情報をｖθＩＮとし、読み出された目標位置姿勢情報をｖθ０（ｔ）とし、これらから誤差算出部４０３により目標からの誤差Δθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０（ｔ））を算出する。触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた変換をほどこして触覚情報ｘを得る。そして、この触覚情報ｘを元にプロセッサ３０２からアクチュエータ２０４へ指令を出す。目標位置姿勢情報記憶部４０５の例として、各タイムステップごとのｖθ０（ｔ）の成分が記述されたテーブルを表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
図１１に操作対象物１０１の操作支援制御に係る全体のフローを示す。
操作支援の制御を開始すると、まず時刻ｔに初期値ｔ０をセットする（Ｓ１）。次に、目標位置姿勢情報読み出し部４０４は、時刻ｔでの操作対象物１０１の目標位置姿勢ｖθ０（ｔ）を目標位置姿勢情報記憶部４０５より読み出す（Ｓ２）。次に、操作対象物１０１の姿勢を位置姿勢センサ２０２で検出し、位置姿勢センサ２０２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換部３０１によってデジタル変換する（Ｓ３）。このようにＡ／Ｄ変換部３０１でデジタル化されたセンサ信号から、位置姿勢算出部４０１によって操作対象物１０１の位置姿勢ｖθＩＮを算出する（Ｓ４）。そして、位置姿勢算出部４０１で算出した位置姿勢をｖθＩＮ、目標位置姿勢をｖθ０（ｔ）、目標からの誤差をΔθ＝ｄ（ｖθＩＮ，ｖθ０（ｔ））とし、触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換をほどこして触覚情報ｘを算出する（Ｓ５）。このように算出した触覚情報ｘに対してＤ／Ａ変換部３０３によりＤ／Ａ変換を実行し、指令値としてアクチュエータドライバ３０４に送り、その指令値に応じて予め設定された動きをするようにアクチュエータ２０４を駆動させる（Ｓ６）。そして、操作支援を継続して行う場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、時刻を更新（Ｓ８）し、目標位置姿勢読み出し（Ｓ２）へ戻って再度一連の制御を実行する。時間更新ｔｋのｋの値を１増やす。一方、操作支援を継続して行わない場合には（Ｓ７でＮＯ）、一連の制御を終えて操作支援を終了する。
【００３６】
触覚情報変換関数ｆ（Δθ）の具体例を、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）に示す。触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いた姿勢のズレΔθの変換は、Δθ＝０近辺に特徴を持つような変換である。
【００３７】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）のように触覚情報変換関数ｆ（Δθ）のΔθ＝０付近の幅を変えることで、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を調整することが可能となる。
【００３８】
図１２（ａ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合だけではなく、操作対象物１０１の姿勢が目標姿勢から僅かにズレていても、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００３９】
また、図１２（ｂ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合だけではなく、図１２（ａ）に示した触覚情報変換関数ｆ（θ）を用いた場合よりも許容範囲が大きくなった目標姿勢に対する操作対象物１０１のズレ量でも、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００４０】
一方、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を用いて変換を行うと、姿勢のズレΔθが０の場合にだけ、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援が終了される。
【００４１】
つまり、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）では、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を弱めており、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）では前記感度を強めている。
【００４２】
例えば、操作対象物１０１として、デジタルカメラ５０による撮影で水平出しの操作を考えた場合、デジタルカメラ５０の姿勢が水平となる状態を目標姿勢として設定すると、操作者１０７がデジタルカメラ５０を手にもって撮影を行うときには、デジタルカメラ５０の姿勢を厳密に水平状態とし且つその姿勢を継続して保持するのは非常に困難である。
【００４３】
そのため、前記感度が強い場合には、姿勢のズレΔθ＝０の場合だけに操作支援を終了するようにすると、撮影を行う際にデジタルカメラ５０の姿勢が僅かに水平からズレただけで、デジタルカメラ５０から操作支援として操作者１０７が感じ取れる大きさの振動などの触覚情報が操作者１０７に提示される。そのため、操作支援として操作者１０７に提示された触覚情報により手ぶれなどを引き起こし撮影の妨げになる虞がある。特に、デジタルカメラ５０を持った手を上にあげて前方の被写体を撮影しようとする場合などに生じ易いと考えられる。
【００４４】
よって、前記感度を弱めて、デジタルカメラ５０の姿勢が僅かに水平からズレたとしても、そのズレ量が実使用上で許容できる許容範囲内であれば、デジタルカメラ５０の姿勢が略水平状態になっているとして、ほとんど感じ取れない程度の小さな触覚情報を操作者に提示する。これにより、デジタルカメラ５０から操作者１０７に操作支援のために提示される触覚情報に起因して手ぶれなどが引き起こり、撮影の妨げになってしまうのを抑えつつ、デジタルカメラ５０の姿勢を水平状態または略水平状態にして撮影を行うことができる。
【００４５】
また、触覚情報変換関数ｆ（Δθ）としては、図１２（ｄ）や図１２（ｅ）に示したような関数も考えられる。
【００４６】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示した触覚情報変換関数を用いて変換を行う場合には、操作対象物１０１であるデジタルカメラ５０のロール角が水平に対して図６中矢印Ａ方向に傾いている場合と矢印Ｂ方向に傾いている場合とで、姿勢のズレΔθの絶対値が同じであれば同じ触覚情報ｘが提示される。
【００４７】
一方、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）に示した触覚情報変換関数を用いて変換を行う場合には、デジタルカメラ５０のロール角が水平に対して図６中矢印Ａ方向に傾いている場合と矢印Ｂ方向に傾いている場合とで、姿勢のズレΔθの絶対値が同じであれば触覚情報ｘと触覚情報−ｘとがそれぞれ提示される。すなわち、デジタルカメラ５０の姿勢が、水平に対して前記矢印Ａ方向と前記矢印Ｂ方向とのどちらの方向に傾いているのかがわかるような触覚情報を、操作者に提示することになる。これにより、操作者１０７は、デジタルカメラ５０をどの方向に動かせばデジタルカメラ５０の姿勢を所望の姿勢に修正できるのかを、提示された触覚情報から直感的に把握することができる。よって、操作者１０７は提示された触覚情報を手がかりにして、より直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かして姿勢の修正を行うことができる。
【００４８】
なお、図１２（ｄ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）は、操作対象物１０１が目標姿勢になったとして操作支援を終了するためのΔθの感度を強めた場合であり、図１２（ｅ）に示した触覚情報変換関数ｆ（Δθ）は、前記感度を弱めた場合である。
【００４９】
さらに、触覚情報変換関数としては、Δθのみならずその時間微分（１階、２階）に依存した変換であっても良い。
【００５０】
以上の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を複数設定し、コントローラ２０３内の図示しない記憶手段であるメモリなどに予め記憶させておき、操作者１０７や操作シーンに応じて変換ルールを変更し、最適な触覚情報変換関数ｆ（Δθ）を呼び出し設定できるようにしてもよい。これにより、操作者１０７や操作シーンに応じた最適な触覚情報を操作者１０７に提示して、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５１】
次に、動画撮影機能を有する携帯型ビデオカメラを手持ちで撮影操作する場合について説明する。図１３は、表１のような時系列の目標位置姿勢θ０（ｔ）にあるビデオカメラを示したものである。位置情報を時系列に３次元空間にならべていくと、一つの経路５００が形成される。時刻ｔ＝ｔ０での目標位置姿勢ｖθ０（ｔ０）にあるビデオカメラは符号５０１で，時刻ｔ＝ｔＮでの目標位置姿勢ｖθ０（ｔＮ）にあるビデオカメラは符号５０２であらわされる。このような時系列で定義された目標位置姿勢をあらかじめ設定しておく。そして前述したのと同様に、この目標からのズレを触覚情報として操作者に提示する機能をビデオカメラ上に備えることにより、目標位置姿勢に従った時系列のビデオカメラ操作が可能となる。例えば、ビデオカメラの録画（ＲＥＣ）ボタンなど、操作者の指先が触れる部分に触覚情報伝達手段を設ければ良い。
【００５２】
次に、コントローラ２０３内の触覚情報変換部４０２でΔθに対して所定の触覚情報変換関数ｆ（Δθ）で変換をほどこし、得られた触覚情報ｘに基づいて操作者１０７の指先１０９に触覚情報を提示する触覚情報伝達手段１０４の例について説明する。
【００５３】
図１４（ａ）は、法線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ａ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する可動部１１を持ち、その上下方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは可動部１１の上下方向の変位量である。これにより、可動部１１の上下方向の変位による法線方向の力によって、触覚情報を可動部１１に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５４】
図１４（ｂ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｂ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する可動部である円盤１２を持ち、その円盤１２の軸周りの回転角度をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは円盤１２の軸周りの回転角度である。図のように円盤１２の上面を指先１０９との接触位置としても良いし、円盤１２の周辺部を指先１０９との接触位置としても良い。これにより、円盤１２の軸周りの回転による接線方向の力によって、触覚情報を円盤１２に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５５】
図１４（ｃ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｃ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する、面上に凸形状を有した可動部１３を持ち、その可動部１３の水平方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは凸形状を有した可動部１３の水平方向の変位量である。これにより、凸形状を有する可動部１３の水平方向への変位による接線方向の力によって、触覚情報を可動部１３に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５６】
図１４（ｄ）は、接線方向の力による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１４（ｄ）に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９に接する、面上に凹形状を有した可動部１４を持ち、その可動部１４の水平方向の変位をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは凹形状を有した可動部の水平方向の変位量である。これにより、凹形状を有する可動部１４の水平方向への変位による接線方向の力によって、触覚情報を可動部１４に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５７】
図１５は、振動刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１５に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９が接触する、弾性体からなる接触部１５を持ち、その接触部１５に振動子１６が装着されており、その振動子１６の駆動力の振幅をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは振動子１６の駆動力の振幅である。これにより、振動子１６によって接触部１５を振動させることによる振動刺激によって、触覚情報を接触部１５に接触した操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５８】
図１６は、電気刺激による触覚情報伝達を行う触覚情報伝達手段１０４の例を示す図である。図１６に示すように、触覚情報伝達手段１０４は操作者１０７の指先１０９が接触する、絶縁体からなる接触部１７を持ち、その接触部１７に埋め込まれた電極１８に供給する電圧または電流の振幅をｘとする。すなわち、触覚情報ｘは電極１８に供給する電圧または電流の振幅である。これにより、電極１８に電圧または電流を供給することによって、電気刺激による触覚情報を接触部１７に触れた操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的に操作対象物１０１を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００５９】
このような図１４、図１５、図１６に示した形態のいずれかの触覚情報伝達手段１０４のモジュールが、図２に示した各種携帯端末（携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、パッド型パーソナルコンピュータ７０）の操作者１０７の指先１０９が接触し得る所定のスペース（図中斜線部など）に搭載される。
【００６０】
これらとは別に、既存の搭載部品に触覚情報伝達手段１０４が組み込まれている例について説明する。
【００６１】
まず、図１５の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールの接触部１５が、図１７（ａ）に示したスマートフォン４０のタッチパネル４１の一部や、図１７（ｂ）に示したパッド型パーソナルコンピュータ７０のタッチパネル７１の一部である場合について説明する。
【００６２】
図１８にタッチパネル４１，７１の内部断面構造を示す。画像が表示される表示部８０を覆うように設けられたタッチパネル４１，７１の横幅方向の一方の側端部には、タッチパネル４１，７１を横方向に変位させるアクチュエータ８１に接続されている。このアクチュエータ８１は筐体８３に設けられている。また、タッチパネル４１，７１の横幅方向の他方の側端部は弾性体８２を介して筐体８４に設置されている。また、タッチパネル４１，７１の縦幅方向の両側端部は支持されておらず浮いた状態となっている。そして、アクチュエータ８１によってタッチパネル４１，７１を横幅方向に振動させることによる振動刺激によって、触覚情報をタッチパネル４１，７１に接触した操作者１０７の指先１０９に対して提示することができ、操作者１０７が直感的にスマートフォン４０やパッド型パーソナルコンピュータ７０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６３】
次に、図１４（ｂ）の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールの可動部が、図１９に示したデジタルカメラ５０のシャッターボタン（レリーズボタン）５１である場合について説明する。
【００６４】
図２０に筐体５３から一部が外部に突出したシャッターボタン５１の周辺のデジタルカメラ５０の内部断面構造を示す。触覚情報伝達手段１０４は、操作者１０７の指先１０９に接し押圧されることで下方に変位可能であり回転軸５１ａを中心に回転可能な可動部であるシャッターボタン５１と、回転軸５１ａを中心にシャッターボタン５１を回転させるとともに指先１０９でシャッターボタン５１が下方に押圧されることでシャッターをきるプッシュスイッチとして機能する回転アクチュエータ５２を含むモジュールからなる。そして、回転アクチュエータ５２により軸周りに回転させたシャッターボタン５１からの接線方向の力によって、触覚情報をシャッターボタン５１に接した操作者１０７の指先１０９に提示する。これにより、操作者１０７が直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６５】
なお、図１４（ａ）の形態の触覚情報伝達手段１０４のモジュールを、図１９に示したデジタルカメラ５０において、シャッターボタン５１や、シャッターボタン５１を上下方向に変位させるともに指先１０９でシャッターボタンが下方に押圧されることでシャッターをきるプッシュスイッチとして機能するアクチュエータを含むモジュールとして適用することもできる。これにより、アクチュエータによって上下方向に変位させたシャッターボタン５１からの法線方向の力によって、触覚情報をシャッターボタン５１に接した操作者１０７の指先１０９に提示することができる。これにより、操作者１０７が直感的にデジタルカメラ５０を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
【００６６】
携帯電話３０、スマートフォン４０、デジタルカメラ５０、ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０、及び、パッド型パーソナルコンピュータ７０などの各種携帯端末には、アプリケーションとしてカメラ機能を搭載でき、本実施形態で説明したような操作支援装置を採用することで、操作者１０７による機器の水平出し動作を支援する機能を持たせることができる。
【００６７】
また、各種携帯端末に搭載できるアプリケーションの例としては、地図情報に基づくナビゲーション機能があり、地磁気センサ、慣性センサあるいはＧＰＳなどのセンサデータを用いて目的のルートを示す方向を提示するシーンが想定される。この場合、目的の方向からのズレを触覚情報として指先１０９に提示する機能を本実施形態で説明したような操作支援装置を採用することにより実現することも可能である。
【００６８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
操作支援装置において、操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢センサ２０２などの姿勢情報検出手段と、姿勢情報検出手段により検出された姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換するコントローラ２０３などの情報変換手段と、情報変換手段により変換された触覚情報を、操作対象物を操作する指先１０９などの操作体に伝達するアクチュエータ２０４などの触覚情報伝達手段とを備える。これよれば、上記実施形態について説明したように、操作者は操作対象物の姿勢について提示された触覚情報を手がかりとして、直感的に所望の姿勢に向けて操作対象物を動かし操作対象物の姿勢を修正することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が慣性センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、環境とは独立に操作対象物を非接地、非拘束で動きを検出することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、慣性センサが加速度センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、重力加速度の各軸での成分から操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｂ）において、慣性センサが角速度センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、基準姿勢と時間積分とにより操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が磁気センサである。これによれば、上記実施形態について説明したように、各軸の磁界の強さから操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）において、姿勢情報検出手段が画像センサである。これによれば、得られた画像データを画像処理することにより操作対象物の姿勢を算出することができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体の表面に法線方向の力を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、法線方向の力によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体の表面に接線方向の力を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、接線方向の力によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｉ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体に振動刺激を与える。これによれば、上記実施形態について説明したように、振動刺激によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｊ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、触覚情報伝達手段が操作体に電気刺激を及ぼす。これによれば、上記実施形態について説明したように、電気刺激によって操作体に触覚情報を提示することができる。
（態様Ｋ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）または（態様Ｊ）において、情報変換手段が操作対象物を操作体で操作する操作者ごとに変換ルールを変更する。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者に応じた最適な触覚情報を操作者に提示して、操作者が直感的に操作対象物を所望の姿勢に向けて動かせるような操作支援を行うことができる。
（態様Ｌ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）または（態様Ｋ）において、姿勢情報が操作対象物のロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかを含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作対象物の姿勢を把握することができる。
（態様Ｍ）
携帯電話３０やスマートフォン４０などの移動体情報通信端末において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は移動体情報通信端末の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて通信移動端末を動かすことができる。
（態様Ｎ）
デジタルカメラ５０などの撮影装置において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は撮影装置の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて撮影装置を動かすことができる。
（態様Ｏ）
ラップトップ型パーソナルコンピュータ６０やパッド型パーソナルコンピュータ７０などの情報処理装置において、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）、（態様Ｉ）、（態様Ｊ）、（態様Ｋ）または（態様Ｌ）の操作支援装置を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、操作者は情報処理装置の姿勢について触覚情報の提示を手がかりにして、直感的に所望の姿勢に向けて情報処理装置を動かすことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 可動部
１２ 円盤
１３ 可動部
１４ 可動部
１５ 接触部
１６ 振動子
１７ 接触部
１８ 電極
３０ 携帯電話
４０ スマートフォン
４１ タッチパネル
５０ デジタルカメラ
５０ デジタルカメラ
５１ シャッターボタン
５１ａ 回転軸
５２ 回転アクチュエータ
５３ 筐体
６０ ラップトップ型パーソナルコンピュータ
７０ パッド型パーソナルコンピュータ
７１ タッチパネル
８０ 表示部
８１ アクチュエータ
８２ 弾性体
８３ 筐体
８４ 筐体
１００ 目標姿勢情報
１０１ 操作対象物
１０２ 姿勢情報検出手段
１０３ 情報変換手段
１０４ 触覚情報伝達手段
１０５ 操作出力
１０６ 触覚情報
１０７ 操作者
１０８ 上肢
１０９ 指先
２０２ 姿勢センサ
２０３ コントローラ
２０４ アクチュエータ
３０１ Ａ／Ｄ変換部
３０２ プロセッサ
３０３ Ｄ／Ａ変換部
３０４ アクチュエータドライバ
４０１ 姿勢算出部
４０２ 触覚情報変換部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２０１０−２３９５５３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、
前記姿勢情報検出手段により検出された前記姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、
前記情報変換手段により変換された前記触覚情報を、前記操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備えることを特徴とする操作支援装置。
【請求項２】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が慣性センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項３】
請求項２の操作支援装置において、
上記慣性センサが加速度センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項４】
請求項２の操作支援装置において、
上記慣性センサが角速度センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項５】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が磁気センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項６】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が画像センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体の表面に法線方向の力を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体の表面に接線方向の力を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体に振動刺激を与えることを特徴とする操作支援装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体に電気刺激を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の操作支援装置において、
上記情報変換手段が上記操作対象物を上記操作体で操作する操作者ごとに変換ルールを変更することを特徴とする操作支援装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の操作支援装置において、
上記姿勢情報が上記操作対象物のロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかを含むことを特徴とする操作支援装置。
【請求項１３】
通信ネットワークを介して通信可能な移動体情報通信端末において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする移動体情報通信端末。
【請求項１４】
被写体を撮影する撮影手段を備えた撮影装置において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１５】
持ち運び可能な携帯型の情報処理装置において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【請求項１】
操作対象物の姿勢情報を検出する姿勢情報検出手段と、
前記姿勢情報検出手段により検出された前記姿勢情報と予め設定された目標姿勢情報との差を触覚情報に変換する情報変換手段と、
前記情報変換手段により変換された前記触覚情報を、前記操作対象物を操作する操作体に伝達する触覚情報伝達手段とを備えることを特徴とする操作支援装置。
【請求項２】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が慣性センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項３】
請求項２の操作支援装置において、
上記慣性センサが加速度センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項４】
請求項２の操作支援装置において、
上記慣性センサが角速度センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項５】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が磁気センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項６】
請求項１の操作支援装置において、
上記姿勢情報検出手段が画像センサであることを特徴とする操作支援装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体の表面に法線方向の力を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体の表面に接線方向の力を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体に振動刺激を与えることを特徴とする操作支援装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５または６の操作支援装置において、
上記触覚情報伝達手段が上記操作体に電気刺激を及ぼすことを特徴とする操作支援装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の操作支援装置において、
上記情報変換手段が上記操作対象物を上記操作体で操作する操作者ごとに変換ルールを変更することを特徴とする操作支援装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の操作支援装置において、
上記姿勢情報が上記操作対象物のロール角とピッチ角とヨー角とのいずれかを含むことを特徴とする操作支援装置。
【請求項１３】
通信ネットワークを介して通信可能な移動体情報通信端末において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする移動体情報通信端末。
【請求項１４】
被写体を撮影する撮影手段を備えた撮影装置において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１５】
持ち運び可能な携帯型の情報処理装置において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の操作支援装置を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２０】
【図２】
【図６】
【図１７】
【図１９】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２０】
【図２】
【図６】
【図１７】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−３０１４３（Ｐ２０１３−３０１４３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０６９３（Ｐ２０１１−２４０６９３）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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