JP2003308009A

JP2003308009A - 触覚刺激による感性情報提示装置

Info

Publication number: JP2003308009A
Application number: JP2002114534A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Shimizu; 俊宏清水; Mitsuo Yamada; 光穗山田; Naoki Kawai; 直樹河合
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】視聴覚障害者に対して、感性情報を、触覚に
よって代替的に提示する感性情報提示装置を提供する。【解決手段】感性情報提示装置１は、金属板１１Ａの
表面の振動および温度感覚により金属板１１Ａに接触し
た皮膚面に対して触覚刺激の提示を行う感性情報提示装
置１であって、複数の金属板１１Ａを平面上に互いに離
間して配列してなる触覚刺激提示部１１と、触覚刺激提
示部１１の表面を振動させ、温度を変化させるため、各
金属板１１Ａに接続して設けられる振動手段１２と温度
調整手段１３と、振動手段１２に振動信号を供給すると
共に、温度調整手段１３に温度調整信号を供給する信号
発生手段１４と、触覚刺激提示部１１で再現しようとす
る触覚のパターンに応じて信号発生手段１４での各信号
供給を制御する触覚パターン制御部１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板表面の振動
および温度変化により、その金属板表面を接触した皮膚
面に対して、感性情報を提示する感性情報提示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、視覚障害者が放送番組
等を楽しむためには、音声伝達情報による解説や文字情
報である点字等によって情報を伝達していた。また、聴
覚障害者に対しては字幕等による情報伝達を行ってい
た。

【０００３】一方、従来から、たとえば、表面弾性波素
子や振動素子からなる発振基板の表面を振動させ、その
振動を指等の接触皮膚面に対して、触感刺激を提示し
て、肌触りや材質感等の触感を擬似的に再現するよう構
成された触感提示装置が知られている。

【０００４】この触感提示装置では、発振基板の表面の
振動の周波数や振幅等の選択により、発振基板の表面の
摩擦係数を変化させ、指等の接触皮膚面で捉えられる触
感を変更するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法で視聴覚障害者に対して提示することができる情報
は、文字情報もしくは音声言語だけであり、感性のよう
な非言語情報を伝達することはできなかった。

【０００６】また、従来の触感刺激装置により、触感を
提示する場合には、単一の発振基板を用いていたため、
提示することができる触感刺激が、発振基板に接触する
皮膚面に対して一様であり、提示できる触感の種類が非
常に少ない上、提示される触感の解像度が低いため、発
振基板の表面への皮膚の接触位置により、接触皮膚面で
捉えることができる触感を変えることができなかった。

【０００７】さらに、感性情報提示装置においては、単
に物体表面に接触した際の触感を提示するだけでなく、
金属板で提示する触感の種類により、様々な情報を伝達
することも考えられているが、接触皮膚面に対して一様
な触感しか提示することができない従来の触感提示装置
では、十分な量の情報を伝達することができなかった。

【０００８】そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてな
されたものであり、多様な感性情報を、触感および温度
感覚に変換し、代替的に提示する感性情報提示装置を提
供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明
は、金属板の表面の振動および温度感覚により前記金属
板に接触した皮膚面に対して触覚刺激の提示を行う感性
情報提示装置であって、複数の前記金属板を平面上に互
いに離間して配列してなる触覚刺激提示部と、前記触覚
刺激提示部の表面を振動させるため、前記各金属板に接
続して設けられる振動手段と、前記触覚刺激提示部の表
面の温度を変化させるため、各金属板に接続して設けら
れる温度調整手段と、前記振動手段に振動信号を供給す
ると共に、前記温度調整手段に温度調整信号を供給する
信号発生手段と、前記触覚刺激提示部で再現しようとす
る触覚のパターンである触覚パターンに応じて前記信号
発生手段での各信号供給を制御する触覚パターン制御部
とを備えることを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、触覚パターン制御部が、
触覚刺激提示部で再現しようとする触覚パターンに応じ
た振動信号および温度調整信号を、信号発生手段からそ
れぞれ振動手段および温度調整手段に対して供給し、こ
の振動信号および温度調整信号に基づいて振動手段およ
び温度調整手段が各々接続する各金属板の表面を振動さ
せると共に、表面温度を変化させる。これにより各金属
板の表面に接触した皮膚面に対して触覚刺激を提示する
ことができる。

【００１１】この場合、この感性情報提示装置では、触
覚刺激提示部が、複数の金属板を平面上に配列して構成
されており、触覚刺激提示部で再現しようとする触覚刺
激に応じて、振動手段および温度調整手段により、触覚
刺激提示部を構成する各金属板を個別に振動および温度
変化させるようになっている。そして、触覚刺激提示部
を構成する各金属板の表面の振動および温度変化が，触
覚刺激提示部に接触した皮膚面に伝達され、接触皮膚面
において様々な触覚が捉えられるようになっている。

【００１２】また、請求項１に記載の感性情報提示装置
の構成において、前記感性情報提示装置は、前記触覚刺
激提示部で再現する触覚パターンと前記触覚刺激提示部
を介して伝達しようとする伝達情報との関係を示す関係
情報を記憶する触覚情報記憶部を備え、前記触覚パター
ン制御部は、前記関係情報に基づいて前記触覚刺激提示
部で提示する触覚パターンに応じて信号発生手段での信
号供給を制御するものであることが好ましい。

【００１３】この構成によれば、請求項１に記載の感性
情報提示装置による作用に加え、触覚パターン制御部
が、伝達しようとする伝達情報に応じて、触覚情報記憶
部の記憶する触覚パターンと伝達情報との関係を示す関
係情報に基づいて、触覚刺激提示部で再現する触覚パタ
ーンを定め、この触覚パターンに応じて、信号発生手段
での信号供給を制御して、触覚刺激提示部の各金属板の
振動の有無の組み合わせや、振動の周波数や振幅の組み
合わせ、温度変化の組み合わせにより、様々な伝達情報
を提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。参照する図面
において、図１は感性情報提示装置１の外観を説明する
斜視図、図２は感性情報提示装置１の構成を説明するブ
ロック構成図である。

【００１５】感性情報提示装置１は、図１に示すよう
に、触覚刺激提示部１１の表面上に置かれた手のひら等
の接触皮膚面に対して、任意の触覚刺激を提示するもの
である。この感性情報提示装置１は、図１および図２に
示すように、各金属板１１Ａを備える触覚刺激提示部１
１と、金属板１１Ａの表面を振動させるための振動手段
１２と、金属板１１Ａの表面の温度調整をする温度調整
手段１３と、振動手段１２および温度調整手段１３に振
動信号および温度調整信号を供給する信号発生手段１４
と、触覚刺激提示部１１で再現しようとする触覚パター
ンに応じて信号発生手段１４での信号発生を制御する触
覚パターン制御部１５と、触覚情報記憶部１６とを備え
る。

【００１６】触覚刺激提示部１１は、図２、図３に示す
ように、二次元平面上にマトリクス状に離間して配列さ
れた複数の金属板１１Ａからなる。この金属板１１Ａ
は、熱伝導率（かつ耐食性）に優れた金属からなり、図
面では四角形の多数個として表示しているが、円形、ひ
し形、多角形、あるいは任意な形状が２個、３個、４個
・・・多数個として配列されていればよい。また、配列
についても、一定の規則に基づいて配列されていれば、
たとえば、対角線に沿って配列される構成や、また、ら
せん状に配列される構成などであっても構わない。さら
に、金属板１１Ａが配置されている囲み枠の形状は、四
角形として示しているが、円形、多角形あるいは手形の
形状または足形の形状であっても構わない。

【００１７】また、各金属板１１Ａには、振動手段１２
と温度調整手段１３が互いに離間した状態を保って、そ
の金属板１１Ａに接続して設けられている。そして、こ
こでは、振動手段１２は各金属板１１Ａの中央に、温度
調整手段１３は振動手段１２の左右に配置される状態と
している。振動手段１２は、たとえば、平面視略四角形
の弾性表面波素子または振動素子からなり、振動信号に
基づき、振動するものである。また、温度調整手段１３
は、たとえば、ペルチェ素子からなり、温度調整信号と
しての電圧の負荷状態に基づき、その温度が変化するも
のである。

【００１８】信号発生手段１４は、信号発生器１４ａと
ドライバ１４ｂからなる。信号発生手段１４は、個別に
対応する金属板１１Ａを振動および金属板１１Ａの表面
温度を変化させるため、触覚刺激提示部１１を構成する
各金属板１１Ａに個別に対応できるように設けられてい
る。そして、信号発生手段１４の信号発生器１４ａは、
触覚パターン制御部１５から供給された制御信号に基づ
き、金属板１１Ａの振動の周波数や振幅を表す振動信
号、および表面の温度変化を表す温度調整信号を、ドラ
イバ１４ｂを介して、それぞれ振動手段１２および温度
調整手段１３に供給するようになっている。なお、ドラ
イバ１４ｂは、各信号発生器１４ａから供給された、振
動信号、温度調整信号を対応する各振動手段１２および
温度調整手段１３において所望する触覚パターンとなる
信号に変換し、かつ増幅して供給するものである。

【００１９】触覚パターン制御部１５は、触覚刺激提示
部１１で提示しようとする触覚に対応した触覚パターン
に応じて、信号発生手段１４から振動手段１２および温
度調整手段１３に供給する振動信号および温度調整信号
を制御するための制御信号を、信号発生手段１４に供給
するようになっている。なお、触覚パターン制御部１５
は、後記する触覚情報記憶部１６との関係では、触覚情
報記憶部１６に記憶されている関係情報に基づいて触覚
刺激提示部１１で提示する触覚パターンを定め、この触
覚パターンに応じて信号発生手段１４での信号供給を制
御する構成とする。

【００２０】触覚情報記憶部１６は、特定の感情表現、
言語表現、材質表現、温度表現、色彩表現などの伝達情
報と、触覚刺激提示部１１で再現する触覚パターンとの
関係を示す関係情報をデータベース化して記憶してい
る。なお、触覚パターンには金属板１１Ａの表面の振動
の違いによるパターンと、金属板１１Ａの表面の温度の
違いによるパターンと、振動と温度の組み合わせによる
パターンなどがある。また、金属板１１Ａの表面に温度
変化を伝えるためには、一定の時間経過を要するため、
その時間経過も考慮した関係を触覚情報記憶部１６に記
憶させていると都合がよい。

【００２１】このような構成の感性情報提示装置１で
は、触覚刺激提示部１１に接触した皮膚面への触覚の提
示は次のようにして行われる。まず、触覚パターン制御
部１５において、触覚刺激提示部１１で提示しようとす
る触覚に応じた触覚パターンに基づき、触覚刺激提示部
１１を構成する各金属板１１Ａで再現しようとする触覚
刺激に応じた制御信号を、各金属板１１Ａに対応する信
号発生手段１４にそれぞれ供給する。

【００２２】各信号発生手段１４は、受信した制御信号
に基づいて、金属板１１Ａの振動の周波数や振幅を表す
振動信号および金属板１１Ａの表面温度変化を表す温度
調整信号を、各金属板１１Ａに対応する振動手段１２お
よび温度調整手段１３に供給する。そして、振動手段１
２は、供給された振動信号に基づき振動し、温度調整手
段１３は、供給された温度調整信号に基づき温度を変化
させる。これにより、振動手段１２および温度調整手段
１３がそれぞれ接続する各金属板１１Ａの表面にその振
動および温度変化が伝わり、各金属板１１Ａが個別に振
動し、また、その表面温度が変化する。

【００２３】このようにして、金属板１１Ａの表面の振
動および温度変化が、図１に示すように、触覚刺激提示
部１１の金属板１１Ａの表面に接触した皮膚面で捉えら
れ、任意の触覚が伝達したい伝達情報として表現され
る。

【００２４】たとえば、皮膚面に提示される振動および
温度感覚によって、材質感を表現する触覚を提示するこ
とができる。具体的には、振動手段１２の振動周波数を
高くすることにより、「ざらざら」感を小さくした触覚
（光沢感を捉えることができる）を触覚刺激提示部１１
に提示することができる。また、温度調整手段１２の表
面温度を低温にすることで、触覚刺激提示部１１に「ざ
らざら」感の小さい金属の材質感を提示でき、振動刺激
と同時に提示することにより、さらに、明確に提示でき
る。

【００２５】逆に温度調整手段１３の温度を高めると共
に、振動手段１２の振動周波数を低くすると、「ざらざ
ら」感を大きくした触覚（「粗さ」感を捉えることがで
きる）を触覚刺激提示部１１に提示できる。また、金属
板１１Ａの表面の振幅を大きくすると「ざらざら」感が
小さくなり（「でこぼこ」感を捉えることができる）、
振幅を小さくすると「すべすべ」感が大きくなる（「な
めらか」感を捉えることが出来る）。このため、振動手
段１２の表面の振動の有無や周波数や振幅、温度調整手
段１３の温度を様々な値に設定することにより、種々の
触覚を提示できる。

【００２６】この場合、感性情報提示装置１は、接触皮
膚面に対して触覚刺激を提示するための触覚刺激提示部
１１を、複数の金属板１１Ａを二次元平面上にマトリク
ス状に離間した状態で配列して構成してあるため、提示
する触覚の解像度を高くすることができ、触覚刺激提示
部１１の表面への皮膚面の接触位置によって、接触皮膚
面に対して異なる触覚を提示できる。

【００２７】また、触覚刺激提示部１１を構成する複数
の金属板１１Ａには、触覚刺激提示部１１で再現しよう
とする触覚パターンに応じた振動手段１２および温度調
整手段１３による振動および温度変化が個別に伝えられ
るため、振動手段１２および温度調整手段１３における
振動の有無や、振動の周波数や振幅の組み合わせ、温度
変化の組み合わせにより、触覚刺激提示部１１で多様な
触覚を提示することができる。そして、多様な触覚は、
様々な情報を擬似的に伝達することもできる。そのた
め、視聴覚によって伝達情報を受容できない視聴覚障害
者に伝達情報や感性情報を伝達することができる。

【００２８】この場合、触覚情報記憶部１１に記憶され
ている関係情報に基づいて、様々な伝達情報を提示でき
る。この場合の触覚情報記憶部１６に記憶させる触覚パ
ターンと伝達情報の関係の関連付けの一例を、以下に示
す。ここでは、伝達情報として言語情報を例とする。

【００２９】たとえば、触覚によって材質感を表現する
ことができるが、材質感と言語情報とは深い関係があ
り、材質感によって言語情報を表現できることが知られ
ている。さらに、温度感覚が材質感を表現することも知
られている。そこで、まず、材質感と言語情報の関係に
ついて説明する。

【００３０】具体的には、振動手段１２の振動周波数を
高くすることにより、「ざらざら」感を小さくした触覚
を提示することができる。この「ざらざら」感は、言語
情報のうち、たとえば、摩擦子音「ｓ」を表現できると
されている。一方、低温の温度感覚を触覚刺激提示部１
１に提示することで、「ざらざら」感の小さい金属の材
質感を表現でき、振動刺激と同時に提示すれば、さら
に、無声子音を明確に提示できる。逆に温度感覚を高め
ると共に振動手段１２の振動周波数を低くして「ざらざ
ら」感を多くすることで有声子音「ｎ」、「ｍ」、
「ｙ」、「ｗ」、「ｒ」、「ｇ」、「ｚ」、「ｄ」、
「ｂ」を表現することが可能である。したがって、この
ような材質感と言語情報の関係を触覚情報記憶部１６に
記憶させることにより、様々な言語情報の提示が可能と
なる。

【００３１】また、健常者が音楽等を鑑賞することによ
って生じる「冷たい感じ」や「暖かな感じ」などの感性
を、視聴覚障害者に伝達する場合の具体例を以下に示
す。たとえば、振動手段１２の振動周波数を高くし、温
度感覚を低温にして、金属の材質感を提示することがで
きるが、これにより、感性情報の中の「冷たさ」を表現
できる。また、振動周波数を低くし、温度感覚を暖かめ
にすることにより、木材のような「ざらざら」の材質感
を提示することができ、これにより、感性情報の中の
「温かみ」を表現することが可能である。したがって、
このような触覚パターンと「冷たさ」や「暖かさ」など
のような感性情報の関係を触覚情報記憶部１６に記憶さ
せておくことで、感性情報を提示することが可能とな
る。

【００３２】また、触覚刺激提示部１１を複数の金属板
１１Ａから構成することにより、提示する触覚の解像度
を高くすることができ、触覚刺激提示部１１の表面への
皮膚面の接触位置によって、接触皮膚面に対して、異な
る触覚を提示できる。

【００３３】なお、本発明の感性情報提示装置１では、
前記実施の形態での感性情報提示装置１に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない限り、適宜変更して差し支え
ない。たとえば、触覚刺激提示部１１を構成する金属板
１１Ａの形状、サイズや配置態様、金属板１１Ａに接続
して設けられる振動手段１２および温度調整手段１３の
配置態様は、前記実施の形態での構成に限定されず、触
覚刺激提示部１１で提示しようとする触覚や、触覚刺激
提示部１１に接続する皮膚面に応じて、適宜変更して差
し支えない。さらに、触覚刺激提示部１１を介して、伝
達情報を伝達する場合には、伝達しようとする言語の種
類や、伝達情報と触覚パターンとの関係の関連付けの方
法は任意であり、適宜変更して差し支えない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の感性情報提示装置によれば、触覚刺激提示部の
各金属板の表面の振動の有無の組み合わせ、振動の振幅
や周波数の組み合わせ、温度変化の組み合わせにより触
覚刺激提示部で多様な触覚を提示でき、感性などの非言
語情報も含める様々な情報を伝達できる。また、提示す
る触覚の解像度を高めて、触覚刺激提示部への皮膚面の
接触位置によって、接触皮膚面に対して異なる触覚を提
示できる。

【００３５】本発明の請求項２に記載の感性情報提示装
置によれば、伝達しようとする伝達情報に応じて、触覚
パターンと伝達情報との関係情報に基づき、触覚刺激提
示部で再現する触覚パターンを定め、この触覚パターン
に応じて、信号発生手段での信号発生を制御することに
より、様々な感性情報などの伝達情報を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る感性情報提示装置の外観を説明す
る斜視図である。

【図２】本発明に係る感性情報提示装置の構成を説明す
るブロック構成図である。

【図３】本発明に係る感性情報提示装置を構成する触覚
刺激提示部の皮膚接触面を説明する図である。

【符号の説明】

１感性情報提示装置１１触覚刺激提示部１１Ａ金属板１２振動手段１３温度調整手段１４信号発生手段１５触覚パターン制御部１６触覚情報記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合直樹東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板の表面の振動および温度感覚によ
り前記金属板に接触した皮膚面に対して触覚刺激の提示
を行う感性情報提示装置であって、複数の前記金属板を平面上に互いに離間して配列してな
る触覚刺激提示部と、前記触覚刺激提示部の表面を振動させるため、前記各金
属板に接続して設けられる振動手段と、前記触覚刺激提示部の表面の温度を変化させるため、各
金属板に接続して設けられる温度調整手段と、前記振動手段に振動信号を供給すると共に、前記温度調
整手段に温度調整信号を供給する信号発生手段と、前記触覚刺激提示部で再現しようとする触覚のパターン
である触覚パターンに応じて前記信号発生手段での各信
号供給を制御する触覚パターン制御部とを備えることを
特徴とする感性情報提示装置。
【請求項２】前記感性情報提示装置は、前記触覚刺激
提示部で再現する触覚パターンと前記触覚刺激提示部を
介して伝達しようとする伝達情報との関係を示す関係情
報を記憶する触覚情報記憶部を備え、前記触覚パターン
制御部は、前記関係情報に基づいて前記触覚刺激提示部
で提示する触覚パターンに応じて信号発生手段での信号
供給を制御するものであることを特徴とする請求項１に
記載の感性情報提示装置。